FI108960B - Menetelmä ja sovitelma vaikeasti poltettavien aineiden polttamiseksi - Google Patents

Menetelmä ja sovitelma vaikeasti poltettavien aineiden polttamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI108960B
FI108960B FI991237A FI991237A FI108960B FI 108960 B FI108960 B FI 108960B FI 991237 A FI991237 A FI 991237A FI 991237 A FI991237 A FI 991237A FI 108960 B FI108960 B FI 108960B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
dryer
meadow
combustion
steam
water
Prior art date
Application number
FI991237A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI991237A (fi
FI991237A0 (fi
Inventor
Jari Alin
Original Assignee
Fortum Power & Heat Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fortum Power & Heat Oy filed Critical Fortum Power & Heat Oy
Priority to FI991237A priority Critical patent/FI108960B/fi
Publication of FI991237A0 publication Critical patent/FI991237A0/fi
Priority to DE60032231T priority patent/DE60032231D1/de
Priority to PCT/FI2000/000485 priority patent/WO2000073703A1/en
Priority to EP00929595A priority patent/EP1181486B1/en
Priority to AU47618/00A priority patent/AU4761800A/en
Priority to AT00929595T priority patent/ATE347672T1/de
Priority to PL351896A priority patent/PL194866B1/pl
Publication of FI991237A publication Critical patent/FI991237A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI108960B publication Critical patent/FI108960B/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/04—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment drying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/06—Returning energy of steam, in exchanged form, to process, e.g. use of exhaust steam for drying solid fuel or plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/001—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals for sludges or waste products from water treatment installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/10—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by fluid currents, e.g. issuing from a nozzle, e.g. pneumatic, flash, vortex or entrainment dryers
    • F26B17/101—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by fluid currents, e.g. issuing from a nozzle, e.g. pneumatic, flash, vortex or entrainment dryers the drying enclosure having the shape of one or a plurality of shafts or ducts, e.g. with substantially straight and vertical axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/02—Heating arrangements using combustion heating
    • F26B23/028—Heating arrangements using combustion heating using solid fuel; burning the dried product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2203/00—Furnace arrangements
    • F23G2203/50—Fluidised bed furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00—Waste heat recuperation
    • F23G2206/10—Waste heat recuperation reintroducing the heat in the same process, e.g. for predrying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/18—Sludges, e.g. sewage, waste, industrial processes, cooling towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Solid-Fuel Combustion (AREA)

Description

108960
Menetelmä ja sovitelma vaikeasti poltettavien aineiden polttamiseksi
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä märän yhdyskuntalietteen, teollisuuden puhdistamolietteen tai muun vastaavan vaikeasti 5 käsiteltävän märän aineksen käsittelemiseksi polttamalla.
Keksinnön kohteena on myös sovitelma menetelmän toteuttamiseksi.
Erilaisissa vedenpuhdistusprosesseissa syntyy huomattavia määriä märkää lietettä, mitä 10 ei voida käyttää suoraan mihinkään tarkoitukseen. Usein lietteen haitalliset aineet ovat veteen liukenevassa muodossa tai raskasmetallipitoisuus on niin suuri, että lietettä ei voida käyttää maanrakennuksessa tai muulla tavoin levittää ympäristöön. Liete on myös hygieenisesti vaikeaa käsitellä, koska se muodostaa hyvän kasvualustan erilaisille bakteereille ja saattaa olla jo puhdistettavasta lietteestä peräisin olevien bakteerien 15 saastuttamaa. Tämä pätee sekä metsäteollisuuden jätevesiin, jotka voivat sisältää huomattavia määriä orgaanista ainetta, joka muodostaa hyvän kasvualustan bakteereille että yhdyskuntajätettä, joka sisältää paljon erilaisia bakteerikantoja.
Metsäteollisuudessa jätevedenpuhdistamojen lietteet poltetaan tyypillisesti . 20 kuorikattilassa sekoitettuna johonkin kiinteään polttoaineeseen. Usein lietteenpoltto !. . pakottaa tinkimään kattilan suorituskyvystä ja aiheuttaa käyttöhäiriöitä sekä * » ’. '. poikkeuksetta heikentää kattilan hyötysuhdetta. Lietettä ei voida lisätä kattilaan suuria määriä, koska se häiritsee polttoprosessia, joten kattilan kapasiteetista riippuu, kuinka , ·: . paljon lietettä voidaan kattilassa käyttää.
/:·. 25 ♦ · ·
Yhdyskuntien vedenpuhdistuslietteet käsitellään joko mädätyksen ja kompostoinnin . “ *. yhdistelmällä, kompostoinnilla tai läjittämällä kaatopaikalle. Kaikki nämä tavat vaativat • * · massiivisia jäqestelyjä joko rakennusten tai maa-alueiden muodossa. Lietteiden * · · ; · * käsittelystä koituu molemmissa tapauksissa merkittäviä kustannuksia kyseiselle , · · ·. 30 toimijalle. Kompostoitu ja mädättämällä käsitelty liete voidaan sekoittaa multaan tai • , muihin aineksiin ja käyttää maanrakennusmateriaalina ellei jäte sisällä haitallisia . . aineita. Yhdyskuntajätettä on käytetty sekä peltojen maanparannusaineena että 2 108960 maanrakennusaineena yhdyskuntarakentamisessa, mutta aineksen alkuperän takia käyttö on kohdannut vastustusta.
