DE3629954A1 - Verfahren und vorrichtung zur entwaesserung von nassgut, insbesondere schlick - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von Naßgut, insbesondere von stark wasserhaltigen fließ­ und/oder schüttfähigen Massengütern od.dgl., z.B. von Schlämmen, Fäkalien, schlammartigen Ablagerungen wie Schlick, Schüttgütern wie Getreide, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei Naßbaggerungen zur Erhaltung von schiffbaren Wasser­ tiefen in Häfen, Flüssen, Seen und Fahrrinnen fallen jährlich mehrere Millionen Kubikmeter feuchter Sand, Schlämme und/oder Schlick an. Das Baggergut ist wegen Belastung mit Schad- und Giftstoffen, insbesondere Blei, Quecksilber, Kadmium, Zink und Kupfer zu einer ernst­ haften Bedrohung für Menschen und Umwelt geworden. Die Unterbringung, Behandlung oder anderweitige Verwendung ist mit einer Reihe von Problemen verbunden. Insbesondere bereitet das Deponieren von ausgebaggertem Hafen- und Flußschlick von Jahr zu Jahr größere Probleme, da Schlick zunehmend mit giftigen Stoffen belastet ist, durch Bagger- und Spülvorgang in Spülfelder gelangendes Material stark wasserhaltig ist, große, nicht in ausreichendem Maß zur Verfügung stehende Spülfeldkapazitäten benötigt werden und die Trocknungs- und Konsolidierungszeiten sehr lang sind. Aufgeschlickte Flächen werden erst nach jahrelanger intensiver Entwässerung wieder für eine Bebauung nutzbar. Die Belastung des Schlicks mit Schad­ stoffen führt zur Verseuchung von Grundwasser. Auch Transport und Verklappung von Baggergut in die hohe See oder Rückführung von Schlamm oder Schlick in die natürliche Sedimentfracht eines Flusses sind mit ökolo­ gischen Problemen sowie mit Transport- und Entladungspro­ blemen verbunden. Da also die Lagerung und Entwässerung von Schlamm bzw. Schlick in Spülfeldern infolge des Flächenaufwandes sowie der Umweltbelastung oder die Verklappung bereits heute und jedenfalls in der Zukunft nicht mehr möglich und vertretbar sind, müssen andere Maßnahmen zur Schlamm-/Schlickunterbringung, Aufbereitung und/oder Beseitigung gefunden werden.

Es ist bekanntgeworden, Schlick oder Klärschlämme in Hydrozyklonen, mit Zentrifugen, in Filterverfahren und/oder durch Zusatz von Flockungsmitteln zu behandeln und auf­ zubereiten. Bei diesen Verfahren erhält man als Endpro­ dukt stets einen feuchten Kuchen, und es fällt verun­ reinigtes Wasser an. Das Material muß dann durch Erwär­ men oder Anlage von Sonderdeponien weiter getrocknet werden. Insbesondere ist es bekannt (DE-OS 34 42 403), teilweise entwässerten Klärschlamm mit einem organische Bestandteile enthaltenden Trockenprodukt zu mischen und die erhaltene Masse mit erwärmter Luft zu trocknen und an­ schließend in einer luftdicht abgeschlossenen Entgasungs­ zone bei Temperaturen bis 380°C einer Trockendestilla­ tion zu unterwerfen. Bei einem weiteren Verfahren (DE-OS 31 37 227) zum Veraschen von entwässertem Schlamm wird teilweise entwässerter Schlamm pelletiert, und die Pellets werden trocken destilliert. Bei einem bekannten Verfahren zur Trocknung von vorentwässerten Klärschläm­ men (DE-OS 32 24 362) werden das Material gerührt, gewalkt und/oder geknetet, die Produkttemperatur etwa auf den Siedepunkt des Gemisches erhöht, erhaltene Brüden kon­ densiert und erhaltene Trockensubstanz zur Gewinnung von Prozeßwärme für die Erhöhung der Produkttemperatur verbrannt. Es gibt jedoch bis heute kein wirtschaftlich arbeitendes oder zufriedenstellendes Verfahren, mit dem insbesondere Naßbaggergut und/oder auf Deponien liegen­ de nasse Klärschlämme in großen Mengen schnell, wirtschaft­ lich und vollständig getrocknet werden können. Dies be­ deutet, daß die Deponien bisher nur bedingt über längere Zeiträume abgebaut werden können, wobei die Kapazität von Spülfeldern jedoch nicht mehr ausreichend ist, neue Spülfelder zu landschaftlichen Eingriffen und die Schad­ stoffbelastung von Schlämmen und Schlick zu erheblichen Umweltbelastungen führen. Bei der Suche nach Möglichkeiten, Schlämme und Schlick unterzubringen oder aufzubereiten, muß die Umwelt, soweit es irgendwie geht, geschont werden, und die Kosten müssen so niedrig wie möglich bleiben. Zum Erreichen dieses Ziels sind staatliche Förderungsmittel zur Verfügung gestellt und Forschungsaufträge vergeben worden, ohne daß es bisher auf befriedigende Weise ge­ lungen ist, Naßgut in großen Mengen maschinentechnisch ausreichend zu entwässern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben sowie eine zur Verfahrensdurchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, um Naßgut, insbesondere stark wasserhaltige fließ- und/oder schüttfähige Massen­ güter, insbesondere Schlick und/oder Schlämme besonders wirtschaftlich, energiesparend, in großen Mengen, konti­ nuierlich und in kurzer Zeit zu einem staubartig trockenen, insbesondere geruchlosen Produkt aufzubereiten, wobei das abgezogene Wasser frei von anorganischen Stoffen sein, insbesondere Trinkwasserqualität aufweisen und das Trockenprodukt - z.B. durch Verbrennung - leicht besei­ tigbar und/oder weiter verarbeitbar, insbesondere als Zuschlagstoff zur Herstellung von Baustoffen oder -mate­ rialien, z.B. von Fliesen, Bausteinen, Keramikplatten od.dgl. verwendbar sein soll.

