FI70919C - Foerfarande foer vaermeaotervinning vid torkning av fasta braenslen ur vattenhaltiga organiska material - Google Patents

Description

,., KUULUTUSJULKAISU 0 ~ ~ vJ..£j ft tB] (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT '919 C (45) P“tC'llti \^:-y^U * ......U.....-, - .- V -- V‘ (51) Kv.lk.‘/lnt.CI.‘ C 10 F 5/00 (21) Patenttihakemus Patentansökning 7931 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 1 0.1 0.79 (FI) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 10.10.79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 11 .0*1.80

Patentti- ja rekisterihallitus NiLInäväksipanon ja kuul. julkaisun pvm. ^g g η gg

Patent- och registerstyrelsen Ansökan uclagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 10.10.78 Ruotsi-Sverige(SE) 7810558-2 (71) Modo-Chemeties Aktiebolag, Box 313, 891 00 Örnsköldsvik, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Bengt Olof Arvid Hedström, Göteborg, Claes Göran Sigurd Svensson,

Kungälv, Ruotsi-Sverige(SE) (7*+) Oy Kolster Ab (5*0 Menetelmä lämmön ta 1teenottamiseksi kuivatettaessa vesipitoisista orgaanisista materiaaleista saatavia kiinteitä polttoaineita - Förfarande för värmeatervinning vid torkning av fasta bränslen ur vattenhaltiga , orga-niska material

Keksinnön kohteena on menetelmä lämmön talteenottamiseksi kuivatettaessa vesipitoisista orgaanisista materiaaleista saatavia kiinteitä polttoaineita. Tällaisia aineita ovat esim. puunkuori, lastut ja muut puujätteet sahalaitoksista ja sellumassatehtaista, turve, liete sekä kunnallisista että teollisuuden viemäreistä sekä talousjätteet (lajitellut jätteet). Voima/lämpölaitoksessa polttamisen jälkeen saadaan sähköenergiaa. Menetelmässä poistetaan materiaalista kiinteät epäpuhtaudet, kuten kivi ja metalli, ja vesi poistetaan mekaanisesti yhdessä tai useammassa vaiheessa. Materiaali lämmitetään suoraan ennen päättyvää mekaanista vedenpoistamista kuivauslaitteesta tulevalla vesihöyryllä, jossa laitteessa kuivaava väliaine muodostuu ilmakehän painetta suuremmassa paineessa olevasta vesihöyrystä, joka muodostuu materiaalista poistuvasta vedestä ja jota käytetään kuivaavana väliaineena, ja jolloin materiaali päättyvän mekaanisen vedenpoistamisen 2 70919 jälkeen kuivataan kuivauslaitteessa ja poltetaan lopuksi voima/lämpö-laitokseen sisältyvässä kattilassa.

Suuret lietemäärät ovat usein ongelmana suuremmissa teollisuuksissa, esim. sellumassa- ja paperiteollisuudessa. Lietteen ajaminen kaatopaikoille voi olla vaaraksi ympäristölle. Muut menetelmät lietteen ottamiseksi talteen, esim. liottamalla ja kalkituksella, aiheuttavat suuria kustannuksia, joita ei esim. liotuksen kohdalla voida peittää, koska mielenkiinto liotettua lietettä kohtaan maanparannusaineena on vähäinen. Siksi on kehitetty järjestelmiä veden poistamiseksi lietteestä ja sen kuivaamiseksi tarkoituksella polttaa liete·. Ruotsalaisessa oatonttijulkaisussa 373 186 kuvataan erästä tapaa veden poistamiseksi lietesuodatinkakuista. Tämän tavan mukaisesti suodatinkakulle puhalletaan vesihöyryä, niin että suodatinka-kun sisältämästä vedestä tulee vähemmän viskoosinen, jolloin sen voi helpommin poistaa, esim. tyhjöllä. Käyttötalous tässä menettelyssä on selvästikin huono. Tähän asti esitellyille lietteenkäsittelyjär-jestelmille on tunnusomaista, että niiden käyttökustannukset ovat korkeat huolimatta lietteen korkean palamislämmön hyväksikäytöstä. Näissä järjestelmissä tehokkuus ja käyttövarmuus eivät ole myöskään tyydyttäviä.

Puunkuorta käytetään tänään paljon polttoaineena, lähinnä ym-päristönsuojelusyistä, koska kuoren ajaminen kaatopaikoille tai jättäminen muualle on kiellettyä monilla paikkakunnilla Ruotsissa. Kuo-renpolttolaitosten vaikutusaste on useimmissa tapauksissa huono, mitä todistaa se, että varsinkin talvella on syötettävä ja poltettava öljyä kuoren palamisen ylläpitämiseksi kattilassa. Jos kuoren kuiva-ainepitoisuus on alle 30 %, niin kuin se usein on, ei kuori pala ilman apupolttoainetta. Kuoren mekaanista vedenpoistoa käytetään melko paljon, mutta näin ei yleensä saavuteta yli 40 ϊ:η kuiva-ainepitoisuuksia. Lisäksi esiintyy kuoren kuivausta. Tämä tehdään savukaasuilla erikoiskattilasta, jossa osa kuoresta poltetaan, tai savukaasuilla höyrykattilasta, jossa kuori poltetaan kokonaisuudessaan. Lnsim-mäistä tyyppiä olevassa laitoksessa tehdyt mittaukset osoittavat, että noin 1/3 kuoresta poltetaan erikseen jäljellä olevien 2/3 kuivaamiseksi. Kuivattu kuori sai tällöin noin 45 %:n kuivapitoisuuden sen kuivapitoisuuden oltua ennen kuivatusta noin 30 %. Kun otetaan huomioon alusta käytettävissä olevan kuorimäärän arvo, merkitsee tämä menettely, että näin menetetään noin 15 % lämpöarvosta, jota olisi 3 70919 voitu käyttää hyväksi höyrykattilassa, jos olisi ollut mahdollista polttaa kuori 30 %:n kuivapitoisuudella ilman käyttöongelmia. Toista tyyppiä oleva kuivaus on taloudellisesti aiheellinen, kun kuivapitoi-suutta lisätään enintään 10 %:lla, ja sitä käytetään lähinnä tasaisempien käyttöolosuhteiden saavuttamiseksi. Jos kuivapitoisuutta nostetaan yli 10 %:lla savukaasujen avulla, niin kokonaisvaikutusaste huononee liiaksi.

Kuoren polttaminen tapahtuu tavallisesti arinalla, ns. kaltevalla arinalla. Lisäksi poltetaan sykloniuuneissa. Nämä molemmat ovat verraten kalliita ja vaativat paljon työtä verrattuina esim. jauhe-lämmitukseen. Kuten on tunnettua, huononee vaikutusaste ja kattila kasvaa ja tulee kalliimmaksi mitä kosteampi kuori on. Kuoren tehokas lämpöarvo vaihtelee puun laadun mukaan ja esim. kuusikuoren lämpöarvo on noin 19 MJ/kg kuivaa kuorta. 40 %:n kuivapitoisuuden omaavan kuusikuoren tehokas lämpöarvo on noin 14,5 MJ/kg kuivana ajateltua kuorta. Kun otetaan huomioon kuinka kattilan vaikutusaste alenee poltettavan aineen kuivapitoisuuden mukaan, saadaan selville, että tämän päivän kuorilämmityksessä, jossa kuoren kuivapitoisuus on noin 40 %, kokonaisvaikutusaste on vain vähän yli 50 %.

