SE464429B - Foerfarande och anordning foer torkning av vaatt traeavfall med hjaelp av fluidiserad baedd - Google Patents

Description

464 429 2 Om bränsleflis torkas från en fukthalt av 50 t till 30 1 före förbränning, så ökas pannans verkningsgrad 12 2 och ångbild- ningstakten torde samtidigt öka 17 2. En sekundär följdfördel med att förbränna torkad bränsleflis är en minskning av mäng- den partíkelformíga ämnen i rökgasen, beroende på mer full- ständig förbränning av kolinnehållet i träet. Därtill kommer att användningen av extrabränsle. såsom olja. som typiskt er- fordras för att upprätthålla förbränning, kan reduceras. Torr bränsleflis erbjuder också så betydande verkningsgradsförde- lar, att alternativa metoder för värmeåtervinning från bräns- leflis blir mer praktiska. Exempelvis gäller att eldning av en finkorndel av träbränslet genom en brännare för en suspension av pulvriserat kol eller framställning av bränslegas från det torkade träet i en förgasningsbädd, mycket väl kan övervägas.

Bränsleflistorkar är välkända inom skogsproduktindustrin. Vis- sa torkar använder rökgas från den träeldade pannan för att torka inkommande våt bränsleflis. Andra använder varma avgaser från någon separat förbränningsanordning, medan några få tor- kar använder ånga. Flertalet installationer utgör torkar av rotationstyp eller kaskadtyp.

Rotationstorkar tumlar bränsleflisen i en lång horisontell cy- linder medan varma gaser får strömma genom cylindern för att åstadkomma torkningen. Den våta bränsleflisen och de varma ga- serna införs vid samma ände av torken. Bränsleflisen förflyt- tar sig genom torken till följd av de varma gasernas aerodyna- miska kraft och en svag nedåtlutning hos torkens axel. De fi- naste bränsleflispartiklarna blåses helt enkelt genom torken medelst den varma gasen. För större partiklar kan det ta från 5 minuter upp till 30 minuter att passera genom torken.

Bränsleflis absorberar utan svårighet fukt tack vare sin öppna porösa struktur. Vid en fukthalt av 50 % förefinns relativt lite ytfukt. När fukthalten ökar till 60-65 2 ökar ytfukten väsentligt och bränsleflisen ter sig genomvåt. Torkar är ty- piskt konstruerade att minska den genomsnittliga fukthalten för bränsleflisen till 30-40 2 före eldning i pannan. Om fukt- 3 464 429 halten reduceras till ett värde under 30 % uppkommer dammning som resulterar i problem vid hushållsanvändning och i risk för brand.

För att torka bränsleflis till en fukthalt av 30-40 2 måste fukten diffundera genom bränslets porösa struktur innan den kan förångas från ytan. Denna diffusionstakt styr torkningstí- den för bränsleflis. Stora partiklar kräver väsentligt längre tider för att torka än små partiklar beroende på svårigheten att diffundera fukt till ytan. Att torka bränsleflis till en verkligen konstant fukthalt är besvärligt beroende på den sto- ra variationen i partikelstorlek.

I en rotationstork är genomgångstiden för bränslet genom tor- ken inställd för uppnående av en total genomsnittlig fukthalt av exempelvis 40 2. I den typiska rotationstorkprodukten kom- mer dock de största partiklarna att innehålla mer fukt än 40 2, medan de mindre partiklarna kommer att ha en fukthalt av kanske 5-15 2. Ett stort problem följer av torkning av de mindre partiklarna till en låg fukthalt. Varma inloppsgaser till torken har en temperatur från 230°C till 540°C, och ut- loppsgaserna.är vanligen över 90°C. Under den period då vatten förångas från ytan av en partíkel så förblir den nära den våta termometerns temperatur för gasen. 60°C till 70°C. När vattnet har förångats eller nästan förångats, så börjar partikelns temperatur att öka till följd av värmeöverföringen från den varma gasen. När träpartiklarnas temperatur ökar över 70°C så börjar de att avge flyktiga kolväten. Dessa flyktiga ämnen är när de frigörs till atmosfären luftföroreningar som vanligen kallas "blå rök". Blå rök representerar en allvarlig luftför- oreningsbegränsning, som väsentligt begränsar värmeåtervin- ningen från bränsleflis. Blå rök är särskilt besvärande när man torkar träpartiklar som är finare än bränsleflis, såsom såg,pån som används vid tillverkning av spånskivor. För spån- skivetillverkning är den önskade fukthalten för produkten 0 t snarare än de 30 % som är önskvärd för bränsleflis. och de varma torkningsgaserna har typiskt en temperatur av storleks- ordningen 540°C. 464 429 4 Rotationstorkar har andra nackdelar. Värmeöverföringen mellan varma gaser och bränsleflis är begränsad genom att bränslet i torken tillbringar större delen av sin tid liggande på avsat- serna i trumman. och endast en kort tid med att falla genom de varma gaserna, där värmeöverföringen i princip äger rum. För att uppnå den nödvändiga totala värmeöverföringen har rota- tionstorkar följaktligen en tendens att bli stora och erfordra betydande anläggningsutrymme.

Kaskadtorkar drar med sig och transporterar vidare bränslefli- sen i en uppåtriktad höghastighetsströmning av varma gaser riktade utmed mittlinjen för ett vertikalt cylindriskt kärl.

Nära toppen av cylindern leds bränsleflisen i riktning mot kärlets vägg medan gasen avgår genom ett utlopp vid toppen.

Bränsleflisen faller nedåt längs väggen och dras återigen med i den stråle av varma gaser som inträder vid kärlets botten.

Torkat bränsle avgår nära väggen vid ett ställe åtskilt från inloppet. Den genomsnittliga vistelsetiden för bränsleflisen i kaskadtorken är 2 minuter. De mindre, fina partiklarna blåses omedelbart och direkt ut med de avgående varma gaserna.

