FI106642B - Menetelmä meesan käsittelemiseksi - Google Patents

Description

1 106642

MENETELMÄ MEESAN KÄSITTELEMISEKSI -FÖRFARANDE FÖR BEHANDLING AV MESA

5 Esillä oleva keksintö koskee menetelmää sellutehtaan kaus-tistamolla muodostuvan meesan käsittelemiseksi, joka sakeutetaan meesasuotimessa ja poltetaan meesauunissa.

Meesa on kalsiumkarbonaattilietettä, jota muodostuu sulfaatit) tisellutehtaan kaustistamossa. Uudelleenkäyttöä varten meesa (CaC03) regeneroidaan polttamalla kalsiumoksidiksi (CaO). Poltto tapahtuu tavallisesti pyörivässä rumpu-uunissa, jonka yläpäähän meesa syötetään, ja se liikkuu hitaasti alaspäin kuivaus-, kuumennus- ja reaktiovyöhykkeiden läpi. Kuivaus-15 vyöhykkeessä, jossa lämpöä siirtyy savukaasuista meesaan pääasiallisesti konvektiolla, on lämmönsiirron tehostamiseksi käytetty ketjuja, jotka uunin pyöriessä joutuvat kosketukseen meesan kanssa. Hyvän tuloksen saavuttamiseksi meesan lämpökäsittelyn on tapahduttava uunissa hitaasti, minkä 20 takia tarvitaan pitkä uuni, joka luonnollisesti vaatii paljon tilaa. Myös muita meesan kalsinointilaitteita on käytössä uunin lisäksi. Tällainen on esimerkiksi leijupeti-reaktori. Rumpu-uuni on kuitenkin ylivoimaisesti käytetyin meesan kalsinointilaite.

25 .·. : Ennen uuniin syöttöä meesaa kuivataan tavallisesti mekaani- /.·] sesti suodattamalla. Aikaisemmin uuniin syötettävän meesan • · » kuiva-ainepitoisuus oli noin 60-70 %, mutta meesan käsitte- • · · ' lytekniikan kehittymisen johdosta voidaan nykyään saavuttaa 30 jopa 80-85 %:n kuiva-ainepitoisuus. Rumpu-uunin savukaasun pölypitoisuuksien on tällöin todettu nousevan huomattavasti. Koska uuniin tulevan meesan kuiva-ainepitoisuus on korkea, meesa kuivuu ketjuvyöhykkeellä kokonaan, ja tämän jälkeen ketjuista tulee meesan esilämmitin. Heiluvat ketjut irrot-' 35 tavat tällaista meesaa helpommin kuin märempää, jolloin * « *... meesaa joutuu savukaasuvirran kuljettamaksi aikaisempaa enemmän. Ketjuvyöhykkeellä lämpötila voi paikallisesti myös • « 2 106642 nousta alueelle (esim. yli 600 °C), jossa meesa alkaa tarttua paakuiksi ketjuihin ja ketjuvyöhyke voi tukkeutua.

Meesauunia on voitu lyhentää korvaamalla uunin ketjusysteemi 5 kuivainmurskaimella. Tässä systeemissä uuniin syötettävää meesaa kuivataan uunin savukaasuilla. Murskaimessa märkää meesaa, kuivattua meesaa ja savukaasuja sekoitetaan, jonka jälkeen savukaasuvirta kuljettaa meesan putkea pitkin erot-timeen. Meesa kuivuu ja lämpiää savukaasujen lämmön vaiku-10 tuksesta tässä suspensiotyyppisessä kuivurissa. Erottimesta meesa johdetaan uunin syöttöpäähän ja osa murskaimeen. Kuivattua meesaa sekoitetaan märkään meesaan, koska suoti-melta tulevan meesan käsittely saattaa muuten olla hankalaa. Tällainen meesan esikäsittelylaitteisto on kuitenkin moni-15 mutkainen, ja se vaatii monimutkaisen ohjaus- ja säätöjärjestelmän.

