EA026196B1 - Система и способ торрификации биомассы - Google Patents

Система и способ торрификации биомассы Download PDF

Info

Publication number
EA026196B1
EA026196B1 EA201390492A EA201390492A EA026196B1 EA 026196 B1 EA026196 B1 EA 026196B1 EA 201390492 A EA201390492 A EA 201390492A EA 201390492 A EA201390492 A EA 201390492A EA 026196 B1 EA026196 B1 EA 026196B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
drum reactor
biomass
drum
particles
gas
Prior art date
Application number
EA201390492A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201390492A1 (ru
Inventor
Уилльям Б. Тил
Ричард Дж. Гобел
Эндрю Джонсон
Original Assignee
Тил Сэйлс Инкорпорейтед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=45924006&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EA026196(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Тил Сэйлс Инкорпорейтед filed Critical Тил Сэйлс Инкорпорейтед
Publication of EA201390492A1 publication Critical patent/EA201390492A1/ru
Publication of EA026196B1 publication Critical patent/EA026196B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B11/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
    • F26B11/02—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles
    • F26B11/04—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis
    • F26B11/0463—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis having internal elements, e.g. which are being moved or rotated by means other than the rotating drum wall
    • F26B11/0477—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis having internal elements, e.g. which are being moved or rotated by means other than the rotating drum wall for mixing, stirring or conveying the materials to be dried, e.g. mounted to the wall, rotating with the drum
    • F26B11/0486—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis having internal elements, e.g. which are being moved or rotated by means other than the rotating drum wall for mixing, stirring or conveying the materials to be dried, e.g. mounted to the wall, rotating with the drum the elements being held stationary, e.g. internal scraper blades
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B1/00—Retorts
    • C10B1/10—Rotary retorts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C10B49/04—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated
    • C10B49/06—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated according to the moving bed type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C10L9/083—Torrefaction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B11/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
    • F26B11/02—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles
    • F26B11/026—Arrangements for charging or discharging the materials to be dried, e.g. discharging by reversing drum rotation, using spiral-type inserts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B11/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
    • F26B11/02—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles
    • F26B11/028—Arrangements for the supply or exhaust of gaseous drying medium for direct heat transfer, e.g. perforated tubes, annular passages, burner arrangements, dust separation, combined direct and indirect heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/001—Drying-air generating units, e.g. movable, independent of drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/001—Drying-air generating units, e.g. movable, independent of drying enclosure
    • F26B21/002—Drying-air generating units, e.g. movable, independent of drying enclosure heating the drying air indirectly, i.e. using a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/004—Nozzle assemblies; Air knives; Air distributors; Blow boxes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/02—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
    • F26B21/04—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure partly outside the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/10—Temperature; Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/12—Velocity of flow; Quantity of flow, e.g. by varying fan speed, by modifying cross flow area
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/001—Handling, e.g. loading or unloading arrangements
    • F26B25/002—Handling, e.g. loading or unloading arrangements for bulk goods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/005—Treatment of dryer exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/04—Agitating, stirring, or scraping devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/06—Chambers, containers, or receptacles
    • F26B25/14—Chambers, containers, receptacles of simple construction
    • F26B25/16—Chambers, containers, receptacles of simple construction mainly closed, e.g. drum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/22—Controlling the drying process in dependence on liquid content of solid materials or objects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/06—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/14—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge
    • F27B7/16—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge the means being fixed relatively to the drum, e.g. composite means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/008—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases cleaning gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/02—Biomass, e.g. waste vegetative matter, straw
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/08—Granular materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Coke Industry (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)

Abstract

Представлена система торрификации биомассы, которая позволяет проводить непрерывный процесс торрификации, включающий стадии, на которых вводят частицы биомассы во вращающийся барабанный реактор, имеющий среду с низким содержанием кислорода. Частицы транспортируются через барабан потоком нагретого газа и одновременно подвергаются торрификации им. Газ, выходящий из барабана, вовлекают в рециркуляцию обратно к источнику тепла для повторного нагревания газа перед повторным введением в барабан. Также представлен способ торрификации биомассы.

Description

Настоящее изобретение в основном относится к системам и способам торрификации биомассы, в частности, включающим системы и способы торрификации целлюлозной биомассы.