Kaskadtorker övervinner problemet med långsam värmeöverföring, som vidlåder rotationstorken. Värmeöverföringshastigheten är utomordentlig vid de höga relativa gashastigheterna. och bränsleflísen är utsatt för dessa tillstånd under en avsevärd del av sin genomgångstid. Kaskadtorkar är betydligt mindre än rotationstorkar med motsvarande kapacitet. Problemet med blå rök kvarstår dock. I själva verket förvärras problemet på grund av de höga torkningshastígheterna som är ett resultat av den höga relativa gashastigheten och den upprepade återinfö- ringen av de torkande partiklarna i kontakt med inloppsgaser med hög temperatur. Under den korta vistelsetiden av 2 minuter har de större partiklarnas vatteninnehåll ringa chans att dif- fundera till partikelns yta, oberoende av hur effektivt det avlägsnas från ytan. För att uppfylla ett visst angivet till- stånd av genomsnittligt avgiven fukt finns det alltså risk för att vissa partiklar blir övertorkade. 5 464 429 Virvelbäddtorkar eller fluidiserade bäddtorkar är välkända för sin snabba värmeöverföríng mellan gasen och de fluidiserade partiklarna, ävensom mellan bäddens partikelformiga ämnen och ytor nedsänkta i bädden. Värmeöverföringskoefficienter i flui- diserade bäddar uppgår ända till 230 W/m2°C, medan liknande värmeöverföringskoefficienter för en yta som är utsatt för en varm gasström utan närvaro av en fluidiserad bädd kanske skul- le vara 57 W/m2°C. Hittills har fluidiserade bäddtorkar i princip använts för att torka homogena finfördelade material vilkas fluidiseringsegenskaper är välkända eller kan noga för- utsägas. Gryniga material såsom pärlor av aktivt kol, kol och plast torkas rutinmässigt i fluidiserade bäddtorkar.

Torkning av partikelformigt kol i en fluidiserad bädd är väl- känt, och använder oftast varma förbränningsgaser till att fluidísera bädden och åstadkomma den entalpi som är nödvändig för att torka kolet. US A 3 755 912 (Hamada med flera) beskri- ver en process där varma avgående gaser från en förkoksnings- ugn används till att fluidísera och torka en bädd av kol.

US A 3 190 627 (Goins) redovisar en fluidiserad bäddtork som använder ett.flertal gaseldade brännare för att tillföra het gas till den fluídiserade bädden.

Många processer använder förbränning av kol för att åstadkomma den nödvändiga värmen för den fluidiserade bäddtorken.

US A 3 896 557 (Seit2er med flera) föreskriver uppsamlande av fina kolpartiklar ovanför den fluidiserade torkbädden och för- bränning av dessa fina kolpartiklar i en separat förbrännings- kammare för att åstadkomma förbränningsprodukter för fluidí- sering och uppvärmning av torkbädden.

I US A 2 638 684 (Jukolla) beskrivs torkning av kol i två fluidiserade bäddar anordnade i ett enda kärl. En finkorndel avskiljs från den övre fluidiserade bäddtorkens kolprodukt och ínsprutas i en nedre förbränningsbädd. Den nedre bäddens för- bränningsgaser åstadkommer torkningsvärmen för kolet vid en tillräcklig hastighet för att fluidísera torkbädden med inerta fasta partiklar och i huvudsak torka och dra med sig allt kol 464 429 ° som matas till torkbädden. Det torkade, meddragna kolet sveps bort från bädden och passerar genom en serie av cykloner som åstadkommer en torkad kolprodukt och finkorndelen för för- bränningen. Jukkolas process erfordrar användning av fluidíse- rade bäddar med inerta fasta partiklar om kol med en fukthalt över 7 2 skall torkas under stabila produktionsförhållanden.

Processen vore heller inte lämplig för torkning av bränsleflís som har ett brett omrâde av partikelstorlekar och är känslig för övertorkning.

Besvärliga avfallsmaterial, såsom avloppsvatten och raffinade- rislam, torkas i fluidiserade bäddar. Såsom enligt Jukkola är dock dessa fluidiserade bäddar väsentligen sandbäddar där av- fallsmaterialet endast omfattar en liten del av bäddmateríalet och inte på något signifikant sätt ändrar fluidiseringsegen- skaperna hos den inerta sanden. US A 4 159 682 (Fitch) beskri- ver torkning av slam i en sådan fluidiserad sandbädd som an- vänder ett inflöde av varm sand från en fluidíserad bäddbränn- kammare för att tillföra värmen. Den kallnade sanden blandad med det torkade slammet transporteras tillbaka till den flui- diserade bädden för förbränning.

I jämförelse med torkning av kol är torkning av träavfall och liknande i fluidiserade bäddar en relativt nytillkommen tek- nik. Den bristande likformigheten hos det typiska våta träet som skall torkas har alltid varit huvudproblemet som måste lö- SBS.

US A 3 721 014 (Voelskow) beskriver torkning av träpartiklar för spånskivor genom användande av två aerodynamiska separato- rer som använder varma gaser för att skilja en finfraktion från en grovfraktion. Voelskow insåg problemet med övertork- ning av finfraktionen vid försöken att torka grovfraktionen.

Voelskow löste problemet genom att åtskilja fraktionerna och torka dem separat.

I Us A 4 235 174 (spurrell) beskrivs användning av en fluidi- serad bäddbrännkammare som förbränner en överstor träavfalls- -ív 7 464 429a fraktion för att tillföra varma gaser till en konventionell rotationstork för att torka återstoden av bränsleflishögen.

Utmatníngen från torken síktas i fin- och grovfraktioner. Fin- fraktionen förbränns i en träeldad panna i en suspensionsbrän- nare av typen för pulvriserat kol, medan grovfraktionen bränns på rosten. Spurrell föreslår inte att man skulle byta ut den konventionella rotationstorken mot en fluidiserad bäddtork för torkning av bränsleflis.