Suomalaisessa patentissa 87245 kuvataan meesauunin syöt-tösysteemi, missä mitään murskaimia ei tarvita. Tässä sys-20 teemissä kaikki suotimelta tuleva meesa syötetään samaan uunin syöttöpäässä olevaan kammioon. Tästä kammiosta meesa voidaan johtaa suspensiokuivuriin ja tarvittaessa osa mee-sasta myös suoraan uuniin riippuen mm. meesan kuiva-ainepi-toisuudesta. Kammiossa on väliseinä joka jakaa kammion 25 kahteen virtauskanavaan, joista toiseen meesa syötetään • * .*. : suotimelta. Kuivuriin kulkeutuvan meesan määrää voi säätää • · · • · . .·. muuttamalla vierekkäisten virtauskanavien läpi virtaavien • · « I" kaasumäärien välistä suhdetta väliseinän yläpäähän sovitetun * säätöläpän avulla. Näin voidaan säätää myöskin savukaasun 30 poistumislämpötilaa systeemistä.

FI-patentissa 91005 on esitetty että meesasuotimen precoat-kerroksen vaihdon yhteydessä tämä märkä meesapötkö syötetään : i suoraan uuniin, koska sitä ei haluta ajaa kuivuriin. Märän y[ 35 meesan kuiva-ainepitoisuus on huomattavasti alhaisempi kuin • · *... suotimelta muuten saatavan meesan. Tällainen erittäin märkä • » **”. meesa tukkisi hyvin todennäköisesti kuivurin kuivausputken.

• * · 3 106642

Edellä mainitut suspensiotyyppisen kuivurin ja rumpu-uunin yhdistelmät ovat syrjäyttämässä pelkkään rumpu-uuniproses-siin perustuvaa ratkaisua. Mainitulla yhdistelmällä saavutetaan toisaalta suuri lämpökapasiteetti ja toisaalta hyvä 5 lämpötalous.

Kuivuri/rumpu-uuni-prosessin kapasiteettia ja lämpötaloutta voidaan parantaa edelleen kytkemällä suspensiokuivausvaihei-ta peräkkäin kaksi, joista toinen toimii kuivurina ja toinen 10 esilämmittimenä. Uunin savukaasu johdetaan ensin suspensio- esilämmittimeen ja sieltä kuivuriin. Kuivattava meesa puolestaan syötetään meesasuotimelta ensimmäisessä vaiheessa kuivuriin ja toisessa vaiheessa sieltä esilämmittimeen ja lopuksi polttoa varten rumpu-uuniin.

15

Suspensioesilämmitysvaiheen lisäyksellä voidaan kapasiteettia lisätä 15-20 % ja lämmönkulutusta pienentää 4-6 %. Säästö lämmönkulutuksessa on sitä suurempi, mitä kuivempaa suotimelta tuleva meesa on.

20

Meesa lämpenee esilämmittimessä 400-600°:een ja uunista poistuvan kaasun lämpötila on vuorostaan tyypillisesti 650-tt‘|* 850°C, useimmiten yli 700°C. Esi lämmitetyn meesan syötössä uuniin käytetään metallisia rakenteita, jotka joutuvat em.

• « ;*♦'· 25 lämpötiloissa kovalle rasitukselle. Teräksien lujuus alkaa • · .·.: heiketä korkeissa lämpötiloissa, vaikka niiden lämpötilan- . .·. kestävyys muuten vielä olisikin kohtuullinen. Lisäksi kuuma • · meesa pyrkii tarttumaan näissä lämpötiloissa metallipintoi- ♦ · « * hin, jotka ovat vielä meesaa kuumempia.

30

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on välttää edellä kuvatut ongelmat meesan uuniin syötössä yhteydessä, jolloin meesaa esikäsitellään meesauunista poistuvalla savukaasulla ennen uuniin syöttöä. Tarkemmin sanottuna keksinnön tarkoi- y] * 35 tus on tarjota menetelmä, jolla rumpu-uunin syöttöpäässä * · *... vallitsee olosuhteet, joissa meesan tarttumista metallipin- noille sekä näiden pintojen kulumista voidaan tehokkaasti • « • · • ·' • · 4 106642 ehkäistä.

Näiden tarkoitusperien saavuttamiseksi keksinnölle on olennaista, että osa meesasta kuivataan ja esilämmitetään mee-5 sauunin savukaasun avulla, erotetaan savukaasuista ja syötetään meesauunin syöttöpäähän, ja että osa meesasta syötetään savukaasukäsittelyn ohi suoraan meesauunin syöttöpäähän syöttöpään rakenteiden jäähdyttämiseksi.