Die Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß das zu entwässernde Gut kontinuier­ lich und dosiert gefördert und getrocknet wird, wobei Feststoffteilchen in wenigstens einer Trocknungsstufe dynamisch verteilt werden, Feuchtigkeit von dem sich verteilenden und/oder verteilten Material unter ständi­ ger Beaufschlagung mit einem dem Verteilungszustand, dem Feuchtigkeitsgrad und/oder der Fördermenge angepaßten Vakuum (Unterdruck) unter Aufrechterhaltung einer damit erfolgenden Entspannungstrocknung bis zur Pulvertrocken­ heit der Feststoffteilchen abgetrennt und abgezogen und das pulvertrockene Material kontinuierlich ausgetragen wird. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt eine Beschickungseinrichtung wie einen Aufgabetrichter od.dgl. und wenigstens eine damit verbundene, eine Entspannungstrocknung ausführende, Fest­ stoffteilchen des zu entwässernden Materials in einem Behälter, einer Kammer, einer Röhre od.dgl. dynamisch entzerrende, verteilende und fördernde, Vakuum erzeu­ gende und durch dieses Feuchtigkeit von dem sich ver­ teilenden und/oder verteilten Feststoffmaterial abtren­ nende und abführende Einrichtung oder Stufe sowie eine der Trockengutentnahme dienende Austragseinrichtung. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist ein großtechnisch anwendbares Verfahren und eine dafür vorgesehene kom­ paktbauende, wirtschaftlich und mit hohen Durchsätzen betreibbare Anlage oder Vorrichtung erreicht, wobei ins­ besondere hinsichtlich der Behandlung bzw. Beseitigung von Fluß-, Hafen- und/oder Seeschlämmen und/oder Schlick nunmehr die bislang gesundheitsschädliche, landschaftszer­ störende, umweltbedrohende und flächenaufwendige Deponie­ rung entfällt. Naßgebaggertes Gut, insbesondere auch ein Gemisch aus Sand und Schlick, kann unmittelbar dem Verfahren zugeführt werden, und, da keine Trocknungs­ flächen mehr erforderlich sind, auch wetterunabhängig, sofort und in kurzer Zeit bis zu einem pulverartig staubtrockenen Material aufbereitet werden, das in kompri­ mierter Form mit geringen Kosten transportiert, ver­ brannt, als Trockengut klassiert und/oder, insbesondere in Form von Zuschlagstoffen für Baustoffe oder -mate­ rialien oder als Düngemittel, weiter verarbeitet bzw. verwendet werden kann. Das aufwendige Herrichten von Trocknungsflächen, Umpumpen und Sichern von Lagerflächen entfällt, und Schadstoffe können nicht mehr in den Untergrund eindringen. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleisten eine ökonomisch und ökologisch besonders günstige Behandlung und/oder Verwertung von Schlämmen und/oder Schlick und sind betriebstechnisch kontinuierlich betreibbar und relativ einfach ausführbar, wobei z.B. chemische Zusätze und/oder Mischungen mit anderen Stoffen vermieden sind. Das Verfahren bzw. die Vorrichtung sind aber darüber hinaus ganz allgemein geeignet, massenhaft anfallende, körniges Material oder Teilchen enthaltende Naß- und/ oder Flüssigkeitsgüter jeglicher Art, insbesondere auch in Form von Mischgut mit Bestandteilen verschiedener Korngrößen, z.B. Kohleschlämme, Bohrschlämme, Fäkalien und feuchte Getreide, bis zur Pulvertrockenheit zu entwässern.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich beson­ ders große Mengen Naßgut, insbesondere in der Größen­ ordnung von 500 m³/h, trocknen. Der Durchsatz kann auf besonders einfache Weise weiter dadurch gesteigert wer­ den, daß Entspannungstrocknungen in nebeneinander geschal­ teten Trocknungsstufen erfolgen.

Hinsichtlich einer besonders großen Verfahrensgeschwin­ digkeit ist es zweckmäßig, daß Entspannungstrocknungen in hintereinander geschalteten Trocknungsstufen erfol­ gen. Dabei ist es für die kontinuierliche Verfahrens­ durchführung und/oder für einen besonders wirtschaft­ lichen energiesparenden Ablauf des Verfahrens besonders vorteilhaft, daß der den Entvakuisierungsgrad bestimmende Arbeitsdruck jeder in Förderrichtung nachgeschalteten Stufe kleiner als in der vorhergehenden Stufe erzeugt wird. Damit wird insbesondere auch die Gesamtspannungs­ enttrocknung besonders zuverlässig ausgebildet und aufrechterhalten. Ein sehr günstiger Verfahrensablauf ergibt sich insbesondere dadurch, daß die Entspannungs­ trocknungen in drei aufeinanderfolgenden Stufen durchge­ führt werden, wobei insbesondere das Vakuum mit einem Arbeitsdruck von 20-30 mbar in der ersten Stufe, von 10-20 mbar in der zweiten Stufe und von 5-10 mbar in der dritten Stufe erzeugt wird. Eine besonders wirt­ schaftliche Arbeitsweise bzw. große Wirksamkeit des Verfah­ rens werden auf besonders zweckmäßige Weise auch dadurch erreicht, daß die Verteilung in der zweiten Trocknungs­ stufe derart erfolgt, daß der Verteilungsgrad im Vergleich zu den Verteilungsgraden in übrigen Trocknungsstufen besonders groß ist, wobei die Teilchen ständig, insbeson­ dere durch Verwirbelung, desagglomeriert und aufgelockert, also entzerrt, gedreht und bewegt werden. Dabei können die Desagglomeration und Auflockerung sowie insbesondere eine damit verbundene Oberflächenverteilung von Feststoff­ teilchen besonders ausgeprägt dadurch erreicht werden, daß das Material nach wenigstens einer Entspannungstrock­ nung, vorzugsweise nach der ersten, gesammelt, anschließend entlang einer Steigungsstrecke gefördert und einer weiteren Entspannungstrocknung zugeführt wird, in der der Materialfluß der Fliehkraft und Schwerkraft ausgesetzt wird.

