DE102004051975B3

DE102004051975B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung von Klärschlamm

Info

Publication number: DE102004051975B3
Application number: DE200410051975
Authority: DE
Inventors: Volkmar Schäfer; Florian Ilmberger; Bernhard Negele; Rupert Stocker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2024-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung von Klärschlamm, bei dem der feuchte, zu trocknende Klärschlamm in eine Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) eingebracht wird. Aus einer einer Wärmequelle (2), insbesondere eine Biomassefeuerung, nachgeschalteten ORC-Anlage (1) wird eine Niedertemperatur-Abwärme mit einer Niedertemperatur von 50 bis 200 DEG C, bevorzugt von 80 bis 120 DEG C, ausgekoppelt und anschließend als Niedertemperatur-Wärmestrom der Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) für eine solche Zeitdauer zugeführt, dass der Klärschlamm thermisch auf einen Trockensubstanz-Gehalt von wenigstens 50%, bevorzugt von wenigstens 85%, getrocknet wird. Dadurch wird aus dem Abfallprodukt Klärschlamm ein sehr gut thermisch verwertbarer Brennstoff mit hohem Heizwert herstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung von Klärschlamm nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Trocknung von Klärschlamm nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Bei Klärschlämmen handelt es sich regelmäßig um einen zum Beispiel bei der industriellen oder kommunalen Abwasserreinigung anfallenden Reststoff. Zur Beseitigung bzw. Verwertung dieses Reststoffes ist es allgemein bekannt, Klärschlämme zum Beispiel in Monoverbrennungsanlagen, Müllverbrennungsanlagen sowie auch durch Mitverbrennung in Kohlekraftwerken zu entsorgen. Aufgrund des geringen Heizwertes der anfallenden feuchten Klärschlämme ist jedoch eine derartige thermische Verwertung der Klärschlämme nur schlecht möglich. Ein Großteil der anfallenden Klärschlämme wird derzeit in der Landwirtschaft und im Landschaftsbau verwertet. Aufgrund der zum Teil hohen Schadstoffbelastung der Klärschlämme durch Schwermetalle und andere organische Verbindungen, wie zum Beispiel AOX, LAS, PAH, PCB, PCDD/F etc. ist jedoch die landwirtschaftliche und landschaftsbauliche Verwerfung aus umwelttechnischer Sicht kritisch.

Aus der DE 39 33 576 C1 ist ein Verfahren zum Verwerten von Schlamm, insbesondere von Klärschlamm und industriellen Schlämmen bekannt, bei dem die organischen Bestandteile thermisch in ein brennbares Gas überführt werden und Gewinnung und Verwertung der in dem durch Vergasung erzeugten brennbaren Gas enthaltenen Energie erfolgt. Dazu wird Schlamm mit einem Trockensubstanzgehalt von 20 bis 50 Gewichts-% in einem ersten Schritt mittels eines Extruders auf Längen unter 30 mm pelletiert, wobei die Pellets in Kreuzströmung mit Umgebungsluft oder mit einer Luft einer Temperatur von 20 bis 80° C in einem Schütteltrockner auf einen Trockensubstanzgehalt von über 70% getrocknet werden, wobei hier im letzteren Falle bis zu 20 g Wasser pro Kilogramm durchgesetzter Luft abgeführt werden. Die getrockneten Pellets werden anschließend in einem eine Zersetzungskammer aufweisenden Thermoreaktor erhitzt und die organischen Bestandteile in ein brennbares Gas umgewandelt, wobei die Asche aus dem Reaktor ausgetragen wird. Mit einer derartigen Verfahrensführung sollen die Ascheanteile verringert werden und die in den organischen Bestandteilen vorhandene Energie einer Verwertung zugeführt werden.

