Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen von Gärresten

Die vorliegende Einfindung betrifft eine Vorrichtung und eine Verfahren zum Trocknen von feuchten Materialien, insbesondere zum Trocken von Gärresten und organischen Abfällen.

Landwirtschaftliche Abfälle und nachwachsende Rohstoffe werden beispielsweise zum Betrieb von Biogasanlagen verwendet. In diesen Anlagen wird durch einen Fermentationsprozess Biogas gebildet, das dann beispielsweise in einem Block- heizkraftwerk genutzt werden kann. Als Abfallprodukt entsteht ein sogenannter Gärrest, der beispielsweise von der Landwirtschaft als Dünger verwendet wird.

Die Gärreste kommen aus der Biogasanlage leider in einem sehr feuchten Zustand, so dass sie nicht ohne weiteres als Dünger weiter verwendet werden können. Aber auch andere organische Abfallprodukte, die zum Düngen verwendet werden können, wie zum Beispiel Gülle und Klärschlamm, haben normalerweise einen feuchten Zustand. Zu diesem Zweck werden die Gärreste und organischen Abfälle vor der Nutzung als Dünger getrocknet. Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Trocknen sind allerdings sehr aufwendig und kostenintensiv.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trocknen insbesondere von Gärresten und organischen Abfällen

bereit zu stellen mit dem die Trocknung einfach und kostengünstig stattfinden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Vorrichtung gemäß unabhängigem Anspruch 1 und durch das Verfahren gemäß unabhängigem Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trocknen weist eine Zuführung für das zu trocknende Material, eine Umschichtungseinrichtung zum Umschichten des zu trocknenden Materials in der Vorrichtung und eine Zuführung für Abgase aus einer Energieerzeugungsanlage auf. Ein Beispiel für eine Energieerzeugungsanlage ist ein Blockheizkraftwerk und Beispiele für das zu trocknende Material sind Gärreste aus einer Biogasanlage oder organische Abfalle.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird erstmals eine Vorrichtung bereitgestellt, die die Abwärme der Energieerzeugungsanlage optimal nutzt, weil sie die Abgase der Energieerzeugungsanlage direkt verwendet. Die Abgase der Energieerzeugungsanlage können beispielsweise eine Temperatur von ungefähr 600° C aufweisen. Diese Abgase werden nun erfindungsgemäß in die Vorrichtung zum Trocknen geführt, um die zugeführten Materialien zu Trocknen. Dabei werden die Abgase in einer bevorzugten Ausführungsform mit anderer Luft, beispielsweise Außenluft gemischt und so ein Luftgemisch mit einer niedrigeren Temperatur, beispielsweise 170° C geschaffen.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung zum Trocknen noch eine oder mehrere öffnungen auf durch die beispielsweise die Abgase und das getrocknete Material entnommen werden können.

Diese Trocknung ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders effektiv, da sich die in den Abgasen vorhandene Feuchtigkeit positiv auf den Trocknungsvorgang auswirkt. Denn diese Feuchtigkeit sorgt für eine wesentlich höhere

Enthalpie als vergleichbare warme Luft mit geringerer Feuchtigkeit. Außerdem wird durch die Verwendung der sauren Abgase ein wesentlich besserer Dünger bereitgestellt, da die sauren Abgase den Stickstoff in dem Dünger binden können.

Der Transport des Abgases in die Vorrichtung zum Trocknen wird vorzugsweise mit Hilfe von einem oder mehreren Ventilatoren unterstützt. Dabei saugt der Ventilator beziehungsweise saugen die Ventilatoren die Abgase aus der Energieversorgungseinrichtung an und sorgen dafür, dass die Abgase in die Vorrichtung zum Trocknen transportiert werden.

Die Umschichtungseinrichtung in der Vorrichtung zum Trocknen schichtet das in der Vorrichtung zum Trocknen vorhandene Material um. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine Rotationsumschichtungseinrichtung, die das Material kontinuierlich umschichtet. Dabei kann das zu trocknende Material einfach in einem Behälter, beispielsweise einer Wanne mit geeigneten Mitteln umgeschichtet werden. Zusätzlich können in dem Behälter aber noch weitere Mittel angeordnet sein, die das Umschichten und das Trocknen unterstützen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der Vorrichtung Kugeln angeordnet. Dies sind vorzugsweise Glaskugeln. Mit Hilfe der Kugeln wird die Oberfläche des zu trocknenden Mate- rials in der Vorrichtung erhöht und somit der Trocknungsvorgang beschleunigt. Außerdem wird durch die rotierende Umschichtung des Materials und durch die mit Hilfe der Kugeln vergrößerte Verfahrensoberfläche erreicht, dass sich die Ab- und Fortlufttemperatur dicht am Kondensationspunkt beziehungsweise Taupunkt befindet. Hieraus folgt, dass die nutzbaren Temperaturen vom Einlass von ca. 170° C bis zum Taupunkt von ca. 40° C genutzt werden können.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung zum Trocknen an der öffnung zur Entnahme der verwendete Luft beziehungsweise Abgase einen Wärmetauscher auf durch den die verwendete Luft geleitet wird. Die von dem Wärmetauscher bereitgestellte Energie in Form von Wärme wird Vorzugs-

weise bei einem nachfolgenden Schritt verwendet. Der Wärmetauscher kann hierfür nach dem LufWLuftprinzip oder nach dem Luft-/Wasserprinzip funktionieren.

