SE500058C2 - Förfarande för rostning av biomaterial - Google Patents

Description

058 2 torkmedium, varvid torkgodset omges av' vattenånga under övertryck. Detta innebär att anläggningen måste vara utförd avtätad mot omgivningen, vilket innebär fördyrande konstruk- tiva lösningar.

Torkar som använder fluidiseringsteknik finns i flera olika utföranden, varvid grundprincipen är att torkning sker genom direkt påblåsning av luft, rökgas eller ånga underifrån på Vid tillräckligt hög hastighet på torkmediet kommer bädden, d.v.s. själva torkgodset att börja sväva. torkgodset.

Ett annat lämpligt användningsområde för värmebehandling av biomaterial är för rötskyddsbehandling av' konstruktions- virke.

Konstruktionsvirke behandlas, som skydd mot rötsvampsangrepp i dag vanligen genom tryckimpregnering, vilket är en miljö- mässigt ifrågasatt metod, som omgärdas med många restriktio- ner. Så anser man att bearbetningsavfall från tryckimpregne- rat virke är så miljöfarligt, att det i dag tillvaratas och oskadliggöres av avfallskonverteringsföretag.

Tanken är nu att erbjuda ett förfarande för att genom värme- behandling med överhettad ånga omvandla materialet, så att åtminstone dess ytskikt erhåller hydrofoba egenskaper, som förhindrar angrepp av rötsvamp. Materialets egenskaper blir i övrigt likartade de hos normalt tryckimpregnerat virke.

Avfallsmaterial från bearbetning och virket som sådant kan direkt utnyttjas som bränsle, och även t.ex. granvirke, som är svårt att tryckimpregnera kan utan problem behandlas på detta sätt.

Uppfinningens ändamål och viktigaste kännetecken Ändamålet med föreliggande uppfinning är att erbjuda ett träflis, trävirke och liknande i en anläggning innefattande en be- förfarande för rostning av biomaterial, t.ex. handlingsbehållare, som bildar ett slutet system med en vid 500 058 3 motstående ändar därav via ett inlopp och ett utlopp an- sluten extern cirkulationsledning, där biomaterialet införes i och efter behandling uttages från behandlingskammaren genom minst en öppning med sluss, som förhindrar luftin- trängning i systemet, och där systemet under drift hålles väsentligen fyllt med ånga nära atmosfärstryck, vilken ånga bringas att cirkulera 1 systemet genom cirkulationsledningen och behandlingskammaren, varjämte den delmängd av ångan, som motsvarar fuktutdrivningen från biomaterialet avtappas och kondenseras, och detta har uppnåtts genom att ångan genom indirekt värmeöverföring från en värmebärare vid inloppet i behandlingskammaren hålles vid en temperatur av minst 260°C, d.v.s. något över önskad behandlingstemperatur, och att från materialet avgående gaser samlas och förbrännes för upphettning av värmebäraren.

Beskrivning/av ritningar Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas under hänvisning till i bifogade ritningar illustrerade ut- föringsexempel av två anläggningar för utförande av förfa- randet enligt uppfinningen.

Fig. 1 visar schematiskt en principvy av ett första utföringsexempel av en torkanläggning för utförande av uppfinningen.

Fig. 2 är en motsvarande vy av ett andra utföringsexempel av en sådan anläggning.

Beskrivning av föredragna utföranden Den i Fig. 1 i vertikalt tvärsnitt principmässigt visade värmebehandlingsanläggningen är avsedd att användas för torkning och efterföljande rostning av finfördelat biomate- rial, såsom företrädesvis träflis, och innefattar ett verti- kalt fluidiseringstorn 1 med vid botten anbragt rost 2. Vid tornets topp finns anbragt en inmatningsledning 3 ansluten till en matarficka 4 för biobränsle och vid botten av tornet 058 4 är anslutet en utmatningsledning 5 för den rostade produk- ten. Såväl inmatningsledning 3 som utmatningsledning 5 är anslutna till tornets inre via slussar 6, som i väsentlig grad förhindrar att luft tränger in i tornet. Mellan tornets topp och botten är anslutet en extern cirkulationsledning 7 med en fläkt 8 inrättad att befordra torkmedium genom cirku- lationsledningen, så att detta införes vid botten av fluidi- seringstornet 1 genom rosten 2 och det därpå liggande, i figuren endast antydda biobränslet, och utmatas frán tornet vid toppen därav. I cirkulationsledningen finns vidare an- ordnat ett överhettarbatteri 9 inrättat att överhetta tork- mediet, som utgöres av vattenånga av atmosfärstryck, så att detta för ett första torksteg har en temperatur av mellan 150 och 250°C, företrädesvis maximalt ca. 200°C och för ett rostningssteg har en en temperatur av minst 260°C vid dess inträde vid botten av fluidiseringstornet 1. Överhettaren 9 är ansluten till en värmealstrare, t.ex. i form av en panna . I det illustrerade utförandet är överhettaren 9 ansluten till en ángdom ll pà pannan 10, men som värmemedium kan alternativt användas pannvatten, rökgaser eller eventuellt hetolja. Mellan fluidiseringstornets övre del och cirkula- tionsledningen finns anordnat en partikelavskiljare i form av en cyklon 12, i vilken smà fraktioner av inmatat biob- ränsle och partiklar som medföljer äng- och pyrolysgasström- men avskiljs. Frán cyklonen 12 förs sådana avskilda partik- lar via en stoftledning 13 till pannan 10 där stoftförbrän- ning sker. Alternativt kan sásom antydes vid 26 i Fig. 1 i cyklonen avskilda partiklar helt eller delvis återföras till Mellan cyklon 12 och fläkt 8 är till cirkulationsledningen anslutet en avtappningsledning 14 för behandlingskammaren. det överskott av ånga, som vid rostningen alstras genom vätskeavgàng från biobränslet. Denna ledning 14 leder till en kondensor 15 från vilket kondensatet avledes, eventuellt i form av pannvatten. Ej kondenserbara gaser avledes vid kondensorns kallaste ände och förs via en ledning 16 till pannan 10 för förbränning. Utgående värmeväxlarmedium från kondensorns värmeväxlare 17 passerar företrädesvis en mellan 500 058 pannans 10 ångdom ll och inmatningssida ansluten värmeväx- lare 18, där mediet upphettas ytterligare innan det avleds via en ledning 19 till ett ej visat värmesystem, t.ex. ett fjärrvärmesystem. Pannan 10 har en utgående ledning 20 för ett värmemedium, som likaså kan tillföras ett värmesystem eller liknande. Dessutom finns ett rökgasutlopp 21.

