(19)
(11) EP 0 571 722 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
01.12.1993  Patentblatt  1993/48

(21) Anmeldenummer: 93103730.3

(22) Anmeldetag:  09.03.1993
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)5F23G 5/04, F23G 5/46
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT CH DE DK FR LI NL SE

(30) Priorität: 29.05.1992 DE 4217729

(71) Anmelder: HUMBOLDT WEDAG ZAB GmbH
D-06847 Dessau (DE)

(72) Erfinder:
  • Dahm, Bernd, Dr. rer. nat.
    O-5300 Weimar (DE)
  • Frölich, Jürgen
    O-5300 Weimar (DE)
  • Neubert, Eckart, Dipl.-Ing.
    O-4500 Dessau (DE)
  • Assmus, Reinhard, Dr.-Ing.
    O-4500 Dessau (DE)
  • Schmeer, Klaus-Dieter, Dipl.-Ing.
    O-4500 Dessau (DE)

(74) Vertreter: Bürger, Peter, PAss. Dipl.-Ing. 
Gartenstrasse 2
06779 Raguhn
06779 Raguhn (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Verfahren und anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen


    (57) Verfahren und die dazugehoerige anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen, insbesondere von Klaerschlamm, wobei die Abfallstoffe nach mechanischer und thermischer Entwaesserung und Trocknung verbrannt werden.
    Erfindungsgemaess erfolgt das dadurch, das die thermisch getrockneten Abfallstoffe aufgemahlen in einer Mühle (2) und danach in einem Reaktor (4) pulsierend verbrannt werden, und dass ein Teil der thermisch getrockneten Abfallstoffe mit einer Korngroesse < 1mm als Rueckfuehrgut dem Prozess nach der mechanischen Entwaesserung wieder aufgegeben wird, und das die Waermeenergie der Abgase der pulsierenden Verbrennung durch indirekten Waermetausch in einem Wärmetaeuscher (5) als Trocknungsenergie verwendet wird.




    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehoehrige anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen, insbesondere von Klaerschlamm, wobei die Abfallstoffe nach mechanischer und thermischer Entwaesserung verbrannt werden

    [0002] Durch die staendig steigenden Anforderungen an die Abwasserreinigung erhoeht sich die Menge an Klaerschlamm. Im Jahre 2000 ist von ca. 3,3 Mill. Tonnen Trockensubstanz auszugehen, die entsorgt bzw. verwertet werden muessen.

    [0003] Eine Deponierung wird fuer die Zukunft auf zwei Gruenden schwieriger. Erstens wird die Schaffung von genuegend Deponieraum immer problematischer und zweitens wird die Ablagerung organischer Substanzen nach Einfuehrung der TA Siedlungsabfall immer mehr eingeschraenkt.

    [0004] Die Akzeptanz fuer eine landwirtschaftliche Nutzung ist auf Grund der Schadstoffgehalte kaum gegeben. Fuer diese Art der Verwertung kommen somit nur wenig belastete Klaerschlaemme in Frage. Somit bietet sich als einzige Alternative die thermische Verwertung an.

    [0005] Zur thermischen Verwertung von Klaerschlaemmen sind eine Vielzahl von Verfahren entwickelt worden bei denen die Klaerschlaemme nach einer Trocknung verbrannt werden. Die dabei entstandene Abwaerme wird teilweise zur Gewinnung von Nutzenergie und teilweise zur Trocknung des Klaerschlammes verwendet.

    [0006] Diese Verfahren haben den Nachteil, dasz der Verbrennung des getrockneten Schlammes eine aufwendige Rauchgaswaesche nachgeschaltet werden musz. Ferner entstehen bei der Schlammtrocknung geruchsbelaestigende Brueden, deren Geruchstoffe kostenaufwendig beseitigt werden muessen.

    [0007] Zur Beseitigung dieser Nachteile ist es gemaesz der DE 35 42 004 bekannt, Schlaemme aus Klaeranlagen beim Zementherstellungsprozesz thermisch zu verwerten. Dabei werden die Schlaemme mit einem Teil der bei der Zementklinkerkuehlung anfallenden heiszen Abluft getrocknet und danach dem Zementklinkerherstellungsprozesz als Sekundaerbrennstoff zugefuehrt. Durch die hohen Betriebstemperaturen ist eine sichere Entsorgungsmoeglichkeit der Klaerschlaemme gegeben. Die in den Klaerschlammen enthaltenen Schadstoffe werden immobil im erzeugten Zementklinker eingebunden.

    [0008] Nachteilig dabei ist, das fuer die Klaerschlaemme teilweise lange Anfahrtswege benoetigt werden um sie in einem Zementwerk verwerten zu koennen. Ausszerdem werden durch die Hg- und Cl- Gehalte des Klaerschlammes die Einsatzgrenzen fuer die Zugabe des Klaerschlammes als Sekundaerbrennstoff beim Zementherstellungsprozesz bestimmt.

    [0009] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und die dazugehoehrige anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen, insbesondere von Klaerschlamm, zu entwickeln, mit dem wirtschaftlich und ohne zusaetzliche Belastung der Umwelt eine vollstaendige Verbrennung der organischen Schad- und Geruchstoffe bei einer hohen Verfuegbarkeit der Anlage erreicht wird.

    [0010] Erfindungsgemaesz wird das dadurch erreicht, das die Abfallstoffe, insbesondere Klaerschlamm, nach mechanischer Entwaesserung und thermischer Trocknung durch heisze Umluft aufgemahlen und danach in einem Pulsationsreaktor pulsierend verbrannt werden, wobei die Abfallstoffe gleichzeitig als ein Teil des Brennstoffbedarfs fuer die pulsierende Verbrennung dienen.

    [0011] Ein Teil der thermisch getrockneten Abfallstoffe mit einer Korngroesze < 1mm wird als Rueckfuehrgut dem Prozesz nach der mechanischen Entwaesserung wieder aufgegeben, um sie dort mit dem entwaesserten Naszschlamm zu einem homogenen rieselfaehigen Gut zu verarbeiten.

    [0012] Die Umluft zur thermischen Trocknung des rieselfaehigen Gutes wird durch indirekten Waermetausch mit den Abgasen der pulsierenden Verbrennung aufgeheizt und einem Drehrohrtrockner zugefuehrt.

    [0013] Die anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen besteht aus einem Drehrohrtrockner zur thermischen Trocknung des bereits vorher mechanisch entwaesserten und rieselfaehig gemachten Gutes, dem materialseitig eine Aufbereitungsanlage und gasseitig ein Grobabscheider, ein Filter und ein Kondensator nachgeschaltet sind.

    [0014] Die Aufbereitungsanlage besteht aus einer an sich bekannten Mahlanlage zur Aufmahlung der thermisch getrockneten Abfallstoffe. Ein Teil dar thermisch getrockneten Abfallstoffe mit einer Korngroesze < 1 mm wird mittels einer Siebmaschine oder einem Sichter abgeschieden und ueber eine Materialleitung dem materialseitig dem Drehrohrtrockner vorgeschalteten Doppelwellenmischer als Rueckfuehrgut zugefuehrt. Der in einer Ruehrwerkskugelmuehle oder Federrollenmuehle aufgemahlene thermisch getrocknete Abfallstoff wird ueber ein Zwischensilo dem nachgeschalteten Pulsationsreaktor zur Verbrennung aufgegeben.

    [0015] Die heiszen Abgase, die bei der Abfallverbrennung im Pulsationsreaktor entstehen, werden ueber eine Leitung einem Rekuperator zugefuehrt, in den ebenfalls die Umluftleitung von dem Kondensator muendet. Die im Rekuperator indirekt aufgeheizte Umluft von dem Kondensator wird ueber eine Rohrleitung dein Drehrohrtrockner wieder zugefuehrt Die Abgase des Pulsationsreaktors werden nach verlassen des Rekuperators einer Abgasreinigung aufgegeben.

