FI126239B - Laitteisto lentotuhkan rakeistamiseen - Google Patents

Laitteisto lentotuhkan rakeistamiseen Download PDF

Info

Publication number
FI126239B
FI126239B FI20136342A FI20136342A FI126239B FI 126239 B FI126239 B FI 126239B FI 20136342 A FI20136342 A FI 20136342A FI 20136342 A FI20136342 A FI 20136342A FI 126239 B FI126239 B FI 126239B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
ash
flue gas
granulation
block
inlet
Prior art date
Application number
FI20136342A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20136342A (fi
Inventor
Hannu Kuopanportti
Original Assignee
Hannu Kuopanportti
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 Hannu Kuopanportti filed Critical Hannu Kuopanportti
Priority to FI20136342A priority Critical patent/FI126239B/fi
Priority to EP14877099.3A priority patent/EP3089830B1/en
Priority to PCT/FI2014/051066 priority patent/WO2015101715A1/en
Publication of FI20136342A publication Critical patent/FI20136342A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI126239B publication Critical patent/FI126239B/fi

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/20—Agglomeration, binding or encapsulation of solid waste
    • B09B3/21—Agglomeration, binding or encapsulation of solid waste using organic binders or matrix
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/81—Solid phase processes
    • B01D53/83—Solid phase processes with moving reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/10—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic in stationary drums or troughs, provided with kneading or mixing appliances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/20—Agglomeration, binding or encapsulation of solid waste
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/20—Agglomeration, binding or encapsulation of solid waste
    • B09B3/25—Agglomeration, binding or encapsulation of solid waste using mineral binders or matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
    • C05D3/00—Calcareous fertilisers
    • C05D3/02—Calcareous fertilisers from limestone, calcium carbonate, calcium hydrate, slaked lime, calcium oxide, waste calcium products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
    • C05D3/00—Calcareous fertilisers
    • C05D3/04—Calcareous fertilisers from blast-furnace slag or other slags containing lime or calcium silicates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/40—Alkaline earth metal or magnesium compounds
    • B01D2251/404—Alkaline earth metal or magnesium compounds of calcium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/025—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with wetted adsorbents; Chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B2101/00—Type of solid waste
    • B09B2101/30—Incineration ashes
    • 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
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
    • 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
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/20—Waste processing or separation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

