SE521573C2 - Förfarande och anordning för släckning av kalkråvara eller annat släckningsbart material - Google Patents

Description

lO 15 20 25 '30 521 575 2 släcks sedan med grönlut i ett släckningskärl, varvid hydrati- seringsvärme (qr) avges: CaO (s) + H20 (liq) -9 É- Ca(OH)2 (s) + qr Den slåckta kalken används sedan för den ovan beskrivna kaus- ticeringsprocessen där grönluten återvinns såsom vitlut. I kalkcykeln ingår dessutom många här ej beskrivna filter- och tvåttsteg.

Släckningsprocessen kan vara trycksatt eller ske vid atmos- färstryck. Tekniken med trycksatt släckning med grönlut och vårmeåtervinning finns beskriven i TAPPI Proceedings (ISSN 0272-7269)l985 International Chemical Recovery Conference och i Svensk papperstidning nr 18 1986. Den atmosfäriska tekniken som är den förhärskande ger endast möjlighet att utvinna värme på relativt låg temperaturnivå som exempelvis för att värma vitlut och/eller producera varmvatten. Vid många bruk kan behovet av varmvatten tillgodoses på annat sätt. I de fall där bränd kalk blandas med grönlut under tryck får man emellertid förutsättningar för att även producera ånga. Den härvid produ- cerade ångan är av lägre tryck och temperatur än vad som är möjligt att uppnå med föreliggande uppfinning.

Uppfinningens ändamål och viktigaste kännetecken Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att ange ett för- farande och en anordning för släckning av bränd kalk av det slag som nämns i inledningen, varvid nackdelarna med den kända tekniken undvikes och man erhåller möjlighet att utvinna mer värme och dessutom vid högre temperatur och därmed få en bättre ekonomi. 70352; 01-05-30 l0 l5 20 25 30 Detta ändamål uppnås vid ett förfarande och en anordning av inledningsvis nämnt slag genom särdragen i de kännetecknande delarna av patentkraven l respektive 14.

Föreliggande uppfinning avser ett förfarande och en anordning for att med vattenånga släcka bränd kalkråvara, eller andra material som kan släckas. Med släckning avses hydratisering i exoterm reaktion. Med kalkråvara avses kalciumkarbonathaltiga mineraler eller ämnen, t.ex. kalksten, mesa, dolomit, kalcium- haltiga slam. Kalkråvaran innehåller ofta även andra grundäm- nen än kalcium som naturliga beståndsdelar eller som tillsat- ser. Naturligtvis kan även ång-gasblandningar eller vatten i vätskeform användas för släckning. Med ång-gasblandningar avses torr vattenånga utblandad med luft eller andra gaser.

Vattenånga eller ång-gasblandningar kan med fördel produceras från torkning av kalkråvara eller produceras med värme från släckningen, men kan även ha godtyckligt ursprung.

Enligt uppfinningen utnyttjas således vattenånga för släckning av bränd kalkråvara. Den brända kalken reagerar med vattenånga i gasfas och bildar kalciumhydroxid. Den frigjorda hydratise- ringsvärmen (qf) kan därmed nyttiggöras för energiutvinning vid en hög temperaturnivå, vilket är en ekonomisk och teknisk för- del jämfört med dagens teknik. En annan betydelsefull fördel är att genom att släcka med ånga kan en större mängd värme utvinnas eftersom ångans kondensationsvärme (qc) tillvaratas, jämfört med vid traditionell släckning med vatten i vätske- form. Släckningen sker således enligt: CaO(s) + H2O(q)-> <-Ca(OH)2(s) + qf + qc Vidare utnyttjas att väsentligen endast så mycket vatten till- sätts som motsvarar behovet vid släckningen till skillnad mot 70352c.doC; 10/07/2003 10 15 20 25 30 _. di. ..-v ..- 521 575 åïíä %š,:f»«* den traditionella släckningen där vatten finns i stort över- skott. Den traditionella släckningen sker vanligtvis vid en temperatur runt lO§C. Den làga temperaturen gör att det värme som kan återvinnas är mindre värdefullt.

Det är en fördel om den brända kalken, som har hög temperatur när den kommer från mesaugnen, omgående kan föras in i släck- ningsreaktorn. På så sätt tillgodogörs även den brända kalkens värmeinnehåll (sensibla värmet).

Värmeåtervinningen hos anordningen enligt föreliggande uppfin- ning år, genom föredragen användning av släckningsreaktor med värmeutvinningsmöjlighet och värmeväxling av samtliga flöden, mycket god. Värmet kan utvinnas vid hög temperatur till exem- pel som ànga av relativt högt tryck och temperatur i en ång- panna utan att släckningsreaktorn behöver trycksättas. Om trycksatt ånga genereras kan processånga eller kraft produce- ras. Kraft kan lämpligen produceras i kraftalstrare som till exempel i en turbin.

