Effect of stationary lime cooler on lime kiln performance

Abstract

This thesis examines the replacement of the traditional sector cooler with a stationary lime cooler in the lime kiln process from a technical, process and economic point of view. The study is based on the possibility of improving energy efficiency, reducing operating costs and enhancing process performance by using technology commonly used in the cement industry for lime kilns in the pulp industry.

The analysis compares two suppliers of a stationary cooler, (Secret), with the current ANDRITZ LimeCool sector cooler. The comparison is carried out with two different lime kiln production capacities 850 t/day and 1300 t/day using two firing systems: oil firing and gasification firing. The CAPEX and OPEX were calculated based on production volume, secondary air temperature, final product temperature, energy consumption and fuel costs.

The results show that although the stationary cooler requires a higher initial investment, it offers significant operating cost savings, especially at higher production capacities. With gasifier firing, the payback period is shorter due to lower heat consumption. Technical integration affects limekiln design, burner support, sealing solution and maintenance needs. Despite the need for structural modifications, the stationary cooler improves heat recovery, reduces dust and increases process reliability.

The study shows that stationary lime coolers offer a viable and cost-effective alternative to sector coolers, especially for high-capacity limekilns.

Tässä opinnäytetyössä tarkastellaan perinteisen sektorijäähdyttimen korvaamista ulkoisella kalkinjäähdyttimellä kalkkiuuniprosessissa teknisestä, prosessi ja taloudellisesta näkökulmasta. Tutkimus perustuu mahdollisuuteen parantaa energiatehokkuutta, alentaa käyttökustannuksia ja parantaa prosessin suorituskykyä käyttämällä sementtiteollisuudessa yleisesti käytettyä tekniikkaa selluteollisuuden kalkkiuuneissa.

Analyysissä verrataan kahta ulkoisen jäähdyttimen toimittajaa (Salaiset) ja nykyistä ANDRITZ LimeCool -sektorin jäähdytintä. Vertailu suoritetaan kahdella eri kalkkiuunin tuotantokapasiteetilla 850 t/vrk sekä 1300 t/vrk käyttäen kahta eri polttotapaa: öljypoltto ja kaasutuspoltto. CAPEX ja OPEX laskettiin tuotantomäärän, sekundääri-ilman lämpötilan, lopputuotteen lämpötilan, energiankulutuksen ja polttoainekustannusten perusteella.

Tulokset osoittavat, että vaikka kiinteä jäähdytin vaatii suuremman alkuinvestoinnin, se tarjoaa merkittäviä käyttökustannussäästöjä erityisesti suuremmilla tuotantokapasiteeteilla. Kaasutinpoltolla takaisinmaksuaika on lyhyempi alhaisemman lämmönkulutuksen vuoksi. Tekninen integrointi vaikuttaa meesauunin suunnitteluun, polttimen tukeen, tiivistysratkaisuun ja huoltotarpeisiin. Vaikka rakenteellisia muutoksia tarvitaankin, kiinteä jäähdytin parantaa lämmön talteenottoa, vähentää pölyä ja lisää prosessin luotettavuutta.

Tutkimus osoittaa, että kiinteät kalkinjäähdyttimet tarjoavat toteuttamiskelpoisen ja kustannustehokkaan vaihtoehdon sektorijäähdyttimille erityisesti suurikapasiteettisissa kalkkiuuneissa.