Laitteisto lentotuhkan rakeistaniiseen
Keksinnön tausta
Keksintö liittyy lentotuhkan rakeistamiseen.
Lentotuhkaa syntyy voimalaitosten polttoprosesseissa jopa satoja miljoonia tonneja vuosittain, maailmanlaajuisesti tarkasteltuna. Lentotuhkan määrä yhä lisääntyy, koska bioenergian, kuten puun ja turpeen, käyttö yhä lisääntyy. Voimalaitoksissa tuhka erotetaan normaalisti käyttäen monivaiheista useakammioista sähköerotinta, jolla tuhka saadaan keruusiiloon.
Lentotuhkaa voidaan hyödyntää esimerkiksi metsän lannoittamiseen ja ympäristörakentamiseen täyte- ja pintamateriaalina. Ongelman muodostaa lehtotuhkan pölyävyys ja lehtotuhkan sisältämät raskasmetallit.
Pölyävyyden vähentämiseksi on tunnettua suorittaa rakeistus, jossa lehtotuhka kostutetaan nesteellä ja seosta pyöritetään isossa rakeistusrum-mussa tai rakeistuslautasessa, jossa tuhka pyörintäliikkeen edetessä yhdistyy pieniksi rakeiksi, kun pintakerrokseen tarttuu yhä uutta tuhka-ainesta.
Nykyisin tunnettujen menetelmien ja laitteistojen puutteet liittyvät muodostettavien rakeiden stabiiliuteen ja menetelmien ja laitteistojen energia-tehokkuuteen.
Keksinnön lyhyt selostus
Keksinnön tavoitteena on siten kehittää laitteisto siten, että yllä mainittuja ongelmia voidaan vähentää. Keksinnön tavoite saavutetaan laitteistolla, jolle on tunnusomaista, että laitteisto käsittää käsittely-yksikössä olevina peräkkäisinä toimintalohkoina kostutuslohkon kostutusneste-sisääntulolla, kostu-tuslohkon jälkeisen rakeistuslohkon, ja rakeistuslohkon jälkeisen kuivausloh-kon, ja että käsittely-yksikkö käsittää savukaasua varten sisääntulon ja poiston, jotka on sijoitettu toistensa suhteen siten, että savukaasu on kohdistettavissa sekä kuivauslohkoon että sen kanssa peräkkäiseen rakeistuslohkoon.
Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.
Keksinnön laitteiston etuna on muodostuvien rakeiden hyvä laatu ja kompakti laitteiston rakenne ja hyvä energiatehokkuus.
Kuvioiden lyhyt selostus
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:
Kuvio 1 esittää rakeistuslaitteistoa.
Keksinnön yksityiskohtainen selostus
Kyseessä on laitteisto lentotuhkan rakeistamiseen. Laitteisto käsittää käsittely-yksikössä R olevina peräkkäisinä toimintalohkoina kostutuslohkon MZ kostutusneste-sisääntulolla MOIN, kostutuslohkon MZ jälkeisen rakeistus-lohkon PZ, ja rakeistuslohkon PZ jälkeisen kuivauslohkon DZ. Lentotuhkan sisääntuloa esittää AIN.
Käsittely-yksikkö R käsittää savukaasua varten sisääntulon SMIN ja poiston SMOUT, jotka on sijoitettu toistensa suhteen siten että savukaasu on kohdistettavissa sekä kuivauslohkoon DZ että sen kanssa peräkkäiseen ra-keistuslohkoon PZ.
Käsittely-yksikössä R on siirtolaite SCR, kuten ruuvi, lentotuhkan ja syntyvien rakeiden sekoittamiseen ja siirtämiseen käsittely-yksikön mukaisessa virtaussuunnassa. Lentotuhkan käsittely-yksikössä R siirtolaite SCR käsittää putken tai sylinterin C, jossa on moottorin M avulla pyöritettävän akselin A varassa olevat lapa-rakenteet eli lavat L1, L2, L3, jotka on järjestetty sekoittamaan tuhkaa ja siirtämään tuhkaa akselin A suunnassa FD eli virtaussuunnassa FD. Lapojen nousukulman valinnalla tai säädöllä saadaan haluttu siirtonopeus materiaalivirtaukselle.
Erityisesti kuivaus-lohkon eli kuivausvyöhykkeen DZ puolella, mutta jo keskimmäisen lohkon loppuosan eli rakeistuslohkon PZ eli rakeistusvyöhyk-keen loppuosan puolella, kyse on jo tuhkarakeiden eikä niinkään enää hieno-jakeisen tuhkan siirtämisestä.
Jotta rakeet syntyisivät, on siirtolaite SCR lapoineen myös järjestetty antamallaan pyörimisliikkeellä nostamaan tuhkaa/raeaihiota ylöspäin, kunnes tuhka/raeaihio putoaa painovoiman vaikutuksesta alas ja pääsee alhaalla jälleen siirtolaitteen SCR kiertävän nostovaikutuksen kohteeksi, jokaisella kerralla raeaihio kerää itseensä lisää massaa. Kosteaan materiaaliin kohdistuu sekoitusta jolloin savukaasu ja kosteat tuhkarakeet pääsevät kohtaamaan toisensa ja rakeet törmäilevät toisiinsa.
