FI68650B

FI68650B - Saett att foeraedla fast braensle saosom bark och annat traeavfall spaon flis torv eller annat organiskt material

Info

Publication number: FI68650B
Application number: FI790057A
Authority: FI
Inventors: Jan Mats Eneroth; Sven Nordfeldt
Original assignee: Flaekt Ab
Priority date: 1978-04-04
Filing date: 1979-01-09
Publication date: 1985-06-28
Also published as: NZ190035A; SE7803776L; CA1108392A; FI790057A; US4229183A; SE423146B

Description

1. r„, KUULUTUSJULKAiSU / n / rn ^ISTa ^ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 68 65 0 (45) (51) Kv.lk.4/lnt.CI.* C 10 L S/kk SUOMI—’FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 790057 (22) HakemispSIvi — Ansöknlngsdag 09.01.79 (FI) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 09.01.79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 05.10.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja kuul.julkaisun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriften publlcerad 28.06.8 5 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prioritet 0^4.0^4.78

Ruotsi-Sverige(SE) 7803776-9 (71) Fläkt Aktiebolag, Fack, S -10^4 60 Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Jan Mats Eneroth, Växjö, Sven Nordfeldt, Växjö, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Oy Kolster Ab (5**) Menetelmä kiinteän polttoaineen, kuten kuoren ja muun puun jätteen, lastun, hakkeen, turpeen tai muun orgaanisen aineen ja I or> tami vk% i -Sätt att förädla fast bränsle sasom bark och annat träavfall, span, flis, torv eller annat organiskt material

Keksinnön kohteena on menetelmä kiinteän polttoaineen, kuten kuoren ja muun puujätteen, lastun, hakkeen, turpeen tai muun orgaanisen aineen jalostamiseksi patenttivaatimuksen 1 kohdan mukaisesti.

Edellämainitun tapaista kiinteää polttoainetta esiintyy maassa suurissa määrin. Esimerkkinä voidaan mainita, että selluloosa- tehtailla ja sahalaitoksilla esimerkiksi kuoren saanti nousee 2 x 9 10 kg:aan k-a/v (k-a = kuiva-ainetta). Myös muita lueteltuja polttoainelaatuja esiintyy suurissa määrin ja tämä koskee nimenomaan turvetta. Voidaan kuitenkin todeta, että mitään edellämainituista polt-toainelajeista ei käytetä energian tuotantoon suuressa laajuudessa verrattuna tuontimuotoisista energialähteistä, ts. ensi kädessä öljystä, saatavaan energiatuotantoon. Tämä johtuu lähinnä siitä, että ei ole löydetty tehokkaita menetelmiä polttoaineen käsittelemiseksi 68650 ja polttamiseksi niin, että saavutettaisiin hyvä kokonaistulos taloudellisessa mielessä, ts. tähänastiset menetelmät ovat vaatineet suuria pääoman sijoituksia ja ne ovat olleet kalliita käyttökustannuksiltaan verrattuna saatuun energiaan. Suuri osa kuoresta käytetään jo nyt polttoaineeksi sen takia, että saatujen suurten kaarnamäärien muodostama jäteongelma on ratkaistava. Säilyttäminen ei ole sopiva tapa ympäristönäkökohdat huomioonottaen ja vaihtoehtoisilla käyttöalueilla on vain rajoitettu merkitys. Seuraavassa käsitellään pääasiallisesti kuoren polttotekniikkaa, joka on kehittynein. Mutta näitä näkökohtia voidaan suurimmalta osin soveltaa myös muiden kiinteiden pol-toaineiden käsittely- ja polttotekniikkaan.

Kaarnalla on öljyyn ja hiileen verrattuna suhteellisen alhainen tehollinen lämpöarvo erityisesti, kun kosteuspitoisuus on korkea. Siten sen tehollinen lämpöarvo on 75 %:n kosteudessa 11 200 kJ/kg laskettuna kuivapainosta, kun se 15 %:n kosteudessa nousee 18 800 kJ/kg:een laskettuna kuivapainosta. Edelleen voidaan todeta, että kaarnan koko vuosituotanto Ruotsissa vastaa 60 %:n kosteudessa energiasisällöltään 750 000 tonnia lämmitysöljyä. Märkäkuorinnalla saadulla kaarnalla on yli 60 %:n kosteuspitoisuus, jonka johdosta polttomenetelmä on vaikeasti säädettävissä. Tämän takia kaarnan kosteuspitoisuutta alennetaan normaalisti ennen polttoa. Tämä tapahtuu siten, että kostea kaarna jauhetaan ja puristetaan. Puristamisen jälkeen kaarnan kosteuspitoisuus on noin 60 %. Kaarnan polttamista varten se on kuivattava. Tavallisin tapa on kuivaus tulipesäs-sä, jolloin osaa kaarnanpoltossa syntyvistä savukaasuista tai lämmintä ilmaa käytetään kuivausaineena. Kaarnan lämpöarvo nousee täten uhraamalla energiaa kuivaamiseen.