    [0016] Der Vorteil der erfindungsgemaeszen Loesung besteht darin, dasz durch den einfachen und robusten Aufbaueiner Trocknungsanlage mit indirekt beheiztem Drehrohrtrockner eine hohe Verfuegbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Anlage erreicher wird. Auszerdem wird durch die anlagentechnische Schaltung ein durchgehender Betrieb ohne dauernde Bedienung der Anlage erzielt. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens und der Anlage wird auch dadurch erreicht, dasz die fuehlbare Waerme der bei der Verbrennung der Abfallstoffe entstehenden heiszen Abgase durch indirekten Waermetausch mit der Umluft des Trocknerkreislaufes genutzt werden kann. Auszerdem wird der fuer die Verbrennung der Abfallstoffe benoetigte Brennstoff teilweise oder gaenzlich durch die Abfallstoffe selbst geliefert, so dasz auch eine wirtschaftliche Verbrennung der Abfallstoffe erfolgt.

    [0017] Durch die hohen Temperaturen im Pulsationsreaktor erfolgt eine vollstaendige Verbrennung der organischen Schad- und Geruchsstoffe mit einem geringen Ascheanfall, der dann probemlos deponiert werden kann. Schwermetalle werden immobil in der Asche eingelagert.

    [0018] Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der lufttechnischen Trennung des Trocknerkreislaufes von dem Heizkreislauf zur Verbrennung der Abfallstoffe.

    [0019] Die Erfindung wird anhand von Ausfuehrungsbeispielen naeher erlaeutert. Die dazugehoerige Zeichnungen zeigen:
    Fig. 1:
    die erfindungsgemaesze anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen
    Fig. 2:
    eine Variante der erfindungsgemaeszen Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen
       Gemaesz Figur 1 wird der zu verwertende Klaerschlamm in einer nichtdargestellten bekannten Entwaesserungseinrichtung mechanisch entwaessert. In einem Doppelwellenmischer 7 wird der mechanisch entwaesserte Naszschlamm mit bereits thermisch getrocknetem Klaerschlamm, der eine Korngroesze < 1mm besitzt, zu einem homogenen rieselfaehigen Gut vermischt. Dieser rieselfaehige Klaerschlamm wird zur thermischen Trocknung einem speziell fuer Klaerschlamm modifizierten Drehrohrtrockner 8 aufgegeben, in dem er durch heisze Umluft konvektiv getrocknet wird.

    [0020] Die mit Wasserdampf beladenen Brueden werden in einem Grobabscheider 10 und einem Filter 11 von dem mit der Umluft mitgerissenen thermisch getrocknetem Material getrennt. Die gereinigten Brueden werden in einem nachgeschalteten Kondensator 12 abgekuehlt. Dabei geben sie den Groszteil ihrer Wasserbeladung ab. Das abflieszende Kondensat wird zurueck in die Klaeranlage gefuehrt.

    [0021] Das im Grobabscheider 10 abgeschiedene Material wird ueber eine Materialleitung dem aus dem Drehrohrtrockner 8 kommenden Material zugefuehrt. In einer dem Drehrohrtrockner materialseitig nachgeschalteten Siebmaschine 9 erfolgt eine Trennung des thermisch getrockneten Klaerschlammes in eine oder mehrere Kornfraktionen. Die abgesiebte Kornfraktion < 1mm wird zusammen mit dem im Filter 11 abgeschiedenen Material als Rueckfuehrgut dem Doppelwellenmischer 7 aufgegeben.

