SE438686B - Sett att behandla ett vattenhaltigt brensle, innehallande kolloidalt och kemiskt bundet vatten, foretredesvis torv - Google Patents

Description

s1o1oss-7p e 2 kolprodukt, men behandlingstiden har visat sig vara alltför lång för att en ekonomiskt försvarbar drift skall kunna upprätthållas; En nackdel är vidare att processtíden blir starkt beroende av åldern på torven, beroende på att halten kemiskt bundet vatten, såsom nämnts, varierar med åldern på torven. En annan mycket väsentlig nackdel är att även det kemiskt.bundna vattnet avlägsnats genom den höga temperaturen, vilket medför att för förbränningen nödvändigt syre avlägsnats.

Försök har nu visat att det kolloidalt bundna vattnet lösgöres oberoende av det kemiskt bundna vattnet om blott temperaturen hålles på en nivå under cza 2l0°C och ett kritiskt värde av mer än 200°C endast upprätthâlles kortvarigt.

Försök har vidare visat att det kolloidala vattnet fri- göres sprângartat inom ett relativt litet temperaturíntervall av cza 100-220OC och för att nå kort behandlingstid bör en temperatur av 180-2l0cC nås mycket snabbt. Teoretiskt sett kan man genom behandlingstider av storleksordningen några sekunder frigiva det kolloidalt bundna vattnet och kvarhålla väsentligen hela mängden av för förbränningen nyttigt,kemiskt bundet vatten. Förutom att det nya förfarandet medför att bränsle med förbättrade förbränningsegenskaper och behandlingstider kan göras utomordentligt kort når man vidare den väsentliga fördelen att åldern på det behandlade bränslet inte påverkar processtiden, eftersom det kemiskt bundna vattnet icke skall påverkas.

Det för det nya sättet väsentligen nya består däri, att bränslet före uppvärmningen avvattnas till ett vattenínne- håll inom ett bestämt område, att bränslet därefter inmatas in i och genom en förvärmningskammare, att uppvärmt vatten med ett tryck, som förhindrar kokning av vattnet bringas att strömma motströms bränslemassan i förvärmningskammaren och avgå från förvärmningskamrnaren, att den uppvärmda bränsle- massan inmatas i en reaktionskammare och tillsättes uppvärmt vatten under högt tryck för kortvarig uppvärmning av bränsle- a 8101083-7 massan till en temperatur överstigande l50°C för frigöring av i bränslet ingående kolloidalt vatten, medan det till bräns- let kemiskt bundna vattnet väsentligen kvarhâlles samt att den sålunda erhållna, vatten innehållande bränsleprodukten, matas till en avvattningsanordning.

I detta förfarande har icke de angivna trycken någon betydelse för själva förädlingen av produkten, dvs frigöringen .av det kolloidalt bundna vattnet, utan har endast till uppgift _att underlätta genomströmningen av,uppvärmt vatten respektive .i ...,. ._.-....,._.....__._-... _.. .._.._.-- att vid rådande vattentemperaturer hindra kokning av vattnet och sålunda alltför kraftig ångbildning.

Uppfinningen beskrivas nedan i anslutning till bifogade ritningar, på vilka figur 1 visar kurvor upptagna vid termoanalytiska försök och figur 2 schematiskt visar en anläggning för behandling av råtorv enligt det nya sättet.

Figur 1 åskådliggör i kurvform två försök, som utvalts i en försöksserie och där de båda kurvorna åskådliggör hur vattenhalten minskar med ökande temperatur och som en funktion av tiden. Det bör påpekas att samtliga försök resulterade i kurvor med identiskt karakteristiska delar. Den med % H20 betecknade Y-axeln anger viktminskningen hos den behandlade torven. Betaktar man kurvan A framgår det att vattenhalten sjunkit från H5% till 38% vid Al vid en uppvärmning från 2500 till cza QDOC med en uppvärmningstid av c:a 5 min.

En helt motsvarande sänkning av vattenhalten erhålles enligt kurvan B om temperaturökningen till punkten Bl sker under cza 17 min. Det bör observeras att försöken utfördes på fräst torv, dvs torv som väsentligen endast innehåller kolloi- dalt vatten och kemiskt bundet vatten och att viktminskningen, åstadkommen genom avdunstning av vatten, helt kan tillskrivas minskningen av mängden kolloidalt vatten, under loppet av 8101083-7 H ' c:a l min, Temperaturökningen, som försiggick med konstant hastighet var för kurvan A cza 30OC/min och för kurvan B cza l0OC/min. Såsom klart framgår av båda kurvorna föll vattenhalten snabbt mellan punkterna Al och A2 respektive Bl och B2 inom ett temperaturintervall av cza 100-l5ÛoC för att därefter i temperaturintervallet 150-20OOC, dvs mellan punkterna A2 och A3 respektive B2 och B3 falla nästan . vertikalt. Frigivningen av det kolloidala vattnet sker sålunda så gott som instantant då torvmassan nått en temperatur av cza 1500-200°C. Vid en temperatur av csa 2l0°C planar kurvan plötsligt ut (AH respektive BH) och viktminskningen sker långsamt. Denna långsamma viktminskning beror på att det kolloidala vattnet och givetvis lösare bundet vatten, exempelvis kapillärt bundet vatten och hålrumsvatten, som kan ha funnits i frästorven, helt lösgjorts och avdunstat. Återstoden utgöres av det kemiskt bundna vattnet, vilket enligt uppfinningen skall bibehållas i största möjliga ut- sträckning för att få en god förbränning av den slutliga bränsleprodukten.

