FI79755B - Foerfarande foer utnyttjande av frusen traedbark som braensle och anordning foer utfoerande av foerfarandet. - Google Patents

Description

79755 i

MENETTELYTAPA JÄÄTYNEEN PUUNKUOREN HYVÄKSIKÄYTTÄMISEKSI POLTTOAINEENA JA LAITTEISTO MENETELMÄN TOTEUTTAMISEKSI

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menettelytapa ja laitos, jolla mahdollisimman vähällä ja halvalla energialla jäätyneestä kuoresta poistetaan jää, lumi ja vettä sulattamalla kuori pyörivässä rummussa, jonka sisällä on kuumia kaasuja johtavia putkia, jotta kuori voidaan hyväksikäyttää tulipesässä polttamalla.

On tunnettua, ettei jäätyneestä kuoresta voida mekaanisesti puristamalla poistaa vettä. On myös tunnettua, että esim. suomalaisen patenttihakemuksen no. 781 706 mukaiset ns. monipuristusmenetelmällä toimivat kuoripuristimet tuottavat likipitäen yhtä kuivaa, ka = 45 %, kuorta riippumatta kuoren alku-kosteudesta.

Puun kuori on kasvavassa puussa kosteata, mutta varsinkin uitettujen tukkien ja kasalla olleiden tukkien kuori on hyvin märkää. Vuodenajasta ja kuorimis-tavasta riippuen kuoren kuiva-ainepitoisuus on vain ka = 10 - 35 %. Kuoressa on siis vettä 90 - 65 %. Havupuun kuoressa, paino noin 700 kg/i-m3, on kuiva-ainetta noin 120 kg/i-m3 ja vettä 580 - 280 kg/i-m3. Sahat toimivat talvellakin, joten tukkien mukana tulee kuorimakoneisiin lisäksi irtonaista jäätä ja lunta, ja kun kuoren lämpötila on esim. - 20°C, on kuoressa talvella niin paljon jäätynyttä vettä, ettei kuoren energia riitä korvaamaan veden haihduttamiseen tarvittavaa lämpöenergiaa, jos kuori kuivattaisiin lämmöllä vettä haihduttamalla. Siis talvikuorta ei voida hyväksikäyttää sellaisenaan tuli-pesässä polttamalla.

Kuoren kuiva-ainepitoisuuden täytyy olla ka > 40 %, jotta kuori poltettaessa antaisi energiaa. Kuoressa oleva jää on sulatettava ja suurin osa vedestä on ennen polttoa poistettava.

79755 2

Ennestään tunnetaan esim. suomalaisessa patenttijulkaisussa no. 28752 esitetty pyörivä, putkimainen lämmönvaihtaja, jossa on pyörivä lämmönvaihtoelin pyörimisakselinsa suuntaisine putkineen päätylevyihin kiinnitettynä. Tämä laite on laakeroitu pyöriväksi päätyseinällä varustettuun kapseliin siten, että laitteen kumpaankin päähän muodostuu kammio kapselin ja kahden putkilevyn väliin. Päätylevyissä on tulo- ja menoaukko toisesta kammiosta putkiston läpi toiseen kammioon kulkevaa väliainetta varten. Pyörivän laitteen päätylevyt on varustettu esim. kanavalla, joka ulottuu päätykammion läpi ja muodostaa tuloja menoaukon kiinteää, nestämäistä tai kaasumaista väliainetta varten, joka kulkee laitteen sisätilan läpi putken ulkopuolella.

Edellä esitetty laite ei kuitenkaan sovellu taloudellisesti käytettäväksi jäätyneen puunkuoren sulattamiseen. Tärkeimmät vaikuttavat erot ovat siinä, että tämän keksinnön mukaisessa rummussa on kuumennuskanavia rummun sisäpinnassa tai sisäpinnan läheisyydessä. Julkaisun mukaisessa täyttää putkisto suuren osan pyörivästä tilasta. Keksinnössä kuori kaltevassa asennossa pyörivään rumpuun syötettynä ja kanavien väliin pudottuaan kuumien kaasujen läpi nousee rummun pyöriessä rummun yläosaan ja putoaa sieltä alas putkien päälle ja niiden välissä olevaan veteen noustakseen taas uudelleen ylös. Tällaista useaan kertaan ylös nousua ja kuumaan veteen, kuumien putkien päälle putoavaa kuoren liikettä ei esiinny tunnetuissa laitteissa eikä siis myöskään julkaisun mukaisessa lämmönvaihtimessa.

