DE102010005908B4 - Process for burning industrial vegetable waste, apparatus for incinerating industrial vegetable waste and boiler for steam production - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen von industriellem pflanzlichem Abfall, eine Apparatur zum Verbrennen von derartigem Abfall, und einen Boiler zur Dampferzeugung (1), der den Heizwert des Abfalls zum Erzeugen von Energie verwendet, ohne die Atmosphäre zu verschmutzen. Das vorliegende Verfahren wird ausgeführt unter Steuerung bzw. Regelung der Viskosität des Abfalls, wodurch dieser vollständig verbrannt wird, und der erzeugte Dampf wird vorteilhafter Weise zur Erzeugung von Energie (4) mittels eines Generators (3) verwendet.The present invention relates to a method of incinerating industrial vegetable waste, an apparatus for incinerating such waste, and a boiler for generating steam (1) which uses the calorific value of the waste to generate energy without polluting the atmosphere. The present method is carried out under control of the viscosity of the waste, as a result of which it is completely incinerated, and the steam generated is advantageously used to generate energy (4) by means of a generator (3).
Description
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Apparatur zum Verbrennen von industriellem pflanzlichem Abfall sowie einen Dampf erzeugenden Boiler dafür. Sie bezieht sich auf die Verwendung von industriellem pflanzlichem Abfall als Brennstoff; für diesen Zweck ist derartiger Abfall bis heute nicht verwendet worden. Gemäß einem ersten Aspekt ist die Erfindung auf ein Verfahren zum Verbrennen von industriellem pflanzlichem Abfall gerichtet, um dessen Heizwert zu nutzen. Insbesondere, betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbrennen von industriellem pflanzlichem Abfall umfassend
A) Konzentrieren von Melasse, Vinasse oder Mischungen davon, bis ein Feststoffgehalt von zwischen 30 und 85% erreicht ist; B) Vorwärmen der konzentrierten Melasse, Vinasse oder Mischungen davon auf eine Temperatur zwischen 60 und 100°C, bis eine Viskosität zwischen 30 und 80 Zentistoke für ihre vollständige Verbrennung in einem Brenner erreicht ist; C) Durchführen einer Echtzeitmessung der Viskosität mit einem Viskosimeter zur Steuerung und Regelung der Temperatur, der Viskosität und der Konzentration; D) Verbrennen in dem Brenner durch Zerstäubung.The present invention relates to a method and apparatus for burning industrial plant waste and a steam-producing boiler therefor. It refers to the use of industrial vegetable waste as a fuel; For this purpose, such waste has not been used until now. In a first aspect, the invention is directed to a method of burning industrial plant waste to utilize its calorific value. In particular, the invention relates to a process for burning industrial plant waste
A) concentrating molasses, vinasse or mixtures thereof until a solids content of between 30 and 85% is reached; B) preheating the concentrated molasses, vinasse or mixtures thereof to a temperature between 60 and 100 ° C until a viscosity between 30 and 80 centistokes is reached for their complete combustion in a burner; C) performing a real-time viscosity measurement with a viscometer to control and regulate temperature, viscosity and concentration; D) Burning in the burner by atomization.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Erfindung auf eine Apparatur zum Verbrennen von industriellem pflanzlichem Abfall als Brennstoff gerichtet, der typischerweise in einem Boiler zur Dampferzeugung verwendet wird. Insbesondere, betrifft die Erfindung eine Apparatur zum Verbrennen von industriellem pflanzlichem Abfall umfassend Melasse, Vinasse oder Mischungen davon, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält:
- a. einen Drucktank für die Melasse, Vinasse oder Mischungen davon (
10 ), und zwei Tanks für Melasse, Vinasse oder Mischungen davon (19 ) und (20 ) mit einer für Verbrennung geeigneten Viskosität zwischen 30 und 80 Zentistoke; - b. zwei Brenner (Q1) und (Q2) für zerstäubte Melassse, Schlempe oder Mischungen davon;
- c. zwei Viskositäts-Messvorrichtungen (
17 ) und (18 ) zum Messen der Viskosität der zum Verbrennen verwendeten Melasse, Vinasse oder Mischungen davon; - d. zwei Direktdampf-Injektionsvorrichtungen (
13 ) und (14 ) zur direkten Dampfinjektion in die Melasse, Vinasse oder Mischungen davon; - e. zwei Pumpen (
11 ) und (12 ) zum Pumpen der Melasse, Vinasse oder Mischungen davon in die Injektoren (13 ) und (14 ) und Viskosimeter (17 ) und (18 ); - f. zwei Regel- oder Steuerventile (
15 ) und (16 ) zum Regeln oder Steuern der in die Melasse, Vinasse oder Mischungen davon injizierten Dampfmenge; - g. zwei Pumpen (
21 ) und (22 ) zum Pumpen der Melasse, Vinasse oder Mischungen davon in die Brenner (Q2) bzw. (Q1).