    [0022] Die in der Siebmaschine 9 anfallende groebere Fraktion >1mm wird einem Vorratssilo 1 zugefuehrt. Nach Aufmahlung des thermisch getrockneten Klaerschlammes mit einer Korngroesze ≧ 1mm in einer Ruehrwerkskugelmuehle 2 wird das aufbereitete Material ueber ein Zwischensilo 3 zur Verbrennung einem Pulsationsreaktor 4 aufgegeben, wobei der getrocknete Klaerschlamm gleichzeitig einen Teil des fuer die Trocknung benoetigten Brennstoffes ersetzt. Infolge der hohen Temperaturen erfolgt eine vollstaendige Verbrennung der organischen Schad- und Geruchsstoffe im Pulsationsreaktor 4.

    [0023] Als Verbrennungsluft fuer die pulsierende Verbrennung wird dem Pulsationsreaktor 4 Frischluft und der Teil der vom Kondensator 12 abgefuehrten Trocknerluft zugefuehrt, der nicht unmittelbar zur Trocknung benoetigt wird.

    [0024] Nach der Verbrennung des Klaerschlammes wird die anfallende Asche aus dem System ausgetragen und die heiszen Rauchgase einem Rekuperator 5 zugefuehrt. Im Rekuperator 4 gibt das heisze Rauchgas seine fuehlbare Waerme durch indirekten Waermetausch an die von dem Kondensator 12 kommende Trocknerluft ab. Die aufgeheizte Trocknerumluft wird wieder dem Drehrohrtrockner 8 und die abgekuehlten Rauchgase von der pulsierenden Verbrennung werden einer Abgasreinigung 6 zugefuehrt.

    [0025] Die Figur 2 zeigt eine Variante der erfindungsgemaeszen Schaltung zur Trocknung und Verbrennung des Klaerschlammes. Der wesentliche Unterschied gegenueber der Variante 1 besteht darin, dasz die Aufmahlung des thermisch getrockneten Klaerschlammes in einer Federrollenmuehle 13 an Stelle der Ruehrwerkskugelmuehle 2 erfolgt. Dabei wird der im Drehrohrtrockner 8 thermisch getrocknete Klaerschlamm ueber eine Materialleitung einer Federrollenmuehle 13 zur Aufmahlung aufgegeben. Ueber ein Becherwerk 14 gelangt der aufgemahlene Klaerschlamm in einen Umluftsichter 15, wobei die im Umluftsichter 15 abgeschiedenen Griesze einem Foerderer 16 zugefuehrt werden. Dabei wird eine Teilmaterialmenge als Rueckfuehrgut dem Doppelwellenmischer 7 aufgegeben waehrend der andere Teil der Federrollenmuehle 13 wieder zugefuehrt wird.

    [0026] Das im Grobabscheider 10 und im Filter 11 abgeschiedene Material gelangt ueber eine gemeinsame Materialleitung in das Becherwerk 14 und/oder in das dem Umluftsichter 15 nachgeschaltete Zwischensilo 3.

    [0027] Das aufbereitete Material aus dem Zwischensilo 3 wird, wie in Variante 1 beschrieben, zur Verbrennung einem Pulsationsreaktor 4 aufgegeben, wobei ebenfalls die heiszen Rauchgase des Pulsationsreaktors 4 zum indirekten Waermetausch mit der Trocknerumluft genutzt werden.

    Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen



    [0028] 
    1.
    Vorratssilo
    2.
    Ruehrwerkskugelmuehle
    3.
    Zwischensilo
    4.
    Pulsationsreaktor
    5.
    Rekuperator
    6.
    Abgasreinigung
    7.
    Doppelwellenmischer
    8.
    Drehrohrtrockner
    9.
    Siebmaschine
    10.
    Grobabscheider
    11.
    Filter
    12.
    Kondensator
    13.
    Federrollenmuehle
    14.
    Becherwerk
    15.
    Umluftsichter
    16.
    Foerderer



    Ansprüche

    1. Verfahren zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen, insbesondere Klaerschlamm, wobei die Abfallstoffe nach mechanischer und thermischer Entwaesserung verbrannt werden, gekennzeichnet dadurch, dasz die thermisch getrockneten Abfallstoffe aufgemahlen und danach in einem Reaktor pulsierend verbrannt werden, und dasz ein Teil der thermisch getrockneten Abfallstoffe mit einer Korngroesze < 1mm als Rueckfuehrgut dem Prozesz nach der mechanischen Entwaesserung wieder aufgegeben wird.
     