Eräässä toteutusmuodossa savukaasun sisääntulo SMIN ja poisto on kytketty vastavirtaan suhteessa keskenään peräkkäisten rakeistuslohkon PZ ja kuivauslohkon DZ mukaiseen aineksen virtaussuuntaan FD. Kuviossa virtaussuunta FD on oikealta vasemmalle ja savukaasu syötetään vasemmalta oikealle. Vastaava seikka voidaan esittää niinkin että savukaasun sisääntulo SMIN ja poisto SMOUT on kytketty vastavirtaisesti suhteessa siirtolaitteen SCR määrittämään aineksen virtaussuuntaan, siten että savukaasun sisääntulo SMIN on siirtolaitteen SCR määrittämään virtaussuuntaan eli siirtosuuntaan nähden myöhempänä kuin savukaasun poisto SMOUT.
Rakeistuslaitteiston käsittämän käsittely-yksikön R, kuten putkira-keistimen R, eräs mahdollinen toteutus voi olla sellainen, että esimerkiksi suuren biovoimalaitoksen yhteydessä käytettävän putkirakeistimen R halkaisija on esimerkiksi korkeintaan 30 cm. Käsittelykapasiteetti voi olla esimerkiksi 1,5 kg/s eli 50.000 tonnia vuodessa eli 5 miljoona kg/vuosi. Hyvä sijoituspaikka laitteistolle on voimalaitoksen tuhkaerottelijan, kuten esimerkiksi sähköerotteli-jan, jälkeen. Rakeistus on integroitu toimimaan samanaikaisesti voimalaitoksen toiminnan kanssa ja rakeistusta voidaan ohjata voimalaitoksen valvomohenki-löiden toimesta.
Kun laitteisto on integroitu voimalaitoksen yhteyteen, voidaan rakeistus suorittaa hyödyntäen niin tuhkan kuin savukaasunkin lämpötilaa ja erityisesti lämpösisältöä, esimerkiksi savukaasun lämpötila on noin 120-140 Celsius-astetta. Lisäksi asiaan vaikuttaa kostutusveden lämpötila, joka voi olla esimerkiksi 25-40 Celsius-astetta. Voimalaitoksen yhteyteen sijoitetussa ra-keistusprosessissa voidaan hyödyntää savukaasun ilmainen hiilidioksidi ja tuhkan ja savukaasun sisältämä lämpöenergia.
Eräässä toteutusmuodossa laitteisto on sellainen, että kostutusnes-te-sisääntulon MOIN lisäksi laitteisto käsittää sisääntulon CAIN kalkkimaidolle tai muulle kalkkipitoiselle nesteelle. Puutuhka sisältää CaO:ta enemmän kuin turvetuhka, joten jos tuhkaa tuottava polttoaine on pääosin turvetta, on lisäkal-kin käyttäminen hyödyllistä lujien rakeiden eli pellettien muodostamiseksi.
Kuviossa esitetyn laitteiston ydinosa on käsittely-yksikkö R, kuten putkirakeistin R. Lisäksi ulkopuolisina rakenneosina (ei esitetty) on käytössä poltetun kalkin siilo, kalkin syöttökuljetin kalkkimaidon sekoitusastiaan jossa poltettu kalkki sekoitetaan veteen. Sekoitusastiasta kalkkimaitoa pumpataan kemikaalipumpulla putkirakeistimen R alkupäähän sisääntuloon CAIN. Lisäksi on käytössä kuljetin valmiiden rakeiden kuljettamiseksi tuotesäiliöön tai varastotilan lattialle tai säkityslaitteeseen.
Menetelmän osalta voidaan todeta, että kyseessä on menetelmä lentotuhkan rakeistamiseen. Yhtä tai useampaa maa-alkalioksidia (esim. CaO) sisältävää lentotuhkaa kostutetaan kostutusnesteellä, minkä seurauksena kos-tutusnesteeseen muodostuu kalsiumhydroksidia Ca(OH)2, joka saatetaan reagoimaan kostutusnesteeseen savukaasusta absorboidun hiilidioksidin CO2 kanssa, jolloin muodostuu kerrostavalla rakeistamisella aikaansaatavia tuhka-rakeita stabiloivaa kiinteää kalsiumkarbonaattia.
Käsittely-yksikössä R eli sekoitusreaktorissa R tuhkapartikkeleiden pinnat ensin kostutetaan vedellä sekoituksen avulla. Tällöin vesi reagoi tuhkan pinnan kanssa ja muodostuu tuhkapartikkeleiden pinnoilla vesikalvoon liuennutta kalsiumhydroksidia Ca(OH)2.
