SE465288B - Foerfarande och anordning foer torkning av fast material - Google Patents

Description

“465 P657/S2 :se 2 För uppvärmning av mesaugnen har tung brännolja och i endel fall naturgas använts.

Bränningens värmeförbrukning är i moderna ugnar, försedda med kylare för den brända kalken, ca. 1800 Mcal/torr bränd kalk, vid en torrsubstanshalt av 60 % hos mesan. På grund av de höga energikostnaderna strävar man kontinuerligt efter att förbättra cellulosaindustrins energiekonomi. För att tillvarata spillvärme och avskilja stoft från rökgaserna har mesaugnarna försetts med rökgastvättar. Den avgående brända kalkens värmeinnehåll tillvaratas i förvärmare för brännugnens sekundärluft.

Man har även försökt använda billigare fasta bränslen för uppvärmning av mesaugnen. Sådana fasta bränslen är t.ex. bark, träavfall och torv.

Direkt förbränning av fasta bränslen i mesaugnen har dock ej visat sig vara en lyckad lösning, emedan den Si och Al, som bränslena innehåller, hamnar med kalken in i cellu- losatillverkningsprocessens kemikaliecirkulation och förorsakar där problem.

Genom FI-patentskriften 72542 är det känt att förgasa fast bränsle i en förgasare, som är anordnad i anslutning till eller separat från mesaugnen, varvid man erhåller ren gas för uppvärmning av mesaugnen. Askan avskiljs redan i förgasaren och hamnar inte in i kemikaliecirkulationen.

Då brännolja på detta sätt ersätts med t.ex. bark, måste barken vanligtvis först torkas, vilket kräver tilläggsenergi och särskilda torkanläggningar. Om för våt bark förgasas, blir kalken okalcinerad i mesaugnen. Olja kan användas som stödbränsle, om barken är våt, men då ökar energikost- naderna.

P657/S2 -465 288 3 I moderna mesaugnar är det vanligt att värme tillvaratas genom att förvärma sekundärluften genom att bringa den 1 kontakt med den avgående kalken. Luften åstadkommer dock att mesan dammar 1 ugnen. Fint stoft hamnar utanför ugnen och därifrån tillsammans med luften in 1 ugnen. På så sätt uppstår en stoftcirkulation, som medsätter ugnens kapacitet.

Genom US-patentskriften 4,626,202 är' det känt att man, för att åstadkomma en bättre värmeekonomi, kan bränna t.ex. kalk i en roterande ugn, där kalcineringen sker i ett flertal cylindriska kalcineringsutrymmen med samma riktning, som är anordnad runt omkring en cylindrisk brännkammare, som likaså har smma riktning. Lösningen är dock mycket komplicerad och dyr och kan inte tillämpas i redan existerande mesaugnar.

Det är tidigare även känt att tillvarata strålningsvärme, såsom i patentskrifterna DE 2747457 och FI 60609 visas, från den roterande ugnens mantel medelst vattenkylda värmeåtervinningsanordningar. Värmet kan sedan utnyttjas 1 någon annan del av processen.

Syftet med uppfinningen är att förbättra roterande trumug- nars värmeekonomi utan ovannämnda nackdelar. Ett syfte med uppfinningen är även att göra det möjligt att använda bränslen av olika kvalitet vid förgasning i samband med en trumugn.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att åstadkomma en värmeåtervinningsanordning, som kan tillämpas i redan befintliga trumugnar utan större ändringar.

Förfarandet enligt uppfinningen utmärks speciellt av, att det fasta materialet torkas genom att samtidigt utnyttja såväl strålnings- och/eller konvektionsvärme från ugnens heta mantel som värme från de ur ugnen avgående heta ï4e§.2ss P657/S2 4 rökgaserna. Genom beräkningar har fastställts, att strål- ningsförlusterna t.ex. i en mesaugn utgör ca. 10 % av den totala värmeeffekten.