    2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dasz die Waermeenergie der Abgase der pulsierenden Verbrennung durch indirekten Waermetausch als Trocknungsenergie verwendet wird.
     
    3. Anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Abfallstoffen, insbesondere von Klaerschlamm, unter Verwendung von mechanischen Entwaesserungseinrichtungen, thermischen Trocknungseirichtungen, wie Drehrohrtrockner, und einer Verbrennungseinrichtung, gekennzeichnet dadurch, dasz dem Drehrohrtrockner (8) materialseitig eine an sich bekannte Mahlanlage, ein Zwischensilo (3) und ein Pulsationsreaktor (4) und gasseitig ein Grobabscheider (10), ein Filter (11) und ein Kondensator (12) nachgeschaltet sind, und dasz die Abgasleitung des Pulsationsreaktors (4) und die Umlufleitung der Bruedenkondensation (12) in einen Rekuperator (5) muenden, in dem das Trocknergas von dem Kondensator (12) durch indirekten Waermetausch aufgeheizt und ueber eine zwischen Rekuperator (5) und Drehrohrtrockner (8) angeordnete Rohrleitung dem Drehrohrtrockner (8) zugefuehrt wird.
     
    4. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dasz eine Teilabgasleitung von dem Kondesator (12) in die Verbrennungsluftzufuehrungsleitung des Pulsationsreaktors (4) muendet.
     
    5. Anlagentechische Schaltung nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet dadurch, das die dem Drehrohrtrockner (8) nachgeschaltete Mahlanlage aus einer Siebmaschine (9) mit nachgeschaltetem Vorratssilo (1) und Ruehrwerkskugelmuehle (2) besteht..
     
    6. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dasz die Siebmaschine (9) zur Abfuehrung der Abfallstoffe ≧ 1 mm ueber eine Materialleitung mit dem Vorratssilo (1) verbunden ist.
     
    7. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3, bis 6, gekennzeichnet dadurch, dasz die Materialleitung des Filters (11) und die Materialleitung der Siebmaschine (9), in der die Kornfraktion < 1mm abgefuehrt wird, gemeinsam in dem materialseitig vor dem Drehrohrtrockner (8) angeordneten Doppelwellenmischer (7) muenden.
     
    8. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dasz die Materialleitung des Grobabscheiders (10) in die zwischen Drehrohrtrockner (8) und Siebmaschine (9) angeordnete Materialleitung muendet.
     
    9. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet dadurch, dasz die dem Drehrohrtrockner (8) nachgeschaltete Mahlanlage aus einer Federrollenmuehle (13) mit nachgeschaltetem Sichtaggregat, beispielsweise Becherwerk (14) und Umluftsichter (15), besteht.
     
    10. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3, 4 und 9, gekennzeichnet dadurch, dasz die Materialleitungen des Grobabscheiders (10) und des Filters (11) in eine gemeinsame Materialleitung die in das Becherwerk (14) und/oder in das Zwischensilo (3) muendet.
     
    11. Anlagentechnische Schaltung nach Anspruch 3, 4, 9, und 10, gekennzeichnet dadurch, dasz die Grieszleitung des Umluftsichters (15) mit einem Foerderer (16) verbunden ist, und das eine Materialleitung des Foerderers (16), in der ein Teil der Abfallstoffe mit einer Kornfraktion < 1 mm abgefuehrt wird, mit dem Doppelwellenmischer (7) verbunden ist.
     




    Zeichnung