I franska patentansökníngen 76 31487 (Ide med flera) beskrivs en fluidiserad bäddtork för torkning och separering av ned- brytbara organiska ämnen för gödningsämneskompostering från biologiskt inert grynigt material. Den fluidiserade bäddtorken har en fördelarplatta som bringar fluidiserat torkningsmateri- al att röra sig i en spiralbana från centrum utåt. En mekanisk arm roterar i den fluidiserade bädden för att bryta upp mate- rialklumpar och för att främja jämn fluidisering av besvärliga material.

Ett huvudändamål med denna uppfinning är att åstadkomma ett förfarande och en anordning för torkning av vått träavfall eller bränsleflis, med användande av de speciella fördelarna med fluidiserad bäddteknik. De höga värmeöverföringskoeffici- enterna för värmeöverföringen från en varm gas till den våta ytan av träpartiklar tillåter exempelvis avsevärt mycket mind- re torkar i jämförelse med konventionella rotationstorkar.

Dessutom gäller att bäddens turbulenta blandningsverkan säker- ställer likformiga värmeöverföringstillstånd och bryter sönder inkommande koncentrationer av våt bränsleflis.

Huvudändamålet och fördelen med uppfinningen är att den tillå- ter väsentligen likformig torkning av vått träavfall som har ett brett område av partikelstorlekar och torkningsegenskaper som hittills typiskt har resulterat i övertorkning av finkorn- delar av materialet.

Nämnda ändamål uppnås enligt uppfinningen genom att förfaran- det innebär vidtagande av 2 i kravets 1 kännetecknande del 464 429 angivna åtgärderna; och genom att torken uppvisar de i kravets 10 resp 17 kännetecknande del angivna särdragen.

Fukthalten hos de fina partiklarna som lämnar torken är unge- fär densamma som för grovpartiklarna som lämnar torken, varigenom man eliminerar ett problem med blårök-luftförorening, som är ett resultat av övertorkning av fínkorndelar, typiskt för rotationstorkar eller kaskadtorkar.

Fukthaltens likformig- het mellan grov- och findelarna av det våta bränslet är en särskilt betydelsefull fördel för den fluidiserade bäddtorken enligt denna uppfinning. vidareutvecklingar av förfarandet och torken enligt upp- finningen framgår av kraven 2-9 resp 11-16, 18 och 19.

Den fluidiserade bäddtorken för bränsleflis enligt denna upp- finning uppnår sin fördel genom att den åstadkommer variabla närvarotider för träpartiklarna med olika storlek. Finkorn- delarna av det frammatade materialet förs snabbt bort från den fluidiserade bäddtorken och lämnar så snart de blivit luft- burna bädden inom 2 sekunder. Vissa av de våta bränsleflis- partiklarna är då de införs i bädden agglomereringar av fin- korndelar som hålls samman eller hålls fast på större stycken av ytfukt. När ytfukten avdunstar eller förångas så kommer dessa finkorndelar att fortlöpande frigöras och transporteras bort från bädden av den kylda gasströmmen som lämnar bäddens yta, utan att åstadkomma överhettning. De stora träavfalls- styckena blir kvar i bädden under längre tidsperioder tills de har torkats till den önskade nivån.

En fördel med den fluidiserade bäddtorken enligt föreliggande uppfinning i jämförelse med rotations- och kaskadtorkar är dess förmåga att åstadkomma en fullständig separering mellan de torkade finfraktionerna och de torkade grovfraktionerna.

Detta är tilltalande eftersom det för vissa installationer är önskvärt att förbränna finkorndelarna i pannan i luftsuspen- sion, medan grovfraktionen förbränns på en rost. ° 464 429t En ytterligare fördel med den fluidiserade bäddtorken enligt denna uppfinning i jämförelse med rotationstorkar och kaskad- torkar är förmågan att åstadkomma variabla vistelsetíder för grovfraktionen genom en enkel injustering av nivån för bädd- höjden under drift. Ännu en fördel med den fluidiserade bädd- torken är att densamma producerar en grovfraktion av bränsle- flis vilken är i huvudsak fri från nötande och slipande rest- material som skulle vara skadliga för exempelvis pulvrise- ringsutrustning för vidare behandling av grovfraktionen.

Generellt sett inbegriper förfarandet en fluidiserad bäddreak- tor som genom skiljevägar i själva bädden är uppdelad i ett flertal torkningszoner. Torkningszonerna är utsatta för flui- diserande gaser med sådan hastighet att vått trämaterial som skall behandlas fluidiseras varvid en finkorndel av det till- förda materialet i varje zon dras med i gaserna och lämnar bädden, och därefter reaktorkärlet, just när dessa finkornde- lar uppnår en önskad nivå av torrhet. Det delvis torkade grov- materialet i varje zon fortsätter exempelvis väsentligen hori- sontellt längs en slingrande, serpentinformad bana, in i en efterföljande torkningszon. I den efterföljande torkningszonen fortsätter torkningen med en ny finkorndel som dras med när torkningen är fullbordad för dessa partiklar, medan grovmate- rialet strömmar till nästa torkningszon. Den grövsta fraktio- nen avges slutligen från kärlet när den uppnår den önskade ni- vån av torrhet. När de avges från bädden så separeras finkorn- delarna från de fluidiserande gaserna och återvinns såsom pro- dukt.

De fluidiserande gasernas hastighet injusteras för varje be- handlingszon så att den enda finkorndelen som dras med i en sådan zon är den del som uppnår den önskade nivån av torrhet när den lämnar zonen; annars skulle den övertorkas innan den kunde lämna den efterföljande torkningszonen. Denna ínjuste- ring uppnås genom uppdelning av en fluidiserande gaskammare i rum eller avdelningar med avgränsande väggar som sammanfaller med bäddens torkningszoner. Fluidiseringshastigheten i varje sådant rum kan då styras medelst spjäll (ventiler) eller 10 464 429 tryckregulatorer, så att den rätta fluidiseringshastigheten åstadkommes för torkningszonerna i överensstämmelse med dessa rum.

Vid torkning av typiskt bränsleflis eller vått träavfall kom- mer fin -och grovpartiklar att uppnå väsentligen samma fukt- e haltnivåer. Ett avfall med en fukthalt av 50-60 2 torkas ty- piskt till en fukthalt av 10-30 t utan att finpartiklarna övertorkas. Den färdiga torra produkten är lämplig för använd- ning såsom pannbränsle. Finkorndelen kan insprutas i en panna genom brännare för pulvriserat kol, för att förbrännas i en luftsuspension. Grovkorndelen kan pulvriseras och sedan för- brännas i suspension eller direkt utmatas på en pannrost för förbränning.

Många uppvärmda eller upphettade gaser är lämpliga för fluidi- sering och torkning. Rökgaser från nästan varje förbränninge- process är lämpliga för att torka vått träavfall. förutsatt att de har ett tillräckligt värmeinnehåll för att kunna genom- föra torkningen med rimliga strömningshastigheter.

Enligt ett förfarande och i en anordning enligt denna uppfin- ning kombineras en fluidiserad bäddbrännkammare med den flui- diserade bäddtorken som beskrivits ovan, för att åstadkomma 'fluidisering och torkningsgaser. vid ett arrangemang är den fluídiserade bäddtorken monterad ovanför den fluídiserade bäddbrännkammaren. Den fluídiserade brännkammaren förbränner varje lämpligt material som avger gaser med tillräcklig värme och hastighet för att torka vått bränsleflis, såsom beskrivits ovan, i den fluídiserade bäddtorken. När de avges från bädden inkommer gaserna i inre cyklonseparatorer som avlägsnar aska som förts med av gaserna. En del av de kylda gaserna som avgår . från den fluídiserade bäddtorken insprutas i brännkammarens cyklonuppsamlare för att reglera temperaturen på gaserna innan _ dessa inkommer i torken. I allmänhet är det önskvärt att redu- cera gastemperaturen till mindre än 540°C för att förhindra överhettning av träet. Denna konfiguration är särskilt tillta- lande eftersom den är kompakt. och endast erfordrar ett rela- 11 464 429 tivt litet utrymme på anläggningsplatsen. Vidare eliminerar den den dyrbara hetgaskanalen som annars skulle erfordras för att förbinda en fluidiserad bäddbrännkammare med torken.

Uppfinningen skall nu beskrivas under hänvisning till de bifo- gade ritningarna där fig. 1 schematiskt visar ett förfarande och en fluidiserad bäddreaktor enligt uppfinningen, för förtorkning av bränsle- flis till pannbränsle med användning av rökgas från pannan så- som värmekälla.

Fig. 2 visar en fluidiserad bäddtork för bränsleflis kombine- rad med en fluidiserad bäddbrännkammare som värmekälla för torkningen.

Hänvisning sker till nu till fig. 1 som visar ett förfarande och en fluidiserad bäddreaktor enligt uppfinningen, som är speciellt avsedd för torkning av bränsleflis. våt bränsleflis 1 med en fukthalt av upp till 65 2 inmatas medelst en snäck- skruv 2 i ett kärl 3. En porös skärm 4 delar upp kärlet 3 i en övre kammare 5 och en nedre kammare 6. Skärmen 4 uppbär i den övre kammaren 5 en fluidiserad bädd 7 av bränsleflis med ett djup av åtminstone 0.6 m.

Varma gaser 8 införs i den nedre kammaren 6 för att fluidisera och torka bränsleflisen när gaserna strömmar uppåt. Den porösa skärmen 4 fördelar gaserna likformigt i bädden 7. En träav- fallspanna 30 åstadkommer de varma eller heta gaserna 8 som uppsamlas i rökgaskanalen 31. Dessa rökgaser har typiskt en temperatur av 200-320°C. En fläkt 32 fungerar så att den åstadkommer ett påtvingat drag för pannan 30, och bibringar de varma rökgaserna 8 tillräckligt tryck i r att fluidisera den fluidiserade bränsleflisbädden 7.

Den övre kammaren S är angränsande till den fluidiserade bädd- bärskärm n 4 uppdelad medelst skiljeväggar 10 konstruerade att åstadkomma separata torkningszoner när bränsleflisen passerar 464 429 12 genom torken. I det rektangulära kärlet 3 som visas i fig. l strömmar bränsleflisen väsentligen horisontellt från ingångs- zonen 26 till utloppet 11, och flisen torkas fortskridande un- der sin passage därigenom. Skiljeväggarna 10 säkerställer att tillräcklig vistelsetid och blandning av det båta träet uppnås 'æ i bädden allt eftersom torkningen fortskrider.

Bränsleflisen minskar avsevärt i vikt när den blir torrare.

Mindre fluidiseringsgastryck erfordras alltså när bränslet förflyttar sig nedströms. I själva verket måste fluidiserings- gasens hastighet minskas i de senare torkningszonerna för att förhindra alltför stor meddragning av delar av bränslet som inte torkats till den önskade nivån. Tätningen 12 är därför anordnad för att dela upp den nedre kammaren 6 i rum som kan arbeta vid olika gastryck. Tryckreduceringsventilen 13 reduce- rar gastrycket i kammarrummet 14 så att en likformig fluidise- ringsverkan totalt sett bibehålls. För bränsleflis med en me- deldiameter av 19 mm, vid en fukthalt av 50 2 och en tempera- tur på den varma gasen av 230°C. är en minsta ytgashastighet av 3,7 m/s tillräcklig för att åstadkomma god fluidisering.

