SE470405B - Förfarande för framställning av bränsleagglomerat - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 470 4Cs5 direkt anslutning till malnings- och torkningsbehand- lingen och åtminstone väsentligen utan föregående expo- nering av det behandlade materialet för omgivningsatmos- fären genom extrudering av materialet och kapning av där- vid bildade materialsträngar till bildning av bränsle- pellets, varvid den heta förbränningsgasen åtminstone delvis bildas genom förbränning av en del av det vid förfarandet malda och torkade materialet och/eller av en del av den vid agglomereringen bildade mängden pellets.

Genom detta arrangemang undvikes i huvudsak behovet av externt bränsle för åstadkommande av den heta torkgasen och elimineras väsentligen brand- och explosionsriskerna vid framställningen av det bränslepulver som skall agglo- mereras. Agglomereringen gynnas av att det malda och torkade materialet agglomereras direkt, dvs. innan någon nämnvärd stabilisering av de enskilda partiklarnas ytor och fuktgradienter hunnit ske. Genom att agglomereringen utföres genom pelletering erhålles god produktionskapa- citet med ringa anläggningsstorlek samt särskilt god lag- ringsbarhet och transporthållfasthet hos bildade agglo- merat.

Om utgångsmaterialet är grovt, är det fördelaktigt att neddela detta till en maximal styckestorlek av högst 100 mm, lämpligen högst &)mm, före den samtidiga malnings- och torkningsbehandlingen. Med fördel utföres den samti- diga malnings- och torkningsbehandlingen av biomaterialet så, att en partikelsamling med en maximal partikelstor- lek av 5-6 mm, lämpligen 3 mm erhålles, och utföres torkningsbehandlingen med en delvis recirkulerad het förbränningsgas med en syrehalt i den för användning som torkgas tillförda gasen av högst 10-12 volym-%, varigenom torkgasen icke förmår underhålla förbränning och brand- faran därmed elimineras vid förfarandet.

Den för torkningsbehandlingen använda, heta förbränninge- 10 15 20 25 30 35 470 405 gasen tillföres vid en temperatur inom intervallet ca 300-GOOOC och bringas att avgå vid en temperatur över dess daggpunkt, lämpligen inom intervallet ca 80-120°C.

Torkningen drives så långt, att färdiga bränslepellets kommer att innehålla mindre än 15 vikt-% fukt, lämpligen 4-10 vikt-% fukt. Vid dessa låga fukthalter saknar bränsle- pellets tendens till självantändning.

Ytterligare för uppfinningen utmärkande drag och fördelar anges i underkraven resp. framgår av efterföljande be- skrivning med hänvisning till ritningen.

Fig. l visar schematiskt en anläggning för utöv- ning av förfarandet enligt uppfinningen.

Fig. 2 och 3 visar, likaså schematiskt, modifikationer av vissa delar av anordningen enligt fig. l.

På ritningen är överensstämmande eller väsentligen över- ensstämmande detaljer åsatta samma hänvisningsbeteckning i de olika figurerna.

I fig. l är med 1 betecknad en råbränsleficka, anordnad att innehålla oförädlat biobränsle, särskilt på trädrå- vara baserat biobränsle, såsom spån, bark, virkesrester från sågverk etc. Sådant råbränsle har ofta en fukthalt av 52 - 56 vikts-% och har i den föreliggande formen ringa eller inget marknadsvärde. Om råbränslet är grov- styckigt, kan det lämpligen neddelas till en styckestor- lek av högst 100 mm, med fördel högst 80 mm, i en före fickan 1 anordnad, vid 2 antydd kvarn eller liknande.

Från fickan l matas råbränslet medelst en icke visad matnings- och doseringsanordning på det med linjen 3 an- tydda sättet till en anordning 4 för samtidig malning och torkning av råbränslet i en och samma operation. Denna anordning 4, i det följande benämnd maltork, är lämpligen 10 15 20 25 30 35 4 7Û 405 en för förfarandet anpassad sluten hammarkvarn eller desintegratorkvarn, vilken via en ledning 5 tillföres för torkningen erforderlig hetgas, varmed delvis malt och färdigmalt material dessutom utblåses genom en led- ning 6 till en i sluten krets anordnad klasserare 7.

Från denna áterledes ej färdigmalt material genom en led- ning 8 till maltorken 4 för ommalning, medan färdigmalt material via en ledning 9 transporteras till en cyklon 10.

Eventuellt kan i stället för en i sluten krets externt placerad klasserare ett klasseringssteg på i och för sig känt sätt vara integrerat i maltorken 4.

I cyklonen 10 avskild gas och stoft avgår genom en led- ning ll till ett filter 12, t.ex. slangfilter, varifrån renad gas avgår genom en ledning 13. Den senare är delad i en gren 14, genom vilken en del av gasen recirkuleras till en hetgasgenerator 15, medan återstoden avledes från systemet, exempelvis till skorsten, genom en ytterligare gren 16.

På det med linjen 17 antydda sättet ledes det malda och torkade biobränslet till en i och för sig känd pelleterings- anordning 18 av det slag, där bränslet extruderas till bildning av kompakta materialsträngar, vilka efterhand kapas för bildning av bränslepellets. Dessa bortledes på det med pilen 19 antydda sättet, eventuellt via en icke visad kylaranordning,till ett pelletsförråd. Exempel- vis kan pelleteringsanordningen 18 på det antydda sättet vara av den typ som innefattar en med extruderingsöpp- ningar försedd trumma, mot vars insida avrullar ett antal valsar, vilka utpressar i trumman infört bränsle genom extruderingsöppningarna.

I hetgasgeneratorn 15 alstras den för torkningen erforder- liga hetgasen åtminstone delvis genom förbränning av i anläggningen framställt, förädlat biobränsle. Exempelvis 10 15 20 25 30 35 kan gasgeneratoren 15 uppvisa en brännare för för- bränning av bränslepulver från cyklonen 10 och/eller från filtret 12, såsom antydes med de streckade ledning- arna 20 och 21. Eventuellt skulle hetgasgeneratorn 15 kunna eldas även med bildade bränslepellets, såsom an- tydes med den streckade linjen 22. Med fördel eldas med bränslepulver, varvid dock en liten, exempelvis med gas- formigt eller flytande bränsle eldad pilotbrännare dess- utom kan vara anordnad. Vid en fukthalt 52 - 56 vikt-% åtgår ca 16 % av det malda och torkade partikelformiga biobränslet för hetgasalstringen. Den till hetgasgene- ratorn 15 genom ledning 14 recirkulerade gasen och det hetgasgeneratorn tillförda bränslet avpassas så, att det för tillförsel till maltorken 4 erhålles en hetgas med en temperatur av 300 - soo°c, lämpligen 400 - soo°c. Hetgee alstras i sådan mängd och med sådant tryck, att den för- mår driva det malda och torkade bränslet genom maltorken 4 och recirkulationskretsen 6, 7, 8 samt till cyklonen 10 och slutligen det efter cyklonen 10 kvarvarande stoftet till filtret 12.

Genom den beskrivna malningen och lämplig inställning av klasseraren kan man skapa den för den efterföljande pelle- teringsprocessen lämpade partikelstorleksfördelningen för att få god eller optimal tätpackning i slutprodukten efter pelletering. Med tätpackning avses, att partikelsamlingen skall graderas på sådant sätt, att finare partiklar successivt fyller ut hàlrummen mellan grövre partiklar och/eller fibrer.

Genom att samtidigt med malningsoperationen tillföra het- gas för torkning av det fuktiga ingående råbränslet, upp- når man en för torkningen gynnsam process. Då vattenav- gången från partiklarna sker från deras ytor, är det lämpligt att under torkningsprocessen ständigt skapa nya ytor genom den samtidigt genomförda malningsprocessen. 10 15 20 25 30 35 479 4-05 En speciell fördel består däri, att övertemperaturer ej kan uppstå i de enskilda partiklarna, eftersom de färdig- malda och därmed finkorniga partiklarna avskiljs i klasse- ringssteget och därmed avlägsnas ur mal- och torkrummet. F De grövre partiklarna däremot, vars vattenavgång inte kan ske lika snabbt, återförs av klasseraren 7 till om- malning och ytterligare torkning av de då nyproducerade partiklarna.

Vid malningen krävs energi för att driva malorganen.

Energimängden är en funktion av hur långt malningen drives.