10 Kun märkä meesa syötetään kuivauksen ja esilämmityksen ohi suoraan uuniin, se sekoittuu suspensioesilämmittimestä tulevaan kuivaan meesaan uunin syöttökammiossa, jolloin märän meesan sisältämä vesi höyrystyy. Höyrystyminen sitoo paljon energiaa, mikä jäähdyttää tehokkaasti meesauunin 15 syöttöpään rakenteita ja laskee jonkin verran myös savukaasun lämpötilaa. Näin uunin syöttöpään rakenteiden lämpötila laskee sellaiseksi (n. 550 °C), että liian korkean lämpötilan aiheuttama meesan pinnoille tarttuminen ja uunin syöttöpään rakenteiden, kuten syöttökammion, lujuuden heik-20 keneminen voidaan oleellisesti estää.

Märkä meesa tulee meesasuotimelta, jossa se on sakeutettu.

Se kuinka suuri osa tästä meesasta syötetään kuivaus- ja esilämmitysvaiheiden ohi suoraan uuniin, riippuu oleellises- 25 ti uunin kuormituksesta. Kun uunin kuormitus on korkea, eli « « · • · .·. toimitaan lähellä uunin nimellistehoa, savukaasun lämpötila • · ♦ on 650-850 °C. Lämpötila on tarpeeksi korkea meesan esiläm- • · I” mityksen ja kuivauksen kannalta, mutta samalla kuuma kaasu • · * kuumentaa uunin syöttöpään metallisia rakenteita. Esilämmi-30 tetyn meesan lämpötila on vastaavasti 400-600°C, jopa yli 600 °C, jos suotimelta tulevan meesan kuiva-ainepitoisuus on hyvin korkea, esim. yli 85 % (w/w). Keksinnön mukaisen !.·. suoraan uuniin syötettävän märän meesan määrä on 0.5-30 %, edullisesti 3-20 % uuniin poltettavaksi syötettävän meesan ./ * 35 kokonaismäärästä. Lähemmin kuivausvaiheen ohi syötettävän • · *... meesan määrä riippuu uunin mitoituksesta, kuormituksesta ja suotimelta tulevan meesan kuiva-ainepitoisuudesta. Mitä • « * · « · o » 5 106642 korkeampi märän meesan kuiva-ainepitoisuus on, sitä enemmän sitä on syötettävä suoraan uuniin ohi suspensiokuivurin, jotta meesan mukana tulisi tarpeeksi vettä, joka haihtuu ja näin jäähdyttää uunin syöttöpään rakenteita. Jäähdytys on 5 siten luonteeltaan paikallinen eli se kohdistuu ainoastaan syöttöpään rakenteisiin eikä ole esimerkiksi kaasun lämpötilaan huomattavasti vaikuttava. Rakenteiden jäähdytystä voidaan tarvittaessa tehostaa ruiskuttamalla vettä suoraan rakenteisiin.

10

Meesa voidaan kuivata ja esilämmittää savukaasulla yhdessä suspensiokuivurissa. Vaihtoehtoisesti meesa voidaan esikäsi-tellä kahdessa vaiheessa. Se kuivataan meesauunin savukaasun avulla ensimmäisessä suspensiokuivurissa, kuivattu meesa 15 esi lämmitetään savukaasun avulla toisessa suspensiokuivuris sa ja syötetään uuniin. Suspensiokuivureita voi olla enemmän kuin kaksi, vaikkakin meesan kalsinoinnin yhteydessä tavallisimmin käytetään vain yhtä tai kahta suspensiokuivuria.

20 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää kaaviomaisen periaate-kuvan laitteistosta, jota voidaan käyttää keksinnön mukaisen ” menetelmän toteuttamiseen.

» • · 4 * 25 Kuvio esittää erään keksinnön mukaista menetelmää toteutta- » * .·., van esilämmitin/kuivuri/uunijärjestelmän periaatetta. Ku- • « .

viossa esitetyn laitteiston pääosat ovat syöttöruuvi 1, ’,*1 ryöstöruuvi eli ohiajoruuvi 2, uunin syöttökammio 3, meesa- uuni 4, kuivausputki 5, kuivurin erotussykloni 6, esilämmi-30 tysputki 7 ja esilämmittimen erotussykloni 8.