Уровень техники
Торрификация частиц биомассы хорошо известна и представляет собой процесс, в котором частицы биомассы нагревают в среде с низким содержанием кислорода. Это обусловливает выкипание летучих соединений внутри частиц и разложение клеточной структуры частиц, приводя к частичной убыли массы и повышению рыхлости. Это также обусловливает реакцию внутри остаточной клеточной структуры, которая повышает влагостойкость продукта. Подвергнутые торрификации частицы имеют увеличенную энергетическую ценность, когда ее измеряют в показателях тепловой энергии на единицу веса. Степень торрификации частиц биомассы зависит от нескольких факторов, включающих уровень подведенной теплоты, продолжительность подведения теплоты и условия окружающего газа (в частности, в отношении уровня содержания кислорода).
Для достижения единообразных торрифицированных частиц в современных системах стремятся механически регулировать такие переменные параметры, как тепловой режим, время пребывания и уровни содержания кислорода. В типичных устройствах, предназначенных для торрификации частиц биомассы в условиях низкого уровня содержания кислорода, используют механические средства для перемещения частиц (такие как вращающиеся тарелки или шнеки) и подводят теплоту к транспортирующим поверхностям для теплопереноса на торрифицируемые частицы. Таким устройствам присущи разнообразные недостатки, включающие затруднительность или невозможность значительного повышения их производительности. По мере возрастания спроса на торрифицированную биомассу ограниченная производительность современных установок стала проблемой, препятствующей применению такой биомассы. В соответствии с этим заявитель полагает, что желательны усовершенствованные способы и системы, способные единообразно и эффективно производить частицы торрифицированной биомассы. Для удовлетворения растущего спроса эти способы и системы должны основываться на принципах и концепциях, которые обеспечивают возможность надежного управления технологическим процессом, с достижением в то же время высоких уровней производительности.
Сущность изобретения
Описываемые здесь варианты исполнения представляют системы и способы торрификации биомассы, которые особенно хорошо приспособлены для выполнения торрификации частиц биомассы (в частности, включая частицы целлюлозной биомассы) с разнообразными размерами эффективным и единообразным путем. Системы и способы легко масштабируются для удовлетворения самых многообразных промышленных потребностей и обеспечивают улучшенное управление технологическим процессом в отношении мониторинга и корректирования эксплуатационных параметров для оптимизации или точной настройки характеристик полученных частиц торрифицированной биомассы.
Согласно одному варианту исполнения система торрификации биомассы может быть обобщенно охарактеризована как включающая впускной канал для принятия частиц биомассы; барабанный реактор, выполненный с возможностью вращения вокруг его продольной оси, причем барабанный реактор имеет множество лопастей, размещенных в нем во множестве местоположений вдоль длины барабанного реактора; источник тепла выше по потоку относительно барабанного реактора для нагревания содержащегося в системе газа до температуры, достаточной для торрификации частиц биомассы во время работы; соединенное с системой вентиляторное устройство для создания, когда система находится в эксплуатационном режиме, потока нагретого газа через барабанный реактор, достаточного для периодического транспортирования частиц биомассы вдоль длины барабанного реактора, когда частицы биомассы поднимаются лопастями и разбрасываются в поток нагретого газа при вращении барабанного реактора; и газопроводы, соединяющие, по меньшей мере, барабанный реактор, источник тепла и вентиляторное устройство, для рециркуляции части газа, выходящего из барабанного реактора, обратно к источнику тепла для повторного нагревания газа, чтобы вновь ввести его в барабанный реактор.
Поток нагретого газа непосредственно нагревает частицы биомассы, когда поток газа периодически перемещает частицы биомассы через барабанный реактор. Подъемные лопасти могут быть выполнены с возможностью регулирования перемещения частиц биомассы через барабанный реактор, тем самым влияя на время удерживания частиц биомассы внутри барабанного реактора. Подъемные лопасти могут включать лопасти, расположенные на расстоянии друг от друга вокруг внутренней окружности барабанного реактора с регулярными или нерегулярными промежутками и по меньшей мере в трех местах вдоль продольной длины барабанного реактора. Подъемные лопасти взаимодействуют с потоком нагретого газа для рассортировывала частиц биомассы согласно плотности и/или размеру частиц, с более медленным перемещением через барабанный реактор сравнительно более плотных частиц относительно частиц со сходными размерами и сравнительно более крупных частиц относительно частиц, имеющих сходные плотности.
