JP2019537674A - A method for hydrothermal carbonization of sludge in a chemical pulp mill. - Google Patents

A method for hydrothermal carbonization of sludge in a chemical pulp mill. Download PDF

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Abstract

スラッジ流の水熱炭化HTCのステップを含む、化学パルプ工場内でのスラッジの処理のための方法及びシステムであって、上記スラッジ流が、HTC設備内へ供給され、昇温及び圧力を受け、少なくとも1つの固体留分、少なくとも1つの液体留分、及び少なくとも1つのガス留分を生成し、上記固体留分が、上記パルプ工場の発電ボイラに供給され、蒸気を発生させるために燃やされ、上記液体留分が、パルプ工場からの淡黒液と組み合わされ、上記パルプ工場の黒液蒸発器に供給され、結果として生じる濃縮黒液が、上記パルプ工場の回収ボイラ内で燃やされる、方法及びシステム。A method and system for the treatment of sludge in a chemical pulp mill, comprising a step of hydrothermal carbonization HTC of the sludge stream, wherein the sludge stream is fed into an HTC facility, subjected to a temperature rise and pressure, Producing at least one solid fraction, at least one liquid fraction, and at least one gas fraction, wherein the solid fraction is supplied to a power boiler of the pulp mill and burned to generate steam; A method wherein the liquid fraction is combined with light black liquor from a pulp mill and fed to a black liquor evaporator of the pulp mill, and the resulting concentrated black liquor is burned in a recovery boiler of the pulp mill. system.

Description

本開示は、概して、化学パルプ工場内で発生するスラッジの処理に関し、具体的には、上記スラッジの水熱炭化のステップを伴い、結果として生じる固体及び液体留分を発電ボイラ及び回収ボイラにそれぞれ供給し、このようにしてパルプ工場のための水蒸気発生におけるスラッジ取り扱いを統合する方法及びシステムに関する。   The present disclosure relates generally to the treatment of sludge generated in a chemical pulp mill, specifically involving the step of hydrothermal carbonization of the sludge and transferring the resulting solid and liquid fractions to a power generation boiler and a recovery boiler, respectively. A method and system for providing and thus integrating sludge handling in steam generation for a pulp mill.

溶解物質を含む、固体及び水のスラリであるスラッジは、都市及び産業廃水処理プラント内での廃水処理後に残るものである。産業廃水処理プラントは、例えば、紙パルプ工場、産業用食料生産施設などの異なる産業プロセスからの水廃物を処理する。使用中のすべての廃水処理プラントは、何らかの方法で取り扱われる必要のあるスラッジを発生させる。スラッジは、脱水後にプラントから直接回収されるか(好気性スラッジ)、又は、バイオガス製造のためにまず嫌気的に処理されるかのいずれかであり、バイオガス製造では、スラッジの一部は消化され、残りは生物スラッジとも呼ばれる嫌気性スラッジとして回収される。   Sludge, which is a solid and water slurry containing dissolved substances, remains after treating wastewater in municipal and industrial wastewater treatment plants. Industrial wastewater treatment plants treat water waste from different industrial processes, such as, for example, pulp and paper mills, industrial food production facilities, and the like. All wastewater treatment plants in use generate sludge that needs to be handled in some way. Sludge is either recovered directly from the plant after dewatering (aerobic sludge) or is first treated anaerobically for biogas production, where some of the sludge is It is digested and the rest is recovered as anaerobic sludge, also called biological sludge.

紙パルプの製造においては、大量の廃水が発生する。これらは、深刻な環境汚染を回避するために、適切に取り扱われなければならない。紙パルプ工場における現在の廃水処理は、沈降、化学沈殿、浮揚、及び生物処理を組み合わせており、ここでは、技術の特定の組み合わせが地域状況によって決定される。不可避的に、廃水処理は、大量のスラッジを発生させる。   In the production of pulp and paper, large amounts of wastewater are generated. These must be properly handled to avoid serious environmental pollution. Current wastewater treatment in pulp and paper mills combines sedimentation, chemical sedimentation, flotation, and biological treatment, where the particular combination of technologies is determined by local conditions. Inevitably, wastewater treatment generates large amounts of sludge.

化学紙パルプ工場内でのスラッジ、特に、生物スラッジとも呼ばれる、液体排出物の生物処理からの過剰スラッジの取り扱いは、大きな問題であり、トンあたりのスラッジの処理には膨大な個別費がかかる。今日では、使用されている主な解決策は3つあり、これらすべてが、特定の欠点と関連付けられる。   The handling of sludge in chemical paper pulp mills, especially excess sludge from the biological treatment of liquid effluents, also called biological sludge, is a major problem, and the processing of sludge per ton is very costly. Today, there are three main solutions used, all of which are associated with certain disadvantages.

スラッジは、パルプ工場の発電ボイラ内で焼却処分され得、紙パルプ作製プロセスに必要な蒸気の生成に貢献する。これは、スラッジの無機含有物が、クローズドのパルプ工場サイクル内に取り込まれることを回避するという利点を有する。排煙及び灰の好適な処理により、有害な化学物質及び重金属は、中和され得るか、又は回収さえされ得る。しかしながら、高濃度の有機及び/又は生体成分を有するスラッジは、一般的には、脱水するのが非常に困難である。含水量がしばしば非常に高いため、発電所内で焼却処理された場合の正味発熱量は、非常に低いか、又はマイナスのことさえある。したがって、スラッジの燃焼は、発電ボイラに対する負荷を増大させるだけでなく、補助燃料を必要とする。   Sludge can be incinerated in the power boiler of a pulp mill, contributing to the generation of steam required for the paper pulp making process. This has the advantage of avoiding the inorganic content of the sludge being taken up in the closed pulp mill cycle. With suitable treatment of flue gas and ash, harmful chemicals and heavy metals can be neutralized or even recovered. However, sludge having a high concentration of organic and / or biological components is generally very difficult to dewater. Due to the often very high water content, the net heating value when incinerated in a power plant is very low or even negative. Therefore, the combustion of sludge not only increases the load on the power generation boiler, but also requires auxiliary fuel.

さらには、湿潤スラッジの取り扱いは、病原体への曝露、臭い、及び有毒な硫化水素ガスの形成に起因して問題がある。スラッジの熱乾燥は、スラッジ内の潜熱とほぼ同じ量の熱を消費する。したがって、これは、経済的に魅力のある代替案ではない。したがって、現在、スラッジは、その高含水量に起因する低品質の生物燃料と見なされていると言ってもよく、結果として、一部のパルプ工場は、スラッジを単に廃棄問題として取り扱う。   Furthermore, handling of wet sludge is problematic due to exposure to pathogens, odors, and the formation of toxic hydrogen sulfide gas. Thermal drying of sludge consumes approximately the same amount of heat as the latent heat in the sludge. Therefore, this is not an economically attractive alternative. Thus, at present, it may be said that sludge is regarded as a low quality biofuel due to its high water content, and as a result, some pulp mills treat sludge simply as a disposal problem.

別の代替案は、回収ボイラ内での燃焼である。スラッジは、まず、熱及びアルカリで加水分解され、次いで、黒液と混合され、その後、この混合物を蒸発器に供給して、回収ボイラ内での燃焼の前にその乾燥固体含有量を増加させる。この代替案の利点は、多重効用蒸発プラントが、回収ボイラ内での燃焼の前にスラッジを脱水するために使用され得、スラッジのエネルギー含量が利用されるということである。しかしながら、これは、多くの場合、アルカリが充填される前加水分解処理を必要とする。スラッジからの灰は、リン及びシリカなどの不活性成分を含有し、この不活性成分は、石灰サイクル内で蓄積し、石灰作製需要の増大のもとになる。加えて、取り扱われるべき使用済み石灰の量が増大する。したがって、最終的にこの代替案は、トンあたりのスラッジの処理の膨大な固定取扱費と関連付けられる。   Another alternative is combustion in a recovery boiler. The sludge is first hydrolyzed with heat and alkali and then mixed with black liquor, after which the mixture is fed to an evaporator to increase its dry solids content before combustion in a recovery boiler . The advantage of this alternative is that a multiple effect evaporator plant can be used to dewater the sludge prior to combustion in the recovery boiler, and the energy content of the sludge is utilized. However, this often requires a hydrolysis treatment before the alkali is filled. Ash from sludge contains inert components such as phosphorus and silica, which accumulate in the lime cycle and contribute to increased demand for lime making. In addition, the amount of used lime to be handled increases. Thus, ultimately, this alternative is associated with enormous fixed handling costs of treating sludge per ton.

加えて、スラッジは、腐食、汚染、緑液かす及び石灰泥のより劣悪な脱水特性など、パルプ工場内で問題を引き起こし得るアルミニウム、カルシウム、鉄、カリウム、及び塩化物などの、膨大な量の他の非プロセス元素(NPE:Non−Process Element)を含有する。これらの各々が、パルプ工場の運転費及び保守要件を大幅に増大させるのは必至である。   In addition, sludge can produce huge amounts of aluminum, calcium, iron, potassium, and chlorides that can cause problems in pulp mills, such as corrosion, contamination, green liquor and the poorer dewatering properties of lime mud. It contains other non-process elements (NPEs: Non-Process Elements). Each of these inevitably adds significantly to the operating costs and maintenance requirements of the pulp mill.

最後に、スラッジは、例えば、埋め立て若しくは埋め立て覆材として、肥料として、又は土壌代替品として、外用に指定され得る。しかしながら、これは、大量の高含水率物質の輸送を含むことから、費用的及び環境的にあまり魅力のある処理を意味しない。加えて、スラッジが腐敗すると、大気への亜酸化窒素及びメタンの高排出がある。メタンは温室効果ガスであり、二酸化炭素ほどは大気内に存在しないが、メタンがいかに効果的に熱を吸収するかが理由で、最初に、気候に対してはるかに破壊的である。要するに、メタン排出は最小限にされなければならないということである。   Finally, sludge may be designated for external use, for example, as landfill or landfill covering, as fertilizer, or as a soil substitute. However, this does not imply a costly and environmentally attractive treatment since it involves the transport of large amounts of high moisture content materials. In addition, when the sludge rots, there is a high emission of nitrous oxide and methane to the atmosphere. Methane is a greenhouse gas and is not as present in the atmosphere as carbon dioxide, but is initially much more destructive to climate because of how effectively it absorbs heat. In short, methane emissions must be minimized.

湿潤焙焼としても知られる水熱炭化(HTC:Hydrothermal Carbonization)は、組成が石炭に類似している炭化した物質の製造において使用される熱化学プロセスである。それは、スラッジなどの、湿潤の炭水化物原料を、クローズドシステム内で昇温(180℃〜350℃)及び圧力(最大2〜5MPa)に曝すことを伴う。結果として生じる生成物は、砕けやすく、疎水性であり、且つ出発物質と比較して著しく増大したエネルギー密度を有する生成物である、バイオ炭としばしば称される。   Hydrothermal carbonization (HTC), also known as wet roasting, is a thermochemical process used in the manufacture of carbonized materials that are similar in composition to coal. It involves exposing a wet carbohydrate feedstock, such as sludge, to elevated temperatures (180 ° C.-350 ° C.) and pressures (up to 2-5 MPa) in a closed system. The resulting product is often referred to as biochar, a product that is friable, hydrophobic, and has a significantly increased energy density compared to the starting material.

WO2015/025076(Valmet Technologies Oy)は、パルプ工場におけるHTCプロセスの応用に関する。本応用によると、リグニンは、パルプ工場黒液などのリグニンを含有する液体培地から分離され、さらなる処理を受ける。本方法は、少なくとも以下のステップ:a)リグニンを沈殿させるためにpH低下剤がリグニン含有スラリに添加される、沈殿ステージ、b)沈殿されたリグニンがリグニン含有スラリの残りの液相からリグニンケークとして分離される、続く第1の分離ステージ、c)リグニン懸濁液を得るためにリグニンケークが懸濁される、懸濁ステージ、d)炭素含有物質のスラリを得るためにリグニン懸濁液が処理される、水熱炭化ステージ、及びe)炭素含有物質がスラリから分離される、第2の分離ステージを含む。   WO 2015/025076 (Valmet Technologies Oy) relates to the application of HTC processes in pulp mills. According to this application, lignin is separated from a lignin-containing liquid medium, such as pulp mill black liquor, for further processing. The method comprises at least the following steps: a) a precipitation stage in which a pH-lowering agent is added to the lignin-containing slurry to precipitate the lignin; b) the lignin cake from the remaining liquid phase of the lignin-containing slurry C) the lignin cake is suspended to obtain a lignin suspension, a suspension stage, and d) the lignin suspension is processed to obtain a slurry of carbon-containing material. A) a hydrothermal carbonization stage, and e) a second separation stage in which the carbon-containing material is separated from the slurry.

WO2015/025076WO2015 / 025076

Dahlbom,J.、Effekter av PFG vid indunstning och forbranning av bioslam i ett massabruks sodapanna(英語訳:Effects of Non Process Elements in the chemical recovery system of a kraft pulp mill from the incineration in the recovery boiler of biological sludge)、Rapport 798、Varmeforsk Service AB、S2−226、2003Dahlbom, J .; , Effekter av PFG vid indunstning och forbranning av bioslam i ett massabruks sodapanna (English translation: Effects of Non Process Elements in the chemical recovery system of a kraft pulp mill from the incineration in the recovery boiler of biological sludge), Rapport 798, Varmeforsk Service AB, S2-226, 2003

化学紙パルプ工場スラッジ、特に、生物スラッジの水熱炭化は、プロセスのいくつかの非直感的な適合が実施されることを前提として化学紙パルプ工場内に効果的に統合され得ることが分かっている。結果として生じるシステムは、エネルギー効率が良く、紙パルプ作製プロセスのための蒸気の生成に好ましく貢献し、スラッジ体積が著しく低減される、又は除去さえされるという点で、大きな問題を除去する。   It has been found that hydrothermal carbonization of chemical pulp mill sludge, especially biological sludge, can be effectively integrated into a chemical pulp and paper mill given that some non-intuitive adaptation of the process is performed. I have. The resulting system is energy efficient, favorably contributes to the generation of steam for the paper pulp making process, and eliminates a major problem in that the sludge volume is significantly reduced or even eliminated.

