BR112013029479A2 - método e disposição para a torrefação eficiente da biomassa - Google Patents

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Abstract

MÉTODO E DISPOSIÇÃO PARA A TORREFAÇÃO EFICIENTE DA BIOMASSA A presente invenção refere-se a um método e um sistema para a torrefação eficiente de uma biomassa. O dito sistema compreende uma primeira zona para o aquecimento de uma biomassa opcionalmente pré-seca e uma segunda zona isolada para a torrefação da biomassa aquecida. A segunda zona tem uma entrada sendo conectada a uma saída da primeira zona e meios para a retirada da biomassa torreificada disposta no fundo da segunda zona, tal que a biomassa pode se mover para baixo através da segunda zona por meio de gravidade. Os meios para o aquecimento são dispostos na primeira zona, mas não na segunda zona.

Description

MÉTODO E DISPOSIÇÃO PARA A TORREFAÇÃO EFICIENTE DA BIOMASSA Campo técnico A presente invenção refere-se ao campo da torrefação de biomassa.
Em particular, ela refere-se a um método e uma disposição para a eficiente torrefação da biomassa.
Antecedentes Para ser capaz de competir com e substituir veículos de energia de combustível fóssil como carvão, petróleo e gás natural, a biomassa lignocelulósica se beneficiaria de alguma forma do método de pré-tratamento para superar desvantagens inerentes.
A torrefação do método de pré- tratamento tem mostrado melhorar as qualidades do combustível da biomassa, tais como a densidade de energia, o teor de água e moagem, a alimentação e propriedades hidrofóbicas [1-4]. Estas melhorias estabelecem a torrefação como um processo chave na facilitação de um mercado em expansão para matérias-primas de biomassa.
A torrefação é um método de pré-tratamento térmico, que normalmente ocorre em uma atmosfera (livre de oxigênio) substancialmente inerte a uma temperatura de cerca de 220- 600°C.
Durante o curso do processo, o gás combustível que compreende diferentes compostos orgânicos é produzido a partir da matéria-prima de biomassa em adição à biomassa torrificada. 25 Pode-se dizer que o processo de produção de um material a partir de biomassa lignocelulósica torreificada inclui quatro estágios: 1) uma etapa de secagem, em que a água livre retida na biomassa é removida; 30 2) uma etapa de aquecimento em que a água fisicamente ligada é liberada e a temperatura do material é elevada até a temperatura de torrefação desejada; 3) um estágio de torrefação, em que o material é, na verdade, torreificado e que se inicia quando a temperatura 5 do material atinge cerca de 220 ° C -230 ° C.
Durante este estágio, a biomassa se decompõe parcialmente e emite diferentes tipos de voláteis, tais como hidróxi acetona, metanol, propanal, ácidos carboxílicos de cadeia curta etc.
Em particular, o estágio de torrefação é caracterizado pela 10 decomposição de hemicelulose a temperaturas de 220 ° C - 230°C e em maiores temperaturas de torrefação, a celulose e a lignina também começam a se decompor e liberam voláteis; a celulose decompõe-se a uma temperatura de 305-375 ° C e a lignina se decompõe gradualmente ao longo de uma faixa de 15 temperatura de 250-500 ° C; 4) uma etapa de resfriamento para terminar o processo e facilitar o manuseio.
O processo de torrefação é terminado - assim que o material é resfriado abaixo de 220 ° C -230 ° C. 20 Sumário da Presente Descricão
Na torrefação de escala industrial, uma disposição de torrefação simples, robusta e ainda eficiente em termos de energia proverá uma importante vantagem competitiva.
Assim, a presente descrição provê um novo método e um 25 novo sistema para torrefação de uma biomassa.
