Alternative liquid biofuels for lime kilns

Causticizing plant is an important part of kraft pulp mill. It uses green liquor from recovery boiler as a raw material and consumes lime to produce white liquor, which is an important chemical used in pulping. Lime kiln is a part of the causticizing process. It is used to convert lime mud, a by-product obtained from the causticizing back to lime in high temperatures. This conversion requires a lot of energy. The most common fuels used as energy source for lime kiln are heavy fuel oil and natural gas. In a modern pulp mill lime kiln is the only user of significant amount of fossil fuels. Replacing fossil fuels with biofuels can have prominent economical and environmental benefits. Interest in using biofuels as energy source of lime kiln has become a worldwide issue in the recent years. However fuels used for lime kiln have a lot of certain requirements. The purpose of this work is to study the required characteristics from liquid fuels used in pulp mill lime kiln and to map suitable liquid biofuels already available in the markets. Also taxation of liquid biofuels compared to heavy fuel oil in Finland, Sweden and Germany is shortly introduced.

Guadalupian algae-sponge reefs in siliciclastic environments - the reefs at Lengwu (South China) compared with the reef at Iwaizaki (Japan)

Guadalupian reefs occur locally in Guangxi, Guizhou, Yunnan and Western Zhejiang, South China. Two types of Guadalupian reefs can be recognized, one is developed in carbonate platforms, e.g. those in the juncture areas of Guangxi, Yunnan and Guizhou; the other occurs in a littoral clastic shelf. The Lengwu reef in Western Zhejiang is a representative of the latter type, which is a major topic of this paper. Lengwu algae-sponge reef, more than one hundred meters in thickness, are composed mainly of sponges, hydrozoans, algae, bryozoans, microbes and lime mud. Reef limestones sit on the mudstone interbedded with fine sandstone of the proximal prodelta facies and are overlain by coarse clasts of the delta front sediments. Lengwu reef displays a lens-shaped relief, dipping and thinning from the reef core, which is remarkably different from the surrounding sediments, showing a protruding relief. Sponges and microbe/algae form bafflestone, bindstone and framestone of the reef core facies. Fore-reef facies is characterized by lithoclastic rudstone and bioclastic packstone. Reef limestone sequence is composed of three cycles and controlled by sea level changes and sediment influx. Such reef is unique among the Guadalupian reefs in South China, but seems similar in some aspects to lwaizaki reef limestones of south Kitakami in Japan. Algae and microbes growing around sponges to form rigid structure in Lengwu reef are a typical feature, which is distinctly different to Guadalupian reefs in a stable platform facies of Guizhou, Yunnan and Guangxi, South China.

Meesauunin mekaniikan simulointi

Meesauuni on sulfaattiselluloosan valmistuksen kemikaalikierron apukemikaalin, kalkin valmistukseen käytettävä laite. Rakenteeltaan meesauuni koostuu pyöreästä lievästi horisontaalitasosta kaltevaan asentoon tuetusta putkesta sekä putkea tukevista kannatuselimistä. Meesauunia pyöritetään käytön aikana pituusakselinsa ympäri. Työn tarkoituksena oli rakentaa ADAMS-simulointiohjelmistoon käyttöliittymä meesauunin simulointimallin luomiseen uunin päämittojen avulla. Työssä selvitetään simulointimallin soveltuvuutta uunin kannatuselimiin kohdistuvien voimien tutkimiseen uunin normaaliajossa ja tietyissä ongelmatilanteissa. Työssä suoritettujen simulointien todettiin vastaavan melko hyvin todellista meesauunia ja tukevan ajatusta ADAMS:in käyttämisestä meesauunin mekaniikan simulointiin. Samalla todettiin kuitenkin lisämittausten kehittämisen tarpeellisuus ennen pidemmälle meneviä johtopäätöksiä.

Sulfaattisellutehtaan kemikaalikierron vierasainetasot ja kalkkikierron aukaisu.