Die dynamische Verteilung der Feststoffteilchen bei einem dem Verteilungszustand, dem Feuchtigkeitsgrad und/oder der Fördermenge angepaßten Vakuum kann besonders einfach und wirksam dadurch erreicht werden, daß das Material durch Schütteln, Verwirbeln und/oder Materialteilchen entzerrende, insbesondere sie transportierende und/oder sie beim Transport verzögernde Flächen desagglomeriert, aufgelockert und insbesondere oberflächenverteilt wird. Damit kann das Material besonders günstig derart ver­ teilt werden, daß auf kleinem Raum eine große wirksame Fläche erzielt ist, d.h., daß von feinverteilten Teil­ chen bzw. von sehr dünnen Schichten sehr wirksam Feuch­ tigkeit abtrennbar und abziehbar ist.

Zur Beschleunigung des Verfahrens bzw. zur Verkürzung und Erhöhung der Wirksamkeit der Entspannungstrocknung ist es, insbesondere bei besonders wasserhaltigen Naßgü­ tern, besonders vorteilhaft, daß das zu entwässernde Gut zu Verfahrensbeginn zunächst erwärmt und grobentwässert wird. Eine sehr günstige energiesparende und für die nachfolgende Entspannungstrocknung besonders angepaßte Grobentwässerung besteht darin, daß das Material zur Grobentwässerung auf ca. 20-25°C erwärmt und ein hoher Prozentsatz der Feuchtigkeit, insbesondere ca. 30-60% der Flüssigkeit, abgezogen wird. Um die Grob­ oder Vorentwässerung besonders wirksam, insbesondere im Hinblick auf eine kontinuierliche große Durchsatzleistung auszuführen, schlägt die Erfindung vor, daß der Fluß des zu entwässernden Guts im Bereich der Grobentwässerung vorübergehend unterbrochen und/oder in der Geschwindigkeit gedrosselt wird.

Um insbesondere bei sich ggf. ändernden Feuchtigkeits­ graden, Veränderungen in der Zusammensetzung oder in den Korngrößen der Feststoffteilchen des Beschickungsguts und/oder - damit im Zusammenhang stehend - bei ggf. variierenden Verteilungszuständen der Feststoffteilchen den Gesamtverfahrensablauf kontinuierlich, sicher und energiesparend zu gewährleisten, besteht eine Ausgestal­ tung der Erfindung darin, daß der Materialfluß zur Erwärmung und Grobentwässerung und/oder zu einer die Verteilung und die Abtrennung von Feuchtigkeit umfassenden Vakuum-Entspannungstrocknung mehrfach dosiert wird. Die Dosierungen lassen sich besonders wirksam und einfach dadurch ausführen, daß sämtliche oder wenigstens ein Teil der Dosierungen synchron, insbesondere in Abhängig­ keit von der Fördermenge und/oder der Konsistenz des zu entwässernden Guts vorgenommen werden.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht eine besonders einfach bauende und leistungsfähige Ausführungs­ form darin, daß eine Entspannungstrocknungsstufe eine den Behälter, die Kammer, die Röhre od.dgl. mit Vakuum be­ aufschlagende einen Kondensator, eine erste Vakuumpumpe, insbesondere eine Rootspumpe, und eine zweite nachge­ schaltete Vakuumpumpe, insbesondere eine Wasserring­ pumpe, aufweisende Vakuumeinrichtung umfaßt.

Um die Vorrichtung besonders wirtschaftlich, energie­ sparend und zur besonders sicheren Aufrechterhaltung des Entspannungstrocknungsprozesses zu betreiben, ist vorgesehen, daß sie hintereinander geschaltete Entspan­ nungstrocknungsstufen umfaßt, wobei die Hintereinander­ schaltung insbesondere so vorgesehen, bemessen und aufgebaut ist, daß der den Entvakuisierungsgrad bestim­ mende, durch eine zugeordnete Vakuumeinrichtung hervor­ bringbare Arbeitsdruck jeder in Förderrichtung nachge­ schalteten Stufe kleiner als in der vorhergehenden Stufe erzeugbar ist. Eine besonders kompakt bauende, leistungs­ fähige und die Materialtrocknung besonders schnell durchführende Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß sie drei Entspannungstrocknungsstufen umfaßt und insbesondere die mittlere Stufe bei gleichzeitiger Feuchtigkeitsab­ trennung zu einer Verteilung des Feststoffmaterials mit einem im Vergleich zu den beiden anderen Entspannungs­ trocknungsstufen höheren Verteilungswirkungsgrad vorge­ sehen ist. Zur Verkleinerung des Raumbedarfs für die Vorrichtung, insbesondere im Hinblick auf eine mobile Anlage, und/oder zur maschinentechnisch besonders einfa­ chen Herbeiführung eines hohen Verteilungswirkungsgrades in der zweiten Stufe, d.h. dort zur ausgeprägten Des­ agglomeration, Auflockerung und/oder Oberflächenverteilung der Feststoffteilchen, besteht eine vorteilhafte Ausge­ staltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, daß hinter der eingangsseitigen Entspannungstrocknungsstufe ein Sammelbehälter und eine das Material von diesem zu der mittleren Entspannungstrocknungsstufe vertikal för­ dernde Förderstrecke vorgesehen sind und die mittlere Stufe einen langgestreckten, über seine Länge vertikal ausgerichteten rohrförmigen Behälter aufweist, der eine Flieh- und Schwerkraft hervorbringende, dabei mit senk­ recht zur Behälterachse rotierenden Verteilungsflächen ausgestattete Wirbeleinrichtung umschließt. Durch die Fliehkraftwirkung wird der freie Fall von Teilchen verzögert, wobei ihre Raumlage ständig und dynamisch geändert wird. Ebenfalls hinsichtlich kompakter Bauform, zuverlässiger Betriebsweise und/oder für ein besonders großes Durchsatzvermögen besteht eine besonders vorteil­ hafte Ausgestaltung darin, daß die eingangsseitige Trocknungsstufe und die ausgangsseitige Trocknungsstufe langgestreckte rohrförmige Behälter umfassen, die sich horizontal erstrecken und in ihrem tunnelartigen Inneren zur Materialförderung und -verteilung wenigstens ein, vorzugsweise mehrere übereinander angeordnete, zueinander versetzte, in Behälterlängsrichtung gegenläufig laufende Förderbänder aufweisen. Die gegenläufige Anordnung von Förderbändern sorgt für eine besonders günstige, aus­ geprägte und einfache Desagglomeration und Auflocke­ rung bzw. (Oberflächen-)Verteilung der Feststoffteilchen.