Weiter ist aus der US 4,414,813 ein kombinierter Brayton- und Rankine-Prozess bekannt, um elektrische Energie zu erzeugen. Hierzu wird eine Gasturbine, die direkt mit einem elektrischen Generator verbunden ist, mittels komprimierter und erhitzter Luft angetrieben. Die Problematik der Klärschlammaufbereitung ist hier nicht angesprochen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung von Klärschlamm zu schaffen, mit dem bzw. mit der eine umweltfreundliche Aufbereitung und/oder Entsorgung und/oder Wiederverwertung von Klärschlämmen auf einfache Weise durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Gemäß Anspruch 1 wird der feuchte, zu trocknende Klärschlamm in eine Klärschlammtrocknungseinrichtung eingebracht, wobei aus einer einer Wärmequelle, insbesondere einer Biomassefeuerung, nachgeschalteten ORC-Anlage eine Niedertemperatur-Abwärme mit einer Niedertemperatur von 50 bis 200°C, bevorzugt von 80 bis 120°C, ausgekoppelt wird und anschließend als Niedertemperatur-Wärmestrom der Klärschlammtrocknungseinrichtung für eine solche Zeitdauer zugeführt wird, dass der Klärschlamm thermisch auf einen Trockensubstanz-Gehalt von wenigstens 50 %, bevorzugt von wenigstens 85 getrocknet wird.

Mit einer derartigen Verfahrensführung kann das Abfallprodukt Klärschlamm in einen hochwertigen Brennstoff mit einem hohen Heizwert von größer 10.000 kJ/kg verwandelt werden, der aufgrund des von der ORC-Anlage ausgekoppelten Niedertemperatur-Wärmestromes nach wie vor eine Schadstoffsenke bleibt, da durch die niedrigen Temperaturen sichergestellt ist, dass die Schadstoffe, wie z. B. die flüchtigen Bestandteile oder die Schwermetalle bei diesen niedrigen Trocknungstemperaturen nach wie vor zum größten Teil im Klärschlamm verbleiben. Ein derartiger hochwertiger Brennstoff kann vorteilhaft wieder wenigstens teilweise der Biomassefeuerung als Brennstoff zugeführt werden oder aber auch sonstigen Anlagen, wie z. B. Kohlekraftwerken, Klinkeröfen der Zementherstellung etc. zur Verbrennung zugeführt werden. Je nach konkreter Verfahrensführung kann dabei der feuchte, zu trocknende Klärschlamm vor dessen Zuführung zur Klärschlammtrocknungseinrichtung und damit vor der thermischen Trocknungsstufe auch noch vorentwässert bzw. vorgetrocknet werden, z. B. auf Trockensubstanz-Gehalte von bis zu 40 %.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil einer derartigen erfindungsgemäßen Verfahrensführung ist, dass durch diese Trocknung mit der Niedertemperatur-Abwärme aus einer ORC-Anlage gleichzeitig eine Massen- und Volumenreduzierung einhergeht, wodurch sich die Transportkosten für den Klärschlamm in Verbindung mit einer zentralen Verwertung und Beseitigung des Klärschlamms deutlich reduzieren.

Durch die Kombination einer umweltfreundlichen Biomassefeuerung, der eine ORC-Anlage (ORC= organic rankine cycle) nachgeschaltet ist, mit der Klärschlammtrocknungseinrichtung zur Trocknung von Klärschlamm mit Niedertemperatur-Abwärme wird ein insgesamt höchst ökologisches und wirtschaftliches Verfahren zur Verfügung gestellt, mit dem sich aus umwelttechnischer Sicht sehr hohe Synergieeffekte erzielen lassen, da eine sehr energiesparende Betriebsweise mit nachwachsenden Rohstoffen (Biomassefeuerung) möglich wird, bei der Strom erzeugt wird (ORC-Anlage) und gleichzeitig die dabei anfallende Abwärme so zur Trocknung von Klärschlamm eingesetzt wird, dass dieser insbesondere als Brennstoff einer Entsorgung, Verwertung oder Wiederverwertung zugeführt werden kann.