Tähän asti on kuorenpoltossa käytetty pääasiallisesti kahta kattilatyyppiä, nimittäin kalteva-arinaista tai sykloniuunia. Koska kuori ei syty ennen kuin noin 90 %:n kuivapitoisuudessa, on helppo todeta, että suuri osa arinan pinnasta tulee käytetyksi kuoren kuivaamiseen. Tämä yhdessä sen tosiasian kanssa, että tulipesäs-sä kuivaaminen antaa suuria savukaasumääriä ja alhaisen polttolämpötilan, johtaa siihen, että kattilan tulipinnat ja sen mitat yleensä on tehtävä suhteellisen suuret verrattuna siihen, että olisi käytetty kuivaa polttoainetta. Tämä vaatii suuria pääoman sijoituksia. Energian tuotantoa käyttäen kaarnaa polttoaineena ei siksi ole saatu kilpailukykyiseksi verrattuna esimerkiksi öljyn avulla tapahtuvaan energian tuotantoon.

li 3 68650

Keksinnön tarkoituksena on osoittaa tapa jalostaa edellämainitun tapaista kiinteää polttoainetta. Tämä tapahtuu myöhemmin esitettävän patenttivaatimuksen 1 ja sitä seuraavien alivaatimusten mukaisesti.

Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin oheisin piirroksin, joista kuvio 1 esittää kaavamaisesti laitosta, jossa keksintöä sovelletaan höyrykattilan yhteydessä käytettäväksi, kuvio 2 esittää kaavamaisesti mutta yksityiskohtaisemmin laitosta, jossa keksintöä niinikään sovelletaan höyrykattilan yhteydessä käytettäväksi.

Kuviossa 1 esittää 1 tavanomaista höyrykattilaa, jossa on tu-lipesä 2, konvektiopinnat höyrynkehittämistä varten 3 sekä tulipin-nat (esilämmitin ja ilmanlämmitin). Polttoaine syötetään tulipesään 2 yhdessä polttoilman kanssa. Savukaasut kulkevat lämpöpintojen 3 ja 4 kautta ja poistuvat savukaasukanavan 5 kautta. Keksinnön mukaan johdetaan sopiva määrä savukaasua kanavan 6 kautta käsittely-yksikköön 7, jossa kiinteä polttoaine jalostetaan ja erotetaan savukaasuista, jotka sitten johdetaan kanavan 8 kautta kanavaan 5. Jalostettava polttoaine tuodaan käsittely-yksikköön kuten kuvassa on kaavamaisesti esitetty nuolella ja johdetaan käsittelyn jälkeen kuljetusjohdon 9 kautta höyrykattilan tulipesään 2, jossa käsitelty aine poltetaan. Käsittely-yksikössä aine hajotetaan hienojakoiseen muotoon ja kuivataan savukaasujen avulla, jotka sitten erotetaan aineesta. Kuvassa käsitelty aine johdetaan suoraan höyrykattilaan poltettavaksi, mutta on myös mahdollista kuljettaa aine tai osa siitä pelletointilaitok-seen ns. pellettien valmistamista varten. Tämä soveltuu hyvin erityisesti niihin tapauksiin, joissa polttoaine on varastoitava ennen polttoa, koska on helpompi käsitellä pellettien muodossa olevaa kuin jauhemaista ainetta. Pelletointi tekee myös aineen vähemmän herkäksi kosteuden suhteen, koska sen vedenimukyky pienenee. Niissä tapauksissa, joissa aine johdetaan käsittelyn jälkeen suoraan höyry-kattilan tulipesään poltettavaksi, tämä tapahtuu jauhelämmityksenä. Aineella on täten käsittelyn jälkeen korkea kuiva-ainepitoisuus, josta johtuu kattilan savukaasumäärän väheneminen sen sisältämän vesihöyryn alentumisen johdosta. Tämä johtaa myös polttolämpötilan nousuun, joka parantaa lämpötilaeroa savukaasujen ja höyrykattilan veden välillä, jonka kattilan tulipintoja voidaan siksi pienentää.