Zur Vorbereitung der Entspannungstrocknung ist es ins­ besondere bei stark feuchtigkeitshaltigem Naßgut hin­ sichtlich großer Durchsatzmengen und einer besonders schnellen Trocknung besonders zweckmäßig, daß die Vor­ richtung zwischen Beschickungseinrichtung und Entspan­ nungstrocknungsstufe eine Erwärmungs- und Grobentwässe­ rungseinrichtung umfaßt. Die Erwärmung, für die insbe­ sondere eine relativ niedrige Temperatur, vorzugsweise im Bereich von 20-25°C, ausreicht, läßt sich beson­ ders einfach, wirksam, schnell und energiesparend dadurch ausführen, daß die Erwärmungs- und Grobentwässerungsein­ richtung zur Materialerwärmung einen in seinem Inneren Wärme abgebendes Öl führenden Schraubenförderer oder an das Fördergut Wärme übertragende Pressen umfaßt. Die Grobentwässerung erfolgt besonders zweckmäßig mittels einer Feuchtigkeit abführenden Vakuumpumpe. Die Geschwin­ digkeit und/oder Wirksamkeit der Vorentwässerung kann dadurch gesteigert werden, daß die Erwärmungs- und Grobentwässerungseinrichtung ausgangsseitig mit einer Drosseleinrichtung versehen ist.

Ein kontinuierlicher Verfahrensablauf kann besonders störungsfrei sowie auch im Hinblick auf einen energie­ sparenden und der Trocknung mit hohem Wirkungsgrad angepaßten Betrieb insbesondere dadurch erreicht werden, daß zur Einleitung des Trocknungsguts in eine Trocknungs­ stufe, in einen Sammelbehälter, in die Austragseinrichtung und/oder in die Erwärmungs- und Grobentwässerungseinrich­ tung die Materialflußmenge dosierende, das Material nur in Förderrichtung durchlassende Materialschleusen vorge­ sehen sind. Als Materialschleusen bzw. zur Dosierung können insbesondere aber auch Förderrohre mit geeigneten, d.h. den Materialfluß beeinflussenden und bestimmenden Durchmessern vorgesehen sein.

Zur kontinuierlichen staubtrockenen Aufbereitung von insbesondere bei der Beschickung in der Zusammenset­ zung und/oder im Feuchtigkeitsgehalt sich änderndem Naßgut ist es besonders zweckmäßig, daß die Vorrichtung eine mehrere Materialschleusen gemeinsam steuernde und betä­ tigende Dosierungs-Steuereinrichtung umfaßt, wobei die Materialschleusen vorzugsweise als Zellenradförderer ausgebildet sind. Um einen besonders schnellen und zuverlässigen Abzug von Feuchtigkeit von den sich vertei­ lenden und/oder verteilten Feststoffteilchen zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Vorrichtung eine den Vakuumer­ zeugungseinrichtungen zugeordnete Steuereinrichtung umfaßt, um dem Feuchtigkeitsgrad, der Fördermenge und/ oder der Materialbeschaffenheit angepaßte Arbeits- oder Betriebsdrücke in den Behältern, Kammern, Rohren od.dgl. zu erzeugen. So wird insbesondere bei sich plötzlich ändernden Betriebszuständen, aber auch im Hinblick auf einem stufenweisen Aufbau der Vorrichtung, eine stabile und kontinuierlich bleibende Trocknung herbeigeführt, insbesondere eine unerwünschte Vereisung von Feststoff­ teilchen und/oder eine unerwünschte Verdunstung von Feuchtigkeit vermieden.

Die dynamische Verteilung, d.h. die Desagglomeration, Auflockerung und/oder Oberflächenverteilung der Feststoff­ teilchen im Hinblick auf die Abtrennung und den Abzug von Feuchtigkeit kann besonders wirksam und vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß der Behälter, die Kammer, die Rohre od.dgl. einer Entspannungstrocknungsstufe zur Desagglomeration, Auflockerung und/oder Oberflächenver­ teilung des Feststoffmaterials Schüttelsiebe, rotierende Walzen oder Schleuderflächen, Förderschnecken, Förder­ bänder, Propeller od.dgl. Desagglomerations-, Verwirbe­ lungs- und/oder Verzögerungsaggregate umfaßt.

Eine sehr zweckmäßige und praktischen Erfordernissen besonders gerecht werdende Gestaltung der Vorrichtung besteht darin, daß die Vorrichtungsteile und/oder Aggregate mittels einer Grundgestelleinheit wie einer Plattform, eines Montagerahmens und/oder eines sie auf­ nehmenden und/oder tragenden Behältnisses miteinander verbunden sind. Damit ist erreicht, daß die Vorrich­ tung am Einsatzort schnell und einfach installierbar, z.B. in Form eines Bausatzes zusammensetzbar und/oder betreibbar ist, sie als Ganzes transportabel ist und/ oder als mobile betriebsbereite Funktionseinheit zur Verfügung steht.

Im ganzen ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verfahrensdurch­ führung insbesondere erreicht, daß körniges Naßgut kon­ tinuierlich, kostengünstig, in großen Mengen und schnell bis zur Staub- und Pulvertrockenheit getrocknet wird. Feststoffteilchen werden unter Vermeidung von Klumpenbil­ dung feinstverteilt, wobei zugleich unter Beaufschlagung eines Vakuums Feuchtigkeit derart abgezogen wird, daß die Teilchen weder vereisen, noch die Flüssigkeit über­ mäßig verdunstet. Das anfallende Trockengut kann gefahrlos transportiert, gefahrlos und komprimiert gelagert und/ oder weiterverarbeitet werden.

Weitere Ausbildungsmöglichkeiten, Zweckmäßigkeiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschrei­ bung der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Darstellung eines erfin­ dungsgemäßen Verfahrensablaufs,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seiten­ ansicht und

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Draufsicht.

In Fig. 1 umfaßt eine erfindungsgemäße Vorrichtung drei hintereinander geschaltete Entspannungstrocknungsstufen 3, 5 und 6. Die eingangsseitige Stufe 3 ist über eine Erwärmungs- und Grobentwässerungseinrichtung 2 mit einem Trichter 1 zur Aufgabe von zu trocknendem Naßgut N verbunden. Zwischen der Stufe 3 und der mittleren Stufe 5 ist ein Sammelbehälter 4 angeordnet, der über eine Förderstrecke 41 mit der Stufe 5 in Verbindung steht. Ausgangsseitig, d.h. am Ausgang der der Stufe 5 nachge­ schalteten Stufe 6, ist ein Auslaß oder eine Austrags­ einrichtung 7 angeordnet. Jede Entspannungstrocknungsstufe 3, 5 bzw. 6 umfaßt einen Behälter 31, 51 bzw. 61 für das Fördergut sowie eine Vakuumerzeugungseinrichtung 300, 500 bzw. 600. Jede Vakuumerzeugungseinrichtung weist einen an den zugeordneten Behälter 31, 51 bzw. 61 ange­ schlossenen Kondensator 32, 52 bzw. 62, eine mit ihm verbundene erste Vakuumpumpe, z.B. eine Rootspumpe 33, 53 bzw. 63, sowie eine zweite nachgeschaltete Vakuum­ pumpe, z.B. eine Wasserringpumpe 34, 54 bzw. 64, auf. Die Vakuumerzeugungseinrichtungen und die Behälter sind so ausgelegt, daß ein großes Volumen gezogen wird.

Die Erwärmungs- und Grobentwässerungseinrichtung 2 ist mit einem Materialerhitzer 21, z.B. mit einem Öl führenden Schraubenförderer oder Wärmepressen, ausgestattet und mit einer aus einer Vakuumkammer 23 Feuchtigkeit von dem Fördergut abführenden Vakuumpumpe 22 verbunden. Am Ausgang der Einrichtung 2 ist eine Drosseleinrichtung 24 angeord­ net.

Am Eingang der Erwärmungs- und Grobentwässerungseinrich­ tung 2, zwischen dieser und der Stufe 3, zwischen der Stufe 3 und dem Sammelbehälter 4, zwischen der Stufe 5 und der Stufe 6 sowie vor der Austragseinrichtung 7 sind die Materialflußmenge dosierende, das Material nur in Förderrichtung durchlassende Materialschleusen 81, 82, 83, 84 bzw. 85 vorgesehen. Diese Materialschleusen können insbesondere als selbstregulierende Rohr-Förderstrecken ausgeführt sein. Eine andere besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß Materialschleusen 81, 82, 83, 84 bzw. 85, die insbesondere als das Material nur in Förderrichtung durchlassende Zellenradförderer od.dgl. ausgebildet sind, von einer sie gemeinsam und/oder synchron steuernden und betätigenden Dosierungs-Steuereinrichtung 8 gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 8 ist derart aufgebaut, daß sie den Materialschleusen in Abhängigkeit von im Bereich der Schleusen gemessenen Werten f für die Fördermenge und/oder Meßwerten k für die Konsistenz des geförderten Guts Steuerwerte s zuführt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine in Fig. 1 dargestellte Vakuum- Steuereinrichtung 9 vorgesehen, die über geeignete, nicht dargestellte Stellglieder mittels Steuerwerten v in den Behältern 31, 51 bzw. 61 Arbeits- oder Betriebsdrücke herbeiführt, die jeweils infolge von im Bereich der Behälter gemessenen bzw. entsprechenden Werten g, m, b und/oder t für Feuchtigkeitsgrad, Fördermenge, Mate­ rialbeschaffenheit und/oder Temperatur des Förderguts hervorgebracht werden.

In Fig. 2 und 3, in denen der Fig. 1 entsprechende Bezugszeichen verwendet sind, erkennt man eine besondere Ausbildung, Anordnung und Verbindung von Behältern der Entspannungstrocknungsstufen. Die Behälter 31 und 61 sind als langgestreckte rohrförmige und tunnelartige Förderräume ausgebildet, die sich horizontal erstrecken und in ihrem Inneren zur Materialförderung und -verteilung wenigstens ein, vorzugsweise mehrere übereinander ange­ ordnete, zueinander versetzte, in Behälterlängsrichtung gegenläufig laufende (nicht dargestellte) Förderbänder aufweisen. Der Behälter 51 der mittleren (zweiten) Stufe 5 ist als langgestreckter, über seine Länge vertikal ausgerichteter rohrförmiger Verteiler- und Förderraum ausgebildet, der eine Flieh- und Schwerkraft hervorbrin­ gende, mit senkrecht zur Behälterachse rotierenden Verteilungsflächen ausgestattete (nicht dargestellte) Wirbeleinrichtung umschließt. Dabei ist ein Fördersystem 41 vorgesehen, z.B. ein Schachtförderer, das das Material aus dem Sammelbehälter 4 in den oberen Bereich des Behälters 51 einbringt. Die Entspannungstrocknungsstufe 5 mit Behälter 51 ist vorgesehen, um in dieser Stufe eine besonders ausgeprägte Desagglomeration, Auflockerung sowie eine besonders große wirksame Oberfläche der Feststoffteilchen hervorzubringen, wobei diese ständig durch Verwirbelung und Schwerkrafteinwirkung entzerrt, gedreht und bewegt werden.

Ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf wird nun anhand der erläuterten erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. deren Ausgestaltungen beschrieben.

Durch den Aufgabetrichter 1 geht Naßgut N, insbesondere stark wasserhaltiger Schlamm, z.B. ein Sand/Schlick- Gemisch, Schlick od.dgl. Schüttgut durch die Material­ schleuse 81 in die Erwärmungs- und Grobentwässerungs­ einrichtung 2. Dort wird das Material bei einer Tempera­ tur im Bereich von 22°C erwärmt und mittels der Vakuum­ pumpe 22 grobentwässert. Durch die Drosseleinrichtung 23 kann der Materialfluß verzögert oder kurzfristig unterbrochen werden, um den Wärmungs-Vorentwässerungs­ prozeß zu beschleunigen. Diese Drosselung erfolgt so, daß eine kontinuierliche Beschickung der Vorrichtung sowie anschließend kontinuierlicher Transport und Trock­ nung des Förderguts nicht behindert sind. Nach Passieren der weiteren Materialschleuse 82 gelangt das Material in den Behälter 31 der ersten Entspannungstrocknungsstufe 3, in dem es desagglomeriert wird, und wo zugleich infolge der Ausbildung einer Vakuum-Entspannungstrocknung mit einem dafür vorgesehenen Arbeits- oder Betriebsdruck, insbesondere von 20-30 mbar, durch die Vakuumeinrichtung 300 Feuchtigkeit abgetrennt und abgezogen wird. Aus dem Behälter 31 wird das Material über die Materialschleuse 83 in den Sammelbehälter 4 geführt, von dem es weiterhin kontinuierlich über die Förderstrecke 41 in den Behälter 51 der zweiten Entspannungstrocknungsstufe 5 geführt wird. Dort erfolgt eine besonders ausgeprägte Desagglo­ meration, Auflockerung und Oberflächenverteilung der Feststoffteilchen, wobei diese zudem kontinuierlich gefördert werden und mittels der Vakuumeinrichtung 500 unter Ausbildung und Aufrechterhaltung einer Entspannungs­ trocknung, insbesondere bei einem Arbeits- und Betriebs­ druck von 10 bis 20 mbar, Feuchtigkeit praktisch voll­ ständig abgetrennt und abgezogen wird. Das Material gelangt aus dem Behälter 51 über die Materialschleuse 84 in den Behälter 61 der dritten Entspannungstrocknungs­ stufe 6, wo es ebenfalls desagglomeriert wird und even­ tuell noch vorhandene Restfeuchtigkeit unter Erzeugung und Aufrechterhaltung einer Entspannungstrocknung abgezogen und abgetrennt wird, um vollkommene Pulvertrockenheit zu erreichen. Zu diesem Zweck ist in dem Behälter 61 ein Arbeitsdruck von 5 bis 10 mbar besonders geeignet, der auf geeignete Weise mit der Vakuumeinrichtung 600 er­ zeugt wird. Das staubartig trockene Material P wird dann durch die Materialschleuse 85 mittels der Austragsein­ richtung 7 kontinuierlich ausgetragen.

Statt eines mehrstufigen Verfahrensablaufs mit insbeson­ dere drei Stufen kann erfindungsgemäß eine einstufige Entspannungstrocknung durchgeführt werden. Die Entspan­ nungstrocknung nach der Erfindung zeichnet sich insbe­ sondere dadurch aus, daß das Material kontinuierlich in Fluß gehalten bzw. gefördert wird, dabei die Feststoffteil­ chen stets verteilt, d.h. bewegt, entzerrt, aufgelockert und/oder oberflächenverteilt werden und die sich vertei­ lenden und/oder verteilten Teilchen während des konti­ nuierlichen Fördervorgangs derart einem Vakuum ausgesetzt werden, daß Feuchtigkeit bis zur Pulvertrockenheit des Materials unter Vermeidung von Vereisung bzw. von zu schneller Verdunstung vollständig abgetrennt und abgezogen wird. Die mehrstufige serielle und/oder auch eine mehr­ stufige parallele Entspannungstrocknung ermöglichen auf besonders einfache Weise die Durchsatzleistung, den Wirkungsgrad des Verfahrens, eine wirtschaftliche ener­ giesparende Betriebsweise weiter zu erhöhen und/oder eine besonders kompakt bauende, für sich transportable Vorrich­ tung zu schaffen. Dabei ist es vorteilhaft, serielle Verfahrensstufen zur besonders stabilen Aufrechterhaltung der Gesamtentspannungstrocknung zu betreiben, indem der den Entvakuisierungsgrad bestimmende Arbeitsdruck jeder in Förderrichtung nachgeschalteten Stufe kleiner als in der vorhergehenden erzeugt wird. Eine besondere Anpassung an ggf. sich verändernde Betriebsparameter wie Änderungen in der Konsistenz des Beschickungsmaterials, der Umge­ bungstemperatur, der Fördermenge und/oder der Förderge­ schwindigkeit kann auf besonders zweckmäßige Weise durch eine Arbeitsdrucksteuerung in den Stufen mittels Steuerung durch die Vorrichtung 9 infolge der gemessenen Betriebs­ parameter hinsichtlich einer besonders zuverlässigen Aufrechterhaltung der Entspannungstrocknung erfolgen. Eine kontinuierliche und insbesondere bereits durch geeignet dimensionierte Förderrohre sich selbst dosierende Förderung kann vorteilhaft durch eine zentrale und synchrone Steuerung von Materialschleusen 81 bis 85 bewirkt bzw. unterstützt werden.