Tuotettavien rakeiden lujuuden parantamiseksi voidaan tuhkapartikkeleiden kostutukseen käyttää kalsiumhydroksidin vesiliuosta (kalkkimaitoa). Kun tuhkapartikkelit kohtaavat sekoitusreaktorissa R savukaasun, niin savukaasun sisältämä hiilidioksidi reagoi sekoituksen vaikutuksesta nopeasti kalsiumhydroksidin kanssa muodostaen kiinteää eli saostunutta kalsiumkarbonaattia samanaikaisesti kun partikkelit törmäilevät ja muodostavat rakeita. Tuota reaktiota nopeuttaa sekoituksen lisäksi savukaasun suuri pitoisuus. Savukaasun hiilidioksidi-pitoisuus on noin 700-kertainen verrattuna pitoisuuteen ilmakehässä. Tässä tavalla tuhkapartikkeleiden välille muodostuu nestesiltojen lisäksi myös kiintoainesiltoja. Sekoittavan siirtolaitteen SCR aiheuttaman liikkeen vuoksi rakeet etenevät sekoitusreaktorissa R eli käsittely-yksikössä R vasten lämmintä savukaasuvirtausta ja rakeet kuivuvat ja saavuttavat lopullisen lujuutensa. Reaktorissa R vallitsee savukaasu-atmosfääri, kostutusvaihet-ta lukuun ottamatta.
Kiteinen kalsiumkarbonaatti täyttää valmiiden rakeiden sisältämien tuhkapartikkeleiden välitiloja ja peittää osan rakeiden pinnoista, minkä ansiosta rakeet säilyttävät hyvin rakenteensa kuivissa olosuhteissa.
Reaktiot ovat siis seuraavanlaiset:
Eräässä toteutusmuodossa on niin, että lentotuhkan sisältämästä yhdestä tai useammasta maa-alkalioksidista muodostuu maa-alkalihydroksidia kostutusveteen ionisoitumis-reaktiolla.
Eräässä toteutusmuodossa savukaasun osalta voidaan todeta, että savukaasua syötetään vastavirtaan suhteessa lentotuhkan ja tuhkarakeiden materiaalivirran etenemissuuntaan. Lisäksi on niin että kostutusnesteeseen absorboitavan hiilidioksidin lähteenä käytetyllä savukaasulla lisäksi kuivataan tuhkarakeet. Menetelmässä hyödynnettävä savukaasu on voimalaitoksen polt- toprosessin savukaasua, josta polttoprosessista erotettua tuhkaa menetelmässä rakeistetaan.
Veden kanssa reagoivan lentotuhkan maa-alkalioksidin lisäksi kal-siumhydroksidin lähteenä menetelmässä käytetään kalkkimaitoa tai muuta kalkkipitoista nestettä. Kalkkimaitoa tai muuta kalkkipitoista nestettä syötetään kostutusvaiheessa. Kalkkimaitoa tai muuta kalkkipitoista nestettä syötetään kostutusvaiheessa kostutusnesteen (vesi) lisäksi.
Rakeiden nestesiltojen sisällä veteen ja sillan rajoittamille raepinnoille saostuu kalsiumkarbonaattia (CaCC>3) tuhkan sisältämän poltetun kalkin (CaO) reagoitua ensin veden kanssa kalsiumhydroksidiksi Ca(OH)2 ja sen jälkeen veteen liuenneen hiilidioksidin kanssa. Kalsiumkarbonaatin saostuminen tapahtuu aluksi nopeasti niin kauan kun vedessä on liuennutta hiilidioksidia. Tämän jälkeen saostuminen tapahtuu hitaasti, ja saostumisen nopeuden määrää hiilidioksidin liukenemisnopeus ympäröivästä ilmasta veteen. Hakijan havainnon mukaan on niin, että huoneilmassa säilytettyjen märkäpellettien lujittuminen jatkuu hitaasti useita tunteja, niin kauan kun rakeissa eli agglomeraa-teissa on vettä ja siihen liuennutta kalsiumhydroksidia. Hitaus johtuu ilman alhaisesta hiilidioksidipitoisuudesta ja hiilidioksidimolekyylien hitaasta siirtymisestä nestefaasin rajapinnan läpi tai hiilidioksidimolekyylien hitaasta diffuusiosta. Hakijan havaintojen mukaan, jos kalsiumhydroksideja sisältävää vettä ympäröi savukaasu tai puhdas hiilidioksidikaasu ja seosta sekoitetaan, tapahtuu kalsiumkarbonaatin saostuminen erittäin nopeasti, alle sekunnissa. Nyt esillä olevan keksinnön mukaisessa sekoitustilanteessa reaktio tapahtuu nopeasti, jolloin materiaalin viipymisajan rakeistimen reaktiovyöhykkeessä eli rakeistus-vyöhykkeessä PZ ei tarvitse olla pitkä.
Lentotuhkan sisältämän reaktiivisen kalkin määrä on huomioitava määriteltäessä kostutusveden ja kalkkimaidon mukana tulevan veden yhteismäärää. Tämä siksi koska vettä kuluu reaktiivisen kalkin sitomana ja lisäksi vettä tarvitaan kerrostuvan pelietoinnin eli kerrostavan rakeistuksen käynnistämiseen tarvittava vesiylimäärä ja saadaan aikaan meniskus-siltojen muodostuminen agglomeraatteihin eli syntyviin rakeisiin.
Lisättävän kalkkimaidon määrästä voidaan todeta, että kalkkimaidon määrä riippuu tuhkalaadusta siten, että em. sitovia yhdisteitä saadaan syntymään riittävästi, jotta muodostuu stabiileja ja käsittelyn kestäviä rakeita.