第1の態様は、スラッジ流の水熱炭化(HTC)のステップを含む、化学パルプ工場内でのスラッジの処理のための方法に関し、
−上記スラッジ流が、HTC反応器を備えるHTC設備内へ供給され、昇温及び圧力を受け、少なくとも1つの固体留分、少なくとも1つの液体留分、及び少なくとも1つのガス留分を生成し、
−上記少なくとも1つの固体留分が、上記パルプ工場の発電ボイラに供給され、蒸気を発生させるために燃やされ、
−上記少なくとも1つの液体留分が、パルプ工場からの淡黒液と組み合わされ、上記パルプ工場の黒液蒸発器に供給され、
−結果として生じる濃縮黒液が、上記パルプ工場の回収ボイラ内で燃やされる。
A first aspect relates to a method for the treatment of sludge in a chemical pulp mill, comprising the step of hydrothermal carbonization (HTC) of the sludge stream,
The sludge stream is fed into an HTC facility comprising an HTC reactor and subjected to elevated temperature and pressure to produce at least one solids fraction, at least one liquid fraction, and at least one gas fraction;
The at least one solids fraction is fed to a power boiler of the pulp mill and burned to generate steam;
The at least one liquid fraction is combined with light black liquor from a pulp mill and supplied to a black liquor evaporator of the pulp mill;
-The resulting concentrated black liquor is burned in the pulp mill recovery boiler.

上記第1の態様の実施例によると、上記HTC設備からの上記少なくとも1つのガス留分は、空気と組み合わされ、結果として生じる混合ガスは、発電ボイラに供給される。   According to an embodiment of the first aspect, the at least one gas fraction from the HTC facility is combined with air and the resulting gas mixture is fed to a power boiler.

上記第1の態様の別の実施例によると、上記と自由に組み合わせ可能に、液体留分は、黒液と組み合わされる前に、酸化を受ける。   According to another embodiment of the first aspect, the liquid fraction undergoes oxidation before being combined with the black liquor, freely combinable with the above.

上記第1の態様の別の実施例によると、上記と自由に組み合わせ可能に、発電ボイラによって生成される蒸気の一部は、HTC設備、HTC反応器、又は上記反応器及び/若しくは設備へのスラッジの流入物のうちの1つ又は複数を加熱するために使用される。   According to another embodiment of the first aspect, a portion of the steam generated by the power boiler can be combined freely with the above, with a portion of the steam generated by the power boiler being sent to the HTC facility, the HTC reactor, or to the reactor and / or facility. Used to heat one or more of the sludge influents.

上の実施例において、上記HTCステップにおける昇温は、180〜350℃、好ましくは180〜300℃、最も好ましくは180〜230℃の区間の温度である。   In the above embodiment, the temperature increase in the HTC step is a temperature in a section of 180 to 350 ° C, preferably 180 to 300 ° C, and most preferably 180 to 230 ° C.

実施例によると、固体生成物内のNPEの富化を確実にする、又は最適化するために、水熱炭化反応におけるpHは、最も好ましくは5超のpHまで、制御される。   According to the examples, the pH in the hydrothermal carbonization reaction is controlled, most preferably to a pH above 5, in order to ensure or optimize the enrichment of the NPE in the solid product.

別の実施例によると、上記実施例と自由に組み合わせ可能に、化学パルプ工場は、クラフト法(硫酸塩法)に従って運転する。好ましくは、問題のスラッジは、上記パルプ工場からの廃水の処理からの生物スラッジである。スラッジはまた、パルプ工場からのスラッジ、及び他のソースからの、例えば都市廃水処理からのスラッジの組み合わせであり得る。   According to another embodiment, the chemical pulp mill operates according to the Kraft process (sulfate process), freely combinable with the above embodiments. Preferably, the sludge in question is biological sludge from the treatment of wastewater from the pulp mill. The sludge can also be a combination of sludge from a pulp mill and sludge from other sources, for example, from municipal wastewater treatment.

第2の態様は、HTC反応器を備える水熱炭化(HTC)設備を備える、化学パルプ工場からのスラッジの処理のためのシステムに関し、上記システムは、
−上記スラッジを上記反応器内に取り込むための設備と、
−上記スラッジを加熱するための加熱器と、
−少なくとも1つの固体留分、少なくとも1つの液体留分、及び少なくとも1つのガス留分を生成するための、上記HTC反応器内又は上記HTC反応器の下流の少なくとも1つの分離設備と、
−上記少なくとも1つの固体留分を上記パルプ工場の発電ボイラに供給するための供給設備と、
−上記少なくとも1つの液体留分を上記パルプ工場の黒液蒸発器に供給するための供給設備と、をさらに備える。
A second aspect relates to a system for treatment of sludge from a chemical pulp mill comprising a hydrothermal carbonization (HTC) facility comprising an HTC reactor, wherein the system comprises:
-Equipment for taking the sludge into the reactor;
-A heater for heating the sludge;
-At least one separation facility in or downstream of the HTC reactor for producing at least one solids fraction, at least one liquid fraction, and at least one gas fraction;
A supply facility for supplying the at least one solids fraction to a power boiler of the pulp mill;
A supply facility for supplying the at least one liquid fraction to the black liquor evaporator of the pulp mill.

上記第2の態様の実施例によると、本システムは、上記少なくとも1つのガス留分を空気と組み合わせ、結果として生じる混合ガスを上記発電ボイラ内に供給するための設備を備える。   According to an embodiment of the second aspect, the system comprises equipment for combining the at least one gas fraction with air and supplying a resulting gas mixture into the power boiler.

上記第2の態様の別の実施例によると、上記と自由に組み合わせ可能に、本システムは、上記発電ボイラから蒸気を受け取るように配置される加熱器を備える。好ましくは、上記加熱器は、上記HTC反応器を加熱するように、又は上記反応器へのスラッジの流入物を加熱するように適合される。   According to another embodiment of the second aspect, in any combination with the above, the system comprises a heater arranged to receive steam from the power boiler. Preferably, the heater is adapted to heat the HTC reactor or to heat sludge influent to the reactor.

上記第2の態様の別の実施例によると、他の実施例と自由に組み合わせ可能に、本システムは、液体留分の酸化のための反応器、並びに上記反応器内に酸化剤を供給するための補助装置、及び上記酸化において発生した熱を回収するための装置を備える。   According to another embodiment of the second aspect, the system provides a reactor for oxidizing a liquid fraction, and an oxidant in the reactor, freely combinable with other embodiments. And an apparatus for recovering heat generated in the oxidation.

上記第2の態様の別の実施例によると、上記実施例と自由に組み合わせ可能に、化学パルプ工場は、クラフト法(硫酸塩法)に従って運転する。好ましくは、問題のスラッジは、上記パルプ工場からの廃水の処理からの生物スラッジである。スラッジはまた、パルプ工場からのスラッジ、及び他のソースからの、例えば都市廃水処理からのスラッジの組み合わせであり得る。   According to another embodiment of the second aspect, the chemical pulp mill operates according to the Kraft process (sulfate process), freely combinable with the above embodiment. Preferably, the sludge in question is biological sludge from the treatment of wastewater from the pulp mill. The sludge can also be a combination of sludge from a pulp mill and sludge from other sources, for example, from municipal wastewater treatment.

さらに別の実施例によると、上記実施例と自由に組み合わせ可能に、本システムは、移動式ユニット内、好ましくは輸送コンテナ内に収容される。   According to yet another embodiment, the system is housed in a mobile unit, preferably in a shipping container, which can be freely combined with the above embodiments.

本発明の実施例は、説明、実例、及び添付の特許請求の範囲において、並びに図面において、以下にさらに詳細に説明される。   Embodiments of the present invention are described in further detail below in the description, examples, and appended claims, and in the drawings.

HTCプロセスがどのようにして化学パルプ工場内に統合され得るかを概略的に例証する図である。FIG. 4 schematically illustrates how an HTC process can be integrated into a chemical pulp mill. HTC設備の構成要素、HTC反応器、及び補助装置を概略的に例証する図である。FIG. 1 schematically illustrates the components of an HTC facility, an HTC reactor, and auxiliary equipment.

本発明を説明する前に、本明細書で用いられる用語は、特定の実施例を説明するという目的のためだけに使用され、本発明の範囲が添付の特許請求の範囲及びその等価物によってのみ制限されることから、制限することは意図されないということを理解されたい。   Before describing the present invention, the terms used in the present specification are used for the purpose of describing particular embodiments only, and the scope of the present invention shall be limited only by the appended claims and their equivalents. It should be understood that the limitations are not intended to be limiting.

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈により別途明確に示されない限り、複数形を含むということに留意すべきである。   It is noted that as used herein and in the appended claims, the singular forms "a," "an," and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. Should.

背景技術のセクションで説明されるように、紙パルプの製造は、大量の廃水を発生させる。不可避的に、廃水処理は、大量のスラッジを発生させる。   As described in the Background section, the production of paper pulp generates large amounts of wastewater. Inevitably, wastewater treatment generates large amounts of sludge.

スラッジ、及び特に生物スラッジは、プロセス内で望ましくない、比較的高い濃度の無機化合物(非プロセス元素、NPE)を含有する。生物スラッジが、例えばパルプ工場への木材流入と比較すると、小さい流れであるとしても、高濃度のNPEは、パルプ工場への著しい総流入をもたらす。2003年に発行されたレポート内で、Johan Dahlbomは、クラフトパルプ工場の化学物質回収システムにおけるNPEの影響について論じている(Dahlbom,J.、Effekter av PFG vid indunstning och forbranning av bioslam i ett massabruks sodapanna(英語訳:Effects of Non Process Elements in the chemical recovery system of a kraft pulp mill from the incineration in the recovery boiler of biological sludge)、Rapport 798、Varmeforsk Service AB、S2−226、2003)。   Sludge, and especially biological sludge, contains relatively high concentrations of inorganic compounds (non-process elements, NPE) that are undesirable in the process. Even if the biological sludge is a small stream compared to, for example, the wood influx into the pulp mill, the high concentration of NPE results in a significant total influx into the pulp mill. In a report published in 2003, Johan Dahlbomb discusses the effects of NPEs on chemical recovery systems at kraft pulp mills (Dahlbomb, J., Effekter av PFG vid indus naming absoni s bon ab s a n a n a n a n g o n a b a n a n a n s a n a b a n s a n t e s English translation: Effects of Non Process Elements in the chemical recovery system of a Kraft pulp mill from the institutional org. sk Service AB, S2-226, 2003).

Dahlbomは、スウェーデンのパルプ工場内の総流入への生物スラッジ内のNPEの相対的な寄与について調査した。その結果が表1に示される。   Dahlbom investigated the relative contribution of NPE in biological sludge to the total influx in Swedish pulp mills. The results are shown in Table 1.

生物スラッジからの寄与が調査されたすべてのNPEについて著しいことは明白である。本発明者らは、本明細書に開示される方法及びシステムによって、この問題及び他の関連する問題に対処することに成功した。水熱炭化(HTC)が化学パルプ工場からのスラッジを処理するために適用されて、P及びSiなどの望ましくない無機化合物の大半を含有する、乾燥固体含有量の高い高エネルギーの固体生成物を生成することができ、この生成物が、蒸気及び工場の電力を生成するために工場発電ボイラ内で効率的に燃焼され得る、というのは驚くべき発見である。生成された蒸気の一部は、水熱炭化プロセスに燃料供給するために使用され得る。必要な場合、HTCオフガスが燃焼用空気と一緒に発電ボイラ内に取り込まれて、可能性のある有機残渣を破壊し、HTCプラント内のガス処理の費用を最小限にし得る。   It is clear that the contribution from biological sludge is significant for all NPEs investigated. The present inventors have successfully addressed this and other related problems with the methods and systems disclosed herein. Hydrothermal carbonization (HTC) has been applied to treat sludge from chemical pulp mills to provide high dry solids, high energy solid products containing most of the undesirable inorganic compounds such as P and Si. It is a surprising finding that it can be produced and this product can be efficiently burned in a factory power boiler to produce steam and factory power. Some of the generated steam may be used to fuel a hydrothermal carbonization process. If necessary, HTC off-gas can be taken into the power boiler along with the combustion air to destroy possible organic residues and minimize the cost of gas treatment in the HTC plant.

統合の可能性に起因して、本明細書に開示されるシステムは、好ましくは、発電ボイラにごく接近して構築される。既存のパルプ工場を改築するとき、又は新しい工場を計画及び建築するとき、本システムの統合は、本明細書において得られる助言を基に、当業者によって最適化され得る。既存のパルプ工場の場合、本明細書に開示されるようなシステムは、発電バーナの近くに置かれ、またそれに接続されることになる移動式ユニット内に提供されることが想起される。   Due to integration possibilities, the system disclosed herein is preferably constructed in close proximity to a power boiler. When retrofitting an existing pulp mill or planning and building a new mill, the integration of the system can be optimized by those skilled in the art based on the advice provided herein. In the case of existing pulp mills, it is recalled that the system as disclosed herein is provided in a mobile unit that is located near and connected to the power generation burner.

第1の態様は、スラッジ流の水熱炭化(HTC)のステップを含む、化学パルプ工場内でのスラッジの処理のための方法に関し、
−上記スラッジ流が、HTC反応器を備えるHTC設備内へ供給され、昇温及び圧力を受け、少なくとも1つの固体留分、少なくとも1つの液体留分、及び少なくとも1つのガス留分を生成し、
−上記少なくとも1つの固体留分が、上記パルプ工場の発電ボイラに供給され、蒸気を発生させるために燃やされ、
−上記少なくとも1つの液体留分が、パルプ工場からの淡黒液と組み合わされ、上記パルプ工場の黒液蒸発器に供給され、
−結果として生じる濃縮黒液が、上記パルプ工場の回収ボイラ内で燃やされる。
A first aspect relates to a method for treating sludge in a chemical pulp mill, comprising a step of hydrothermal carbonization (HTC) of the sludge stream,
The sludge stream is fed into an HTC facility comprising an HTC reactor and subjected to elevated temperature and pressure to produce at least one solids fraction, at least one liquid fraction, and at least one gas fraction;
The at least one solids fraction is fed to a power boiler of the pulp mill and burned to generate steam;
The at least one liquid fraction is combined with a light black liquor from a pulp mill and supplied to a black liquor evaporator of the pulp mill;
-The resulting concentrated black liquor is burned in the recovery boiler of the pulp mill.