Den grövsta fraktionen av torkad bränsleflis som återstår i den fluidiserade bädden avges genom avloppsporten 11 från kär- let 3, och passerar genom en avtätad skänkel 15 ner på en pro- dukttransportör 16. I detta speciella arrangemang uppsamlas den torra grovprodukten i fickan 17 och införs för förbränning i pannan 30 på gallerrosten 18, tillsammans med förbränninge- luft 19.

De kylda torkningsgaserna som avges från den fluidiserade bäd- den 7 och som medför torkade fina bränslefliskorn lämnar reak- torkärlet 3 genom utloppsporten 20. De meddragna torra fina T bränslefliskornen åtskiljes från torkningsgaserna medelst en cyklon 21. En fläkt 22 för påtvingat drag suger ut de använda , torkningsgaserna. En del av gaserna sugs bort av återförings- fläkten 23 för att blandas med de varma torkningsgaserna som införs i kammaren 6. Dessa återföringsgaser 9 minskar syrein- nehållet hos torkningsgaserna i torken, och minskar därigenom 13 brandrisken och ökar den våta termometerns temperatur för de varma gaserna, för att förhindra alltför snabb torkning vid ytorna av bränsleflispartiklarna.

Den torra fínkorndelen av bränsleflisen som uppsamlats medelst cyklonen 21 avges via en luftsluss 24. De torkade fina partik- larna insprutas kombinerade med luft i pannan 30 via suspen- sionsbrännare 25 av typen för pulvriserat kol.

I drift inmatas bränsleflis med fukthalten 50-65 2 i kärlet 3 medelst transportskruven 2 där flisen faller ner på den bädd- uppbärande skärmen 4 i en första torkningszon 26. Varma gaser fluidíserar den våta bränsleflisen, och sätter igång tork- ningsprocessen. Den fluidiserade bränsleflisen strömmar i fluidiserat tillstånd väsentligen horisontellt i riktning mot avloppsporten 11, och tvingas följa en något slingrande. ser- pentinlíknande bana av skiljeväggarna 10. De fluidiserande ga- serna torkar den fluidiserade bränsleflisen och kyls exempel- vis från 230°C till 70-120°C i processen. Gaserna medför när de lämnar bädden finkorndelar av bränsleflisen från varje torkningszon när de fina kornen torkar och blir lättare och lossnar från större agglomereríngar. Finkorndelarna av bräns- leflisen lämnar kärlet 3 torkade till en önskad nivå men utan att överhettas, och återvínns från de utströmmande gaserna me- delst cyklonen 21.

Den grövsta delen av bränsleflisen lämnar bädden 7 just när den uppnår den önskade torrheten. i huvudsak vid samma nivå som uppnåtts av finkorndelarna. När bränsleflismaterialet rör sig över bädden är det utsatt för reducerade fluidiserande gashastigheter. så att materialet förblir i bädden under en tillräcklig tid för att uppnå den önskade torrheten. Tätning- arna 12. som delar upp den nedre kammaren i rum, och tryckre- duceringsventilen 13, tillåter lägre gastryck i exempelvis det i fig. 1 visade nedströms belägna rummet 14. De reducerade trycken resulterar i lägre fluidiseringshastigheter i den övre kammarens torkningszoner som sammanfaller med rummen med redu- cerat tryck. 464 429V 14 464 429 Den takt i vilken bränsleflisen avlägsnas från torken kan varieras genom ökning eller minsknsing av hastigheten vid av- loppstransportören 16. Sådana hastighetsändringar ändrar den fluidiserade bäddens djup och minskar eller ökar följaktligen vistelsetiden för det grova materialet i bädden. Varieringen av vistelsetiden åstdkommer reglering av fukthalten hos den avgående grova bränsleflisen, för ett bestämt varvgasflöde ge- nom torken.

De varma rökgaserna kyls till 70-120°C i torken när fukten av- dunstar från bränsleflisen. I en typisk tillämpning skulle bränsleflis torkas från en fukthalt av 50 2 till fukthalten 30 2 med hjälp av rökgaser med temperaturen 230°C vilket re- sulterar i en förbättring av pannans verkningsgrad med 12 z och en ökning av pannans kapacitet med 17 2.

Fig. 2 visar den fluidiserade bäddtorken enligt fig. l då den i ett enda kärl 40 är kombinerad med en fluidiserad bäddbränn- kammare 41 som tillför de varma gaserna till den nedre kamma- ren 6 för fluidisering och torkning av den våta bränsleflisen i den fluidiserade bädden 7. Den fluidiserade förbränningsbäd- den 42 erhåller luft från en förbränningsfläkt 43 genom förde- larplattan 44. Avfallsbränslen 45 som förbränns i bädden 42 ger förbränningsgaser med den nominella temperaturen av 820°C. vilka gaser stiger upp från ytan av den fluidiserade bädden med en hastighet av ungefär 1,5 m/s. Ett inert medium, såsom sand, utgör en huvuddel av den fluidiserade bäddbrännkammaren 41. Avfallsbränslena som används kan vara grov bränsleflis. fin bränsleflis, flygkol eller något annat lämpligt avfalls- bränsle.

Gaserna med temperaturen 820°C lämnar den fluidiserade bädd- brännkammaren och passerar genom cyklonerna 47. Cyklonerna av- lägsnar aska från gaserna och transporterar den ut från reak- torn genom askavloppsledningar 48 och luftslussventiler 49. Återföringsgas från torkens avlopp med temperaturen 70-l20°C införes med hjälp av en inblåsnisngsfläkt 23 vid inloppet 46 15 till cyklonerna för att minska temperaturen av förbrännings- gasen med temperaturen 820°C till ungefär 540°C, och ökar fukthalten hos gasen för att förhindra överdriven yttorkning. Återföringen av utspädningsgas är också nödvändig för att bi- behålla metalltemperaturerna på cyklonerna vid ungefär 540°C, så att rostfria stål av lägre kvalitet kan användas för cyklonkonstruktionen. I många fall är återföringsgasen väsentlig för att minska syrgasnívâerna och hindra risken för brand och explosion.