Das bei dem Wärmetauscher anfallende Kondensat kann dem Fermentationspro- zess in der Biogasanlage wieder zugeführt werden, wenn keine Versalzungsgefahr besteht. Alternativ wird das Kondensat über einen Biofilter geführt und dort mit Düngemittel angereichert, so dass ein wertvoller Flüssigdünger entsteht.

Die durch den Wärmetauscher bereitgestellte Energie kann zum Beispiel zur Nachtrocknung des getrockneten Materials verwendet werden.

Bevor das zu trocknende Material über die öffnung der Vorrichtung zum Trocknen zugeführt wird, kann in einer geeigneten Einrichtung eine Fest-/Flüssig- Trennung stattfinden. Die dabei gewonnen flüssigen Teile des Materials können gesammelt werden und je nach Bedarf der Vorrichtung zum Trocknen zugeführt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise noch verschiedene Sensoren und eine Steuerung zum Steuern des Trocknungsvorgangs auf. Mit Hilfe der Steuerung kann beispielsweise die Temperatur der Abgase gemessen werden und je nach Bedarf weitere Luft zu den Abgasen zugemischt werden, um die Temperatur der in die Vorrichtung zum Trocknen zugeführten Abgase zu regulieren. Die Vorrichtung zum Trocknen kann beispielsweise auch über Mittel verfügen, die die Menge des zu trocknenden Materials in der Vorrichtung angeben.

Durch die Nutzung der sonst frei in die Atmosphäre geleiteten Abgase, ermöglicht die Erfindung eine erhebliche Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der Energieerzeugungsanlage. Außerdem wird bei der Erfindung kein zusätzliches Trinkwasser benötigt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird zwar als Vorrichtung zum Trocknen beschrieben, aber sie kann aufgrund ihrer Funktion auch als Vorrichtung zum Durchfuhren einer thermischen Fest-/Flüssig-Trennung bezeichnet werden. Unabhängig davon in welchem Zustand das zu bearbeitende Material der Vorrichtung zugeführt wird, kann diesem Material in der Vorrichtung die Flüssigkeit entzogen werden und das Material in einem trockneren Zustand aus der Vorrichtung entnommen werden. Die Größenordnung der Trocknung beziehungsweise die Größenordnung der Fest-/Flüssig-Trennung kann mit Hilfe der einstellbaren Parameter, wie zum Beispiel zugeführte Wärme, zugeführte Menge an Material, Verweil- dauer des Materials in der Vorrichtung usw. den Bedürfhissen des Nutzers ange- passt werden. Die getrennte Flüssigkeit kann entweder als Wasserdampf freigesetzt werden oder wieder aufgefangen und gegebenenfalls weiter verarbeitet werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Trocknen von Material gelöst. Im Rahmen des Verfahrens wird zu trocknendes Material einer Vorrichtung zum Trocknen zugeführt und in der Vorrichtung mit Hilfe einer Umschichtungseinrichtung umgeschichtet. Außerdem werden Abgase aus einer Energieerzeugungsanlage der Vorrichtung zum Trocknen zugeführt und das zu trock- nende Material mit Hilfe der Abgase getrocknet. In einer bevorzugten Ausführungsform, werden die Abgase aus der Energieerzeugungsanlage vor dem Zuführen mit anderer Luft gemischt.

Vorzugsweise weist das Verfahren auch einen Schritt auf in dem das getrocknete Material aus der Vorrichtung entnommen wird. Diese Entnahme kann zu einem Zeitpunkt oder in einem Zeitraum stattfinden. So kann zum Beispiel parallel zu der Trocknung immer wieder zu trocknendes Material der Vorrichtung zugeführt werden und getrocknetes Material aus der Vorrichtung entnommen werden.