Turvetta käytetään tänään vain vähäisessä määrin energianlähteenä. Käytettävissä ollut tekniikka ei vastaa kunnolla nykyajan vaatimuksia mitä tulee jatkuvaan käyttöön, hyvään käyttövarmuuteen ja taloudellisuuteen.

1) Kesäkuukausina tuotetaan jyrsinturvetta, jonka kuivapitoisuus on 40-50 % parhaassa tapauksessa. Sateisina aikoina turve on kosteampaa ja sen arvo laskee nopeasti kuivapitoisuuden laskiessa. Turpeen tasaisen tuotannon saavuttamiseksi ympäri vuoden on kehitetty turpeen erilaisia käsittelytapoja. Eniten ajankohtainen tapa on ollut ns.

2) märkähiilto, jolla vettä voidaan poistaa turpeesta mekaanisesti noin 50 %:n kuivapitoisuuteen. Suossa olevan turpeen kuiva-pitoisuus ja koostumus vaihtelevat. Normaalisti tämän raakaturpeen kuivapitoisuus on 10-20 % eikä siitä voi juuri poistaa vettä mekaanisesti yli 35 %:n kuivapitoisuuteen, ellei sitä käsitellä jollakin tavalla. Märkähiilto merkitsee turpeen lämpökäsittelyä väkevyyden ollessa 5-10 %. Tällöin liete pumputaan lämmönvaihtimen kautta, jossa se lämmitetään, märkähiiltoreaktoriin, jossa tapahtuu pitempiaikainen suora lämmitys höyryllä. Käsittely suoritetaan tavallisesti * 7091 9 panoksittain 1-2 tunnin aikana 150-200°C lämpötilassa. Brittiläisessä pat. selityksessä 183,180 ja ruotsalaisissa pat. selityksissä 40,679 ja 46,995 kuvataan menettelyjä ja laitteita turvelietteen lämmittämiseksi höyryllä. Lämpökäsittely kuluttaa noin 1-2 tonnia höyryä kuiva-ainetonnia kohden, joka lauhtuu turvelietteessä tai lämpöpinnalla, riippuen käytetystä laitetyypistä. Pitkän märkähiil-toajan kuluessa kuiva-ainemäärä pienenee vähintään 5-10 %:n verran, koska orgaaninen aine hapettuu hiilidioksidiksi ja vedeksi. Märkä-hiillon jälkeen suoritetaan lietteen lämmönvaihto uuden turvelietteen kanssa, jota on käsiteltävä ja joka näin saa esilämmityksen.

Tämä esilämmitys voi tapahtua laitteessa, jota on kuvattu ruotsalaisessa pat. selityksessä 46,386. Märkähiillon jälkeen vettä poistetaan turpeesta mekaanisesti puristimilla parhaassa tapauksessa 50 %:n kuivapitoisuuteen. Valtaosaa näin saadusta puristusvedestä käytetään uudelleen turvelietteen laimentamiseksi, kun sitä vastoin jäljelle jäävä puristusvesi on laskettava ulos. Näin saatuja kosteita, puolikuivan turpeen muodostamia puristekakkuja käytetään polttoaineena, vaikka turpeen lämpöarvo on alhainen pienen kuivapitoisuuden takia. Turpeen kuivapitoisuuden nostaminen tästä on mahdollista vain kuivaamalla. Tänään ei ole olemassa taloudellisesti edullista kuivausmenetelmää. Tosin valmistetaan turveprikettejä, joiden kuivapi-toisuus on noin 90 %, mutta tätä polttoainetta ei voida käyttää teollisuudessa sen korkean hinnan takia, vaan sitä käytetään lähinnä talouksissa. Käytetyissä kuivausmenettelyissä käytetään usein savukaasuja kuivausväliaineena ja nämä saadaan polttamalla polttoainetta.

Tämä merkitsee, että turpeen kuivapitoisuutta voidaan nostaa enintään 10 %:lla lämpötaloudellisista syistä. Jos turvetta kuivataan useammassa vaiheessa, saadaan hieman parempi vaikutusaste. Ns. Bojner-kuivurissa, jota kuvataan ruotsalaisessa pat. selityksessä 9837, ainetta kuivataan ensin ilmassa käyttäen kosteaa ilmaa tai höyryä läm-pöväliaineena ja sitten savukaasuissa, jotka saadaan polttoaineen polttouunista. Am. pat. selitys 2,014,764 esittelee laitteen, jossa käytetään höyryä kuivausväliaineena. Tässä laitteessa turvetta kuivataan kuitenkin ensin ilmassa käyttäen lämmintä vettä lämpöväliai-neena, joka on saatu pesemällä kostea ilma, joka tulee siitä höyryn lämmittämästä kuivausvaiheesta, jossa turve kuivataan valmiiksi.

Vaikka tämä menettely on hyvin monimutkainen, on sanottu sen vähentävän lämmönkulutusta kuivauksessa vain noin 30 %:lla. On myös ole 5 7091 9 massa muita erikoismenettelyja turpeen kuivaamiseksi, esim. kuivaus sulassa metallissa, jota kuvataan britt. pat. selityksessä 183,180.

Turve poltetaan erilaisissa kattiloissa. Karkeampien hiukkasten, kuten turvepuristekakkujen, poltto tapahtuu jonkinlaisella arinalla. Tavallisesti puhalletaan palamisilmaa arinan läpi turpeen kuivaamiseksi kattilan sisällä ennen sen sytytystä. Lämmitys pienemmillä ja ennen muuta kuivilla turvehiukkasilla tapahtuu jauheen muodossa. Usein jauhe puhalletaan yhdessä palamisilman kanssa kattilaan. Lämmitys kostealla polttoaineella vaatii enemmän ylimääräistä ilmaa kuin kuiva polttoaine, mikä antaa enemmän savukaasuja ja alhaisemman palamis- ja savukaasulämpötilan. Tämä ja se seikka, että usein suuri osa energiasisällöstä kuluu kostean polttoaineen vesi-sisällön haihduttamiseen, johtaa kattilan huonompaan vaikutusastee-seen. Tietyn energiamäärän saamiseksi tarvitaan siis enemmän polttoainetta ja suurempaa ja siten kalliimpaa kattilaa kuin jos voitaisiin käyttää kuivaa polttoainetta. Turpeen osalta tehokas lämpöarvo on noin 20 MJ/kg kuivaa turvetta. Kuvio 1 näyttää kuinka lämpöarvo laskee, kun turpeen kosteussuhde kasvaa. Jos oletetaan, että kattilassa tarvitaan noin 3 MJ 1 höyrykilon kehittämiseksi, saadaan teoriassa noin 6,7 höyrykiloa kuivan turpeen kg kohden. Jos turpeen kui-vapitoisuus on 50 %, on kuvion 1 mukaisesti tehokas lämpöarvo noin 8,5 MJ/kg. Jos otetaan huomioon huonontunut polttovaikutusaste, voidaan tuottaa 5,1 höyrykiloa kuivana ajatellun turpeen kg kohden.

Jotta kannattaisi kuivata turvetta, jonka kuivapitoisuus on 50 %, ei kuivana ajatellun turpeen kg kohden saa siis kulua enempää kuin noin 1,6 höyrykiloa, mikä ei ole mahdollista tähän asti esitellyillä kuivausmenettelyillä. Käytettävissä olevalla esikäsittelytekniikal-la, so. märkähiillolla, saadaan turvetta, jonka kuivapitoisuus on 50 %, kuluttamalla 1-2 höyrykiloa kuivana ajatellun turpeen kg kohden. Jäljelle jää tällöin höyryn nettotuotannoksi 3-4 kg kuivana ajatellun turpeen kg kohden. Siitä riippuen, kuinka hyvin kuivausmenet-tely on suunniteltu lämpötaloudellisesti, on kokonaisvaikutusaste siis alueella 3 · 100/6,7 = 45 % - 4 · 100/6,7 = 60 %. Tämä yksinkertainen tase näyttää energiansaannin rajat päivän tekniikalla, kun polttoaineena käytetään turvetta.

Esillä oleva keksintö ratkaisee ongelman, kuinka voitaisiin parantaa energian saantia kuivattaessa ja poltettaessa kiinteitä polttoaineita, jotka saadaan vesipitoisista, orgaanisista aineista, 6 7091 9 kuten puunkuoresta, turpeesta yms.

Keksinnön mukaisesti on ongelman ratkaisevalle menetelmälle tunnusomaista se, että voima/lämpölaitoksessa syöttövettä lämmittämällä kehitettyä vesihöyryä yhden tai usean turbiinin kauttakulun jälkeen käytetään lämmönsiirtimessä välillisesti lämmittävänä väliaineena kuivauslaitteen vesihöyryn kuumentamiseksi ja että tällöin syntynyt lauhde johdetaan takaisin kattilaan syöttövetenä.

Menetelmällä on monta etua. Tärkein etu on se, että on mahdollista paljon tehokkaammalla tavalla kuin ennen ottaa talteen se energia, joka on vesipitoisissa, orgaanisissa aineissa, kuten esim. puunkuoressa, turpeessa ja lietteessä. Jalostamalla polttoainetta vaiheittain käyttäen energiaa, jolla on vähitellen kohoava lämpötila, ja energian suhteen optimoimalla jokainen vaihe häviöt saadaan niin pieniksi, että kokonaisvaikutusaste on yllättävän korkea. Lisäksi keksinnön mukainen menettely johtaa siihen, että orgaanista ainetta käsitellään yksinkertaisella ja käyttövarmalla tavalla, so. on mahdollista rakentaa kuivaus- ja polttolaite, jota voidaan käyttää jatkuvasti ilman häiritseviä keskeytyksiä. Lisäksi aineet voidaan ottaa talteen ympäristön suojelun kannalta edullisella tavalla. Keksinnön mukaisen menetelmän edut käyvät ilmi lähemmin toteutusesimer-keistä, joissa menettelyn sovellutuksia kuvataan lähemmin ja valaistaan kuvioilla.

Keksinnön mukaista menetelmää kuvataan aluksi yleisin sanamuodoin ja sitten yksitellen parhaina pidettyjen, vesipitoisten, orgaanisten aineiden yhteydessä eri toteutusesimerkeissä, joissa viitataan oheisiin kuvioihin 1-5, joissa kuvio 1 esittää tehokkaan lämpöarvon muuttumista turpeessa, jolla on kasvanut kosteussuhde; kuvio 2 esittää laitosta, jossa käytetään keksinnön mukaista menetelmää 10 %:n kuivapitoisuuden omaavan turpeen kuivauksessa ja poltossa; kuvio 3 esittää laitosta, jossa käytetään keksinnön mukaista menetelmää 25 %:n kuivapitoisuuden omaavan turpeen kuivauksessa ja poltossa; kuvio 4 esittää sellumassatehtaan laitosta, jossa keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan puunkuoreen; ja kuvio 5 esittää liottamattoman kunnallisen viemärilietteen 7 70919 kuivaus- ja polttolaitosta, jossa käytetään keksinnön mukaista menetelmää.

Parhaat toteutusmuodot:

Mikäli orgaaninen aine sisältää kiinteitä epäpuhtauksia, kuten kiviä ja metalleja, poistetaan nämä tunnetulla tekniikalla ennen aineen keksinnön mukaista käsittelyä. Lisäksi on joskus pienennettävä aineen tietyn osan kokoa ennen keksinnön mukaista käsittelyä. Kun orgaanisen aineen muodostaa puunkuori, on esim. yleensä pakko hajottaa karkeimmat ja suurimmat kuoripalat.

Orgaanisesta tuloaineesta poistetaan vettä mekaanisesti yhdessä tai useammassa vaiheessa. Vedenpoistovaiheiden lukumäärä riippuu orgaanisen tuloaineen kuivapitoisuudesta. Jos kuivapitoi-suus on verraten korkea, esim. vähintään 20 %, saattaa yksi ainoa vedenpoistovaihe olla tarpeeksi. Näin on esim. silloin, kun keksinnön mukaisesti käsitellään turvetta, josta on osittain poistettu vettä ja jota on osittain kuivattu jo suolla. Tavallisimmin on kuitenkin pakko käyttää kahta tai useampaa vedenpoistovaihetta.

