Jätevirtojen jalostaminen polttoaineeksi kuivauksella käyttäen matalalämpötilaista ylijäämälämpöä - tekno-taloudellinen arviointi

Tiina Myllymaa

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Teollisuuden ylijäämälämmön käyttö palavien jätevirtojen kuivauksessa lisää palamisprosessin energiatehokkuutta ja vähentää päästöjä. Sopiva kuivuri jätteille on hihnakuivuri, kun käytetään alhaisia ilman lämpötiloja. Kuivauskustannukset voivat kuitenkin vaihdella huomattavasti riippuen siitä, miten eri suunnitteluparametrit valitaan. Tässä väitöskirjassa tutkitaan hihnakuivurin suunnitteluparametrien vaikutuksia kokonaiskuivauskustannuksiin, kun eri jätevirrat kuivataan matalalämpötilaisella ylijäämälämmöllä (alle 100-120 °C). Työhön sisällytetyt materiaalit ovat puuhake, kuori ja nokilietteen ja sahanpurun seos. Vaikutusta arvioidaan muuttamalla seuraavia parametreja: petikorkeus, kuivausilman lämpötila, ilman nopeus ja materiaalin alku-/loppukosteuspitoisuus. Tekno-taloudellisen arvioinnin aikaansaamiseksi on tehty useita kokeellisia testejä, jotta ollaan saatu tietoa jätevirtojen kuivauskinetiikasta kiinteässä pedissä. Koetulosten perusteella kehitettiin Excel-ohjelma kustannusten määrittämiseksi. Kuivauskinetiikkatutkimukset osoittavat, että ilman lämpötilalla on suuri vaikutus materiaalien kuivausaikaan; mitä alhaisempi lämpötila, sitä pidempi kuivausaika. Esimerkiksi hakkeella kuivausaika on noin kaksi kertaa pidempi, kun lämpötila laskee 70:sta 50 °C:een (300 mm). Tulokset osoittavat, että ilman nopeudelle on optimi, minkä jälkeen nopeuden lisäys ei enää vähennä huomattavasti kuivausaikaa. Tulokset osoittavat myös, että lietteen ja purun optimaalinen tilavuussuhde on 50%:50% ja pedin korkeus on 200 mm. Taloudelliset laskelmat osoittavat, että korkein petikorkeus ja korkein ilman lämpötila (kuori: 250 mm, 110 °C; hake: 500 mm, 90 °C) antavat alhaisimmat kuivauskustannukset, riippumatta kosteuspitoisuuden muutoksesta, kun lämmön hinta on sama kaikille ilman lämpötiloille. Lietteen ja purun seokselle alhaisimmat kustannukset saadaan korkeimmalla ilman lämpötilalla (100 °C). Seoksen optimi petikorkeus riippuu materiaalista ja sen alkukosteudesta. Mitä suurempi kosteuspitoisuus on, sitä pienempi on optimaalinen pedin korkeus. Lämmönlähteiden saatavuus eri lämpötiloissa voi olla rajoitettu kuivauksessa. Tällöin voi olla järkevää käyttää eri ilman lämpötiloja peräkkäisissä kuivurilohkoissa. Tutkimuksen perusteella on taloudellisempaa käyttää alhaisempaa ilman lämpötilaa ensimmäisessä lohkossa, kun materiaali on kostea, ja korkeampaa ilman lämpötilaa seuraavassa lohkossa, kun materiaalin kosteus on pienempi, jos lämmön hinta on sama molemmille lämpötiloille. Ilman nopeuden tulisi olla sama koko kuivurissa.Yleisesti tulokset osoittavat, että on tärkeää kiinnittää huomiota pääsuunnitteluparametreihin kokonaiskuivausmenojen optimoimiseksi.
Julkaisun otsikon käännösJätevirtojen jalostaminen polttoaineeksi kuivauksella käyttäen matalalämpötilaista ylijäämälämpöä - tekno-taloudellinen arviointi
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Ahtila, Pekka, Vastuuprofessori
  • Holmberg, Henrik, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-8833-4
Sähköinen ISBN978-952-60-8834-1
TilaJulkaistu - 2019
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • kuivauskustannukset
  • hihnakuivuri
  • jätelämpö
  • puubiomassa
  • kuori
  • puuhake
  • sahanpuru
  • nokiliete

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Jätevirtojen jalostaminen polttoaineeksi kuivauksella käyttäen matalalämpötilaista ylijäämälämpöä - tekno-taloudellinen arviointi'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä