DE2701479B2 - Vorrichtung zum zweistufigen Trocknen von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum zweistufigen Trocknen von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten, zum Beispiel von Abwässern mit einem Behälter, in dem die Flüssigkeit zur Erzeugung eines Konzentrats in einer ersten Trocknungsstufe mittels eines ersten Düsenaggregats im Behälteroberteil versprüht, dann konzentriert, gesammelt, und in einer zweiten Trocknungsstufe mittels eines zweiten Düsenaggregats versprüht getrocknet und einer Austragevorrichtung zugeführt wird.

Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Behälter durch eine Trennwand in zwei Kammern unterteilt ist. Die Konzentration der Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit erfolgt in einer oberen Kammer, während in einer unteren Kammer die konzentrierte Substanz versprüht und getrocknet wird. Beide Stufen des Verfahrens werden in voneinander getrennten Räumen durchgeführt (US-PS 25 25 224).

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Trocknen von in Flüssigkeiten enthaltenen Substanzen, wobei in einer ersten Stufe eine dünnflüssige Substanz in einer ersten Kammer über eine Wand rieselt, über die ein heißer und trockner Luftstrom hinwegstreicht. Dadurch wird die Substanz zunehmend zähflüssig und sie fließt auch langsamer. In einer zweiten Stufe des Verfahrens wird in einer zweiten Kammer die zähflüssige Substanz in einen Luftstrom hinein zerstäubt um sie zu trocknen.

Von diesem Stand der Technik aasgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, um die beiden Verfahrensschritte der gattungsgemäßen Art zusammenzufassen, so daß sie ineinander übergehen, sich gegenseitig unterstützend beeinflussen und dadurch die Vorrichtung gegenüber bekannten Vorrichtungen in ihrem Umfang verringert und damit übersichtlicher und besser beherrschbar wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art dadurch gekennzeichnet daß der Behälter eine einzige Kammer für die Abwicklung beider Trocknungsstufen aufweist deren Umfangswand als Rieselwände für die frische Flüssigkeit dient, die durch ein im Kammeroberteil angeordnetes, einen zentralen Raum freilassendes Ringdüsenaggregat eingesprüht wird, und daß das zweite Düsenaggregat zur Zerstäubung des :n der ersten Stufe gebildeten Konzentrats in der Kammer innerhalb des ersten Düsenaggregats angeordnet und so ausgebildet ist daß es das Konzentrat abwärts in den Zentralraum der Kammer versprüht, deren Boden ein, das Konzentrat von den Rieselwänden sammelnder Boden ist den zentral ein Auffangtrichter für das Fertiggut durchsetzt in dessen Mitte eine Trocknungsluft-Zufuhrleitung angeordnet ist

Vorteilhaft ist in das in die Kammer reichende Ende der Trocknungsluft-Zufuhrleitung ein Heizbrenner eingesetzt, der die brennbaren trockenen Teilchen verbrennt Zweckmäßig ist der Brenner zweiteilig ausgebildet wobei der eine Teil ein Heizgas und der andere Teil einen Teil des getrockneten Gutes verbrennt

Die Vorrichtung nach der Erfindung bietet den überraschenden Vorteil, daß es durch die vorgeschlagenen Maßnahmen gelungen ist beide Verfahrensstufen trotz ihres Ablaufes in demselben Raum getrennt durchzuführen, indem die Flüssigkeitsreduzierung an der Wand der Kammer und die Trocknung durch Zerstäubung im mittleren Bereich derselben Kammer erfolgt Der entscheidende Vorteil, der durch die Vorrichtung nach der Erfindung erreicht ist liegt in dem wesentlich geringeren Raumbedarf und der sich daraus ergebenden niedrigen Bauhöhe und weiter in der Möglichkeit, mit einem einzigen Brenner beide Stufen gleichzeitig zu beheizen, und die Verbrennungswärme, wenn die Trockensubstanz verbrannt werden kann, zugleich direkt auch auf die erste Stufe wirken zu lassen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ist eine vereinfachte Ansicht einer Vorrichtung zum Trocknen und Verarbeiten von in Abwässern enthaltenen, festen Stoffen;

F i g. 2 ist eine Schnittdarstellung eines Details des Düsensystems.

Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt eine Kammer 1, zusammengesetzt aus einem zylindrischen Hauptteil mit Rieselwand la, einer oberen, konischen Rieselwand üund aus einem unteren Boden la der zu einem Auslaßstutzen 2 hin abwärts geneigt ist. Durch den unteren Boden ic geht ein schräg angeordneter Austragschacht 3 hindurch, dessen innerhalb der Kammer 1 angeordneter Einlaß durch einen kegelstumpfförmigen Auffangtrichter 4 gebildet wird, der sich nach oben zu erweitert, bis er in einem geringen Abstand von der zylindrischen Rieselwand la endet.

Durch den Schacht 3 geht eine Trocknungsluft-Zufuhr-Leitung 5 hindurch, die sich in der Kammer axial aufwärts erstreckt und in einem erweiterten Kopf 5a endet.

Der höchste Punkt der oberen konischen Rieselwand \b schließt sich an ein erstes Düsenaggregat 6 an, das eine ringförmige Oberlaufrinne hat, die durch eine Einspritzdüse 6a gespeist wird, die tangential zum Boden der Rinne orientiert ist, um in der letzteren einen sich mit hobf/· Geschwindigkeit drehenden Flüssigkeitsring zu erzeugen, der in der Richtung nach unten in der Form eines gleichmäßig dicken Vorhangs überläuft, der sich an der Innenfläche der Rieselwand Xb ausbreitet, wobei der Kegelwinkel des letzteren unterhalb der Grenze liegt, bei der sich die Flüssigkeit unter ihrem eigenen Gewicht von der Wand ablösen würde. Dieser Vorhang rieselt in dieser Wand entlang, dann an der zylindrischen Rieselwand la und gelangt schließlich auf den unteren Boden ic, der auf Grund seiner Meigung die Flüssigkeit zum AusIaBstutzen 2 bringt

Um zu verhindern, daß das Ringdüsenaggregat 6 als Zentrifugalabschneider wirkt und die festen Teilchen der schiammhaltigen Flüssigkeit, die sie zuführt, konzentriert, kann man zweckmäßigerweise die Rinne mit ringförmigem Boden in Spiralform ausbilden, so daß sich die Tiefe dieser Rinne unmittelbar oberhalb der Einspritzdüse 6a auf Null vermindert.

In dem Ringdüsenaggregat 6 ist eine zweite, ebenfalls ringförmige Düse 7 angeordnet, die einen fein zerstäubten Strahl erzeugt, dessen Streuungswinkel so klein ist, daß die zersträubten Teilchen von dem Auffangtrichter 4 aufgefangen werden können, ohne mit der zylindrischen Rieselwand la in Berührung gekommen zu sein. Insbesondere kann es sich bei dieser Düse um eine solche handeln, die eine erste Ringkammer umfaßt, in der sich die Flüssigkeit schnell dreht, um in eine zweite mit der Form einer sich erweiternden Schale überzulaufen. Bei 7a ist die tangentiale Speisedüse einer derartigen Düse dargestellt.

In der Düse 7 ist konzentrisch ein Isolator 8 angeordnet, der nach unten und nach oben über die aus den Düsen 6 und 7 bestehende Einheit hinaus verlängert ist, um eine axiale Elektrode 9 aufzunehmen, die abwärts in die Kammer hineinragt, um in einem gewissen Abstand oberhalb des Kopfes 5a zu enden. An diese Elektrode wird mit Hilfe eines Leiters 10 eine geeignete Spannung angelegt, bei der sie als Polarisationselektrode mit oder ohne ionisation zu wirken vermag.

Der Kopf 5a enthält zwei konzentrisch angeordnete Heizbrenner 11 und 12. Der erste wird über eine Leitung 13 mit flüssigem oder gasförmigen Brennstoff gespeist, während dem zweiten über eine andere Leitung 14 ein Teil des konzentrierten Schlamms zugeführt Tvird, der, wie weiter unten beschrieben, aus dem Stutzen 2 kommt Die Gesamtheit dieser beiden Heizbrenner 11 und 12 ist von einem ringförmigen Durchlaß umgeben, durch den das Trocknungsgas strömen kann, das in die Kammer 1 durch die Leitung 5 eingeführt wird.

Die Vorrichtung umfaßt auch noch einen ersten Behälter 15, dem der zu behandelnde, flüssige Schlamm durch eine Leitung 16 zugeführt wird, sowie eine Pumpe 17, der dieser Schlamm am unteren Ende des Behälters 15 über eine Leitung 18 zufließt, um ihn in die Leitung 19 zu drücken, die in die Einspritzdüse 6a des Düsenaggregats 6 einmündet Ein zweiter Behälter 20 nimmt den konzentrierten Schlamm auf, der vom Stutzen 2 kommt. Von seinem unteren Teil geht eine Leitung 21 ab, die am Einlaß einer Pumpe 22 endet, die den Schlamm in eine Leitung 23 drückt, die mit der Einspritzdüse 7a der zweiten Düse 7 verbunden ist In dieser Leitung 23 liegt ein Umlenkventil 24, das ermöglicht, einen Teil des schiammhaltigen Stroms über d«s Leitung 14 zum ■ Heizbrenner 12 zu leiten.