Em um aspecto, a invenção refere-se à torrefação de uma biomassa, opcionalmente, pré-seca, compreendendo as etapas de: a) o aquecimento de uma biomassa, opcionalmente, 30 pré-seca em pelo menos uma zona de aquecimento de tal modo que a temperatura da biomassa atinja uma faixa de temperatura de torrefação e; b) a torrefação da biomassa aquecida da etapa a) em uma zona de torrefação, mantendo a temperatura dentro da faixa de temperatura de torrefação, em que a biomassa aquecida da etapa a) é alimentada à zona de torrefação no seu topo e o material torreificado é retirado da zona de torrefação no seu fundo, de tal modo que a biomassa move-se para baixo através da zona de torrefação por meio da gravidade.
Em outro aspecto, a invenção refere-se a um sistema para torrefação da biomassa, compreendendo: a primeira zona para o aquecimento de uma biomassa, opcionalmente, pré-seca e; 15 uma segunda zona isolada para a torrefação da biomassa aquecida, a dita segunda zona tendo uma entrada sendo conectada a uma saída da primeira zona; os meios para retirar a biomassa torreificada disposta no fundo da segunda zona, de tal modo que a biomassa possa mover-se para baixo através da segunda zona por meio da gravidade; em que os meios para o aquecimento estão dispostos na primeira zona, mas não na segunda zona.
Breve Descrição das Figuras 25 A figura 1 mostra um sistema para a torrefação da biomassa.
A figura 2 mostra uma variação da temperatura típica ao longo do tempo na disposição da torrefação descrita na figura 1. 30 A figura 3 mostra uma variação da temperatura típica ao t longo do tempo na disposição de torrefação descrita na figura 1. Definições Torrefação: 5 Um pré-tratamento, em que uma biomassa, em uma atmosfera virtualmente inerte (com oxigênio reduzido ou livre de oxigênio) é aquecida a uma temperatura acima 220 °C, mas abaixo de 600 °C para produzir uma biomassa torreificada e os gases de torrefação compreendendo gases 10 combustíveis.
O oxigênio fornecido a uma reação da torrefação de acordo com a modalidade da presente invenção é fornecido de tal forma e/ou em uma quantidade tal que ele não reage, a um grau substancial, com a biomassa.
Em vez disso, tal oxigênio reage com os gases de torrefação. 15 Durante um estágio de torrefação, partes da biomassa em particular a hemicelulose, decompõe-se e emitem diferentes tipos de voláteis orgânicos.
Em um processo de torrefação partindo da biomassa bruta, úmida, o atual estágio de torrefação é antecedido por um estágio de secagem em que a 20 água livre retida na biomassa é removida e por um estágio de aquecimento em que a biomassa é aquecida até a desejada temperatura de torrefação.
Zona de aquecimento: Uma região específica de um compartimento em um reator 25 de torrefação, localizado a montante de uma zona de torrefação em relação a uma entrada de biomassa de um reator de torrefação, compreendendo os meios para regular especificamente a temperatura na dita região específica e em que a temperatura de uma biomassa é aumentada até uma 30 temperatura próxima da temperatura de torrefação desejada antes da torrefação.
Zona de torrefação: Uma região específica de um compartimento em um reator de torrefação, localizado a jusante de uma zona de aquecimento em relação à entrada da biomassa de um reator de torrefação, compreendendo os meios para regular especificamente a temperatura na dita região específica e em que a temperatura de uma biomassa aquecida anteriormente é mantida virtualmente constante na temperatura de torrefação desejada por um tempo de torrefação desejado em que uma desejada temperatura de torrefação está em uma faixa entre 220 °C a 600 °C.
Zona de secagem: Uma região específica de um compartimento em um reator de torrefação, localizado a montante de uma zona de aquecimento em relação à entrada da biomassa de um reator de torrefação, compreendendo os meios para a regulação da temperatura na dita região específica e em que a biomassa é seca até um teor de água inferior a 10% antes do aquecimento.
Tempo de torrefação: 0 tempo em que a temperatura do material é mantida virtualmente constante à temperatura de torrefação.
O tempo de permanência do material na zona de torrefação pode ser referido como o tempo de torrefação.