化学パルプ工場内でのHTCプロセスの統合の一般的な実施例は、図1に例証され、ここでは、スラッジ流(A)がHTC設備(HTC)に供給され、そこから、結果として生じる液体留分(B)が、パルプ工場の黒液蒸発器に供給され、時には淡黒液とも称される薄黒液と混合される。結果として生じる固体留分は、次いで、回収ボイラ内で燃焼される。結果として生じる蒸気は、蒸発器を加熱するため、及びさらにはパルプ工場内の他のエネルギー需要のために使用され得る。結果として生じる固体留分(C)は、好ましくはHTCオフガス(D)と一緒に、パルプ工場の発電ボイラに供給される。発電ボイラによって生成される蒸気の留分(E)は、HTC設備、HTC反応器、又は入ってくるスラッジを加熱するために使用され得る。   A general example of the integration of an HTC process in a chemical pulp mill is illustrated in FIG. 1, where a sludge stream (A) is fed to an HTC facility (HTC) from which the resulting liquid fraction The minute (B) is fed to a pulp mill black liquor evaporator and mixed with a light black liquor, sometimes also called a light black liquor. The resulting solids fraction is then burned in a recovery boiler. The resulting steam can be used to heat the evaporator, and even for other energy needs in the pulp mill. The resulting solids fraction (C) is fed to the pulp mill power boiler, preferably together with the HTC offgas (D). The steam fraction (E) produced by the power boiler can be used to heat HTC equipment, HTC reactors, or incoming sludge.

HTC設備は、好ましくは、図2に概略的に例証されるようないくつかの構成要素を備える。ここでは、破線は、図1では「HTCボックス」として単に示されるHTC設備の範囲を定める。HTC反応器(10)は、HTC設備の中心構成要素として示される。スラッジ(A)は、スラッジを受け取って希釈するための装置(50)、例えば、ミキサ付きタンク内のHTC設備内へ供給される。次いで、スラッジは、二重管式又はシェルアンドチューブ型の熱交換器など、任意の好適なタイプの熱交換器であり得る余熱器(60)内で余熱され得る。余熱器(60)は、好ましくは、1つ又は複数のフラッシュ回収ステップ(30)からの蒸気(E)によって加熱される。最終加熱器(70)は、好ましくは、HTC反応器(10)の直前に提供される。最終加熱器(70)は、好ましくは、発電ボイラからの蒸気(F)によって加熱される。余熱器及び最終加熱器のタイプ、構成、及び寸法の選択は、当業者によって行われ得る。   The HTC facility preferably comprises several components as schematically illustrated in FIG. Here, the dashed line delimits the HTC equipment, which is simply shown in FIG. 1 as "HTC box". The HTC reactor (10) is shown as a central component of the HTC facility. Sludge (A) is fed into an apparatus (50) for receiving and diluting sludge, for example, HTC equipment in a tank with a mixer. The sludge may then be preheated in a preheater (60), which may be any suitable type of heat exchanger, such as a double tube or shell and tube heat exchanger. The preheater (60) is preferably heated by steam (E) from one or more flash recovery steps (30). The final heater (70) is preferably provided immediately before the HTC reactor (10). The final heater (70) is preferably heated by steam (F) from a power boiler. Selection of the type, configuration, and dimensions of the preheater and final heater can be made by those skilled in the art.

1つの実施例によると、固体留分及び液体留分は、HTC反応器から直接採取される(図示されない)。図2に示される実施例においては、単一の液体HTC生成物が、HTC反応器(10)から採取され、1つ又は複数のステップにおいて分離を受ける。ここでは、この生成物は、まず、フラッシュ蒸気回収とも称されるフラッシュ蒸発(30)のステップ、続いて、固体/液体分離(40)の別のステップを受ける。フラッシュ蒸発ステップは、入ってくるスラッジを予熱するために使用され得る蒸気(E)を生成する。固体/液体分離(40)の第2のステップは、沈降ステップ、ろ過ステップ、フィルタプレス、固体/液体分離機スクリュー若しくは圧縮機、又は同様のものから選択され得る。1つの実施例において、例えば、フィルタプレスを使用するとき、固体留分は、60〜75%DSの区分まで濃縮され、液体留分は、10%DS未満を含有することになる。   According to one embodiment, the solids and liquid fractions are taken directly from the HTC reactor (not shown). In the embodiment shown in FIG. 2, a single liquid HTC product is taken from the HTC reactor (10) and undergoes separation in one or more steps. Here, the product first undergoes a step of flash evaporation (30), also referred to as flash vapor recovery, followed by another step of solid / liquid separation (40). The flash evaporation step produces steam (E) that can be used to preheat incoming sludge. The second step of solid / liquid separation (40) may be selected from a settling step, a filtration step, a filter press, a solid / liquid separator screw or compressor, or the like. In one embodiment, for example, when using a filter press, the solids fraction will be concentrated to a fraction of 60-75% DS and the liquid fraction will contain less than 10% DS.

上記HTC反応器(10)はまた、水であり得る冷却液(G)が提供される凝縮器(20)に好ましくは供給されるオフガスを生成する。凝縮物は、スラッジ受け取り及び希釈ステップ(50)へ再循環され、オフガス(D)は、好ましくは、発電ボイラに供給されて燃焼される。任意選択的に、オフガスは、発電ボイラに供給する前に、空気、好ましくは圧縮空気と混合され得る。   The HTC reactor (10) also produces an off-gas which is preferably fed to a condenser (20) provided with a coolant (G), which may be water. The condensate is recycled to the sludge receiving and diluting step (50), and the off-gas (D) is preferably fed to a power boiler for combustion. Optionally, the off-gas can be mixed with air, preferably compressed air, before supplying to the power boiler.

図2の破線内に示されるHTC設備は、HTCステップがどのようにしてパルプ工場内に統合されるかの例にすぎない。   The HTC facility shown within the dashed line in FIG. 2 is only an example of how the HTC step is integrated into a pulp mill.

上記実施例において、言及されるスラッジ流は、化学パルプ工場内で発生するスラッジ流、又は、少なくとも一部が化学パルプ工場内で発生する異なるスラッジ流の組み合わせである。したがって、スラッジは、パルプ工場からのスラッジ、及び他のソースからの、例えば都市廃水処理からのスラッジの組み合わせであり得る。本方法及びシステムにおいて、化学パルプ工場からのスラッジは、工場の発電ボイラ内で効率的に燃焼され、蒸気及び工場の電力を生成するために使用され得る乾燥固体含有量の高い高エネルギーの固体生成物を生成するために使用される。興味深いことに、P及びSiなどの不活性成分の大半が、固体生成物内に含有される。   In the above examples, the sludge stream referred to is a sludge stream generated in a chemical pulp mill or a combination of different sludge streams generated at least in part in a chemical pulp mill. Thus, the sludge can be a combination of sludge from a pulp mill and sludge from other sources, for example, from municipal wastewater treatment. In the present method and system, the sludge from the chemical pulp mill is efficiently burned in the power boiler of the mill, producing high energy solids with a high dry solids content that can be used to generate steam and mill power. Used to produce things. Interestingly, most of the inert components such as P and Si are contained in the solid product.