Vesi poistetaan tunnetuilla laitteilla, esim. hydraulipuristimella, ruuvipuristimella, kuortolingolla, sihtinauhapuristimella ja vals-sipuristimella. Ennen viimeistä mekaanista vedenpoistovaihetta orgaanista ainetta lämmitetään vesihöyryllä siten, että höyry lauhtuu suoraan orgaaniselle aineelle. Tämä höyryn suora lauhtuminen tapahtuu vain ilmakehän paineella tai ylipaineella. Tässä esikä-sittelyvaiheessa käytettävän laitteiston rakenne riippuu siitä, käytetäänkö ilmakehän tai ylipainetta. Kun orgaaninen aine tulee tähän esikäsittelyvaiheeseen, sen kuivapitoisuuden on oltava vähintään 10 %. Tässä vaiheessa orgaanisen aineen kuivapitoisuutta alennetaan tilapäisesti, koska aineeseen lauhtuu höyryä. Orgaanisen aineen lämpötila tässä käsittelyvaiheessa on yleensä alueella 40-150°C, ja oloaika vaihtelee muutamasta minuutista tuntiin riippuen lämpötilasta ja käsiteltävästä aineesta. Se höyry, joka lauhtuu suoraan aineeseen, saadaan ylimäärähöyrynä prosessin myöhemmässä kohdassa olevasta höyrykuivurista, so. kuivuri, jossa siirtoväli-aine ja kuivausväliaine ovat yksi ja sama, nimittäin vesihöyry, 7091 9 8 jonka paine ylittää ilmakehän paineen. Höyrykuivuria kuvataan lähemmin jäljempänä. Esikäsittelyvaiheen, jossa höyry lauhtuu suoraan aineelle, ja itse kuivausvaiheen välillä aine läpikäy lopullisen, mekaanisen vedenpoiston, jossa käytetään aikaisemmin mainittua vedenpoistolaitteistoa. Ennen kuin aine läpikäy kuivauskä-sittelyn höyrykuivurissa on joskus suoritettava sen jauhatus tai hajotus. Tehdäänkö tämä vai ei tässä vaiheessa riippuu toisaalta ko. aineesta, onko se esim. turvetta, kuorta tai lietettä, ja toisaalta käytetystä vedenpoistolaitteistosta sekä osaksi myöskin höyrykuivurin ulkonäöstä. Aine voidaan jauhaa tai hajottaa jokaisessa sopivassa laitteessa, kuten vasara-, tappi- tai kuulamyllyssä. Sopivia laitteita aineen syöttämiseksi kuivaus- ja/tai käsittelylaitteisiin ovat kennosyöttimet, ruuvit, ruuvipuristin yms. Höyrykuivurin ulkonäkö voi puolestaan vaihdella suuresti. Kaikille käytettäville kuivureille on kuitenkin yhteistä se, että kuivaus järjdstelmän on oltava suljettu, niin että ylipaine säilyy. Ylipaineen suuruus voi vaihdella ja voi olla vähintään 1 MPa (10 baria). Kun orgaaninen aine on kuori tai turve, on kuivauslait-teen rakenne sellainen, että lämpö siirtyy höyrystä aineeseen kon-vektiolla. Kun orgaaninen aine on liete, on kuivauslaitteen rakenne sellainen, että lämpö siirtyy suurimmaksi osaksi johtamalla. Ensimmäisessä tapauksessa kuivausjärjdstelmässä on tuuletin, joka ajaa höyryn ja aineen ympäri järjestelmässä, lämmönvaihdin ja sykloni. Lämmönvaihtimessa kuivus- ja siirtoväliaine, so. kantava höyry, saa aineen kuivaamiseksi vaaditun lämmön siten, että höyry, jolla on korkeampi paine ja lämpötila, tulee epäsuorasti kosketukseen kantavan höyryn kanssa. Lämmittävä höyry otetaan turpiinista. Turpiini saa puolestaan höyryn höyrykattilasta, jossa höyryä kehitetään polttamalla kuivattua ainetta ja mahdollisesti apupolttoainetta, esim. öljyä. Syklonissa kuivattu aine erotetaan kantavasta höyrystä, jonka kiertokulku jatkuu ja joka tulee osittain siirretyksi esikäsittelyvaiheeseen, kuten on selitetty edellä. Syklonin pohjalla on laite, joka syöttää ulos kuivatun aineen ilmakehän paineeseen. Tämä laite voi olla sulkusyötin tai ruuvisyö-tin. Aineen kuivaus tapahtuu puolestaan samalla kun aine kuljetetaan kuivausjärjestelmän läpi, so. aineen vesi muuttuu vähitellen höyryksi kuljetustiellä. Tämän seurauksena kuivurissa muodostuu ylimäärähöyryä, so. tietty höyrymäärä voidaan jatkuvasti ottaa 9 70919 ulos kuivausjärjestelmästä. Kuivausjärjestelmä voi myös sisältää fluidoidun alustan, jossa aine on tietyn ajan ennen kuin kuivatuksen aiheuttamasta painonvähennyksestä johtuen höyry tempaa aineen mukaansa kuivausjärjestelmän muuhun osaan. Lietteen kuivauksessa käytetään ns. kosketuskuivuria, jossa lämpö siirtyy johtamalla. Tässäkin epäsuorasti lämmittävä höyry saadaan turpiinista.

Kun aine on kuivattu ja syötetty ulos kuivausjärjestelmästä, se kuljetetaan tavallisesti tuulettimen avulla höyrykattilan tulipesään poltettavaksi. Kuljetusväliaineena käytetään ilmaa ja/tai savukaasuja. Tässä kuljetuksessa aine tulee edelleen kuivatuksi ns. jäähdytyskuivauksella. Kun aine viedään höyrykattilaan poltettavaksi, sen kuivapitoisuuden on oltava yli 90 %. Lisäksi aineen hiuk-kaskoon on oltava alle 3 mm, mieluiten 1 mm, polton yhteydessä.

Jos hiukkaskoko on tätä suurempi, on aine jauhettava tai hajotettava, kun se on poistettu kuivauslaitteesta ja ennen polttamista. Tämä voidaan tehdä esim. ns. Krämer-myllyssä. Nämä kaksi määräystä, so. 90 %:n ylittävä kuivapitoisuus ja 3 mm:n alittava hiukkaskoko, johtavat sekä siihen, että palaminen on mahdollisimman täydellinen, jolloin seurauksena on pieni pölynpitoisuus savukaasuissa, että siihen, että savukaasumäärä on pieni ja savukaasun lämpötila on korkea, mikä merkitsee pientä ja siten halpaa höyrykattilaa. Lisäksi höyrykattila on yksinkertainen ja käyttövanma. Höyry joka on kehitetty höyrykattilassa polttamalla kuivattu aine, johdetaan edellä kerrotulla tavalla turpiiniin tai tarvittaessa useaan turpiiniin. Höyryn paine ja lämpötila sen saapuessa turpiiniin tai turpiineihin ovat hyvin korkeat, esim. 11,5 MPa (115 ba-ria) ja vast. 530°C. Huomattava osa tästä energiasta muunnetaan sähköksi yhden tai useamman generaattorin avulla. Kun höyryn paine on alennettu noin 1-2 MPa (10-20 baria) tasolle, lasketaan osa pois käytettäväksi epäsuorasti lämmittävänä väliaineena kuivaus-ja kuljetushöyryä varten, kuten edellä on kuvattu. Turpiiniin jäävää höyryä, jonka paine on pienempi, voidaan käyttää moniin eri hyödyllisiin tarkoituksiin. Esim. voidaan kaukolämmönvaihtimes-sa ottaa talteen energiaa valmistamalla lämmintä vettä huoneistojen lämmittämiseksi. Mikäli jäljelle jäävää höyryä käytetään prosessihöyrynä esim. selluloosateollisuudessa, tulisi prosessi-höyryn paineen vastata painetta, jota käytetään kuivauslaitteessa, so. 0,3-0,6 MPa (3-6 baria).

10 7091 9

Keksintöä valaistaan seuraavien toteutusesimerkkien avulla.

Esimerkki 1

Kuvio 2 näyttää laitoksen, jossa keksinnön menettelyä sovelletaan raakaturpeen kuivauksessa ja sitten turpeen poltossa.