Horizontal: O significado do termo horizontal na presente descrição é o mesmo que seria interpretado pela pessoa versada na técnica, isto é, um plano perpendicular a um plano vertical e paralelo ao plano horizontal.
No entanto na presente
- descrição, um plano que se desvia com um ângulo pequeno (tal como 100 ) a partir do plano horizontal é também referido como horizontal.
Assim, por exemplo, a expressão "uma câmara de aquecimento horizontal" também inclui 5 câmaras de aquecimento que se desviam com um pequeno ângulo (tal como 10°) a partir do plano horizontal.
Vertical: O significado do termo vertical na presente descrição é o mesmo que seria interpretado pela pessoa versada na 10 técnica isto é, um plano perpendicular a um plano horizontal.
No entanto na presente descrição, um plano que se desvia com um pequeno ângulo (tal como 10°) a partir do plano vertical, é também referido como vertical.
Assim, por exemplo, a expressão "um reator vertical" também inclui 15 reatores que se desviam com um pequeno ângulo (tal como 10 a partir do plano vertical.
Descricão Detalhada Em um primeiro aspecto, uma invenção refere-se a um método de torrefação de uma biomassa, opcionalmente, pré- 20 seca, compreendendo as etapas de: a)aquecimento da biomassa, opcionalmente, pré-seca, em pelo menos uma zona de aquecimento de tal modo que a temperatura da biomassa atinja a faixa de temperatura de torrefação e; 25 b) torrefação da biomassa aquecida da etapa a) em uma zona de torrefação mantendo a temperatura dentro da faixa de temperatura de torrefação, em que a biomassa aquecida da etapa a) é alimentada à zona de torrefação no seu topo e o material torreificado é 30 retirado da zona de torrefação no seu fundo, tal que a biomassa se move para baixo através da zona de torrefação por meio da gravidade.
Este método tem várias vantagens em comparação com os métodos descritos na técnica anterior.
Visto que a biomassa seca e aquecida é alimentada à zona de torrefação no seu topo e o material torreificado é retirado da zona de torrefação no seu fundo, nenhuma parte móvel é necessária na zona de torrefação.
Em vez disso, o material se move através da zona de torrefação por meio da gravidade.
Isto provê uma forma simples e assim uma construção barata.
Além disso, tal construção provê um processo de torrefação eficiente em termos de energia.
É suficiente que a zona de torrefação seja isolada de tal modo que a faixa de temperatura atingida durante a etapa de aquecimento seja mantida.
O tempo de permanência do material da zona de torrefação é determinado pela altura (ou volume, se a área de seção transversal não for constante) do leito do material da zona de torrefação e da taxa pela qual o material é retirado do fundo.
A taxa de retirada pode, por exemplo, ser controlada controlando a velocidade do dispositivo de transporte, tal parafuso de transporte, disposto no fundo da zona de torrefação.
A altura do leito depende do grau de enchimento inicial, sa taxa de retirada no fundo e sa taxa de alimentação no topo.
Se a taxa de alimentação no topo for maior do que a taxa de retirada no fundo, a altura aumentará e se a taxa de retirada no fundo for maior do que a taxa de alimentação no topo, a altura diminuirá.
O tempo de permanência do material da zona de torrefação pode ser controlado a fim de controlar o grau de torrefação do material.
Assim, o grau de enchimento inicial da zona de torrefação, a taxa de alimentação até o topo da zona de torrefação e/ou a taxa de retirada do fundo da zona de torrefação podem ser controlados para controlar o grau de torrefação do material.
Assim em uma modalidade, o material torreificado é retirado a partir do fundo por meio de um dispositivo de transporte, tal como um parafuso de transporte e a velocidade do dispositivo de transporte pode ser, por exemplo, controlada, a fim de controlar o tempo de permanência do material na zona de torrefação.
Em uma modalidade, pelo menos um sensor na zona de torrefação lê a altura do leito na zona de torrefação.
