• Bewerking
  • Verpakking
  • Transport
  • Componenten
  • Opslag
  • Diensten
  • Besturing

TU Delft

De Delta Dryer, ontwikkeling van een energie-efficiënte droger van slib

vrijdag, 04 december 2009

Large_delta-dryer

BEVERWIJK – Op 07 december 2009 zal dhr. G.W. van Gemert promoveren aan de TU Delft op dit onderwerp. Jaarlijks komen grote hoeveelheden nat slib vrij als reststromen van industriële en huishoudelijke activiteiten. Een aanzienlijk deel hiervan is verontreinigd en kan als zodanig niet gedumpt worden. Het wordt opgeslagen in depots of verder verwerkt. De laatste optie wordt vaak gezien als de meest aantrekkelijke. Het gaat gepaard met het verwijderen of immobiliseren van de verontreinigingen, waarna het restant op een nuttige manier wordt afgezet. Slib met een hoog organisch gehalte zoals rioolzuiveringsslib kan worden omgezet in brandstof ter besparing van fossiele brandstoffen en biobrandstoffen afkomstig van gewassen. Mineraal slib afkomstig van bijvoorbeeld baggerwerkzaamheden en grondsanering kan worden ingezet bij civiele projecten als vervanger voor de primaire grondstoffen zand, klei en grind.

Nieuw concept
Het ontwateren van de natte substantie is een veelvoorkomende en belangrijke stap voorafgaand aan de eindverwerking. Hiervoor is men deels aangewezen op thermische technieken, omdat de gewenste drogestofgehalten niet worden verkregen met puur mechanisch ontwateren. Helaas zijn deze thermische methoden relatief duur en is hun energetisch rendement laag. Een analyse van reguliere droogtechnieken toont dat ze meer energie verbruiken dan noodzakelijk; ze vereisen ze vaak specifieke voorbehandelingen van het ingangsmateriaal vanwege de zogenaamde kleeffase van het slib; en ze vergen intensieve nabehandelingen van vrijgekomen processtromen. Hier komt bij dat de betreffende technieken weinig ruimte tonen voor verbeteringen.
Een nieuw droogconcept genaamd Delta dryer is ontwikkeld als antwoord op de genoemde nadelen. Het mechanisch ontwaterde slib wordt bij dit concept gemengd met hete stalen kogels, gedroogd onder gereduceerde druk, en vervolgens gescheiden. De kogels leveren een groot warmteoverdragend oppervlak en zorgen ervoor dat de transporteerbaarheid van het mengsel niet verandert wanneer het slib overgaat van een verpompbare substantie via de kleeffase in een vaste stof. De afwezigheid van lucht in de installatie bespaart een intensieve reiniging van de uitstoot, en biedt de mogelijkheid om een deel van de verdampingswarmte terug te winnen d.m.v. het principe van meertrapsverdamping. Ook kan droging plaatsvinden bij relatief lage temperaturen, zodat laagwaardige warmtebronnen kunnen worden benut.

Onderzoek
Het onderzoek dat wordt beschreven in het proefschrift had tot doel om de kennis van het Delta dryer proces te verdiepen, het potentieel van het concept te verkennen, en de bijbehorende technologie te ontwikkelen richting een operationele installatie. Het droogproces is het resultaat gebleken van een nauw samenspel van thermodynamische, kinetische en mechanische factoren. Het wordt beïnvloed door diverse ontwerpdetails, procesvariabelen en fysische eigenschappen van het slib. Laboratoriumexperimenten zijn uitgevoerd om de slibeigenschappen te beoordelen; natuurkundige modellen zijn opgesteld op basis waarvan invloeden van ontwerp- en procesvariabelen zijn voorspeld; en een onderzoeksprototype is ontwikkeld om de technische haalbaarheid te toetsen, het droogprincipe te demonstreren, en diverse implementatiedetails te onderzoeken.

Delta Dryer
De studie bevestigt het werkingsprincipe van het concept. De eigenschappen van de onderzochte slibsoorten blijken gunstig voor het proces. Aan de hand van gemeten verdampingskinetiek en thermodynamische modellen kan geconcludeerd worden dat de Delta dryer in principe in staat is om te drogen met minder energie dan de verdampingswarmte van het te verwijderen water. Volgens geschatte exploitatiekosten kan de nieuwe techniek niet alleen energie besparen, maar ook economisch concurreren met commerciële drogers.
Helaas is het lastig gebleken om het concept te vertalen in een praktische installatie. Dit komt door de strenge en vaak tegenstrijdige eisen die gesteld worden aan het ontwerp en de uitvoering. Als gevolg van een aaneenschakeling van technische problemen met het onderzoeksprototype is besloten van de oorspronkelijke configuratie af te wijken en nieuwe uitvoeringsvarianten te verkennen.

dhr. G.W. van Gemert is werkzaam bij Van Tongeren Kennemer BV te Beverwijk. Na afronding van dit onderzoek zullen Van Tongeren Kennemer, TUD en DHV samen bezig zijn met de ontwikkeling van een verbeterde, meer robuuste variant.

Bijschrift afbeelding: Voorbeeld van een mix van stalen balletjes (12mm) en mechanisch ontwaterde slib

© G.W. van Gemert