DE3442058C2 - Trommelreaktor zur Herstellung von Düngemitteln und anderen Grundstoffen durch ärobe Fermentierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Trommelreaktor zur Her­ stellung von Düngemitteln und anderen Grundstoffen aus Abfällen der Tierhaltung, aus Pflanzenrückständen und aus anderen fermentierbaren Rohstoffen durch ärobe Fer­ mentierung, mit einer antreibbaren, schräggestellten Drehtrommel zur Aufnahme des Fermentierungsgutes, mit einer Luftrohranordnung aus einer Vielzahl von außen an der Drehtrommel längsverlaufenden, über den Umfang ver­ teilten Luftrohren, die mit in den Trommelinnenraum führenden Düsen zum Einblasen von Luft in die Dreh­ trommel versehen und zumindest teilweise von Blechen überdeckt sind, mit einem an einem Trommelende oberhalb der Trommel angeordneten Eingabetrichter und mit einem an dem anderen Trommelende vorgesehenen Auslaß für das fermentierte Gut.

Ein derartiger Trommelraktor ist aus der DE-PS 20 26 728 bekannt und dient dazu, Abfallstoffe durch Gärung zu wiederverwenbaren Produkten, beispielsweise Dünger, zu verarbeiten. Dazu wird das in den Trommelreaktor ge­ füllte Fermentierungsgut mit Wasser und Druckluft be­ aufschlagt. Bei der einsetzenden Fermentierung ent­ stehen Gase und Wärme, die abgeführt werden. Der für diese organische Umsetzung erforderliche Sauerstoff wird dabei mit der unter einem leichten Überdruck in den freien Raum oberhalb des Fermentierungsgutes einge­ leiteten Luft eingebracht.

Aus der DE-PS 13 00 958 ist ein Trommelreaktor bekannt, bei dem auf dem Trommelmantel verteilt Luftleitungen angebracht sind, die von einem Luftverteiler ausgehen, welcher mit einem Gebläse verbunden ist. Die freien En­ den der Luftleitungen münden in Ventilkästen von denen die Luft durch Ventile in die Trommel eingeblasen wer­ den kann. Diese Luftleitungen sind alle unterschiedlich lang in den Trommelreaktor hineinragend ausgebildet, so daß die Luft unterschiedlich weit vom Trommelende ent­ fernt, quasi spiralförmig über die Trommelinnenwandung verteilt eingeleitet wird.

Aus der US-PS 2,264,646 ist ein Trommelofen bekannt, bei dem die Luftzuführungen mit einer Abdeckung verse­ hen sind. Diese Abdeckungen sind in Querrichtung ge­ krümmte Platten, die lediglich verhindern sollen, daß in der Trommel befindliches Gut in die Luftdüsen gerät.

Aus der DE-PS 10 80 576 ist ein Trommelreaktor bekannt, bei dem eine Leitung für die Luftzufuhr und eine Lei­ tung für die Wasserzufuhr vorgesehen sind. Die Wasser­ zufuhrleitung kann dabei koaxial zu der Luftzufuhrlei­ tung angebracht sein. Ein Befeuchten der Luft ist da­ durch nicht möglich, und wenn, dann müßte das Wasser über separate Düsen in den Reaktor eingelassen werden. Hinzu kommt, daß die Leitungen nicht auf den Umfang verteilt sind, sondern in der Trommelinnenwand plaziert sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Trommelreaktor der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der eine gleichmäßige Durchlüftung und Durchfeuchtung des Fermentierungsgutes ermöglicht, die Gefahr des Zuset­ zens der Lufteintrittsöffnungen vermeidet und zugleich eine Förderung und Auflockerung des Fermentierungsgutes bewirkt.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die die Düsen zumindest teilweise überdeckenden Bleche Leitbleche sind, die mit einer festen Leitblechseite mit der Trom­ melinnenwandung verbunden sind und mit einer freien Leitblechseite pflugartig in den Trommelinnenraum ra­ gen, und daß den zu den Düsen führenden Luftrohren eine Wasserzuführung zur gleichzeitigen Luft/Wasserzugabe zu­ geordnet ist und die Luftrohre (20) in einem an der oberen Stirnfläche (41) der Drehtrommel (11) angeordneten Verteilerschieber (25) zusammengefaßt sind, der das jeweils von Fermentierungsgut (26) freie Luft­ rohr (37) inaktiviert.

