SK3494A3

SK3494A3 - Fueled granulation products made from liquid manure and the method of their manufacturing

Info

Publication number: SK3494A3
Application number: SK34-94A
Authority: SK
Inventors: Walter Hey; Ingo Romey; Hans J Palm
Original assignee: Bergwerksverband Gmbh
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1992-06-27
Publication date: 1994-08-10
Also published as: HUT71546A; DE4123368C1; EP0594650A1; CZ8594A3; WO1993002163A1; HU9400111D0

Description

Oblasť techn: .kv vynález sa týka palivových granulátov z hnojovice, najmä pre fluidné spalovanie. Týka sa tiež najmä spôsobu výroby týchto granulátov.

Doterajší steiv techniky

Palivové granuláty z čeriaceho čistiarenského kalu vošli v známosť vo výtlačku Granulat fur die V'erbrennung {Granulát pre spalovanie) Entsorga - Magazín - Entsorgungswirtschaŕt, september 1990, strana 60 až 62. Tieto palivové granuláty, pozostávajúce z mechanicky dopredu odvodneného čistiaceho kalu, ktorý sa v miešačke s núteným miešaním dokonale premiesi s bližšie neurčenými sušiacimi látkami a pritom sa prakticky granuluje. Vyrábaná zmes sa tvorí pritom tak, že sušina je nad fázou lepenia, je teda vyššia než asi 50%, aby sa zmes dala nerušene usušiť v špeciálnej kotúčovej sušiarni. Produkt sa môže samostatne spaľovať naj r. vo fluidnej peci. 0 zložení a vlasnostiach suchých granulátov sa bližšie nereferuje. Nevýhodou je, že k výrobe granulátov je potrebné termické sušenie, nehorlavý sušiaci prostriedok znižuje výhrevnosť a tá sa zhoršuje ešte vyparovaním zvyškovej vlhkosti.

Z publikácie Klärschlamm in der Bundesrepublik Abwassertechnik, zošit 2, 1990, strana 71 až 74, sú zmienené depcnovatelné granuláty z čistiarenských kalov, ku ktorým sa pridávajú konäicianačné prísady k zvýšeniu sušiny, ako napr. vápno. Forma granula tu má zlepšiť manipulovateínosť a skladovátelnosť a umožniť minimalizáciu skladovacích nákladov. Pratože sa vápno ako kondicionačný a sušiaci •íi:;-:

. ·'» • í ^{lL'r prostriedok používa vo väčšom množstve, sú tieto granuláty menej vhodné pre spaíovanie vplyvom zníženej výhrevnosti.

Recycling von Klärschlamm (Ulrich Loll, Berlín, EF-Verlag fur Energie - und Umwelttechnik GmbH, zväzok 2, 1989, sú známe ďalšie spôsoby výroby palivových granulátov.

U Escher - Wyssova sušenia kalov (čast 5.1.2-, strana 32, 33) sa granulu j e kal, za čiastočného nasadzovania už usušeného materiálu a v sušiarni odlúčeného prachu, v miesiči a vlhký granulát sa dávkuje závitovým dávkovacom a turniketom, do fluidnej sušiarne. Sušenie sa prevádza termicky a teplo pre sušenie sa zčasti priamo privádza brýiovou parou, zčasti nepriamo sýtou parou alebo olejovým vyhrievaním fluidnej sušiarne. Nevýhodou sú velké strojové a energetické nároky pre vysušenie granulátu až na 98¾ sušinu.

• ·: '.Λ ¹ i’ · : ·?

• ·!

, · ú;

/1

U '.ľCW sušenia kalov (čast 5.1.6.,strana 39 až 41) sa mechanicky odvodnený kal mieša s už usušeným materiálom, ten sa dopravuje pásovým dopravníkom do vnútorného valca bubnovej sušiarne, pozostávajúcej z troch súosových valcov a tam sa suší horúcim plynom vstupujúcim vysokou rýchlostou (pri 400 - 500’C) v priebehu prechodu týmito tromi valcami. Z vyrobeného granulátu sa oddeíuje granulát zmenia 2 - 4 mm, ktoiľý sa odvádza zo systému. Ostatný materiál sa melie v mlyne a znovu privádza do systému. Tiež tento spôsob kladie veíké nároky na strojové vybavenie a na spotrebu energie pri výrobe granulátu. Uraweltmagazin, máj 1990, na strane 50, 51 uvádza spôsob spalovania čistiarenského kalu, pri ktorom sa čerstvý kal upravuje prídavkom vápenného hydrátu alebo karbidového kalu a prídavkom organických flokulačných prostriedkov a chloridu železitého. Nasleduje, odvodnenie pomocou kalolisu. Miesto vápenného hydrátu alebo karbidového kalu je možné k úprave použiť tiež prach z elektrofiltrov,

f *χ ktorý obsahuje voľný nespotrebovaný hydroxid vápenatý. Tento spôsob však nevedie k výrobe palivových granulátov. Použitie prachu z elaktroflitrov nie je výhodné pre obsah ťažkých kovov, ktoré vyvolávajú nutnosť zvláštnych opatrení pri likvidácii odpadu.

i/

X

1:

Podobné problémy, aké sa vyskytujú pri likvidácii surových čistiarenských kalov (riedkych kalov) sú tiež spojené s likvidáciou hnojovice odpadajúceho 2 chovných staníc.

f .

í)' 'H?

• > ·.

TJ 'V'l· i I;·

Základnou úlohou predpokladaného vynálezu je taký spôsob výroby palivových granulátov nevýhody známych postupov, ktorý zloženia a vlastností a nekládol by vysoké nároky na strojné vybavenie a na spotrebu energií a viedol by k produktu obzvlášť vhodnému pre spaľovanie vo fluidnej vrslJ/e.

navrhnúť z hnojovice, ktorý by nemal by bol optimálny z hľadiska

: :

! ť 4.x

Podstata vynálezu !-Í, ‘v í.

V ·'

Predmetom vynálezu je spôsob výroby palivových granulátov 2 hnojovice, pri ktorom sa miešajú zvyšky hnojovice s vápnom a uhoľným prachom, ktorého podstata spočíva v tern, že hnojovica, v stave v akom sa získava, se mieša s uholným prachom a páleným vápnom, pričom množstvo jednotlivých prísad sa vzájomne upravuje tak, že prídavok páleného vágna se určuje na základe obsahu síry v uholnom prachu a množstvo hnojovice a uhoľného prachu sa vypočíta v závislosti na obsahu vlhkosti týchto prúdov, pričom podiel uhoľného prachu je v závislosti na obsahu vody v hnojovíci určený tak, aby sa získali vlhké palivové granuláty so zvyškovým obsahom vlhkosti menej ako 48 % s oblými a sypkými zrnami o veľkosti do 7 mm a dlhou skladovateľnosťou.

T;

j !· ·;· «?. ·.

;; / J

- - ·.

;; : 1

Predmetom vynálezu sú tiež palivové granuláty z hnojovice, obzvlášť pre fluidné spalovanie, ktorých podstata spočíva v tom, že majú sušinu tohto zloženia:

a) 0,86 až 45% hmotnostných sušiny hnojovice,

b) 83,74 až 43% hmotnostných uholného prachu a

c) 5,4 až 2% hmotnostných páleného vápna, a o)rem toho

d) majú zvyškový obsah, vlhkosti S 10% hmotnotných,

e) majú oblé zrná o velkosti 0 až 7 mm, prachový podiel « 1% a majú sypkú konzistenciu a

f) vyrábajú sa v jedinej prevádzkovej operácii v granulačnom miešači.

Vo výhodnom prevedení sú predmetom vynálezu palivové granuláty z hnojovice, obzvášť pre spaíovanie vo fluidnej vrstve, ktorých podstata spočíva v tom,že majú sušinu tohto zloženia:

a) 0,8 až 40% hmotnostných sušiny hnojovice,

b) 74,4 až 38% hmotnostných uholného prachu a

c) 4,8 až 2% hmotnostných páleného vápna, a okrem toho

d) majú zvyškový obsah vlhkosti < 20% hmotnostných,

e) naj ú oblé zrná o velkosti 0 až 7 mm·, prachový podiel « 1% a sypkú konzistenciu a

f) sú vyrábané v jedinej prevádzkovej operácii v granulačnom miesič.

V ešte výhodnejšom prevedení sú predmetom vynálezu palivové granuláty z hnojovice , obzvlášť pre spalovanie vo fluidnej vri štve, ktorých podstata spočíva v tom, že majú sušinu tohto zloženia:

a) 0,4 až 23% hmotnostných sušiny hnojovice,

b) 74,4 až 38% hmotnostných uholného prachu a

c) 4,8 až 2% hmotnostných pálene' vápna a olcrem toho

d) majú zvyškový obsah vlhkosti < 48% hmotnostných,

e) majú oblé zrná o veľkosti 0 až 7 mm, prachový podiel « 1% a majú sj'pkú konzistenciu a

f) vyrábajú sa v jedinej prevádzkové operácii v granulačnom miesici.

Z návrhu, ktorý predstavuje dosiaľ nezverejnený stav technik)* (nemecká patentová prihláška P 41 11 442.6) je známa výrob č. palivových granulátov zo surových čeriacich kalov (riedkych kalov). Prekvapivé bolo zistenie, že z r ohŕňate ľné palivové granuláty je možné vyrobiť z hnojovice.

Patentové granuláty z hnojovice podľa vynálezu predstavujú palivá, ktoré nečakane majú výbornú raanipulovatelnosť, pretože neobsahujú prach a ani ho neuvoľňujú. Pre dobrú sypkosť, danú oblým tvarom zŕn, sú optimálne pre skladovanie, dopravu a- dávkovanie. Ich spaľovanie nezaťažuje životné prostredie nielen z hľadiska dymových plenov, ale aj tuhých odpadov. Majú výhrevnosť, ktorá je zrovnateľná so suchým hnedým uhlím.

Palivové granuláty z hnojovice podľa vynálezu je možné spaľovať vo fluidných ohništiach bez prídavku nosičov alebo prídavného paliva, pretože pre tento typ spaľovania sú veľmi dobre vhodné ako, samostatné palivo. Už vlhké palivové granuláty s relatívne vysokým obsahom vody až 48% majú výhrevnosť zrovnateľnú so sušenými čistiarenskými čeriacimi kalmi.Tieto vlhké palivové granuláty sa tak dajú spaľovať priamo v pôvodných zariadeniach pre spalovanie čeriacich kalov, bez aJcýchkoľvek zmien v pecnom a vytepľovacom systéme. Po sušení vzduchom majú suché palivové granuláty výhrevnosť zrovnateľnú no suchým hnedým uhlím.

Pre výrobu palivových granulátov z hnojovice podľa vynálezu nie sú potrebné žiadne nákladné stroje a zariadenia. Mimo zvyčajných metód a zariadení pre predbežné odvodnenie je nutný iba (jranulačný miesič s privádzacími a odvádzacími zariadeniami a so zariadením pre medziskladovanie vlhkých palivových granulátov a pre cirkulačné sušenie vzduchom bez prívodu tepelnej energie.

Podľa obsahu sušiny v hnojovici (zriedenom kale) sa dajú vyrúbať palivové granuláty pomocou zodpovedajúceho prídavku kond i donačných prostriedkov, ako jemno2mného suchého uhlia, tak i vápna.. Tieto samostatne spaľovateľné vlhké palivové granuláty sú sypké a skladová teľné, preto ich sušenie môže prebiehať be.z ďalšieho dodávania energie. Účelom tohto sušenia je získať výhrevnejší suchý produkt.

Výrobu palivových granulátov je účelné situovať v mieste vzniku hnoja. Je však možné ju umiestniť v centre určitej oblasti, zaoberajúcej v mieste spotreby palivových spaľovania.

sa živočíšnou výrobou alebo granulátov, t. j. v mieste

Prehľad obr. na výkresoch

Na obr. 1 sú uvedené ako príklady niektoré prednostné možnosti výroby samostatne spáliteľných palivových granulátov j; hnojovice vrátane ich úpravy na výhrevnejšie palivové granuláty jednoduchým sušením okoIným vzduchom.

Na obr. 2 je zobrazený priebeh teplôt pri špalovacom pokuse s vlhkým granulátom.

V jranulačnej jednotke, t.j. v granulačnom miesiči 1, sa vyrábajú vlhké palivové granuláty 12 z hnoja, privádzané zo zásobníka 2 hnoja. Granulačný miesic 1 je plnený hnoj om prívodom 11, uholným prachom prívodom 9. a páleným vápnom prívodom 10. Pritom sa jednotlivé prísady dávkujú v takom pomere, aby vlhký palivový granulát na výstupe z granulačného miesiča 1 vykazoval strednú vlhkosť 37 až 48 %. Dávkovanie páleného vápna sa pritom riadi podlá obsahu síry v uholnom prachu. Hmotnostné podiely hnoja a hnedouholného prachu je potrebné výpočtom určovať v závislosti na okamžitej vlhkosti týchto látkových prúdov tak, aby výsledná vlhkosť vlhkých palivových granulátov bola 37 až 48 %, pretože s takýmito granulátmi je možné manipulovať vaaka tomu, že sú nelepivé a nemazlavé a pretože sú tiež samostatne spalovatelné. Takto získané granuláty je možné bez vynaloženia tepelnej sušiacej energie sušiť cirkulujúcim vzduchom, napríklad v sile 6 s cirkulujúcim vzduchom, v pneumatickej sušiarni 7, alebo v bubnovej sušiarni 8. tak, že z nich vzniknú výhrevnejšie palivové granuláty 13 s vlhkosťou 20 až 10 % alebo nižšou. Äk je k dispozícii zdroj odpadného tepla, môže sa poprípade doba sušenia skrátiť.

Hnojovica nasadzovaná do granulačného miesiča i môže mať 1,5 až 12 % sušiny. Podiel hnedouholného prachu je potrebné rié.diť podlá obsahu vody v hnojovici tak, aby výsledné vlhké palivové granuláty 12 mali vlhkosť 37 až 48 %.

Miesto hnedouholného prachu je možné použiť tiež čiemouholný prach alebo iné uhlíkaté suché materiály, napríklad drevnú múčku a pod., pričom tieto látky sa v odpovedajúcich pomeroch dávkujú do granulačného miesiča 1, aby vznikli samostatne spalitelné palivové granula ty 12. Je však dôležité, aby vlhké palivové granuláty 12 boli dostatočne prvné a sypké a umožňovali tak dobrú manipuláciu, či už pri bezprostrednom použití pri spalovaní, alebo pri sušení cirkulujúcim vzduchom za účelom získania výhrevnejších palivových g:ranulátov 13.

Príklady prevedenia vynálezu

Nasledujú dva príklady výroby palivových granulátov z hnojovice podlá vynálezu. Ďalší príklad popisuje spalovaci pokus.

Príklad A

1,35 kg hnojovice, v stave, v akom sa získava, so sušinou 6,5 sa zmieša v granulačnom miesiči s 2 kg suchého hnedého uhlia (10 % vlhkosti) a asi 7 % páleného vápna (vztiahnuté na hnedé uhlie) a zmes sa granulu je. Prídavok flokulačných prísad alebo podobných látok nie je nu'tný. Tieto samostatne spalitelné vlhké palivové granuláty majú ihned po vyrobení vlhkosť asi 48 .% a sú sypké. Poprípade je z nich možno vyrobiť výhrevnejšie sušené granuláty, pričom po asi SO hodinách sušenia vzduchom sa dosiahne vlhkosť asi 20 %.

Príklad B

2,5 kg hnojovice, v stave, v akom sa získava, s 10,25 % sušiny (bez prídavku flokulačných prísad) sa zmieša v granulačnon miesiči s 2,6 kg hnedého uhlia (10 % vlhkosti) a asi 7 % páleného vápna (vztiahnuté na hnedé uhlie) a zmes sa spracuje na granulát. Tieto samostatne spalitelné vlhké palivové granuláty iftajú po výrobe 48 % vlhkosti a sú sypké. Sušením vzduchom je však možné vyrobiť výhrevnešie sušené granuláty. ΙΌ 80 hodinách sušenia sa vlhkosť zníži na 20 % a po 100 hodinách na 14 %.

Príklad C

Spaľovacie pokusy s vlhkými palivovými granúl átmi z hnojovice '48 % H₂0),

Vlliké palivové granuláty vyrobené zo zmesi hnojovice a lmedouhoiného prachu sa zavádzajú do stacionárnej fluidnej spaľovacej komory o tepelnom výkone 300 kW a to ako jediné palivo. Pri týchto pokusoch sa za kontinuálnej prevádzky spali asi 5 t granulátu.

vyhrievacieho vyhrievacieho

Obr. 2 ukazuje príklad priebehu teplôt v priebehu pokusu v závislosti na čase. Číslice ukazujú počet hodín (h), vo fluidnej vrstve 14 - teplota fluidného lôžka, v príslušnom voľnom priestore nad ňou (15 - teplota vo voľnom priestore)a pred cyklónou (16 - teplota v cyklóne). V priebehu nábehovej a vyhrievacej fázy a, ktorá trvá od okamžiku D (zapnutie horáka) až do okamžiku g (vypnutie horáka), stúpa teplota vo fluidnom lôžku a voľnom priestore zhruba rovnomerne. Ku koncu vyhrievacej fázy a v okamžiku C začína dávkovanie paliva do fluidného lôžka. Po vypnutí vyhrievacieho horáka (okamžik B) začína stabilizačná fáza b, ktorá trvá až do okamžiku A, (ktorý je definovaný zapnutím prívodu sekundárneho vzduchu). Je prelcvapivé, ze po vypnutí vyhrievacieho horáka sa spaľovanie vo fluidnej vrstve samostatne udrží pridávaním vlhkých palivových crranulátov a stabilizuje sa. Stabilizačná fáza končí okamžikom A (zapnutie prívodu sekundárneho vzduchu) a. od tohto okamžiku až do konca pokusu (okamžik £) prebieha veľiai stabilná fáza spaľovania c, v ktorej teplota kolísa iba veľmi málo. Je možné jasne konštatovať, že priebeh teploty od okamžiku A, kedy začína dávkovanie sekundárneho vzduchu, až do konca pokusu (okamžik E) je rovnomerný. Takmer priamkové priebehy kriviek ukazujú, že dávkovanie vlhkých palivových granulátov je práve veími rovnomerné. Z toho je možné odvodiť, že borenie je intenzívne a rovnomerné.

V tabulke 1 sú uvedené výsledky elementárnej analýzy a v tabulke 2 ďalšie charakteristiky vlhkých granulátov.

Tabuíkal

Elementárna analýza vlhkých palivových granulátov

Voda celkom 47 % sušina 53 % bezvody

i.ah* (wf) čistá horXavina voda. % popol % C % II % N % O %

S %

0,6

14,8

53,3

4,46

1,38 24 _f 5

0,99

14,9

53.6 4,49 1,39

24.6 1,0

63,0

5,28

1,63

28,9 *prcdukt so zvyškovou vlhkosťou použitý pre analýzu —xjj

Tabulka 2

Charakteristika granulátov

Výhrevnosť palivového granulátu (vlhký) 10,2 MJ/kg (bezvodý) 21,4 MJ/kg

Sypná hmotnosť 0,5 kg/čhn³ obsah CaO 2,44 % hmotnostného

Pr;. takmer konštantnej teplote Spalovania vo fluidnej vrstve v spalovacej fáze c 720 až 740 'C a zodpovedajúcim spôsobom tis tavenej teplote vo voinom priestore 840 až 870 ‘C vznikajú pri pridávaní sekundárneho vzduchu emisné hodnoty, dalej uvedené v tabulke 3.

Tabulka 3

Emisné hodnoty

CO Ϊ NO_xí NO₂:	35 - 40 mg/m³ 80 - 130 mg/m³
5 -·	15 mg/m³
Z analýzy	pevných	vzorkov odobraných

z technologicky nadväzujúceho cyklónu je zrejmé, že sa dosčihuje dositatočne vysokého vyhorenia vlhkých palivových granulátov. Obsah uhlíka v odobraných vzorkách popola leží v rozmedzí oč· 2,7 do 3,7 % hmotnostného.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1 granulačný miesič

1. Spôsob výroby palivových granulátov 2 hnojovice, pri ktorom !»a miešajú 2vyšky hnojovice s vápnom a uholným prachom, vyznačujúci sa tým, že hnojovica, v stave v akom sa získava, se mieša s uholným prachom a páleným vápnom, pričom množstvo jednotlivých prísad sa vzájomne upravuje tak, že prídavok páleného vápna se určuje na základe obsahu síry v uholnom prachu a množstvo hnojovice a uholného prachu sa vypočíta v závislosti na obsahu vlhkosti týchto prúdov, pričom podiel uholného prachu je v závislosti na obsahu vody v hnojovici určený tak, aby sa získali vlhké palivové granuláty so zvyškovým obsahom vlhkosti menej ako 48 % s oblými a sypkými zrnami o velkosti do 7 mm a dlhou skladovátelnostou.

2 zásobník Jmojovice

6 silo s cirkuláciou vzduchu

7 pneumatická sušiareň

8 bubnová sušiareň

9 prívod hnedouhoľného prachu

10 prívod páleného vápna

11 prívod hnojovice

12 vlhký palivový granulát

13 suchý palivový granulát

14 teplota fluidného lôžka

2. Palivové granuláty z hnojovice, obzvlášt pre fluidné spakovanie, vyznačujúce sa tým, že majú sušinu tohto 2lošenia:

a) 0,86 až 4!5 % hmotnostných sušiny hnojovice,

b) 133,74 až 43 % hmotnostných uholného prachu a

c) 5,4 až 2 t hmotnostných páleného vápna, a olcrem toho

d) majú zvyškový obsah vlhkosti í 10 % hmotnostných

e.) majú oblé zrná o velkosti 0 až 7 mm, prachový podiel « 1 % a majú sypkú konzistenciu a

f) vyrábajú sa v jedinej prevoznej operácii v granulačnom raiesiči.

3. Palivové granuláty 2 hnojovice, obzvlášt pre fluidné spaľovanie, vyznačujúce sa tým, že majú sušinu tohto zloženia:

a) 0,8 až 40 % hmotnostných sušiny hnojovice,

b) 74,4 až 3 3 % hmotnostných uholného prachu a

c) 4,8 až 2 fc hmotnostných páleného vápna, a okrem toho

d) majú zvyškový obsah vlhkosti < 20 % hmotnostných,

e) majú oblé zrná o velkosti o až 7 mm, prachový podiel « 1 % a sypkú konzistenciu a

f) sú vyrábané v jedinej operácií v granulačnom miesiči.

4. Palivové granuláty z hnojovice, obzvlášť pre fluidné spaľovanie, vyznačujúce sa tým, že majú sušinu rohto zloženia:

a) 0,4 až 23 % hmotnostných sušiny hnojovice,

b) 74,4 až 33 % hmotnostných uholného prachu a

c) 4,8 až 2 hmotnostných páleného vápna a okrem toho

d) majú zvyškový obsah vlhkosti < 48 % hmotnostných,

e) majú oblé zrná o velkosti 0 až 7 mm, prachový podiel « 1 % a majú sypkú konzistenciu a

f) vyrábajú sa v jedinej provoznej operácií! v granulačnom miesici.

Zoznam vzťahavvch značiek

3.5 teplota vo volnom priestore 16 teplota v cyklóne A zapnutie prívodu sekundárneho vzduchu B vypnutiejzyhrieyacietg;. horáku c zapnutie prívodu paliva D zapnutie vyhrievacieho horáku E koniec poJmsu a nábehová čí vyhrievacia fáza b stabilizačná fáza c stabilizačná spaľovacia fáža