Система торрификации биомассы дополнительно может включать приемный бункер, размещенный ниже по потоку относительно барабанного реактора, для сбора выходящих из барабанного реактора час- 1 026196 тиц торрифицированной биомассы и для выгрузки частиц торрифицированной биомассы из системы. Система может дополнительно включать трубопровод для рассеяния отходящего газа из системы с регулировочными вентилями и заслонками, причем регулировочные вентили и заслонки позиционированы для регулирования уровня давления внутри системы, чтобы подавлять просачивание кислорода, в то же время позволяя отходящему газу выходить из системы. Трубопровод может направлять отходящий газ из системы в отдаленное устройство для использования отходящего газа во вспомогательном или дополнительном процессе. Отдаленное устройство может представлять собой, например, горелку, предназначенную для утилизации отходящего газа, чтобы через теплообменник передавать теплоту газу, который проходит через барабанный реактор во время работы.
Система может дополнительно включать по меньшей мере одну шлюзовую камеру, размещенную между впускным каналом и барабанным реактором, для ограничения количества кислорода, поступающего в систему при загрузке частиц биомассы. Система может дополнительно включать по меньшей мере одно герметизирующее устройство между барабанным реактором и смежными конструкциями, причем герметизирующее устройство включает камеру между барабанным реактором и наружной окружающей средой, и герметизирующее устройство соединено с источником инертного или полуинертного газа для избирательной продувки камеры во время работы в пусковом режиме и при отключении.
Источник тепла для системы может представлять собой канальный электрический нагреватель иммерсионного типа, газогазовый теплообменник, малокислородную горелку или прочие общеупотребительные источники тепла, например, такие как топочная камера для сжигания древесных отходов или другая топочная камера, которая выполнена с возможностью косвенного подведения тепла в газовый поток в системе торрификации биомассы.
Система торрификации биомассы может дополнительно включать соединенную с барабанным реактором парогенераторную установку для введения пара в барабанный реактор и содействия торрификации частиц биомассы. Парогенераторная установка также может обеспечивать действия, связанные с созданием гасящего и охлаждающего потока, для повышения безопасности эксплуатации.
Система торрификации биомассы может дополнительно включать систему управления, выполненную с возможностью избирательного корректирования скорости вентиляторного устройства, чтобы регулировать скорость и объем газа через систему. Система управления также может быть выполнена с возможностью избирательной настройки скорости вращения барабанного реактора, чтобы регулировать время пребывания частиц биомассы в барабанном реакторе. Система управления также может быть выполнена с возможностью избирательного корректирования температуры газового потока через систему. Система управления также может быть выполнена с возможностью избирательного корректирования параметров течения газа через систему, включающих объем, скорость и/или давление. Система управления также может быть выполнена с возможностью независимого контроля множества эксплуатационных параметров для регулирования процесса торрификации частиц биомассы, причем эксплуатационные параметры включают по меньшей мере один параметр из температуры на входе в реактор, температуры на выходе из реактора, среднего времени пребывания, содержания кислорода в потоке нагретого газа, и характеристик течения газа. Система управления может быть выполнена с возможностью непрерывного или периодического корректирования, по меньшей мере, некоторых из эксплуатационных параметров во время работы для оптимизации процесса торрификации или точной настройки характеристик полученных частиц торрифицированной биомассы.
Согласно одному варианту исполнения способ торрификации биомассы может быть обобщенно охарактеризован как включающий стадии, на которых обеспечивают вращение барабанного реактора, причем барабанный реактор имеет множество лопастей, размещенных в нем на каждом из множества местоположений вдоль продольной длины барабанного реактора;
создают поток нагретого газа через барабанный реактор, достаточный для периодического перемещения частиц биомассы вдоль длины барабанного реактора, и одновременно проводят торрификацию частиц биомассы, когда частицы биомассы поднимаются лопастями и разбрасываются в поток нагретого газа, в то время как барабанный реактор вращается; и проводят рециркуляцию части газа, выходящего из барабанного реактора, обратно на впускной канал барабанного реактора через один или более газопроводов.