Durch die pflugscharartige Ausgestaltung der Leitbleche ist mit der Förderung des Fermentierungsgutes innerhalb des Trommelreaktors auch eine Umwälzung und Auflocke­ rung verbunden. Damit einher geht ein Freihalten der Düsen von Verstopfungen, eine Vergrößerung der Oberflä­ che des umgepflügten Fermentierungsgutes und eine Ver­ besserung der Durchlüftung. Außer der Fortbewegung des Fermentierungsgutes durch die Leitbleche werden durch die Dynamik des Trommelreaktors hinter den Leitblechen Hohlräume innerhalb des Fermentierungsgutes geschaffen, in die die Luft eingebracht werden kann.

Nun benötigt die ärobe Fermentierung nicht nur Luft sondern auch einen bestimmten Feuchtigkeitsgrad. Diese Feuchtigkeit ist dem Trommelreaktor in Form von Wasser zuzugeben. Durch die Zuordnung von Wasserzufuhrlei­ tungen zu den Luftzufuhrleitungen wird erfindungsgemäß eine Anfeuchtung der zugeführten Luft, also eine gleichzeitige Luft-/Wasserzugabe geschaffen. Durch diese Maßnahme wird das Fermentierungsgut mittels des dem Luftstrom zugegebenen fein verteilten Wassers gleichmä­ ßig und kontinuierlich befeuchtet. Die Wasserzugabe erfolgt - wie oben beschrieben - gleichzeitig mit der Sau­ erstoffzugabe in den hinter den Leitblechen ent­ stehenden Hohlräumen, wobei separate Wasserrohre einge­ spart werden.

Bei einer Ausführung der Erfindung ist zum Austragen des Fermentierungsgutes die Drehtrommel mit einer Pflugklappe versehen, die in den Innenraum der Dreh­ trommel hinein spreizbar ist. Durch diese Maßnahme wird das Fermentierungsgut aus der Trommel herausgeschält; es handelt sich somit nicht einfach um ein zufälliges Herausfallen des Fermentierungsgutes bei geöffneter Klappe, sondern vielmehr um ein gezieltes, beschleunig­ tes Austragen.

Die bei der Fermentierung entstehende Wärme wird über ein Gasabsaugrohr einem Wärmetauscher zugeführt, der wiederum mit einer Trockenvorrichtung für das ausgetra­ gene Fermentierungsgut versehen ist. Diese Einrichtung ist insbesondere unter dem Aspekt, daß durch die abge­ gebene Wärme die Umgebung so wenig wie möglich erwärmt wird sinnvoll. Gleichzeitig wird in vorteilhafter Weise für eine gute Trocknung des Fermentierungsgutes ge­ sorgt, wodurch ein Transport bzw. eine spätere Verwen­ dung wesentlich vereinfacht wird.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den übrigen Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben; es zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Trommelreaktor in Arbeitsstellung;

Fig. 2 die Draufsicht auf die obere Stirnfläche der Drehtrommel mit zentral angeordnetem Verteilerschieber und von diesem ausgehenden Luftrohren;

Fig. 3 die Draufsicht nach Fig. 2 mit zentral angeordnetem Gasabsaugrohr;

Fig. 4 ein Materialfließschema für einen Trommelreaktor nach der Fig. 1;

Fig. 5 den Querschnitt durch den Eingabetrichter mit einen Chargenmomenntdosierer;

Fig. 6 den Längsschnitt durch den Eingabetrichter mit Chargenmomentdosierer nach Fig. 5;

Fig. 7 die Ansicht auf den Trommelboden der Drehtrommel mit durch eine Pflugklappe verschlossener Austragsöffnung;

Fig. 8 die Draufsicht auf die mit einer Pflugklappe verschließbare Austragsöffnung nach Fig. 5, geschlossen;

Fig. 9 die Draufsicht auf die Austragsöffnung nach der Fig. 6 mit geöffneter Pflugklappe.