Yksi tapa jätteen käsittelemiseksi on sen polttaminen erityisessä polttolaitoksessa, 5 jolloin sen tilavuus oleellisesti pienenee. Polttolaitosten ongelmana on ollut se, että märkää lietettä on vaikeaa polttaa ilman tukipolttoainetta, jolloin polttaminen on kallista. Myöskin polttolaitokset ovat olleet monimutkaisia. Lietteen poltosta ei saada laitteistoinvestointeihin ja käyttökuluihin verrattuna suuria määriä lämpötehoa, joka voitaisiin käyttää sähkön tai vaikka kaukolämmön tuottamiseen, joten poltossa syntyvä 10 energia ei oleellisesti alenna lietteen käsittelykustannuksia. Liete voidaan myös kuivata ja puristaa pelleteiksi vaikkapa sekoitettuna sopivan lisäaineeseen, jolloin massasta saadaan riittävän inerttiä ja se voidaan viedä esimerkiksi tavalliselle kaatopaikalle ympäristöriskejä aiheuttamatta. Eurooppalaisessa patentissa 0 526 458 on kuvattu menetelmä, jossa käsiteltävä liete jaetaan kahteen jakeeseen, joista osa kuivataan ja osa 15 poltetaan leijukattilassa. Leijukattilan lämpö käytetään lietteen kuivaamiseen leijukuivaimessa ja lopuksi kuivattu liete yhdistetään kattilan lietetuhkaan ja seos poltetaan. Laitteisto on hyvin monimutkainen ja vaatii toimiakseen lietteen, jonka alkukosteus on valmiiksi alhainen tai lisäpolttoaineen käyttöä kuivausenergian tuottavassa kattilassa.
20 • · * !. . Yhdysvaltalaisessa patentissa 4 502 397 on kuvattu kattila märkien polttoaineiden » · · » · ‘. ‘. polttamista varten. Tässä kattilassa on tulipesän sivulla pystysuora kuilu, jonka kautta polttoaine syötetään tulipesän pohjalla olevalle arinalle. Kuilun yläosaan johdetaan . ·: ·. palokaasuja lämmönvaihtimen kautta ja polttoaine syötetään myös kulun yläosaan.
• · * , ·: ·. 25 Kuilussa polttoaine kuivaa kiertävän savukaasun ja tulipesän puolella olevan seinämänkautta siirtyvän lämmön vaikutuksesta. Järjestelyn avulla polttoaineen kosteus ; * *. saadaan alenemaan siten, että se palaa helpommin arinalla, mutta kuivatus ei ole
• I I
•" ‘: erityisen tehokasta koska polttoaineen viipymäaika kuivauksessa on lyhyt ja laitteisto • · · : · *. on suunniteltu käyttämään karkearakeista polttoainetta, joka putoaa oman painonsa * * · . · · ·. 30 vaikutuksesta alaspäin kuilussa ja edelleen arinalle. Tätä menetelmää voidaan käyttää ' . vain sellaisten polttoaineiden polttamiseen, jotka soveltuvat arinapolttoon kuten jätepuu.
3 108960
Saksalaisessa patenttihakemuksessa 196 35 360 on kuvattu lietteen polttojärjestely, jossa kuivatusilma lämmitetään polttimen lämmönvaihtimesta saatavalla kuumalla ilmalla. Kuivatusilma puhdistetaan ja kuivataan ja johdetaan polttimen paloilmaksi. Tässä järjestelyssä kuivausväliaineena käytetään siis puhdasta ilmaa, joka lämmitetään ! 5 riittävän kuumaksi polttimen palokaasuilla. Polttojärjestely puhdistimilleen ja kondensaattoreineen on melko monimutkainen, koska menetelmä on tarkoitettu ympäristövaarallisten aineiden polttamiseen ja siinä erotetaan vaaralliset aineet etteivät ne pääse ympäristöön.
10 Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada aivan uudentyyppinen lietteen polttomenetelmä, jonka avulla edellä kuvatut tunnetun tekniikan ongelmat on mahdollista ratkaista.
Keksintö perustuu siihen, että liete kuivataan höyrykuivurilla ja poltetaan kattilassa ja 15 tuotettu lämpöenergia siirretään kokonaisuudessaan lietteen kuivatukseen.
Yhden keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan kuivurin lämpötilaa säädetään sekoittamalla lietteeseen kuivurin lauhduttimesta otettua höyryn lauhduttamisesta syntynyttä vettä.
; 20 J · . ·. : Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle polttomenetelmälle on tunnusomaista t · •;. j se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
: ·': Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on puolestaan tunnusomaista se, mitä on esitetty 25 patenttivaatimuksen 9 tunnusmerkkiosassa.
' Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.
: ’ *': Prosessi on käynnistyksiä lukuun ottamatta riippumaton muista polttoaineista.
.'. 30 Tukipolttoainetta ei tavanomaisilla läjitykseen menevien lietteiden, joiden ' kosteusprosentti on 75 - 85%, kosteuksilla tarvita; lietteen kuiva-aineen poltossa vapautunut lämpö riittää polttoaineen kuivaamiseen. Lisäksi kaikki vapautunut lämpö on hyödynnettävissä kaukolämpönä.
