[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
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.