Der in der Fig. 1 dargestellte Trommelraktor 10 besteht im wesentlichen aus einem Bodengestell 13, das über eine Anlenkung 45 mit einen Rahmen 12 verbunden ist, auf dem eine Drehtrommel 11 ruht. Dem Rahmen 12 ist auf der, der Anlenkung 45 abgewandten Seite eine Höhenverstellvorrichtung 14 zugeordnet, mit der der Neigungswinkel 46 relativ zum Bodengestell 13 variiert werden kann.

Der Rahmen 12 ist mit quer zu seiner Längsrichtung drehbaren Rollen 16 versehen, die von einem Motor 17, vorzugsweise einem Elektromotor, über ein Getriebe 18 von einer Antriebswelle 19 angetrieben werden können. Auf diese Rollen 16 liegt die Drehtrommel 11 mit ringförmig um ihren Umfang gelegten Trommellagerungen 15 auf. Die Rollen 16 und die Trommellagerungen 15 sind zur Erhöhung der Traktion mit Reibbelägen 42 versehen; eine auf die Rollen 16 aufgebrachte Drehbewegung kann so mit einfachen Mitteln auf die Drehtrommel 11 übertrage werden.

Bei der gezeigten Ausführung sind - wie in der Fig. 2 dargestellt ist - vier Luftrohre 20 gleichmäßig verteilt außen auf der Mantelfläche der Drehtrommel 11 längsverlaufend angeordnet; es können jedoch in Abhängigkeit vom Trommeldurchmesser auch mehr oder weniger Luftrohre sein.

Jedes dieser Luftrohre 20 ist mit einer Vielzahl von Düsen 21 versehen, die in Trommelinnenraum 27 führen. Jeder dieser Düsen 21 ist im Trommelinnenraum 27 ein Leitblech 22 zugeordnet. Diese Leitbleche 22 sind dreieckig ausgebildet und mit einer festen Leitblechseite 39 mit der Trommelinnenwandung 40 verbunden, vorzugsweise verschweißt. Sie ragen mit einer freien Leichtblechseite 47 pflugartig in den Trommelinnenraum 27. Diese Leitbleche 22 überdecken die Düsen 21 teilweise. Ihre jeweils feste Leitblechseite 39 ist der oberen Stirnfläche 41 der Drehtrommel 11 zugewandt, während eine freie Leitblechseite 47 zum Trommelboden 38 zeigt. Diese Leitbleche 22 habe neben der schützenden Überdeckung der Düsen 21 die Aufgabe, das Fermentierungsgut 26 während der Drehbewegung der Drehtrommel 11 umzupflügen, aufzulockern und damit die Gasdurchlässigkeit zu erhöhen. Gleichzeitig befördern sie das Fermentierungsgut 26 in Richtung Trommelboden 38.

An der oberen Trommelstirnfläche 41 ist mittig außen ein Verteilerschieber 25 angebracht. In diesen Verteilerschieber 25 läuft eine von einem - nicht dargestellten - Kompressor kommende Zuleitung 23 für Luft ein; außerdem sind in ihm die der Drehtrommel 11 zugeordneten Luftrohre 20 zusammengeführt. Der Verteilerschieber 25 steuert die Luftzuführung in den Trommelinnenraum so, daß das jeweils nicht von Fermentierungsgut 26 überdeckte Luftrohr 37 inaktiviert ist. Die Luft wird dabei nur in die aktiven Luftrohre 20 gedrückt und ein freies, ungenutztes Entweichen vermieden; die Energiekosten können dadurch erheblich gesenkt werden. Mit der Zuleitung 23 ist auch eine Wasserzuführung 24 verbunden, über die zugleich die erforderliche Feuchtigkeit in das Fermentierungsgut eingebracht werden kann.