4 108960
Polttoaine on mahdollista saada kuivumaan siten, että sen ennen kuivausta sisältämästä vesimäärästä poistetaan 75 -90 %. Loppukosteus on tällöin alle 40 %. Koska polttoaine on kuivaa eikä tulipesässä ole lämpöpintoja, voidaan tulipesään luoda 5 korkealämpötilainen pelkistävä vyöhyke, jossa polttoaineperäiset typen oksidit on mahdollista saada pelkistymään. Tällaisen vyöhykkeen aikaansaaminen on vaikeaa tai mahdotonta muilla lietteenpolttotekniikoilla.
Koska tukipolttoainetta ei tarvita, polttolaitteen savukaasumäärä jää hyvin alhaiseksi 10 verrattuna tapaukseen, jossa kosteaa lietettä poltetaan tukipolttoaineen kanssa. Samalla tavoin vaikuttaa myös kuivurissa tapahtuva veden poisto polttoaineesta sekä korkeatasoisen polttotekniikan mahdollistama pieni savukaasun jäännöshappipitoisuus (ilmaylimäärä). Jos vastaava lietemäärä poltettaisiin käyttämällä tukipolttoaineena maakaasua, polttolaitteen savukaasuvirta olisi kolme kertaa ja arinan pinta-ala viisi 15 kertaa suurempi kuin keksinnön mukaisessa prosessissa. Mikäli tukipolttoaine olisi kuori, savukaasuvirta olisi yli neljä kertaa suurempi. Pieni savukaasumäärä johtaa pieniin savukaasuteihin ja savukaasun puhdistuslaitteisiin. Haitalliset aineet ovat savukaasuissa tavanomaista konsentroituneemmassa muodossa, joten pieneen absoluuttiseen päästöön on tavanomaista helpompaa päästä. Savukaasun . _ 20 puhdistusjäijestelmä on mahdollista tehdä paitsi kooltaan pieneksi myös . #_ yksinkertaiseksi, koska edistyksellinen polttotekniikka johtaa luonnostaan pieneen NOx I : -päästöön ja täydelliseen palamistulokseen.
,1: \ Polttolaite on fyysiseltä kooltaan pieni. Esimerkkinä voidaan mainita, että Helsingin ';'. 25 kaupungin jätevedet käsittelevän Viikin jätevedenpuhdistamon lietteet on mahdollista polttaa laitteella, jonka polttoaineteho kuivatun lietteen lämpöarvon mukaan laskettuna .'": on 4,5 MW. Laite ei sisällä kytkentöjä höyryvoimalaitokseen, joten sen sijoittamien ‘: vedenpuhdistamon läheisyyteen on helppoa. Tavanomainen kiinteän polttoaineen ; , vastaanotto ja käsittely]'äijestelmä (vastaanottoasema, seula, murskain) puuttuvat . “'. 30 prosessista kokonaan, joten näiltä osin kustannukset ovat saman kokoluokan kiinteän ' , polttoaineen laitosta pienemmät. Samoin prosessivesilaitos puuttuu kokonaan.
> > » 5 108960
Toimittaessa noin 85 % kosteudessa olevan lietteen kanssa, lietteen polttoaineteho riittää kuivaamaan koko polttoainevirran. Kun lietteen lähtökosteus on tätä alhaisempi, savukaasussa on lämpöä kuivauksen lämmöntarvetta enemmän. Aikaisemmin mainitun lauhteen ruiskutuksen sijaan kuivuriin voidaan tällöin syöttää polttotarpeeseen I 5 verrattuna ylimäärä polttoainetta. Osa kuivatusta polttoaineesta otetaan ulos prosessista ja se voidaan syöttää esimerkiksi jätteen massapolttolaitokseen, missä se parantaa polttoaineen keskimääräistä laatua tai korvaa tukipolttoainetta.
Polttolaitetta käytetään lietteen orgaanisen osan hävitykseen ja toissijaisena tehtävänä 10 on hyödyntää orgaanisen osan lämpöarvo. Jätevedenpuhdistuslaitoksissa yhtenä vaihtoehtona molempien tavoitteiden saavuttamiseksi on lietteen mädätys anaerobi-reaktorissa, jolloin lietteen orgaanisesta osasta poistuu tyypillisesti noin puolet ja jäljellejäävä osa on läjitettävä tai kompostoitava. Osa poistuvasta aineksesta on saatavissa reaktorista metaanina, joka voidaan käyttää polttoaineena. Keksinnön 15 mukainen polttolaite tekee kalliin ja toiminnaltaan häiriöalttiin anaerobireaktorin apulaitteineen tarpeettomaksi.
Nykyisin puhdistamolietteitä käsitellään etenkin metsäteollisuudessa kiinteän polttoaineen kuljetinjäijestelmissä, jotka ovat osittain avoimia ja kokonaan bakteerien . 20 saastuttamia. Infektioriski käyttö ja kunnossapitotoimissa on tästä johtuen suuri.
. . > Kuvatussa prosessissa lietettä on mahdollista käsitellä suljetussa jäijestelmässä , ·, j hygieenisemmin ja kuivauksen läpikäytyään sen infektioriski on huomattavan pieni.
