NO330295B1 - Framgangsmate for tilvirkning av fyringsprodukt - Google Patents

Abstract

Framgangsmåte for tilvirkning av et fyringsprodukt hvor partikler av kloakkslam og partikler av torv blir presset sammen til dannelse av pellets eller briketter. Kloakkslammet tørkes til en tørrstoffandel på 60-90% og males. Det nyttes en langfibret torv som tørkes ned til en tørrstoffverdi på 60-90 %, fortrinnsvis 12-15% og males til en partikkelstørrelse i området 0,2 til 10mm. Det lages en partikkelblanding med ca 20 - 60 vektprosent torv og 40 - 80 vektprosent kloakkslampartikler, som ekstruderes for sammenpressing av partiklene. Forut for ekstruderingen kan blandingen tilsettes vanndamp for å styre temperatur og fuktighet.

Description

Framgangsmåte for tilvirkning av fyringsprodukt, samt fyringsprodukt

Oppfinnelsen gjelder en framgangsmåte for tilvirkning av fyringsprodukt, som angitt i innledningen til patentkrav 1. Det gjelder en framgangsmåte for tilvirkning av et fyringsprodukt hvor partikler av kloakkslam og partikler av torv blir presset sammen til dannelse av agglomerater, i form av granuler, pellets eller briketter,

Dette fyringsproduktet har karakter av et agglomerat, det vil si en enhet presset sammen av partikler, så som granuler, pellets og briketter. I det følgende vil det bli brukt betegnelsen "pellets".

Bakgrunn

Kloakkslam utgjør et problemmateriale for de fleste kloakkanlegg. På grunn av innholdet av skadelige stoffer, så som tungmetaller, er det etter hvert oppstått problem med å bruke kloakkslam til gjødsel og jordforbedringsmiddel eller i åpne deponier. Dette har igjen ført til behov for andre måter å nyttiggjøre seg de verdier som ligger i kloakkslammet. Det er gjort mange forsøk på å finne praktiske utnyttelser av kloakkslam som energikilde.

Fra US-patentskrift 4,225,457 (Schulz) er det kjent å bruke kloakkslam som bindemiddel ved pressing av briketter av revet fast avfall.

Fra US-patentskrift 5,797,972 (Schulz) er det kjent å lage mekanisk stabile fyringsbriketter med kloakkslam som hovedingrediens, med et tillegg av kull og kalk som bindemiddel.

Fra US patentskrift 4,395,265 (Reilly et al 1983) er det nevnt at tørket, malt kloakkslam blir tilsatt torvpartikler for å binde torvpartiklene samme til pellet for fyring. Det er ikke kjent at dette har ført til et anvendelig produkt, selv om det holdes åpent for pulverisering av sluttresultatet og innblåsing i et brennkammer.

Fra US-patentskrift 5,389,114 (Forder 1995) er det kjent å blande 77% kloakkslam, 12,5% torv og 12,5% sagflis som råmateriale for fyringspellets. Tilvirkningsprosessen omfatter flere faser med mekanisk og kjemisk behandling, og med desinfisering med mikrobølger. Denne framgangsmåten er komplisert og krever bruk av kjemiske tilsetninger.

Fra US-patentskrift 5,972,058 (Turkkeli, 1999) er det kjent å bruke granulert torv som tilsetningsstoff i en prosess hvor det tilvirkes partikler med utgangspunkt i kloakkslam. Denne prosessen forutsetter at kloakkslammet ekstruderes på en slik måte sammen med torvpartiklene, at cellestrukturen i kloakkslammet åpnes og torvpartiklene absorberer. Det forutsettes videre at partiklene belegges med et beleggmateriale og videre at de herdes for å gi tilstrekkelig stabilitet.

Fra koreansk patentsøknad 200302906 (Ook 2003) er det kjent å presse torvpartikler, kloakkslam og zeolitt i mengdeforhold 65:25:10. Denne framgangsmåten krever altså et ekstra tilsetningsstoff.

Fra svensk patentskrift 524283 (Lindahl, 2002) er det kjent å presse briketter eller lignende av torvpartikler og kloakkslam, etterfulgt av en impregnering av brikettene med parafin, voks eller liknende oljeholdig behandlingsmiddel.