Från ångdomen ll löper en med en stängningsbar ventil för- sedd ångledning 22 till cirkulationsledningen 7, i vilken den mynnar före överhettaren 9. I I utmatningsledningen 5 för den rostade produkten kan finnas anordnat en värmeväxlare 23, vilken kan användas för för- värmning av biobränslet i matarfickan 4, vilket illustreras av den streckade linjen 24. Efter utmatning av den rostade produkten kyles denna företrädesvis genom vattenbegjutning vid 25 för att förhindra självantändning.

Anläggningen fungerar på följande sätt: Biobränsle, företrädesvis i form av träflis inmatas i flui- diseringstornet 1 via matarfickan 4 slussen 6 och ledningen 3 så att det kommer att hamna på rosten 2. Vid inledning av processen tillförs en mindre mängd ånga via ledningen 22 till cirkulationsledningen, där den överhettas i överhetta- ren 9 och genom inverkan av fläkten 8 drivs med sådan has- tighet att den vid inträde i fluidiseringstornet genom rosten har en temperatur av företrädesvis ca 260°C och en sådan hastighet att den inmatade flisen börjar fluidisera, d.v.s. svävar i en ångström av väsentligen atmosfärstryck.

Härvid inledes en mild pyrolys, vilket ger produkten rostat trä, som är ett mellanting mellan obehandlat trä och träkol, efter relativt kort uppehållstid.

Så snart processen har inletts stänges ångtillförseln via ledningen 22. Vid tornets övre ände avgår ångan samt pyro- lysgaserna, varvid däri medföljande partiklar avskiljes i cyklonen 12. Det ångöverskott, som erhålles genom att fukt 500 058 6 lämnar träet i fluidiseringstornet 1, avledes genom led- ningen 14 och kondenseras i kondensorn 15. Okondenserbara gaser föres genom en ledning 16 till en àngpanna 10 1 vilken de förbrännes tillsammans med stoft, som tillföres frán cyklonen 12. Värmen för överhettning av ångan i kretsloppet torn 1 och cirkulationsledning 7 erhålles från denna panna . Värmemediet, som lämnar kondensorn 15 passerar företrä- desvis en ytterligare värmeväxlare 18, som är ansluten till pannan, och användes därefter företrädesvis med hetvatten fràn pannan i ett externt värmesystem.

Gaser, som avdrives genom förpyrolysen kan som angivits användas för att driva processen och/eller i en pà annat ställe placerad gasdriven motor.

I utmatningsledningen 5 för den rostade produkten är anord- nat en värmeväxlare 23, vars utgående värmemedium användes för att förvärma biomaterialet i matningsfickan 4.

Den av träflis framställda rostade produkten används som ersättningsmaterial för träkol, och utbytet av rostat trä är 3 till 4 gånger större med ekonomifördelarna som en tillkom- mande positiv faktor.

Vid den i Fig. 2 visade anläggningen, är avsikten att be- handla konstruktionsvirke, sàsom sågade plank och ribbor, för att ge detsamma hydrofoba egenskaper, som förhindrar an- grepp av rötsvamp. Denna anläggning motsvarar till sin grundkonstruktion den enligt Fig. 1, men. i stället för fluidiseringstorn är anläggningen här försedd med en hori- sontell ugnskammare, vilken kan vara en batchugn eller en tunnelugn, i vilken godset, som skall behandlas skjutes in eller igenom på en vagn eller annan lämplig transportör.