' I f * * ! » j ·:··: j , ’; ·. Keksintöä tarkastellaan seuraavassa esimerkkien avulla ja oheisiin piirustuksiin ': ’. 25 piirustukseen viitaten.
t . ’"; Kuvio 1 on lohkokaaviokuva yhdestä keksinnön mukaisesti toteutetusta prosessista.
* I
Kuvio 2 on kaaviokuva keksinnön edullisimman suoritusmuodon mukaisesta 30 polttolaitoksesta.
I » t f I « j 108960 j 6
Seuraavassa polttolaitteessa vapautuvalla kokonaislämpömäärällä tarkoitetaan sitä lämpömäärää, joka savukaasuvirrasta otetaan lämmönvaihtimilla talteen ennen savukaasuvirran johtamista piippuun.
5 Kuvion 1 laite koostuu polttolaitteesta 1, jossa käsiteltävä materiaali poltetaan, höyrykuivurin tulistimesta 2, höyrykuivurista 3, jossa liete kuivataan, kuivurin lauhduttimesta 4 sekä tarvittavista putkilinjöistä ja liitännöistä laitteiden välillä. Kuivuriin 3 tulee kostean lietteen syöttölinja 5 ja kuivurin tehon säätöön käytettävä lauhdelinja 11 lauhduttimelta 4. Kuivurista 3 lähtee polttoainelinja 6 kuivatun lietteen 10 syöttämiseksi polttolaitteeseen 1 sekä kuivaushöyryn kiertolinja 13, joka kiertää tulistimen 2 kautta ja palaa kuivaimeen 3. Kuivaimen 3 tulistuneen 2 tulee kuivaushöyryn kiertolinja 13, joka myös palaa tulistimelta 2 kuivaimelle, sekä savukaasulinja 7 polttolaitteesta 1. Tulistimelta 2 lähtee savukaasulinja 8, joka jakautuu polttolaitteelle 1 palaavaan kiertolinjaan 9 sekä savukaasujen puhdistuslaitteille ja 15 savupiippuun menevään linjaan. Polttolaitteelle 1 tulee savukaasun kiertolinja 9, polttoainelinja 6 kuivaimeita ja polttolaitteelta lähtee savukaasulinja 7 kuivaimen tulistimelle 2.
Keksinnön mukaisen lietteenpolttoprosessin edullisimman suoritusmuodon pääosat ovat 20 paineistettu höyrykuivuri, adiabaattinen leijukerrostulipesä ja savukaasun / puhdistuslaitteet. Prosessiin tuleva liete on mekaanisesti kuivattu vastaavaan kosteuteen * * · * · ', ‘, kuin vaihtoehtoisissa hävitysmenetelmissä. Liete johdetaan paineistettuun kuivuriin, * t · jossa sitä kuivataan kuuman kiertohöyryn avulla. Kuivauksessa syntynyt höyry voidaan ... ^ käyttää sovellutuksesta riippuen vesikaukolämmön tai matalapaineisen teollisuushöyryn _';^ 25 tuotantoon. Kuivurin paine riippuu sovelluksesta; vesikaukolämmön tuotannossa se olisi » · · luokkaa 3-5 bar. Kuivattu liete poltetaan leijukerrostulipesässä. Tulipesä on kokonaan . ···. muurattu, eli sen seinillä ei ole lämpöpintoja, jotta palamislämpötila saadaan pysymään •» · . · * *. korkeana. Tulipesän lämpötilaa kontrolloidaan kiertokaasun avulla syöttämällä sinne I « t tarpeen mukaan kuivurin tulistimelta jäähdytettyjä savukaasuja. Muilta osin poltto-"... 30 tekniikka on tavanomaista kuplivaa leijukerrospolttoa.
7 108960
Palamisessa vapautuva lämpö otetaan talteen kuivaushöyryn tulistimessa. Lämpö menee kokonaisuudessaan kuvausjärjestelmän läpi ja päätyy kuivaushöyryn lauhduttimeen, jossa se on hyödynnettävissä. Perinteistä jätelämpökattilaa ei konseptissa siis tarvita.
5 Lauhduttimen lämpötilataso riippuu sovelluksesta ollen mainitulla (4 bar) paineella noin 140 °C. Mikäli kuivaukseen tarvittava lämpöteho on palamisessa vapautuvaa lämpöä vähäisempi, kuivuripiiriin voidaan ruiskuttaa lauhdetta. Näin varmistetaan, että savukaasun lämpö saadaan siirretyksi kuivurin lauhduttimeen, eikä muita lämpöpintoja tällöinkään tarvita. Erityisesti silloin, kun käsiteltävä materiaali on kuivaa, jolloin sen 10 kuivaamiseen kuluu vähemmän energiaa ja vastaavasti poltossa vapautuu suhteellisesti enemmän lämpöä, kuivuripiiriin on ruiskutettava lauhdetta. Keksinnön ajatuksena on, että kaikki polttolaitteessa syntynyt lämpöenergia johdetaan kuivuripiiriin kuivaushöyryn energiana, jolloin prosessia voidaan säätää kuivuripiiriin syötettävän lauhdeveden avulla.