- a. a pressure tank for the molasses, vinasse or mixtures thereof (
10 ), and two tanks for molasses, vinasse or mixtures thereof (19 ) and (20 ) having a viscosity of between 30 and 80 centistokes suitable for incineration; - b. two burners (Q1) and (Q2) for atomized molasses, stillage or mixtures thereof;
- c. two viscosity measuring devices (
17 ) and (18 ) for measuring the viscosity of the molasses used for incineration, vinasse or mixtures thereof; - d. two direct steam injection devices (
13 ) and (14 ) for direct steam injection into the molasses, vinasse or mixtures thereof; - e. two pumps (
11 ) and (12 ) for pumping the molasses, vinasse or mixtures thereof into the injectors (13 ) and (14 ) and viscometers (17 ) and (18 ); - f. two control or control valves (
15 ) and (16 ) for controlling or controlling the amount of steam injected into the molasses, vinasse or mixtures thereof; - G. two pumps (
21 ) and (22 ) for pumping the molasses, vinasse or mixtures thereof into the burners (Q2) and (Q1), respectively.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Der folgende Text erwähnt Soja-Melasse und -Vinasse, ohne jedoch anderen Abfall mit ähnlichen Eigenschaften auszuschließen, der irgendeine Art von Zucker (z. B. Zuckerrohr), oder Substanzen (z. B. Stärke) enthalten kann, die zu Zuckern hydrolysiert werden können, wie zum Beispiel Mais, Rübe, Kartoffel, Rizinus, Canola, Sesam, Erdnuss, Palme, Baumwollsamen, Orangenschale, Sonnenblume, u. s. w., die Fachleuten bekannt sind und für die eventuelle Adaptionen zum Ausführen der Erfindung ohne die Notwendigkeit von untersuchenden Tests gemacht werden.The following text mentions soy molasses and vinegar but does not exclude other waste with similar properties, which may contain some type of sugar (eg sugar cane), or substances (eg starch) that are hydrolyzed to sugars can, such as corn, turnip, potato, castor, canola, sesame, peanut, palm, cottonseed, orange peel, sunflower, u. s. which are known to those skilled in the art and for which any adaptations for carrying out the invention are made without the need for testing tests.
So wie es hier verwendet wird bedeutet ”Melasse” einen Zuckerabfall, der zum Beispiel durch Destillation des flüssigen Lösemittels, das zum Waschen des Mehls verwendet wird, das aus dem Zerkleinern einer Pflanze (Bohne bzw. Korn, Samen, Schale, und dergleichen) resultiert, abgetrennt wird.As used herein, "molasses" means a sugar waste resulting, for example, from the distillation of the liquid solvent used to wash the flour resulting from the comminution of a plant (bean, grain, seed, peel and the like) , is separated.
Wie gut bekannt ist, werden Sojabohnen zum Erhalten von Sojaöl gepresst oder extrahiert, und dann wird das Öl von dem festen Kuchen abgetrennt. Der Kuchen wird wiederum einer thermischen Behandlung unterzogen, getrocknet, gekühlt und für spätere Vermarktung aufbewahrt. Dieses Verfahren erzeugt ein Sojamehl, das in Abhängigkeit von der Schalen-Abtrennung von 44 bis 50% Protein (bei 12,5% Feuchtigkeit) enthalten kann.As is well known, soybeans are pressed or extracted to obtain soybean oil, and then the oil is separated from the solid cake. The cake is again subjected to a thermal treatment, dried, cooled and stored for later commercialization. This process produces a soy flour that may contain from 44 to 50% protein (at 12.5% moisture) depending on the shell separation.
Das Verfahren zum Bereitstellen eines proteinreichen Konzentrats ist eine zusätzliche Extraktionsstufe. Unter Verwendung einer Wasser-Alkohol-Mischung wird das oben erwähnte Mehl einer Extraktion unterzogen, wodurch ein proteinreiches Konzentrat (65 bis 74% Protein auf Trockenbasis) und Mizellen zur Verfügung gestellt werden. Das Konzentrat wird gepresst, einer thermischen Behandlung unterzogen, getrocknet, gekühlt und schließlich aufbewahrt. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Tierfutter verwendet. Die Mizellen, das heißt eine Mischung von Zuckern, Wasser und Alkohol, kommen dann zu der Destillationsstufe, und dann wird zuerst der Alkohol von der übrigen Flüssigkeit, die in das Verfahren zurückgeführt wird, abgetrennt. Sie wird dann zur Entfernung des größten Teils des Wassers konzentriert, wodurch die Melasse erhalten wird (30%–80% Feststoffe).The method of providing a high protein concentrate is an additional extraction step. Using a water-alcohol mixture, the above-mentioned flour is subjected to extraction to provide a high-protein concentrate (65-74% dry-based protein) and micelles. The concentrate is pressed, subjected to a thermal treatment, dried, cooled and finally stored. It is mainly used for the production of animal feed. The micelles, that is a mixture of sugars, water and alcohol, then come to the distillation stage, and then the alcohol is first separated from the remaining liquid which is recycled to the process. It is then concentrated to remove most of the water, yielding the molasses (30% -80% solids).
Die Soja-Melasse enthält einen hohen Anteil an Zuckern, der in Alkohol umgewandelt werden kann, und daher kann sie einer Fermentation unterzogen werden. Der Abfall der Fermentation ist unter dem Begriff ”Vinasse” bekannt. Diese Vinasse enthält hauptsächlich Zuckerabfall, feine Mehlkörnchen, die zu klein sind, um von irgendeinem Filter aufgefangen zu werden, sowie Lipidabfall und Asche. Auch die Zuckerrohr-Melasse kann Zucker enthalten, die leicht zu Alkohol umgewandelt werden können, um der traditionellen Fermentation unterzogen zu werden. Sowohl die Vinasse, die in dem Verfahren zum Herstellen von Alkohol aus Zuckerrohr erzeugt wird, als auch die Zuckerrohr-Melasse kann konzentriert werden, um als pflanzlicher Brennstoff verwendet zu werden, wie z. B. Soja-Melasse und -Vinasse.The soy molasses contains a high amount of sugars that can be converted to alcohol, and therefore it can be fermented be subjected. The decline in fermentation is known by the term "vinasse". This vinasse contains mainly sugar waste, fine flour granules that are too small to be caught by any filter, as well as lipid waste and ash. Sugar cane molasses can also contain sugars that can easily be converted to alcohol to undergo traditional fermentation. Both the vinasse produced in the process of producing sugarcane alcohol and the sugarcane molasses may be concentrated to be used as a vegetable fuel, such as e.g. B. soy molasses and vinegar.
Die Verwendung von Soja-Melasse als Additiv zu Tierfutter ist bekannt. Jedoch ist der größte Teil dieser Melasse ein Abfall, der bisher aufgrund der Schwierigkeiten bei der Vermarktung und dem Mangel an Lagerraum als ein unerwünschtes Nebenprodukt angesehen wurde.The use of soy molasses as an additive to animal feed is known. However, most of this molasses is a waste which has hitherto been considered as an unwanted by-product due to the difficulties in marketing and lack of storage space.
Die Melasse zu verbrennen wäre eine Option, um diese zu entsorgen. Jedoch ist es nicht möglich, diese in herkömmlichen Anlagen zu verbrennen, ohne eine Anzahl an Veränderungen vorzunehmen, wie herausgefunden wurde, als die Melasse über einen längeren Zeitraum verbrannt wurde, um so eine Identifizierung der Probleme zu ermöglichen. Es ergaben sich eine Reihe von Problemen, die es verhinderten, dass der Abfall für länger als 2 Stunden verbrannt wurde: Die Melasse konnte nicht erwärmt werden, um auf dem Brenner zerstäubt zu werden, wodurch keine Steuerung bzw. Regelung von Temperatur, Konzentration und Viskosität erreicht wurde, und derartige Parameter sind von größter Wichtigkeit für die Zerstäubung und die nachfolgende Steuerung bzw. Regelung der Verbrennung. Diese Schwierigkeiten verhinderten, dass die Melasse in den Brenner gefördert wurde, wodurch keine Tests zum Bestimmen der optimalen Konzentration, Temperatur und Viskosität durchgeführt werden konnten, um eine vollständige Verbrennung bereitzustellen.Burning the molasses would be an option to dispose of. However, it has not been possible to burn them in conventional plants without making a number of changes, as it has been found when the molasses was burned for an extended period of time, thus allowing identification of the problems. There were a number of problems that prevented the waste from being incinerated for more than 2 hours: the molasses could not be heated to be atomized on the burner, eliminating the need to control temperature, concentration and viscosity has been achieved, and such parameters are of paramount importance for atomization and subsequent control of combustion. These difficulties prevented the molasses from being pumped into the burner, so that no tests to determine the optimum concentration, temperature and viscosity could be made to provide complete combustion.
Bei dem BPF-Ölverbrennungsverfahren ist es nicht erforderlich, die Viskosität und Konzentration zu steuern bzw. zu regeln, da derartige Parameter durch den Lieferanten des Brennstoffs garantiert werden. Es gibt keine Schwierigkeiten bei dem Erwärmen, da herkömmliche Wärmetauscher das Öl ohne das Auftreten von Krustenbildung und Kristallisation der Zucker erwärmen.In the BPF oil combustion process, it is not necessary to control the viscosity and concentration since such parameters are guaranteed by the supplier of the fuel. There is no difficulty in heating since conventional heat exchangers heat the oil without the occurrence of crusting and crystallization of the sugars.
Im Fall von einigen Abfällen, wie zum Beispiel Melasse, ist dies nicht der Fall, da der Zucker verbrannt wird, wenn er mehr als ungefähr 60 Grad Celsius erreicht, so dass er kristallisiert und sich danach in Kohle umwandelt, und die Kohle formt eine Kruste in den inneren Rohrleitungen des Austauschers, so dass der Brennstoff verschwendet und die Verbrennung verhindert wird. Bei Temperaturen unterhalb von 60 Grad Celsius ist die Verbrennung unvollständig, da es nicht möglich ist, entweder die Melasse wie erforderlich zu erwärmen, oder die Viskosität in einem Bereich zwischen 50 und 70 Zentistoke zu halten. Dieser Wert wurde nach einer Anzahl an Versuchen und O2-, CO2- und CO-Messungen herausgefunden.
Die Aufgabe der Erfindung betrifft die Zurverfügungstellung eines Verfahrens und einer Apparatur zur vollständigen Verbrennung der Melasse, Vinasse oder Mischungen davon.The object of the invention relates to the provision of a method and apparatus for complete combustion of the molasses, vinasse or mixtures thereof.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.The object is solved with the features of the independent claims. Advantageous embodiments thereof are specified in the further claims.
Die gefundene Lösung besteht darin, Dampf unter Verwendung von Injektoren mit einer hohen Geschwindigkeit direkt in die Melasse zu injizieren, und diese ohne jedes Problem auf etwa 100 Grad Celsius zu erwärmen, und dann führt ein Viskosimeter eine Echtzeitmessung der Viskosität durch und sendet entsprechend dem verwendeten Vorgabewert ein Signal zum öffnen oder Schließen eines Dampfsteuerventils in dem Injektor. Die Melasse gelangt zu einem Drucktank und wird direkt zu dem Brenner gesandt. Derartige Steuerung bzw. Regelung ermöglicht es, das vorliegende Verbrennungsverfahren mit optimaler Temperatur, Viskosität und Konzentration der Melasse zu entwickeln.The solution found is to inject steam directly into the molasses at high speed using injectors and heat them to about 100 degrees Celsius without any problem, and then a viscometer performs a real-time viscosity measurement and sends according to the one used Default value is a signal to open or close a steam control valve in the injector. The molasses reaches a pressure tank and is sent directly to the burner. Such control makes it possible to develop the present combustion method with optimum temperature, viscosity and concentration of the molasses.
Ein weiteres Problem, das aufgrund der Verbrennung von Melasse gefunden wurde, ist die Bildung einer sehr gut löslichen, hygroskopischen, weißen Asche. Diese Asche überzieht alle Wärmetauscherflächen des Boilers sowie Kanäle, Absaugventilatoren (Brennkammer, Verdampfer, Überhitzer). Diese Asche sammelt sich in den Austauscherbereichen und nach zwei Stunden erreicht die Temperatur der Gase am Auslass der Brennkammer 550°C, sollte jedoch nie höher sein als 420°C. Sie sammelt sich auch in Bereichen, bei denen kein Wärmeaustausch stattfindet, wie zum Beispiel: Boiler-Ausgangsrohrleitungen, Luft-Vorwärmer, Ekonomisern, Multizyklon, Absaugventilatoren. Eine derartige Ansammlung nimmt mit der Zeit zu und es kommt zu einem Verlust an Beschickung in allen diesen Teilen der Vorrichtung, zu einer Zerstörung (orig.: consumindo todo) des Absaugventilators und einer Unterbrechung der Verbrennung für mehr als eine Woche.Another problem found due to molasses burning is the formation of a highly soluble, hygroscopic, white ash. This ash covers all heat exchanger surfaces of the boiler as well as ducts, exhaust fans (combustion chamber, evaporator, superheater). This ash collects in the exchanger areas and after two hours the temperature of the gases at the outlet of the combustion chamber reaches 550 ° C, but should never be higher than 420 ° C. It also collects in areas where there is no heat exchange, such as: boiler outlet piping, air preheaters, economizers, multicyclone, exhaust fans. Such accumulation increases with time, and there is a loss of charge in all these parts of the device, destruction of the exhaust fan (orig .: consumindo todo) and interruption of combustion for more than a week.
Die für die Überziehung in den Bereichen des Wärmeaustausches gefundene Lösung (Brennkammer, Verdampfer, Überhitzer) war die Installation von Russbläsern. In jedem Bereich wurde ein Modell verwendet, das das beste Arbeitsergebnis ergibt. Es wurden zwei Gebläsedrücke getestet: 12 und 21 kgf/cm2. Es wurde herausgefunden, dass die Gastemperatur bei dem Brennkammer-Auslass bei einem Druck von 12 kgf/cm2 auf 440°C fällt, und auf 390°C bei einem Druck von 21 kgf/cm2.The solution found for the overflow in the areas of heat exchange ( Combustion chamber, evaporator, superheater) was the installation of sootblowers. In each area, a model was used that gives the best work result. Two blower pressures were tested: 12 and 21 kgf / cm 2 . It has been found that the gas temperature at the combustion chamber outlet at a pressure of 12 kgf / cm 2 falls to 440 ° C, and to 390 ° C at a pressure of 21 kgf / cm 2 .
In Bereichen ohne Wärmeaustausch, wie zum Beispiel Boiler-Ausgangsrohrleitungen, Luft-Vorwärmer, Ekonomisern, Multi-Zyklon, wurden glockenförmige Gasabzüge mit Gewinden und Drehschiebern bereitgestellt, so dass die Aschen direkt in einen Schlackenwagen entfernt werden.In non-heat exchanges, such as boiler exit piping, air preheaters, economizers, multi-cyclones, bell-shaped gas vents have been provided with threads and rotary valves so that the ashes are removed directly into a slag truck.