Släckaren kan emellertid även utformas så att det erhålls ett förutbestämt överskott av ånga eller äng-gasblandning. Detta överskott av ånga eller äng-gasblandning från släckaren kan användas som torkmedium vid torkning av kalkråvara. Även ur miljösynpunkt är den föreliggande uppfinningen fördel- aktig. Först och främst sker reaktionen i en eller flera släckningsreaktorer, vilka utgörs av slutna kärl. När släck- ningen sker fås inga eller mycket små utsläpp till omgivnings- luften. 70352; 01-05-30 10 15 20 '25 30 521 573 Släckningsreaktorn är härvid företrädesvis försedd med anord- ningar för in- och utmatning av det fasta materialet och med slussningsanordningar som förhindrar in- och utläckage.

Många konventionella mesaugnar vid bruken överbelastas idag p.g.a. de höga kostnader som nyanskaffning eller utbyggnad av mesaugnar medför. Överbelastningen medför att oljeförbruk- ningen blir onödigt stor. Genom att utrusta en sådan mesaugn med en släckningsreaktor, i vilken släckningen sker med vat- tenànga, kan behovet av att sintra kalken minska, varvid ytterligare en del av mesaugnen skulle kunna användas för kal- cinering för ökad kapacitet. Detta bidrar även det till att förbättra lönsamheten. Dessutom erhålls bättre styr- och reglerbarhet av mesaugnen eftersom en processoperation (sint- ring) utgår.

Kortfattad beskrivning av ritning Ytterligare fördelar som uppnås genom användning av förelig- gande uppfinning framgår av den följande detaljbeskrivningen, i vilken det hänvisas till bifogad ritning. På ritningen visar: figur 1, schematiskt anordningen för släckning med användning av vattenånga enligt uppfinningen.

Beskrivning av utföringsexempel Figur 1 visar en anordning för släckning med användning av vattenånga innefattande en mesaugn 1, där värme tillförs genom förbränning av ett bränsle med luft och till vilken mesa (kalkràvara) tillföres pä valfritt sätt för kalcinering.

Fràn mesaugnen förs varm bränd kalk via ledningen 2 med hjälp av en inmatningsanordning 3 via en slussanordning 4 till 70352; 01-05-30 10 l5 20 25 '30 521 5723 släckningsreaktorn 5. Till denna förs även vattenànga, via ledningen 6. I reaktorn reagerar den brända kalken med vatten- ànga och bildar släckt kalk. I släckningsreaktorn finns ett kontaktorgan 7 som underlättar kontakten mellan bränd kalk och vattenånga. Kontaktorganet kan exempelvis utgöras av en omrö- Iare .

I släckningsreaktorn finns en värmeväxlare 8 för att utvinna energi. Vattenånga förs via ett införningsorgan 9, som kan bestå av rör, ventiler och fördelningsutrustning till släck- ningsreaktorn. Där reagerar bränd kalk med vattenånga under stark värmeutveckling och bildar släckt kalk som är kalcium- hydroxid.

Den släckta kalken är i fast form när den matas ut från släckaren med en utmatningsanordning 10 via en slussanordning 11. Därefter leder ledningen 12 till en avskiljare 13, i vilken fast material kan avskiljas fràn gasformigt. Energin i materialströmmarna efter avskiljaren 13 kan tillvaratas. Via ledningen 14 förs släckt kalk till värmeväxlaren 16 och den kylda släckta kalken kommer ut via ledningen 18. Gasformigt material som fránskiljes i avskiljaren 13 förs via ledningen 15 till värmeväxlare 17 varefter gaserna leds vidare genom ledningen 19. Ett föredraget sätt är att genom värmeväxling bilda vattenånga.

Istället för vattenånga kan vatten i vätskeform eller äng-gas- blandningar tillföras släckningsreaktorn. I den mån vätskefor- migt vatten tillföres tillses emellertid att vätskan föràngas i reaktorn så att den bildade ångan utför själva släcknings- arbetet. Föràngning underlättas härvid genom insprutning av vattnet genom insprutningsmunstycken. 70352; 01-05-30 lO 15 20 25 Uppfinningen kan modifieras inom ramen för kraven.

Släckningsförfarandet enligt denna uppfinning kombineras med fördel med ett förfarande för kalcinering med användning av ett gasplasma av koldioxid, som i en reaktor bringas i kontakt med en kalkràvara. I kombination med ett sådant kalcinerings- förfarande uppnàs flera fördelar, vilka har att göra med långt driven värmeåtervinning.

Kärl och anslutande utrustning för släckning av kalk kan vara isolerade och försedda med röranslutningar och styr- och reglerutrustning.

Ett kontaktorgan som underlättar kontakten mellan vattenånga och det fasta materialet påskyndar reaktionen mellan bränd kalk och vattenånga.

Släckningsreaktorn har även företrädesvis införningsorgan för att släppa in vatten, vattenånga eller ång-gasblandningar.

Släckningsreaktorn och därtill hörande utrustning kan även lämpligen förses med avskiljare som cykloner för att separera kalken från gasformiga ämnen.

Uppfinningen kan tillämpas med eller utan trycksättning eller i avsaknad av avskiljningsanordning, samt med varierat antal och placering av värmeväxlarna. 70352; 01-05-30

Claims (20)

10 15 20 25 30 521 5723 “ä PATENTKRÄV

1. l) Förfarande för släckning av bränd kalkråvara eller annat släckningsbart material, varvid bränd kalkråvara eller motsvarande bringas i kontakt med vattenånga, varvid släckt kalk eller motsvarande bildas kännetecknat av att energi återvinns vid släckningen och att ånga och/eller hetvatten produceras med hjälp av den återvunna energin.

2. ) Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att släckning sker med ång-gasblandningar.

3. ) Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att släckningen sker i en släckningsreaktor, till vilken förs vatten i vätske- form som förångas, varefter släckningen av den brända kalk- råvaran sker med den bildade vattenångan.

4. ) Förfarande enligt något av kraven l-3, kännetecknat av att bränd kalk, som är framställd genom kalcinering av mesa, släcks.

5. ) Förfarande enligt något av kraven l - 4, kännetecknat av att släckningen sker i en eller flera släckningsreaktorer.

6. ) Förfarande enligt något av föregående krav, varvid ånga produceras, kännetecknat av att åtminstone del av producerad ånga användes vid släckningen.

7. ) Förfarande enligt något av de föregående kraven, känneteck- nat av att vattenånga eller ång- gasblandning, som genereras vid torkning av kalkråvara, används för släckningen. 70352; 27/05/02 10 15 20 25 30 521 573 9

8. ) Förfarande enligt något av de föregående kraven, känne- tecknat av att vattenånga genererad vid värmeväxling med från släckningen utgående varma materialströmmar, används för släckningen.

9. ) Förfarande enligt något av de föregående kraven, känne- tecknat av att genom värmeväxling vid släckningen produceras ånga, som efter expansion i en turbin kan användas för släck- ningen.

10. ) Förfarande enligt något av de föregående kraven, känne- tecknat av att trycksatt ånga eller trycksatta ång-gasbland- ningar används för släckningen.

11. ll) Förfarande enligt något av de föregående kraven, känne- tecknat av att ett utgående överskott av ånga eller ång-gas- blandning från släckningsreaktorn används som torkmedium vid torkning av kalkråvara.

12. ) Förfarande enligt något av de föregående kraven, känne- tecknat av att den släckta kalken avskiljes från gasformiga ämnen i en eller flera avskiljare.

13. ) Förfarande enligt något av de föregående kraven, känne- tecknat av att det kombineras med ett förfarande för kalcine- ring med användning av ett gasplasma av koldioxid, som bringas i kontakt med en kalkråvara.

14. ) Anordning för släckning av bränd kalkråvara eller annat släckningsbart material, kännetecknat av att den innefattar minst: -en släckningsreaktor (5) i vilken kalkråvaran eller motsva- 70352; 27/05/ 02 10 15 20 25 30 521 5723 /0 rande är anordnad att bringas i kontakt med vattenånga för bildande av släckt kalk eller motsvarande, -en värmeväxlare (8) belägen i släckningsreaktorn (5) för utvinning av energi.

15. ) Anordning enligt kravet 14, kânnetecknad av att den innefattar en inmatningsanordning för tillförsel av kalkràva- ran till släckningsreaktorn (5).

16. ) Anordning enligt krav 14 eller 15, kännetecknad av att släckningsreaktorn (5) innehåller ett kontaktorgan (7) för att ge en god kontakt mellan kalkràvaran och mediet med vat- tenånga.

17. ) Anordning enligt något av kraven 14 - 16, kännetecknad av att den innefattar en utmatningsanordning för utförsel från släckningsreaktorn (5).

18. ) Anordning enligt något av kraven 14 - 17, kännetecknad av att den innefattar ett införningsorgan (9) för tillförsel av vatten i vätskeform, vattenånga och/eller ång-gasblandningar till släckningsreaktorn (5).

19. ) Anordning enligt något av kraven 14 - 18, kännetecknad av att den innefattar en eller flera värmeväxlare (16,17) vilken/vilka är belägen/belägna efter släckningsreaktorn (5), för energiåtervinning genom värmeväxling av från släcknings- reaktorn (5) utgående varma materialströmmar.

20. ) Anordning enligt något av kraven 14 - 19, kännetecknad av att den innefattar en eller flera släckningsreaktorer (5) som arbetar vid ett eller flera olika tryck eller vid undertryck. 70352; 27/05/02