Способ дополнительно может включать стадию, на которой избирательно варьируют, по меньшей мере, некоторые из множества эксплуатационных параметров для точной настройки характеристик полученных частиц торрифицированной биомассы, причем эксплуатационные параметры включают по меньшей мере один параметр из скорости течения нагретого газа через барабанный реактор, величины объемного расхода потока нагретого газа через барабанный реактор, температуры потока нагретого газа через реактор, уровня давления внутри барабанного реактора, скорости вращения барабанного реактора, содержания кислорода в потоке нагретого газа, содержания влаги в частицах биомассы и скорости введения частиц биомассы в барабанный реактор. Способ дополнительно может включать стадию, на которой избирательно варьируют время пребывания частиц биомассы в барабанном реакторе. Способ дополнительно может включать стадию, на которой настраивают множество лопастей внутри барабанного ре- 2 026196 актора относительно местоположения и/или плотности размещения для регулирования времени удерживания частиц биомассы внутри барабанного реактора. Способ дополнительно может включать стадию, на которой пропускают частицы биомассы через барабанный реактор при различных скоростях согласно плотности и/или размеру частиц. Способ может дополнительно включать стадию, на которой выгружают частицы торрифицированной биомассы, в то же время, по существу, с предотвращением проникновения кислорода в барабанный реактор. Способ дополнительно может включать стадию, на которой устанавливают уровень давления внутри барабанного реактора, чтобы воспрепятствовать просачиванию кислорода в барабанный реактор. Способ дополнительно может включать стадию, на которой направляют отходящий газ в устройство, расположенное вдалеке от барабанного реактора, для использования отходящего газа во вспомогательном или дополнительном процессе, например, таком как применение в качестве топлива для внешней топочной камеры.
Способ дополнительно может включать стадии, на которых герметизируют барабанный реактор от наружной окружающей среды и избирательно продувают одну или более камер, смежных с герметизирующими сопряжениями в барабанном реакторе инертным или полуинертным газом. Способ дополнительно может включать стадию, на которой пропускают частицы биомассы через барабанный реактор со скоростью между около 1 до50 т/ч, причем частицы биомассы имеют плотность энергии по меньшей мере 20 ГДж/т после того, как они подвергнуты торрификации внутри барабанного реактора.
Способ дополнительно может включать стадию, на которой высушивают частицы биомассы в сушильной системе вращающегося типа, конвейерного типа или иного типа, перед введением в барабанный реактор. Стадия, на которой проводят высушивание частиц биомассы в сушильной системе вращающегося типа перед введением в барабанный реактор, может включать стадию, на которой выполняют высушивание частиц биомассы до достижения среднего содержания влаги ниже 20% влагосодержания, в расчете на вес во влажном состоянии.
Способ дополнительно может включать стадию, на которой регулируют течение нагретого газа таким образом, что входная температура потока нагретого газа, поступающего в барабанный реактор, составляет по меньшей мере 500°Р (260°С), и таким образом, что выходная температура потока нагретого газа, выходящего из барабанного реактора, составляет по меньшей мере 400°Р (204,4°С). Способ дополнительно может включать стадию, на которой выгружают частицы торрифицированной биомассы после одного прохода частиц биомассы через барабанный реактор, причем размеры частиц выгружаемой торрифицированной биомассы варьируют по меньшей мере на 10%, тогда как плотность энергии и характеристики влажности частиц торрифицированной биомассы являются относительно единообразными независимо от размера частиц. Способ дополнительно может включать стадию, на которой вводят частицы биомассы в барабанный реактор, причем частицы биомассы при поступлении имеют средний размер от около 1/16 до около 1 дюйма3 (1-16,4 см3). Способ дополнительно может включать стадию, на которой проводят вентиляцию барабанного реактора при неисправном состоянии. Способ дополнительно может включать стадию, на которой вводят пар в барабанный реактор для содействия торрификации частиц биомассы. Стадия, на которой вводят пар в барабанный реактор, может включать стадию, на которой генерируют пар в кипятильнике, который получает тепло от части газа, выведенного из барабанного реактора.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схематическое изображение системы торрификации биомассы согласно одному варианту исполнения.
Фиг. 2 - схематическое изображение объединенной системы для обработки биомассы согласно одному варианту исполнения.
Фиг. 3 - изометрическое изображение системы торрификации биомассы согласно еще одному варианту исполнения.
Фиг. 4 - изометрическое изображение в виде сзади системы торрификации биомассы согласно фиг. 3.
Фиг. 5 - вид сбоку системы торрификации биомассы согласно фиг. 3.
Фиг. 6 - вид сверху системы торрификации биомассы согласно фиг. 3.
Фиг. 7 - вид сбоку барабанного реактора и смежных компонентов системы торрификации биомассы согласно фиг. 3.
Фиг. 8 - вид в разрезе барабанного реактора согласно фиг. 7, проведенном вдоль линии 8-8.
Фиг. 9 - вид сбоку герметизирующего узла согласно одному варианту исполнения, который может быть использован в системе торрификации биомассы согласно фиг. 3.