Nach der Einstellung derartiger Parameter wurde ein gutes Ergebnis erzielt.After setting such parameters, a good result was achieved.
Ein weiteres Charakteristikum der Melasse ist, dass viele Schadstoffe emittiert werden, wenn sie verbrannt wird, was Schäden an der Umwelt verursacht. Überdies kann sie nur in Gebläseöfen bei einer Temperatur von etwa 1300 Grad Celsius verbrannt werden, einem teuren Verfahren, das keinen Vorteil in dem Zyklus der Ausnutzung von pflanzlichem Material zur Folge hat.Another characteristic of molasses is that many pollutants are emitted when burnt, which causes damage to the environment. Moreover, it can only be burned in blast furnaces at a temperature of about 1300 degrees Celsius, an expensive process that results in no advantage in the cycle of utilizing plant material.
Es wurde festgestellt, dass das Verbrennungsverfahren ein weiteres Problem verursachte, nämlich die Emission von Rauch, der mehr als 5000 mg/m3 Gas an Teilchen enthält, unter Mitführung eines feinen weißen Dunstes (Aschen) direkt in die Atmosphäre, wodurch die gesetzlichen Grenzwerte überschritten werden.It was found that the combustion process caused another problem, namely the emission of smoke containing more than 5000 mg / m 3 of gas particles, with a fine white vapor (ash) directly into the atmosphere, which exceeded the legal limits become.
Anders als bei anderen Biomassebrennstoffen, bei denen der größte Teil der Aschen unlöslich ist, ist die Asche von Melasse löslich, so dass die Lösung, die verwendet wird, um ihre Emission in die Umgebung zu verhindern, verschieden sein muss.Unlike other biomass fuels, where most of the ash is insoluble, the ash of molasses is soluble, so the solution used to prevent its emission into the environment must be different.
Ein erster Versuch, um diese Emission an Teilchen zu reduzieren, war die Verwendung eines Multi-Zyklons und einer mit Wassersprühdüsen versehenen Gaswasch-Einheit. Es wurde jedoch festgestellt, dass, wenn eine neue Verbrennung der Melasse ausgeführt wurde, der Multi-Zyklon und die Gaswasch-Einheit die Teilchen in dem Gas von 5000 mg/Nm3 auf 2500 mg/Nm3 verringern konnten, es wurden aber nicht die 400 mg/Nm3 erreicht, die von der IAP gefordert werden. Es wurde auch festgestellt, dass die weiße Asche den Multi-Zyklon mit der Zeit verstopfte, und der einzige Weg zum Fortfahren war, das Waschverfahren alle 3 Tage zu stoppen, dass heißt, durch Unterbrechen des Verfahrens, was die Konstruktion nicht praktisch anwendbar machte.A first attempt to reduce this particulate emission was to use a multi-cyclone and a water-jet scrubber-equipped unit. However, it was found that when a new molasses combustion was carried out, the multi-cyclone and the gas washing unit could reduce the particles in the gas from 5000 mg / Nm 3 to 2500 mg / Nm 3 , but they did not 400 mg / Nm 3 , which are required by the IAP. It was also found that the white ash clogged the multi-cyclone over time, and the only way to proceed was to stop the washing process every 3 days, that is, by interrupting the process, which made the construction not practical.
Bei Fortsetzung des Verbrennungsverfahrens wurde herausgefunden, dass dies deshalb auftrat, weil die Gaswasch-Apparatur, die in der Alkohol- und Zuckerindustrie sehr verbreitet ist, nur die in den Gasen enthaltenen wasser-unlöslichen Teilchen entfernt, so dass lösliche Teilchen durch die Wascheinheit hindurchtreten, ohne entfernt zu werden.Continuing with the combustion process, it was found that this was because the gas washing apparatus, which is very common in the alcohol and sugar industries, only removes the water-insoluble particles contained in the gases, so that soluble particles pass through the washing unit, without being removed.