Besonders bevorzugt ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass der von der ORC-Anlage ausgekoppelte und eine vorgegebene Niedertemperatur aufweisende Niedertemperatur-Wärmestrom vor dessen Zuführung zur Klärschlammtrocknungseinrichtung über wenigstens eine Wärmezufuhreinrichtung geführt wird, mittels der der Niedertemperatur-Wärmestrom auf eine vorgegebene Temperatur im Niedertemperaturbereich, vorzugsweise bis maximal 200°C, aufgeheizt wird. Mit einer derartigen Verfahrensführung ist somit auf einfache, effektive und optimierte Weise eine in der Klärschlammtrocknungseinrichtung zur Verfügung zu stellende Niedertemperatur-Abwärme einstellbar. Die Wärmezufuhreinrichtung kann dabei, wie dies nachfolgend auch noch mit Anspruch 14 beansprucht ist, durch einen Wärmestrom/Rauchgas-Wärmetauscher gebildet sein, mittels dem der Niedertemperatur-Wärmestrom durch das den Wärmetauscher ebenfalls durchströmende Rauchgas von der Biomassefeuerung auf eine vorgegebene Niedertemperatur aufgeheizt wird. Alternativ oder zusätzlich dazu ist aber auch eine Wärmezufuhr mittels einer Rostkühlung und/oder einer Feuerungseinrichtung möglich.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Verfahrensführung ist nach Anspruch 3 vorgesehen, dass der getrocknete Klärschlamm wenigstens zum Teil der Biomassefeuerung als Brennstoff zugeführt wird. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Verfahrensführung gemäß Anspruch 4, gemäß der der getrocknete Klärschlamm zur wenigstens teilweisen Schadstoffbeseitigung vor der Zuführung zu einer Feuerungseinrichtung, bevorzugt der Biomassefeuerung, einer Nachbehandlung in einer entsprechenden Nachbehandlungseinrichtung unterzogen wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der dann als Brennstoff eingesetzte Klärschlamm relativ schadstoffarm bzw. sogar schadstofffrei ist, was insbesondere in Verbindung mit einem Einsatz als Brennstoff in einer Biomassefeuerung von Vorteil ist. Zur Nachbehandlung wird der getrocknete Klärschlamm nach Anspruch 5 vorzugsweise einer Vergasungseinrichtung, z. B. einer Pyrolyseeinrichtung, zugeführt, wobei das darin erzeugte schadstoffarme Gas dann als Brennstoff wenigstens zum Teil der Biomassefeuerung und/oder einer anderen Feuerungseinrichtung zugeführt wird. Der als Vergasungsrückstand übrigbleibende Rest des getrockneten Klärschlamms wird nach Anspruch 6 bevorzugt so nachbehandelt, dass das im Vergasungsrückstand befindliche Phosphat entzogen wird, das dann vorteilhaft als Dünger, z. B. in der Landwirtschaft eingesetzt werden kann. Dadurch wird somit auf vorteilhafte Weise eine optimale Verwertung des Klärschlammes erzielt. Des weiteren ergibt sich mit all diesen Merkmalen auch eine besonders vorteilhafte weitere Massenreduzierung.

Eine besonders vorteilhafte prozessseitige Optimierung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 7 erreicht, die vorsehen, dass die an der Klärschlammtrocknungseinrichtung anfallende Trocknungsabluft wenigstens zum Teil der Bio massefeuerung zugeführt wird. Durch die dann höhere Verbrennungslufttemperatur steigt der Wirkungsgrad der Gesamtanlage. Gleichzeitig werden hierdurch die Schadstoffe aufgrund der hohen Temperaturen in der Biomassefeuerung weiter reduziert und zusätzlich eine Schwadenbildung vermieden.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Verfahrensführung nach Anspruch 8 ist vorgesehen, dass die von der Klärschlammtrocknungseinrichtung abgezogene Trocknungsabluft vor deren Zuführung zur Biomassefeuerung über wenigstens einen Rauchgas/Trocknungsabluft-Wärmetauscher geführt wird, mittels dem das von der Biomassefeuerung abgezogene Rauchgas die Trocknungsabluft auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt. Beispielsweise liegt diese Temperatur zwischen 60 bis 120°C.

Des weiteren kann nach Anspruch 9 auch eine Prozessoptimierung durch die Zufeuerung von Klärgas in den Biomassekessel der Biomassefeuerung erfolgen. Dieses Klärgas entsteht z. B. bei der anaeroben Stabilisierung des Klärschlamms in Faultürmen. Bevorzugt ist eine Zufeuerung von maximal 10 % Klärgas bezogen auf die durch den Brennstoff der Feuerung zugeführte Wärmemenge.

Die Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 10.

Gemäß Anspruch 10 ist der Klärschlammtrocknungseinrichtung eine mit einer Biomassefeuerung gekoppelte ORC-Anlage vorgeschaltet, wobei zur Wärmeübertragung zwischen der ORC-Anlage und der Klärschlammtrocknungseinrichtung ein mit diesen wärmetechnisch gekoppelter Niedertemperatur-Kreislauf vorgesehen ist, der wenigstens eine Niedertemperatur-Vorlaufleitung und wenigstens eine damit strömungsverbundene Niedertemperatur-Rücklaufleitung aufweist, in denen ein Wärmeübertragungsmedium, vorzugsweise Wasser, als Arbeitsmedium aufgenommen ist, mittels dem im Niedertem peraturbereich der ORC-Anlage Niedertemperaturabwärme auskoppelbar ist und mittels dem im Bereich der Klärschlammtrocknungseinrichtung Niedertemperatur-Abwärme zur Trocknung des Klärschlammes abgebbar ist.

Mit einem derartigen erfindungsgemäßen Niedertemperatur-Kreislauf zwischen der ORC-Anlage und der Klärschlammtrocknungseinrichtung wird eine besonders effektive, wirtschaftliche und einfache Durchführung einer Klärschlammtrocknung mit den zuvor in Verbindung mit den einzelnen Verfahren genannten Vorteilen ermöglicht. Insbesondere durch den separaten Niedertemperatur-Kreislauf mit Vorlaufleitung und Rücklaufleitung wird dabei ein wirtschaftliches System zur Verfügung gestellt, das bei hohem Wirkungsgrad zudem apparatetechnisch einfach zu realisieren ist.

Besonders bevorzugt ist hierbei nach Anspruch 11 vorgesehen, dass die Niedertemperatur-Vorlaufleitung und die Niedertemperatur-Rücklaufleitung im Bereich einer Niedertemperatur-Wärmetauschereinrichtung der ORC-Anlage zusammengeführt sind, mittels der das Wärmeübertragungsmedium auf eine vorgegebene Vorlauftemperatur oder die vorgegebene Niedertemperatur aufheizbar ist. Bei einem derartigen Aufbau der Vorrichtung ist der apparatetechnische Aufwand sehr gering, da, wie dies mit Anspruch 12 beansprucht ist, im Falle der Verwendung eines Kondensators im Niedertemperaturbereich der ORC-Anlage als Niedertemperatur-Wärmetauscher ohnehin im Bereich der ORC-Anlage vorhandene Bauteile in einer Doppelfunktion zur Auskopplung der Niedertemperatur-Abwärme zur Klärschlammaufbereitung verwendet werden können.

Weiter kann nach Anspruch 13 vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Vorlaufleitung über eine Wärmezufuhreinrichtung geführt ist, um die bereits zuvor in Verbindung mit der Verfahrensführung erörterte, mehrstufige Erwärmung des Niedertemperatur-Trocknungsstromes auf die vorgegebene Niedertemperatur zu erzielen.

Besonders vorteilhaft ist auch ein apparatetechnischer Aufbau entsprechend Anspruch 15, gemäß dem vorgesehen ist, dass die wenigstens eine Niedertemperatur-Vorlaufleitung zu einer Verteilereinrichtung geführt ist, an der zusätzlich zur Klärschlammstrocknungseinrichtung wenigstens ein weiterer Wärmeverbraucher angeschlossen ist. Mittels einer derartigen Verteilereinrichtung kann dann eine Zudosierung von Niedertemperatur-Wärmeströmen zu vorgegebenen Zeiten und für eine vorgegebene Zeitdauer zu den einzelnen Wärmeverbrauchern auf einfache Weise funktionssicher durchgeführt werden. Mit einer derartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich ein multifunktioneller Einsatz für eine Vielzahl von Anwendungsfällen erzielen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten, konkreten Ausführungsform ist nach Anspruch 16 vorgesehen, dass in der Klärschlammtrocknungseinrichtung wenigstens eine Wärmetauschereinrichtung vorgesehen ist, mittels der die Niedertemperatur-Abwärme des über die wenigstens eine Niedertemperatur-Vorlaufleitung zugeführten Niedertemperatur-Wärmestromes einen Luftstrom zur Erzeugung eines Warmluftstromes erhitzt. Nach Anspruch 17 kann eine derartige Klärschlammtrocknungseinrichtung als Niedertemperaturtrockner, z. B. in der Art eines Kammertrockners, eines Bandtrockners oder Schachttrockners, ausgebildet sein. Weiter ist mit Anspruch 18 beansprucht, dass der Klärschlammtrocknungseinrichtung mittels einer Solareinrichtung zusätzliche Wärme zugeführt werden kann. Als konkrete apparatetechnische Maßnahmen lassen sich unterschiedliche Trocknungseinrichtungen einsetzen. So kann bei der solaren Trocknung, kombiniert mit einer Bodenheizung, zusätzlich zur Niedertemperatur-Wärme auch solare Energie zur Verdampfung des im Klärschlamm enthaltenen Wassers genutzt werden. Dieses Verfahren kann aufgrund der benötigten Flächen aber nur bis zu einer bestimmten Anlagengröße eingesetzt werden. Für größere Mengen an Klärschlamm eignen sich insbesondere Bandtrockner bei denen zur Trocknung ein durch das Warmwasser erhitzter Warmluftstrom erzeugt wird, der dem auf einem Trocknungsband gleichmäßig verteilten Klärschlamm die Feuchtigkeit entzieht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch eine erste erfindungsgemäße Verfahrensführung, und
2 schematisch eine zweite erfindungsgemäße Verfahrensführung.
In 1 ist schematisch die Verfahrensführung bzw. eine Vorrichtung zur Klärschlammtrocknung mit einer ORC-Anlage 1 und einer Biomassefeuerung 2 gezeigt. In der Biomassefeuerung 2 bzw. in dem dortigen Verbrennungskessel werden z. B. naturbelassene Holzhackschnitzel, wie z. B. Waldhackschnitzel, verbrannt. Die Zuführung von Biomasse ist in 1 mit Bezugszeichen 22 und die Zuführung von Luft mit Bezugszeichen 21 gekennzeichnet. Die Feuerungswärmeleistung (FWL) beträgt beispielsweise 4000 kW. In einem hier nicht im Detail dargestellten, dem Biomassekessel nachgeschalteten Thermoölkessel der Biomassefeuerung 2 wird die durch die Verbrennung im Biomassekessel freigesetzte Wärme auf einen Thermoölkreis überfragen, wobei das Thermoöl hier auf eine Temperatur von in etwa 300°C erwärmt wird. Der Einsatz von Thermoöl als Wärmeträgermedium ermöglicht einen nahezu drucklosen Betrieb des Biomassekessels.
Das heiße Thermoöl strömt dann zur ORC-Anlage 1 und gibt dort die Wärme in einem Verdampfer 3 der ORC-Anlage 1 an das organische Arbeitsmedium des ORC-Prozesses, das z. B. Silikonöl, Toluol oder Iso-Pentan ist, ab. Im Verdampfer 3 wird das unter Betriebsdruck (ca. 8,5 bar) stehende Arbeitsmedium verdampft und auf etwa 270°C überhitzt. Anschließend gelangt dieses so überhitzte Arbeitsmedium zur Turbine 4. In dieser für das organische Arbeits medium ausgelegten Turbine 4 wird die im Arbeitsmedium gespeicherte Energie in mechanische Arbeit umgewandelt. Dabei entspannt sich der Arbeitsmedium-Dampf ins Vakuum. Ein an die Turbine 4 angeschlossener Generator 5 wandelt die mechanische Arbeit in elektrische Energie um. Die elektrische Leistung des Generators 5 beträgt beispielsweise 500 kW_el. Dieser so erzeugte Strom kann z. B. ins öffentliche Netz eingespeist werden.
Bevor das Arbeitsmedium des ORC-Prozesses in einem Kondensator 6 vollständig kondensiert wird, durchläuft es zur internen Wärmerückgewinnung einen Regenerator 7, wodurch der Wirkungsgrad der gesamten ORC-Anlage 1 erhöht wird.
Die im Kondensator 6 abgegebene Wärme wird als Niedertemperatur-Wärme in einen Niedertemperatur-Kreislauf 8 ausgekoppelt, der eine vom Kondensator 6 wegführende Niedertemperatur-Vorlaufleitung 9 umfasst, worauf nachfolgend noch im Detail näher eingegangen wird. Das nun nach dem Kondensator 6 flüssige Arbeitsmedium der ORC-Anlage 1 nimmt dann im Regenerator 7 Wärme auf und wird anschließend in einer Arbeitsmittelpumpe 10 auf Betriebsdruck gebracht und gelangt wieder zum Verdampfer 3.
Der Niedertemperatur-Kreislauf 8 umfasst neben der Niedertemperatur-Vorlaufleitung 9 auch eine Niedertemperatur-Rücklaufleitung 11.
Das Arbeitsmedium im Niedertemperatur-Kreislauf 8 ist vorzugsweise Wasser, das nach Durchströmen des Kondensators 6 in der Niedertemperatur-Vorlaufleitung 9 eine Vorlauftemperatur von ca. 80 bis 90°C aufweist. Dieses auf ca. 80 bis 90°C erwärmte Wasser strömt über eine Pumpe 15 direkt und unmittelbar zur Klärschlammtrocknungseinrichtung 13 und gibt dort die Niedertemperatur-Abwärme zur Trocknung des Klärschlamms auf in etwa 90 bis 95 % Trockensubstanz-Gehalt ab, bevor es im abgekühlten Zustand mit einer Rücklauftemperatur von 50 bis 60°C über die Niedertemperatur-Rücklauf leitung wieder zum Kondensator 6 zurückströmt. Der so getrocknete Klärschlamm weist dann einen Heizwert von größer 10.000 kJ/kg auf.
Beispielsweise durchströmt das als Niedertemperatur-Trocknungsstrom bezeichnete erhitzte Wasser des Niedertemperatur-Kreislaufs 8 dabei in der Klärschlammtrocknungseinrichtung 13 ein Rohrsystem, wodurch ein Luftstrom eines z. B. Bandtrockners der Klärschlammtrocknungseinrichtung 13 zu einem Warmluftstrom erhitzt wird, der dem auf einem Trocknungsband gleichmäßig verteilten Klärschlamm dann die Feuchtigkeit entzieht. Im Falle einer solaren Trocknung wird ein Wärmetauscher der ähnlich dem einer Fußbodenheizung ist, erhitzt, wodurch die Wärme über den Boden zum Klärschlamm geleitet wird, der dann die Feuchtigkeit an die Umgebung abgibt. Aufgrund der Trocknung bei nur niederen Temperaturen erfolgt über die Trocknungsluft ein nur geringer Austrag an Schadstoffen aus dem Klärschlamm, so dass dieser nach wie vor die erwünschte Schadstoffsenke ausbildet. Die Trocknungsabluft 18 aus der Klärschlammtrocknungseinrichtung 13, die in etwa eine Temperatur von 20 bis 70°C aufweist, kann dann wiederum der Biomassefeuerung 2 bzw. dem dortigen Biomassekessel zugeführt werden, was den Gesamtwirkungsgrad der Anlage erhöht. Gleichzeitig können in einem solchen Fall ggf. in geringer Menge trotzdem in der Trocknungsabluft 18 enthaltene organische Verunreinigungen verbrannt werden, während die anorganischen Verbindungen über die Asche des Biomassekessels abgezogen werden können.
Die Trocknungsabluft 18 wird über einen Wärmetauscher 19 geführt, der weiterhin vom Rauchgas 17 durchströmt wird, wodurch sich das nach dem Wärmetauscher 16', der mit einem Wärmeabnehmer verbunden ist, eine Temperatur von in etwa 160°C aufweisende Rauchgas 17 weiter abkühlt, z. B. auf 50°C, bevor es zum Kamin strömt. Durch diesen Wärmetausch wird die Trocknungsabluft 18 auf ca. 50 bis 100°C erwärmt.
Wie dies der 1 weiter zu entnehmen ist, kann der Luftvorerwärmung mittels des Wärmetauschers 19 ferner noch ein weiterer Wärmeabnehmer als Wärmetauscher 20 vorgeschaltet bzw. ggf. nachgeschaltet sein, beispielsweise um eine Vortrocknung des der Klärschlammtrocknungseinrichtung 13 zuzuführenden, feuchten Klärschlammes zu erreichen. Durch die Wärmetauscher 19 und 20 erfolgt hierbei eine vorteilhafte Rauchgaskondensation.
In der 2 ist eine alternative Verfahrensführung gezeigt, bei der im Unterschied zur Verfahrensführung gemäß 1 die Niedertemperatur-Vorlaufleitung 9 über einen Wärmetauscher 16 geführt wird, der zudem auch noch von heißem Rauchgas 17 aus der Biomassefeuerung 2 durchströmt wird, so dass die heißen Rauchgase 17, die eine Temperatur von in etwa 350°C aufweisen können, den Wasserstrom als Niedertemperatur-Wärmestrom auf eine Niedertemperatur von ca. 90 bis 110°C erhitzen. Der Rauchgasstrom selbst kühlt sich dabei auf ca. 160°C ab. Dieser auf ca. 90 bis 110°C erwärmte Niedertemperatur-Wärmestrom strömt über eine optionale Verteilereinrichtung 12 zur Klärschlammtrocknungseinrichtung 13 und gibt dort die Niedertemperatur-Abwärme zur Trocknung des Klärschlamms auf in etwa 90 bis 95 % Trockensubstanz-Gehalt ab, bevor dieser im abgekühlten Zustand mit einer Temperatur zwischen 40 bis 70°C wieder über die Verteilereinrichtung 12 und die Niedertemperatur-Rücklaufleitung 11 zum Kondensator 6 zurückströmt.
An dieser Verteilereinrichtung 12 können neben der Klärschlammtrocknungseinrichtung 13 auch noch weitere Wärmeverbraucher, wie dies in der 2 beispielhaft mit dem Wärmeabnehmer 14 dargestellt ist, angeschlossen sein. Ansonsten entspricht dieser Aufbau identisch demjenigen der 1, so dass hierauf nicht mehr näher eingegangen wird.

Claims

Verfahren zur Trocknung von Klärschlamm, dadurch gekennzeichnet, dass der feuchte, zu trocknende Klärschlamm in eine Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) eingebracht wird, und dass aus einer einer Wärmquelle (2), insbesondere einer Biomassefeuerung, nachgeschalteten ORC-Anlage (1) eine Niedertemperatur-Abwärme mit einer Niedertemperatur von 50 bis 200°C, bevorzugt von 80 bis 120°C, ausgekoppelt wird und anschließend als Niedertemperatur-Wärmestrom der Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) für eine solche Zeitdauer zugeführt wird, dass der Klärschlamm thermisch auf einen Trockensubstanz-Gehalt von wenigstens 50 %, bevorzugt von wenigstens 85 % getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von der ORC-Anlage (1) ausgekoppelte und eine vorgegebene Niedertemperatur aufweisende Niedertemperatur-Wärmestrom vor dessen Zuführung zur Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) über wenigstens eine Wärmezufuhreinrichtung (16), vorzugsweise einen Wärmestrom/Rauchgas-Wärmetauscher, geführt wird, mittels der der Niedertemperatur-Wärmestrom auf eine vorgegebene Temperatur im Niedertemperaturbereich aufgeheizt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Klärschlamm wenigstens zum Teil der Biomassefeuerung (2) als Brennstoff zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Klärschlamm zur wenigstens teilweisen Schadstoffbeseitigung einer Nachbehandlung unterzogen wird und der so nachbehandelte, schadstoffarme oder -freie Klärschlamm dann anschließend wenigstens zum Teil der Biomassefeuerung oder einer anderen Feuerungseinrichtung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Klärschlamm einer Vergasungseinrichtung zugeführt wird und das darin erzeugte schadstoffarme Gas wenigstens zum Teil der Biomassefeuerung oder einer anderen Feuerungseinrichtung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Vergasungsrückstand das darin enthaltene Phosphat entzogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) anfallende Trocknungsabluft (18) wenigstens zum Teil der Biomassefeuerung (2) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) abgezogene Trocknungsabluft (18) vor deren Zuführung zur Biomassefeuerung über wenigstens einen Rauchgas/Trocknungsabluft-Wärmetauscher (19) geführt wird, mittels dem das von der Biomassefeuerung (2) abgezogene Rauchgas (17) die Trocknungsabluft (18) auf eine vorgegebene Temperatur, vorzugsweise auf 60 bis 120 °C, erhitzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Biomassefeuerung (2) eine vorgegebene Menge an in der Kläranlage gebildetem Klärgas zugeführt wird.
Vorrichtung zur Trocknung von Klärschlamm, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) vorgesehen ist, der feuchter, zu trocknender Klärschlamm zuführbar ist, dass der Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) eine mit einer Wärmequelle (2), insbesondere einer Biomassefeuerung, gekoppelte ORC-Anlage (1) vorgeschaltet ist, und dass zur Wärmeübertragung zwischen der ORC-Anlage (1) und der Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) ein mit diesen wärmetechnisch gekoppelter Niedertemperatur-Kreislauf (8) vorgesehen ist, der wenigstens eine Niedertemperatur-Vorlaufleitung (9) und wenigstens eine Niedertemperatur-Rücklaufleitung (11) aufweist, in denen ein Wärmeübertragungsmedium als Arbeitsmedium umläuft, mittels dem im Niedertemperaturbereich der ORC-Anlage (1) Niedertemperatur-Abwärme auskoppelbar ist und mittels dem im Bereich der Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) Niedertemperatur-Abwärme zur Trocknung des Klärschlamms abgebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Niedertemperatur-Vorlaufleitung (9) und die Niedertemperatur-Rücklaufleitung (11) im Bereich einer Niedertemperatur-Wärmetauschereinrichtung (6) der ORC-Anlage (1) zusammengeführt sind, mittels der das Wärmeübertragungsmedium auf eine vorgegebene Vorlauftemperatur oder die vorgegebene Niedertemperatur aufheizbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Niedertemperatur-Wärmetauscher durch einen Kondensator (6) im Niedertemperaturbereich der ORC-Anlage (1) gebildet ist, in dem das Arbeitsmedium der ORC-Anlage (1) unter Wärmeabgabe an den Niedertemperatur-Kreislauf kondensiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Niedertemperatur-Vorlaufleitung (9) über eine Wärmezufuhreinrichtung (16) geführt ist, mittels der dem Wärmeübertragungsmedium weitere Wärme zuführbar ist zur Erwärmung des Niedertemperatur-Wärmestromes auf die vorgegebene Temperatur im Niedertemperaturbereich.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmezufuhreinrichtung durch einen Wärmestrom/Rauchgas-Wärmetauscher (16) und/oder eine Rostkühlung und/oder eine Feuerungseinrichtung gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Niedertemperatur-Vorlaufleitung (9) zu einer Verteilereinrichtung (12) geführt ist, an der zusätzlich zur Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) wenigstens ein weiterer Wärmeverbraucher (14) angeschlossen ist, und dass mittels der Verteilereinrichtung (12) eine Zudosierung von Niedertemperatur-Wärmeströmen zu vorgegebenen Zeiten und für eine vorgegebene Zeitdauer zu den einzelnen Wärmeverbrauchern (13, 14) durchführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) wenigstens eine Wärmetauschereinrichtung vorgesehen ist, mittels der die Niedertemperatur-Abwärme des über die wenigstens eine Niedertemperatur-Vorlaufleitung (9) zugeführten Niedertemperatur-Wärmestromes einen Luftstrom erhitzt zur Erzeugung eines Warmluftstroms.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) als Niedertemperaturtrockner ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Klärschlammtrocknungseinrichtung (13) mittels einer Solareinrichtung und/oder einer Strahlungseinrichtung zusätzliche Wärme zuführbar ist.