Schließlich ist zwischen den beiden Behältern 15 und 20 eine Leitung 25 mit dem Regulierventil 26 angeordnet
Zur oben beschriebenen Anlage gehört außerdem

:<> eine geeignete Trocknungsgasquelle wie z. B. ein Thermoblock. Diese Quelle ist an die Leitung 5 angeschlossen; die Luft oder das andere benutzte Gas tritt durch den Schacht 3 aus, nachdem es in der Kammer 1 gewirbelt hat

: > Die Arbeitsweise ist die folgende:

Das vorbehandelte oder nicht vorbehandelte Abwasser wird nach Filtrieren und /oder Dekantieren oder direkt in Form eines flüssigen Schlamms über die Leitung 16 in den Behälter 15 gebracht der als

;<i Durchfließleistungs-Regulierungspuffer wirkt Aus diesem Behälter wird es über die Leitung 18 von der Pumpe 17 entnommen und über die Leitung 19 in die Düse 6a des ersten Düsenaggregats 6 gedruckt Wie bereits oben angegeben, verteilt sich diese Flüssigkeit als gleichmäßi-

-'< ger Vorhang so, wie es die Pfeile 27 andeuten, an den Rieselwänden der Kammer 1, um dann über den Stutzen 2 in den Behälter 20 zu gelangen. Es dürfte klar sein, daß ein großer Teil des Wassers des vorerwähnten Vorhangs bei der Berührung mit der bzw. dem in der

so Kammer zirkulierenden heißen Luft bzw. anderen

Trocknungsgas verdampft, so daß der im Behälter 20

aufgefangene Schlamm beträchtlich konzentrierter ist als der der Anlage zugeführte.

Dieser konzentrierte Schlamm wird durch die Pumpe

i") 22 über die Leitung 21 entnommen und über die Leitung 23 zur Düse 7 befördert Wie bereits erwähnt, hat diese Düse die Aufgabe, den Schlamm zu einem relativ wenig divergierenden und daher auch, wie dies die Pfeile 28 andeuten, die Wände der Kammer nicht erreichenden

w Strahl zu zerstäuben. Dieser Strahl trifft im Gegenstrom auf das aus dem Kopf 5a austretende Trocknungsgas, mit dem er sich innig vermischt, so daß die zerstäubten Teilchen zusätzlich getrocknet werden.

Der Heizbrenner 11 ist zuvor gezündet worden, und

'"> die getrockneten Teilchen verbrennen oder vergasen bei der Berührung mit seiner Flamme in dem Maße, in dem sie brennbar sind (und dies sind die in Abwasser suspendierten Teilchen zum größten Teil). Die getrockneten Teilchen oder ihre Rückstände werden schließlich

">i> im Trichter 4 gesammelt und durch den Schacht 3 hindurch ausgetragen. Es ist zu beachten, daß die Vergasung oder Verbrennung im Gegenstrom zur Sauerstoffträgerluft erfolgt, und dies ist die für eine vollständige Verbrennung günstigste Lösung.

*)5 Wenn die Konzentration des im Behälter 20 enthaltenen Schlamms hoch genug ist kann man mit dem Ventil 24 einen Teil des in die Leitung 23 gedrückten Stroms zum Brenner 12 leiten. Der so abgezweigte Schlamm verbrennt bei der Berührung mit

Mi der Flamme des Brenners U und verstärkt dadurch dessen Flamme.

Die Flamme der Heizbrenner 11 und 12 setzt eine große Wärmemenge frei; dadurch sind die Wände der Kammer ständig beheizt, wodurch die Verdampfung des

<v"> an ihnen entlangrieselnden Vorhangs intensiviert wird und die Konzentration des in den Behälter 20 gelangenden Schlamms sich erhöht. Diese Wärmefreisetzung kann in manchen Fällen so groß sein, daß man

auf jeden thermischen Beitrag des durch die Leitung 5 zugeführten Trocknungsgases verzichten kann.