15
Kuviossa 2 on esitetty keksinnön edullisin suoritusmuoto, jossa kuivaimena käytetään paineistettua höyrykuivuria 3 ja polttolaitteena adiabaattista kerrosleijutulipesää 1.
Käsiteltävä materiaali, eli kostea liete tuodaan syöttösäiliöön 17, josta se syötetään kuivuriin 3 esimerkiksi syöttöruuvilla 5. Kuivurille 3 tuodaan tulistettua paineistettua 20 höyryä tulistemelta 2. Kuuma, paineinen höyry virtaa nopeasti kuivurin läpi ja kuljettaa _ mukanaan kuivattavaa materiaalia. Samalla höyryn lämpöenergiaa siirtyy kuivattavaan ‘‘. materiaaliin, jolloin sen sisältämästä vedestä osa höyrystyy ja materiaali kuivaa.
* · ·
Kiertävä höyry erotetaan syklonissa 18 kuivatusta aineesta, jota seuraavissa prosessin • * tt vaiheissa kutsutaan polttoaineeksi. Polttoaine johdetaan adiabaattiseen i # · , ·: · # 25 kerrosleijutulipesään 1 ja höyry takaisin kuivaimen tulistimelle 2 linjaa 13 pitkin ja lauhduttimelle 4 linjaa 10 pitkin. Tulistimelle 2 johdettava höyryn osajae johdetaan .···. edelleen takaisin kuivaimelle.
> · I
.. ‘ Tulipesään 1 tuodaan ilmaa puhaltimen 21 syöttämänä ainakin leijutusilmana tulipesän * · · _ · ·. _ 30 alaosaan ja sekundääri-ilmana 20 leijukerroksen yläpuolelle. Syöttämällä ilmaa eri • ^ tavoin tulipesään, voidaan saada aikaan poltto-olosuhteet, joissa haitallisten aineiden, esimerkiksi typen oksidien syntyminen on mahdollisimman vähäistä. Koska erilaisten “ ‘ polttolaitteiden toimintaa on kuvattu useissa lähteissä, itse polttotapahtumaa ei kuvata 8 108960 tässä lähemmin. Tulipesä 1 on kokonaan muurattu, eli sen seinämillä ei ole lämmönsiirtopintoja, jolloin palamislämpötila voidaan pitää korkeana. Savukaasut johdetaan linjaa 7 pitkin kuivaimen 2 tulistimelle 2, jossa niiden lämpöenergia otetaan talteen. Keksinnön mukaan kaikki poltettaessa syntyvä lämpöenergia siirretään 5 tulistimessa 2 kuivaimen 3 kiertohöyryn energiaksi. Niinpä tulipesässä 1 ja savukaasulinjassa 7 ei ole muita lämpöpintoja, joilla siirrettäisiin polttoprosessin lämpöenergiaa polttoprosessin ulkopuolelle. Tarvittaessa voidaan käyttää paloilman esilämmitintä, joka sijoitetaan tulistunen jälkeen. Savukaasuillaan 7 sijoitettu paloilman esilämmitin ei poista lämpöenergiaa polttoprosessista, vaan palauttaa sen 10 takaisin paloilman korkeampana energiatasona.
Kuivaimen 3 tulistimelta 2 jäähtyneet savukaasut johdetaan linjaa 8 pitkin kiintoaineen erottimelle 14 ja sieltä savukaasupesurille 16 ja edelleen piippuun. Kiintoaineen erottimen 14 jälkeen osa jäähtyneistä savukaasuista voidaan palauttaa linjaa 9 pitkin 15 tulipesään tulipesän lämpötilan säätämiseksi. Syöttämällä jäähtyneitä savukaasuja tulipesään voidaan sen lämpötilaa alentaa käyttämättä prosessin ulkopuolista jäähdytystä. Koska savukaasut eivät ole poistuneet prosessista ja tulipesän 1 kaasukierrosta, niiden palauttaminen jäähdytettyinä tulipesään ei muuta polttoprosessin energiatasetta. Siten tulipesän jäähdyttäminen tällä tavoin on edullista.
20 I Prosessin säätäminen tapahtuu perustuen kuivaimen höyry- ja lauhdekierron hallintaan.
'. Koska kaikki kuivatun lietteen eli polttoaineen palamisesta syntynyt energia otetaan ! talteen kuivaimen kiertohöyryn energiaksi tulistimen avulla, tulistimen kapasiteetin ja ... # kiertohöyryn määrän on oltava riittävän suuri, jotta se voi ottaa vastaan polttoaineen ... > 25 tuottaman lämpömäärän. Säädön tarkoituksena, että vedettömän polttoaineen massavirta voitaisiin pitää samansuuruisena riippumatta kosteuden vaihteluista. Kun lietteen , * · ·. sisältämä vesimäärä pienenee, sen polttoaineen määrä tilavuutta kohti kasvaa ja .' · ·; vakiotilavuusvirralla myös polttolaitteen antaman lämpöenergian määrä kasvaa. Samalla polttoaineesta tulee kuivempaa jos olosuhteet kuivurissa pidetään samoina. Kuivurin ’ · ·. 30 lämpötilaa on siten säädettävä kuivaintehon sovittamiseksi polttoaineen kosteuden * mukaan. Kuivalla polttoaineella kuivaimen lämpötilan on oltava alhaisempi ja , t kosteammilla polttoaineilla lämpötilaa voidaan nostaa. Lisäksi lämpötila kuivurissa on pidettävä riittävän alhaisen, jotta pyrolyysiä ei oleellisesti tapahdu. Kuivurin lämpötilan 9 108960 ja tehonsäätö tehdään sekoittamalla kuivuriin vettä linjan 11 kautta. Tästä linjasta 11 syötetään kuivuriin lauhdevettä, joka muodostuu kiertohöyryn lauhduttimessa 4. Riittävän säädettävyyden ja höyrymäärän takaamiseksi kiertävä höyrymäärä on j tavallisesti huomattavasti suurempi kuin käsiteltävästä aineesta kuivaimessa 3 poistuva 5 vesimäärä. Lauhdekierron kautta kulkeva vesimäärä voi olla jopa 2-3 kertainen käsiteltävän aineen mukana tuotuun vesimäärän nähden. Siten käytännössä kaikissa prosessiolosuhteissa kuivaimeen 3 syötetään lauhdevettä. Kun kuivaimen lämpötilaa halutaan laskea, lauhdeveden määrää lisätään ja kun lämpötilaa halutaan nostaa, lauhdeveden määrää pienennetään. Höyryn määrän on kuitenkin aina oltava riittävän 10 suuri polttolaitteessa syntyvän lämpömäärän jäähdyttämiseksi. Kuivaimen lämpötilan säätö toteuttaa hyvin tämän edellytyksen, koska polttoaineen ollessa kuivempaa, eli kun sen lämpöarvo kasvaa, lauhdevettä syötetään enemmän, jolloin myöskin tulistimessa kiertävän höyryn määrä kasvaa. Polttoaineen kuivauksesta syntynyt höyry-ylimäärä poistetaan tarvittaessa linjan 12 kautta lauhdevetenä. Laitteistoon voidaan lisätä myös 15 vedensyöttöliitäntä josta voidaan syöttää järjestelmään vettä puhdistusta varten tai riittävän höyrymäärän muodostamiseksi esimerkiksi käynnistyksen ja ylösajon aikana.
Keksinnön puitteissa voidaan ajatella myös yllä kuvatuista sovellusmuodoista j poikkeavia ratkaisuja.
! , 20 [ · * · , ;. Laitteiston mitoitus ja prosessissa kulkevien eri aineiden tilavuusvirrat muuttuvat | ‘‘. käyttökohteen ja laitteiston kapasiteetin mukaan. Kaikille järjestelmille on kuitenkin ‘ löydettävissä joitakin yhteisiä piirteitä. Kuivaimen paine on edullisesti välillä 3-15 bar.
... Kuivaimen höyry- ja lauhdekierrossa lauhduttimen lämpötila on noin 130 - 200°C ja i *, * * , ·; ·. 25 kuivaimesta 3 poistuvan höyryn lämpötila 160 - 230°C. Tulistetun höyryn lämpötila ennen sen johtamista kuivaimeen on edullisesti 400°C. Koska keksinnän mukaisessa . ···. ratkaisussa polttolaitteessa ei tarvitse käyttää lämmönsiirtopintoja, tulipesän lämpötila . · · ·. voidaan pitää korkeana. Typpioksidipäästöjen vähentämiseksi tulipesän lämpötilan .. ‘ tulisi olla edullisesti noin 1000°C j a toisaalta j ätteen poltossa vaaditaan yleisesti ... 30 yli 850°C lämpötilaa, joten tulipesän korkein lämpötila tulisi pitää tällä alueella. Jos käsiteltävän aineen polttoarvo on suuri, eli esimerkiksi silloin, kun käytetään kuivaa lietettä, osa polttoaineesta voidaan poistaa prosessista ja käyttää jonkin muun prosessin 1 · polttoaineena, mikäli sopiva polttolaite on käytettävissä.
108960 ίο
Sovitelman kuivaimena voidaan käyttää mitä tahanssa paineistettua höyrykuivuria, edellä esitetyn esimerkin lisäksi vaikka leijukerroskuivuria. Leijukerrostulipesän sijasta voidaan käyttää mitä tahansa polttolaitetta, joka soveltuu kuivatun lietteen tai vastaavan 5 polttoon. On kuitenkin edullista, että polttolaitteen lämpötilaa voidaan säätää edellä kuvatulla tavalla adiabaattisesti savukaasua kierrättämällä. Kuivurin lämpötilan säätämiseen käytettävää lauhdevettä voidaan sekoittaa suoraan kuivurin polttoaineen syöttövirtaan kuivurin sijasta. Lauhdeveden sijasta voidaan käyttää muutakin saatavilla olevaa vettä, esimerkiksi raakavettä järvestä, mutta tällöin likaisen lauhteen määrä 10 kasvaa. Tosin jos polttolaite sijoitetaan jäteveden puhdistamon yhteyteen, likaisen veden syntyminen ei ole ongelma.