Förfarandet enligt uppfinningen kan förverkligas medelst en anordning som speciellt utmärks av, att den innefattar en trumugn och en mantelformig konstruktion som omger åtminstone en del av ugnens mantel, vilka tillsammans bildar ett torkutrymme, som uppvisar en inloppsöppning för vàtt fast material och heta gaser och en avloppsöppning för torrt fast material och avsvalnade gaser.

Uppfinningen lämpar sig speciellt väl för torkning av vàt bark, sågspån, torv, träavfall eller a. dyl. biomaterial.

Det är även möjligt att medelst förfarandet enligt. uppfin- ningen torka t.ex. vått kol eller filterkakor av slam.

Förfarandet enligt uppfinningen lämpar sig även för torkning av andra material än egentliga bränslen. Sålunda kan exempelvis förfarandet användas för torkning av mesa, varvid den egentliga mesaugnens längd kan förkortas, då värmeenergi ej erfordras för avdundstning av vatten.

Förfarandet enligt uppfinningen lämpar sig för alla fasta material, som ej är för våta. Bark, som skall torkas, kan innehålla upp till 70 % vatten, men mesan kan bli för klibbig om den innehåller mindre än 60 % vatten.

Om det fasta materialets vattenhalt eller trumugnens spillvärmemängd varierar, är det möjligt att garantera en jämn torkning medelst tilläggsbrännare, med vilkas hjälp en erforderlig mängd heta gaser kan produceras förutom de gaser som avgàr fràn ugnen.

I det följande beskrivs en utföringsform av uppfinningen närmare under hänvisning till bifogade figur, som visar en anläggning för bränning av mesa schematiskt. <7? _ r! ..- -ec P657/S2 465 288 Mesa inmatas i en lutande trumugn, mesaugnen 1, genom en ledning 2 ansluten till dess övre ända. Till trumugnens 1 nedre ända förs genom ett rör 3 gas från en förgasare 4, och från ugnen l avlägsnas kalk via en kalkkylare 5 genom ett rör 6. Förbränningsluft förs till ugnen genom en ledning 7 och kylluft till kalkkylaren genom en ledning 8.

Då ugnen roterar, rinner mesan från ugnens övre ända till dess nedre ända i motström i förhållande till de heta rökgaserna, som uppstår i ugnens nedre ända, varvid vatten avdunstar och kalciumkarbonat ombränns till kalk, varvid samtidigt heta rökgaser uppstår. Rökgaserna avgår från ugnen genom ett rör 9 till en gasreningsanordning 10, t.ex. ett dammfilter. Därifrån leds rökgaserna vidare genom röret ll till en matarkanal 12, genom vilken våt bark eller annat motsvarande material matas t.ex. med hjälp av en skruvtransportör 13 från behållaren 14 in i torken 15 genom en inloppsöppning 16. Den egentliga torken 17 bildas av en mantelformig konstruktion som omger åtmins- tone en del av ugnens 1 mantel. Trumugnens yttre mantelyta 18 och den mantelformiga konstruktionens inre yta bildar sinsemellan ett torkutrymme 19, vars ena ända uppvisar en inloppsöppning, för det våta fasta materialet och heta gaser och vars andra ända uppvisar en utloppsöppning 20 för torkat fast material och avsvalnade gaser. dvs öppningen 16, I den i figuren. visade utföringsformen förs det fasta materialet som skall torkas i samma riktning som rökgaserna genom torkutrymmet, varvid rökgaserna befrämjar det fasta materialets framåtrörelse. I vissa fall kan det vara lämpligt att låta det fasta materialet och rökgaserna röra sig i motström genom torkutrymmet.

Det våta fasta materialet rör sig framåt i torkutrymmet mellan ugnens mantel och den mantelformiga konstruktionen älešpzss P657/S2 6 såväl i axelns riktning som i periferins riktning. Vingar 22, som för det fasta materialet pà önskat sätt och med önskad hastighet framåt, är anbragda på den roterande ugnens mantelyta. Alternativt kan vingarna vara fästade i torkens mantelformiga konstruktion eller i såväl den mantelformiga konstruktionen som trumugnens mantel. I stället för vingar kan skovlar eller spiraler användas för att styra det fasta materialet i önskad riktning. Den lutande trumugnens rotationsrörelse befrämjar i och för sig det fasta mate- rialets framátrörelse i torkutrymmet.

Den mantelformiga konstruktionen 17 är i den i figuren visade utföringsformen fästad vid trumugnens mantel 18 och roterar med denna. Torkutrymmets inlopp och utlopp är tätade, vilket ej visas. I vissa tillämplingar är' det möjligt att utföra torkutrymmets yttre mantel som en fribärande, icke roterande konstruktion. Då behöver inlopp och utlopp ej vara tätade, och den nedre ändan av torkens mantel kan förses med ett utlopp för torrt material eller med en enkel slussport, genom vilken torkutrymmet kan lätt tömmas t.ex. i så fall att det blir överhettat.

Figuren visar en lösning, där materialet som skall torkas, rör sig genom torkutrymmet i samma riktning som mesan rör sig genom trumugnen. I fall omständigheterna så fordrar, kan materialet som skall torkas röra sig i motsatt riktning.

Enligt figuren leds största delen av det torkade materialet genom en kanal 24 till en behållare 23 anordnad under ugnen. Gaserna avgår genom ett rör 29 uppåt till en cyklon- separator 25, där fast material avlägsnas från gasen. Det avskilda materialet förs till behållaren 23. Från behållaren förs det torkade fasta materialet genom en ledning 26 till förgasaren, där det förgasas. Luft tillförs genom en ledning 27. Aska och sot 28 avlägsnas från de heta gaserna så, att j. x? P657/S2 465 2-88 7 föroreningar inte kommer in i mesaugnen och därifrån vidare i kemikaliecirkulationen.

Bränngasernas inloppstemperatur i mesaugnen kan exempelvis vara 650 - 750°C. Motsvarande utloppstemperatur är då ca. 300°C. Enbart strålnings- och konvektionsvärmet är ej tillräckligt för att i normala mesaugnar torka den erforder- liga mängden bränsle. Teoretiskt kan strålningsvärmet högst ge 40 % av den erforderliga värmeenergin. Man behöver alltså ytterligare värmeenergi som rökgaserna ger. Då t.ex. av den erforderliga energi 20 % tas i form av strål- ningsenergi, kan rökgaserna med en temperatur av 300°C ge resterande 80 % av den värmeenergi som efordras för torknin- gen. Den normala uppehållstiden för det fasta materialet i torken är i mesaugnstillämpningar ca. 20 min. Med hjälp av rökgasströmmen och vingarna i torkutrymmet eller övriga transportörer kan man emellertid inverka pá uppehållstiden och därmed pà torkningsresultatet. I fall bark icke blir tillräckligt torkad av strålningsenergi och värmeenergi, scm|rökgaserna.ger, kanzrökgaserna tillföras torkningscirku- lationen med hjälp av en tillägssbrännare 30.

I vissa tillämpningar kan även de konventionella med luft fungerande kalkkylarna bortlämnas och även kalkens vär- meenergi utnyttjas för torkning av bark eller annt dylikt.

Man kan inverka på mängden värmeenergi som erhålles från trumugnen t.ex. genom att reglera luftmängden eller bränsle- mängden. Det vore möjligt att öka stràlningsvärmemängden genom att minska på murningen på de ställen där man tillva- ratar värme. Detta leder emellertid till konstruktionspro- blem; 400°C är man nära den övre gränsen för hàllfastheten vid konventionella ugnsmaterial. vid ca.

Genom att tillämpa förfarandet enligt uppfinningen kan man i vissa fall påskynda den process som sker i trumugnen och Üæeís P657/S2 zss 8 minska ugnens längd. Då värme tas tillvara från ugnens mantel, har dess konstruktion en mindre benägenhet för skador och det är möjligt att hålla högre temperaturer i ugnens mitt än i normala trumugnsprocesser.