Фиг. 10 - увеличенный подробный вид участка герметизирующего узла согласно фиг. 9.
Фиг. 11 - вид в разрезе герметизирующего узла согласно фиг. 9, проведенном вдоль линии 11-11 на фиг. 10.
- 3 026196
Подробное описание изобретения
В нижеследующем описании определенные конкретные детали приведены для того, чтобы обеспечить исчерпывающее понимание разнообразных раскрытых вариантов исполнения. Однако квалифицированному специалисту в данной области технологии будет понятно, что варианты исполнения могут быть реализованы на практике без одной или более из этих конкретных деталей. В других примерах общеизвестные конструкции или стадии, связанные с промышленным технологическим оборудованием и промышленными процессами, могут быть не показаны или не описаны в подробностях, во избежание необязательных загромождающих описаний вариантов исполнения. Например, квалифицированным специалистам в этой области технологии будет понятно, что разнообразные датчики (например, датчики температуры, кислородные сенсоры и т.д.), регулирующие устройства и прочие устройства управления производственным процессом могут быть предусмотрены и могут управляться с помощью программируемого логического контроллера (РЬС) или другой подходящей системы управления для мониторинга описываемой здесь системы торрификации биомассы и регулирования эксплуатационных параметров процессов торрификации, для оптимизации или точной настройки характеристик полученных частиц торрифицированной биомассы.
Если контекстом не оговорено иное, на всем протяжении описания и пунктов последующей формулы изобретения слово включают и его вариации, такие как включает и включающий, должны толковаться в открытом инклюзивном смысле, т.е. как включающий, но не ограниченный чем-то.
Ссылка на всем протяжении описания на один вариант исполнения или вариант исполнения означает, что конкретные признак, конструкция или характеристика, описываемые в связи с этим вариантом исполнения, включены по меньшей мере в один вариант исполнения. Так, упоминания фраз в одном варианте исполнения или в варианте исполнения в различных местах на протяжении этого описания необязательно ссылаются на один и тот же вариант исполнения. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут быть скомбинированы любым пригодным образом в одном или более вариантах исполнения.
Как используемые в этом описании и в пунктах прилагаемой формулы изобретения, формы единственного числа включают многочисленные объекты, если контекст четко не оговаривает иного. Также следует отметить, что термин или в основном используется в его смысле, включающем и/или, если контекст ясно не оговаривает иное.
Фиг. 1 схематически показывает систему 10 торрификации биомассы согласно одному примерному варианту исполнения. Система 10 включает барабанный реактор 12, который поддерживается так, что вращается вокруг его продольной оси 16. Система 10 дополнительно включает впускной канал 22 для принятия частиц биомассы, которые должны быть обработаны, как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 24. Одна шлюзовая камера или сдвоенная шлюзовая камера 26 с необязательной продувкой 27 инертным или полуинертным газом или подобное устройство присоединены к впускному каналу 22, чтобы, по существу, предотвратить поступление кислорода в систему 10, когда частицы биомассы подаются в систему 10. Частицы биомассы могут быть поданы во впускной канал 22 через конвейер или другое традиционное устройство для транспортирования материала. В одном варианте исполнения вместо шлюзовой(ых) камеры(камер) может быть использован шнековый загрузчик с динамическим уплотнением для создания пробки из материала, которая действует как герметизирующее уплотнение, когда частицы биомассы проходят через впускной канал 22.
Система 10 дополнительно включает источник 30 тепла, размещенный выше по потоку относительно барабанного реактора 12, для подведения теплоты к потоку 34 газа, который генерируется внутри системы 10 с помощью вентиляторного устройства 32, которое может представлять собой, например, вентиляторное устройство с форсированной тягой или вентиляторное устройство с принудительной вентиляцией. Вентиляторное устройство 32 приводится в действие для вытягивания или нагнетания газа через барабанный реактор 12 и циркуляции газа (или значительной части газа) обратно к источнику 30 тепла для его повторного нагревания и подачи в барабанный реактор 12 в режиме рециркуляции. В некоторых вариантах исполнения 80% или более газа по объему, выходящего из барабанного реактора 12, могут быть вовлечены в рециркуляцию к впускному каналу барабанного реактора 12. В некоторых вариантах исполнения 90% или более газа по объему, выходящего из барабанного реактора 12, могут быть вовлечены в рециркуляцию к впускному каналу барабанного реактора 12. В некоторых вариантах исполнения 95% или более газа по объему, выходящего из барабанного реактора 12, могут быть вовлечены в рециркуляцию к впускному каналу барабанного реактора 12.