De renade varma gaserna med temperaturen 540°C avgår från cyk- lonernas utloppsrör 50 direkt in i den nedre kammaren 6 i den fluidiserade bäddtorken där gaserna fluidiserar och torkar bränsleflisen på ovan beskrivet sätt. En avledningsventil eller reduceringsventil (ej visad) kan insättas för att redu- cera gashastigheten i kammarrummet 14, såsom tidigare visats i fig. 1.

Exempel En körning med i fabrik framställd bränsleflís från en till företaget Weyerhaeuser Company hörande träproduktanläggning i Clamath Falls, Oregon torkades i en med fluidiserad bädd arbe- tande bränsleflistork av.det slag som beskrivs ovan i fig. 1.

Bränsleflisen bestod till övervägande del av Douglas-gran. En siktanalys av bränslet visade att 14 % var större än maskvid- den 25,4 mm, 18 2 var större än 12,7 mm, men mindre än mask- vidden 25,4 mm, 41 ä var större än siktnummer 6 (ungefär 3,2 mm), men mindre än maskvidden 12.7 mm. och 28 % var mindre än siktnummer 6. Ungefär 28 2 av bränsleflisen skulle klassas som finkorn, dvs. mindre än 3,2 mm i diameter. Före storleks- analysen hade bränsleflisen först siktats genom en 50,8 mm sikt för att eliminera alltfor stora stvcken som skulsle kunna förorsaka problem i flismataren. Detta ag skulle inte vara nödvändigt för kommersiell flisutrustning. Den genomsnittliga fukthalten hos bränsleflisen var 50 2, med grovfraktionen vid 48,1 2 och finfraktionen vid 55,1 2.

Den fluí. ~erade bäddtorken hade en rektangulär plattfon dvs. för ,pbärande av gasfördelningsskärmen 4 i fig. 1. med 464 429 i 464 429 16 en bredd av 0,15 m och en längd av 1,83 m för en total yta av 0,275 m2. vid mittpunkten i torken sträcker sig en skilje- vägg 460 mm uppåt från fördelarplattan. På samma avstånd på vardera sidan av den centrala skiljeväggen fanns två ytterli- gare skiljeväggar som sträckte sig nedåt från ett ställe ovan- för ytan av den fluidiserade bädden och slutade drygt 150 mm ovanför fördelarplattan. Bäddens djup var 0,9 m; Kammaren var underindelad i två sektioner med skiljeväggen vid mitten av skärmen. och trycket reglerades separat i varje kammare för att åstadkomma likformig fluídisering utmed strömningsbanan i torken.

Varma gaser strömmade genom torken med ett flöde av 84,8 kg/min. som åstadkom en ythastighet av 4.9 m/s i torken.

Inloppstemperaturen för gaserna var 192°C. och utloppstempera- turen var 56°C Den våta termometerns temperatur för de inkom- mande gaserna var l5°C. Tryckfallet genom torken var 300 mm vattenpelare. Bränsleflisflödet var 13.6 kg/min. som uppnåddes med en genomsnittlig fukthalt av 50,9 2 (ett snustorrt flöde av 6.67 kg/min.), och inträdde i torken vid temperaturen 25°C.

Bränsleflisens grovfraktion lämnade torken vid temperaturen 5l°C med en fukthalt av 33 2, med en fukthalt av 39 2. Uppskattningsvis 15-20 2 av värmen i och finfraktionen lämnade torken den inkommande gasströmmen förlorades genom rörets väggar och torkhusets väggar.

De fina kornen utblåstes från den fluidiserade bädden genom fluidiseringsgasens verkan och uppsamlades i en filterkammare för gasrening, nedströms torken. De fina kornen som uppsamla- des i filterkammaren representerade 42 2 av det totala bräns- leflisflödet. Storleksfördelningen hos partiklarna som uppsam- lades i filterkammaren var den följande: 2 2 större än mask- vidden 6,35 mm; 4 3 större än siktnummer 6 men mindre än mask- vidden 6,35 mm; och 94 2 mindre än siktnummer 6.

Storleksfördelningen hos den grova bränsleflisen som lämnade torken var den följande: 7 t större än maskvidden 25,4 mm; 31 % större än maskvidden 12.7 mm, men mindre än maskvidden fl 17 25,» nm; 50 % större än siktnummer 6 och mindre än maskvidden 12, m; och 3 2 mindre än siktnummer 6, vilket indikerade att få renare korn återstod i grovfraktionen.

Resultaten av proven visar att den med fluidiserad bädd arbe- tande bränsleflistorken avger finfraktioner med en fukthalt motsvarande eller överstigande fukthalten för grovfraktionen.

Den fluidiserade bäddtorken åstadkommer således inte någon överhettning av de fina kornen under försöken att torka grov- fraktionen till ett visst nominellt värde. och undviker här- igenom alstringen av blå rök från överhettade små partiklar.

Detta särdrag är speciellt betydelsefullt om sågspån eller flis undergår torkning, exempelvis till en fukthalt nära 0 2 för spânskivor och med användning av varm gas med temperaturen 540°C.

Analys av ovanstående resultat bekräftar att torkningsproces- sen för bränsleflis vid fukthalten 51 2 eller därunder är dif- fusíonsstyrd. Detta innebär att diffusionen av vatten från det inre av partikeln till dess yta styr den takt i vilken den to- tala torkningen äger rum. Fluidiserade bäddar erbjuder utomor- dentlig värmeöverföring till ytorna av partiklarna i bädden, varför det är sannolikt att diffusionsmekanismen kommer att vara hastighetsstyrd. Diffusionsverkan kommer att förbättras något vid högre fuktnivåer där avsevärda mängder ytvatten fö- refinns. Torkkonstruktioner som är helt baserade på en diffu- sionsmodell erhållen från prov vid fuktförhållanden av 51 % och därunder, kommer därför att ha en tendens att vara mycket försiktiga.

För torkprocesser som är diffusionsstyrda. gäller följande samband: _ 1 Qr _ 1 +Bt där Q = fukthalt för torkat material, kg/torrt kg r fukt hos vått material, kg/torrt kg 464 429 ' 464 429 1” FI' ll genomsnittlig närvarotid i torken, och diffusionskonstant För den med fluidiserad bädd arbetande bränsleflistorken defi- nieras "genomsnittlig närvarotid" såsom det volymetriska bränsleflisflödet/bäddvolymen. Denna definition tar inte hän- syn till närvarotiderna för de fina kornen som endast till- bringar en kort (och icke mätbar) tid i bädden och som sedan utblåses.

Diffusionskonstanten beräknades för flera prov med användande av den tidigare definierade bränsleflisen med ett bädd-djup av 0,9 m över ett område av inloppstemperaturer från 150°C till 230°C. Det genomsnittliga värdet för B var 0,09/min. verkliga värden kommer kanske att vara 15 2 större eftersom värmeför- luster inte beaktades vid korrelationen av data. Detta innebär att en verklig tork kommer att vara något mindre än den som beräknas med användande av korrelationen. Med användande av denna siffra kan bäddstorleken beräknas för ett givet tork- ningskrav och en given bränsleflisgenommatning.

Enligt provdata skall en fullskalig tork för torkning av 10 snustorra ton bränsleflis per timme från fukthalten 50 2 (våt bas) till fukthalten 34 % med användande av rökgas med tempe- raturen 230°C, ha en area av 8,8 m2 och ha ett gastryckfall av 305 mm vattenpelare. Denna tork skulle erfordra mindre än hälften av det anläggningsutrymme som erfordras för en konven- tionell rotationstork med motsvarande kapacitet.