On ilmeistä, että julkaisun mukaista laitetta ei voida käyttää jäätyneen kuoren sulattamiseen, koska on vaara, että kuori tukkisi koko putkiston.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle jäisen kuoren hyväksikäyttämiseksi ovat tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt seikat ja laitteistolle menetelmän toteuttamiseksi tunnusomaiset seikat on esitetty vaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa.

79755 3

Kuorta sulatettaessa on kyseessä suuret lämpömäärät, joten lämpöä on saatava edullisesti. Kun lämpöä otetaan esim. kattilalaitoksen savukaasuina, saadaan lämpöenergiaa, joka muuten olisi mennyt hukkaan. Savukaasujen lämpötila on 300 - 200°C. Nämä jäähdytetään jäätyneellä kuorella lämpötilaan 50 - 70°C, jolloin myös savukaasuissa olevan veden höyrystymislämpö n. 540 kcal/kg saadaan hyväksikäytettyä. Kylmät ja kosteat savukaasut puhalletaan sykloonin ja tuhkanlaskeutumistilan jälkeen ilmaan.

Täten kuori sulatetaan halvalla jäte-energialla, savukaasuilla. Sulatuksen jälkeen kuori on, kuoren mukana tulleesta irtonaisen lumen ja jään määrästä sekä savukaasuista tiivistyneen veden määrästä riippuen täysin märkää.

Lämmin ja märkä kuori puristuu kuitenkin esim. pat.julkaisun 62330 mukaisella monipuristusmenetelmällä aina kuivaksi polttoaineeksi.

Keksintöä selitetään lähemmin oheisten kuvien ja selostuksen avulla. Kuvissa on tuotu lähinnä esille keksinnön sulatusidea kaaviomaisten esitysten avulla. Käytännön rakenteet voivat siten vaihdella monellakin tavalla.

Kuva Fig. 1 esittää erästä laitoksen rakennetapaa sivulta katsottuna leikkauksena halkaisijan kohdalta.

Kuva Fig. 2 esittää laitoksen poikkileikkausta suurennettuna rummun kohdalta pitkin leikkausta I -1.

Laitoksen kuorensulatusosan muodostaa pyörivä rumpu, osa 1, jonka sisällä on lähelle kehää, tukilevyjen 2 ja 3 avulla kiinnitetyt kaasuputket 4, joita kuvan 2 esimerkissä on 8 (kuvaan 1 piirretty vain 2 kpl). Rumpu on laakeroitu vinoon asentoon vaakatasoon nähden esim. rullilla 5. Kaltevuus voi olla esim. 1:10. Itse laakerointia ei ole esitetty eikä myöskään rummun pyöritykseen tarvittava voimanlähdettä. Ne voidaan tehdä tunnettua tekniikkaa käyttäen. Kaasuputket 4 on liitetty alapäästään kaasunsyöttörenkaaseen 6, johon esim. kattilalaitoksen kuumat savukaasut ohjataan putken 7 avulla.

79755 4

Rummun yläpäässä on kuorikuilu 8 ja sen alaosassa kuoren syöttöruuvi 9 ja sulatusrummun sisälle johtava syöttöputki 10. Tämä on tiivistetty sokkelo-tiivisteellä 11 pyörivään rumpuun.

Kaasuputkista rummun yläpäähän tuleva kuuma kaasu palaa takaisin pyörivän rummun keskellä rummun alapäähän ja sieltä syklooniin 12. Rummun alapään aukko on muodostettu laajenevaksi kohdassa 14. Tämä on pyörivää osaa. Rummun laajenevassa aukossa on myös kiinteitä johdelevyjä 15, jotka ohjaavat kaasut pyörivään liikkeeseen sykloonin 12 sisällä. Kaasut poistuvat ylös aukosta 13.

Sykloonin alaosassa on kuoritila 16 ja tämän alla kuoren poistoruuvi 17. Kuoren sulatuslaitoksen toiminta on seuraava: Jäätynyt kuori tuodaan kuorikuiluun 8, josta kuoren syöttöruuvi 9 painaa sen pyörivään rumpuun 1, joka pyörii noin 10 kierrosta/min. Syöttöruuvista tuleva kuori putoaa kaasuputkien väliin kohtaan 18. Kuori nousee putkien välissä puolen kierroksen ajan esim. kohdasta A kohtaan B ja putoaa sitten ylhäältä kohdasta B kohtaan C, Fig. 1, ja joutuu uudelleen ylös ja taas alas. Kuori putoaa siis joka kierroksen aikana kaksi kertaa eli 20 kertaa minuutissa. Joka pudotuksen aikana kuori etenee rummun 1, jonka halkaisija on esim.

2 m, sisällä n. 20 cm, joten 8 m:ä pitkän rummun läpi mennessä se putoaa n.

40 kertaa. Kuoren kulkuaika rummun läpi on noin 2,5 min.

Kuorien kulkiessa rummussa johdetaan kaasuputkiin 4 kuoren kulkusuuntaa vastaan kuumia savukaasuja. Kuuma kaasu tulee ulos putkista rummun yläpäässä ja kääntyy kulkemaan kuorivirran suuntaan rummun keskellä ja menee alapäästä ulos syklooniin. Kaasuvirta vie mennessään kevyet ja kuivat kuoret syklooniin, jossa ne putoavat alas kuoritilaan 16. Kun kaasuvirralla erotetaan kevyet ja sulaneet kuoret jatkuvasti jäisten kuorten joukosta, säästetään lämpö-energiaa ja sulatuslaitteen teho suurenee.

Il 79755 5

Kun sulatusrumpu pyörii nuolen suuntaan jatkavat jäiset ja painavat kuoret matkaansa pudoten aina 2 kertaa kierroksella, kuumien kaasuputkien 4 väliin, nousten näiden kuumien putkien pinnalla ylös, Fig. 2. Tällöin ne joutuvat aina uudessa asennossa kuumien putkien pintaa vasten ja jää sulaa. Lämmön johtuminen putkista kuoreen on erittäin hyvä, sillä rummun ja kuuman kaasuputken väliin muodostuu kouru 19, Fig. 2, jossa kuoresta sulanutta vettä pysyy silloin, kun kuori ja tämä vesi nousevat ylös. Jäistä kuorta ja sulanutta vettä siis sekoitetaan koko ajan rummun sisällä, joten lämmön siirtyminen putkista kuoreen on hyvä ja sulaminen tapahtuu mahdollisimman edullisesti ja nopeasti.

Kuoresta sulanut vesi virtaa alaspäin. Pyörivän rummun alapäässä on vähän kaasuputkien halkaisijaa leveämpi rengasmainen välilaippa 20, johon kaasuputket on kiinnitetty. Rummun alaosaan, tätä välilaippaa vasten, muodostuu kuumien kaasuputkien väliin vesivarasto 21, jossa viimeiset suurimmat jää-kimpaleet tai jäiset kuoret sulavat.

Kun kuori on sulatusrummussa sulatettu, johdetaan märkä kuori, ka = 10 - 20 %, monipuristusmenetelmällä toimivaan kuorenkuivaus-puristimeen. Lämmin 50 - 60°C kuori on helposti puristettavaa ja puristimen jälkeen kuori on kuohkeata, ilmaa läpäisevää ja se palaa hyvin antaen lämpöenergiaa, sillä kuoren kuiva-ainepitoisuus on noin ka = 45 %.

Tämä mekaaninen puristus vaatii energiaa vähemmän kuin 1/100 osan siitä, mitä kuoren kuivaus lämmöllä haihduttamalla vaatii.

Täten tämän keksinnön mukainen menettelytapa ja laitteisto jäätyneen kuoren hyväksikäyttämiseksi toimii halvalla savukaasuenergialla taloudellisesti ja jäätyneestä kuoresta on näin saatu arvokas polttoaine.

Claims (9)

79755 6

1. Menettelytapa jäätyneen puunkuoren hyväksikäyttämiseksi polttoaineena sulattamalla kuori pyörivässä rummussa, jonka sisällä on kuumia kaasuja johtavia putkia, tunnettu siitä, että jäinen kuori syötetään kaltevassa asennossa pyörivään rumpuun (1), jossa on rummun pituussuunnassa rummun sisäpinnassa tai sen läheisyydessä pienen välimatkan päässä toisistaan kuumilla kaasuilla lämmitettäviä kuumennuskanavia tai putkia (4), joissa kuumat kaasut kulkevat alhaalta ylös lähelle yläpäätyä ja palaavat rummun keskelle alas, joten jäätynyt kuori kulkee aina kuumassa kaasussa, pudotessaan useita kertoja rummun yläosasta alas, samalla kun se kulkee rummun läpi syklooniin ja lämmin märkä kuori johdetaan mekaaniseen kuivauspuristimeen kuivattavaksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kuumien kaasujen esim. savukaasujen lämpötila laskee kuumennus-kanavien sisällä alle kastepisteen.

3. Patenttivaatimuksien 1 tai 2 mukainen menettelytapa tunnettu siitä, että kuumia kaasuja johdetaan putkien 4 alapäästä yläpäähän lähelle rummun yläpäätyä, josta ne kääntyvät ja kulkevat rummun läpi rummun keskellä ja rummun alapään ja sykloonin kautta ulos.

4. Patenttivaatimuksien 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä puun kuoren hyväksikäyttämiseen, tunnettu siitä, että kuivat, kevyet kuoret ja raskaat jäätyneet kuoret erotetaan toisistaan ilmavirralla siten, että ilmavirta vie kuivat ja kevyet kuoret nopeasti rummun läpi syklooniin (12) ja raskaat, jäätyneet kuoret etenevät rummussa pudoten useita kertoja kuuman ilmavirran läpi.

5. Patenttivaatimusten 1, 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäiset kuoret putoavat rummun (1) alapäässä olevaan, jäästä sulaneeseen kuumaan veteen, joka nopeuttaa jäisen kuoren sulamista ennen kuoren kulkeutumista rummusta ulos. Il 79755 7

6. Jäisen puun kuoren sulatuslaitos patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää kaltevassa asennossa pyöritettävän rummun (1), jonka yläpään päädyssä on aukko jäätyneen kuoren syöttöputkelle (10) ja, että rummun (1) sisällä, lähellä sen sisäpintaa on akselin suuntaisia kaasuputkia (4) pienen välimatkan päässä toisistaan joihin kuumat kaasut johdetaan alapäästä ja päästetään yläpäästä kulkemaan rummun sisällä takaisin alapään kautta syklooniin ja rummusta pois.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, t u n n e 11 u siitä, että rummun (1) alapäässä on kaasunsyöttörengasputki (6) ja syklooniin (12) johtava aukko (14).

8. Patenttivaatimusten 6 tai 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kaasuputket (4) on yhdistetty rummun (1) säteen suuntaisilla, pitkittäisillä levyillä (3) ja tuettu poikittaisilla tukilevyillä (2) rumpuun, joten muodostuu rummun pituussuuntaisia kouruja (19), kuva 2.

9. Patenttivaatimuksen 6, 7 tai 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että rummun (1) alapäässä on rengasmainen välilaippa (20), joka estää rumpuun muodostuvan kuuman veden (21) poistumisen siten, että se päästää vain reunan ylittävän osan vedestä pois. 79755 8