Claims (15)

1. Menetelmä vaikeasti käsiteltävän märän aineksen käsittelemiseksi polttamalla, jossa menetelmässä 5 - kuivataan käsiteltävää ainetta höyrykuivurissa (3), - poltetaan kuivattua ainetta polttolaitteessa (1), 10. tulistetaan höyryä höyrykuivurin (3) lämmön tarvetta varten polttolaitteessa (1) poltetun aineen muodostaman lämpöenergian avulla, ja -johdetaan tulistettu höyry höyrykuivuriin (3) käsiteltävän aineen kuivaamiseksi, 15 tunnettu siitä, että - polttolaitteessa (1) polttoaineesta vapautuva lämpömäärä siirretään kokonaan höyrykuivurin (3) höyrypiiriin. !, . 20
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyrykuivurista ' , ’. tulevasta höyrystä ainakin osa johdetaan lauhduttimeen (4) ja ainakin osa lauhdevedestä syötetään kuivuriin (3) kuivurin (3) lämpötilan säätämiseksi.
.··.·. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa 25 kuivurista (3) tulevasta höyrystä poistetaan kuivurin (3) lauhdevesikierrosta lauhdevetenä. • · ·
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistetaan höyrykierrosta lauhdevetenä korkeintaan käsiteltävän aineen mukana kuivurin • * 30 höyry kiertoon tulevan veden määrää vastaava määrä vettä. I I I » » ,
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että palamisessa syntynyttä lämpöä otetaan talteen vain höyrykuivurin (3) tulistimessa. '2 1 08960
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään polttolaitteena adiabaattista leijukerrostulipesää, ja säädetään polttolaitteen lämpötilaa johtamalla siihen polttolaitteen jäähdytettyä savukaasua. ! 5
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säädetään kuivurin (3) lämpötilaa syöttämällä kuivuriin (3) vettä kuivurin höyrykierron ulkopuolelta.
8. Patenttivaatimuksen 2 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekoitetaan 10 vettä kuivurin (3) käsiteltävän aineen syöttövirtaan, jolloin se kulkeutuu kuivuriin (3) käsiteltävän aineen mukana.
9. Sovitelma vaikeasti käsiteltävän märän aineksen käsittelemiseksi polttamalla, joka sovitelma käsittää: 15 - höyrykuivurin (3) käsiteltävän aineen kuivaamiseksi, - polttolaitteen (1) kuivatun aineen polttamiseksi, • ... 20 - tulistimen (3) höyryn tulistamiseksi höyrykuivurin (3) lämmöntarvetta varten . , ; polttolaitteessa (1) poltetun aineen muodostaman lämpöenergian avulla, ja * · . ; ·. - elimet (13) tulistetun höyryn johtamiseksi höyrykuivuriin (3) käsiteltävän aineen . ‘ j ’. kuivaamiseksi, 25 •: · · · tunnettu siitä, että . , ·, - tulistin (2) on mitoitettu siten, että polttolaitteessa (1) polttoaineesta vapautuva . · · ·, lämpömäärä voidaan siirtää kokonaan höyrykuivurin (1) höyrypiiriin. Λ 30
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen sovitelma, tunnettu lauhduttimesta (4) ja elimistä (10), joilla ainakin osa höyrykuivaimesta tulevasta höyrystä voidaan johtaa 13 1 08960 lauhduttimeen (4) ja elimistä (11), joilla ainakin osa lauhdevedestä voidaan syöttää kuivuriin (3) kuivurin (3) lämpötilan säätämiseksi.
11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen sovitelma, tunnettu elimistä (12), joilla ainakin I 5 osa kuivaimesta (3) tulevasta höyrystä voidaan poistaa kuivaimen (1) lauhdevesikierrosta lauhdevetenä.
11 1 08960
12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että polttolaitteen (1) ja sen savukaasultaan (7, 8) kaikki lämmönsiirtopinnat ovat höyrykuivaimen (3) 10 tulistimessa.
13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että polttolaite on adiabaattinen leijukerrostulipesä, joka käsittää savukaasukierron (7, 8, 9) polttolaitteen lämpötilan säätämiseksi johtamalla sinne jäähdytettyä savukaasua. 15
14. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu elimistä veden syöttämiseksi kuivurin (3) höyrykiertoon.
