FI73474B - Saett att aotervinna vaerme och kemikalier fraon avlut. - Google Patents

Description

1 73474

Tapa ottaa talteen lämpöä ja kemikaaleja jätelipeästä Tämä keksintö kohdistuu tapaan ottaa talteen lämpöä ja kemikaaleja jätelipeästä haihduttamalla siitä vettä lipeän väkevöimiseksi ja syöttämällä näin saatua väkevää lipeää ja ilmaa soodakattilaan.

Sellua keitettäessä syntyy jätelipeää ja sellun valmistuksen taloudellisuuden kannalta on hyvin tärkeää, että tämän jätelipeän lämpösisälto sekä kemikaalit saadaan mahdollisimman tarkkaan talteen. Lämpöenergian vapauttamiseksi ja kemikaalien talteenottami-seksi haihdutetaan jätelipeästä ennen sen polttamista vettä niin paljon, että saadaan noin 35 % tai vähemmän vettä sisältävää lipeää, jota poltetaan soodakattilassa. Poltossa vapautuvaa lämpöenergiaa voidaan käyttää hyväksi sellun valmistusprosessissa ja kemikaalit voidaan ottaa talteen soodakattilan pohjalta ja rege-negoinnin jälkeen käyttää hyväksi keittolipeän valmistuksessa.

Energian hinnan jatkuvasti kohotessa on tullut yhä tärkeämmäksi saada lipeän poltto soodakattilassa mahdollisimman häiriöttömäksi hyvän kemikaalitalouden, pienten päästöjen ja hyvän energiahyöty-suhteen sekä taloudellisuuden aikaansaamiseksi.

Soodakattilan ensisijaisena tehtävänä on ottaa talteen kemikaaleja ja regeneroida ne keittolipeän valmistusta varten. Soodakattilan alaosaan aikaansaadaan tätä varten pelkistävä vyöhyke, jossa vallitsee korkea lämpötila ja johon alaosaan muodostuu talteeno-tettavien kemikaalien keko. Regenerointiastetta mitataan rikin reduktion avulla kattilasta. Suolojen talteenottoa taas mitataan kemikaalihäviöiden avulla. Hävikkiä syntyy kaasujen, kuten esim. rikkidioksidin poistuessa savukaasujen mukana.

Soodakattilan tehtävänä on myös ottaa talteen lämpöä savukaasuista. Lämmön talteenottotehokkuutta voidaan mitata savukaasuhäviön suuruudella eli palamattomien kaasujen osuutena sekä kattilan 2 73474 käytettävyydellä, kuten esim. tulipintojen likaantumisen aiheuttamilla seisokeilla.

Useat tekijät vaikuttavat soodakattilan toimintaan. Soodakattilaan syötettävässä lipeässä on yleensä suhteellisen paljon vettä, noin 35-40 %. Tämä vesimäärä on saatava haihtumaan soodakattilassa ja haihtumisen on olennaisesti tapahduttava soodakattilan pohjalla olevaa kekoa kohti putoavista lipeäpisaroista ennen keon pintaa. Muussa tapauksessa joudutaan suuri osa vedestä haihduttamaan keon pinnalta, mikä laskee keon lämpötilaa, joka vuorostaan lisää rikkidioksidiemissiota ja pienentää reduktiota.

Mikäli lipeän vesipitoisuus laskee, paranevat myös poltto-olosuhteet niin, että soodattilalle asetettavat vaatimukset tulevat paremmin täytetyiksi, eli rikkidioksidiemissio ja häviöt pienenevät, reduktio paranee ja lämmön talteenottoaste nousee. Savukaasun määrä pienenee samalla, joten soodakattilan polttokyky tilavuu-syksikköä kohti nousee. Myöskin kattilan käytettävyys paranee.