Meesauunin 4 syöttökammion 3 alaosassa 9 on syöttökierukka itjt 13 meesan johtamiseksi uuniin. Syöttökammion yläosa 10 on :'!* yhdistetty esi lämmitysputken 7 alapäähän. Putki 7 nousee ’ 35 pystysuoraan ylöspäin ja on sen jälkeen taivutettu vaa- • · *... kasuoraan suuntaan ja yhdistetty erottimen 8 yläpäähän tangentiaalisesti. Vastaavasti kuivausputki 5 nousee erotti- • » « · « ' · * i 6 106642 men 8 yläpäästä ja yhtyy sitten vaakasuorasta osastaan tangentiaalisesti esilämmittimen erottimen 6 yläpäähän.

Märkä meesavirta tuodaan siirtokuljettimellä 11 syöttöruu-5 ville 1, joka on yhdistetty kuivausputkeen 5 ja annostelee märästä meesasta kuivattavaksi tarkoitetun osan kuivausput-ken pystysuoraan osaan. Osa syöttöruuville 1 tuodusta meesasta joutuu pudotusputken 12 kautta ryöstöruuville 2.

10 Meesauunin savukaasu virtaa uunin syöttökammiosta 3 esilämmitysputkeen 7, ja edelleen erottimen 8 kautta kuivausputkeen 5 ja esilämmittimen erottimeen 6. Savukaasu poistetaan erottimesta 6 putken 14 kautta.

15 Meesa kulkeutuu kuivausputkessa 5 savukaasun mukana erottimeen 6 ja kuivuu samalla savukaasun lämmön vaikutuksesta. Kuivunut meesa erotetaan savukaasusta ja poistetaan erottimen 6 alapäästä syöttöputkea 15 pitkin ns. nousu- eli esi-lämmitysputkeen 7. Tässä putkessa meesa sekoittuu uunista 20 tulevaan kuumaan savukaasuun, lämpenee ja samalla jäähdyttäen kaasua. Esilämmitetty meesa erotetaan kuivausputkeen 5 menevästä kaasusta erottimessa 8 ja johdetaan erottimen alaosasta kuljetinta 16 ja syöttöputkea 17 pitkin uunin • ♦ ·.· " syöttökammion alaosaan 9. Kuiva, esilämmitetty meesa on !/·· 25 taipuvainen joutumaan uunista tulevan savukaasuvirran mukana : takaisin suspensiokuivuriin. Kuten FI-patenttihakemuksessa • · · ;1·1; 962777 on esitetty, on kuivurin ja uunin välisen ainekierron estämiseksi syöttökierukan 13 sisäpuolelle asennettu suoja- putki 18, jonka kautta savukaasu ohjataan virtaamaan uunista 30 syöttökammioon. Meesa syötetään syöttöputkesta 17 tämän suojaputken ulkopuolelle, jolloin meesa ei juuri joudu **!1’ kosketukseen savukaasun kanssa syöttökohdassa tai virrates- « · · *·1 saan uuniin.

» · .1··. 35 Keksinnön mukaisesti syöttökammioon 3 tuodaan jatkuvasti • · « .1 ; myös märkää meesaa ryöstö- eli ohiajoruuvilla 2. Märän 2 2 1· meesan määrä on 0.5-30 %, tyypillisesti 3-20 % uuniin syö- 7 106642 tettävän meesan kokonaismäärästä. Märkä meesa ja syöttöput-kesta 17 tuleva kuivattu ja esilämmitetty meesa sekoittuvat, jolloin märässä meesassa oleva vesi höyrystyy, ja meesaseok-sen vie syöttökammiosta uunissa eteenpäin syöttökierukka 13. 5 Höyrystymiseen tarvitaan runsaasti energiaa, mikä tehokkaasti jäähdyttää syöttökammiota, jonka rakenteita uunista meesaan nähden vastavirtaan tuleva kuuma savukaasu pyrkii kuumentamaan. Näin voidaan säätää syöttökammion pintojen lämpötila sopivalle tasolle niin, ettei noin 400-600°C:n 10 lämpötilassa oleva meesa voi tarttua niihin. Estämällä syöttökammion rakenteiden kuumeneminen voidaan pienentää niihin kohdistuvaa rasitusta ja siitä johtuvaa lujuuden heikkenemistä.

15 Jäähdytystä voidaan tehostaa ruiskuttamalla vettä suoraan syöttöpäädystä uunin rakenteisiin yhdettä 19 pitkin. Vesi-ruiskutus suunnataan siten, että sen vaikutus on paikallinen eli rakenteisiin kohdistuva, eikä koko syöttöpäädyn alueeseen kohdistuva.