実施例によると、固体生成物内のNPEの富化を確実にする、又は最適化するために、水熱炭化反応におけるpHは、好適なアルカリ化合物(例えば、黒液、使用済み石灰泥)によって、最も好ましくは5超のpHまで、制御される。Ca及びPなど、すでにpH5の元素は、プロセス水中でかなりの程度まで溶解し始める。さらなるpH調整、例えば、pHを中性又はアルカリpHまで増大させることは、好ましくは、HTC液体留分とHTC固体留分との間のNPEの分布に影響を与えるために実施される。   According to the examples, in order to ensure or optimize the enrichment of NPE in the solid product, the pH in the hydrothermal carbonization reaction is controlled by a suitable alkaline compound (eg black liquor, spent lime mud). , Most preferably to a pH greater than 5. Elements already at pH 5, such as Ca and P, begin to dissolve to a considerable extent in process water. Further pH adjustments, for example increasing the pH to neutral or alkaline pH, are preferably performed to influence the distribution of NPE between the HTC liquid fraction and the HTC solids fraction.

第1の態様の実施例によると、通常は約15〜30%の有機物質を含有する、水熱炭化からの液体は、パルプ工場蒸発プラントに送られ、そこで、黒液と一緒に蒸発されて燃焼されることになる。そのエネルギー含量が、蒸発を駆動するのに少なくとも十分な蒸気を発生させ、さらにはパルププロセスのために余剰分も発生させる可能性が高いというのが利点である。水熱炭化プロセスにおいて、溶液は、最大およそ90℃まで加熱されることになり、したがって、それが蒸発器列内に取り込まれるときに余熱をほとんど必要としない。   According to an embodiment of the first aspect, the liquid from hydrothermal carbonization, usually containing about 15-30% of organic matter, is sent to a pulp mill evaporation plant where it is evaporated together with black liquor. It will be burned. The advantage is that its energy content is likely to generate at least enough steam to drive evaporation, and also to generate excess for the pulp process. In the hydrothermal carbonization process, the solution will be heated to a maximum of approximately 90 ° C., and thus requires little residual heat when it is taken into the evaporator train.

別の実施例によると、他の態様及び実施例と自由に組み合わせ可能に、水熱炭化からの液体は、黒液と組み合わされる前に酸化を受ける。酸化ステップは、上記第1の留分内への酸化剤の注入によって、180〜300℃、好ましくは230〜300℃の区間の温度で実施される。上記酸化剤は、好ましくは、酸素、過酸化水素、過炭酸塩、及び過炭酸、並びに好ましくは、空気、最も好ましくは圧縮空気などのガスを含有する酸素から選択される。   According to another embodiment, the liquid from hydrothermal carbonization undergoes oxidation before being combined with the black liquor, freely combinable with other aspects and embodiments. The oxidation step is carried out at a temperature in the interval from 180 to 300C, preferably from 230 to 300C, by injecting an oxidizing agent into the first fraction. The oxidizing agent is preferably selected from oxygen, hydrogen peroxide, percarbonate, and percarbonate, and preferably oxygen containing gases such as air, most preferably compressed air.

上記第1の態様の別の実施例によると、HTC反応器からの上記少なくとも1つのガス留分は、空気と組み合わされ、発電ボイラに供給される。これは、ボイラに燃料を添加する、HTCガス内の可能性のある有機残渣の破壊を確実にする、及びHTCプラント内のガス処理のための費用を最小限にするという利点を有する。   According to another embodiment of the first aspect, the at least one gas cut from the HTC reactor is combined with air and fed to a power boiler. This has the advantage of adding fuel to the boiler, ensuring the destruction of possible organic residues in the HTC gas, and minimizing the costs for gas treatment in the HTC plant.

別の実施例によると、上記と自由に組み合わせ可能に、発電ボイラによって生成される蒸気の一部は、HTC反応器、又は上記反応器へのスラッジの流入物を加熱するために使用される。   According to another embodiment, part of the steam generated by the power boiler is used to heat the HTC reactor, or the sludge influent to the reactor, freely combinable with the above.

上の実施例において、上記HTCステップにおける昇温は、180〜350℃、好ましくは180〜300℃、最も好ましくは180〜230℃の区間の温度である。   In the above embodiment, the temperature increase in the HTC step is a temperature in a section of 180 to 350 ° C, preferably 180 to 300 ° C, and most preferably 180 to 230 ° C.

別の実施例によると、上記実施例と自由に組み合わせ可能に、化学パルプ工場は、クラフト法(硫酸塩法)に従って運転する。好ましくは、上記スラッジは、上記パルプ工場からの廃水の処理からの生物スラッジである。スラッジはまた、パルプ工場からのスラッジ、及び他のソースからの、例えば都市廃水処理からのスラッジの組み合わせであり得る。   According to another embodiment, the chemical pulp mill operates according to the Kraft process (sulfate process), freely combinable with the above embodiments. Preferably, the sludge is biological sludge from the treatment of wastewater from the pulp mill. The sludge can also be a combination of sludge from a pulp mill and sludge from other sources, for example, from municipal wastewater treatment.

第2の態様は、水熱炭化(HTC)反応器を備える、化学パルプ工場からのスラッジの処理のためのシステムに関し、上記システムは、
−上記スラッジを上記反応器内に取り込むための設備と、
−上記スラッジを加熱するための加熱器と、
−少なくとも1つの固体留分、少なくとも1つの液体留分、及び少なくとも1つのガス留分を生成するための、上記HTC反応器の下流の分離設備と、
−上記少なくとも1つの固体留分を上記パルプ工場の発電ボイラに供給するための供給設備と、
−上記少なくとも1つの液体留分を上記パルプ工場の黒液蒸発器に供給するための供給設備と、をさらに備える。
A second aspect relates to a system for treating sludge from a chemical pulp mill, comprising a hydrothermal carbonization (HTC) reactor, wherein the system comprises:
-Equipment for taking the sludge into the reactor;
-A heater for heating the sludge;
A separation facility downstream of said HTC reactor for producing at least one solids fraction, at least one liquid fraction and at least one gas fraction;
A supply facility for supplying the at least one solids fraction to a power boiler of the pulp mill;
A supply facility for supplying the at least one liquid fraction to the black liquor evaporator of the pulp mill.

上記第2の態様の実施例によると、本システムは、上記少なくとも1つのガス留分を空気と組み合わせ、結果として生じる混合ガスを上記発電ボイラに供給するための設備を備える。上で述べたように、これは、可能性のある有機残渣が破壊され、それによりHTCプラント内のガス処理のための要件及び費用を最小限にするという利点を有する。   According to an embodiment of the second aspect, the system comprises equipment for combining the at least one gas fraction with air and supplying a resulting gas mixture to the power boiler. As mentioned above, this has the advantage that potential organic residues are destroyed, thereby minimizing the requirements and costs for gas treatment in HTC plants.

上記第2の態様の別の実施例によると、他の実施例と自由に組み合わせ可能に、本システムは、液体留分の酸化のための反応器、並びに上記反応器内に酸化剤を供給するための補助装置、及び上記酸化において発生した熱を回収するための装置を備える。そのような装置は、圧縮空気を液体留分内に注入するための圧縮器を備え得る。気液分離器又は酸化液を冷却するためのフラッシング設備も含まれ得る。   According to another embodiment of the second aspect, the system provides a reactor for oxidizing a liquid fraction, and an oxidant in the reactor, freely combinable with other embodiments. And an apparatus for recovering heat generated in the oxidation. Such a device may include a compressor for injecting compressed air into the liquid fraction. A gas-liquid separator or a flushing facility for cooling the oxidant may also be included.

別の実施例によると、上記と自由に組み合わせ可能に、本システムは、上記発電ボイラから蒸気を受け取るように配置される加熱器を備える。好ましくは、上記加熱器は、上記HTC反応器を加熱するように、又は上記反応器へのスラッジの流入物を加熱するように適合される。   According to another embodiment, freely combinable with the above, the system comprises a heater arranged to receive steam from the power boiler. Preferably, the heater is adapted to heat the HTC reactor or to heat sludge influent to the reactor.

別の実施例によると、上記実施例と自由に組み合わせ可能に、化学パルプ工場は、クラフト法(硫酸塩法)に従って運転する。好ましくは、上記スラッジは、上記パルプ工場からの廃水の処理からの生物スラッジである。スラッジはまた、パルプ工場からのスラッジ、及び他のソースからの、例えば都市廃水処理からのスラッジの組み合わせであり得る。   According to another embodiment, the chemical pulp mill operates according to the Kraft process (sulfate process), freely combinable with the above embodiments. Preferably, the sludge is biological sludge from the treatment of wastewater from the pulp mill. The sludge can also be a combination of sludge from a pulp mill and sludge from other sources, for example, from municipal wastewater treatment.

本システムは、好ましくは、パルププラント内で統合され、例えば、新しいプラント内に構築されて完全に統合されるか、又は既存のプラントへのアドオンとして統合される。さらに別の実施例によると、上記実施例と自由に組み合わせ可能に、本システムは、移動式ユニット内、好ましくは輸送コンテナ内に収容される。これは、好ましくは、発電ボイラにごく接近して置かれる。   The system is preferably integrated within the pulp plant, for example, built in a new plant and fully integrated, or integrated as an add-on to an existing plant. According to yet another embodiment, the system is housed in a mobile unit, preferably in a shipping container, which can be freely combined with the above embodiments. It is preferably located in close proximity to the power boiler.

現在のところスラッジが黒液と混合され、蒸発され、回収ボイラ内で燃焼される、Dahlbomによって研究されたようなクラフトパルプ工場において、このプロセスの導入は、工場のクローズドサイクルへのNPE流入に対して非常にプラスの影響を有することが想起される。スラッジ流全体ではなくHTC液のみを再生利用することにより、工場のクローズドサイクルへのAl、Si、P、Ca、Cl、及びFeの総流入量をそれぞれ23、17、11、6、6、及び10%減少させる。   At present, in kraft pulp mills as studied by Dahlbomb, where the sludge is mixed with black liquor, evaporated and burned in a recovery boiler, the introduction of this process is based on the NPE inflow to the factory closed cycle. And have a very positive effect. By recycling only the HTC solution, rather than the entire sludge stream, the total inflows of Al, Si, P, Ca, Cl, and Fe into the closed cycle of the plant were reduced to 23, 17, 11, 6, 6, and respectively. Reduce by 10%.

これは、新たな石灰作製の必要性、及び排出石灰取り扱いの両方を0.4〜1t/t DSスラッジだけ低減する。塩化物の減少は、回収ボイラ熱伝達面の腐食及び汚染に対してプラスの影響を有する。Al、Si、及びCaの減少は、黒液蒸発器表面への汚染に良い影響を及ぼすだけでなく、緑液かす及び石灰泥のろ過特性を向上させる。   This reduces both the need for fresh lime production and the discharge lime handling by 0.4-1 t / t DS sludge. Chloride reduction has a positive effect on corrosion and contamination of the recovery boiler heat transfer surface. The reduction of Al, Si and Ca not only has a positive effect on the contamination of the black liquor evaporator surface, but also improves the filtering properties of green liquor and lime mud.

本明細書に開示されるような方法又はシステムにおいて、HTC生成物は、高い乾燥固体含有量で工場発電ボイラ内で燃焼されて、HTCプロセスを駆動するための蒸気、並びに工場内で使用され得る蒸気余剰分を発生させる。HTC液は、黒液と一緒に蒸発され、溶存有機物は、回収ボイラ内で燃焼されて、蒸発を駆動するのに十分な蒸気を発生させる。このようにして、スラッジのエネルギー含量が効率的に使用されると同時に、化学パルプ工場のクローズドサイクルへのNPE流入に関連する問題を回避する。   In a method or system as disclosed herein, the HTC product can be burned in a factory power boiler with a high dry solids content to be used for steam to drive the HTC process, as well as in the factory. Generates excess steam. The HTC liquor is evaporated together with the black liquor, and the dissolved organics are burned in a recovery boiler to generate sufficient steam to drive the evaporation. In this way, the energy content of the sludge is used efficiently while avoiding the problems associated with NPE inflow to the closed cycle of a chemical pulp mill.

液体留分の酸化のステップを含むことにより、液体留分から蒸気の形態で熱を取り出すことを可能にし、パルプ工場の加熱要件、又はHTCプロセスの加熱要件に寄与する。酸化ステップはまた、黒液と混合する前に液体体積を減少させることを可能にする。加えて、酸化ステップは、液体留分内に化学反応、例えば、様々な化学物質の分解を生じさせる。   The inclusion of the step of oxidizing the liquid fraction allows heat to be extracted from the liquid fraction in the form of vapor, which contributes to the heating requirements of the pulp mill or of the HTC process. The oxidation step also allows the liquid volume to be reduced before mixing with the black liquor. In addition, the oxidation step causes chemical reactions within the liquid fraction, for example, the decomposition of various chemicals.

他の利点は、実例、特許請求の範囲、及び図面を含む本開示の研究により当業者にとっては明白である。   Other advantages will be apparent to one skilled in the art from a study of the present disclosure, including examples, claims, and drawings.

「実例1」
スウェーデンのパルプ工場からの生物スラッジのHTC処理
スウェーデンのパルプ工場からの生物スラッジを、撹拌した0.5lバッチ反応器内で200℃の温度で水熱炭化により処理した。生物スラッジを反応器内に充填し、炭化温度まで加熱した。炭化後、反応器を素早く冷却し、結果として生じるスラリをろ過した。固体生成物及び液体生成物について別個の分析を行い、それぞれの相におけるNPEの分布を決定した。
"Example 1"
HTC Treatment of Biological Sludge from Swedish Pulp Mill Biological sludge from a Swedish pulp mill was treated by hydrothermal carbonization at a temperature of 200 ° C. in a stirred 0.5 l batch reactor. Biological sludge was charged into the reactor and heated to the carbonization temperature. After carbonization, the reactor was quickly cooled and the resulting slurry was filtered. Separate analyzes were performed on the solid and liquid products to determine the distribution of NPE in each phase.

表2を参照すると、結果は、固体HTC生成物内での重要なNPEの著しい富化を示した。したがって、黒液蒸発器へのHTC液の再生利用は、クローズドのパルプ工場サイクル内でのNPE量に対する影響が非常に小さいまま可能である。   Referring to Table 2, the results indicated a significant enrichment of key NPEs within the solid HTC product. Thus, the recycling of HTC liquor to the black liquor evaporator can have a very small effect on the amount of NPE in a closed pulp mill cycle.

炭化前後に、ブフナー漏斗にスラリの試料を注ぐことによって、脱水特性を試験した。ろ過は、kg DS/m2フィルタ表面×hとして測定した。HTC処理したスラリは、元の生物スラッジと比較して著しく改善した(300%超)脱水特性を呈した。これは、最大で65〜75%の乾燥固体含有量までの効率的な機械脱水を可能にする。またこれは、工場の発電ボイラ内の燃焼によりスラッジ内のエネルギー含量の有効利用を可能にし、ここでは、NPEの主な含有量は灰の中に見られる。   The dewatering properties were tested by pouring a sample of the slurry into a Buchner funnel before and after carbonization. Filtration was measured as kg DS / m2 filter surface x h. The HTC treated slurry exhibited significantly improved (> 300%) dewatering properties compared to the original biological sludge. This enables efficient mechanical dewatering up to a dry solids content of 65-75%. This also allows for an efficient use of the energy content in the sludge by combustion in the power boiler of the factory, where the main content of NPE is found in the ash.

さらなる詳細化なしに、当業者は、実例を含む本説明を使用して、本発明を最大限に利用することができると考えられる。また、本発明は、発明者らに現在知られている最良の形態を構成するその好ましい実施例に関して本明細書に開示されているが、当業者には明らかであるような様々な変形形態及び修正形態が、添付の特許請求の範囲に明記される本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることを理解されたい。   Without further elaboration, it is believed that one skilled in the art can, using the description including examples, utilize the present invention to its fullest extent. Also, while the present invention has been disclosed herein in terms of its preferred embodiments, which constitute the best mode currently known to the inventors, various modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. It is to be understood that modifications may be made without departing from the scope of the invention as set forth in the claims below.

したがって、様々な態様及び実施例が本明細書に開示されているが、他の態様及び実施例が当業者には明白である。本明細書に開示される様々な態様及び実施例は、例証の目的のためであり、制限することは意図されず、真の範囲及び趣旨は、以下の特許請求の範囲によって示される。   Thus, while various aspects and embodiments have been disclosed herein, other aspects and embodiments will be apparent to those skilled in the art. The various aspects and examples disclosed herein are for illustrative purposes and are not intended to be limiting, with the true scope and spirit being indicated by the following claims.

Claims (10)

スラッジ流の水熱炭化(HTC)のステップを含む、化学パルプ工場内でのスラッジの処理のための方法であって、
前記スラッジ流が、HTC反応器を備えるHTC設備内へ供給され、昇温及び圧力を受け、少なくとも1つの固体留分、少なくとも1つの液体留分、及び少なくとも1つのガス留分を生成し、
前記少なくとも1つの固体留分が、前記パルプ工場の発電ボイラに供給され、蒸気を発生させるために燃やされ、
前記少なくとも1つの液体留分が、前記パルプ工場からの淡黒液と組み合わされ、前記パルプ工場の黒液蒸発器に供給され、
結果として生じる濃縮黒液が、前記パルプ工場の回収ボイラ内で燃やされる、ことを特徴とする、方法。
A method for treating sludge in a chemical pulp mill, comprising a step of hydrothermal carbonization (HTC) of the sludge stream, comprising:
The sludge stream is fed into an HTC facility comprising an HTC reactor and subjected to elevated temperature and pressure to produce at least one solids fraction, at least one liquid fraction, and at least one gas fraction;
The at least one solids fraction is fed to a pulp mill power boiler and burned to generate steam;
The at least one liquid fraction is combined with light black liquor from the pulp mill and supplied to a black liquor evaporator of the pulp mill;
The process wherein the resulting concentrated black liquor is burned in a recovery boiler of the pulp mill.
前記HTC設備からの前記少なくとも1つのガス留分が、空気と組み合わされ、結果として生じる混合ガスが、前記発電ボイラに供給される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the at least one gas cut from the HTC facility is combined with air and a resulting gas mixture is provided to the power boiler. 前記発電ボイラによって生成される前記蒸気の一部が、前記HTC反応器、又は前記反応器へのスラッジの流入物を加熱するために使用される、請求項1又は2に記載の方法。   The method of claim 1 or 2, wherein a portion of the steam generated by the power boiler is used to heat the HTC reactor or sludge influent to the reactor. 前記HTCステップにおける昇温が、180〜350℃、好ましくは180〜300℃、最も好ましくは180〜230℃の区間の温度である、請求項1から3までのいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature increase in the HTC step is a temperature in a section of 180 to 350C, preferably 180 to 300C, most preferably 180 to 230C. 前記化学パルプ工場が、クラフト法(硫酸塩法)に従って運転し、前記スラッジが、前記パルプ工場からの廃水の処理からの生物スラッジを含む、請求項1から4までのいずれか一項に記載の方法。   5. The chemical pulp mill according to any one of the preceding claims, wherein the chemical pulp mill operates according to a kraft process (sulfate process) and the sludge comprises biological sludge from the treatment of wastewater from the pulp mill. Method. 水熱炭化(HTC)反応器を備える、化学パルプ工場からのスラッジの処理のためのシステムであって、前記システムが、
前記スラッジを前記HTC反応器内に取り込むための設備と、
前記スラッジを加熱するための加熱器と、
少なくとも1つの固体留分、少なくとも1つの液体留分、及び少なくとも1つのガス留分を生成するための、前記HTC反応器内又は前記HTC反応器の下流の分離設備と、
前記少なくとも1つの固体留分を前記パルプ工場の発電ボイラに供給するための供給設備と、
前記少なくとも1つの液体留分を前記パルプ工場の黒液蒸発器に供給するための供給設備と、をさらに備えることを特徴とする、システム。
A system for treating sludge from a chemical pulp mill, comprising a hydrothermal carbonization (HTC) reactor, said system comprising:
Equipment for taking the sludge into the HTC reactor;
A heater for heating the sludge,
A separation facility within the HTC reactor or downstream of the HTC reactor for producing at least one solid fraction, at least one liquid fraction, and at least one gas fraction;
A supply facility for supplying the at least one solid fraction to a power boiler of the pulp mill;
A supply facility for supplying the at least one liquid fraction to the pulp mill black liquor evaporator.
前記システムが、前記少なくとも1つのガス留分を空気と組み合わせ、結果として生じる混合ガスを前記発電ボイラ内に供給するための設備を備える、請求項6に記載のシステム。   The system according to claim 6, wherein the system comprises facilities for combining the at least one gas fraction with air and supplying a resulting gas mixture into the power boiler. 前記システムが、前記発電ボイラからの蒸気を受け取るように配置される加熱器を備え、前記加熱器が、前記HTC反応器を加熱するように、又は前記反応器へのスラッジの流入物を加熱するように適合される、請求項6又は7に記載のシステム。   The system comprises a heater arranged to receive steam from the power boiler, wherein the heater heats the HTC reactor or heats sludge influent to the reactor. 8. The system according to claim 6 or 7, wherein the system is adapted to: 前記化学パルプ工場が、クラフト法(硫酸塩法)に従って運転し、前記スラッジが、前記パルプ工場からの廃水の処理からの生物スラッジを含む、請求項6から8までのいずれか一項に記載のシステム。   9. The chemical pulp mill according to any one of claims 6 to 8, wherein the chemical pulp mill operates according to a kraft method (sulphate method) and the sludge comprises biological sludge from the treatment of wastewater from the pulp mill. system. 前記システム又は前記システムの部分が、移動式ユニット内、好ましくは輸送コンテナ内に収容される、請求項6から9までのいずれか一項に記載のシステム。   10. The system according to any one of claims 6 to 9, wherein the system or parts of the system are housed in a mobile unit, preferably in a shipping container.
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