Oberhalb des Fermentierungsgutes 26 ragt - wie die Fig. 1 und 3 zeigen - ein Gasabsaugrohr 28 mit ihrer Absaugöffnung 29 in den freien Teil 43 des Trommelinnenraums 27. Dieses Gasabsaugrohr 28 steht fest und wird ebenfalls durch den zentral angeordneten Verteilerschieber 25 geführt.

Wie die Fig. 4 zeigt, führt das Gasabsaugrohr 28 zunächst zu einer Entstaubungsanlage 35 und dann zu einem Wärmetauscher 34. Mit dem Wärmetauscher 34 wird eine Trockenvorrichtung 44 zur Trocknung des fertigen und ausgetragenen Fermentierungsguts beheizt.

Chargiert wird der Trommelreaktor 10 über einen Eingabetrichter 30, der im Bereich der oberen Trommelstirnfläche 41 feststehend der Drehtrommel 11 zugeordnet ist. Der Eingabetrichter 30 ist mit einem Chargenmomentdosierer 31 versehen, der in den Fig. 5 und 6 im Detail dargestellt ist.

In den - in der Fig. 5 in Vorderansicht dargestellten - Eingabetrichter 30 wird das Rohmaterial 57 (Pfeil) intermittierend eingeben. Dabei ist der Eingabetrichter nach unten mit einem Füllschieber 49 verschlossen. Der Füllschieber 49 ist über ein Schiebergestänge 62 mit einem Schieberantrieb 61 verbunden. An seiner der Drehtrommel 11 zugewandten Unterseite ist der Füllschieber 49 - wie die Fig. 6 zeigt - mit zwei etwa parallel zur Trommelstirnfläche 41 verlaufenden Mitnehmerblechen 53 und versehen, zwischen denen sich ein Mitnehmerspalt 59 befindet.

In diesem Mitnehmerspalt 59 ist ein Flacheisen 60, das dem Trommelschieber 32 zugeordnet ist, einführbar. Der Trommelschieber 32 ist in einer Trommelschieberführung 54 in Längsrichtung der Drehtrommel 11 verschiebbar. Ebenso ist der Füllschieber 49 in einer Füllschieberführung 50 längsverschiebbar. Dreht sich die geschlossene Drehtrommel 11 in den Bereich des feststehenden Eingabetrichters 30, so gelangt das Flacheisen 60 in den Mitnehmerspalt 59 zwischen dem inneren Mitnehmerblech 53 und dem äußeren Mitnehmerblech 58. Der Trommelschieber 32 ist dadurch mit dem Füllschieber 49 gekoppelt. Das nur mit dem Füllschieber 49 verbundenen Schiebergestänge 62 ist beispielsweise an seiner anderen Seite mit einem Arbeitskolben 56 verbunden, der in einem hydraulisch betätigbaren Schieberantrieb 61 läuft. Der Schieberantrieb 61 kann ebenso elektrisch oder pneumatisch erfolgen. Bei Betätigung des Schieberantriebs 61 für den Füllschieber 49 wird so der Trommelschieber 32 mitgenommen. Durch diese Zwangskopplung kann auf einfache Weise ein Schieberantrieb eingespart werden.

Nach der Eingabe des sich im Eingabetrichter 30 befindenden Rohrmaterials 57, werden beide Schieber wieder geschlossen. In Abhängigkeit vom Füllstand der Drehtrommel 11 öffnet der Chargenmomentdosierer 31 so den Trommelschieber 32 und mit diesem zusammen den Füllschieber 49, wenn dieser während der Umdrehung der Drehtrommel 11 in den Bereich des Eingabetrichters 330 kommt. Er schließt beide wieder, wenn der Füllschieber 49 diesen Bereich beim Weiterdrehen wieder verläßt.