Turvelietettä 1, jonka kuivapitoisuus on 10 %, esilämmite-tään kaapimilla varustetussa lämmönvaihtimessa 2. Kaapimet huolehtivat lämpöpinnan puhtaudesta sekä turvelietteen hyvästä hämmennyksestä. Liete esilämmitetään noin 50°C:een lämmönvaihtimessa 2 pu-ristusveden avulla, jonka lämpötila on noin 65°C ja joka saadaan seuraavista kahdesta vedenpoistovaiheesta. Turvelietteen ensimmäinen vedenpoisto tapahtuu vedenpoistopuristimessa 3 noin 2,0 MPa (20 barin) enimmäispaineella. Tällöin turvelietteen kuivapitoisuus kasvaa 35 %:ksi. Ulospuristettu vesi kootaan taskuun 4 ja viedään johdon 5 kautta yhteiseen poistojohtoon 6. Turve, josta on poistettu vettä, viedään sitten ruuvin 7 avulla vääntiöillä varustettuun paineastiaan 8, jossa turvetta käsitellään kyllästetyllä höyryllä, jonka paine on 0,5 MPa (5 baria), 30 min. ajan. Ruuvi-puristimen 9 avulla, joka on samalla syöttöruuvi, turpeesta poistetaan taas vettä 50 %:n kuivapitoisuuteen ja samalla turve syötetään kuivauslaitteeseen 10. Ruuvipuristimessa 9 ulospuristettu vesi kootaan taskuun 11 ja viedään johdon 12 avulla yhteiseen poistojohtoon 6. Kuivauslaitteessa 10 kiertää tulistettua höyryä 0,5 MPa (5 barin) paineella, joka siis on sama kuin paine paineastiassa 8. Höyry on sekä turpeen kuivaus- että kuljetusväliaine ja tuulettimen 13 avulla tuulettimessa hienoiksi jauhetut turvehiuk-kaset kuljetetaan virtakuivauskanavan kautta sykloniin 14. Suurin piirtein kyllästetty höyry erotetaan turpeesta ja kierrätetään uudestaan tulistimen 15 kautta, jossa tapahtuu lämmön epäsuora siirto höyryyn. Tulistuslämpö otetaan höyrystä, joka lauhtuu 1.5 MPa (15 barin) paineella ja jonka muodostaa uloslaskuhöyry laitoksen turpiinista 16. Uloslaskuhöyry kuljetetaan höyryjohdon 17 kautta tulistimeen 15. Turpeen kuivauksesta muodostunut ylimäärähöyry erotetaan ja johdetaan yhdysjohdon 18 kautta paineastiaan 8.

Höyryssä kuivaamalla turve on saavuttanut 80 %:n kuivapi-toisuuden. Turve syötetään kuljetusruuvin 19 avulla ulos ilmakehän paineeseen ja paineilmalla johdon 20 kautta kattilaan 21. Ulossyö-tön ja kuljetuksen ansiosta turve kuivuu edelleen toisaalta paineen laskun takia ja toisaalta kuljetusjohdossa tapahtuvan konvek- 11 7091 9 tion takia. Ennen turpeen polttoa se jauhetaan erikoistyyppisessä vasaramyllyssä kiinteillä survimilla (Krämer-mylly) 22 yhdessä kiertävien savukaasujen kanssa ja puhalletaan sitten pölynä kattilaan. Kun turve tulee tulipesään, sen kuivapitoisuus on noin 98 %. Kattilassa 21, joka toimii suljetulla syöttövesijärjestelmällä, kehittyy tulistettua höyryä, jonka paine on 11.5 MPa (115 baria) ja lämpötila 530°C. Höyry johdetaan johdon 23 kautta yhteen tai useaan turpiiniin 16, jotka on liitetty generaattoriin 24 sähkövoiman tuottamiseksi. Turpiinista 16 lasketaan ulos osa höyrystä, joka kuljetetaan edellä mainittuun tulistimeen 15 kuivaushöyryn tulis-tamiseksi. Muu höyry johdetaan turpiinista 16 105°C lämpötilalla johdon 25 kautta ja lauhdutetaan kaukolämpölauhduttimessa 26. Muut uloslaskut turpiinista, joita käytetään tunnetulla tavalla kattilassa, tulistimissa/tulistimien välissä jne., on jätetty pois. Lauhdutettu syöttövesi viedään takaisin kattilaan, kaukolämpölauhdut-timesta 26 johdon 27 kautta ja tulistimesta 15 johdon 28 kautta.

Seuraavassa taulukossa verrataan energian saantia toisaalta keksinnön menettelyllä ja toisaalta aikaisemmin tunnetulla menettelyllä turvepuristekakkujen valmistamiseksi, jossa käytetään mär-kähiiltoa. Aikaisemman menettelyn kohdalla numeroarvot on saatu prosessista, jossa turvetta, jonka kuivapitoisuus oli 8 %, esiläm-mitettiin vastavirrassa lämmönvaihtimessa, jossa lämpö otettiin osaksi jo käsitellystä, so. märkähiilletystä turpeesta. Muu esiläm-mitykseen tarvittu energia syötettiin tuorehöyryn muodossa kattilasta. Esilämmityksen jälkeen turve vietiin märkähiiltoreaktoriin, jossa lämpötila oli 190°C ja höyryn paine 13 baria. 1,5 tuntia pitkän käsittelyn aikana höyry tuotiin tuorehöyryn muodossa. Märkä-hiiltovaiheen jälkeen turve vietiin vastavirtauksena uutta turvetta vastaan, minkä jälkeen sitä puristettiin laattasuodatinpuris-timessa niin, että saatiin 49 %:n kuivapitoisuus. Näin saadut pu-ristekakut poltettiin sitten kattilassa.

7091 9 12

Taulukko 1

Tehotasapaino Keksinnön mu- Märkähiilto- kainen menet- menettely te ly

Raakaturpeen teoreettinen teho-sisältö 10 kg kuivana ajateltua turvetta/sek. MW 200 200

Nettolämmöntarve, esilämmittimessä MW - 20 märkähiillossa MW - 29 höyrykuivurissa MW 17 -

Turpeen lämpöarvo vietäessä kattilaan, MJ/kg kuivaa turvetta 19,5 15,5

Kattilan vaikutusaste, % 86 80

Kattilateho, MW 168 124 sähkön muodossa MW 54 33 kaukolämmön muodossa MW 97 42

Kuten edeltävästä taulukosta käy ilmi, merkitsee keksinnön menettely verrattuna ns. märkähiiltomenettelyyn, että turpeesta saadaan (168-124) 100 - eli 35 % enemmän energiaa yh- 124 teensä ja että lisäys saadun sähköenergian muodossa on (54-33) 100 - eli 63 %.

33

Esimerkki 2

Kuvio 3 näyttää toisen laitoksen, jossa kuivataan ja poltetaan turvetta keksinnön mukaisesti.