Det framgår sålunda att man genom att snabbt bibringa torven eller annat bränsle, som innehåller kolloidalt vatten, förutom lätt förångbart vatten, samt kemiskt bundet vatten en temperatur av storleksordningen 20000 instantant helt kan avlägsna det kolloidalt bundna vattnet och helt eller åtminstone väsentligen bibehålla det för förbränningen för- delaktiga kemiskt bundna vattnet. Det torde framgå att man kan genomföra hela behandlingen inom ett synnerligen kort tidsintervall av storleksordningen högst någon minut om blott temperaturen höjes snabbt till den effektivaste reaktionstemperaturen, dvs en temperatur inom området 150-2l0oC.

En process enligt uppfinningen beskrives nu i anslutning till figur 2. Bearbetad råtorv, dvs torv från vilken grenar,. sten e.d. avlägsnats och med en vattenhalt av 85% inmatas till en avvattningsanordning, såsom exempelvis en skruvav- vattnare. Från avvattnaren 1 utmatas råtorven och har då en vattenhalt inom ett relativt väl bestämt område. Vatten- halten hos den torv eller dylikt, som skall värmebehandlas i 8101083-7 bör ligga inom ett relativt väldefinierat område för att processen skall kunna fortlöpa utan alltför komplicerade regleringskretsar. Huvudskälet till att en avvattning av råtorven göres är att så stor mängd kallt vatten som möjligt skall avlägsnas och en snabbare uppvärmning erhållas, dvs minsta möjliga kallvattenmängd skall tillföras processen.

Man strävar givetvis efter en optimal avvattning, som torde *ligga vid cza 60% vatteninnehàll. I föreliggande exempel utgås från att torven innehåller 75% vatten, dvs fritt vatten, kapíllärt vatten, hälrumsvattcn, kolloidalt bundet vatten och kemiskt bundet vatten. Det antages vidare att från avvattnaren 1 utmatas 7,É6 kg torv/s, bestående av 5,52 kg vatten och 1,8U kg torrsubstans. Denna torvmassa inmatas till en bottendel av en förvärmare 2 och har ett tryck av exempelvis 25-HO bar. I förvärmaren 2, som här är utformad som en vertikal kolonn matas torvmassan uppåt, varvid eventuellt i förvärmarens inre kan anordnas omrörare för omröring av torvmassan. Till förvärmarens 2 övre parti inmatas via en ledning 3 medelst en pump H vatten med en temperatur av exempelvis 200-250°C. Pumpen ger ett tryck av exempelvis 0,2-5 har över det ovannämnda trycket, för att kompensera strömningsförluster i systemet, och den inmatade vattenmängden är i det valda exemplet 3,73 kg/s. Att vattnet från pumpen H hålles under ett tryck, som överstiger trycket i förvärmarens 1 bottendel är väsentligt för att det uppvärmda vattnet skall kunna strömma nedåt genom den uppätgående och för att kokning av vattnet i massan skall förhindras. Det inmatade varma vattnet kyls av den kalla torvmassan och uttages genom en inställbar bottenventil 5. l idealfallet uttages lika mycket vatten, som matas in, dvs i detta fall 3,73 kg/s, men i praktiken kommer en ce] av vattnet att upptagas av torvmassan. Det från förvärmarens 1 bottendel avgående vatuæt har en temperatur av 30-35°C och kan om så önskas matas till en värmeväxlare för att exempelvis värma Upp PPOCGSSY/äf ÉCH . íšíüißâše? ß I ett övre skikt, vilket på figur 2 betecknas 6, håller den nu uppvärmda uppåtstigande torvmassan en temperatur av exempelvis l3HoC och har fortfarande en vattenhalt av 75% enligt det valda exemplet. Torvmassan matas vidare till en reaktionskammare 7, vilken här visas utgöra en del av förvärmarkolonnen. I denna reaktionskammare inmatas via en ledning 8 uppvärmt vatten. I det valda exemplet erhålles detta vatten från pumpen 4 och har följaktligen ett tryck av 35 bar och en temperatur av 200-QSÛOC. Mängden inmatat vatten antages här vara 16,43 kg/s. Den stora vattenmängden gör att torvmassan, som vid inträdet i reaktionskammaren 7 har en temperatur av cza l3H°C snabbt kommer att värmas upp till en lämplig reaktionstemperatur av cza 2l0OC för ögonblicklíg frigivning av kolloidalt vatten och företrädesvis endast ned till den tröskel, som visas på figur 1 och vid vilken även frigivning av kemiskt bundet vatten påbörjas.