En stor del av denna energi omvandlas därvid till värme, vilket ger ett tillskott till det torkvärme som dock till största delen kommer via den tillförda hetgasen.

Den heta gasström som ombesörjer transporten av partiklar- na genom maltorken 4 och ger torkvärmet, har en hög has- tighet och uppehållstiden i mal- och torkrummet blir mycket kort. Detta innebär en närmast momentan torkprocess, som dessutom påskyndas genom den sönderdelning av partiklar- na som sker under malningsprocessen, varvid nya partikel- ytor bildas, varifrån vattenavgång sker.

Detta ger även möjlighet att genom styrning av ingående värmemängd till torkprocessen och kontroll av den utgå- ende torkluftens temperatur, hålla en jämn fukthalt i slutprodukten. Det är väsentligt att fukthalten kan in- ställas på ett för det efterföljande kompakteringssteget gynnsamt eller optimalt värde. Då bindningskrafterna i den pelletiserade produkten till stor del styrs av kapillärkrafter, bör fukthalten vara jämn och jämnt för- delad i partiklarna, för att en fullgod pelletering skall uppnås i detta avseende. Fukthaltsstyrning är således en ytterligare viktig parameter vid pelleteringsprocessen.

Vid pelleteringen kan det, beroende på produktkrav, vara 10 15 20 25 30 35 470 4GB lämpligt att tillföra någon form av bindemedel, t.ex. ligninsulfonat eller stärkelse. Formningen av pellets underlättas och hållfastheten ökar, om man vid pellets- tillverkningen tillför ånga.

Kvalitetskraven hos den pelleterade produkten behöver inte enbart bestämmas av hållfästhetskrav. Man skall vid tillverkningen även tillse att de krav som möter produk- ten vid dess användning som bränsle uppfylles. Det kan innebära att pelletsprodukten skall vara homogen och brinna utan sönderfall, om den används i rosterförsedda pannor. Det kan även innebära att den kompakterade formen endast används för att förenkla och förbilliga lagring och transport. Detta kan vara fallet vid pulverförbränning, då pelletsprodukten i så fall lätt bör kunna sönderdelas eller också genom ytterligare nedmalning ges en för för- bränningen optimal partikelstorlek, om man ej vid pellets- produktens framställning anser sig kunna driva målningen till den önskade nivån.

Maltorkningen och bränsleframställningsförfarandet ut- föres i ett slutet system. Det malda och torkade materialet, som företrädesvis har en maximal partikelstorlek av 5 - 6 mm, lämpligen 3 mm, pelleteras således åtminstone väsent- ligen i direkt anslutning till malnings- och torkningsbe- handlingen och åtminstone väsentligen utan föregående expo- nering av det behandlade materialet för omgivningsatmos- fären. Genom användning av förbränningsgaser som torkgas, blir systemet inerterat. Vid användning av en sådan tork- gas med en syrehalt av högst 12 volym-%, lämpligen högst 10 volym-%, undvikes i allt väsentligt antändnings- och/ eller explosionsrisker. Den från systemet avgående, an- vända torkgasen bör ha en temperatur över sin daggpunkt, lämpligen inom intervallet 80 - l20°C. Färdiga bränsle- pellets bör, för undvikande av risk för självantändning, innehålla mindre än 15 vikt-% fukt, lämpligen 4 - 10 10 15 20 25 30 35 vikt-%. I samband med pelleteringen bildas värme och av- går viss mängd fukt, ca 2 vikt-%, varför fuktborttag- ningen i samband med malningen icke behöver drivas ända ned till önskad slutfukthalt.

Det är möjligt att före eller i samband med pelleteringen tillföra det genom malning och'torkning behandlade mate- rialet sådana tillsatser som är gynnsamma ur miljösyn- punkt, t.ex. hindrar bildning av skadliga NOX- eller S- föreningar. Därvid kan bildade pellets innehålla mer sådana tillsatser, t.ex. kalk för bindning av svavel, än som åtgår för miljöskydd i samband med deras egen för- bränning, om de förbränns samtidigt med ett annat, mera förorenade bränsle, t.ex. högsvavlig olja, för att där- vid binda även det andra bränslets föroreningar.