Processen (förfarandet) och anordningen enligt denna uppfin- ning är lämpliga för torkning av varje slag av partikelformigt trämaterial. Dess mest fördelaktiga användning är vid torkning av ett sådant material såsom bränsleflis som har ett brett om- råde av partikelstorlekar, varför det finns risk för övertork- ning av en finare korndel av materialet. Fastän det våta trä- materialet som skall torkas med användande av denna uppfinning har benämnts träavfall, är det underförstått att uppfinningen inte är begränsad till enbart torkning av avfall.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 464 429 19 Patentkrav l. Förfarande för torkning, i en reaktor med fluidiserad bädd (7), av vått träavfall (1) med ett område av olika partikel- storlekar, till en väsentligen likformig fukthalt, genom in- matning (via 2) av träavfallet (l)i en första som fluidiserad bädd (7) utförd behandlingszon (26), k ä n n e t e c k - n a t av: fluidisering av träavfallet i den första zonen (26) medelst en varm gas med tillräcklig hastighet. så att den del av avfallet som har den finaste partikelstorleken dras med i gasen och lämnar den fluidiserade bädden när finkorndelen uppnår en önskad fukthalt, varvid materialets önskade fukthalt faststäl- les för att undvika betydande (signifikant) destillation av flyktiga ämnen från träet; transportering av det återstående träavfallet i ett fluidise- rat tillstånd, nu delvis torkat. till efterföljande behand- lingszoner med fluidiserad bädd; injustering av hastigheten för de fluidiserande varma gaserna i varje efterföljande zon varigenom den finaste delen av det återstående träavfallet (l) i varje zon dras med och lämnar den fluidiserade bädden (7) när varje finkorndel i varje zon lluppnår den önskade fukthalten och det återstående delvis torkade materialet 1 en zon fortsätter till nästa behandlings- ZOII; utmatning (via 15. 16) av den slutligen återstående delen av träavfallet från den fluidiserade bädden (7) när nämnda del uppnår den önskade fukthalten; och separering och uppsamling. samtidigt med ovannämnda förfaran- desteg, av de meddragna finkorndelarna av träavfall från fluidiseringsgasen när densamma lämnar den fluidiserade bädden. 10 15 20 25 30 35 57. *Förfarande enligt krav 6, 464 429 20 2. Förfarande enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att torkningen begränsas till torkning av träavfall till en fukthalt av 10-30 viktsprocent. 3. Förfarande enligt krav 2. k ä n n e t e c k n a t av att det torkade våta träavfallet används genom blandning av det torkade finkornmaterialet och grovkornmaterialet son lämnar den fluidiserade bäddtorken. och förbränning av den torkade blandningen i en för träavfall avsedd värneâtervin- ningspanna. 4. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att det torkade träavfallet används genol matning av de upp- sanlade torkade träfinkorndelarna från den fluidiserade bädden för förbränning i en luftsuspension i en träeldad panna (30). och matning av det torkade grova träet från den fluidiserade bädden för förbränning på en rost (18) 1 en träeldad panna (30). 5. Förfarande enligt krav l. k ä n n e t e c k n a t av att det våta träavfallet från början har en fukthalt över- stigande 50 viktsprocent. 6. Förfarande enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att torkningen âstadkonmes genon att materialet fluidiseras med en varm gas med en temperatur lägre än 540°C. k ä'n n e t e c k'n a t av' att de varna gaserna är gasforliga förbränningsprodukter. 8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att de varna torkningsgaserna ästadkommes genom förbränning av en del av det våta träet i en som fluidiserad bädd utförd brännkannare, och ledande av de resulterande varma gasforniga förbränningsprodukterna in i den fluidiserade bäddtorkens torkningszoner. k ä nln e t e c k n a t av att de varna gaserna (8) är rökgaser från en träeldad panna (30). 9. Förfarande enligt krav 7, F) f) 10 15 20 25 30 35 464 429 i 21 10. Hed fluidiserad bädd (7) försedd tork för torkning av vått träavfall (1) med varierande partikelstorlek utan att övertorka finkorndelar av avfallet och förorsaka att några betydande mängder av organiska flyktiga ämnen destilleras där- ifrån, vilken tork omfattar ett kärl (3) med en porös botten (4) genom vilken en uppåt strömmande gas passerar och fluidi- serar träavfallet som skall torkas, vilken botten (4) delar upp kärlet i en övre (5) och en nedre kammare (6), k ä n - n e t e c k n a d av: skiljeväggorgan (10) för uppdelning av den övre kammaren (5) nära intill den porösa bottnen (4) i ett flertal väsentligen horisontellt angränsande torkningszoner för vått träavfall, varvid nämnda skiljeväggorgan (10) bringar den grövsta delen av träavfallet i varje zon att röra sig i en slingrande bana när den fortsätter väsentligen horisontellt genom torken; ett organ (2) för inmatning av vått träavfall (1) i en första torkningszon (26) i den övre kammaren (5): ett första avgivningsorgan (21) för uppsamling av de finkorn- delar av det torkade träavfallet som dragits med i fluidise- ringsgasen, från den övre kammaren (5), och för separering av de torkade träfinkornen från gasen för avgivning (via 24) från kärlet (3): ett andra avgivningsorgan (ll. 15) för avgivning av den torka- de grövsta delen från den övre kammarens (5) sista torknings- zon frän kärlet (3): och " H' 4' ' H ' ett tätningsorgan (12) för uppdelning av den nedre kammaren (6) i ett flertal rum (exv. 14) där fluidiseringsgasen som införs i varje rum fluidiserar träavfallet i den övre kam- marens (5) torkningszoner som sammanfaller med ifrågavarande rum, varvid gasen 1 varje rum har just tillräcklig hastighet för att dra med sig den finaste korndelen av träavfallet 1 var och en av zonerna och avge träavfallets finkorndelar från kärlet genom nämnda första avgivningsorgan (21) just då nämnda träkornfindelar uppnår en önskad nivå av torrhet. 10 15 20 25 30 35 l 464 429 22 varefter den delvis torkade grövsta delen av träet som åter- står i var och en av zonerna strömmar väsentligen horisontellt in i efterföljande torkningszoner och är utsatt för fluidise- ring i rum i vilka införs fluidiserande gaser led tillräckliga hastigheter för att dra med sig och avge den finaste korndelen av det partiellt torkade träet som inkonner då det har uppnått den önskade fukthalten, varefter den sista, grövsta korndelen av träet (1) avges från kärlet (3) från den sista torkningszonen just när den grova korndelen uppnår den önskade nivån av torrhet. ll. Tork enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att den uppåt strönnande fluidiseringsgasen har en hastighet av 3,7-6,1 n/s. 12. Tork enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att fluidiseringsgasens hastighet är väsentligen lika i alla be- handlingszoner, och att neddragning av finkorndelarna av träet i varje behandlingszon uppnås medelst nämnda gashastighet när finkorndelarna i varje behandlingszon blir lättare allt efter- som torkningen fortskrider. 13. Tork enligt krav 10. k ä n n e t e c k n a d av att torkningen genomförs med användande av en var: fluidiserings- gas. 14. Tork enligt krav 13, ik ä n n e t e'c k n a d av att fluidiseringsgasen är förbränningsrökgas. 15. Tork enligt krav 14. k ä n n e t e c k n a d av att fluidiseringsgasen är förbränningsrökgas (8) från en träav- fallspanna (30). 16. Tork enligt krav 14. k ä n n e t e c k n a d av att fluidiseringsgasen alstras genom förbränningen av träavfall i en brännkannare (41) ned fluidiserad bädd (42). -w CI V) 10 15 20 25 30 35 464 429 23 17. Med fluidiserad bädd (7) försedd tork för torkning av vått träavfall (l) med varierande partikelstorlekar utan över- torkning av avfallets finkorndel och utan att förorsaka att flyktiga ämnen destilleras därifrån, k ä n n e t e c k - n a d av: en torkanordning med fluidiserad bädd (7) för torkning av trä- avfallet; och en brännkammare (41) med fluidiserad bädd (42) för åstadkom- mande av varm gas för att fluidisera förbränningen och tork- bäddarna (7) och för att torka det våta träavfallet, och att torkanordningen och brännkammaren (41) är kombinerade i ett enda kärl (40). 18. Torkanordning enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att den fluidiserade bäddens (42) brännkammare (41) omfat- tar: en nedre del (6) av torkanordningen med en väsentligen horisontell porös skärm (4) som delar upp torkanordningens nedre del i en nedre och en övre kammare. vilken skärm är in- rättad att uppbära och innehålla en bädd av förbrännings- material i en förbränningszon och genom vilken fluidiserande förbränningsgaser passerar från den nedre kammaren; ett organ (43) för införande av förbrännihgsluft i kammaren (41) med tillräcklig hastighet och volym för att fluidisera bädden (42) och ge tillräckligt med syre för att underhålla förbränning; matarorgan för införande av det brännbara materialet (45) i bäddens (42) förbränningszon; organ (47) i den övre kammaren för uppsamling av de varma för- bränningsgaserna som avgår från förbränningsbädden (42) och för separering av meddraget icke brännbart material från l 464 429 10 15 24 gaserna och överföring av de rena varma gaserna in 1 den nedre kammarens (6) rum (14) i den fluidiserade bäddtorkanordningen. varvid gaserna är tillräckliga för att i huvudsak torka träav- fall (1) som inkommer i torkanordningen. till en önskad fukt- halt. 19. Torkanordning enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d av att en del av gaserna som lämnar den ned fluidiserad bädd (7) försedda torkanordningen införs i brännkammarorganen med fluidiserad bädd (42), och blandas ned de varna förbrännings- gaserna som avgår från förbränningsbäddzonen (42), i ändamål att reducera temperaturen för de varma gaserna son överföres in 1 den nedre kammaren (6) av den med fluidiserad bädd (7) försedda torkanordningen. för att reglera gasernas temperatur och undvika överhettning av de finkorndelar av träavfallet son torkas.