Hakijan havaintojen mukaan riittävä määrä poltettua kalkkia on 2 % tai vähemmän, verrattuna kuivan tuhkan määrään.
Keksinnön mukainen rakeistaminen perustuu kemiallisen stabiloinnin, ts. kovuutta ja puristuslujuutta lisäävän kalsiittimatriisin, muodostumiseen sekoitusreaktorissa R. Kemiallisen stabiloinnin hyödyntäminen täysipainoisesti on mahdollista, kun rakeistaminen suoritetaan kerrostavalla, huokoisia agglo-meraatteja muodostavalla menetelmällä. Stabiloituminen parantaa myös va-rastointiominaisuuksia. Kerrostavassa rakeistuksessa veden käyttö sideaineena perustuu märkäpelletissä veden suureen pintajännitykseen ja veden muodostamiin nestesiltoihin märkäpelletin partikkeleiden välissä.
Tuotettavien rakeiden liukoisuutta voidaan hidastaa ja lujuutta voidaan lisätä ainakin seuraavilla prosessiolosuhteiden muutoksilla: • suurentamalla sideaineen, esim. kalsiumhydroksidin Ca(OH)2 (portlandiitti) tai poltetun kalkin (CaO) määrää • suurentamalla reaktiolämpötilaa, jolloin kalsiitin (CaCC>3) muodostuminen nopeutuu • lisäämällä hiilidioksidin määrää, jolloin kalsiitin muodostuminen nopeutuu • lisäämällä rakeistusprosessin viipymäaikaa: - pidentämällä tuhkan ja kostutusveden reaktioaikaa sekoitusreaktorin tuhkan sammutus- ja jäähdytysvyöhykkeessä - pidentämällä tuhkan, kalsiumhydroksidin ja savukaasun reaktioaikaa sekoitusreaktorin reaktiovyöhykkeessä - pidentämällä savukaasun vaikutusaikaa märkäpellettien kui-vaus/stabilointivyöhykkeessä.
Poltetun kalkin CaO reagoitua veden kanssa kalsiumhydroksidiksi, voi tuhkassa käynnistyä hidas pozzolaaninen reaktio:
Reaktion tuotteena syntyy kalsiumsilikaattihydraattia, joka tyypillinen betonille lujuutta antava yhdiste. Tuhkan sisältämän piidioksidin tulee kuitenkin olla amorfisessa muodossa, jotta yllä esitetty pozzolaaninen reaktio voi toteutua. Piidioksidi tuottaa runsaasti lujuutta lisäävää kalsiumsilikaattihydraattia, reaktion käynnistyminen voi kuitenkin edellyttää korkeaa pH:ta, jotta tuhkara-keita usein peittävä lasimainen kuori liukenee pois mahdollistaen pozzolaani-set reaktiot.
Kemiallisen stabiloitumisen ansiosta tuhkasta tulee hitaasti liukenevaa ja soveltuu entistä paremmin ympäristörakentamiseen.
Koosteena voidaan vielä esittää seuraavaa. Rakeistus toteutetaan voimalaitosolosuhteissa putkimaisessa, jatkuvatoimisessa sekoitusreaktorissa R käyttäen sideaineena vettä ja savukaasun sisältämää hiilidioksidia, joiden reaktiotuotteena muodostuu kiinteää kalsiumkarbonaattia kun tuhka ja/tai lisättävä kostutusneste sisältää kalsiumoksidia CaO. Kostutusvesi ja voimalaitoksen tuhkanerottelijalta kuten sähköerottimilta kerätty tuhka ja syötetään put-kisekoitusreaktorin toisesta päästä. Kostuessaan tuhka kulkeutuu putkessa ja vesi kostuttaessaan tuhkarakeen pintoja reagoi mm. kalsiumoksidin (CaO) kanssa muodostaen kalsiumhydroksidia Ca(OH)2. Jos tuhkan kalsiumoksidin CaO pitoisuus ei ole riittävä lujien rakeiden muodostamiseksi, voidaan sekoi-tusreaktoriin R syöttää tässä vaiheessa kalkkimaitoa. Samalla reaktoriin voidaan lisätä lisäravinteita, kuten ureaa, tuhkan hyödynnettävyyden parantamiseksi. Kostea tuhka edetessään kohtaa vastavirtaan putkireaktorin toisesta päästä syötetyn savukaasun, joka samalla poistuu reaktorista. Edetessään sekoitusreaktorissa eli käsittely-yksikössä putkessa kostea tuhka reagoi sekoituksen ansiosta nopeasti savukaasun hiilidioksidin kanssa muodostaa kalsiumkarbonaattia (CaCOs) rakeiden pinnoille ja erityisesti rakeiden välisiin kon-taktikohtiin, joihin neste pyrkii kerääntymään. Samalla voimakkaan sekoituksen aikana tuhkapartikkelit agglomeroituvat eli muodostavat rakeita. Sekoitusreak-torin R loppupäässä rakeet kuivuvat savukaasun lämmön vaikutuksesta ja poistuvat putkireaktorin alaosasta.
Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (5)

1. Laitteisto lentotuhkan rakeistamiseen, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää käsittely-yksikössä (R) olevina peräkkäisinä toimintalohkoina kostutus-lohkon (MZ) kostutusneste-sisääntulolla (MOIN), kostutuslohkon jälkeisen ra-keistuslohkon (PZ), ja rakeistuslohkon jälkeisen kuivauslohkon (DZ), ja että käsittely-yksikkö käsittää savukaasua varten sisääntulon (SMIN) ja poiston (SMOUT), jotka on sijoitettu toistensa suhteen siten, että savukaasu on kohdistettavissa sekä kuivauslohkoon (DZ) että sen kanssa peräkkäiseen rakeistus-lohkoon (PZ).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että käsittely-yksikössä on siirtolaite (SCR) lentotuhkan ja syntyvien rakeiden siirtämiseen käsittely-yksikön mukaisessa virtaussuunnassa (FD).
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että savukaasun sisääntulo (SMIN) ja poisto (SMOUT) on kytketty vastavirtaan suhteessa keskenään peräkkäisten rakeistuslohkon (PZ) ja kuivauslohkon (DZ) mukaiseen aineksen virtaussuuntaan (FD).
4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että savukaasun sisääntulo (SMIN) ja poisto (SMOUT) on kytketty vastavirtaisesti suhteessa siirtolaitteen (SCR) määrittämään aineksen virtaussuuntaan (FD), siten että savukaasun sisääntulo (SMIN) on siirtolaitteen (SCR) määrittämään virtaussuuntaan (FD) nähden myöhempänä kuin savukaasun poisto (SMOUT).
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kos-tutusneste-sisääntulon (MOIN) lisäksi laitteisto käsittää sisääntulon (AIN) kalk-kimaidolle tai muulle kalkkipitoiselle nesteelle.
FI20136342A 2013-12-31 2013-12-31 Laitteisto lentotuhkan rakeistamiseen FI126239B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20136342A FI126239B (fi) 2013-12-31 2013-12-31 Laitteisto lentotuhkan rakeistamiseen
EP14877099.3A EP3089830B1 (en) 2013-12-31 2014-12-30 Method and apparatus for granulating fly ash
PCT/FI2014/051066 WO2015101715A1 (en) 2013-12-31 2014-12-30 Method and apparatus for granulating fly ash

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20136342A FI126239B (fi) 2013-12-31 2013-12-31 Laitteisto lentotuhkan rakeistamiseen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20136342A FI20136342A (fi) 2015-07-01
FI126239B true FI126239B (fi) 2016-08-31

Family

ID=53493309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20136342A FI126239B (fi) 2013-12-31 2013-12-31 Laitteisto lentotuhkan rakeistamiseen

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3089830B1 (fi)
FI (1) FI126239B (fi)
WO (1) WO2015101715A1 (fi)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106283854B (zh) * 2016-07-30 2018-03-13 华南理工大学 一种用作造纸填料的粉煤灰表面沉淀结晶式包覆改性的方法
JP2020192522A (ja) * 2019-05-24 2020-12-03 株式会社タクマ 焼却灰処理装置、及び焼却灰処理方法
CN110465240A (zh) * 2019-09-04 2019-11-19 于玮 一种复合肥造粒设备

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11156326A (ja) * 1997-11-27 1999-06-15 Ozawa Concrete Ind Co Ltd フライアッシュの固形化方法
JP2002273374A (ja) * 2001-03-16 2002-09-24 Kurita Water Ind Ltd アルカリ飛灰の処理方法及び装置
SE523667C2 (sv) * 2002-09-20 2004-05-11 Alstom Switzerland Ltd Förfarande och anordning för avskiljning av gasformiga föroreningar från varma gaser medelst partikelformigt absorbentmaterial samt blandare för befuktning av absorbentmaterialet
JP2005193185A (ja) * 2004-01-08 2005-07-21 Taiheiyo Kiko Kk 連続式混合・造粒・乾燥装置
DE102006002290A1 (de) * 2005-07-14 2007-01-25 Code Gmbh Commercial Developments Verfahren zur Einbindung, Nutzung und Verbrauch von CO2
ATE403487T1 (de) * 2006-02-06 2008-08-15 Alstom Technology Ltd Verfahren und vorrichtung zur steuerung der absorption von gasförmigen verunreinigungen aus heissen prozessgasen
JP2011206675A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Nippon Paper Industries Co Ltd 焼却灰を用いた複合粒子

Also Published As

Publication number Publication date
EP3089830A1 (en) 2016-11-09
EP3089830B1 (en) 2018-10-31
FI20136342A (fi) 2015-07-01
EP3089830A4 (en) 2017-10-11
WO2015101715A1 (en) 2015-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8951493B2 (en) Material compound and a method of fabricating the same
Chang et al. Accelerated carbonation of steelmaking slags in a high-gravity rotating packed bed
US20120111236A1 (en) Reduced-carbon footprint compositions and methods
CN1049294A (zh) 用水泥窑尘浆液洗涤水泥窑废气的系统
Matsushima et al. Novel dry-desulfurization process using Ca (OH) 2/fly ash sorbent in a circulating fluidized bed
FI126239B (fi) Laitteisto lentotuhkan rakeistamiseen
CN103585877B (zh) 利用烟气脱硫后浆液制备硫酸镁的系统
CN103588230B (zh) 制造硫酸镁的系统
WO2021193668A1 (ja) バイオマス灰の改質方法、バイオマス灰のセメント原料化システム、及び改質バイオマス灰
KR102362064B1 (ko) 굴 패각을 이용한 바테라이트형 탄산칼슘 제조 방법
CN111514748A (zh) 一种用于移动床工艺的宽温烟气干法脱硫剂及其制备方法
CN110862272B (zh) 一种利用半干法脱硫灰制备复合激发剂熟料的装置与方法及该熟料的应用
US20230257276A1 (en) Single-step low-temperature calcium carbonate production through carbon dioxide sequestration of mineral materials to make concrete
CN104962338B (zh) 一种煤泥助燃脱硫复合添加剂及制备方法
Dube et al. Preparation of bagasse ash/CaO/ammonium acetate sorbent and modelling their desulphurization reaction
JP2006103974A (ja) 炭酸ガス分離回収装置
US5556459A (en) Method for the reduction of SO2 emissions as generated by the fluid bed cement process
KR20240041330A (ko) 반-습식 탄산화, 주기식 탄산화, 비-슬러리 탄산화, 고온 탄산화 및 과립화 탄산화를 통한 시멘트 보충재의 제조
US20210402366A1 (en) Metal sulfides on alkali earth particle substrates
JP2006102561A (ja) 炭酸ガス吸収材、及び炭酸ガス反応装置
CN110557946A (zh) 有机污泥的处理装置及处理方法
AU2006303830B2 (en) A material compound and a method of fabricating the same
CN1939573A (zh) 石灰－石膏湿法高效脱硫工艺
JP4824919B2 (ja) 成形ハロゲン化物吸収剤の製造方法
CN111661865A (zh) 连续式干法/半干法脱硫灰稳定化处理系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 126239

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B