Fra PCT-publikasjon WO 00/71477 er det kjent en framgangsmåte for forbehandling, pelletering og tørking av industrislam for gjenbruk. Kloakkslam og industrislam er to ulike basismaterialer, både når det gjelder innhold og egenskaper. Her tas det utgangspunkt i at slammet har et høyt vanninnhold og at det skal fordreneres. Som virkemiddel for å få slammet pelleterbart blir det tilsatt en "tørrsubstans", særlig organisk avfall. Etter pelletiseringen blir det gjennomført en sluttørking.

Fra D2, US patentskrift 5,797,972, er det kjent å tørke kloakkslam før det tilsettes bindemiddel og pelleteres. Dette gir ingen anvisning på tilsetning av andre materialer og derfor heller ikke noen anvisning på en framgangsmåte som er egnet for å tilvirke det blandingsproduktet som er angitt kjent i innledningen til patentkrav 1.

Fra svensk patentskrift 522 179 er det kjent å tilsette torv til kloakkslam, men dette skjer ifølge det sentrale eksempel 5 ved at "torrtånkt" bioslam med et tørrstoffinnhold på 29% blandes med tørket torv.

Denne siste framgangsmåten tilsvarer det som er angitt som kjent teknikk.

Ingen av de kjente framgangsmåtene har vært tilfredsstillende med hensyn på de viktigste parametrene tilvirkningskostnader og produktkvalitet. Med hensyn til tilvirkningskostnader, har de kjente framgangsmåtene enten krevd komplisert utstyr og/eller en langvarig prosess. Når det gjelder kravene til produktkvalitet er disse blitt oppfylt gjennom fordyrende bruk av tilsetningsstoffer og spesielle trinn i tilvirkningsprosessen.

Formål

Hovedformålet med oppfinnelsen er å komme fram til en tilvirkningsmåte som gjør det mulig å omvandle kloakkslam til et agglomerat, det vil si granuler, pellets eller briketter, med tilfredsstillende lagrings- og transportegenskaper, og som tillater en effektiv og miljømessig tilfredsstillende forbrenning i forskjellige ovner.

Det er et ønske å skape pellets eller andre sammenpressinger av partikler, som gir tilstrekkelig transport- og lagringsstyrke. Dette bør oppnås uten bruk av tilsetningsstoffer.

Det er også et formål å skape et forbrenningsprodukt som tillater at eventuelle rester av tungmetaller i kloakkslammet kan samles opp og behandles på en tilfredsstillende måte.

Det er også ønskelig å skaffe et fyringsprodukt med gode brennverdier og fullstendig forbrenning, med akseptable utslipp av såkalte "klimagasser".

Oppfinnelsen

Oppfinnelsen er beskrevet i patentkrav. Framgangsmåten er kjennetegnet ved at

a) kloakkslammet tørkes til en tørrstoffandel på 60 til 90 vektsprosent og males,

b) at det nyttes en langfibret torv som tørkes ned til en tørrstoffverdi på 60-90

vektsprosent, fortrinnsvis 85 - 88 vektsprosent og males i ei kvern til en

partikkelstørrelse i området 0,2 til 10 mm,

c) at det lages en partikkelblanding med ca 20 - 60 vektsprosent torv og 40 - 80 vektsprosent kloakkslampartikler i en blandetrommel, og

d) at partikkelblandingen ekstruderes for sammenpressing av partiklene.

Det har vist seg at denne framgangsmåte krever enkelt utstyr og er enkel å

gjennomføre. Det oppnås en god sammenbinding av brikettene og fasthet og transport- og lagringsegenskaper er også tilfredsstillende. Dessuten kreves det ikke tilsetning av fordyrende impregnerings- eller styrkeøkende tilleggsstoff.

Patentkrav 2-6 angir særlig fordelaktige detaljer ved oppfinnelsen. Fyringsproduktet har vist seg å ha gode handterings- og transportegenskaper og tilfresstillende fasthet og brennkvaliteter.

Oppfinnelsen gjør det mulig å produsere et fyringsprodukt som er rimeligere og bedre i forhold til kostnadene enn sammenlignbare kjente fyringsprodukt.

Eksempel

Nedenfor er det beskrevet et eksempel på en framgangmåte og et fyringsprodukt, hvor framgangsmåten er illustrert i tegningene, idet Figur 1 viser er vist et flytdiagram for et eksempel på en tilvirkningsprosess i samsvar med oppfinnelsen, mens Figur 2 viser skjematisk et anlegg for gjennomføring av framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen

I Figur 1 er de enkelte trinn i en utførelsesform av prosessen i samsvar med oppfinnelsen vist skjematisk i et flytdiagram.

Det ble utvunnet torv, særlig langfibret gresstorv, ved pløying med kjent utstyr. Torva ble deretter lagt i kjegler for avrenning før den ble presset og deretter malt i kvern. Ved malingen kan det alternativt tilsettes andre organiske bestanddeler, så som sagflis, bark eller fiberholdig landbruksavfall med et visst tørrstoffinnhold, eventuelt også husdyravføring.

Kloakkslammet ble mottatt etter awanning. Det ble deretter sentrifugert til ca. 20% tørrstoffinnhold og tilført et lukket kammer for oppbevaring uten avgassing til luft.

Kloakkslammet ble deretter malt i kvern og sammen med torvpartiklene ble det tørket i en trommel med varmetilførsel. Her kom det ut med en temperatur på 60 - 70 grader C. Den sammenblandete partikkelmassen ble så ført til hamring, der kom ut med en temperatur på 30 - 40 grader C. Før pelletsmaskinen ble det brukt en silo for å kunne mellomlagre massen, for dermed å kunne tilføre riktig mengde til pelleteringsmaskinen. Derfor måtte en også ha mulighet for å tilføre damp til massen før den pelleteres. Slik at en har optimal temperatur 30 - 40 grader C og 60 - 90 % tørrstoff, fortrinnsvis 85 - 88 % tørrstoff.

I Figur 2 er det vist elementene i et produksjonsanlegg basert på mottak av torvblokker og kloakkslam i bulk.

Utgangspunktet for prosessen og produktet i samsvar med oppfinnelsen er kloakkslam. I eksemplet ble det brukt kloakkslam utvunnet av et offentlig renseanlegg som mottar kloakk fra boliger. Dette kloakkslammet var altså på forhånd avvannet for å øke tørrstoffinnholdet.

Anlegget omfattet ei mekanisk presse 11 drevet av en motor 12 og med en

inntaksåpning 13 for torvblokker. Denne var ikke avgjørende nødvendig å bruke dersom fortørkinga var god nok.

Fra pressa 11 føres torvmassen gjennom en skruetransportør 14 med motor 15 som kan fjerne ytterligere vann fra torvmassen.

Torvmassen føres så til ei kvern 16 som drives av en motor 17 og som river opp torvmassen i partikler.

Kloakkslammet som tilføres anlegget blir deponert i et lukket kammer 18, for å unngå at det avgis gass, smittestoffer og lukt fra slammassen. Gassen som utvikles i kammeret 18, vil være ubehagelig. Den kan pumpes ut med ei pumpe 19, og brennes i ovnen til tørka.

Oppfinnelsen forutsetter en viss konsistens og fuktighetsinnhold på partiklene som skal komprimeres. Derfor blir kloakkslammet sentrifugert på forhånd. Figuren viser ei mekanisk presse 20 i beredskap om det skulle være nødvendig.

I pressa 20 ble tørrstoffinnholdet økt til 20-30 %.

For å forberede kloakkslammet for sammenblanding med torvpartiklene, blir det ført fra pressa 20 til ei kvern 22 drevet av en motor 23. Kverna 22 kan for eksempel være tilpasset for drift med en traktor, for kvern ing av biomasse.

Torvpartiklene fra kverna 16 og slampartiklene fra kverna 22 blir overført til ei trommeltørke 24, for eksempel med ikke viste skruetransportører eller fallrenner.

Trommeltørka 24 drives av en motor 25 og varmer partiklene opp mot en temperatur som er egnet for den videre behandlingen slik det vil bli beskrevet nedenfor. Her brukes en trommelovn som drives med egen brensel.

Som forbehandling til pelletiseringen blir blandingen av partikler hamret i ei hammermølle 26 drevet av en motor 27.1 hammermølla blir partiklene knust og har en temperatur på 30-40 grader før de tilføres til en pelletsmaskin 28 drevet av en motor 29. Fra pelletsmaskina 28 blir de ferdige pellets 30.send over et ristebord 31 for å fjerne støv. Deretter lagres de i en beholder 32. Derfra kan pelletmassen overføres i ladninger eller ved rørtransport til et fyringsanlegg.