Ennestään tunnetuissa menetelmissä jätelipeä johdetaan väkevöit-tämisen jälkeen varasto- ja/tai tasaussäiliöön, josta se pumpataan sekoitussäiliöön. Sekoitussäiliössä lipeään sekoitetaan lentotuh-kaa sekä mahdollisesti make-up-suolaa. Lopuksi lipeä pumpataan sekoitussäiliöstä soodakattilaan. Säiliöt ovat avoimia ja ilmake- · hän paineessa. Höyrystymisen estämiseksi on toimittava lämpötiloissa, jotka ovat lipeän kiehumispisteen alapuolella. Lipeän kuiva-ainepitoisuus on tavallisesti n. 60 ja korkeintaan 65-68 % lipeän laadusta riippuen.

Näillä kuiva-ainepitoisuuksilla lipeän viskositeetti on vielä niin alhainen, että lipeää voidaan käsitellä ja siirtää lämpötiloissa, jotka ovat sen kiehumispisteen alapuolella. Kuiva-ainepitoisuuden kasvaessa tästä edelleen, kasvaa myös viskositeetti ja koska viskositeetti riippuu lämpötilasta, joudutaan kuiva-ainepitoisuuden kasvaessa edelleen lämpötilaa nostamaan, jotta lipeää kyettäisiin siirtämään ja suihkuttamaan soodakattilaan. Ennen

II

3 73474 pitkää kuiva-ainepitoisuus nousee kuitenkin niin korkeaksi, että lipeä tulee niin viskoottiseksi, ettei sitä enää pystytä käsittelemään käytettävissä olevilla laitteilla.

FI-patentista 21679 tunnetaan menetelmä lipeän haihduttamiseksi ja polttamiseksi, jossa lipeää 55-75 %:n kuiva-ainepitoisuudessa pumpataan esi 1ämmittimeen ja siitä edelleen paineastiaan, jossa lipeää haihdutetaan 5-10 aty:n paineessa ja yli 160°C :ssa johtamalla siihen soodakattilasta peräisin olevaa tulistettua höyryä ennen lipeän paisuntahaihdutusta ja polttoa kattilassa. Esiläm-mittimessä lipeää esi 1ämmitetään suoralla 1ämmönvaihdol1 a paineastiasta tulevalla kylläisellä vesihöyryllä.

Tässä menetelmässä lipeää kuumennetaan johtamalla siihen höyryä, jolloin lipeän kuiva-ainepitoisuus laskee höyrystä kondensoituvan veden johdosta. Näin ollen lipeän kuiva-ainepitoisuus sitä kattilaan syötettäessä ei ole niin korkea, että viskositeetti aiheuttaisi ongelmia. Toisaalta soodakattilaan syötettävän lipeän suhteellisen korkea vesipitoisuus aiheuttaa juuri niitä ongelmia, joita yllä on käsitelty.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on näin ollen aikaansaada tapa ottaa talteen lämpöä ja kemikaaleja jätelipeästä, jonka kuiva-ainepitoisuus on tavallista korkeampi, mutta jota tästä huolimatta kyetään siirtämään ja suihkuttamaan soodakattilaan.

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisista patentti vaatimuksi sta.

Suorittamalla lipeän väkevöinti ja syöttö soodakattilaan paineen-alaisesti lipeän atmosfääristä kiehumispistettä korkeammassa ja epäsuoralla lämmityksellä aikaansaadussa lämpötilassa esillä olevan keksinnön mukaisesti, voidaan lipeä väkevöidä tavallista korkeampaan kuiva-ainepitoisuuteen ilman että lipeän viskositeetti tämän johdosta nousisi hallitsemattoman korkeaksi.

4 73474

Esillä olevan keksinnön mukaisella tavalla voidaan lipeä väkevöi-dä yli 65 %:n ja jopa yli 80 %:n kuiva-ainepitoisuuteen, ilman että lipeän viskositeetti vielä aiheuttaisi ylipääsemättömiä ongelmi a.

Keksinnön suositussa suoritusmuodossa väkevöidään ja syötetään o lipeää soodakattilaan ainakin 115 C:n lämpö tilassa. Lipeä voidaan, ennen sen syöttämistä soodakattilaan, väkevöidä edelleen saattamalla se alttiiksi paisuntahöyrystyksel1 e, minkä jälkeen paisuntahöyrystetyn lipeän painetta voidaan nostaa mekaanisella pumppauksella ennen sen syöttämistä soodakattilaan.

Lentotuhkaa ja/tai make-up-kemikaaleja voidaan lisätä lipeään ennen sen väkevöittämistä. Vaihtoehtoisesti voidaan osa lentotuh-kasta puhaltaa polttoilman mukana soodakattilan tulipesään. Len-totuhkan puhallus soodakattilan tulipesään voidaan suorittaa myös lipeän suihkutuskohdan alapuolelta.

Vettä voidaan haihduttaa lipeästä jollakin sinänsä tunnetulla haihdutuslaitteel1 a, kuten esim. falling fi1 m-tyyppi sei 1ä väke-vöittimellä, jonka avulla lipeän määrää ja kuiva-ainepitoisuutta säädetään.

Keksintöä selitetään alla lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää virtauskaaviota keksinnön mukaisen tavan soveltamiseen tarkoitetusta laitteistosta ja kuva 2 esittää erään tyypillisen mustalipeän viskositeetin lä "öti1ariippuvuutta eri ki i n toai nepi toi suuksi 11 a .

Piirustuksessa on sekoitussäΐ1iö yleisesti merkitty viitenumerolla 2. Sekoitussäi1iöön 2 syötetään putkea 1 pitkin lipeää, joka tavanomaisessa haihduttamossa on haihdutettu noin 58-65 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Lentotuhkaa voidaan lisäksi syöttää putkea 12 pitkin sekoitussäiliöön 2. Pumpun 3 avulla lipeää syötetään sekoi tussä i 1 i östä 2 joko suoraan kattilaan 4 putkea 13 pitkin tai sitten esillä olevan keksinnön mukaisesti putkea 14 pitkin lisä- ti 5 73474 väkevöittimeen 5, jossa lipeää kuumennetaan höyryn avulla, jonka lauhde poistuu putkea 7 pitkin. Väkevöitin 5 on suljettu ja lipeän haihdutus tapahtuu siinä paineenalaisena, jolloin väkevöit-timen 5 yläosasta saadaan talteen hyödynnettävissä olevaa paineen-alaista hönkää 8 ja alaosasta pumpataan lipeää, jonka kuiva-ainepitoisuus on 65-80 % putkea 15 pitkin paisutussäiliöön 9, jossa vallitsee hieman alhaisempi paine kuin höyrystimessä 5, niin että osa lipeän vedestä höyrystyy edelleen. Paisuntasäi1iön 9 yläosasta saadaan talteen ylipaineista hönkää 10 ja alaosasta poistetaan lipeää, jonka kuiva-ainepitoisuus on yli 80 % putkea 16 pitkin ja pumpataan pumpulla 11 soodakattilan 4 lipeäsuutti-mille. Paisuntasäi1iössä 9 lipeä voidaan väkevöidä vielä korkeampaan kuiva-ainepitoisuuteen samalla kun lipeän lämpötila ja paine laskevat, muttei kuitenkaan niin paljon, että lipeän viskositeetti nousisi niin korkeaksi, etteikö sitä pystyisi pumpulla 11 pumppaamaan ja lipeäsuuttimilla suihkuttamaan soodakattilaan 4. Pumpulla 11 voidaan lipeän painetta lisäksi nostaa ja lipeän viskositeetin alentamiseksi voidaan putkessa 16 virtaavaan lipeään lisätä vähemmän viskoottista lipeää suoraan sekoitussäiliöstä 2. Lisäksi voidaan osa putkessa 16 virtaavasta lipeästä palauttaa paisutussäiliöön 9.

Lipeän lämpötilaa ja siten sen viskositeettia voidaan siten tarpeen vaatiessa säätää väkevöittimen ja soodakattilan polttosuut-timien väliin sovitetulla paisuntasäi1ioliä 9 ja esi1ämmittimel1ä. Lipeän lämpötilaa voidaan laskea paisuttamalla sitä paisuntasäi-liössä 9 sellaiseen paineeseen, joka vastaa haluttua lämpötilaa. Kun lipeän lämpötila halutaan nostaa, lämmitetään sitä höyryn avulla esi 1ämmittimenä toimivassa 1isäväkevöittimessä 5. Tarpeen vaatiessa voidaan lipeän painetta nostaa paisuntasäiliön 9 jäl-kei sei 1ä pumpulla 11.

Lentotuhka ja make-up-kemikaalit 12 johdetaan joko suoraan soodakattilan 4 tulipesään polttoilman mukana tai sekoitussäi1iöön 2, joka on ennen 1isäväkevöitintä 5, tai sitten molempiin polton kannalta tarkoituksen mukaisessa suhteessa.

6 73474

Keksinön mukaisella tavalla lipeän vesipitoisuutta voidaan alentaa jopa puoleen nykyisestä tasosta. Siten on selvää, että soodakattilan palamistapahtuma saadaan olennaisesti edullisemmalle tasolle. Lipeän polttoa soodakattilassa 4 voidaan säätää esim. siten kun suomalaisessa kuulutusjui kaisussa 64409 on selostettu.

Kuten kuvasta 2 tarkemmin nähdään on lipeän viskositeetti erittäin riippuvainen lipeän lämpötilasta ja mitä suurempi kiintoai-nepitoisuus sitä jyrkemmin viskositeetti nousee lämpötilan laskiessa. Mustalipeän pumppaus ja suihkutus on vielä käytännössä mahdollista kinemaattisen viskositeetin ollessa 200 cSt. Kuvasta 2 nähdään, että lipeän viskositeetti nousee 200 cSt:n yli lipeän kuiva-ainepitoisuuden kohotessa n. 69 %:in vaikka lipeän lämpötila nostettaisiinkin niin korkealle kuin on mahdollista ilmakehän paineessa, eli lipeän atmosfääri seen kiehumispisteeseen. Lipeää on näin ollen kuumennettava paineastiassa mikäli kuiva-ainepitoisuutta halutaan nostaa e.m. arvon yli ja pumpattava kattilaan paineen alle.

tl

Claims (6)

7 73474 Patentti vaatimukset

1. Tapa ottaa talteen lämpöä ja kemikaaleja jätelipeästä haihduttamalla siitä vettä lipeän väkevöimiseksi ja syöttämällä näin saatua väkevää lipeää ja ilmaa soodakattilaan, tunnettu siitä, että ainakin lipeän loppuväkevöinti (5, 9) ja syöttö (16) soodakattilaan (4) suoritetaan paineen alaisesti lipeän atmosfääristä kiehumispistettä korkeammassa lämpötilassa, joka on aikaansaatu epäsuoralla kuumennuksella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että lipeä väkevöidään yli 65 %:n ja edullisesti ainakin 80 % kui va-ai nepitoi suuteen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu siitä, että lipeä väkevöidään ja syötetään soodakattilaan ainakin o

115 C:n lämpötilassa.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitä, että väkevöity lipeä saatetaan alttiiksi pai-suntahöyrystyksel1 e (9) ennen sen syöttämistä soodakattilaan (4).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tapa, tunnettu siitä, että paisuntahörystetyn lipeän painetta nostetaan mekaanisella pumppauksella (11) ennen sen syöttämistä soodakattilaan (4).

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, t u n -n e t t u siitä, että väkevöidään lipeää, joka sisältää lento-tuhkaa ja/tai make-up-kemikaaleja (12).