15. Patenttivaatimuksen 9 tai 14 mukainen menetelmä, tunnettu elimistä veden , 20 sekoittamiseksi kuivurin käsiteltävän aineen syöttövirtaan. 14 1 08960
FI991237A 1999-05-31 1999-05-31 Menetelmä ja sovitelma vaikeasti poltettavien aineiden polttamiseksi FI108960B (fi)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI991237A FI108960B (fi) 1999-05-31 1999-05-31 Menetelmä ja sovitelma vaikeasti poltettavien aineiden polttamiseksi
DE60032231T DE60032231D1 (de) 1999-05-31 2000-05-30 Verfahren und vorrichtung zum verbrennen von stoffen mit schwer ausbrennenden bestandteilen
PCT/FI2000/000485 WO2000073703A1 (en) 1999-05-31 2000-05-30 Method and apparatus for burning materials with low combustibility
EP00929595A EP1181486B1 (en) 1999-05-31 2000-05-30 Method and apparatus for burning materials with low combustibility
AU47618/00A AU4761800A (en) 1999-05-31 2000-05-30 Method and apparatus for burning materials with low combustibility
AT00929595T ATE347672T1 (de) 1999-05-31 2000-05-30 Verfahren und vorrichtung zum verbrennen von stoffen mit schwer ausbrennenden bestandteilen
PL351896A PL194866B1 (pl) 1999-05-31 2000-05-30 Sposób i urządzenie do obróbki wilgotnego materiału trudnego do obróbki za pomocą spalania

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI991237A FI108960B (fi) 1999-05-31 1999-05-31 Menetelmä ja sovitelma vaikeasti poltettavien aineiden polttamiseksi
FI991237 1999-05-31

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI991237A0 FI991237A0 (fi) 1999-05-31
FI991237A FI991237A (fi) 2000-12-01
FI108960B true FI108960B (fi) 2002-04-30

Family

ID=8554774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI991237A FI108960B (fi) 1999-05-31 1999-05-31 Menetelmä ja sovitelma vaikeasti poltettavien aineiden polttamiseksi

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP1181486B1 (fi)
AT (1) ATE347672T1 (fi)
AU (1) AU4761800A (fi)
DE (1) DE60032231D1 (fi)
FI (1) FI108960B (fi)
PL (1) PL194866B1 (fi)
WO (1) WO2000073703A1 (fi)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT411019B (de) * 2002-03-19 2003-09-25 Tribovent Verfahrensentwicklg Verfahren zum aufarbeiten von rückständen aus der zellstoff- und papierindustrie
EP1843114A1 (en) * 2006-04-06 2007-10-10 Swedish Exergy Consulting AB Dryer plant
SE1050033A1 (sv) * 2010-01-14 2011-07-15 Skellefteaa Kraftaktiebolag Pneumatisk ångtork för framställning av bränslepelletar samt förfarande för detta
SE535384C2 (sv) * 2010-06-01 2012-07-17 Skellefteaa Kraftaktiebolag Förfarande och tork för torkning av biomassabaserat bulkmaterial innefattande en pneumatisk tork
FI123073B (fi) * 2011-04-20 2012-10-31 Foster Wheeler Energia Oy Järjestely ja menetelmä polttoaineen kuivaamiseksi kattilasysteemissä
CN106287747B (zh) * 2016-08-18 2018-10-19 哈尔滨工业大学 污泥热干化与焚烧一体化及尾气净化装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58156112A (ja) * 1982-03-10 1983-09-17 Babcock Hitachi Kk 焼却炉の温度制御装置
SE8205276L (sv) * 1982-09-15 1984-03-16 Erik Gustav Kroneld Sett att genom indirekt uppvermning torka material
US4656955A (en) * 1986-05-01 1987-04-14 Kuo Tsung H Refuse incineration system
DE3929235A1 (de) * 1989-09-02 1991-03-21 Oschatz Gmbh Verfahren und vorrichtung zum beseitigen von fang- und reststoffen
DE4431564A1 (de) * 1994-07-13 1996-01-18 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Verfahren und anlagentechnische Schaltung zur Trocknung und Verbrennung von Klärschlamm

Also Published As

Publication number Publication date
PL351896A1 (en) 2003-06-30
WO2000073703A1 (en) 2000-12-07
DE60032231D1 (de) 2007-01-18
FI991237A (fi) 2000-12-01
ATE347672T1 (de) 2006-12-15
AU4761800A (en) 2000-12-18
EP1181486A1 (en) 2002-02-27
FI991237A0 (fi) 1999-05-31
PL194866B1 (pl) 2007-07-31
EP1181486B1 (en) 2006-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108692317B (zh) 一种污泥焚烧处理方法与装置
PL188043B1 (pl) Sposób i instalacja do termicznej utylizacji mokrego młóta
US5410973A (en) Process and apparatus for the incineration of sewage sludge and refuse
JP3861093B2 (ja) 汚泥の燃料化方法及び装置
CN215886751U (zh) 污泥两级干化热解处置系统
CN100453905C (zh) 一种带复合干燥器的循环流化床湿污泥干化焚烧处理方法
FI108960B (fi) Menetelmä ja sovitelma vaikeasti poltettavien aineiden polttamiseksi
KR20110054096A (ko) 열기류순환 감압건조 방법 및 장치
JP2005321131A (ja) 汚泥焼却システム
KR101252289B1 (ko) 가축 폐수 고형물 처리장치
WO2000075567A1 (en) System for the drying of damp biomass based fuel
CN209721907U (zh) 一种污泥处理系统
JP2004093018A (ja) 焼却システム
KR100268592B1 (ko) 하수 슬러지 처리방법
CN2702185Y (zh) 污泥焚烧处理装置
KR100292122B1 (ko) 도시쓰레기 소각로에서의 하수 슬러지 소각장치 및 소각방법
FI117479B (fi) Menetelmä lämpö- ja sähköenergian tuottamiseksi
JP2004249280A (ja) 汚泥のガス化溶融方法
CN208635117U (zh) 一种污泥焚烧处理装置
CN107473552B (zh) 多膛炉污泥热解系统热能综合利用方法
CN214619571U (zh) 一种固体废弃物综合处理系统
Thierbach et al. Utilisation of energy from digester gas and sludge incineration at Hamburg's Köhlbrandhöft WWTP
CN109534654A (zh) 一种污泥处理系统及方法
CN110748894A (zh) 一种循环流化床一体化污泥焚烧系统
JP4449704B2 (ja) 燃焼方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired