SE537079C2 - Förfarande för reglering av en ångtork, en ångtork och ett bioenergikombinat, samt användning av förfarandet. - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser ett förfarande för reglering av en àngtork som har ett slutetcirkulationssystem varvid torkànga cirkuleras i cirkulationssystemet med en turbomaskin, ett material torkas genom värmeöverföring från torkångan, materialet separeras fråntorkångan, att åtminstone en parameter hos torkångan och/eller en parameter hos materialetmäts,och att den cirkulerande torkångans massflöde regleras i förhållande till den uppmättaparametern eller de upmätta parametrarna. Uppfinningen avser även en àngtork (1) för torkning av material (2) som regleras enligtförfarandet innefattar ett slutet cirkulationssystem (3), en turbomaskin (5) som är kopplad tillcirkulationssystemet (3)för genererande av ett flöde av torkànga (15) genomcirkulationssystemet,ett torkutrymme (6) som är kopplat till cirkulationssystemet därmaterialet (2) torkas genom värmeöverföring från varm torkànga (15), åtminstone envärmeväxlare (7) som är kopplad till cirkulationssystemet (3) för värmning av torkångan , en separationsanordning (8) som är kopplad till cirkulationssystemet för separerande av dettorkade materialet från torkångan, en mätanordning (M) för mätning av åtminstone enparameter hos torkångan och/eller en parameter hos materialet, och ett styr- ochreglersystem (14) för reglering av den cirkulerande torkångans massflöde i förhållande tillden uppmätta parametern eller de uppmätta parametrarna. Uppfinningen avser även ett bioenergikombinat samt användning av förfarandet vid torkningav olika material. Publiceras med Fig. 1.

Description

20 30 35 537 079 Förfarandet för reglering av en ångtork som har ett slutet cirkulationssystem enligt uppfinningen utmärks främst av att torkànga cirkuleras i cirkulationssystemet med en turbomaskin, ett material torkas genom värmeöverföring från torkàngan, materialet separeras från torkångan, att åtminstone en parameter hos torkångan och/eller en parameter hos materialet mäts, och att den cirkulerande torkàngans massflöde regleras i förhållande till den uppmätta parametern eller de uppmätta parametrarna.

Det material som lämnar àngtorken skall ha torkats ner till en förutbestämd fukthalt.

Den fukt som skall drivas ut ur materialet för att nå det förutbestämda torkresultatet vid torkningen definieras som ångtorkens torklast. lVlaterialets fukthalt varierar beroende på materialets egenskaper och årstiderna och därmed varierar även torklasten. Ängtorken har en torkkapacitet som är beroende av energin som tillförs den cirkulerande torkångan.

Den cirkulerande torkàngans massflöde har inverkan på torkkapaciteten med avseende på utdriven mängd fukt från det inmatade materialet.

Det är fördelaktigt att reglera den cirkulerande torkàngans massflöde i förhållande till en uppmätt parameter hos torkångan och/eller en parameter materialet i enlighet med förfarandet. Om den uppmätta parameterns värde är för högt ijämförelse med ett förutbestämt börvärde för parametern regleras den cirkulerande torkàngans massflöde adaptivt på ett sådant sätt att parameterns värde sänks och vice versa. Ängtorken har en optimal arbetspunkt för torkkapaciteten och den cirkulerande torkàngans massflöde i varje driftsfall av torklast. Genom att reglera en ångtork som har ett slutet cirkulationssystem enligt förfarandet anpassas ångtorkens torkkapacitet till torklasten. Då arbetar àngtorken vid torkkapacitetens optimala arbetspunkt med avseende på energiförbrukningen. Detta innebär att det önskade torkresultatet, en viss materialfukthalt, uppnås med så låg energiförbrukning som möjligt.

En ångtork av ovan nämnt slag tillförs termisk energi för att torka materialet samt mekanisk energi för att driva turbomaskinen samt andra ingående mekaniska element. Genom att reglera en ångtork som har ett slutet cirkulationssystem enligt förfarandet minskar främst turbomaskinens energiförbrukning. l hittills kända torkanläggningar överskrider ångtorkens torkkapacitet torklasten, och ingen anpassning av torkkapaciteten genomförs, vilket resulterar i stora energitörluster.

Det är fördelaktigt att mätningen av parametern hos torkångan och/eller parametern hos materialet genomförs kontinuerlig vid drift av ångtorken. 10 15 20 25 30 35 537 079 Exempelvis mäts torkàngans temperatur i cirkulationssystemet före inmatning av materialet och/eller efter separation av torkångan från materialet, eller så mäts materialets fukthalt före lnmatningen i ängtorken och/eller efter utmatningen fràn àngtorken. Även materialets volym eller vikt eller materialets massflöde kontrolleras. Genom att kontinuerligt mäta en eller flera av dessa parametrar ökar möjligheten till effektiv reglering av àngtorken.

Enligt en utföringsform av förfarandet mäts torkängans temperatur i anslutning till att materialet separeras från torkàngan i separationsanordningen. Torkångans temperatur i denna position i cirkulationssystemet benämns härefter torkängans returtemperatur.

Undersökningar har visat att torkängans returtemperatur även kan användas som indikation på materialets slutliga fukthalt efter àngtorken. Om returtemperaturen är lägre än ett förutbestämt värde så är materialet otillräckligt torkat och materialets fukthalt är för hög. Mer energi mäste tillföras ängtorken för att uppnå önskat torkresultat. Därav följer att om returtemperaturen är högre än ett förutbestämt värde så är materialets fukthalt lägre än önskat efter àngtorken. Dà kan energitillförseln minskas till ängtorken för att optimal energiförbrukning skall erhållas.

Enligt en utföringsform av förfarandet mäts materialets fukthalt före torkning i àngtorken.

Mätningen av materialets fukthalt görs företrädesvis vid materialinmatningen till àngtorken.

Enligt en utföringsform av förfarandet mäts materialets fukthalt efter torkning i àngtorken.

Mätningen av materialets fukthalt görs företrädesvis vid materialutmatningen frán àngtorken.

Enligt en utföringsform av förfarandet mäts materialets fukthalt i anslutning till separationsanordningen före utmatningen av materialet från àngtorken. Mätningen av materialets fukthalt görs företrädesvis just invid materialutmatningssanordningen, exempelvis en cellmatare kopplad till separationsanordningen. Åntorkens torklast i en drifttidpunkt beräknas som funktion av mängden fukt i materialet som skall föràngas vid torkningen för att uppnå den önskade fukthalten hos materialet efter torkning. Mängden fukt som skall förängas beräknas baserat på materialets fukthalt före torken, den förutbestämda önskade fukthalten hos materialet efter torken samt materialets massflöde.

Det är känt att massflödet hos en ånga som transporteras genom ett rör definieras enligt m=pxVxA (kg/s) 10 15 20 25 30 35 537 079 där V är ångans medelhastighet A är rörets tvärsnittsarea p är ångans densitet och bestäms ur sambandet p = P / (Fl x T) för en ideal gas. där P är àngtryck T är torkängans absolut temperatur R är gaskonstant Det är känt att ångans densitet och mättnadstemperatur ökar vid ökande àngtryck.

Tryck och temperatur för beräkning av torkängans densitet mäts i samma position i àngtorken. Det är fördelaktigt att mäta torkängans tryck och temperatur efter avtappningsledningen och före turbomaskinen.

Det har visat sig var mycket framgångsrikt att utgà från detta samband vid regleringen av en ångtork med ett slutet cirkulationssystem av tidigare nämnt slag. Energiförbrukningen sjunker och därmed sjunker även driftskostnaderna. Kontrollen på torkprocessen förbättras och kvaliteten pà det torkade materialet blir jämnare.

Utifrån ovan angivna samband framgår att de viktigaste parametrarna vid regleringen av den cirkulerande torkängans massflöde är ångtrycket och torkängans medelhastighet.

Turbomaskinen i àngtorken genererar ett flöde av torkånga genom cirkulationssystemet. Den cirkulerande torkängans hastighet i cirkulationssystemet varieras genom förändring av turbomaskinens varvtal.

För att optimera energiförbrukningen och tillföra den mängd energi till àngtorken som är anpassad till den aktuella torklasten i en drifttidpunkt är det fördelaktigt att den cirkulerande torkängans massflöde regleras kontinuerligt i förhållande till den eller de uppmätta parametrarna hos torkångan och/eller materialet. Den cirkulerande torkängans massflöde kan även regleras kontinuerligt i förhållande till den aktuella torklasten. Massflödet hos torkängan som cirkulerar i ångtorkens cirkulationssystem benämns härefter även torkängans massflöde . 10 15 20 25 30 35 537 079 Enligt en utförlngsform av förfarandet regleras den cirkulerande torkàngans massflöde i förhållande till den uppmätta parametern eller de uppmätta parametrarna genom att: -Ett aktuellt värde för den cirkulerande torkàngans massflöde vid den aktuella drlfttidpunkten beräknas som funktion av torkàngans tryck, torkàngans temperatur, och turbomaskinens varvtal. -Ätminstone en parameter hos torkàngan, exempelvis torkàngans temperatur T och/eller en parameter hos materialet exempelvis materialets fukthalt F mäts vid den aktuella drlfttidpunkten.

-Den uppmätta parameterns värde T1 , F1 jämförs med ett förbestämt värde pä parametern T2 ,F2 vid önskat torkresultat och skillnaden T2-T1 , F2-F1 mellan den uppmätta parameterns värde och det förbestämda värdet på parametern beräknas.

-Den cirkulerande torkàngans massflöde regleras i förhållande till den uppmätta parametern sä att det absoluta värdet pá skillnaden |T2-T1|, |F2-F1| mellan parameterns värde och det förbestämda värdet pä parametern minskar.

-Den cirkulerande torkàngans massflöde höjs eller sänks genom förändring av torkàngans tryck och/eller fläktens varvtal. Därmed förändras àngtorkens energiförbrukning.

I ett exempel är torkàngans uppmätta returtemperatur T1= 170 ”C och den förbestämda returtemperaturen är T2=165 °C. T1 är alltså för hög, och det absoluta värdet pä skillnaden är 5 °C. Den cirkulerande torkàngans massflöde sänks sä att den absoluta skillnaden minskar och returtemperaturen Tj sjunker.

För att åstadkomma en kontinuerlig reglering av torkàngans massflöde innefattar regleringen att styr- och regleringssystemet kontinuerligt upprepar metodstegen enligt vanlig förekommande reglerteknisk metodik.

Enligt en annan utförlngsform av förfarandet regleras den cirkulerande torkàngans massflöde i förhållande till torklasten som en funktion av materialets fukthalt och materialets massflöde genom att: -Ett aktuellt värde för den cirkulerande torkàngans massflöde beräknas vid den aktuella drlfttidpunkten som funktion av torkàngans tryck, torkàngans temperatur, samt turbomaskinens varvtal.

-Materialets fukthalt Fin mäts före inmatning till àngtorken vid den aktuella drlfttidpunkten.

-Materialets fukthalt Fu, efter utmatning fràn àngtorken mäts eller bestäms som funktion av en eller flera uppmätta parametrar vid den aktuella drlfttidpunkten.

-Materialets massflöde som matas in i àngtorken mäts. 10 15 20 25 30 35 537 079 -Mängden fukt W i materialet som skall förångas vid torkningen för att önskat torkresultat skall uppnås beräknas baserat pà materialets massflöde och fukthaltsskillnaden Fin-Fm (materialets fukthalt Fin före inmatningen minus den önskade fukthalten efter torkningen Fm), -Den aktuella torklasten beräknas som funktion av den beräknade mängden fukt W i materialet som skall förångas vid torkningen samt förångningsenergin.

-Ett optimalt massflödesbörvärde för den cirkulerande torkångan i förhållande till den aktuella torklasten väljs, fastställs, exempelvis ur tabell och/eller graf som är lagrade och tillgängliga i styr- och reglersystem.

-Värmeenergibehovet i förhållande till den aktuella torklasten fastställs.

-Den cirkulerande torkàngans massflöde regleras mot det fastställda optimala massflödesbörvärdet genom förändring av torkàngans tryck och/eller fläktens varvtal.

Det ovan beskrivna förfarandet har fördelen att ångtorkens torklast förutses och energitillförseln, både den termiska energin och drivenergin, kan anpassas till torklasten.

För att åstadkomma en kontinuerlig reglering av torkàngans massflöde innefattar regleringen att styr- och regleringssystemet kontinuerligt upprepar metodstegen enligt vanlig förekommande reglerteknisk metodik.

Det går utmärkt att kombinera olika utföringsformer av förfarandet med fördelen att regleringen av ångtorken blir mer effektiv.

Enligt en utföringsform av förfarandet regleras torkàngans massflöde genom styrning av turbomaskinens varvtal. Enligt sambandet ovan påverkas torkàngans massflöde då turbomaskinens varvtal ändras. En sänkning av turbomaskinens varvtal medför minskat turbomaskinarbete och sparar energi. Genom att reglera turbomaskinens varvtal vid i övrigt lika processparametrar i ångtorken erhålles en massflödesförändring hos den cirkulerande torkångan. På så sätt optimeras torkkapaciteten och ångtorkens energiförbrukning vid ett givet torklastfall. Vid i övrigt lika processparametrar erhålles en höjning av massflödet genom att höja varvtalet på turbomaskinen. Därav följer att en sänkning av massflödet erhålles genom att varvtalet sänks på turbomaskinen.

Det är fördelaktigt att reglera varvtalet kontinuerligt, dvs att under drift variera varvtalet så att ett optimalt varvtal erhålles med avseende på det inmatade materialets egenskaper och aktuell torkkapacitet. 10 15 20 25 30 35 537 079 Avsevärd energibesparing erhålles genom denna typ av massflödesreglering. Som exempel kan nämnas att om turbomaskinens varvtal reduceras med 10% så sjunker turbomaskinens energibehov med ca 27%. Om turbomaskinens varvtal reduceras med 15% så reduceras energibehovet med ca 39% jämfört med nominellt effektbehov vid nominellt varvtal. l en annan utföringsform av förfarandet regleras den torkàngans massflöde genom glidtrycksreglering av torkàngans tryck i cirkulationssystemet. Detta innebär att àngtrycket regleras glidande i relation till torklasten.

Enligt ovanstående samband för relationen mellan massflöde och densitet, stiger massflödet i àngtorken när torkàngans tryck stiger. Genom att förändra torkàngans tryck vid i övrigt lika processparametrar i àngtorken erhålls en massflödesförändring hos den cirkulerande torkàngan. Vid i övrigt lika processparametrar erhålls därmed höjning av massflödet genom att höja torkàngans tryck. Därav följer att en sänkning av massflödet erhålles genom att torkàngans tryck sänks.

Detta möjliggör att torkkapaciteten och massflödet kan anpassas till ett givet torklastfall genom glidtrycksreglering av torkàngans tryck. Därmed kontrolleras och anpassas även torkkapaciteten och ångtorkens energiförbrukning i varje driftspunkt. Betydande energibesparing uppnås på detta sätt, med lägre driftskostnader som följd.

Det är fördelaktigt att reglera torkàngans tryck kontinuerligt, dvs att under drift glidtrycksreglera àngtrycket så att ett optimalt drifttryck erhålles med avseende på det aktuella torklastfallet.

Glidtrycksregleringen innebär att torkàngans tryck regleras inom ett förutbestämt tryckintervall. Det förutbestämda tryckintervallet har två ändpunkter. Tryckintervallet är exempelvis 1,5-4,5 Bar gauge. Torkångans tryck regleras glidande mellan intervallets ändpunkter och kan anta alla tryck däremellan. Under förutsättning att det önskade torkresultatet uppnås regleras torkàngans tryck företrädesvis till så låg trycknivä som möjligt inom tryckintervallet.

Förfarandet att glidtrycksreglera àngtorken medför avsevärt förbättrad energieffektivitet i jämförelse med tidigare kända àngtorkanläggningar där torkàngans tryck regleras så att samma àngtrycknivä bibehålls under hela driften. I sådana anläggningar syftar reglering av torkàngans tryck endast till att avlägsna den överskottsànga som bildas vid förångning av fukten i materialet ur àngtorken. I de tidigare kända anläggningarna sker därmed ingen 10 15 20 25 30 35 537 079 anpassning av torkångans tryck i förhållande till torklasten, med låg energieffektivitet och höga driftskostnader som följd.

I en utföringsform av förfarandet regleras torkàngans massflöde både genom styrning av turbomaskinens varvtal och genom glidtrycksreglering av torkångans tryck i cirkulationssystemet.

I enlighet med tidigare nämnda samband påverkas torkängans densitet vid förändrat ångtryck. Som en följd förändras även turbomaskinens energibehov för att uppnå ett förutbestämt varvtal. En tryckökning hos torkångan resulterar i ett högre effektbehov för turbomaskinen, och vice versa.

Det är fördelaktigt att optimera massflödet genom att kombinera regleringen av turbomaskinens varvtal och glidtrycksregleringen av torkångan i cirkulationssystemet.

Exempelvis har det visat sig i ett fall att en sänkning av medelvärdet av det absoluta àngtrycket i ångtorken med 20% kombinerat med en sänkning av turbomaskinens varvtal med 10% resulterar i 42% lägre energibehov hos turbomaskinen med bibehållet torkresultat.

I ett annat fall har en sänkning i medelvärdet av det absoluta àngtrycket i ångtorken med 20% kombinerat med en sänkning av turbomaskinens varvtal med 15% resulterat i 51% lägre energibehov hos turbomaskinen med bibehållet torkresultat.

För att uppnå det önskade massflödet hos den cirkulerande torkångan regleras turbomaskinen glidande inom ett varvtalsintervall motsvarande 70-100% av nominellt effektbehov samtidigt som torkångans tryck regleras glidande inom ett förutbestämt tryckintervall. På detta sätt åstadkoms det önskade torkresultatet med lägsta möjliga energiförbrukning i varje drifttidpunkt.

I en utföringsform av förfarandet regleras torkångans tryck genom avtappning av torkånga från det slutna cirkulationssystemet.

Torkångan har ett betydande energiinnehåll, och det är naturligtvis av intresse att återvinna denna energi, men torkångan som avtappas innehåller även substanser som frigjorts från det torkade materialet, exempelvis fibrer, Iignin samt andra icke förângningsbara ämnen. Det är därför fördelaktigt om ångtorken är kopplad till ett àngàtervinningssystem innefattande exempelvis en ångomformare och en ångturbin. Ett sådant system beskriv mer detaljerat nedan. Ett annat alternativ är att tillföra den avtappade torkångan till en brännkammare för förbränning av substanserna.

'IO 15 20 25 30 35 537 079 Det är fördelaktigt att anpassa trycket i ångtorken efter materialet som skall torkas.

Goda torkresultat uppnås när träbaserat material torkas med torkånga med trycket 0,5-10 Bar övertryck. Företrädesvis regleras trycket inom intervallet 1,0-5,5 Bar övertryck. I ett vanligt driftfall varieras trycket inom intervallet 1,5-4,5 Bar övertryck.

I en utföringsform av förfarandet höjs massflödet då torkàngans returtemperatur är lägre än en förbestämd temperatur.

I en annan utföringsform av förfarandet höjs massflödet då det torkade materialets fukthalt är högre än en förbestämd fukthalt. När torkàngans returtemperatur är för låg eller det torkade materialets fukthalt är för hög är materialet otillräckligt torkat.

I en utföringsform av förfarandet höjs torkàngans massflöde då returtemperaturen är lägre än en förbestämd returtemperatur och då det torkade materialets fukthalt är högre än en förbestämd fukthalt.

Genom att höja massflödet tillförs mer energi till ångtorken vilket resulterar i ett förbättrat torkresultat.

I en utföringsform av förfarandet sänks massflödet då torkàngans returtemperatur är högre än en förbestämd temperatur. I en annan utföringsform av förfarandet sänks massflödet då det torkade materialets fukthalt är lägre än en förbestämd fukthalt.

När torkàngans returtemperatur är för hög eller det torkade materialets fukthalt är för låg är materialet övertorkat. I en utföringsform av förfarande enligt sänks torkàngans massflöde då returtemperaturen är högre än en förbestämd returtemperatur och då det torkade materialets fukthalt är lägre än en förbestämd fukthalt.

Genom att sänka massflödet tillförs mindre energi till årtgtorken vilket resulterar I förbättrat torkresultat.

Det är fördelaktigt att styra regleringen av turbomaskinens varvtal och glidtrycksregleringen av torkàngans tryck i cirkulationssystemet med hänsyn till tillgänglig energiförsörjningen och aktuella energipriser. Det uppfinningsenliga förfarandet möjliggör att driftskostnaden för ángtorkningsprocessen blir så låg som möjligt.

Torkångan värms indirekt i åtminstone en värmeväxlare som är ansluten till cirkulationssystemet. Torkångans temperatur i anslutning till värmeväxlarens utlopp benämns härefter torkàngans initialtemperatur. Torkångans initialtemperatur beror bland annat på energitillförseln till värmeväxlaren och den cirkulerande torkàngans massflöde.

I en utföringsform av förfarandet höjs torkàngans initialtemperatur då torkàngans returtemperatur är lägre än en förbestämd returtemperatur. Detta innebär att materialet har 10 'l5 20 25 30 35 537 079 för hög fukthalt. En höjning av torkàngans initialtemperatur innebär att mer energi tillförs till àngtorken. l en utföringsform av förfarandet sänks torkàngans initialtemperatur då torkångans returtemperatur är högre än en förbestämd returtemperatur. Detta innebär att materialet har för låg fukthalt. En sänkning av torkàngans initialtemperatur sänker naturligtvis även returtemperaturen. En sänkning av initialtemperaturen innebär att mindre energi tillförs till àngtorken.

I en utföringsform av förfarandet sänks torkångans initialtemperatur då materialets fukthalt är lägre än en förbestämd fukthalt. Därav följer att torkàngans initialtemperatur höjs då materialets fukthalt är högre än en förbestämd fukthalt.

Det är fördelaktigt att reglera àngtorken att ha så lågt tryck och temperatur pà torkàngan som möjligt vid en given torklast för att torka materialet med lägsta möjliga energiförbrukning.

Enligt en utföringsform av förfarandet bringas àngtorken att arbeta vid övertryck. Enligt en annan utföringsform av förfarandet bringas àngtorken att arbeta vid undertryck. Enligt en annan utföringsform av förfarandet bringas àngtorken att arbeta vid atmosfärstryck.

Uppfinningen avser även användandet av förfarandet vid ángtorkning av organiskt material, exempelvis träbaserat material, material som kommer från jordbruk, torv, brunkol och avloppsslam.

Det träbaserade materialet inkluderar timmer, sågat virke. Det träbaserade materialet inkluderar även finfördelat material såsom träflis eller spån eller liknande.

Uppfinningen avser även användandet av förfarandet vid ángtorkning av bulkmaterial innefattande partikelformigt material bestående av ett eller flera av ovanstående material.

Vid samtliga ovanstående användningsområden erhålles energibesparingar vid integrering av det uppfinningsenliga förfarandet i en ångtork med ett slutet cirkulationssystem vilket medför lägre driftskostnader.

Uppfinningen avser även en ångtork för torkning av material som regleras enligt förfarandet. Ängtorken utmärks främst av att den innefattar ett slutet cirkulationssystem, en turbomaskin som är kopplad till cirkulationssystemet för genererande av ett flöde av torkánga genom 10 10 15 20 30 35 537 079 cirkulationssystemet, ett torkutrymme anslutet till cirkulationssystemet där materialet torkas genom värmeöverföring frän varm torkånga, åtminstone en värmeväxlare som är kopplad till cirkulationssystemet för värmning av torkångan, en separationsanordning som är kopplad till Cirkulationssystemet för separerande av det torkade materialet fràn torkångan, åtminstone en mätanordning som mäter åtminstone en parameter hos torkångan och/eller en parameter hos materialet och ett styr- och reglersystem för reglering av den cirkulerande torkångans massflöde i förhållande till den uppmätta parametern eller de uppmätta parametrarna. Ängtorken och dess ingående tekniska särdrag uppvisar motsvarande fördelar och tekniska effekter som det ovan beskrivna förfarandet. Ängtorken har ett väsentligen slutet cirkulationssystem. Detta innebär att väsentligen ingen torkånga lämnar cirkulationssystemet till den yttre atmosfären utanför àngtorken.

Cirkulationssystemet innefattar ångtorkens element såsom torkutrymme, separationsanordning, turbomaskin, värmeväxlare samt alla rörledningar och kopplingar för att sammankoppla elementen. Ångtorkning av material i en ångtork med ett väsentligen slutet cirkulationssystem innebär flera miljö- och energimässiga fördelar. Utsläpp av miljöpåverkande substanser kan noga kontrolleras för att rådande utsläppsregler och restriktioner skall uppfyllas. Dessutom kan en mycket stor del av energin som tillförts ångtorken återvinnas ur torkångan. Tack vare det framgångsrika förfarandet att reglera ángtorken enligt föreliggande uppfinning är energiförbrukningen avsevärt lägre vid torkning i en ångtork enligt uppfinningen än vid andra hittills kända àngtorkanläggningar.

Torkàngan består främst av återcirkulerad ånga som värmts i värmeväxlaren.

Syrehalten i ångtorken är mycket låg, risken för dammexplosioner är därför obefintlig.

Vid torkningsprocessen av materialet bildas överskottsånga. För att reglera trycket i cirkulationssystemet avtappas torkånga från ångtorken. Ängtorken innefattar ett styr- och reglersystem som är integrerat i ångtorken och som kontinuerligt reglerar den cirkulerande torkångans massflöde i relation till den eller de uppmätta parametrarna i enlighet med förfarandet. 11 10 15 20 25 30 35 537 079 Ängtorken innefattar åtminstone en mätanordning för att mäta åtminstone en parameter hos torkångan och/eller åtminstone en parameter hos materialet. Det finns ett stort utbud av mätanordningar, eller så kallade givare, på marknaden som kan användas för mätning av dessa parametrar. Det är fördelaktigt att välja sådana mätanordningar som kontinuerligt mäter de olika parametrarna under pågående drift.

Enligt en utföringsform av àngtorken innefattar mätanordningen en temperaturmätare, exempelvis av typen platina-givare eller termoelement för mätning av torkängans temperatur.

Temperaturmätaren används exempelvis för att mäta àngans temperatur i olika positioner i cirkulationssystemet.

Enligt en annan utföringsform av àngtorken innefattar mätanordningen en tryckgivare, exempelvis en trycktransmitter. Tryckgivaren mäter ängans tryck i cirkulationskanalen.

Enligt en annan utföringsform av àngtorken innefattar mätanordningen en fukthaltsmätare, exempelvis en on-line near- infrared (NlFl) fukt sensor eller liknande.

Fukthaltsmätaren mäter exempelvis materialets fukthalt.

Naturligtvis kan mätanordningen innefatta flera av ovanstående mätare och givare och även innefatta givare för andra processparametrar. Det skall noteras att flera mätanordningar kan kopplas till àngtorken för att mäta olika parametrar. Varje mätanordning är ansluten till styr- och reglersystemet integrerat i àngtorken.

Enligt en annan utföringsform av àngtorken är en mätanordning med en temperaturmätare ansluten till cirkulationssystemet nedströms om separationsanordningen i relation till torkängans flödesriktning för att mäta en returtemperatur hos torkängan. Företrädesvis är mätanordningen ansluten direkt efter separationsanordningen, efter att rnaterialet avskiljts från torkängan.

Det är fördelaktigt att anordna temperaturgivaren i denna position eftersom torkängans returtemperatur kan användas som indikation på materialets fukthalt efter torkning. Den uppmätta returtemperaturen överförs till styr- och reglersystemet för bestämning av torklasten.

Enligt en annan utföringsform av àngtorken är en mätanordning med en temperaturmätare ansluten till cirkulationssystemet uppströms om separationsanordningen i relation till torkängans flödesriktning för mätning av en temperatur hos torkängan. Det är fördelaktigt att anordna temperaturgivaren i denna position eftersom torkängans temperatur i denna position för att kontrollera att torkningsprocessen.

Enligt en annan utföringsform av àngtorken är en mätanordning med en temperaturgivare ansluten till cirkulationssystemet nedströms om värmeväxlaren och uppströms om 12 10 15 20 25 30 35 537 079 materialinmatningsanordningen i relation till torkàngans flödesriktning för att mäta en initialtemperatur hos torkàngan. Det är fördelaktigt att mäta torkàngans initialtemperatur för att kontrollera att torkningsprocessen och styra värmtillförseln till värmeväxlaren.

Enligt en annan utföringsform av àngtorken är en mätanordning med en fukthaltsmätare ansluten till materialinmatningen för mätning av materialets fukthalt före materialinmatningen.

Enligt en annan utföringsform av àngtorken är en mätanordning med en fukthaltsmätare ansluten till cirkulationssystemet efter separationsanordningen och före materialutmatningen fràn àngtorken l relation till materialets flödesriktning för mätning av materialets fukthalt före materialutmatningen.

Enligt en annan utföringsform av àngtorken är en mätanordning med en fukthaltsmätare ansluten till materialutmatningen för mätning av materialets fukthalt efter materialutmatningen.

Det är fördelaktigt att kontrollera fukthalten för bestämning av torklasten samt för att kontrollera torkresultatet. De uppmätta värdena pà fukthalt införs i styr- och reglersystemet för beräkning av torklasten och för att styra övriga processparametrar effektivt. Ångtorken innefattar en turbomaskin som är kopplad till cirkulationssystemet för genererande av ett flöde av torkänga genom cirkulationssystemet. Turbomaskinen är exempelvis en làgtryckskompressor eller en fläkt. Det är fördelaktigt att turbomaskinen innefattar medel för reglering av turbomaskinens varvtal. Pà så sätt varieras torkàngans hastighet i cirkulationssystemet. Företrädesvis är turbomaskin inkopplad nedströms om separationsanordningen och uppströms om värmeväxlaren i relation till torkàngans flödesriktnlng. Alternativt kan turbomaskinen inkopplas nedströms värmeväxlaren och uppströms materialinmatningsanordningen.

Det är fördelaktigt att en avtappningsledning är ansluten till cirkulationssystemet nedströms separationsanordningen i relation till torkàngans flödesriktning och uppströms materialinmatningsanordningen. Avtappningsledningen anordnas så att torkàngan kan avtappas från cirkulationssystemet. Det är fördelaktigt att anordna avtappningsledningen efter separationsanordningen då torkàngans temperatur vanligtvis är lägst i denna position i cirkulationssystemet i jämförelse med torkàngans temperatur i det övriga delar av cirkulationssystemet. Företrädesvis anordnas avtappningsledningen mellan separationsanordningen och turbomaskin.

Enligt en utföringsform av àngtorken innefattar avtappningsledningen en reglerventil.

Reglerventilen reglerar torkàngans tryck i cirkulationssystemet. Fteglerventilen är ansluten till styr- och reglersystemet integrerat i àngtorken. 13 10 15 20 25 30 35 537 079 Det är fördelaktigt att cirkulationssystemet innefattar en materialväg som sträcker sig mellan materialinmatningsanordningen och materialutmatningsanordningen i relation till torkàngans flödesriktning. Materialet, exempelvis ett bulkmaterial, transporteras av torkàngan genom cirkulationssystemet från inmatningsanordningen, via torkutrymmet till separationsanordningen och utmatningsanordningen som är kopplad till separationsanordningen. Torkàngan cirkulerar i cirkulationssystemet. Torkàngan följer samma väg som materialet, men vid separationsanordningen separeras torkàngan från materialet och torkàngan leds vidare till turbomaskinen och åtminstone genom en värmeväxlare för uppvärmning. Torkàngan cirkuleras sedan åter till materialinmatningsanordningen.

Det är fördelaktigt att cirkulationssystemet innefattar en trycktät materialinmatningsanordning och en trycktät materialutmatningsanordning. Materinmatningsanordningen och materialutmatningsanordning är utförda att trycktäta cirkulationssystemet sä att ångläckaget blir så litet som möjligt _ lnmatnings- och utmatningsanordningen innefattar exempelvis en pluggskruv eller en cellmatare.

Enligt en utföringsform är àngtorken utförd och dimensionerad för att arbeta vid övertryck.

Enligt en annan utföringsform är àngtorken utförd och dimensionerad för att arbeta vid undertryck.

Uppfinningen avser även användning av en àngtork för torkning av träbaserat material och/eller torv. Det är fördelaktigt om det träbaserade materialet innefattar ett bulkmaterial såsom träflis eller sågspån.

Uppfinningen avser även ett bioenergikombinat för framställning av åtminstone bränsle och el och som innefattar en àngtork med ett slutet cirkulationssystem av ovan beskrivet slag, en ängproduktionanläggning som har åtminstone en första turbin och att den första turbinen är kopplad till värmeväxlaren i ängtorken för att förse värmeväxlaren med värmemedium.

En àngproduktionanläggning är exempelvis ett ångkraftverk, ett kondenskraftverk eller ett kraftvärmeverk. En annan typ av àngproduktionanläggning är industri med integrerad energiproduktion av typen sågverk, smältverk eller annan tung industri.

Det är vanligt att dessa typer av anläggningar har en eller flera elgenererande turbiner av olika slag. 14 10 15 20 25 30 35 537 079 Det är fördelaktigt att integrera ångtorken med en ångproduktionanläggning. Stora energivinster erhålles och integrationen medför en ökad flexibilitet i framställningen av olika energislag. Detta medför en hög totalverkningsgrad för bioenergikombinatet.

Enligt en utföringsform av bioenergikombinatet innefattar den första turbinen en àngturbin. l det fall turbinen är en àngturbin utformas värmväxlaren i ångtorken som en kondensor. Detta är fördelaktigt eftersom ångan från ångturbinen på ett effektivt sätt används för att värma upp torkångan i ångtorken. Detta resulterar i hög verkningsgrad för bioenergikombinatet.

Alternativt kan turbinen vara en expander för förbränningsgaser,luftNH3, eller annan gas..

Värmeväxlaren anpassas då till dessa typer av värmemedier.

Enligt en utföringsform av bioenergikombinatet innefattar kombinatet även en àngomformare som är kopplad till ångtorkens avtappningsledning. Ångomformaren mottar den smutsiga överskottsångan från ångtorken och framställer renàngan.

En àngomformare innefattar en värmeväxlare som har funktionen att återvinna energi genom kondensation av smutsig ånga och överföra den återvunna energin direkt eller indirekt till ett mottagande medium såsom vatten eller rent kondensat och bilda ren ånga. Samtidigt erhålles ett smutsigt kondensat _ Ångomformaren har en smutsångsida och en renångsida.

Enligt en utföringsform av bioenergikombinat är ångomformaren kopplad till ångturbinen i ängproduktionanläggningen för att tillföra den rena ångan till ångturbinen. På så sätt återvinns energin från ångtorken i elproduktionen vilket medför en hög verkningsgrad för bioenergikombinatet.

Det är fördelaktigt att koppla samman ångtorken med àngproduktionanläggningen och återvinna den energi som finns i den avtappade torkångan från ångtorken. Ångomformaren har en hög verkningsgrad, en stor del av energin ur den avtappade torkångan överförs till ren ånga som kan återanvändas l ångproduktionanläggningen.

Enligt en utföringsform av bioenergikombinatet har ångomformarens renångsida en flödesreglerande anordning. Den flödesreglerande anordningen, exemplevis en reglerventil, reglerar renångans flöde. Detta har en tryckhållande effekt på smutsàngsidan och indirekt regleras även torkångans tryck i ångtorken. 15 'lO 15 20 25 30 35 537 079 Uppfinningen avser även användningen av en ängtork med ett slutet cirkulationsystem av ovan beskrivet slag i kombination med en àngproduktionanläggning som innefattar åtminstone en turbin.

Olika utföringsformer av uppfinningen anges i patentkraven samt i nedanstående detaljerade beskrivning och figurer. Utföringsformerna i beskrivningen utgör endast olika exempel för uppfinningen och skall ej ses som begränsande utan samtliga utföringsformer går att kombinera och variera. Samtliga tekniska särdrag i de olika utföringsformerna går fritt att kombinera så länge den beskrivna funktionen erhålles. Utföringsformerna är möjliga att variera och modifiera inom skyddsomfànget definierat av patentkraven.

Figurbeskrivning Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare med hänvisning till de figurer som visas på de bifogade ritningarna. Där visas: Figur 1 visar ett schematiskt flödesschema för en ångtork enligt uppfinningen.

Figur 2 visar ett schematiskt flödesschema för ett bioenergikombinat enligt uppfinningen.

I beskrivningen har likadana tekniska särdrag lika referensnummer.

Benämningen ' bulkmaterial' innefattar alla typer av blött eller fuktigt fast partikelformigt material med en storleksfördelning och partikelstorlek som är lämplig för pneumatisk transport. Bulkmaterialet innefattar särskilt biomassa från växter. Där ingår exempelvis restprodukter från jordbruk såsom strå och halm. Där ingår även träbaserad råvara, exempelvis träflis eller sågspån samt restprodukter från skogsbruk och ságverksindustri.

Biomassan innefattar även torv och energigröda. Dessa bulk material har en initial fukthalt över ca 30% baserad på vikt, ofta är fukthalten högre än 40% innan torkprocessen Med hänvisning till figur 1 visas ett flödeschema för en àngtork 1 med ett slutet cirkulationssystem för torkning av material som regleras enligt det ovan beskrivna förfarandet. Ångtorken 1 används för torkning av fuktigt bulkmaterial 2 av trä, torv eller jordbruksbaserad biomassa. Ångtorken 1 är särskilt lämplig för torkning av träflis. Ångtorken 1 innefattar ett cirkulationssystem 3, en materialinmatningsanordning 4, en turbomaskin 5, ett torkutrymme 6, en värmeväxlare 7, en separationsanordning 8, en 16 10 15 20 25 30 35 537 079 materialutmatningsanordning 9, en avtappningsledning 10, en mätanordning M med en temperaturmätare 11, en mätanordning M med en tryckgivare 12, en mätanordning M med en fukthaltsmätare 13, och ett styr- och reglersystem 14. Ängtorkens cirkulationssystem 3 är väsentligen slutet för att begränsa energiförbrukningen vid torkningsprocessen och för att minimera utsläpp fràn àngtorken. När àngtorken 1 år i drift är cirkulationssystemet 3 trycksatt över atmosfärstryck och fylld med torkånga 15. Torkångan 15 innefattar mättad överhettad ånga eller fuktig ånga. Den inre miljön i cirkulationssystemet har en mycket låg syrehalt vilket minskar risken för damm explosioner. Syrehalten är lägre än 1%, företrädesvis lägre än O,5%.

Cirkulationssystemet 3 innefattar även rörledningar och kopplingar för att sammankoppla de olika anordningarna i àngtorken 1. Bulkmaterialet 2 som skall torkas transporteras pneumatiskt genom cirkulationssystemet. Alla delar av àngtorken 1 och övriga anordningar i cirkulationssystemet 3 är utformade för att vara trycksatta under driften.

En materialinmatningsanordning 4 är kopplad till cirkulationssystemet 3 för attmata in fuktigt material i àngtorken. Materialinmatningsanordningen 4 är kopplad till cirkulationssystemet nedströms om värmeväxlaren 7 i relation till torkångans flödesriktning, se figuren.

Materialinmatningsanordningen 4 är utformad att vara trycktät så att läckage från cirkulationssystemet undviks. Materialinmatningsanordningen 4 är exempelvis en cellmatare eller en pluggskruv.

Ett torkutrymme 6 är kopplat till cirkulationssystemet 3 nedströms om materialinmatningsanordningen 4 och uppströms om separationsanordningen 8.

Torkutrymmet 6 är utformat som en rörformig kanal. Torkutrymmet 6, den rörformiga kanalen, är vanligen utformad i en serpentinliknande form med flera vertikalt uppåtgående och nedåtgående kanalsegment. Bulkmaterialet 2 torkas genom värmeöverföring från torkångan 15 samtidigt som bulkmaterialet pneumatiskt transporteras genom torkutrymmet 6 till separationsanordningen 8. Vid torkningsprocessen förångas fukt och flyktiga ämnen som kolväten i det fuktiga bulkmaterialet och bildar överskottsånga. Torkångans temperatur sjunker och fukthalten i materialet minskar.

En separationsanordning 8 är kopplad till cirkulationssystemet 3 nedströms om torkutrymmet 6. Separationsanordningen 8 innefattar åtminstone en cyklon som separerar det torkade materialet 2 från torkångan 15. Separationsanordningen 8, cyklonen, har ett materialutlopp 17 och ett ångutlopp 18. 17 10 15 20 25 30 35 537 079 En materialutmatningsanordning 9 är kopplad till cyklonens materialutlopp 17.

Materialutmatningsanordningen 9 är av samma typ som materialinmatningsanordningen 4 beskriven ovan. Materialutmatningsanordningen är exempelvis en cellmatare eller en pluggskruv. Den separerade torkångan 15 återcirkuleras från separatiohnsanordningen 8 via àngutloppet 18 till turbomaskinen 5 och Värmeväxlaren 7 .

Cirkulationssystemet 3 innefattar även en avtappningsledning 10 för avtappning av torkånga 15 eller så kallad överskottsänga som bildats vid torkningsprocessen. Genom avtappningen regleras torkångans tryck i ängtorken. Avtappningsledningen 10 är kopplad till cirkulationssystemet 3 nedströms om cyklonen 8 och uppströms om materialinmatningsanordningen 4 i relation till torkångans flödesriktning.

Avtappningsledningen 10 år försedd med en reglerventil 19. Reglerventilen 19 används för reglering av ångtrycket i ångtorken 1. Reglerventilen 19 är kopplad till och styrs av ett styr- och reglersystemet. Fteglerventilen har medel 20 för att för att sända och mottaga signaler till och fràn styr- och reglersystemet.

Torkàngan som avtappas från ångtorken är oren och innehåller partiklar, terpener och kolväten. För att kunna återvinna energin i ångan bör den renas från dessa substanser.

Ett annat alternativ är att avtappningsledningen 10 inte försedd med en reglerventil 19.

Avtappningsledningen 10 kan istället vara kopplad till ett ångåtervinningssystem, exempelvis en ångomformare. Ett sådant system visas mer detaljerat i figur 2.

En turbomaskin 5 är kopplad till cirkulationssystemet för genererande av ett flöde av torkånga 15 genom cirkulationssystemet 3. Turbomaskinen är exempelvis en fläkt eller en lågtryckskompressor. Turbomaskinens 5 varvtal är reglerbart. Turbomaskiner av detta slag är tidigare kända och beskrivs därför inte mer här. Turbomaskinen är kopplad till och styrs av styr- och reglersystemet integrerat i ängtorken. Turbomaskinen 5 har medel 21 för att sända och mottaga signaler till och från styr- och reglersystemet. Åtminstone en värmeväxlare 8 är kopplad till cirkulationssystemet för värmning av torkångan 15 . Värmeväxlaren 8 är exempelvis en tubpannevärmeväxlare . En sådan värmeväxlare har vanligtvis stor värmeöverföringsyta och är känd för att åstadkomma god värmeöverföring.

Värmeväxlaren är exempelvis anpassad för gas/gas värmeväxling eller för vätska/gas värmeväxling. Det finns ett stort antal tubpannevärmeväxlare på marknaden som kan anpassas för att kopplas in i en àngtork av ovan nämnt slag. 18 10 15 20 25 30 35 537 079 Värmeväxlaren 8 har ett inlopp 7.1 och ett utlopp 7.2. En värmekälla 22 tillför ett värmemedium 22.1 till värmeväxlaren. Ett värmemedium tillförs värmeväxlaren från en värmekälla 22.Värmemediet 22.1 är exempelvis högtrycksànga, het termisk olja, hett vatten eller bränngaser. Värmeväxlaren 8 väljs och anpassas till tillgängligt värmemedium 22. l det fall värmemediet är högtrycksånga, är det fördelaktigt att utforma tubpanne värmeväxlaren 8 som en kondensor. Högtrycksångan kondenserar då i värmeväxlaren. Det är fördelaktigt att överhetta torkångan i värmeväxlaren. Då stiger torkångans förmåga att ta upp fukt ur materialet. Det är vanligt att torkångan har ca 200 “C i initialtemperatur efter värmeväxlaren. l en alternativ utföringsform är åtminstone två värmeväxlare seriellt kopplade till cirkulationssystemet. Torkångan värms då stegvis i de två värmeväxlarna (ej visat i figur). Ångtorken är utformad som en pneumatisk ångtork. Ångtorken kan alternativt vara utformad som en fluidbäddstork eller en roterande trumtork.

Enligt figur 1 innefattar ångtorken 1 en mätanordning M med en temperaturmätare 11, exempelvis av typen platina-givare eller termoelement för mätning av torkångans temperatur.

Temperaturmätaren används exempelvis för att mäta ångans temperatur i olika positioner i cirkulationssystemet. Ångtorken är försedd med åtminstone en mätanordning M med en temperaturmätare 11 ansluten till cirkulationssystemet nedströms om separationsanordningen i relation till torkångans flödesriktning för att mäta en returtemperatur hos torkångan. Företrädesvis är mätanordningen M ansluten direkt efter separationsanordningen 8, efter att materialet avskiljts från torkångan. Alternativt kan mätanordningen M med temperaturmätaren 11 kopplas till cirkulationssystemet uppströms om separationsanordningen 8 i relation till torkångans flödesriktning för mätning av torkångans temperatur (visas med streckad linje i figur 1).

I figur 1 visas även att en mätanordning M med en temperaturmätare 11 är ansluten till cirkulationssystemet nedströms om värmeväxlaren 8 och uppströms om materialinmatningsanordningen 4 i relation till torkångans flödesriktning. l positionen nedströms om värmeväxlaren fastställs torkångans initialtemperatur direkt efter värmeväxlaren 8. Mätanordningen M med temperaturmätaren 11 är kopplad till och kommunicerar med styr- och reglersystemet.

Det är fördelaktigt att mäta torkångans initialtemperatur för att kontrollera att torkningsprocessen och styra värmetillförseln till värmeväxlaren. Ångtorken 1 innefattar även en mätanordning M med en tryckgivare 12, exempelvis en konventionell trycktransmitter. Tryckgivaren mäter kontinuerligt torkångans tryck i 19 10 15 20 25 30 35 537 079 cirkulationssystemet 3. En sådan mätananordning M med en tryckgivare 12 är ansluten till cirkulationssystemet invid separationsanordningen 8. Mätanordningen M med tryckgivare 12 är kopplad till och kommunicerar med styr- och reglersystemet. Torkàngans tryck regleras med reglerventilen 19. På så sätt regleras även den cirkulerande torkängans massflöde och àngtorkens energiförbrukning. Ängtorken 1 innefattar även en mätanordning M med en fukthaltsmätare 13, exempelvis en on-line near- infrared (NlFt) fukt sensor eller liknande. Fukthaltsmätaren mäter exempelvis materialets fukthalt. Mätanordningen M med fukthaltsmätare 13 är kopplad till och kommunicerar med styr- och reglersystemet. Baserat pà fukthaltsmätningen regleras den cirkulerande torkàngans massflöde och àngtorkens energiförbrukning.

En mätanordning M med fukthaltsmätare 13 är ansluten till materíalutmatningsanordningen 9 för mätning av materialets fukthalt efter materialutmatningen. Det är möjligt att ansluta samma typ av mätanordning M med fukthaltsmätare 13 pà flera positioner, i figur 1 visas flera olika exempel pà anslutningspositioner. Exempelvis visas att en mätanordning M med fukthaltsmätare 13 är ansluten till materialinmatningen för mätning av materialets fukthalt före materialinmatningen. Det är också möjligt att ansluta en mätanordning M med en fukthaltsmätare 13 till cirkulationssystemet efter separationsanordningen 8 och före materialutmatningsanordningen 9 i relation till materialets flödesriktning för mätning av materialets fukthalt före materialutmatningen.

Det är fördelaktigt att kontrollera fukthalten för bestämning av torklasten samt för att kontrollera torkresultatet. De uppmätta värdena på fukthalt kommuniceras till styr- och reglersystemet för beräkning av torklasten och för att reglera den cirkulerande torkàngans massflöde och övriga processparametrar effektivt.

Naturligtvis kan mätanordningen M innefatta flera av ovannämnda mätare och givare och även innefatta givare för andra processparametrar. Varje mätanordning M innefattar åtminstone en mätare eller givare, ett kommunikationsorgan för mottagande och sändande av signaler till styr- och reglersystemet, en dataprocessorenhet, samt en minnesenhet. Varje mätanordning M är kopplad till och kommunicerar med ett styr- och reglersystem 14 som är integrerat i ångtorken.

Det skall noteras att flera mätanordningar M kan kopplas till ångtorken för att mäta olika parametrar. Varje mätanordning är ansluten till styr- och reglersystemet integrerat i àngtorken. 20 10 15 20 25 30 35 537 079 Ãngtorken 1 innefattar även ett styr- och reglersystem 14 som innefattar medel för reglering av den cirkulerande torkångans massflöde i förhållande till den uppmätta parametern eller de uppmätta parametrarna i enlighet med förfarandet. Styr- och reglersystemet innefattar dataprocessenhet, minnesenhet, kontrollorgan, kommunikationsorgan för att sända och mottaga styrsignal, mätvärdesignal, kontrollsignal och liknande signaler till och från åtminstone en mätanordning 11;12;13 kopplad till ångtorken 1. väsentligen alla ångtorkens delar såsom turbomaskin, värmeväxlare, separationsanordning materialinmatningsanordning, materialutmatningsanordning, reglerventiler samt alla måtanordningar är kopplade till och kommunicerar med styr- och reglersystemet. Det finns ett stort utbud av styr- och reglersystem på marknaden som kan anpassas till att styra och reglera ångtorken. Det är fördelaktigt att välja ett sådant styr- och reglersystem 14 som är utformat för kontinuerlig styrning och reglering av ångtorksprocessen.

Styr- och reglersystemet 14 mottar informationssignaler från och sänder informationsignaler till samtliga mätanordningar l\/l och regleranordningar anslutna till ångtorken.

Mätanordningarnas informationssignaler avseende en eller flera parametrar såsom torkångans tryck P och temperatur T, materialets fukthalt F och materialets massflöde mottas och analyseras kontinuerligt.

Ett aktuellt driftsvärde för den cirkulerande torkångans massflöde baserad på informationssignaler från värmeväxlare, turbomaskinens varvtal samt torkångans tryck, torkångans temperatur, beräknas vid den aktuella drifttidpunkten.

Styr och reglersystemet 14 genomför därefter en eller flera av följande beräkningar och operationer: 1a) Den uppmätta parameterns värde T1 , F1 jämförs med ett förbestämt värde på parametern Tg ,F2 och skillnaden T2-T1 , F2-F1 mellan den uppmätta parameterns värde och det förbestämda värdet på parametern beräknas. 1b) Den cirkulerande torkångans massflöde regleras i förhållande till den uppmätta parametern så att det absoluta värdet på skillnaden |T2-T1|, |F2-F1| mellan parameterns värde och det förbestämda värdet på parametern minskar. tc) Den cirkulerande torkångans massflöde höjs eller sänks genom förändring av torkångans tryck och/eller fläktens varvtal. 2 a) Mängden fukt W i materialet som skall förångas vid torkningen för att önskat torkresultat skall uppnås beräknas baserat på materialets massflöde och fukthaltsskillnaden Fin-Fm, (materialets fukthalt Fin före inmatningen minus den önskade fukthalten efter torkningen Fmn), 2b) Den aktuella torklasten beräknas som funktion av den beräknade mängden fukt W i materialet som skall förångas vid torkningen samt förångnin9%energin. 21 10 15 20 25 30 35 537 079 2c) Ett optimalt massflödesbörvärde för den cirkulerande torkångan iförhållande till den aktuella torklasten väljs, fastställs, exempelvis ur tabell och/eller graf som är lagrade och tillgängliga i styr- och reglersystemet. 2d) Värmeenergibehovet i förhållande till den aktuella torklasten fastställs. 2e) Styr- och reglersystemet jämför kontinuerligt det aktuella värdet för den cirkulerande torkängans massflöde med det optimala massflödesbörvärdet för den cirkulerande torkängans massflöde. 2f)Den cirkulerande torkängans massflöde regleras mot det optimala massflödesbörvärdet genom förändring av torkängans tryck och/eller fläktens varvtal. 3) Styr- och reglersystemet anpassar styrsignaler så att den cirkulerande torkängans massflöde regleras i förhållande till den uppmätta parametern och/eller till torklasten och sänder styrsignalerna till reglerventilen och/eller till turbomaskinen och/eller till värmeväxlaren så att det förutbestämda torkresultatet åstadkoms med lägsta möjliga energiförbrukning.

När materialet består av träbaserat material är energiinnehållet i det torkade materialet mycket högt. Det torkade materialet är därför särskilt lämpligt att användas vid produktion av bränsle såsom biopellets. För att åstadkomma god pelletskvalitet är det fördelaktigt att torka materialet till fukthalt lägre än 12% baserad på vikt. Ett vanligt driftsfall är att ångtorken arbetar med ett ångtryck som kan variera inom intervallet 1,5-4,5 Bar övertryck.

Turbomaskinen regleras i intervallet 70%-100% av nominellt effektbehov. l ett specifikt driftsfall innebär detta att torkängans tryck regleras till 3 Bar övertryck och turbomaskinen arbetar med 85% av nominell effekt. Träflis med en fukthalt av ca 50% inmatas i ångtorken, och möts av torkånga med en lnitialtemperatur på 200 ”C med en hastighet av ca 20 m/s.

Fukten förångas och fukthalten i materialet sjunker till 11% efter materialutmatningen.

Torkångans returtemperatur efter cyklonen är ca 150 °C. I detta exempel har både glidtrycksreglering och reglering av varvtalet genomförts för att sänka massflödet för att sänka driftskostnaden.

Eftersom inte ångtorken arbetar med maximal torkkapacitet utan både torkångans tryck och turbomaskinens varvtal är anpassat efter den torklast som bestäms genom mätning av fukthalt och/eller returtemperatur görs avsevärda energibesparingar med bebihållet torkresultat. Om materialmängd eller fukthalt ändras regleras torkängans tryck och/eller turbomaskinens varvtal för att anpassa torkkapaciteten.

Det betonas att den beskrivna ångtorken endast skall ses som en utföringsform av uppfinningen. Uppfinningen skall ej begränsas av denna beskrivning utan kan varieras och 22 10 15 20 25 30 35 537 079 modifieras i enlighet med de olika utföringsformerna definierade i de följande patentkraven.

Samtliga utföringsformer kan kombineras med varandra och modifieras av fackmannen.

Det skall noteras att det uppfinningsenliga förfarandet kan användas vid torkning av alla tänkbara material, och uppfinningen ej är begränsad till torkning av träbaserat materia utan gàr även utmärkt att använda vid torkning av alla slag av tidigare nämnda material. .

Med hänvisning till figur 2 visas ett schematiskt flödesschema för ett bioenergikombinat 24 enligt uppfinningen. Bioenergikombinatet 24 är avsett för framställning av åtminstone bränsle och el och innefattar en ångtork 1' samt en àngproduktionanläggning 25. Ängtorken 1' motsvarar den tidigare beskrivna ängtorken 1 och lika detaljer har samma referensnummer. Ångproduktionanläggningen 25 innefattar ett kraftvärmeverk som har en ängpanna 26, en första àngturbin 27, en andra àngturbin 28, värmeväxlare 29 för anslutning till ett hetvattensystem 30, samt rörledningar och kopplingar för att leda ånga och kondensat mellan de olika delarna av kraftvärmeverket 25. Ångturbinerna 27,28 är elkraftgenererande och arbetar med ånga av olika trycknivåer. Ängpannan 26 är kopplad till den första àngturbinen 27 och förser den med änga.

Den andra àngturbinen 28 är kopplad till den första àngturbinen.

Den första turbinen 27 är även kopplad till värmeväxlaren 7 i ängtorken 1' och förser värmeväxlaren 7 med ånga som värmemedium 31. Värmeväxlaren 7 i àngtorken är utformad som en Kondensor. Detta är fördelaktigt eftersom àngan 31 frán àngturbinen 27 på ett effektivt sätt används för att värma upp torkängan i àngtorken. Detta resulterar i hög verkningsgrad för bioenergikombinatet.

Bioenergikombinatet innefattar en àngtork 1' som torkar tràbaserat material 2sàsom träflis och torv. Det torkade materialet används vid framställning av biopellets eller som bränsle i kraftvärmeverkets ängpanna. Bioenergikombinatet har även ett ängàtervinningssystem som innefattar en ángomformare och en tredje turbin. Ängtorken 1' överenstämmer med den tidigare beskrivna ångtorken 1. Ängtorken 1' innefattar även en kondensatbehällare 43 för uppsamling av rent kondensat 44 från värmeväxlaren 7.

Bioenergikombinatet innefatter även ett ángätervinningssystem 32. Ängàtervinningssystemet 32 har en àngomformare 33 och en tredje turbin 34. Ängomformaren 33 innefattar en smutsàngsida 35, en renàngsida 36, ett vätskeinlopp 37 och ett smutskondensatutlopp 38. 23 10 'l5 20 25 30 35 537 079 Ångtorken 1' har en avtappningsledning 10 som är kopplad till smutsàngsidan 35 i àngomformaren 33. Även àngtorkens kondensatbehållare 43 är kopplad till àngomformaren 33. Rent kondensat 44 från kondensatbehållaren 43 tillförs àngomformaren 33.

Värmeöverföring sker från den avtappade torkångan till det rena kondensatet 44och ren ånga 39 bildas i ångomformaren. Den rena ångan 39 tillförs den tredje turbinen 34 och bidrar till elproduktionen. Smutskondensat 41 lämnar àngomformaren via smutskondesatutloppet 38. Ångomformarens renångsidan 36 har en reglerventil 40 som reglerar flödet av renànga 39.

Denna reglerventil 40 har en tryckhållande effekt även för smutsängsidan 35 och indirekt även på torkångans tryck i àngtorken 1'. Reglerventilen 40 är kopplad till styr- och reglersystemet 14 i àngtorken 1 '. Det är fördelaktigt att reglera torkångans trycki ångtorken på detta sätt eftersom ingen separat reglerventil på smutsångsidan behövs, vilket förbättrar driftförhållandena och minskar underhållsarbetet Det är fördelaktigt att koppla samman àngtorken 1' med àngåtervinningssystemet 32 och återvinna den energi som finns iden avtappade torkångan från àngtorken 1'. Ångomformaren 33 har en hög verkningsgrad, en stor del av energin ur den avtappade torkånga överförs tili ren ånga 40 som kan återanvändas i elkraftproduktion.

Alternativt kan àngomformaren 33 vara kopplad till den andra turbinen 28 i kraftvärmeverket 25 för att tillföra den rena ångan 40 till den turbinen (ej visat i figur). Pâ så sätt återvinnsenergin från ångtorken 1' i elproduktionen vilket medför en hög verkningsgrad för bioenergikombinatet.

Bioenergikombinatet åstadkommer en energieffektiv integrering av flera energiproducerande anläggningar med en hög totalverkningsgrad och sänkta driftskostnader som följd.

Det betonas att det beskrivna bioenergikombinatet endast skall ses som ett exempel på en utföringsform av ett bioenergikombinat som ryms inom skyddsomfånget för de efterföljande patentkraven. Samtliga tekniska särdrag i de olika utföringsformerna av bioenergikombinat går fritt att kombinera så länge den beskrivna funktionen erhålles. Ångproduktionanläggningen kan exempelvis istället utgöras av en industriproduktion såsom ett smältverk eller ett sågverk. 24

Claims (32)

1. 0 15 20 25 30 35 537 079

2. Patentkrav

3. Förfarande för reglering av en ångtork (1 ;1') som arbetar vid övertryck som har ett slutet cirkulationssystem (3) varvid torkånga cirkuleras i cirkulationssystemet med en turbomaskin, att ett material (2) torkas genom värmeöverföring från torkångan, och att materialet separeras från torkångan, kä n n eteckn at av att åtminstone en parameter hos torkångan och/eller en parameter hos materialet mäts, såsom torkångans temperatur och/eller materialets fukthalt, och där en torklast beräknas som funktion av mängden fukt i materialet som skall förångas vid torkningen, och att den cirkulerande torkångans massflöde regleras i förhållande till torklasten och den uppmätta parametern eller de uppmätta parametrarna och att den cirkulerande torkångans massflöde kontinuerligt regleras genom en kombination av både reglering av turbomaskinens varvtal och glidtrycksreglering av torkångans tryck i cirkulationssystemet, och att torkångans tryck regleras till så låg trycknivå som möjligt för en viss torklast.

4. Förfarande enligt krav 1 kännetecknat av att den cirkulerande torkångans massflöde beräknas som funktion av torkångans tryck och turbomaskinens varvtal.

5. Förfarande enligt något av föregående krav kännetecknat av att en returtemperatur hos torkångan mäts i anslutning till att materialet separeras från torkångan.

6. Förfarande enligt något av föregående krav kännetecknat av att materialets fukthalt mäts före inmatning av materialet till ångtorken.

7. Förfarande enligt något av föregående krav kännetecknat av att materialets fukthalt mäts i anslutning till separationsanordningen före utmatningen av materialet från ångtorken.

8. Förfarande enligt något av föregående krav kännetecknat av att materialets fukthalt mäts efter utmatning av materialet från ångtorken.

9. Förfarande enligt något av föregående krav kännetecknat av att den cirkulerande torkångans tryck regleras genom avtappning av torkånga från cirkulationssystemet. 25 10 15 20 25 30 35

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16. 537 079 Förfarande enligt något av föregående krav kännetecknat av att torkångans massflöde höjs då returtemperaturen är lägre än en förbestämd returtemperatur och/eller då det torkade materialets fukthalt är högre än en förbestämd fukthalt. Förfarande enligt något av föregående krav kännetecknat av att den cirkulerande torkångans massflöde höjs genom att öka turbomaskinens varvtal och/eller genom att höja torkångans tryck. Förfarande enligt något av föregående krav kännetecknat av att torkångans massflöde sänks då returtemperaturen är högre än en förbestämd returtemperatur och/eller då det torkade materialets fukthalt är lägre än en förbestämd fukthalt. Förfarande enligt något av föregående krav kännetecknat av att den cirkulerande torkångans massflöde sänks genom att sänka turbomaskinens varvtal och/eller genom att sänka torkångans tryck. Förfarande enligt något av föregående krav kännetecknat av att torkångans initialtemperatur höjs då torkångans returtemperatur är lägre än en förbestämd returtemperatu r. Användning av förfarandet enligt något av kraven 1-12 för att torka organiskt material. Användning av förfarandet enligt något av kraven 1-12 för att torka träbaserat material och/eller torv. Användning av förfarandet enligt något av kraven 1-12 för att torka avloppsslam. Trycksatt ångtork (1 ;1') för torkning av material (2) som regleras enligt förfarandet enligt något av krav 1-12 och innefattar ett slutet cirkulationssystem (3), en turbomaskin (5) som är kopplad till cirkulationssystemet (3) för genererande av ett flöde av torkånga (15) genom cirkulationssystemet, ett torkutrymme 6 som är kopplat till cirkulationssystemet där materialet (2) torkas genom värmeöverföring från varm torkånga (15), åtminstone en värmeväxlare (7) som är kopplad till cirkulationssystemet (3) för värmning av torkångan, en separationsanordning (8) som är kopplad till cirkulationssystemet för separerande av det torkade materialet från torkångan, 26 10 15 20 25 30 35

17

18.

19.

20.

21.

22. 537 079 kännetecknad av åtminstone en mätanordning (M) för mätning av åtminstone en parameter hos torkångan och/eller en parameter hos materialet, där mätanordningen (M) innefattar en temperaturmätare (11) och en fuktha|tsmätare(13) och en tryckgivare (12), och ett styr- och reglersystem (14) för reglering av den cirkulerande torkångans massflöde iförhållande till den uppmätta parametern eller de uppmätta parametrarna, där styr- och reglersystemet innefattar medel för beräkning av en torklast som funktion av mängden fukt i materialet som skall förångas vid torkningen och medel för reglering av den cirkulerande torkångans massflöde i förhållande till torklasten, och att den cirkulerande torkångans massflöde kontinuerligt regleras genom en kombination av både reglering av turbomaskinens varvtal och glidtrycksreglering av torkångans tryck i cirkulationssystemet, och att torkångans tryck regleras till så låg trycknivå som möjligt för en viss torklast. .Trycksatt ångtork enligt krav 16 kännetecknad av att mätanordningen (M) är ansluten till cirkulationssystemet (3) nedströms om separationsanordningen (8) i relation till torkångans flödesriktning. Trycksatt ångtork enligt något av kraven 16-17 kännetecknad av att mätanordningen är ansluten till cirkulationssystemet (3) uppströms om separationsanordningen (8) i relation till torkångans flödesriktning. Trycksatt ångtork enligt något av kraven 16-18 kännetecknad av att mätanordningen (M) är ansluten till cirkulationssystemet nedströms om värmeväxlaren (7) och uppströms om en materialinmatningsanordning (4) i relation till torkångans flödesriktning. Trycksatt ångtork enligt något av kraven 16-19 kännetecknad av att mätanordningen (M) är ansluten till materialinmatningsanordningen (4) för mätning av materialets fukthalt före inmatningen. Trycksatt ångtork enligt något av kraven 16-20 kännetecknad av att mätanordningen (M) är ansluten till cirkulationssystemet efter separationsanordningen (8) och före materialutmatningsanordningen (9) från ångtorken i relation till materialets flöde. Trycksatt ångtork enligt något av kraven 16-21 kännetecknad av att mätanordningen (M) är ansluten till materialutmatningsanordningen (9) för mätning av materialets fukthalt efter materialutmatningen. 27 10 15 20 25 30 35

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32. 537 079 Trycksatt ångtork enligt något av kraven 16-22 kännetecknad av att turbomaskinen (5) innefattar medel för reglering av turbomaskinens varvtal. Trycksatt ångtork enligt något av kraven 16-23 kännetecknad av att cirkulationssystemet (3) innefattar en avtappningsledning (10) som är ansluten till cirkulationssystemet (3) nedströms separationsanordningen (8) och uppströms materialinmatningsanordningen (4) i relation till torkångans flödesriktning. Trycksatt ångtork enligt något av kraven 16-24 kännetecknad av att avtappningsledningen (10) innefattar en reglerventil (19). Användning av en ångtork enligt något av kraven 16-25 för torkning av träbaserat material och/eller torv. Användning av en trycksatt ångtork enligt något av kraven 16-25 för torkning av avloppsslam. Bioenergikombinat (24) för framställning av åtminstone bränsle och el som har en trycksatt ångtork (1 ;1 ') enligt något av kraven 16-25 och en ångproduktionsanläggning (25) kännetecknad av att ångproduktionsanläggningen (25) har åtminstone en turbin (27) och att turbinen(27) är kopplad till värmeväxlaren (7) i ångtorken (1)för att förse värmeväxlaren med värmemedium. Bioenergikombinat (24) enligt krav 28 kännetecknat av att turbinen(27) är en ångturbin. Bioenergikombinat (24) enligt något av kraven 28-29 innefattande en ångomformare (33), varvid ångtorkens (1') avtappningsledning (10) är kopplad till ångomformaren (33). Bioenergikombinat (24) enligt något av kraven 28-30 kännetecknat av att ångomformaren (33) är kopplad till ångturbinen (27). Bioenergikombinat (24) enligt något av kraven 28-31 kännetecknat av att ångomformaren (33) innefattar en renångsida (36) som har en ångflödesreglerande anordning (40). 28