För uppnående av den önskade tätpackningen vid pellete- ringen kan det vara lämpligt att leda åtminstone en del av det i filtret 12 avskilda stoftet till pelleteringsan- ordningen 18, såsom antydes med pilen 23 i fig. 1.

Fig. 2 och 3 visar andra möjligheter att öka eller reglera mängden fingods till pelleteringsanordningen 18. Enligt fig. 2 är mellan cyklonen 10 och pelleteringsanordningen 18 anordnad en ytterligare kvarn 24 för ytterligare ned- malning av en del av det till pelleteringsanordningen och/ eller det till hetgasgeneratorn 15 gående materialet. En- ligt fig. 3 är mellan cyklonen 10 och pelleteringsanord- ningen 18 anordnade två buffertbehållare 25, 26. Därvid drivs anläggningsdelarna 4, 6, 7, 8, exempelvis genom om- ställning av klasseraren 7, tidvis så, att det alstras en finfraktion, som tillföres t.ex. fickan 25 och användes som tillsats till en normalprodukt fràn fickan 26 och/eller som bränsle i hetgasgeneratorn 15. Självfallet kan olika kombinationer av de ovan beskrivna sätten att öka eller kontrollera fingodsandelen till pelleteringsanordningen 10 470 405 och/eller hetgasgeneratorn komma till användning.

Genom kombinationen av ett slutet, kortvarigt maltork- steg och en därefter väsentligen direkt följande pelle- tering kan erhållas en optimering med avseende såväl på energiåtgângen för processen som på egenskaperna hos bildade pellets. Det pelleteringsanordningen tillförda materialet är varmt, och de enskilda partiklarna är fort- farande utsatta för fuktvandring från den inre kärnan, vilket ger partiklarna en för optimal verkan av kapillär- krafterna vid kompakteringen lämpad ytteryta. Diameter- storleken på bildade pellets ligger vanligen inom området 4-16 mm.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 10 Patentkrav

1. Förfarande för framställning av bränsleagglomerat ur biomaterial, exempelvis bark och virkesrester från sàg- verk, varvid biomaterial males under samtidig torkning med en het, väsentligen inert förbränningsgas, som åtmin- stone delvis bildats genom förbränning av en del av det vid förfarandet malda och torkade materialet, varpå åtmin- stone den efter förbränningsproduktionen återstående delen av det malda och torkade materialet agglomereras, k ä n - n e t e c k n a t av att agglomereringen utföres i direkt anslutning till malnings- och torkningsbehandlingen utan föregående exponering av det malda och torkade materialet för omgivningsatmosfären, att agglomereringen på i och för sig känt sätt utföres genom extrudering av materialet och kapning av därvid bildade materialšträngar till bildning av bränslepellets, att det genom malning och torkning be- handlade materialet tillföres kalk före eller i samband med pelleteringen och att malningen avpassas så, att det erhålles en väsentligen tätpackade pellets medförande partikelstorleksfördelning i det genom malning och torkning behandlade materialet.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att grovt biomaterial före den samtidiga malnings- och torkningsbehandlingen neddelas till en maximal styckestor- lek av högst 100 mm, lämpligen högst 80 mm.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k - n a t av att biomaterialet vid den samtidiga malnings- och torkningsbehandlingen nedmales till en maximal par- tikelstorlek av 5-6 mm, lämpligen 3 mm.

4. Förfarande enligt något av krav 1-3, k ä n n e - t e c k n a t av att nämnda torkningsbehandling utföres 'a 10 15 478 405 ll med en delvis recirkulerad het förbränningsgas med en syrehalt i den för torkning tillförda gasen av högst 14 volym-%, lämpligen högst 10-12 volym-%, varvid den heta förbränningsgasen tillföres vid en temperatur inom inter- vallet ca 300-GOOOC och bringas att avgå vid en temperatur inom intervallet ca 80-l20°C.

5. Förfarande enligt något av krav 1-4, k ä n n e - t e c k n a t av att torkningsbehandlingen drives så långt, att färdiga bränslepellets kommer att innehålla 4-10 vikt-% fukt.

6. Förfarande enligt krav 1-5, k ä n n e t e c k n a t av att en del av det genom samtidig malning och torkning behandlade materialet ommales i ett ytterligare malsteg för täckande av brist på finfraktion i den till pellete- ring eller förbränningsgasalstring gående partikelsam- lingen.