• Bezugszeichenliste:
    1 Aufgabetrichter
    2 Erwärmungs- und Grobentwässerungseinrichtung
   21 Materialerhitzer
   22 Grobentwässerungs-Vakuumpumpe
   23 Vakuumkammer
   24 Drosseleinrichtung
    3 erste (eingangsseitige) Entspannungstrocknungsstufe
   31 Behälter
   32 Kondensator
   33 Rootspumpe
   34 Wasserringpumpe
  300 Vakuumerzeugungseinrichtung
    4 Sammelbehälter
   41 Förderstrecke
    5 zweite (mittlere) Entspannungstrocknungsstufe
   51 Behälter
   52 Kondensator
   53 Rootspumpe
   54 Wasserringpumpe
  500 Vakuumerzeugungseinrichtung
    6 dritte (ausgangsseitige) Entspannungstrocknungsstufe
   61 Behälter
   62 Kondensator
   63 Rootspumpe
   64 Wasserringpumpe
  600 Vakuumerzeugungseinrichtung
    7 Auslaß, Austragseinrichtung
    8 Dosierungssteuereinrichtung
   81 Materialschleuse
   82 Materialschleuse
   83 Materialschleuse
   84 Materialschleuse
   85 Materialschleuse
    9 Vakuum-Steuereinrichtung
  N Naßgut
  P pulvertrockenes Austragsgut
  s Schleusen-Meßwert
  f Fördermenge-Steuerwert
  k Meßwert für Materialkonsistenz
  v Vakuum-Steuerwerte
  g Feuchtigkeits-Meßwert
  m Fördermenge-Meßwert
  b Materialbeschaffenheit-Meßwert
  t Temperatur-Meßwert

Claims (27)