Die angewendete Option war, den Multi-Zyklon zu entfernen und den Typ der Wascheinheit zu verändern. Dann wurde eine Venturi-Wascheinheit verwendet, um eine hoch effiziente Gas-Flüssigkeit-Mischung bereitzustellen, um die Sammlung von sowohl löslichen Feststoffen als auch unlöslichen Feststoffen zu fördern, gefolgt von einem Zyklonabscheider, einem Tropfenabscheider und einem Dunstabscheider, die beide auf der Oberseite des Zyklonabscheiders installiert sind. Ein Wasserinjektionsrohr (orig.: lança de saturação) wurde vor der Venturi installiert, um die Sättigung der Gase in dem Boiler zu fördern, bevor sie in die Venturi eintreten, die löslichen und unlöslichen Feststoffe werden in der letzteren festgehalten, und das Gas wird die gesättigte Wascheinheit verlassen, zusammen mit Wasser, das lösliche und unlösliche Feststoffe enthält. Das überschüssige Wasser wird dann durch den Zyklonabscheider abgetrennt, Tropfen mit einer Größe von mehr als 25 Mikrometer werden durch den ersten Tropfenabscheider entfernt, und Tropfen (Dunst) mit einer Größe von mehr als 3 Mikrometer werden dann durch den Dunstabscheider (Demister) entfernt, wodurch die löslichen Teilchen mitgezogen werden, und es werden die Verbrennungsgase der Melasse mit einer Konzentration in die Umgebung freigesetzt, die niedriger ist als die von der IAP geforderte.The option used was to remove the multi-cyclone and change the type of washing unit. Then, a venturi wash unit was used to provide a highly efficient gas-liquid mixture to promote the collection of both soluble solids and insoluble solids, followed by a cyclone separator, a mist eliminator and a mist eliminator, both on top of the Cyclone separator are installed. A water injection pipe (orig .: lança de saturação) was installed in front of the venturi to promote the saturation of the gases in the boiler before entering the venturi, the soluble and insoluble solids are retained in the latter, and the gas becomes the gas leave saturated washing unit, along with water containing soluble and insoluble solids. The excess water is then separated by the cyclone separator, drops of more than 25 microns in size are removed by the first mist eliminator, and droplets (haze) larger than 3 microns are then removed by the mist eliminator (demister) the soluble particles are entrained, and the molasses combustion gases are released into the environment at a concentration lower than that required by the IAP.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Als man nach alternativen Verwendungen für Melasse und/oder Vinasse suchte, insbesondere für solche von Sojabohnen, wurde überraschender Weise herausgefunden, dass dieser Abfall als Brennstoff verbrannt werden kann. Insbesondere die Sojabohnen-Melasse und/oder -Vinasse kann als Brennstoff in Dampf erzeugenden Boilern verwendet werden, zum Ersatz von fossilen Brennstoffen wie zum Beispiel BPF-Öl oder irgendwelchen anderen, die üblicherweise für diesen Zweck verwendet werden, mit den Vorteilen des Verhinderns der Akkumulation eines Abfallprodukts, das bisher als ein verunreinigender Abfall mit geringem Nutzwert angesehen wurde, der vorteilhaften Verwendung ihrer Heizkraft, wodurch durch Ersatz von edleren und teureren Brennstoffen Kosten eingespart werden.When searching for alternative uses for molasses and / or vinasse, in particular those of soybeans, it has surprisingly been found that this waste can be burned as fuel. In particular, the soybean molasses and / or vinasse may be used as fuel in steam-producing boilers to replace fossil fuels such as BPF oil or any other commonly used for this purpose, with the advantages of preventing accumulation a waste product previously considered to be a waste with low utility value, the advantageous use of their heating power, thereby saving costs by replacing more expensive and expensive fuels.
Gemäß einem ersten Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Verbrennen von Melasse und/oder Vinasse gerichtet, das durch die folgenden Schritte charakterisiert ist:
- – Konzentrieren der Melasse, Vinasse oder Mischungen davon, bis ein Feststoffgehalt von zwischen 30 und 85% erreicht ist;
- – Vorwärmung auf zwischen 60 und 100°C, bis eine geeignete Viskosität für ihre vollständige Verbrennung in dem Brenner erreicht ist;
- – Verbrennen in einem Flammenbrenner unter Zerstäubung.
- - concentrating the molasses, vinasse or mixtures thereof until a solids content of between 30 and 85% is reached;
- - Preheating to between 60 and 100 ° C until a suitable viscosity for their complete combustion in the burner is reached;
- - Burning in a flame burner under atomization.
Insbesondere werden die folgenden Aspekte in vorteilhafter Weise angewandt, jedoch ohne irgendeine andere Bedingung auszuschließen:
- – die Melasse, Vinasse oder Mischungen davon stammt von Sojabohnen oder Zuckerrohr;
- – der Feststoffgehalt der Melasse, Vinasse oder Mischungen davon beträgt zwischen 60 und 80%;
- – die Vorwärmung wird durch direkte Dampfinjektion ausgeführt;
- – die Vorwärmung wird bis etwa 100°C ausgeführt; und
- – die Viskosität der erwärmten Melasse und/oder Vinasse beträgt zwischen 30 und 80 cst (Zentistoke).
- - the molasses, vinasse or mixtures thereof are derived from soybeans or sugarcane;
- The solids content of the molasses, vinasse or mixtures thereof is between 60 and 80%;
- - the preheating is carried out by direct steam injection;
- - the preheating is carried out to about 100 ° C; and
- - The viscosity of the heated molasses and / or vinasse is between 30 and 80 cst (centistoke).
Der Brenner ist von demselben Typ, der üblicherweise für BPF-Öl und Gas verwendet wird, zum Beispiel Saacke SSB-S200 Serie E-609 E-610 Brenner.The burner is of the same type commonly used for BPF oil and gas, for example Saacke SSB-S200 series E-609 E-610 burner.