Koko kattila voidaan tehdä pienemmäksi kuin esimerkiksi kaarnan ta- 4 68650 vanomaisen polton yhteydessä. Tämä merkitsee parempaa kokonaistaloutta koko laitoksen suhteen.

Keksintöä ja sen etuja kuvataan lähemmin kuvan 2 avulla, joka esittää keksinnön sovellutuksen yksityiskohtaisesti. Kuten kuviossa 1 tarkoittaa 1 tässä höyrykattilaa, jossa on tulipesä 2 ja lämpöä varaavat pinnat 3 ja 4. Savukaasut johdetaan kanavan läpi savukaasu-suodattimeen, samalla kun sopiva osa kaasuista johdetaan kanavan 6 kautta myllyyn 10, jossa polttoaine hajottamisen aikana saatetaan alttiiksi kaasujen vaikutukselle siten, että samanaikaisesti jauhamisen kanssa tapahtuu aineen kuivaminen. Tätä menetelmää kutsutaan jauhin-kuivatukseksi. Suurin osa energiasta, joka käytetään myllyssä jauha-mistyöhön, voidaan käyttää hyödyksi kuivauslämmön muodossa. Aine hienonnetaan moottorin 11 käyttämässä myllyssä jauhemaiseen tai vastaavaan muotoon riippuen käsiteltävästä aineesta. Savukaasut tulevat jauhamisen aikana kiinteään kosketukseen aineen kanssa, jolloin tapahtuu tehokas kuivaus. Myllyn jälkeen kuljetetaan hienojakoinen aine pneumaattisesti käyttäen savukaasuja kuljetinaineena kanavan 12 läpi syklonierottimeen 13, jossa kuivauskaasut ja aine erotetaan tunnetulla tavalla. Kanava 12 on siten muotoiltu, että sitä voidaan käyttää pneumaattisena kuivausvaiheena, so. aine kuivaa paineilman avulla kuljetuksen aikana. Syklonierottimesta kaasu johdetaan kuivauspuhalti-men 14 avulla kanavan 8 läpi höyrykattilasta tulevaan savukaasukana-vaan 5. Koko savukaasuvirta puhdistetaan tunnetulla tavalla esimerkiksi elektrostaattisessa pölynerottimessa 15. Puhdistettu kaasu johdetaan pois kanavan 15 läpi puhaltimella 17. Käsiteltävä polttoaine tuodaan laitokseen syöttöjärjestelmän 18 avulla, joka käsittää varastosäiliön 19 ja syöttölaitteen 20. Siinä tapauksessa, että polttoaine käsittää hyvin kosteata kaarnaa, asetetaan se alttiiksi esikäsittelylle, jauhamiselle ja puristamiselle. Esikäsittelyn jälkeen kaarnan kuiva-ainepitoisuus nousee noin 40 %:iin. Syöttölaitteesta viedään aine kanavan 6 kautta myllyyn kuten edellä on kuvattu. Sykloni-erottimen 13 jälkeen johdetaan hienoksi jauhettu ja kuivattu polttoaine johtojen 21 ja 25 kautta höyrykattilan tulipesään 2, jossa se poltetaan jauhepolttimon 22 avulla. Tässä yhteydessä on kuitenkin mainittava, että tietyissä tapauksissa on tarkoituksenmukaista kuivata polttoaine useamman kuivausvaiheen kautta, jolloin polttoaine johdetaan tulipesän asemesta vielä yhteen tai useampaan pneumaattiseen li 5 68650 kuivausvaiheeseen, joiden välillä on syklonierottimet. Pääilma otetaan puhaltimen 24 avulla kanavan 23 kautta ja viedään polttimoille yhdessä polttoaineen kanssa kanavien 25 kautta. Tarpeellinen lisä-ilma otetaan kanavan 26 kautta puhaltimen 27 avulla ja jaetaan eri polttimoille kanavan 28 kautta. Polttoaineen korkean kuiva-ainepitoisuuden ansiosta vähenee savukaasun tilavuus oleellisesti ja polttolämpötila nousee suhteellisen korkeaksi, jolloin kattilan tulipintoja voidaan pienentää ja näiden kuormitusta voidaan lisätä. Tämä asianlaita on edullinen sekä pääomasijoitusten että kattilan kapasiteetin kannalta. Polttoaineen kuivaamiseen käytettävä savukaasu otetaan ulos kattilan jälkitulipintojen jälkeen ja osittain niitä ennen ja sekoitetaan kuivaamiseen soveltuvaksi. Kuivauskaasun muodostaa siis inertti kaasu, mikä on palo- ja räjähdysvaaran kannalta oleellista. Kuivauskaasun lämpötila voidaan ottaa korkeaksi, esimerkiksi 300-400°C, ja kuitenkin kuivaus tapahtuu niin alhaisessa aineen lämpötilassa, että kaasunpoisto aineesta estyy. Siitä huolimatta saavutetaan korkea kuiva-ainepitoisuus ja sen lopullinen arvo on helposti säädettävissä. Sopivat kuiva-ainepitoisuuden loppuarvot ovat väliltä 70-90 %.

Edelläkuvatulla käsittelymenetelmällä on se etu, että polttoaineen kuivaaminen suoritetaan erillisessä käsittelyvaiheessa, jonka johdosta höyrykattilaa voidaan käyttää riippumatta siitä tapahtuuko materiaalinkäsittelyä vai ei. Jos sitä ei tapahdu, kulkevat kaikki savukaasut suoraan kanavan 5 kautta sähköiseen suodattimeen 15. Keksinnön mukaisessa käsittelymenetelmässä on myös mahdollista sekoittaa eri polttoainelajeja. Polttoaine voi esimerkiksi käsittää kaarnaa ja muuta puujätettä, lastua, haketta, turvetta tai muuta orgaanista ainetta. Tämä mahdollisuus on hyvin merkityksellinen, koska siten voidaan ottaa talteen polttoaineita, joita sinänsä ei olisi voitu erikseen käyttää hyödyksi, mutta jotka yhdessä yhden tai useamman muun polttoainelajin kanssa voidaan näin jalostaa tehokkaasti arvokkaammaksi polttoaineeksi, joka lisäksi on helppo käsitellä.

Kuvassa 2 esitetyssä laitoksessa polttoaine johdetaan käsittelyn jälkeen höyrykattilaan ja poltetaan jauhelämmityksessä. Kuten aikaisemmin on mainittu, on myös mahdollista käsitellä polttoainetta edelleen joko pelletoimalla tai valmistamalla puristeita, jonka jälkeen se voidaan mahdollisen varastoinnin jälkeen polttaa myös tavanomaisissa kattiloissa arinalämmityksessä. Polttoaineen toinen käyt- 68650 töalue on kaasun valmistus kaasunkehittimessä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että keksintö tarjoaa mahdollisuuden ottaa talteen polttoainetta ja jalostaa se muotoon, jossa se voidaan polttaa laitoksessa, missä saavutetaan taloudellisesti hyvä kokonaistulos koko käsittelyvaihe huomioon ottaen, mikä ei ole aikaisemmin ollut mahdollista sellaisilla polttoaineilla kuten kuori ja muu puujäte, lastu, hake, turve tai muu orgaaninen aine.

Claims

68650

1. Menetelmä kiinteän polttoaineen, kuten kuoren ja muun puunjätteen, lastun, hakkeen ja turpeen jalostamiseksi, jolloin polttoaine kuivataan käyttämällä kuivauskaasuja, jotka ovat iner-tit ja jotka kuivauksen jälkeen erotetaan aineesta, tunnet-t u siitä, että savukaasujen muodossa olevia kuivauskaasuja otetaan tulipesän (2) tulipinnoilta (3, 4), edullisesti esi- (3) ja jälkitulipinnoilta (4), että polttoaine syötetään myllyyn (10) yhdessä mainittujen kuivauskaasujen kanssa, jotka määrältään ja tilaltaan on sovitettu siten, ettei kaasunpoistoa aineesta tapahdu kuivauksen jatkuessa, jossa myllyssä (10) aine hienonnetaan hienojakoiseen muotoon ja kuivataan, minkä jälkeen kuivauskaasu kuljettaa aineen pneumaattisesti ja kuivattaa sen ainakin yhdessä pneumaattisessa kuivausvaiheessa (12), ja että aine sen jälkeen erotetaan kuivauskaasusta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että polttoaineena on kuori, josta vesi on poistettu puristamalla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että polttoaineena on yhden tai useiden yllä mainittujen polttoainelajien seos.

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aine kuivataan lopulliseen kuivapitoisuu-teen 70-90 %.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivauskaasuna ovat polttoaineen omasta palamisesta tulevat savukaasut.

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aine hienonnetaan jauhemaiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aine poltetaan jauhepolttamisen avulla.

8. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aine pelletoidaan.

9. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aine briketoidaan.

10. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainetta käytetään kaasun kehittämiseen.