Die Leitung 25 gestattet auf jeden Fall, einen Teil des im Behälter 20 aufgefangenen Schlamms wieder zum Behälter IS zurückzuleiten, wenn dessen Konzentration für unzureichend gehalten wird. Dazu kann man in die Leitung 25 eine zusätzliche Pumpe einbauen oder die beiden Behälter 15 und 20 in unterschiedlichen Höhen anordnen.

Die Elektrode 9 wirkt auf die mit der Düse 7 zerstäubten Teilchen und auf die der herabrieselnden Flüssigkeit aus der Düse 6 so ein, daß sie zusammengeballt werden, und dadurch wird die Endsammlung in dem Auffangtrichter 4 erleichtert.

Die beschriebene Vorrichtung ist auch dann geeignet, wenn man die getrockneten Teilchen nicht verbrennen will. Dazu genügt es, die Heizbrenner 11, 12 entweder wegzulassen oder im Ruhestand zu belassen. In derartigen Fällen kann das Trocknungsgas inert sein (z. B. Verbrennungsgas).

Die Behälter 15 und 20 haben lediglich den Zweck, den Schlammauflauf in der Anlage trotz in der Leitung 16 auftretender Unregelmäßigkeiten sowie trotz Regelschwankungen, die von den Pumpen und durch die Rückführung verursacht werden, auszugleichen. Im Fall gleichbleibender Bedingungen könnten diese Behälter entfallen.

Es versteht sich im übrigen, daß die vorstehende Beschreibung nur als Beispiel gedacht ist und den Schutzumfang in keiner Weise einschränkt, den man auch dann nicht verläßt, wenn man die beschriebenen Ausführungsdetails durch beliebige Äquivalente ersetzt. So dürfte es z. B. klar sein, daß es möglich wäre, einen Teil des durch den Schacht 3 ausströmenden Trocknungsgases in die Leitung 5 zurückzuleiten. Der Brenner 12 könnte mit getrockneten Teilchen gespeist werden oder mit Gas, das bei der Zersetzung oder Vergasung von Feststoffen in der Vorrichtung entsteht.

Andererseits ist vorstehend zwar vornehmlich von der Behandlung von Abwässern die Rede gewesen, jedoch ist die Erfindung keineswegs auf dieses spezielle Gebiet beschränkt, sondern man kann sie insbesondere auch zum Vergasen von Schlamm benutzen, der einen hohen Anteil kohlenstoffhaltiger Substanzen enthält, wie z. B. Kohleaufbereitsungsschlamm. In diesem Falle muß das Trocknungsgas einen Anteil Sauerstoff enthalten, der gerade eben ausreicht, um die Dissoziationsreaktion des mit den Kohleteilchen in Berührung befindlichen Wassers zu bewirken, um am Auslaß des Schachtes 3 einerseits sehr feine Schlacketeilchen und andererseits ein verwertbares, brennbares Gas zu erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum zweistufigen Trocknen von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten, z.B. von Abwässern mit einem Behälter, in dem die '■ Flüssigkeit zur Erzeugung eines Konzentrats in einer ersten Trocknungsstufe mittels eines ersten Düsenaggregats im Behälteroberteil versprüht, dann konzentriert, gesammelt, und in einer zweiten Trocknungsstufe mittels eines zweiten Düsenaggre- ·■ gats versprüht, getrocknet und einer Austragevorrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine einzige Kammer (1) für die Abwicklung beider Trocknungsstufen aufweist, deren Umfangswand als Rieselwände (la, - Ib) für die frische Flüssigkeit dient, die durch ein im Kammerohsrteil angeordnete?, einen zentralen Raum freilassendes Ringdüsenaggregat (6) eingesprüht wird und daß das zweite Düsenaggregat (7) zur Zerstäubung des in der ersten Stufe gebildeten Konzentrats in der Kammer innerhalb des ersten Düsenaggregats (6) angeordnet und so ausgebildet ist, daß es das Konzentrat abwärts in den Zentralraum der Kammer versprüht, deren Boden ein das Konzentrat von den Rieselwänden sammeln- ■ der Boden (ic) ist, den zentral ein Auffangtrichter (4) für das Fertiggut durchsetzt, in dessen Mitte eine Trocknungsluftzufuhrleitung (5) angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das in die Kammer (1) reichende '" Ende der Trocknungsluftzufuhrleitung (5) ein Heizbrenner (11, 12) eingesetzt ist, der die brennbaren, trockenen Teilchen verbrennt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (11, 12) zweiteilig · ausgebildet ist, wobei der eine Teil (11) ein Heizgas und der andere Teil (12) einen Teil des getrockneten Gutes verbrennt