Es wurde herausgefunden, dass die vollständige Verbrennung von Melasse und/oder Vinasse in den oben erwähnten Viskositätsbereichen begünstigt ist, mit erwarteten Variationen als eine Funktion des Ursprungs der Pflanze für diesen neuen Brennstoff. Es wurde auch herausgefunden, dass die zur Verfügung gestellte Heizkraft größer ist als diejenige des festen Brennstoffs, der als Schnitzel verbrannt wird.It has been found that the complete combustion of molasses and / or vinasse is favored in the above-mentioned viscosity ranges, with expected variations as a function of the origin of the plant for this new fuel. It has also been found that the heating power provided is greater than that of the solid fuel burnt as a chip.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist auch eine Apparatur zum Verbrennen von Melasse vorgesehen, wobei die Apparatur dadurch charakterisiert ist, dass sie umfasst:
- – einen Aufbewahrungsbehälter zum Aufnehmen von Melasse und/oder Vinasse;
- – eine Pumpe zum Pumpen der Melasse und/oder Vinasse in eine Vorrichtung mit direkter Dampfinjektion;
- – eine Vorrichtung zur direkten Dampfinjektion in die Melasse und/oder Vinasse;
- – eine Vorrichtung zum Überprüfen und Steuern bzw. Regeln der Viskosität, die mit der Vorrichtung zur direkten Dampfinjektion verbunden ist;
- – eine Pumpe zum Pumpen der Melasse und/oder Vinasse in einen Brenner; und
- – einen Brenner für zerstäubten flüssigen Brennstoff.
- A storage container for receiving molasses and / or vinasse;
- A pump for pumping the molasses and / or vinasse into a device with direct steam injection;
- - a device for direct steam injection into the molasses and / or vinasse;
- A device for checking and controlling the viscosity associated with the device for direct steam injection;
- A pump for pumping the molasses and / or vinasse into a burner; and
- - a burner for atomized liquid fuel.
Die erfindungsgemäße Apparatur funktioniert wie folgt: die Melasse und/oder Vinasse mit einem Feststoffgehalt zwischen 30 und 85% wird in einen Behälter gegeben, worin sie durch Injektion von Direktdampf erwärmt wird – wobei die Dampfinjektionsvorrichtung unabhängig sein kann oder eine in den Behälter integrierte Vorrichtung. Die Viskosität der Melasse und/oder Vinasse ist größer als jene, die für die vollständige Verbrennung geeignet ist, so dass der Dampf so lange injiziert wird, bis sich die Viskosität auf einen geeigneten Bereich verringert, typischerweise zwischen 40 und 80 cst, und dann wird die Flüssigkeit in den Brenner gepumpt. Die erfindungsgemäße Apparatur enthält eine Vorrichtung zum Überprüfen und Steuern bzw. Regeln der Viskosität, zum Beispiel ein Viskosimeter und einen Satz an Rohren und Ventilen, der die gepumpte Flüssigkeit zu dem Behälter zurückführen kann, falls die Viskosität höher oder niedriger ist, sowie einen speziellen Aktuator, der auf den Direktdampf-Injektor in der Masse der Melasse und/oder Vinasse einwirken kann, wodurch die Dampfmenge erhöht oder erniedrigt wird, um die Viskosität wie erforderlich zu erhöhen oder zu erniedrigen. Vorrichtungen zum Überprüfen und Steuern bzw. Regeln der Viskosität für diesen Zweck sind Fachleuten bekannt, so dass spezielle Details davon kein wesentlicher Aspekt der Erfindung sind.The apparatus according to the invention operates as follows: the molasses and / or vinasse having a solids content between 30 and 85% is placed in a container in which it is heated by injection of direct steam - the steam injector being independent or a device integrated into the container. The viscosity of the molasses and / or vinasse is greater than that suitable for complete combustion so that the steam is injected until the viscosity decreases to a suitable range, typically between 40 and 80 cst, and then the liquid pumped into the burner. The apparatus of the invention includes a device for checking and controlling the viscosity, for example a viscometer and a set of tubes and valves, which can return the pumped liquid to the container if the viscosity is higher or lower and a special actuator which can act on the direct steam injector in the bulk of the molasses and / or vinasse, thereby increasing or decreasing the amount of steam to increase or decrease the viscosity as required. Devices for checking and controlling the viscosity for this purpose are known to those skilled in the art, so that specific details thereof are not an essential aspect of the invention.
Die Vorrichtung zum Verbrennen von flüssigem Brennstoff der erfindungsgemäßen Apparatur ist im Stand der Technik bekannt, verbunden mit einem Luftkompressor, um die Zerstäubung des Brennstoffs zu ermöglichen. Vorteilhafter Weise kann die Vorrichtung gleichzeitig auch gasförmigen Brennstoff verbrennen, wie zum Beispiel LPG (orig.: GLP), wenn es erwünscht ist, das Verbrennen von Melasse und/oder Vinasse zu ergänzen.The apparatus for burning liquid fuel of the apparatus according to the invention is known in the art, connected to an air compressor to allow atomization of the fuel. Advantageously, the device can also burn gaseous fuel at the same time, such as LPG (orig .: GLP), if it is desired to supplement the burning of molasses and / or vinasse.