Em uma modalidade, a leitura a partir do dito sensor é usada para controlar o tempo de permanência da biomassa na zona de torrefação.
Em uma modalidade, a leitura do sensor é comparada a um valor de referência e se a leitura se desviar do valor de referência com mais do que um valor de erro predeterminado a taxa de retirada do fundo da zona de torrefação e/ou a taxa de alimentação no topo da zona de torrefação é ajustada.
Em uma modalidade, a faixa de temperatura de torrefação está dentro 220-600 °C, tal como 220-500 °C, tal como 220- 450 °C, tal como 220-400 °C, tal como 230-600 °C, tal como 230-500 °C, tal como 230-450 °C, tal como 230-400 °C, de preferência 240-500 °C, de preferência 240-400 °C, de preferência 240-350 °C de maior preferência 270-350 °C.
A temperatura é preferivelmente mantida relativamente constante na zona de torrefação para facilitar um processo controlado de torrefação.
Assim, a faixa de temperatura de torrefação que é atingida na etapa a) e mantida na etapa b) está de preferência em uma faixa de 50 °C ou menos.
Assim, a faixa de temperatura de torrefação pode, por exemplo, ser 300-350 °C ou 350-400 °C.
Mais preferivelmente, a faixa de temperatura é uma faixa de 40 °C ou menos, tal como 30 °C ou menos, tal como 20 °C ou menos, tal como 10 °C ou menos.
A zona de aquecimento e a zona de torrefação podem ser separadas de tal modo que o tempo de permanência do material nas diferentes zonas possa ser controlado separadamente.
Por exemplo, o material pode ser transportado através da zona de aquecimento por meio de um dispositivo de transporte, tal como uma correia transportadora ou um parafuso de transporte.
Assim, a velocidade de tal dispositivo de transporte pode ser controlada para controlar o tempo de permanência do material na zona de aquecimento.
Em uma modalidade preferida, a biomassa é transportada através da zona de aquecimento em uma direção horizontal.
O controle do tempo de permanência do material na zona de torrefação é discutido acima.
De preferência, a zona de torrefação é isolada em tal medida que nenhuma energia externa tem que ser fornecida sob a zona de torrefação.
A temperatura pode assim ser mantida substancialmente constante na zona de torrefação devido ao isolamento e devido ao calor exotérmico gerado pela biomassa durante a reação da torrefação.
Os inventores também descobriram que a temperatura na zona de torrefação pode ser regulada pela injeção de uma quantidade controlada de ar ou oxigênio na zona de torrefação.
O ar/oxigênio injetado reage com gases liberados da biomassa durante o estágio de torrefação.
Quando os gases oxidam-se parcialmente, o calor é liberado para o gás circundante e para o material a ser torreificado, aumentando, desse modo, a temperatura sem fornecimento adicional de aquecimento externo.
Os inventores têm sido surpreendentemente capazes de demonstrar que é possível manter uma temperatura controlada na disposição de torrefação apesar do oxigênio ser introduzido (dados não mostrados). Os inventores têm demonstrado ainda que a temperatura da zona de torrefação pode ser controlada controlando a quantidade de oxigênio ingetado (dados não mostrados), o que elimina a necessidade de fornecimento de aquecimento externo na zona de torrefação.
O fato de que a temperatura na disposição de torrefação pode ser mantida estável e controlada, da presença de oxigênio e sem a oxidação da biomassa é surpreendente, em especial à luz dos processos de torrefação descritos na técnica anterior, onde foram feitos esforços para assegurar que o processo de torrefação fosse realizado de uma maneira sem oxigênio.
Portanto em uma modalidade, o gás contendo oxigênio é fornecido na zona de torrefação.