Työssä selvitettiin sulfaattisellutehtaan kemikaalikierron eräiden virtojen vierasainepitoisuudet. Tavoitteena oli myös laatia kaustisoinnin ja meesauunin vierasainetaseet sekä arvioida kalkkikierron aukaisun vaikutusta kierron vierasainetasoihin. Kirjallisuusosassa on tarkasteltu sulfaattisellutehtaan kemikaalikiertoa ja sen osaprosesseja. Kirjallisuusosassa on keskitytty tarkastelemaan eri vierasaineiden käyttäytymistä kemikaalikierrossa. Lisäksi kalkkikierron prosesseja sekä kalkkikierron taselaskentaa on tarkasteltu. Kokeellisessa osassa määritettiin Metsä-Botnia Oy:n Joutseno Pulpin sulfaattisellutehtaan kemikaalikierron vierasainetasot ja verrattiin niitä muiden tehtaiden vierasainetasoihin. Kokeellisessa osassa selvitettiin myös ne prosessin kohdat, joihin vierasaineet rikastuvat. Lisäksi laadittiin kaustisoinnin ja meesauunin vierasainetaseet sekä tehtiin arvio kalkkikierron vierasainetasojen ja kalkkikierron aukaisun välisestä korrelaatiosta. Tehtyjen määritysten perusteella Joutseno Pulpin sulfaattisellutehtaan eräiden prosessivirtojen vierasainetasot ovat selvästi muiden Metsä-Botnian tehtaiden tasoja korkeammalla. Etenkin valkolipeän kaliumpitoisuus ja meesan fosforipitoisuus ovat korkeita. Kloridi rikastuu voimakkaasti soodakattilan lentotuhkaan ja fosfori rikastuu meesauunin sähkösuodinpölyyn. Laadittujen taseiden perusteella vierasaineista fosfori ja magnesium rikastuvat selvästi kalkkikiertoon. Niiden määrät kalkkikierrossa ovat huomattavasti suuremmat kuin muiden vierasaineiden määrät. Kalkkikierron fosforitasoa voidaan alentaa poistamalla kierrosta meesauunin sähkösuodinpölyä ja korvaamalla poisto make-up kalkilla. Tällöin muiden vierasaineiden määrä kalkkikierrossa kuitenkin kasvaa.

Lipeäkierron kemiallisesti parhaat käytännöt

Diplomityön tavoitteena oli kartoittaa kemiallisesti parhaita käytäntöjä sellutehtaiden kemikaalien talteenottoprosessissa. Kirjallisuudesta ei löytynyt lipeäkiertoon liittyvää kemiallista tietoutta. Laiteteknisten ratkaisujen kautta yritettiin saada selville parhaat käytännöt. Teoriaosassa on myös käsitelty lipeäkierrossa esiintyvien vierasaineiden lähteitä, rikastumista ja poistumista prosessista. Työ tehtiin Stora Enson Suomessa sijaitseville tehtaille. Kokeellisessa osassa on suoritettu tehtailta saadun materiaalin perusteella tunnuslukujen laskentaa sekä PCA-analyysin teko. Työssä tarkastelualueena on lipeäkierto liuottajasta meesauuniin. Kaukopäässä on käytössä lipeäkierrossa kaksi lipeälinjaa ja muilla tehtailla vain yksi. Saatujen tunnuslukujen perusteella tehtaille on annettu pisteitä nollasta viiteen. Viisi pistettä on saanut parhaan arvon saanut tehdas ja nolla pistettä kaukana parhaasta arvosta olevat. Tunnuslukuja on valittu 14 ja edellä esitetyllä tavalla pisteytettynä on parhaaksi tehtaaksi saatu Kaukopään 1-lipeälinja ja huonoin on Kemijärvi. Huomioitavaa on Kaukopään 2-lipeälinjan sijoittuminen vasta neljänneksi, vaikka lipeälinjoilla on valkolipeän ja meesan käsittelyssä yhteiset syöttösäiliöt. PCA-analyysin perusteella havaittiin, että kuukausikeskiarvoja käytettäessä tulokset tasoittuvat verrattuna päiväarvoilla tehtyyn analyysiin. Analyysi osoittaa, että tehtailla lipeäkierto ei ole täysin hallinnassa. Tämä ilmenee suurina objektien liikkeinä kuvissa. Päiväarvoilla analyysi tehtiin vain Oulun tehtaalle. Tarkastelussa valittiin kuukauden mittainen ajanjakso niin hyvää kuin huonoakin jaksoa. Mallien selitysasteista voidaan nähdä eroja hyvän ja huonon jakson välillä. Tämä ilmenee niin, että hyvän jakson mallin selitysaste on korkeampi kuin huonon jakson. Objektien sijoittuminen kuvissa on myös erilainen. Hyvän jakson aikana objektit ovat pieninä ryhminä, kun huonon jakson objektit ovat hajonneet yksittäisiksi arvoiksi ja päivien väliset erot ovat suuret.

Factors Affecting Filterability

In this thesis the factors affecting lime mud filterability were studied. In the literature part there is information about recausticizing process, lime mud properties and filterability, and general filtration theory. In the experimental part the properties of lime mud particles and the properties of lime mud filter cake were investigated and the behavior of lime mud precoat was studied. The experiments were also carried out with R-PCC (rhombohedral precipitated calcium carbonate). The filtration and precoat studies were performed with a laboratory scale pressure filter. The pressure differences used were between 0.25-1.50 bars. Six different lime mud samples with varying amount of impurities and two R-PCC samples were used in the experiments. The average specific cake resistance of different lime mud samples varied quite extensively. The most influential factor affecting the lime mud filterability and dry solids content was found to be silica content. As the lime mud contained silica, the average specific cake resistance was high and the lime mud dryness was low. If the lime mud samples containing silica were not taken into account, the smaller the mean particle size, the higher the average specific cake resistance of the lime mud. The R-PCC had also a high average specific cake resistance, which was because of small particle size. In addition, the pressure difference affected the average specific cake resistance of some lime mud samples. In those cases lime mud was compressible material. During the precoat experiments the lime mud samples having the largest mean particle sizes, compressed. However, the average specific cake resistances of the filtration and precoat part were approximately the same magnitude. A brief displacement by air did not affect the behavior of the precoat. Instead, vibration and a brief but relatively great change in pressure difference had a slight influence.

Designing a new type of support for rotary kilns

Lime kiln is used as a part of the modern kraft pulp process in order to produce burnt lime from lime mud. This rotating kiln is supported by support rollers, which are traditionally supported by journal bearings. Since the continuous growth in the production of pulp mills requires larger lime kilns, the traditional bearing construction has become unreliable. The main problem especially involves the running-in phase of the bearings. In the present thesis, a new type of support roller was developed by using the systematic approach of machine design. Structural analysis was conducted on the critical parts of the selected structure by the finite element method. The operation of hydrodynamic bearings was examined by analytical methods. As a result of this work, a new type of support for rotating kilns was designed, which is more reliable and easier to service. A new support roller geometry is described, which pro¬vides for significant cost savings.

Mixing in rotating drums

Tämän diplomityön tarkoitus on parantaa meesauunin toiminnallista tehokkuutta tehostamalla lämmönsiirtoa. Lämmönsiirron parantamiseksi kehitetään erilaisia nostinratkaisuja. Kokeita suoritetaan käyttäen eri sekoitinratkaisuja ja erilaisia prosessiparametreja. Työn kirjallisuusosassa esitetään meesauuni sekä rumpumaisten uunien toiminta. Työssä selvitetään myös sekoituksen analysointiin käytettäviä tapoja ja laskukaavoja. Kirjallisuusosassa keskitytään myös rummussa tapahtuviin fysikaalisiin ilmiöihin sekä erilaisten fluidien reologiaan. Työn kokeellisessa osassa käytettiin LUT Kemiantekniikalla suunniteltua pilot -kokoluokan rumpu-uunia, jolla kokeitaan suoritettiin, käyttäen erilaisia sekoitinratkaisuja ja sekoitusprosessiparametreja. Kokeissa käytettiin myös eri viskositeetin omaavia materiaaleja. Valitut materiaalit olivat vesi, CMC (karboksimetyyliselluloosa) ja kiinteä meesa. Kokeiden tuloksena löydettiin nostinratkaisuja, joilla sekoittumista ja lämmönsiirtoa pystytään parantamaan sekä pidentämään viipymäaikaa.

Meesauunin vaipan konepajavalmistus ja laaduntarkastus

Meesauuni on osa sulfaattisellutehdasta ja sen kemikaalikiertoa. Se on pyörivä kaltevaan tasoon asetettu rumpu-uuni, joka voi olla jopa 160 metriä pitkä ja halkaisijaltaan 5,5 metriä. Kalkki on kiertävä apukemikaali, jota käytetään soodakattilalta tulevan viherlipeän muuttamiseen valkolipeäksi. Meesauunin tehtävänä on kierrättää kalkki (CaO) uudelleen käytettäväksi kaustisoinnissa syntyneestä meesasta (CaCO3). Meesauunin vaipan konepajavalmistus on prosessina hyvin yksinkertainen, mutta toleranssivaatimukset ovat hyvin tiukat suhteutettuna meesauunin kokoon. Vaippalohkojen valmistus on siirtynyt halpatyövoiman maihin lähelle loppukäyttäjiä, joten vaatimukset piirustusten laadulle, valmistukselle, ohjeille ja tarkastamiselle ovat lisääntyneet. Uunin vaippa toimitetaan asennuspaikalle useassa lohkossa ja jokainen vaippalohko on tarkastettava ennen toimitusta. Virheellisten vaippalohkojen siirtyminen asennuspaikalle on estettävä. Työn tavoitteena oli parantaa meesauunin vaippalohkojen konepajavalmistuksen laaduntarkastusta. Tässä työssä tutkitaan mittausmenetelmiä vaippalohkojen geometrian mittaamiseen. Tärkeimmät uunin toiminnallisiin ominaisuuksiin vaikuttavat muototoleranssit vaippalohkoille ovat ympyrämäisyys ja keskiviivan suoruus. Virheet näissä toleransseissa aiheuttavat vaurioita uunin muurauksille ja liian suuria kuormituksia tuennoille. Vaippalohkot on mitattava pyöritysrullaston päällä ja konepajan olosuhteissa, mikä aiheuttaa omat haasteensa. Vaippalohkojen suuret massat ja dimensiot aiheuttavat vaippalohkoihin muodonmuutoksia. Muodonmuutokset täytyy olla hallinnassa, mikäli halutaan käyttää CMS-laitteistoja (Coordinate Measuring System). Meesauunin vaippalohkot ovat mitattavissa radiaalimittauksina tai käyttäen CMS-laitteistoja.

Rumpusuotimen tuottavuuden kehittäminen

Tämä työ käsittelee imurumpusuotimen mekaanisen rakenteen kehittämistä. Työn tavoitteena on ollut tutkia ja kehittää imurumpusuotimen rakennetta siten, että sen valmistuksen kokonaiskustannukset pienentyisivät alkuperäiseen rakenteeseen verraten. Rakenteen kehittäminen aloitettiin tutkimalla käytössä olevien kolmen konstruktion eri osakokoonpanoja ja kokonaisuutta sekä vertailemalla niiden poikkeavuuksia keskenään ja etsimään modulaarisia yhteneväisyyksiä osakokoonpanojen kesken. Rakenteesta valittiin yksi osakokoonpano, jota kehitettiin järjestelmällisen suunnitteluprosessin menetelmin. Suunnitteluprosessissa rakenteelle on kehitetty useita vaihtoehtoisia ratkaisuja, joista yksi valittiin jatkokehittelyn kohteeksi. Valintaa varten alkuperäisen rumpusuotimen suorituskyky arviointiin ja sen perusteella arvioitiin uusien vaihtoehtojen suorituskykyä. Työn lopputuloksena on esitetty yksi vaihtoehtoinen konstruktio rummulle, jolla nykyisen rumpusuotimen tuottavuutta voidaan parantaa. Lisäksi työn aikana selvitettiin ulkopuolisen meesan irrottamismenetelmän käytettävyyttä testaten suomalaisella sellutehtaalla CPR imurumpusuotimella.

Aplicação superficial de calcário e diferentes resíduos em soja cultivada no sistema plantio direto

A prática da correção da acidez do solo pela aplicação superficial de corretivos sobre a palha no sistema plantio direto se restringe ao calcário, não havendo maiores estudos em relação à escória de aciaria, lama cal e lodo de esgoto centrifugado. O objetivo do trabalho foi avaliar os índices de acidez do solo e a produtividade da soja em função da aplicação superficial de lodo de esgoto centrifugado, lama cal, escória de aciaria e calcário dolomítico. O trabalho foi desenvolvido em Latossolo Vermelho distrófico, durante os anos agrícolas de 2002 a 2005, sob sistema plantio direto. Os tratamentos constituíram da aplicação superficial de escória de aciaria (E), lama cal (Lcal), lodo de esgoto centrifugado (LC), calcário dolomítico e sem aplicação de corretivo, em delineamento em blocos ao acaso, com quatro repetições. A aplicação superficial de escória de aciaria, lama cal e lodo de esgoto centrifugado permite a correção da acidez do solo, o deslocamento do Ca2+, o aumento da saturação por bases e redução do Al3+ até 40 cm, e para o calcário, até 20 cm, fatores que condicionaram o aumento da produtividade da soja para os tratamentos LC, E e Lcal em 2003/2004 e 2004/2005 e para LC e E em 2002/2003 no sistema plantio direto.

Atributos da solução e do solo de cerrado após aplicação de resíduo da extração de celulose

Pós-graduação em Agronomia - FEIS

Fitodisponibilidade de metais utilizando ácidos orgânicos após sucessiva aplicação de resíduos no solo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Atributos químicos da solução e do solo após aplicação de resíduo da extração de celulose

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Diagnose foliar da cultura da soja em função da aplicação superficial de lodos de esgoto e resíduos industriais sob diferentes doses em sistema plantio direto

The application of industrial and municipal waste in the soil may be recommended by your corrective and fertilizer value, giving the great potential for agricultural reuse, improves physical, chemical and biological soil properties and helps to reduce the consumption of fertilizers and correctives, without contamination by heavy metals. This study aimed to evaluate the absorption of nutrients and potentially toxic elements, and their effect on the development of soybean (Glycine max (L.) Merrill) grown under No-Tillage system (NT). The work was developed in the field, at the Experimental Farm Lageado - FCA / UNESP, Botucatu (SP) in an Oxisol under tropical climate of altitude. The experimental design was randomized blocks, factorial 4x4+1, with four replications. The treatments consisted of four residues: two sewage sludge, one centrifuged and treated with quicklime (LC) and a biodigester (LB) and two industrial wastes: steel slag (E) and lime mud (Lcal) , applied in dosages of 0, 2, 4 and 8 Mg ha-1. The surface application of LC, LB, Lcal and E residues in soil under NT favored the development of soybean, with no heavy metal contamination, given the current legislation.