Die erfindungsgemäße Apparatur ist typischerweise mit einem Dampf erzeugenden Boiler verbunden. Bei dieser Konfiguration kann ein derartiger Boiler ein Mehrstoffbrenner sein, oder kann mehrere Melasse- und/oder Vinasse-Brenner, Russbläser, etc. aufweisen. Der Boiler kann mit einer Vielfalt an zusätzlichen Vorrichtungen versehen sein, wie zum Beispiel einem System zum Steuern bzw. Regeln der Emission von festen Teilchen, entsprechend den gesetzlichen Anforderungen der Region, in der das Verfahren ausgeführt wird.The apparatus according to the invention is typically connected to a steam-generating boiler. In this configuration, such a boiler may be a multi-fuel burner, or may have multiple molasses and / or vinasse burners, sootblowers, etc. The boiler may be provided with a variety of additional devices, such as a system for controlling the emission of solid particles, in accordance with the legal requirements of the region in which the process is carried out.
In vorteilhafter Weise wird der in dem Boiler erzeugte Dampf zu einer Energie erzeugenden Turbine geleitet, die in vorteilhafter Weise in dem Produktionsverfahren verwendet werden kann, das den pflanzlichen Abfall erzeugte, wodurch das Herstellungsverfahren autark gemacht wird.Advantageously, the steam produced in the boiler is directed to an energy producing turbine which can be advantageously used in the production process which produced the vegetable waste, thereby rendering the production process self-sufficient.
Bevorzugter Weise enthält die Apparatur auch Russbläser, die es möglich machen, das Innere des Boilers zu reinigen, zum Beispiel einmal pro Stunde, wobei keine Unterbrechungen für die Reinigung erforderlich sind, wodurch die Verbrennung verbessert wird.Preferably, the apparatus also includes sootblowers, which make it possible to clean the interior of the boiler, for example once an hour, with no interruptions to the Cleaning are required, whereby the combustion is improved.
Geeigneter Weise, ohne hierdurch irgendein anderes System auszuschließen, enthält das System zum Steuern bzw. Regeln der Emission wenigstens eine Venturi, in der die Brandgase und Wasser innig miteinander in Kontakt gebracht werden; und,
einen Zyklonabscheider, einen Tropfenabscheider und einen Dunstabscheider, wohin der Dunst gesandt wird, nachdem er aus der Venturi austritt.Suitably, without thereby excluding any other system, the system for controlling the emission includes at least one venturi in which the combustion gases and water are intimately contacted with each other; and,
a cyclone separator, a mist eliminator and a mist separator where the haze is sent after it exits the venturi.
Anstelle der Verwendung einer Venturi kann eine Wascheinheit mit Absorptions-Säulen oder Pumpen von Wasser verwendet werden.Instead of using a Venturi, a washing unit with absorption columns or pumps of water can be used.
Ein lediglich erläuterndes Beispiel einer Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend gegeben, ohne eine Beschränkung bezüglich des Schutzbereichs zu verursachen, die über die hinausgeht, die in den beigefügten Ansprüchen ausgedrückt ist. Die Abbildung ist schematisch, deren Größe oder Proportionen entsprechen nicht der Realität, da ihr Zweck ausschließlich die didaktische Erklärung einer Ausführungsform der Erfindung ist.A merely illustrative example of an embodiment of the invention will be given below without causing a limitation on the scope of protection which exceeds that expressed in the appended claims. The figure is schematic, its size or proportions are not in accordance with reality, since its purpose is solely the didactic explanation of an embodiment of the invention.
Beispielexample
Beigefügte
Bei diesem speziellen Beispiel weist der durch den Boiler (
Der Boiler (
Brenner (Q1) und (Q2) sind weiter mit Lanzen (orig.: lanças) versehen, die Gas verbrennen können.Burners (Q1) and (Q2) are further equipped with lances (orig .: lanças), which can burn gas.
Der Boiler (
Die von der Verbrennung der Melasse in dem Boiler (
Dieses Teilchen-Steuerungs- bzw. -Regelungs-System enthält ein Wasserinjektionsrohr (orig.: lança de saturação) (
Wenn die Verbrennungsdämpfe den Boiler (
Ein Fachmann wird mittels der hier angegebenen Lehre sowie dem Beispiel und der beigefügten Abbildung die Erfindung verstehen und in der Lage sein, sie auf eine äquivalente Weise auszuführen, die nicht ausdrücklich beschrieben ist, aber innerhalb der hier vermittelten Funktionen und Ergebnisse liegt, und die durch die beigefügten Ansprüche unter Schutz gestellt ist.One skilled in the art, by means of the teachings herein, as well as the example and attached drawing, will understand and be able to practice the invention in an equivalent manner, which is not expressly described, but within the functions and results taught herein the appended claims are protected.
Claims (13)
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