Der Eingabetrichter 30 ist - wie die Fig. 5 zeigt - mit einer Abdeckung 51 und einer Abdichtung 63 gegenüber der Drehtrommel 11 abgedichtet. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten und von Geruchsbelästigung, ist die Drehtrommel 11 auch mit einer Isolierung 52 versehen.

Zur Entnahme des fertigen Fermentierungsguts 26 ist - wie in der in der Fig. 7 dargestellt ist - in der Trommelbodenfläche 38 ist eine Austragsöffnung 33 vorgesehen, die in einem Auslauftrichter 48 führt.

Die Austragsöffnung 33 ist eine Pflugklappe 36 zugeordnet, die die Drehtrommel 11 während des Fermentierens verschließt.

Zum Austragen ist die Pflugklappe 36 in den Trommelinnenraum 27 spreizbar, wo sie - bedingt durch die Drehbewegung 55 der Drehtrommel 11 - eine pflugartige Zwangsaustragung bewirkt. Dem Auslauftrichter 48 ist eine Trockenvorrichtung 44 nachgeordnet, mit der das fertige und ausgetragene Fermentierungsgut getrocknet werden kann.

Die Pflugklappe 36 und die Austragsöffnung 33 sind als rechtwinklige Dreiecke ausgebildet. Dabei ist die einer Kathete entsprechende Achse 64 der Pflugklappe 36 an Scharnieren 71 innen an dem Trommelboden 38 angelenkt. Die andere Kathete schließt als Bodenseite 75 die Austragsöffnung 33 an einem tangential zum Trommelumfang eingelegten Bodenblech 65 ab.

Der Pflugklappe 36 ist ein Streckhebel 68 zugeordnet, mit dem sie - wie die Fig. 8 und 9 zeigen - beim Vorbeidrehen an Leitschienen 66 und 72 zwangsweise geöffnet bzw. wieder geschlossen wird. In der Fig. 8 ist die Pflugklappe 36 im geschlossenen Zustand dargestellt. Zum Öffnen läuft der Streckhebel 68, der über eine Anlenkung 69 mit der Pflugklappe 36 verbunden ist, mit einer Führungsrolle 67 an einer Einlauf-Leitschiene 66 entlang. Im Bereich der Austragsöffnung 33 geht die Leitschiene 66 in eine auf den Trommelboden 38 zugerichtete Öffnungsbahn 74 über, die den Streckhebel 68 und die mit ihm verbundene Pflugklappe 36 - wie dies in der Fig. 9 dargestellt ist - entlang einem Öffnungswinkel 73 in die Drehtrommel 11 hineingedrückt. Die Pflugklappe 36 steht dabei geöffnet dem sich in der Drehtrommel 11 entgegengesetzt zur Drehrichtung 55 bewegenden fertigen Fermentierungsgut 26 entgegen. Das Fermentierungsgut 26 wird dabei zwangsweise ausgetragen.

Im Scheitelpunkt des Öffnungswinkels 73 verweilt der Streckhebel 68 einige Zeit, in dem er durch einen etwa parallel zum Trommelboden 38 verlaufenden Führungsspalt 76 geführt wird; dabei wird eine Zugfeder 70 gespannt. In dem Führungsspalt 76 wird die Führungsrolle 67 an eine die Schließbahn 77 der Auslauf-Leitschiene 72 übergeben, die die Pflugklappe 36 mit Hilfe der Zugfeder 70 wieder schließt.

Bezugszeichenliste

10 Trommelreaktor
11 Drehtrommel
12 Rahmen
13 Bodengestell
14 Höhenverstelleinrichtung
15 Trommellagerung
16 Rolle
17 Motor
18 Getriebe
19 Antriebswelle
20 Luftrohr
21 Düse
22 Leitblech
23 Zuleitung
24 Wasserzuführung
25 Verteilerschieber
26 Fermentierungsgut
27 Trommelinnenraum
28 Gasabsaugrohr
29  Absaugöffnung
30 Eingabetrichter
31 Chargenmomentdosierer
32 Trommelschieber
33 Austragsöffnung
34 Wärmetauscher
35 Entstaubungsanlage
36 Pflugklappe
37 inaktives Luftrohr
38 Trommelboden
39 feste Leitblechseite
40 Trommelinnenwandung
41 obere Trommelstirnfläche
42 Reibbelag
43 freier Teil
44 Trockvorrichtung
45 Anlenkung
46 Neigungswinkel
47 freie Leitblechseite
48 Auslauftrichter
49 Füllschieber
50 Füllschieberführung
51 Abdichtung
52 Isolierung
53 Nitnehmerblech
54 Trommelschieberführung
55 Drehbewegung
56 Antriebskolben
57 Rohmaterial
58 Mitnehmerblech
60 Flacheisen
61 Schieberantrieb
62 Schiebergestänge
63 Abdichtung
64 Pflugklappenachse
65 Bodenblech
66 Leitschiene
67 Führungsrolle
68 Streckhebel
69 Anlenkung
70 Zugfeder
71 Scharnier
72 Leitschiene
73 Öffnungswinkel
74 Öffnungsbahn
75 Bodenseite
76 Führungsspalt
77 Schließbahn

Claims (5)

1. Trommelreaktor zur Herstellung von Düngemitteln und anderen Grundstoffen aus Abfällen der Tierhaltung, aus Pflanzenrückständen und aus anderen fermentier­ baren Rohstoffen durch ärobe Fermentierung, mit ei­ ner antreibbaren, schräggestellten Drehtrommel zur Aufnahme des Fermentierungsgutes, mit einer Luft­ rohranordnung aus einer Vielzahl von außen an der Drehtrommel längsverlaufenden, über den Umfang ver­ teilten Luftrohren, die mit in den Trommelinnenraum führenden Düsen zum Einblasen von Luft in die Dreh­ trommel versehen und zumindest teilweise von Ble­ chen überdeckt sind, mit einem an einem Trommelende oberhalb der Trommel angeordneten Eingabetrichter und mit einem an dem anderen Trommelende vorgese­ henen Auslaß für das fermentierte Gut, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die die Düsen (21) zumindest teilweise überdeckenden Bleche Leitbleche (22) sind, die mit einer festen Leitblechseite (39) mit der Trommelinnenwandung (40) verbunden sind und mit einer freien Leitblechseite (47) pflugartig in den Trommelinnenraum (27) ragen, den zu den Dü­ sen (21) führenden Luftrohren (20) eine Wasserzu­ führung (24) zur gleichzeitigen Luft/Wasserzugabe zu­ geordnet ist und die Luftrohre (20) in einem, an der oberen Stirnfläche (41) der Drehtrommel (11) angeordneten Verteilerschieber (25) zusammengefaßt sind, der das jeweils von Fermentierungs­ gut (26) freie Luftrohr (37) inaktiviert.

2. Trommelreaktor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Auslaß (33) der Drehtrommel (11) mit einer Pflugklappe (36) verschlossen ist, die zum Austragen des fertigen Fermentierungsgutes (26) in den Trommelinnenraum (27) spreizbar ist.

3. Trommelreaktor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pflugklappe (36) ein mit einer Laufrolle (67) versehener Streckhebel (68) zugeordnet ist, der mit dieser Laufrolle (67) wäh­ rend des Vorbeidrehens an einem, der Drehtrommel (11) zugeordneten Auslauftrichter (48) an einer, auf die Drehtrommel (11) zuführenden Laufschiene (66, 72) geführt ist.

4. Trommelreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehtrommel (11) mit einem Gasabsaugrohr (28) versehen ist, dessen Öffnung (29) im vom Fermentierungsgut freien oberen Teil (43) des Trommelinnenraums (27) liegt und dem Gasabsaugrohr (28) ein Wärmetauscher (34) zugeordnet ist.

5. Trommelreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem dem Gasabsaugrohr (28) zu­ geordneten Wärmetauscher (34) eine Trockenvorrich­ tung (44) für das ausgetragene Fermentierungsgut (26) zugeordnet ist.