Genom att anläggningen drives vid atmosfärstryck kommer besvärliga matningsproblem att undvikas och man behöver endast ha en sluss med en rimlig gastätning. Till skillnad mot den tidigare kända s.k. pneumatiska mottryckstorken 500 058 7 arbetar man i detta fall med hög relativhastighet mellan värmemedium och gods vilket innebär att man inte som i denna äldre tork, som arbetar med låg relativhastighet, behöver höja trycket för att överbrygga det yttre värmeöverförings- motståndet. Anläggningen enligt detta utförande motsvarar i övrigt utförandet enligt Fig. l, med undantaget att den partikelavskiljare eller cyklon, som finns vid utförandet enligt Fig. l inte är nödvändig vid detta utförande, även om den kan finnas.

En fördel med förfarandet och anläggningen enligt uppfin- ningen är att man kan arbeta med systemintegration, varvid man först kan torka godset vid en värmenivå av mellan 160 och 220°C och därpå, eventuellt i en seriekopplad anläggning kan åstadkomma rostningen vid en temperatur av omkring 260°C. Härvid kan man företrädesvis använda energin i serie, varvid man t.ex. i ett värmeverk kan låna energi på en nivå av ca l80°C och återlämna den på en nivå strax under l00°C, d.v.s. tillräckligt för returvattnet i ett fjärrvärmeverk, i ett kraftvärmeverk eller som förprocess för förgasnings- processen. På motsvarande sätt kan man vid sågverk, som har mycket stora värmebehov på nivån 60°C för sina virkestorkar, först värmebehandla trävarorna på en hög temperaturnivå och därefter använda restvärmet i den konventionella virkes- torken. Därvid torde man först torka på konventionellt sätt vid 60°C och därpå låter godset genomgå ångtorkning och rostning.

Vid en anläggning innefattande olika behandlingsdelar är det fördelaktigt om dessa anordnas i serie, eller att man har två parallella delar i vilka behandlingen sker satsvis och där värmen tappas ner växelvis.

Uppfinningen är inte begränsad till det i bifogade ritning schematiskt illustrerade och i anslutning därtill beskrivna utförandet av förfarandet utan modifikationer och varianter är möjliga inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (6)

500 10 15 20 25 30 35 058 8 PATENTKRAV träflis, trävirke och liknande i en anläggning innefattande en be-

1. Förfarande för rostning av biomaterial, t.ex. handlingskammare, som bildar ett slutet system med en vid motstáende ändar därav via ett inlopp och ett utlopp an- där' biomaterialet införes i och efter behandling uttages från behandlings- sluten extern cirkulationsledning (7), kammaren genom minst en öppning med sluss (6,103), som förhindrar luftinträngning i systemet, och där systemet under drift hàlles väsentligen fyllt med ànga nära atmos- färstryck, vilken ánga bringas att cirkulera i. systemet genom cirkulationsledningen och behandlingskammaren, var- jämte den delmängd av ångan, som motsvarar fuktutdrivningen från biomaterialet avtappas och kondenseras, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att ångan genom indirekt värmeöverföring från en värmebärare (9) vid inloppet (2,l02) i behandlingskammaren hàlles vid en temperatur av minst 260°C, d.v.s. något över önskad behand- lingstemperatur, och att fràn materialet avgående gaser samlas och förbrännes för upphettning av värmebäraren.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att partiklar som avskiljes från biomaterialet uppsamlas i en i cirkulationsledningen (7) anordnad partikelavskiljare (12), anslutbar till anordningen (10) för förbränning av avskilt material för upphettning av värmebäraren (9).

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, vid rostning av sönderdelat biobränsle i form av träflis eller liknande och där behandlingskammaren utgöres av ett fluidiseringstorn (l) där cirkulationsledningens inlopp och utlopp i. fluidise- ringstornet är anordnade vid tornets botten resp. topp, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att biomaterialet införes genom en första, med sluss (6) försedd öppning vid toppen av fluidiseringstornet (1), i 10 15 20 25 500 058 9 vilket biomaterialet medelst den cirkulerande ångan bringas att fluidisera och den rostade produkten uttages genom en andra, med sluss (6) försedd öppning vid botten av tornet, och att ångan hålles vid en temperatur av minst 260°C vid inloppet till fluidiseringstornet (1).

4. Förfarande enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att det material som skall rostas först torkas i samma eller en annan apparat vid en temperatur av ca. 200°C.

5. Förfarande enligt patentkravet 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att biomaterialet förtorkas före vidare behandling eller användning genom användande av värme, som erhålles i samband med kylning av uttaget rostat material.

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att anläggningens behandlingsbehållare (l,101) systeminteg- reras genom att flera behållare sammankopplas, varvid tork- ning av godset genomföres i en första behållare och ångrost- ning' i en andra behållare vid högre temperatur, varvid värmemediet efter temperatursänkning i den andra behållaren införes vid inloppet (2,102) av den första behållaren med lägre temperatur.