FI80717B - Foerfarande foer framstaellning av pellets av kol eller kolhaltigt material. - Google Patents

Description

1 80717

Menetelmä pellettien valmistamiseksi hiilestä tai hiilipi-toisista materiaaleista Tämä keksintö koskee menetelmää pellettien valmis-5 tamlseksi hiilestä tai hiilipitoisesta materiaalista.

Huolimatta laajoista ponnisteluista tähän asti ei ole ollut mahdollista kehittää teknisesti yksinkertaista ja halpaa menetelmää hiiltä polttoaineenaan käyttävien laitosten savukaasujen sisältämän NOz:n poistamiseksi tai 10 vähentämiseksi. NOx:n ja muiden ei-toivottujen komponenttien poistamiseen tai vähentämiseen savukaasuista käytetään periaatteeltaan kahden tyyppisiä menetelmiä, toisaalta menetelmiä, joissa vaikutetaan itse palamistapahtumaan esim. käyttämällä polttoaineen lisäaineita, ja toisaalta 15 poistamalla ei-toivotut komponentit itse savukaasuista.

Tämä keksintö käsittelee erityisesti NOz:n vähentämistä käyttäen ensin mainitun tyyppistä menetelmää.

Esim. GB-patenttijulkaisun 2 046 781 perusteella tiedetään, että kalsiumyhdisteitä lisätään hiilipitoisiin 20 kiinteisiin polttoaineisiin savukaasujen ei-toivottujen komponenttien, esim. rikkiyhdisteiden vähentämiseksi.

US-patenttijulkaisussa 1 990 948 todetaan, että rautakloridia ja rautasulfaattia voidaan käyttää kiinteiden polttoainepuristeiden valmistuksessa.

25 Runsaiden kloori- ja sulfaattimäärien läsnäolo polt- toprosessien syötöissä ei kuitenkaan ole toivottavaa, koska voi tapahtua metallipintojen korroosiota ja koska savukaasut sisältävät tällöin mahdollisesti haitallisia aineita.

30 US-patenttijulkaisussa 3 323 901 esitetään rauta malmia, kivihiiltä ja Portland-sementtiä sisältävien puristeiden valmistusta. Nämä puristeet on tarkoitettu käytettäviksi raudan sulatusprosessin polttoaineena ja sen vuoksi ne saattavat sisältää huomattavasti, esim. 60 pai-35 no-% rautamalmia. Portland-sementtiä käytetään sitovana aineena.

2 80717

Ei ole viitteitä siitä, että raudan läsnäololla olisi minkäänlaista hyödyllistä vaikutusta saatavien polt-tokaasujen ei-toivottujen komponenttien määrään. Alaa hallitseva henkilö, joka lukee US-patenttijulkaisun 3 233 901 5 selityksen, ei varmaan ryhdy tekemään kiinteitä polttoaineita, jotka sisältävät kivihiiltä, kalsiumyhdisteitä ja rautayhdisteitä vähemmän kuin mitä olisi rautaa sen sula-tusprosessin syötössä.

US-patenttijulkaisu 2 844 112 käsittelee menetelmää 10 kuonan muodostumisen estämiseksi kattiloissa, joita kuumennetaan jäteöljyllä, lisäämällä polttoaineeseen erilaisia aineita, jotka sisältävät kalsium- ja rautayhdisteitä. Kiinteät hiilipitoiset materiaalit kuten esim. kivihiili käyttäytyvät kuitenkin eri tavalla kuin jäteöljypolttoai-15 neet, kun on kyseessä kuonan muodostuminen. Alaa hallitsevat henkilöt eivät varmaan ryhdy lisäämään kuonan muodostumisen estämiseksi kivihiileen aineita, joita käytetään jätepolttoaineissa kuonan muodostumisen estämiseksi.

Olemme nyt havainneet, että käyttämällä tiettyä 20 lisäaineiden yhdistelmää voidaan saada aikaan kiinteä polttoaine, jonka taipumus muodostaa poltettaessa N0X :a :: on vähentynyt.

Keksintö koskee menetelmää pellettien valmistamiseksi hienojakoisesta hiilestä tai hiilipitoisista materiaa-25 leista, ensimmäisestä kuumassa kovettuvasta sideaineesta, joka on vesiliukoista tai vedessä paisuvaa, ja toisesta sideaineesta, joka perustuu raskaiden hiilivetyjen vesipitoisiin emulsioihin, jolloin hiileen lisätään enintään 10 paino-%, laskettuna hiilen määrästä (daf) kalsiumoksidia 30 tai ekvivalenttimäärä kalsiumhydroksidia, kalslumkarbonaat-tia ja/tai aineita, jotka sisältävät näitä yhdisteitä tai muodostavat niitä palamisolosuhteissa, ja seos agglomeroi-daan pelletointilaitteessa lisäten sideainetta, näin saadut vihreät pelletit kuivataan termisesti ja kovetetaan sen 35 jälkeen termisesti, jolloin vihreissä pelleteissä aikaan- 3 80717 saadaan sideaineen konsentraatiogradientti lisäämällä kontrolloidusti ensimmäistä ja erikseen toista sideainetta pelletoinnin aikana, niin että ensimmäisen sideaineen kon-sentraatio vihreissä pelleteissä alenee sisäpuolelta ulos-5 päin ja toisen sideaineen konsentraatio alenee ulkopuolelta sisäänpäin, ja pelletoimismassaan lisätään 0,1 - 5 %, laskettuna hiilestä (waf), rautaa, joka on rautaoksidin, rautakarbonaatin, ja/tai alkuaineraudan ja/tai oleellisesti halogeenivapaiden, sulfaattivapaiden, runsaasti rautaa 10 sisältävien mineraalien tai teknillisten sivutuotteiden modossa.

Esimerkkeinä yhdisteistä, jotka muodostavat tuli-pesässä vallitsevissa olosuhteissa kalsiumoksidia, ovat kalsiumsuovat, esim. CaO, Ca(0H)2, CaC03 tai sellaiset 15 materiaalit, jotka sisältävät huomattavia määriä näitä yhdisteitä vapaana tai sidottuna, kuten esim. dolomiitti CaC03 · MgC03 .

Viittaus muiden kalsiumyhdisteiden ekvivalenttiin määrään on käsitettävä niin, että mitataan yhdistettä 20 sellainen määrä, joka vastaa yhtä suurta määrää kalsiumia kuin kalsiumoksidissa on.

Rautaoksidi, rautakarbonaatti ja/tai alkuainerauta voidaan syöttää riittävän puhtaassa muodossa. Vaihtoehtoisesti ne voidaan syöttää runsaasti rautaa sisältävinä mine-25 raaleina tai rautaoksidin tai -karbonaatin teollisuusjätteinä, esim. emäksisenä rautahydroksidina, metallurgian rautapitoisina jätteinä, esim. rautaoksidipölynä, masuuni-lietteenä, LD-lietteenä, valssihilseenä, valssilietteenä tai punaliejuna; runsaasti rautaa sisältävä tarkoittaa 30 tässä rautapitoisuutta, joka on vähintään 20, erityisesti 30 - 60 paino-%.

Kiinteä hiilipitoinen polttoaine voi olla kovaa kivihiiltä, joka on kivihiilijauheena tai kivihiilipölynä, kivihiilikoksina, kiviöljykoksina tai ligniittinä. Poltto-35 ainetta voidaan käyttää jauhemaisena, kun sitä käytetään < 8071 7 polttolaitoksissa, jotka on tarkoitettu jauhemaisille polttoaineille, mutta käyttö agglomeraatteina, erityisesti pelletteinä on myös edullista. Erityisen edullisia ominaisuuksia omaavat pelletit, joihin keksinnön lisäaineita voi-5 daan soveltaa, tunnetaan DE-hakemusjulkaisusta 3 321 683 (vastaa EP-patenttijulkaisua 97 486).

Keksinnön lisäaineet ovat edullisesti polttoaineissa hienojakoisina tai hyvin dispergoituina; erityisen edullinen jakaantuminen on havaittavissa, kun pelletit valmis-10 tetaan DE-hakemusjulkaisun 3 321 683 mukaan, erityisesti kun läsnä on sokeripitoisia yhdisteitä.

Keksinnön lisäaineiden yksittäisten komponenttien aiemmin mainittu yhteisvaikutus määritetään testien perusteella, joiden selostus seuraa myöhemmin.

15 Polttolaitoksen rakenne on esitetty kuviossa 1 esi tetyssä kaaviossa ja polttouuniin rakenne kuviossa 2.

Laboratoriouuniin 1 johdetaan polttoilma virtaus-mittareiden 2 ja 3 kautta. Kaasu uunin sytyttämiseksi voidaan johtaa linjaa 4 pitkin. Kohdissa 5 on Pt-Re-termopa-20 rit. Uunin kaasut johdetaan savupiippuun (ei näkyvissä) *' linjaa 6 pitkin. Linjaan 7 erotetaan kaasuvirtaus ja syö- tetään välittömästi karkean suodattimen 8, hienon suodat-; : timen 9 jäähdyttimen 10 ja pumpun 11 kautta kaasuanalysaat- toriin 12 ja sen jälkeen savupiippuun (ei näkyvissä).

25 Polttouunin rakenne kuvataan nyt yksityiskohtaisem min käyttäen apuna kuviota 2.

Sylinterimäinen polttouuni on tehty korkeita lämpötiloja kestävästä teräksestä ja siinä on kolme osaa 13, 14 ja 15: 30 puhallusalue, jossa on korkeita lämpötiloja kestä västä teräksestä valmistettu ristikko pohjaosana ja ala-ilman (16) sisääntulo reikäpohjalle (17) sen alapuolella, sylinterimäinen keskiosa kivihiiltä varten ja yläilman syöttö (18), joka on rakenteeltaan rengasmainen, 35 ylin osa, jonka huipussa on tyhjää tilaa.

5 80717

Sylinterimäisen uunin sisäosan sisähalkaisija on 150 mm ja vapaa kokonaiskorkeus 600 mm ja sylinterimäinen osa kapenee kartiomaisesti, niin että sen sisähalkaisija ylimmässä osassa on 50 mm. Vaippa on ulkopinnaltaan samoin 5 korkeita lämpötiloja kestävää terästä ja sisäpinnaltaan eristetty seuraavasti: eristävä keraaminen kerros, eristävä valettu kerros, tulenkestävä eristävä materiaali, joka on valmis-10 tettu pakkaamalla rakeista materiaalia tiukkaan.

Pt-Re-termoparit on yhdistetty keskiosaan, jonne kivihiili tulee, ja yläosassa olevaan tyhjään tilaan on myös yhdistetty yksi termopari.

Savukaasut lähtevät uunin huipusta ja menevät savu-15 piippuun; savukaasuvirtauksesta osa imetään analysointia varten. Tämä osavirtaus suodatetaan kaksi kertaa tervan ja pölyn poistamiseksi ja jäähdytetään lämpötilaan 2 °C veden osapaineen alentamiseksi. Näin käsitellystä savukaasusta analysoidaan sen jälkeen jatkuvasti kaasumaiset kom-20 ponentit NOx , S02 , CO, C02 ja 02.

Sen jälkeen, kun analysaattori savukaasun komponenttien määrittämiseksi on kalibroitu, nostetaan kokeen aluksi polttouunin ylin osa. 1 kg palahiiltä (kivihiilipellet-tejä, joiden keskihalkaisija on 10 mm) syötetään sisään, 25 niin että hiilikerroksen korkeudeksi tulee noin 10 cm. Tämän jälkeen päällekkäin olevat uunin kerrokset suljetaan ja neljä termoparia asennetaan. Hiili sytytetään kaasupolt-timen avulla uunin alaosassa olevan reikäpohjan läpi. Seu-raavaksi hiileen puhalletaan ilmaa (8-12 Nm3/tunti), niin 30 että yläilman määrän osuus on noin 70 % ja alailman noin 30 %.

Polttolämpötila kohoaa hiilityypistä riippuen polton aikana noin lämpötilaan 1500 eC.

Noin 30 - 50 minuutin testijakson jälkeen riippuen 35 ilman läpivirtauksesta ja hiilityypistä on palaminen käy- 6 80717 tännöllisesti katsoen päättynyt, joka voidaan todeta analyysin (02, C02) ja lämpötilakäyrän perusteella.

Polttouuni tarkasteltuna lämpötilakäyrän ja poistuvan kaasun koostumuksen suhteen simuloi polttoprosessia 5 ajan funktiona, joka simulointi saadaan tavallisella teollisella ketjuarinalla arinan pituuden funktiona.

Koepuristeet valmistettiin Middelburgin kivihiilestä. Seuraavia aineita käytettiin sitovina aineina puristeiden valmistuksessa: 10 2-8 paino-% vesiliukoisia tai vedessä turpoavia orgaanisia sideaineita peruslujuutta varten, esim. melas-sityypit ja tärkkelysjohdannaiset (alla kuvatussa erillisessä esimerkissä: 8 paino-% sokeriruokomelassia (45 paino-% vettä) laskettuna hiilen (daf) suhteen).

15 1-3 paino-% säänkestävää ja vettä hylkivää pinnan- suojausainetta esim. bitumia ja muita jalostusjäännöksiä (Visbreaker) emulsiona (seuraavassa erillisessä esimerkissä: 2 paino-% bitumiemulsiota (40 paino-% vettä) laskettuna hiilen (daf) suhteen).

20 Lisäaineina lisättiin 5 paino-% sammutettua kalkkia (noin 96 % Ca(0H)2 ), joka täytti DIN-normin vaatimukset *: "valkohienokalkkille" (=Weissfeinkalk), ja/tai 3 paino-% rautaoksidipölyä (noin 64 paino-% rautaa); paino-%:t jälleen hiilen (daf) suhteen.

25 Pellettien valmistus suoritettiin DE-hakemusjulkai sun 3 321 683 (EP 97 468) suoritusesimerkin mukaisesti.

Jatkuvasti rekisteröivän kaasuanalysaattorin tulos-* ten perusteella määritettiin N0X -päästö. Vertailtaessa NOx -kokonaispäästöjä, jotka on saatu puristeille, joissa *: 30 ei ole lisäaineita, puristeille, joissa on yksittäiset lisäainekomponentit, ja puristeille, joissa on lisäaineiden yhdistelmä, havaitaan, että savukaasun N0X -arvot pienenevät, mikä voidaan havaita seuraavasta taulukosta; palamis-olosuhteet (noin 12 Nm3/tunti) olivat identtiset ja tulok- 35 set ovat hyvin toistettavissa. N0X on ilmoitettu milligram- 7 80717 moina NOx:a laskettuna N02:na kilogrammaa kivihiiltä (daf) kohti.

Lisäaine NO?(mg/kg) NO?;n väheneminen (%) 5 Ei lisäaineita 1530,6 0 5 % sammutettua kalkkia 1327,6 10 3 % rautaoksidi 10 pölyä 1338,8 12,5 5 % sammutettua kalkkia ja 15 3 % rautaoksidi- pölyä 824,9 46

Tulokset osoittavat Ca(OH)2 :n ja Fe2 03 :n yhteisvaikutuksen NOx -päästön suhteen.

Claims (1)

1. 8 80717 Patenttivaatimus Menetelmä pellettien valmistamiseksi hienojakoisesta hiilestä tai hiilipitoisista materiaaleista, ensimmäi-5 sestä kuumassa kovettuvasta sideaineesta, joka on vesiliukoista tai vedessä paisuvaa, ja toisesta sideaineesta, joka perustuu raskaiden hiilivetyjen vesipitoisiin emulsioihin, jolloin hiileen lisätään enintään 10 paino-%, laskettuna hiilen määrästä (daf) kalsiumoksidia tai ekvi-10 valenttimäärä kalsiumhydroksidia, kalsiumkarbonaattia ja/ tai aineita, jotka sisältävät näitä yhdisteitä tai muodostavat niitä palamisolosuhteissa, ja seos agglomeroidaan pelletointilaitteessa lisäten sideainetta, näin saadut vihreät pelletit kuivataan termisesti ja kovetetaan sen 15 jälkeen termisesti, jolloin vihreissä pelleteissä aikaansaadaan sideaineen konsentraatiogradientti lisäämällä kontrolloidusti ensimmäistä ja erikseen toista sideainetta pelletoinnin aikana, niin että ensimmäisen sideaineen kon-sentraatio vihreissä pelleteissä alenee sisäpuolelta ulos-20 päin ja toisen sideaineen konsentraatio alenee ulkopuolelta sisäänpäin, tunnettu siitä, että pelletoimis-massaan lisätään 0,1-5 %, laskettuna hiilestä (waf), rautaa, joka on rautaoksidin, rautakarbonaatin, ja/tai alkuaineraudan ja/tai oleellisesti halogeeni vapaiden, sul-25 faattivapaiden, runsaasti rautaa sisältävien mineraalien tai teknillisten sivutuotteiden modossa. 9 80717 Förfarande för framställning av pellets av finför-delat koi eller kolhaltlgt material, av ett första i värme 5 härdande bindemedel, som är lösligt eller sväller i vetten, och av ett andra bindemedel som är baserat pä en vat-tenhaltig emulsion av tunga kolväten, varvid tili kolet tillsätts högst 10 vikt-%, beräknat pä mängden koi (daf), kalciumoxid eller en ekvivalent mängd kalciumhydroxid, 10 kalciumkarbonat och/eller ämnen, som innehäller dessa förenlngar eller av vilka de bildas under förbränningsför-hällandena, och blandningen agglomereras 1 en pellete-ringsmaskln under tlllsats av bindemedel, de säledes er-hällna gröna pelletarna torkas termiskt och härdas däref-15 ter termiskt, varvid en koncentrationsgradient hos binde-medlet erhälles i de gröna pelletarna genom kontrollerad tillsats av det första och det andra bindemedlet skilt för sig under pelleteringen, sälunda att koncentrationen av det första bindemedlet i de gröna pelletarna minskar in-20 ifrän utät och koncentrationen av det andra bindemedlet minskar utifrän inät, kännetecknat därav, att tili pelleteringsmassan tillsäts 0,1 - 5 % järn, beräknat pä mängen koi (waf), i form av järnoxid, järnkarbonat och/ eller elementärt järn och/eller i form av väsentligen ha-25 logenfria, sulfatfria, rikligt järnhaltiga mineral eller tekniska biprodukter.