Os presentes inventores têm sido capazes de demonstrar que, em comparação com o fornecimento do gás contendo oxigênio no fundo da zona de torrefação, é mais fácil controlar a temperatura na zona de torrefação se o gás contendo oxigênio for fornecido no fundo da zona de torrefação e se os gases de torrefação forem retirados da zona de torrefação no topo da zona de torrefação de tal modo que os gases se movam a montante através da zona de torrefação, contracorrente ao transporte de biomassa.
Portanto em uma modalidade preferida, o gás contendo oxigênio é fornecido em uma primeira posição na zona de torrefação de tal modo que o oxigênio reaja com componentes de gases de torrefação sob a formação de calor e em que os gases de torrefação são retirados do reator de torrefação em uma segunda posição do reator de torrefação e em que uma primeira posição é localizada a jusante da segunda posição em relação à direção do transporte de biomassa na zona de torrefação de tal modo que os gases de torrefação movem-se através da zona de torrefação contracorrente ao transporte da biomassa.
Em uma modalidade, o gás contendo oxigênio é fornecido no fundo da zona de torrefação de tal modo que o oxigênio reage com os componentes dos gases de torrefação sob a formação de calor e em que os gases de torrefação são retirados da zona de torrefação no topo da zona de torrefação de tal modo que os gases de torrefação movam-se através do reator de torrefação contracorrente ao transporte de biomassa.
Em uma modalidade, o gás contendo oxigênio é fornecido em uma posição localizada 20 mais baixa, de preferência 5 % mais baixa, de preferência 1 mais baixa do que a zona de torrefação e os gases de torrefação são retirados de uma posição que corresponde a 20 mais alto, de preferência 5 mais alto, de preferência 1 mais alto do que a zona de torrefação.
Em uma modalidade mais preferida, o gás contendo oxigênio é fornecido à zona de torrefação e os gases de torrefação são retirados da zona de aquecimento de tal modo que os gases de torrefação movem-se tanto através da zona
- de torrefação quanto através da zona de aquecimento contracorrente ao transporte de biomassa.
Em uma modalidade, os gases de torrefação são retirados de uma posição que corresponde aos primeiros 20 de preferência 5 aos primeiros 5 %, de preferência ao primeiro 1 da zona de aquecimento.
Neste sentido, "os primeiros 20 %"
significa 20 mais próximo da entrada da biomassa da zona de aquecimento.
Em uma modalidade, o gás contendo oxigênio é fornecido em uma posição localizada 20 mais baixa, de 10 preferência 5 mais baixa, de preferência 1 mais baixa do que a zona de torrefação.
Dessa forma, o calor gerado pela reação entre o oxigênio e os gases de torrefação na zona de torrefação pode ser usado para a secagem e aquecimento da biomassa na zona de aquecimento.
Visto que 15 os gases de torrefação são extraídos em contracorrente em relação ao transporte de biomassa, os presentes inventores perceberam que é possível injetar oxigênio adicional no topo da zona de torrefação para aumentar a temperatura na zona de aquecimento sem obter uma temperatura muito alta na 20 zona de torrefação.
Assim em uma modalidade, oxigênio adicional é adicionado no topo da zona de torrefação ou em uma região que corresponde a 10 mais alto, de preferência maior do que 5 %, de preferência maior do que 1 da zona de torrefação. 25 Em uma modalidade alternativa, o gás contendo oxigênio é fornecido à zona de torrefação no seu topo, de tal modo que o oxigênio reage com componentes de gases de torrefação formados na zona de torrefação sob a formação de calor e em que uma baixa pressão é provida no fundo da zona de 30 torrefação de tal modo que os gases se movem para baixo através da zona de torrefação.
Esta modalidade é, porém, menos preferida uma vez que os presentes inventores demonstraram que é mais difícil manter uma temperatura estável da zona de torrefação quando o gás contendo 5 oxigênio é fornecido no topo do reator e quando os gases se movem concorrentemente com a biomassa dentro da zona de torrefação.
O calor gerado pela reação é distribuído por todo o leito de biomassa da zona de torrefação.
O uso de oxigênio 10 para aumentar a temperatura na zona de torrefação é eficiente em termos de energia e facilita o controle eficaz da temperatura de torrefação sem a necessidade de fornecimento de energia externa para a zona de torrefação.
Em uma modalidade, uma fração de gases quentes, gerados 15 pela reação entre o oxigênio e os gases de torrefação na zona de torrefação, é desviada do topo da zona de torrefação e encaminhada para a zona de aquecimento e/ou zona de secagem para aumentar a temperatura na zona de aquecimento e/ou zona de secagem. 20 Em uma modalidade, a biomassa é biomassa lignocelulósica tal como material de madeira, por exemplo, lascas de madeira.
Outro aspecto da invenção refere-se a um sistema para torrefação de biomassa, compreendendo: 25 a primeira zona para o aquecimento de uma biomassa, opcionalmente, pré-seca; e uma segunda zona isolada para torrefação de biomassa aquecida, a dita segunda zona tem uma entrada sendo conectada a uma saída da primeira zona, os meios para retirar a biomassa torreificada disposta no 30 fundo da segunda zona, de tal modo que a biomassa pode mover-se para baixo através da segunda zona por meio da gravidade, em que os meios para o aquecimento são dispostos na primeira zona, mas não na segunda zona.
Em uma modalidade, a primeira zona é disposta em uma câmara de aquecimento compreendendo um parafuso ou correia para transportar a biomassa através da primeira zona.
Em outra modalidade, a câmara de aquecimento é horizontal e o parafuso ou correia estendem-se em uma direção horizontal para o transporte horizontal da biomassa.
Em outra modalidade, a câmara de aquecimento é paralela ao plano horizontal ou desvia do plano horizontal com um ângulo menor que 45 °, tal como menor do que 40 0,
tal como menor do que 35°, tal como menor do que 30°, tal como menor do que 25°, tal como menor do que 20°, tal como menor do que 15°. Em uma modalidade, a segunda zona isolada é disposta em um reator vertical.
Em uma modalidade, a segunda zona isolada é disposta em um reator que é paralelo ao plano vertical ou desvia do plano vertical com um ângulo menor do que 45°, tal como menor que 40°, tal como menor que 35°, tal como menor que 30°, tal como menor que 25°, tal como menor que 20°, tal como menor que 15°. Em uma modalidade, a segunda zona compreende pelo menos uma entrada de oxigênio para injeção de um gás contendo oxigênio na segunda zona.
Em uma modalidade, a entrada de oxigênio é conectada ao meio de fornecimento de oxigênio para um fornecimento controlado de um gás contendo oxigênio na segunda zona.
Em uma modalidade, a segunda zona compreende uma saída para os gases de torrefação.
Em uma modalidade, a saída para os gases de torrefação é localizada a montante da entrada de oxigênio em relação á direção de transporte de biomassa dentro da segunda zona.
Em uma modalidade preferida, a saída para os gases de torrefação é localizada na primeira zona, de preferência em 5 uma posição que corresponde aos primeiros 20 %, de preferência aos primeiros 5 %, de preferência ao primeiro 1 da primeira zona, em relação à entrada da biomassa.
Em uma modalidade, o sistema está ainda compreendendo uma fonte do gás contendo oxigênio, cuja fonte está conectada 10 ao meio de fornecimento de oxigênio.
Em uma modalidade, a entrada de oxigênio é disposta 20 mais baixa, de preferência 5 mais baixa, de preferência 1 mais baixa do que a segunda zona.
Em uma modalidade, a saída para os gases de torrefação é disposta 20 mais 15 alta, de preferência 5 mais alta, de preferência 1 mais alta do que a segunda zona.
Em uma modalidade, a saída para os gases de torrefação é disposta na primeira zona de tal modo que os gases de torrefação são retirados contracorrente com o transporte de 20 biomassa tanto através da primeira quanto da segunda zona.
De preferência, a saída para os gases de torrefação é localizada na região que corresponde aos primeiros 20 % da primeira zona, de preferência aos primeiros 5 %, de preferência ao primeiro 1 da primeira zona. 25 Em uma modalidade alternativa, a entrada de oxigênio é disposta no topo da segunda zona e um ventilador é disposto em conexão com o fundo da segunda zona de tal modo que uma baixa pressão pode ser provida do fundo da segunda zona.
Assim, os gases podem ser retirados através da segunda 30 zona.
Em uma modalidade, o sistema compreende uma fonte de gás contendo oxigênio, cuja fonte está conectada ao mio de fornecimento de oxigênio.
Em uma modalidade, a segunda zona compreende pelo menos um sensor para medir o nível da biomassa na segunda zona.
O 5 dito valor medido poderia ser usado para controlar o tempo de permanência da biomassa na segunda zona.
Descrição Detalhada de Modalidades Exemplares A figura la mostra um sistema para a torrefação de biomassa tendo a entrada de biomassa (1) em que a biomassa 10 é introduzida na disposição de torrefação por meio de um parafuso de alimentação (2). A biomassa é seca em uma zona de secagem (3) . O calor é fornecido à zona de secagem (3) por meio de um meio de aquecimento (por exemplo, gases quentes) através de uma entrada do meio de aquecimento da 15 zona de secagem (4). Os meios de aquecimento deixam a zona de secagem através da saída dos meios de aquecimento na zona de secagem (5). A biomassa seca é transportada da zona de secagem (3) para uma zona de aquecimento (6) onde a temperatura da biomassa é elevada à faixa de temperatura de 20 torrefação.
O calor é fornecido à zona de aquecimento (6)
por meio de um meio de aquecimento através de uma entrada do meio de aquecimento da zona de aquecimento (7). O meio de aquecimento deixa a zona de aquecimento (6) através de uma saída do meio de aquecimento da zona de aquecimento 25 (8) . A zona de secagem (3) e a zona de aquecimento (6) são ambas localizadas em um reator horizontal comum e o transporte do material na zona de secagem (3) e na zona de aquecimento (6) é mediado por um parafuso de transporte comum que também alimenta o material no topo de um reator 30 vertical compreendendo a zona de torrefação (11). O material torreificado é retirado da zona de torrefação no seu fundo, de tal modo que a biomassa se move para baixo através da zona de torrefação (11) por meio da gravidade.
Nenhum calor externo é fornecido na zona de torrefação (11) e a temperature de torrefação é monitorada medindo a temperatura da superfície da biomassa usando um primeiro termômetro de IV (10) no topo da zona de torrefação e um segundo termômetro de IV (12) no fundo da zona de torrefação (11). A temperatura da biomassa na zona de torrefação (11) pode ser ajustada pela injeção do gás contendo oxigênio no topo da zona de torrefação (11) de tal modo que o oxigênio reaja reage com os componentes dos gases de torrefação formados na zona de torrefação sob a formação de calor.
Uma baixa pressão é provida no fundo da zona de torrefação de tal modo que os gases se movem para baixo através da zona de torrefação (11). O calor gerado pela reação com o oxigênio é, assim, distribuído através do leito da biomassa na zona de torrefação (11). Um parafuso de transporte da zona de resfriamento (14) move o material torreificado do fundo da zona de torrefação (11) através de uma zona de resfriamento (13) onde o material torreificado é resfriado até uma temperatura abaixo de 100 °C pelos meios para o resfriamento (15). 0 resfriamento poderia também ser fornecido por meio do parafuso de transporte (14). O tempo de permanência da biomassa na zona de torrefação é determinado pela velocidade da velocidade de rotação do parafuso de transporte da zona de resfriamento (14) e pela altura do leito na zona de torrefação (14). A altura do leito na zona de torrefação (11) é determinada pela taxa de transporte de material para dentro da zona de torrefação e pela taxa na qual o material transportado para fora da zona de torrefação (11). A taxa de transporte de material para dentro da zona de torrefação (11) é determinada pela velocidade de rotação do parafuso de 5 transporte na zona de secagem (3) e na zona de aquecimento (6) e a taxa de transporte de material para fora da zona de torrefação é determinada pela velocidade de rotação do parafuso de transporte da zona de resfriamento (14). A figura lb mostra o mesmo sistema para a torrefação 10 que na figura 1 quando a biomassa está presente no sistema. As figuras 2 e 3 mostram variação de temperatura típica ao longo do tempo na disposição da torrefação descrita na figura 1. Apesar de nenhuma energia externa ser fornecida na zona de torrefação, a temperatura na zona de torrefação 15 é mantida constante. Se a temperatura diminuisse, o oxigênio poderia ser injetado no topo da zona de torrefação para aumentar a temperatura.
Y

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES
1. Método para a torrefação de uma biomassa, opcionalmente, pré-seca, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: a) aquecimento da biomassa opcionalmente pré-seca em, pelo menos, uma zona de aquecimento tal que a temperatura da biomassa atinge uma faixa de temperatura de torrefação e; b) torrefação da biomassa aquecida da etapa a) em uma zona de torrefação ao manter a temperatura dentro da faixa de temperatura de torrefação, em que a biomassa aquecida da etapa a) é alimentada à zona de torrefação no seu topo e o material torreificado é retirado da zona de torrefação no seu fundo, tal que a biomassa se move para baixo através da zona de torrefação, por meio da gravidade e em que um gás contendo oxigênio é fornecido à zona de torrefação. i^
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás contendo oxigênio é fornecido à zona de torrefação tal que o oxigênio reage com os componentes de gases de torrefação sob a formação de calor e em que os gases de torrefação são retirados da zona de aquecimento tal que os gases de torrefação se movem através da zona de torrefação e através da zona de aquecimento contracorrente ao transporte da biomassa.
3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material torreificado é retirado do fundo por meio de um dispositivo de transporte tal como um parafuso de transporte.
I
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a velocidade do dispositivo de transporte é controlada para controlar o tempo de permanência do material na zona de torrefação.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a faixa de temperatura de torrefação está dentro de 220 °C a 600 °C, tal como 220-500 °C, tal como 220-450 °C, tal como 220-400 °C, tal como 230-600 °C, tal como 230-500 °C, tal como 230-450 °C, tal como 230-400 °C, de preferência 240-500 °C, de preferência 240-400 °C, de preferência 240- 350 °C, mais preferencialmente 270-350 °C.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a biomassa é transportada através da zona de aquecimento em uma direção horizontal.
7. Sistema de torrefação de biomassa, caracterizado pelo fato de compreender: uma primeira zona para o aquecimento de uma biomassa, opcionalmente, pré-seca e; uma segunda zona de isolamento para a torrefação da biomassa aquecida, a dita segunda zona tendo uma entrada sendo conectada a uma saída da primeira zona; meios para retirar a biomassa torreificada disposta no fundo da segunda zona, tal que a biomassa pode se mover para baixo através da segunda zona por meio de gravidade; em que os meios para o aquecimento são dispostos na primeira zona, mas não na segunda zona.
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a primeira zona é disposta t , em uma câmara de aquecimento que compreende um parafuso ou uma correia para o transporte da biomassa através da primeira zona.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a câmara de aquecimento é horizontal e o parafuso ou a correia se estende em uma direção horizontal para o transporte horizontal da biomassa.
10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a segunda zona de isolamento é disposta em um reator vertical.
11. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7, 8, 9 ou 10, caracterizado pelo fato de compreender, pelo menos, uma entrada de oxigênio para a injeção de um gás contendo oxigênio na segunda zona e pelo menos uma saída para os gases de torrefação e em que a a saída para os gases de torrefação está localizada a montante da entrada de oxigênio em relação a uma direção de transporte da biomassa para dentro da segunda zona.
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