1. Verfahren zur Entwässerung von Naßgut, insbesondere von stark wasserhaltigen fließ- und/oder schüttfä­ higen Massengütern od.dgl., z.B. von Schlämmen, Fäkalien, schlammartigen Ablagerungen wie Schlick, Schüttgütern wie Getreide, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zu entwässernde Gut kontnuierlich und dosiert gefördert und getrocknet wird, wobei Feststoffteilchen in wenigstens einer Trocknungsstufe dynamisch verteilt werden, Feuchtig­ keit von dem sich verteilenden und/oder verteilten Material unter ständiger Beaufschlagung mit einem dem Verteilungszustand, dem Feuchtigkeitsgrad und/oder der Fördermenge angepaßten Vakuum (Unterdruck) unter Aufrechterhaltung einer damit erfolgenden Entspan­ nungstrocknung bis zur Pulvertrockenheit der Fest­ stoffteilchen abgetrennt und abgezogen und das pulvertrockene Material kontinuierlich ausgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Entspannungstrock­ nungen in nebeneinander geschalteten Trocknungs­ stufen erfolgen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Entspannungs­ trocknungen in hintereinander geschalteten Trocknungs­ stufen erfolgen und insbesondere der den Entvakui­ sierungsgrad bestimmende Arbeitsdruck jeder in Förderrichtung nachgeschalteten Stufe kleiner als in der vorhergehenden Stufe erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Entspannungstrock­ nungen in drei aufeinanderfolgenden Stufen durch­ durchgeführt werden, wobei insbesondere das Vakuum mit einem Arbeitsdruck von 20-30 mbar in der ersten Stufe, von 10-20 mbar in der zweiten Stufe und von 5-10 mbar in der dritten Stufe erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung in der zweiten Trocknungsstufe derart erfolgt, daß der Verteilungsgrad im Vergleich zu den Verteilungsgraden in übrigen Trocknungsstufen besonders groß ist, wobei die Teilchen ständig, insbesondere durch Verwirbelung, desagglomeriert und aufgelockert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Material nach wenigstens einer Entspannungs­ trocknung, vorzugsweise nach der ersten, gesammelt, anschließend entlang einer Steigungsstrecke geför­ dert und einer weiteren Entspannungstrocknung zuge­ führt wird, in der der Materialfluß Fliehkraft und Schwerkraft ausgesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Material durch Schütteln, Verwirbeln und/oder Mate­ rialteilchen entzerrende, insbesondere sie transpor­ tierende und/oder sie beim Transport verzögernde Flächen desagglomeriert, aufgelockert und insbesondere oberflächenverteilt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das zu entwässernde Gut zu Verfahrensbeginn zunächst erwärmt und grobentwässert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Material zur Grobentwässerung auf ca. 20-25°C erwärmt und ein hoher Prozentsatz der Feuchtigkeit, insbeson­ dere ca. 30-60% der Flüssigkeit, abgezogen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluß des zu entwässernden Guts im Bereich der Grobentwässerung vorübergehend unterbrochen und/oder in der Geschwin­ digkeit gedrosselt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Materialfluß zu einer die Verteilung und die Abtren­ nung von Feuchtigkeit umfassenden Vakuum-Entspan­ nungstrocknung und/oder zur Erwärmung und Grobentwäs­ serung dosiert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sämtliche oder wenigstens ein Teil der Dosierungen synchron, insbe­ sondere in Abhängigkeit von der Fördermenge und/oder der Konsistenz des zu entwässernden Guts vorgenommen werden.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie eine Beschickungs­ einrichtung wie einen Aufgabetrichter (1) od.dgl. und wenigstens eine damit verbundene, eine Entspan­ nungstrocknung ausführende, Feststoffteilchen des zu entwässernden Materials in einem Behälter (31, 51, 61), einer Kammer, einer Röhre od.dgl. dynamisch entzerrende, verteilende und fördernde, Vakuum erzeugende und durch dieses Feuchtigkeit von dem sich verteilenden und/oder verteilten Feststoffmate­ rial abtrennende und abführende Einrichtung oder Stufe (3, 5, 6) sowie eine der Trockengutentnahme dienende Austragseinrichtung (7) umfaßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entspannungs­ trocknungsstufe (3, 5, 6) eine den Behälter (31, 51, 61), die Kammer, die Röhre od.dgl. mit Vakuum beauf­ schlagende, einen Kondensator (32, 52, 62), eine erste Vakuumpumpe (33, 53, 63), insbesondere eine Rootspumpe, und eine zweite nachgeschaltete Vakuum­ pumpe (34, 54, 64), insbesondere eine Wasserringpumpe, aufweisende Vakuumeinrichtung (300, 500, 600) umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie hinterein­ ander geschaltete Entspannungstrocknungsstufen (3, 5, 6) umfaßt, wobei die Hintereinanderschaltung insbesondere so vorgesehen, bemessen und aufgebaut ist, daß der den Entvakuisierungsgrad bestimmende, durch eine zugeordnete Vakuumeinrichtung (300, 500, 600) hervorbringbare Arbeitsdruck jeder in Förder­ richtung nachgeschalteten Stufe kleiner als in der vorhergehenden Stufe erzeugbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie drei Entspannungs­ trocknungsstufen (3, 5, 6) umfaßt und die mittle­ re Stufe (5) bei gleichzeitiger Feuchtigkeitsab­ trennung zu einer Verteilung des Feststoffmaterials mit einem im Vergleich zu den beiden anderen Entspan­ nungstrocknungsstufen höheren Verteilungswirkungsgrad vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß hinter der ein­ gangsseitigen Entspannungstrocknungsstufe (3) ein Sammelbehälter (4) und eine das Material von diesem zu der mittleren Entspannungstrocknungsstufe (5) vertikal fördernde Förderstrecke vorgesehen (41) sind und die mittlere Stufe einen langgestreckten, über seine Länge vertikal ausgerichteten rohrförmigen Behälter (51) aufweist, der eine Flieh- und Schwerkraft hervorbringende, dabei mit senkrecht zur Behälter­ achse rotierenden Verteilungsflächen ausgestattete Wirbeleinrichtung umschließt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die eingangs­ seitige Trocknungsstufe (3) und die ausgangsseitige Trocknungsstufe (6) langgestreckte rohrförmige Be­ hälter umfassen, die sich horizontal erstrecken und in ihrem Inneren zur Materialförderung und -vertei­ lung wenigstens ein, vorzugsweise mehrere überein­ ander angeordnete, zueinander versetzte, in Behäl­ terlängsrichtung gegenläufig laufende Förderbänder aufweisen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen Beschickungseinrichtung (1) und Entspan­ nungstrocknungsstufe (3, 5, 6) eine Erwärmungs- und Grobentwässerungseinrichtung (2) umfaßt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Erwärmungs- und Grobentwässerungseinrichtung (2) zur Materialerwärmung einen in seinem Inneren Wärme abgebendes Öl führen­ den Schraubenförderer oder an das Fördergut Wärme übertragende Pressen umfaßt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungs- und Grobentwässerungseinrichtung (2) eine Feuchtigkeit abführende Vakuumpumpe (22) umfaßt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungs- und Grobentwässerungseinrichtung ausgangsseitig mit einer Drosseleinrichtung (24) ver­ sehen ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung des Trocknungsguts in eine Trocknungs­ stufe (3, 5, 6), in einen Sammelbehälter (31, 51, 61), in die Austragseinrichtung (7) und/oder in die Erwärmungs- und Grobentwässerungseinrichtung (2) die Materialflußmenge dosierende, das Material nur in Förderrichtung durchlassende Materialschleusen (81, 82, 83, 84, 85) vorgesehen sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie eine mehrere Materialschleusen (81 bis 85) gemeinsam steuern­ de und betätigende Dosierungs-Steuereinrichtung (8) umfaßt, wobei die Materialschleusen vorzugsweise als Zellenradförderer ausgeführt sind.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine den Vakuumerzeugungseinrichtungen (300, 500, 600) zugeordnete Steuereinrichtung (9) umfaßt, um dem Feuchtigkeitsgrad, der Fördermenge und/oder der Materialbeschaffenheit angepaßte Arbeits- oder Betriebsdrücke in den Behältern, Kammern, Röhren od. dgl. zu erzeugen.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (31, 51, 61), die Kammer, die Röhre od. dgl. einer Entspannungstrocknungsstufe (3, 5, 6) zur Desagglomeration, Auflockerung und/oder Oberflächen­ verteilung des Feststoffmaterials Schüttelsiebe, ro­ tierende Walzen, Schleuderflächen, Förderschnek­ ken, Förderbänder und/oder Propeller od.dgl. Des­ agglomerations- Verwirbelungs- und/oder Verzögerungs­ aggregate umfaßt.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungsteile und/oder Aggregate mittels einer Grundgestelleinheit wie einer Plattform, eines Montagerahmens und/oder eines sie aufnehmenden und/ oder tragenden Behältnisses miteinander verbunden sind.