Tässä tapauksessa turvetta kuivataan ja käsitellään suolla niin, että saadaan 25 %:n kuivapitoisuus. Tämä vähentää kustannuksia turpeen kuljetuksessa suolta laitokseen kuvion mukaisesti.

Turve 29 syötetään siis 25 %:n kuivapitoisuudella astiaan 30. Tässä astiassa turvetta käsitellään pääasiallisesti ilmakehän paineessa (1,15 baria) höyryllä, joka syötetään johdon 31 kautta. Turve saa tällöin 95°C lämpötilan. Astiasta 30 turve viedään ulossyötti- 7091 9 13 mellä 32 valssipuristimeen 33, jossa siitä poistetaan vettä 37 %:n kuivapitoisuuteen. Ulospuristettu vesi poistetaan johdon 34 kautta. Valssipuristimesta tulevaa turverataa revitään hajottimella 35 pieniksi hiukkasiksi, jotka viedään kuivauslaitteeseen 36, jossa on fluidoitu alusta, jonka kautta siirretään tulistettua höyryä (150°C) tuulettimen 37 avulla. Tulistettu höyry viedään tulisti-mesta 38 johdon 39 kautta. Kuivurissa 36 olevassa, fluidoidussa alustassa turvehiukkasia kuivataan, ja kun ne ovat tarpeeksi kuivat ja siten myös tarpeeksi kevyet, höyry tempaa ne mukaansa flui-doidusta alustasta sykloniin 40. Tässä syklonissa tapahtuu karkea erotus, niin että höyry purkautuu ylhäällä ja turve alhaalla. Höyry, jossa on edelleen turvehiukkasia, viedään monisykloniryhmään 41, jossa tapahtuu turpeen ja höyryn lopullinen erotus. Tämä osa kuivatusta turpeesta viedään johdon 42 kautta syklonin 40 pohjaosaan, jossa se sekoitetaan muuhun turpeeseen ja josta se poistetaan sulkusyöttimellä 43 johtoon 44, joka on yhteydessä polttokat-tilan 45 kanssa. Kun turve poistetaan syklonista 40, sen kuivapi-toisuus on 75 %. Savukaasut poistetaan kattilasta 45 ja johdetaan johdon 46 kautta tuulettimeen 47 joka siirtää savukaasut edelleen niin, että turve tulee kiskotuksi mukaan kattilaan, jossa se poltetaan. Tämä paineilmakuljetuksen aikana turpeen kuivapitoisuus kasvaa 75 %:sta 92 %:ksi. Kattilassa kehittyy tulistettua höyryä, jolla on korkea paine (11,5 MPa) ja joka johdetaan johdon 48 kautta yhteen tai useaan turpiiniin 49, jotka on liitetty generaattoriin 50 sähkövoiman tuottamiseksi. Turpiinista 49 osa höyrystä, jonka paine on 1 MPa, lasketaan ulos ja viedään johdon 51 kautta aikaisemmin mainittuun tulistimeen 38 kuivaushöyryn tulistamiseksi. Kuivaushöyryllä, joka viedään tuulettimen 37 avulla kiertokulussa kuivauslaitteen 36, syklonin 40, monisykloniryhmän 41, tulistimen 38 ja johdon 39 kautta, on 0,115 MPa (1,15 barin) paine. Osa tässä kiertokulussa olevasta höyrystä otetaan ulos ja viedään johdon 31 kautta astiassa 30 olevaan tuloturpeeseen, kuten on jo kerrottu. Turpiinista 49 otettu höyry lauhdutetaan vedeksi tulistimessa 38 ja lauhdevesi palautetaan kattilaan johdon 52 kautta. Turpiinin 49 muu höyry viedään johdon 53 kautta sopivaan kulutukseen.

Tämä keksinnön mukaisen menettelyn toteutusmuoto johtaa samaan suureen energian saantiin turpeesta, joka on mainittu esi- 7091 9 merkissä 1, eli 35 % suurempaan energian saantiin verrattuna märkä-hiiltomenettelyyn.

Esimerkki 3

Kuvio 4 näyttää sellumassatehtaan laitoksen, jossa keksinnön menettelyä sovelletaan puunkuoreen.

Kuusikuori 54, jonka karkeimmat kuoripalat on murskattu myllyssä (ei näytetty kuviossa), kuljetetaan hydraulipuristimeen 55. Kuoren tullessa puristimeen sen kuivapitoisuus on 30 % ja tässä siitä poistetaan vettä 36 %:n kuivapitoisuuteen. Sitten kuori viedään kuljetusruuvilla 56 paineastiaan 57, jossa johdon 58 kautta tuotu höyry lauhdutetaan kuorelle 0,4 MPa (4 barin) paineella. Tällöin kuori lämpenee 140°C:een. Kuoren oloaika paineastiassa 57 on 3 minuuttia. Kuori syötetään ulos kennosyöttimellä 60 ruuvi-syöttimeen 61. Tässä ruuvisyöttimessä kuoresta poistetaan vettä 47,7 %:n kuivapitoisuuteen, samalla kun kuori syötetään suljettuun kuivausjärjestelmään, jossa kiertää tulistettua höyryä. Kuoripalat putoavat ruuvikuljettimelta 61 alas myllyyn 62, joka on kuivurin 63 pohjalla, ja ne jauhetaan niin pieniksi hiukkasiksi, että kul-jetushöyry, joka syötetään johdon 64 kautta, kykenee ne kuljettamaan. Kuljetushöyry ja hienoksi jauhettu kuori kulkevat sitten tulistimen 65 kautta, jossa turpiinista 66 laskettu höyry, joka on siirretty johtojen 67 ja 68 kautta, lauhtuu 1,6 MPa (16 barin) paineella. Sitten kuljetushöyry ja kuori viedään tuulettimen 69 avulla johdon 70 kautta sykloniin 71, jossa kuivattu kuori erotetaan höyrystä. Kuori syötetään kennosyöttimen 72 avulla ulos syklonista ja viedään johdon 73 kautta toiseen johtoon 74, jonka päässä on tuuletin 75, jonka avulla hienoksi jauhettu kuori (hiukkaskoko alle 0,4 mm) yhdessä palamisilman osan ja muiden kaasujen*kanssa puhalletaan tangentiaalisesti tulipesään 76, johon tullessaan kuori jauheen kuivapitoisuus on.>90 %. Syklonissa 71 erotettu höyry kiertää jälleen johdon 64 kautta kuivuriin 63 ja se viedään tähän hienojauhatuslaitteen eli myllyn 62 kohdalla. Jälleenkierrätysjohdosta 64 lasketaan ulos höyryä, osaksi johdon 77 kautta höyrynmuun-tajaan 78 ja osaksi johdon 58 kautta paineastiaan 57, kuten on jo kerrottu. Höyrynmuuntajassa 78 höyry johdetaan tämän laitteen pohjaan eli siinä olevan lämmönvaihtimen toiselle puolelle, ja höyryssä olevat saasteet, kuten inertiset kaasut, tärpätit, hapot, jne., puretaan ulos yläpäässä. Nämä kaasut johdetaan johdon 79 7091 9 15 kautta tuulettimeen 75/ joka vie ne edelleen kattilaan pol tetta-viksi. Höyryn lauhde viedään höyrynmuuntajasta 78 johdon 80 kautta tehtaan keittolipeähaihdutuslaitokseen ja haihdutusjäännös poltetaan sitten soodakattilassa. Johtoon 80 syötetään myös puris-tusvettä ruuvisyöttimestä 61 johdon 81 kautta ja hydraulipuristi-mesta 55 johdon 82 kautta. Höyrynmuuntajan 78 lämmönvaihtimen toisella puolella kiertää tehtaasta saatua syöttövettä, joka on syötetty johtojen 83 ja 84 kautta. Syöttövesi höyrytetään 0,4 MPa (4 barin) paineella ja höyry viedään johdon 85 kautta ja sekoitetaan johdossa 83 sen syöttöveden kanssa, joka syötetään kattilaan 76. Kun kuivattu kuori poltetaan kattilassa 76, kehittyy tulistettua höyryä, jolla on korkea paine ja joka viedään johdon 88 kautta yhteen tai useaan turpiiniin 66, jotka on liitetty generaattoriin 89 sähkövoiman tuottamiseksi. Turpiinista siirretään johdon 67 kautta höyryä, jonka paine on 1,6 MPa. Tämä höyry jaetaan kahdeksi virtaukseksi, osa höyrystä viedään johdon 68 kautta tulistimeen 65 lämmön siirtämiseksi epäsuorasti kuivausjärjestelmän kuljetus-höyryyn ja toinen osa höyrystä viedään johdon 90 kautta tehtaalla käytettäväksi. Turpiiniin 66 jäävä höyry, siis uloslaskun ja sähköenergiaksi muuntamisen jälkeen, viedään 0,4 MPa paineella johdon 87 kautta johtoon 86, joka on liitetty tehtaaseen.