20

Keksintö ei ole rajoitu esimerkkinä esitettyyn suoritusmuo- ...: toon, vaan sen eri yksityiskohdat voivat vaihdella oheisten * · ·,**: patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen '•s/' puitteissa. Esimerkiksi märän meesan jakamiseksi kahteen 25 osavirtaa voidaan käyttää muunlaistakin laitetta kuin ns.

; ryöstöruuvia. Ilma- ja kaasuvuotojen eliminoimiseksi meesan • · · syöttöl in joissa saattaa olla sulkusyöttimiä tai muita vas- • · · taavia rakenteita. Kuivuri- ja esilämmitin voidaan kytkeä savukaasuvirran suhteen myös eri tavalla. Kuivuriin voidaan 30 esimerkiksi johtaa savukaasua suoraan uunista.

« i « • · · • · « • · · • · • · 1 · • · ♦ « » * ·

Claims (5)

8 106642

1. Menetelmä sellutehtaan kaustistamolla muodostuvan meesan 5 käsittelemiseksi, joka sakeutetaan meesasuotimessa ja poltetaan meesauunissa, jonka savukaasuilla meesaa kuivataan ja esilämmitetään ennen polttoa, tunnettu siitä, että osa sakeutetusta meesasta kuivataan ja esilämmitetään mee-10 sauunin savukaasun avulla, erotetaan savukaasuista ja syötetään meesauunin syöttöpäähän, ja että meesauunin syöttöpään rakenteiden jäähdyttämiseksi osa sakeutetusta meesasta syötetään savukaasukäsittelyn ohi suoraan meesauunin syöttöpäähän, jossa se sekoittuu kuivat-15 tuun ja esilämmitettyyn meesaan, ja savukaasukäsittelyn ohittavan meesan osuus on 0.5-30 % uuniin menevän meesan kokonaismäärästä. • « « « « « ·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu « · 20 siitä, että savukaasukäsittelyn ohittavan meesan osuus on ,·. : 3-20 % uuniin menevän meesan kokonaismäärästä. I «

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat av att mesan torkas och förvärms med rökgaserna i en sus-25 pensionstork. • M

• ♦ · • · · *· 4. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat • · · ϊ·ί ί av att mesan torkas med hjälp av mesaugnens rökgaser i en * * * ·...· första suspensionstork och att den torkade mesan förvärms 30 med hjälp av rökgaserna i en andra suspensionstork. ♦ · • · · • · ·

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu ‘ siitä, että meesa kuivataan ja esilämmitetään savukaasulla 25 yhdessä suspensiokuivurissa. «cc «cc • · · ·.· · 4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu : siitä, että meesa kuivataan meesauunin savukaasun avulla • · · ' • · · · ,···, ensimmäisessä suspensiokuivurissa ja että kuivattu meesa ’·* 30 esilämmitetään savukaasun avulla toisessa • · ί ** suspensiokuivurissa. • · • · · • ·· • ·

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäähdytystä tehostetaan ruiskuttamalla vettä 35 syöttöpään rakenteisiin. 106642 l.Förfarande för behandling av mesan sora uppstär i en mas-5 safabriks kausticeringsanläggning och som urvattnas i ett mesafilter och förbränns i en mesaugn, vars rökgaser an-vänds för att torka och förvärma mesa före förbränningen, kännetecknat av att en del av den urvattnade mesan torkas och förvärms med 10 hjälp av mesaugnens rökgaser, avskiljs ur rökgaserna och inmatas i mesaugnens inmatningsände, och att för kylning av konstruktionerna i ugnens inmatningsända mätäs en del av den urvattnade mesan förbi rökgasbehandlingen direkt tili mesaugnens inmatningsända, där mesan inblandas 15 med den torkade och förvärmade mesan, och mesan som mätäs förbi rökgasbehandlingen utgör 0.5-30 % av den totala mäng- . den mesa som inmatas i ugnen. « • « « · « « « *· 2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att • · * ’.*· 20 mesan som mätäs förbi rökgasbehandlingen utgör 3-20 % av • · *.* i den totala mängden mesa som inmatas i ugnen. « « « «

5. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att kylningen görs effektivare genom att spruta vatten pd konstruktionerna i inmatningsändan. 35