Från reaktorn avgår i det visade utföringsexemplet torvmassan till en fördröjningstank 9. Torvmassan inmatas i en mängd av 23,79 kg/s (2l,95 kg vatten och 1,84 kg torr- substans) och vattenhalten är sålunda 92%. Huvudändamålet med fördröjningstanken 9 är att förlänga temperaturbehand- lingen om så skulle erfordras, eftersom den "vertikala" delen A-A3 respektive B2-B3 i figur 1 inte är helt vertikal.

Det är naturligtvis möjligt att bygga samman reaktordelen 7 och fördröjningstanken 9 till en enhet och på detta sätt förlänga reaktionstiden och lika möjligt är att skilja för- värmaren 2 från reaktordelen 7. I fördröjningstanken 9 upprätthålles temperaturen företrädesvis, dvs bibehålles på exempelvis 186-2lO°C.

Från fördröjningstanken 9 avgår eventuella restgaser, som skall hållas på minimum, och vattenånga och mängderna uppgår i det valda exemplet till 0,0H kg/s respektive 0,06% kg/s.

Därigenom har torrhalten minskat till cza 1,79 kg i den från fördröjningstanken 9 utmatade torvmassan, vilken avgår i en mängd av 23,6H kg/s (2l,89 kg vatten och 1,79 kg torrsubstans).

Den sålunda färdigbehandlade torvmassan matas till en första avvattnare 10, i vilken i det visade utföringsexemplet, 8101083-7 vattenhalten sänkes till 85%. Det från avvattnaren 10 via en ledning 11 avgående vattnet (12,32 kg/s) matas medelst en pump 12 till en varmvattentank 16 och den avvattnade torvmassan (9,57 kg vatten och 1,79 kg torrsubstans) matas vidare till ytterligare avvattnare, exempelvis en eller flera cyklon- avvattnare 13, varvid vattenhalten sänkes ytterligare till exempelvis 20-30%. Från cyklonavvattnaren 13 avgående vatten matas över en ledning 1% medelst en pump 15. Totala mängden vatten, som matas till tanken 16, beräknas uppgå till 20,16 kg/s, dvs ungefär samma mängd, som matas till förvärmaren 2 och reaktorn 7. Det i kretsen 7-9-10-12-13-15-16~H-7 transporterade vattnet hälles vid reaktionstrycket och cirkulationsförlusterna kompenseras med pumparna H, 12 och 15, av vilka pumparna 12 och 15 kan undvaras. Den värmemängd, som medföljer torven ut från avvattnarna och den värmemängd, som åtföljer det genom ventilen 5 utsläppta vattnet, kompenseras genom värmetillförsel från en ångpanna 19. I tanken 16 är anordnad en med varmvatten eller företrädesvis ånga matad uppvärmningsanordning 18, vilken tillföres ånga från ângpannan 19. Ångan kondenseras i uppvärm- ningsslingan 18 och återmatas medelst en pump 20 till ångpannan.

I det visade utföringsexemplet matas torvmassan vidare till torkanordningen 21, från vilken den färdiga produkten, som exempelvis har ett vatteninnehâll av 27%, huvudsakligen kemiskt bundet vatten, uttages.

Det betonas, att den ovan beskrivna processanläggningen endast är vald för att åskådliggöra uppfinningen och att det praktiska utförandet kan komma att avvika väsentligen från det beskrivna. Olika modifieringar av den beskrivna processen är möjliga utan avsteg från uppfinningstanken. Sålunda är det möjligt att i såväl förvärmaren som i reaktorn mata uppvärm- níngsvattnet exempelvis radiellt genom torvamassan istället för att, såsom beskrivits, mata den mot respektive i torv- massans rörelseriktning.

Claims (3)

8101083-7 8 P A T L H T F P A V

1. Sätt att behandla ett vattenhaltigt bränsle, innehållande kolloidalt och kemiskt bundet vatten, företrädesvis torv, vid vilket bränslet uppvärmes medelst vatten under tryck, k ä n n e t e c k n a t därav, att bränslet före uppvärmningen avvattnas till ett vatteninnehåll inom ett bestämt område, att bränslet därefter inmatas in i och genom en förvärmningskammare (2), att uppvärmt vatten med ett tryck, som förhindrar kokning av vattnet bringas att strömma motströms bränslemassan i förvärm- ningskammaren (2) och avgå från förvärmningskammaren, att den uppvärmda bränslemassan inmatas i en reaktionskammare (7) och tillsättes uppvärmt vatten under högt tryck för kortvarig upp- värmning av bränslemassan till en temperatur överstigande l50oC för frigöring av i bränslet ingående kolloidalt vatten, medan det till bränslet kemiskt bundna vattnet väsentligen kvarhålles samt att den sålunda erhållna, vatten innehållande bränsleprodukten matas till en avvattningsanordning (l0,l3).

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att bränslemassan bibringas en temperatur av upp till 2l0°C i reak- tionskammaren.

3. Sättenligtkravleller2, kännetecknat därav, att förvärmningen och reaktionen utföres i ett samman- hängande utrymme (2,7). H. Sätt enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att det från den erhållna produkten avlägsnade vattnet återföres till förvärmningskammaren (2) och reaktionskammaren (7). 8UÛ928 Og/EW