Torkens placering i ugnens längdriktning är beroende av de i varje enskilt fall rådande förhållandena. Vid torkning av långsamt torkande och mycket energi krävande fasta material kan torken föras nästan lika lång som själva ugnen. I andra tillämpningar t.ex. för att erhålla en tilläggstorkningseffekt i en förefintlig mesaugn är det tänkbart att torken endast omger en del av ugnen.

Såsom tidigare har nämnts, lämpar sig förfarandet enligt uppfinningen för torkning av de mest olika fasta material och är ej avsedd att begränsas till den ovan anförda tillämpningen, som endast är en fördelaktig utföringsform av uppfinningen. Ü ß

Claims (7)

465 288 PATENTKRAV

1. Förfarande för torkning av fast material med spillvärme, som bildas i processer, i vilka material som reagerar i värme behandlas vid förhöjd temperatur i en ro- terande trumugn, vars mantel är het, och från vilka utom det behandlade materialet avgår heta gaser och i vilka det fasta materialet torkas genom att samtidigt utnyttja såväl strålnings- och/eller konvektionsvärme från ugnens heta mantel som värme från de ur ugnen avgående heta rök- gaserna, k ä n n e t e c k n a t därav, att det torkade fasta materialet förgasas och att behandlingen i trum- ugnen sker med hjälp av gas som uppkommit vid förgas- ningen av det fasta materialet.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a t därav, att i trumugnen bränns kalk eller mesa och i torkutrymmet torkas våt bark, torv, sågspån eller annat dylikt.

3. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a t därav, att det torkade materialet förga- sas och gas som uppkommer vid förgasningen förbränns i trumugnen.

4. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a t därav, att till torkutrymmet förs förutom heta gaser från trumugnen även andra heta gaser.

5. Pörfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a t därav, att våt bark torkas i ett torkut- rymme, som bildas mellan en mesaugns heta mantel och en åtminstone en del av manteln omgivande konstruktion, ge- nom att mata till torkutrymmet, samtidigt med den våta barken, från mesaugnen kommande renade heta rökgaser, som uppstått vid bränning av mesa och gas som erhållits vid förgasning av torr bark.

6. Anordning för torkning av fast material, vil- ken innefattar en torkugn (1) och en åtminstone en del av ugnens mantel omgivande mantelformig konstruktion (17), som sinsemellan bildar ett torkutrymme (19), som uppvisar en inloppsöppning (16) för vått, fast material och heta 465 288 10 gaser samt en utloppsöppning (20) för torrt fast mate- rial och avsvalnade gaser, k ä n n e t e c k n a d därav att den innefattar organ (23, 24, 25, 26) för att leda det fasta materialet till en förgasare (4) och organ (3) för 9 att leda gasen som uppkommit i förgasaren till trumugnen (1)-

7. Anoràüng enligt patentkravet 6, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den innefattar en lutande, rote- rande mesaugn (1), organ (2) för matning av kalk och ett utloppsrör (9) för rökgaser, anordnade i dess övre ända, ett ínloppsrör (3) för gas från en förgasare (4) och organ (5, 6) för utmatning av bränd kalk, anordnade i dess nedre ända, en cylíndrisk isolerad, mantelformig konstruktion (17) anordnad i mesaugnens mittdel, som omger en del av mesaugnens heta mantel (18) och har samma riktning som ugnen, ett torkutrymme (19) som bildas mellan ugnens man- tel (18) och den isolerade konstruktionen (17), som uppvi- sar en inloppsöppning (16) för rökgaser och våt bark an- ordnad i torkutrymmets övre ända, och en utloppsöppning (20) för avsvalnade rökgaser och torkad bark anordnat i torkutrymmets nedre ända, samt organ (29) för att leda de avsvalnade rökgaserna från utloppsöppningen (20) till en cyklonavskiljare (25) och organ (23, 24, 26) för att leda den torkade barken från utloppsöppningen (20) till för- gasaren (4).