For å tilpasse temperaturen og fuktigheten i massen som tilføres til pelletering, er det en fordel dersom det ved innløpet til pellettmaskinen 28, som for eksempel kan være en skruepelleterer, tilføres vanndamp fra en dampkjel 33 eller en annen dampgenerator. Det kan brukes vanndamp uten overopphetning.

Alle motorer og drivinnretninger i dette anlegget er inkludert i et styringssystem som tillater styring av prosessen slik at den kan gjennomføres kontinuerlig, med tilpasning til varierende massekvaliteter, temperaturer og andre forhold som krever tilpasning av prosessen.

I pelleteringsutstyret 28 skjer det en sammensmeltning av partiklene, med utgangspunkt i det lignininnholdet som finnes i torvpartiklene. Dette gir både sammenbinding og herding av overflata. Pellets tilvirket etter framgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen får en konsistens og hardhet som tillater blåsing og suging gjennom rør og transport i bulk og dessuten lagring under kontrollerte fuktighetsforhold.

Det har vist seg at tungmetaller som måtte finnes i kloakkslammet blir igjen i askeresten etter forbrenning. Dette gjør deponeringen enklere og hindrer den spredning av tungmetallene i naturen, som har skjedd ved bruk av kloakkslam som gjødsel eller jordforbedringsmiddel.

En særlig gunstig sammensetning av bestanddeler er 30-50 vektsprosent torv og 50-70 vektsposent kloakkslam, i begge tilfeller med utgangspunkt i fortørket masse, slik det er beskrevet foran. Men denne sammensetningen kan variere i området 20 til 60 vektsprosent torv og 40 til 80 vektsprosent kloakkslam. Denne balansen vil være avhengig av fettinnholdet i kloakkslammet og lignininnholdet i torvmassen. Dessuten styres den av de brennegenskaper som ønskes på det ferdige fyringsproduktet.

Pellets tilvirket med ca. 30 vektsprosent torv og ca. 70 vektsprosent kloakkslam, ble målt i et standardisert "Ligno-test" utstyr. Prøver viste at ca. 98,7% av pelletene var uforstyrret av testpåvirkningen. Ut fra de resultatet som foreligger, antas at denne sammensetningen er særlig gunstig.

Pelletmassen hadde en bulktettethet på ca. 0,85 kg/liter. Dette viste seg å være gunstig for forbrenningen, idet det ga fullstendig forbrenning, uten uforbrente rester i aska.

Resultat av framgangsmåten var avhengig av tilpasning av utmåling, fuktighet og temperatur til de aktuelle råvarene, men det ga mulighet for tilvirkning av et fyringsprodukt som var lett å pellettere og hadde gode lagringsegenskaper.

Claims (6)

1. Framgangsmåte for tilvirkning av et fyringsprodukt hvor partikler av kloakkslam og partikler av torv blir presset sammen til dannelse av agglomerater, i form av granuler, pellets eller briketter, karakterisert vedat a) kloakkslam tørkes til en tørrstoffandel på 60 til 90 vektsprosent og males, b) at en langfibret torvmasse tørkes til en tørrstoffandel på 60-90 vektsprosent, fortrinnsvis 85 - 88 vektsprosent og males i ei kvern (16) til en partikkelstørrelse i området 0,2 til 10 mm, c) at det lages en partikkelblanding i en blandetrommel (24) med fra 20 - 60 vektsprosent torv og 40 - 80 vektsprosent kloakkslampartikler, og d) at partikkelblandingen ekstruderes for sammenpressing av partiklene.

2. Framgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat det ble brukt 30 vektsprosent torv og. 70 vektsprosent kloakkslam.

3. Framgangsmåte i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat inntil 10 vektsprosent av torvmassen erstattes med annen fibrøs organisk masse.

4. Framgangsmåte i samsvar med et av patentkravene 1 og 2,karakterisert vedat blandingen av torv- og slampartikler tørkes, fortrinnsvis sammen, før pelletpressingen.

5. Framgangsmåte i samsvar med patentkrav 3,karakterisert vedat den tørkete blandingen presses ved hamring forut for pelletiseringen.

6. Framgangsmåte i samsvar med et av patentkravene 1 til 4,karakterisert vedat partikkelblandingen tilsettes vanndamp ved starten av pelleteringstrinnet, for å regulere fuktighet og temperatur.