Jotta saataisiin selville mikä merkitys on kuoren esikäsittelyllä paineastiassa 57 tehtiin kaksi koetta edellä mainittujen lisäksi. Toisessa jätettiin pois höyrykäsittely paineastiassa 57. Toisessa kuorta käsiteltiin paineastiassa 57 höyryllä 105°C lämpötilassa erotukseksi edellä mainitusta höyryn lämpötilasta 140°C. Kun kuori oli ohittanut ruuvisyöttimen 61, sen kuivapitoisuus mitattiin, jolloin saatiin seuraavat tulokset.

16

Taulukko ^2 70 91 9

Ei höyryn syöt- 105° höyryn 140° höyryn töä paineastiaan syöttö pai- syöttö paine-57 neastiaan astiaan __ 57 57

Kuivapi toisuus, % puristimen 55 jälkeen 36,3 35,8 36,0

Kuivapitoisuus, % höyrykäsittelyn jälkeen - 32,5 31,4

Kuivapitoisuus, % ruuvisyöttdmen 61 jälkeen 38,5 43,0 47,7

Taulukon 2 mukaisesti kuoren käsittely etukäteen keksinnön mukaisesti eli sen suora lämmitys höyryllä johtaa siihen, että kuoren kuivapitoisuus toisen puristuksen jälkeen on paljon suurempi kuin jos höyryn syöttö jätetään pois. Vaikka syötetyn höyryn arvo energiataseessa laskettaisiin pois keksinnön menettelystä, niin esikäsittely johtaa positiiviseen tulokseen.

Jos edellä kuvattua, keksinnön mukaista menettelyä, joka koskee puunkuoren kuivausta ja polttoa, verrataan kuoren tavanomaiseen käsittelyyn, so. kuoren mekaaniseen vedenpoistoon puristamalla 40 %:n kuivapitoisuuteen, jota seuraa poltto kaltevalla arinalla varustetussa kattilassa, niin todetaan, että keksinnön mukaisesti tuotetun höyryn hinta on 35 % pienempi kuin sen höyryn, joka saadaan kuoren tavanomaisella käsittelyllä. Tämä siitä huolimatta, että kuvion 4 näyttämä varustus höyrykattilan ympärillä johtaa suurempiin sijoituskustannuksiin ja myöskin hieman suurempiin käyttökustannuksiin verrattuna tavanomaiseen käsittelyyn. Alhaisemmat tuotantokustannukset höyrytonnia kohden johtuvat siitä, että saadaan paljon enemmän höyryä samasta kuorimäärästä verrattuna aikaisempaan tekniikkaan. Lisäksi keksinnön menettely johtaa siihen, että itse höyrykattila voidaan tehdä yksinkertaisemmaksi ja siten halvemmaksi ja myöskin käyttövarmemmaksi kuin esim. kalteva-arina- höyrykattila. Kuoren parannetun polton avulla pölymäärä on voitu 3 3 pienentää arvosta noin 180 mg/normaali m (Nm ) savukaasua kalteva- 3 o arinahöyrykattilan kohdalla arvoon noin 40 mg/normaali m (Nm ) savukaasua keksinnön menettelyssä. Toinen etu kuvion 4 mukaisella, suljetulla järjestelmällä on se, että happea kuluttavan aineen pur- 7091 9 17 kaus on pieni, koska siinä haihdutetaan sekä lauhde höyrynmuunta-jasta 78 että puristusvesi hydraulipuristimesta 55 ja ruuvikuljet-timesta 61.

Esimerkki 4

Kuvio 5 näyttää laitoksen, jossa kuivataan ja poltetaan liottamatonta kunnallista jätelietettä käyttäen keksinnön menettelyä.