Bevor das zu trocknende Material der Vorrichtung zum Trocknen zugeführt wird, kann eine Fest-/Flüssigtrennung des Materials stattfinden. Bei dieser Fest-

/Flüssigtrennung können beispielsweise mit Hilfe von mechanischen Mitteln flüssige und feste Anteile des zu trocknenden Materials voneinander getrennt werden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können dann diese getrennten Anteile getrennt voneinander der Vorrichtung zum Trocknen zugeführt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung detaillierter und in Bezug auf das in der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausfuhrungsbeispiel beschrieben wird.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Trocknen.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Trocknen 1. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trocknen 1 weist eine Zufuhrung 2 für das zu trocknende Material, eine Umschichtungseinrichtung 3 zum Umschichten des zu trocknenden Materials in der Vorrichtung 1 und eine Zuführung 4 für Abgase aus einer Energieerzeugungsanlage 5 auf. In dem in Figur 1 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel handelt es sich bei der Energieerzeugungsanlage 5 um ein Blockheizkraftwerk, das mit Biogas aus einer Biogasanlage betrieben wird. Die Abgase werden einfach aus dem Abgaskamin zu der Vorrichtung zum Trocknen 1 umgeleitet.

Das zu trocknende Material sind in diesem Fall Gärreste aus der Biogasanlage. Wie aber schon oben beschrieben, können auch andere Materialien verwendet werden, wie zum Beispiel organische Abfälle. Des Weiteren können auch andere bekannte Energieerzeugungsanlagen verwendet werden. Das zu trocknende Material kann beispielsweise mit Hilfe einer Fördereinrichtung in die Vorrichtung zum Trocknen transportiert werden. Beispiele für eine derartige Fördereinrichtung sind eine Pumpe, eine Förderschnecke oder ein Zellrad.

Die Zuführung 4 für die Abgase aus der Energieerzeugungsanlage 5 weist im vorliegenden Beispiel einen Ventilator 6 auf mit dem die Abgase von der Energieerzeugungsanlage 5 der Vorrichtung zum Trocken 1 zugeführt werden können. Es hat sich gezeigt, dass die Zuführung mit Hilfe des Ventilators 6 besonders gut erzielt werden kann. Andere Mittel hierfür sind allerdings auch denkbar.

In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Energieerzeugungsanlage 5 und der Zuführung 4 für die Abgase eine Einrichtung zum Mischen der Abgase mit Luft 7 angeordnet. Mit Hilfe dieser Einrichtung 7 können die Abgase mit anderer Luft vermischt werden. Es hat sich gezeigt, dass es gut ist, wenn das Mischverhältnis durch die Einrichtung 7 einfach an veränderte Bedingungen angepasst werden kann. Ein Beispiel für eine geänderte Bedingung ist eine veränderte Temperatur der Abgase beim Verlassen der Energieerzeugungsanlage 5. Außerdem können das Gewicht des Materials, die Temperatur des Abgases am Eingang und am Ausgang der Vorrichtung zum Trocknen und das Volumen des zugeführten Materials überwacht werden und das Trocknungsverfahren dann an die geänderten Bedingungen angepasst werden.

Das getrocknete Material kann die Vorrichtung zum Trocknen 1 entweder wieder über die Zuführung 2 oder über eine separate öffnung 8 verlassen. In der vorliegenden Ausführung verlässt das getrocknete Material die Vorrichtung zum Trocknen 1 zusammen mit den Abgasen über einen separaten Ausgang 9. Vorzugsweise wird das getrocknete und damit relativ leichte Material im Strom der Abgase zu der öffnung 9 transportiert. Dabei werden die Abgase weiter zu einem Wärmetauscher 10 geleitet. Der Wärmetauscher 10 funktioniert nach dem Luft- /Luftprinzip und stellt Wärme bereit, die beispielsweise bei einem nachfolgenden Schritt, beispielsweise einer Nachtrocknung verwendet werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform wird außerdem ein weiterer Ventilator 12 verwendet und ein Filter beziehungsweise Trenner 13, mit dem das getrocknete Material aus den Abgasen herausgefiltert wird.

Bevor das zu trocknende Material über die Zufuhrung 2 der Vorrichtung zum Trocknen 1 zugeführt wird, findet in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform eine Fest-/Flüssigtrennung in einer Trennungseinrichtung 11 statt. In dieser Tren- nungseinrichtung 11 werden die flüssigen Teile und die festen Teile in dem zu trocknenden Material getrennt. Hierfür können unterschiedliche Arten von Einrichtungen verwendet werden. In einem Beispiel findet in der Trennungseinrichtung 11 eine mechanische Trennung statt.

In Abhängigkeit beispielsweise von einem Wärmeüberschuss in der Vorrichtung zum Trocknen 1 kann mehr flüssiges Material der Vorrichtung zum Trocknen zugeführt werden. Hierfür weist die Vorrichtung zum Trocknen verschiedene Sensoren und eine Steuerung auf, die in Figur 1 nicht dargestellt sind.

Somit werden mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trocknen insbesondere von Gärresten und organischen Abfällen bereitgestellt mit dem die Trocknung einfach und kostengünstig stattfinden kann.