Liete 91 tulee aktiivilietelaitoksesta 5 %:n kuivapitoisuu-della ja siitä poistetaan vettä tavallisessa puristimessa 92 10 %:n kuivapitoisuuteen. Puristin 92 voidaan korvata esim. kuortolingol-la. Esikuivatettu liete viedään astiaan 93, jossa se lämmitetään 80°C:een höyryn suoran lauhdutuksen avulla, joka höyry saadaan seuraavasta kuivurista 94, josta höyry siirretään johtojen 95 ja 96 kautta. Höyryn lauhtuessa lietteessä vapautuu pahahajuisia kaasuja, jotka kerätään astian 93 yläpäähän ja viedään johdon 97 kautta höyrykattilaan 98 (ei näytetty kuviossa), jossa kaasut poltetaan yhdessä kuivatun lietteen ja öljyn kanssa. Liete viedään sitten sihtinauhapuristimeen 99 ja siitä poistetaan vettä 37 %:n kuivapitoisuuteen. Sihtinauhapuristimessa 99 ulospuristettu vesi viedään puristimessa 92 ulospuristetun veden kanssa johdon 100 kautta takaisin aktiivilietelaitokseen. Lopullisen mekaanisen vedenpoiston jälkeen liete viedään edellä mainittuun kuivuriin 94. Tämä koostuu paineastiasta, jossa on kolme aksiaalisesti sijoitettua kuljetusruuvia, joilla on sellainen muoto, että ne sekä puhdistavat toisensa pyöriessään että toimivat paineenpitävinä sulkuina, kun liete syötetään kuivuriin 94 ja siitä ulos. Lämpö tuodaan kuivuriin 94 epäsuorasti siten, että höyry, jonka paine on 0,9 MPa (9 baria), lasketaan ulos turpiinista 102 ja viedään johdon 103 kautta onttoihin kuljetusruuveihin, joissa höyry lauhtuu. Osa johdon 103 höyrystä viedään johdon 104 avulla paineastian vaippaan, jossa höyry lauhtuu. Höyryn paine kuivurissa 94, so. lietteen olo-paikassa, on 0,2 MPa (2 baria). Tällaisessa kuivurissa, jota kutsutaan kosketuskuivuriksi, on tärkeää, että saavutetaan hyvä lämmön johtotoiminta ruuvien ja lietteen kesken. Kun liete syötetään ulos kuivurista 94, sen kuivapitoisuus on 90 %. Liete syötetään ulos hienoksi jauhetussa muodossa jauheena ja se viedään tuulettimen 105 avulla johdon 106 kautta sykloniin 107, jossa jauhemainen liete erotetaan ja siirretään johdon 108 kautta höyrykatti- 7091 9 18 lan 98 tulipesään. Liete poltetaan öljyn kanssa höyrykattilassa 98, jolloin kehittyy tulistettua höyryä, jolla on korkea paine ja joka viedään johdon 109 kautta yhteen tai useaan turpiiniin 102, jotka on liitetty generaattoriin 110 sähkövoiman tuottamiseksi. Kuten on mainittu edellä, lasketaan turpiinista 102 ulos höyryä, joka johdetaan epäsuorasti lämmittävänä höyrynä kuivuriin 94 johtojen 103 ja 104 kautta. Höyry, joka jää turpiiniin uloslaskun ja sähköenergiaksi muuntamisen jälkeen, viedään johdon 111 kautta kaukolämpölauhduttimeen 112, jossa se lauhtuu. Lauhde palautetaan höyrykattilaan 98 johdon 113 kautta syöttövetenä. Lauhde kuivurista 94 viedään johdon 114 kautta johtoon 113 edelleen vietäväksi syöttövetenä höyrykattilaan. Osa kuivurissa 94 saadusta höyrystä viedään edellä kerrotulla tavalla johtojen 95 ja 96 kautta esikäsit-telyastiaan 93. Muu osa kuivurissa 94 saadusta höyrystä viedään johdon 115 kautta kuvion ei-näyttämään aktiivilietelaitokseen. Tässä laitoksessa, joka koostuu mm altaista, jätevesi tulee kosketukseen aktiivilietteen ja ilman kanssa. Jotta saavutettaisiin lietteen suuri kasvunopeus altaissa, lämmitetään ilmaa saadulla höyryllä, jolloin lisäksi saadaan korkeampi lämpötila altaiden vedelle.

Kuten edellä kerrotusta käy ilmi, syötetään kattilaan öljyä, joka poltetaan yhdessä kuivatun lietteen kanssa. Koska lietteen kuivapitoisuus on hyvin pieni alussa ja lisäksi lietteen fysikaalisesta luonteesta johtuen, ei ole mahdollista kuivata lietettä ja sitten poltossa saada niin paljon energiaa, että tämä riittää lietteen koko käsittelyyn, vaan aina on tuotava energiaa ulkoa ja tavallisesti öljyn muodossa. Lietteen käsittely merkitsee siis aina kustannuksia. Riippuen lietetyypistä ja lietteen kuivapitoi-suudesta tarvitaan 0,5-1,0 kg/ öljyä/kg kuivaa lietettä lietteen hoitamiseksi tavanomaisilla kuivaus- ja polttomenettelyillä. Jos tutkitaan lietteen tavanomaisen käsittelyn kustannuksia, kun liete esim. läpikäy vedenpoiston kuortolingossa ja se kuivataan ja poltetaan kerrosuunissa ja tuhkasta on päästävä eroon, huomataan kustannusten olevan noin 500 Skr/tonni kuivaa lietettä. Jos lietettä käsitellään kuvion 5 mukaisesti eli keksinnön menettelyllä, on osoittautunut, että nämä kustannukset voidaan laakea 25 %:n verran. Lisäksi kuvattu menettely johtaa siihen, että hajujen ulospääsy estetään ja palamattoman pölyn aiheuttamat ongelmat saadaan lievemmiksi.

Claims (8)

19 Patenttivaatimukset 7 0 91 9

1. Menetelmä lämmön talteenottamiseksi kuivatettaessa vesipitoisista orgaanisista materiaaleista, kuten puunkuoresta, turpeesta ja lietteestä saatavia kiinteitä polttoaineita, joista materiaaleista voima/lämpölaitoksessa polttamisen jälkeen saadaan sähköenergiaa, jolloin vesipitoisesta materiaalista poistetaan kiinteät epäpuhtaudet, kuten kivi ja metalli, materiaalista poistetaan vesi mekaanisesti yhdessä tai useammassa vaiheessa, ja jolloin materiaali ennen päättyvää mekaanista vedenpoistamista lämmitetään suoraan kuivauslaitteesta tulevalla vesihöyryllä, jossa laitteessa kuivaava väliaine muodostuu ilmakehän painetta suuremmassa paineessa olevasta vesihöyrystä, joka muodostuu materiaalista poistuvasta vedestä ja jota käytetään kuivaavana väliaineena, ja jolloin materiaali päättyvän mekaanisen vedenpoistamisen jälkeen kuivataan kuivauslait-teessa ja poltetaan lopuksi voima/lämpölaitokseen sisältyvässä kattilassa, tunnettu siitä, että voima/lämpölaitoksessa (kattilassa 21) syöttövettä (johdot 28, 27) lämmittämällä kehitettyä vesihöyryä yhden tai usean turbiinin (16) kauttakulun jälkeen käytetään lämmönsiirtimessä (15) välillisesti lämmittävänä väliaineena kuivauslaitteen (10) vesihöyryn kuumentamiseksi ja että tällöin syntynyt lauhde johdetaan takaisin kattilaan syöttövetenä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyryllä suoraan lämmittämällä saadaan orgaanisen aineen kuivapitoisuudeksi yli 10 %.

3. Patenttivaatimusten 1-2 mukainen menettely, tunnet-t u siitä, että orgaaninen aine hajotetaan viimeisen mekaanisen vedenpoiston jälkeen.

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että orgaaninen aine jauhetaan hienoksi kuivauksen jälkeen .

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että orgaanista ainetta kuivataan siinä määrin, että kuivapitoisuus on yli 90 % polton yhteydessä.

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että orgaaninen aine hajotetaan ennen polttamista niin, että hiukkaskoko on alle 3 mm, edullisesti alle 1 mm. 20 7 0 9 1 9

7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lämpö kuivurissa siirretään konvektiolla, kun orgaaninen aine koostuu kuoresta tai turpeesta.

8. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lämpö kuivurissa siirretään pääasiallisesti johtamalla, kun orgaaninen aine koostuu lietteestä. 7091 9 21