Во время работы поток 34 газа действует как текучая среда-теплоноситель для переноса тепловой энергии на частицы биомассы внутри барабанного реактора 12 и для создания движущей силы для транспортирования частиц биомассы. Газовый поток также может нагревать внутреннюю конструкцию барабана 12, в особенности подъемные лопасти, которые, в свою очередь, также могут нагревать частицы биомассы. Газопроводы 36, которым приданы надлежащие размеры, присоединены, по меньшей мере, к барабанному реактору 12, источнику 30 тепла и вентиляторному устройству 32 для рециркуляции газового потока 34 в системе 10. В некоторых вариантах исполнения преобладающую часть или все количество газа, поступающего в барабанный реактор 12, вовлекают в рециркуляцию обратно к впускному ка- 4 026196 налу барабанного реактора 12 в непрерывном режиме, тогда как количество газа, образованного торрификацией частиц биомассы, выводят или иным образом направляют наружу из системы 10. В некоторых вариантах исполнения никакой новый газ (иного, нежели непреднамеренно просочившегося) не подводят в поток 34 рециркулирующего газа во время работы.
В иллюстрированном варианте исполнения источник 30 тепла присутствует в форме газо-газового теплообменника 60. Поток 35 горячего газа в диапазоне температур, например, от около 800 до около 1400°Р (427-760°С) подают в теплообменник 60 через впускной трубопровод 62, как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 64. Поток 35 горячего газа взаимодействует с потоком 34 рециркулирующего газа торрификационной системы 10 для переноса на него теплоты. В некоторых вариантах исполнения теплообменник 60 выполнен с возможностью повышения входной температуры потока 34 торрифицирующего газа в теплообменнике 60 от около 500±100°Р (260±37,8°С) до выходной температуры около 700±150°Р (371±65,6°С). При выполнении этого температура другого изолированного газового потока 35 в теплообменнике 60 обязательно снижается перед выходом из теплообменника 60 через выпускной трубопровод 66. Однако температура другого изолированного газового потока 35 все еще достаточно высока, чтобы быть применимой в других процессах, например, таких как высушивание частиц биомассы перед поступлением в систему 10 торрификации биомассы. Соответственно этому, в некоторых вариантах исполнения газовый поток 35, выведенный из теплообменника 60 через выпускной трубопровод 66, может быть направлен в сушильную систему 70 (фиг. 2) или другое устройство, как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 68. В некоторых вариантах исполнения выведенный газовый поток 35 может быть направлен обратно на впускной канал теплообменника 60 и смешан с другим нагретым газом, имеющим более высокую температуру, например, таким как из удаленной топочной камеры, для регулирования входной температуры теплообменника 60 до желательного уровня или для удержания в пределах желательного температурного диапазона.
Хотя иллюстрированный вариант исполнения источника 30 тепла согласно фиг. 1 показан как газогазовый теплообменник 60, понятно, что могут быть предусмотрены другие разнообразные источники 30 тепла. Например, в некоторых вариантах исполнения внутри протока газового потока 34 системы 10 торрификации биомассы может быть размещен электрический источник тепла иммерсионного типа. В других вариантах исполнения малокислородные горелки могут быть направлены непосредственно в систему 10 для нагревания газового потока 34 без значительного повышения уровня содержания кислорода внутри системы 10. Однако независимо от источника 30 тепла, полезно изолировать газовый поток 34 в рециркуляционном режиме, чтобы облегчить поддержание среды с низким уровнем содержания кислорода внутри барабанного реактора 12, которая способствует торрификации частиц биомассы.
На расположенном ниже по потоку конце барабанного реактора 12 предусмотрен сепарационный бункер 38 для сбора частиц торрифицированной биомассы (например, торрифицированной древесной щепы, торрифицированной щепы арундинарии крупносемянной, другой торрифицированной целлюлозной биомассы), когда частицы выходят из барабанного реактора 12. Затем эти частицы подают механически и/или под действием силы тяжести в сторону выпускного канала 40 для сбора. С выпускным каналом 40 соединены одно или более шлюзовых устройств 42, чтобы, по существу, предотвратить проникновение кислорода в систему 10, когда торрифицированные частицы выводятся из системы 10. Более мелкие частицы (например, мелкие фракции торрифицированной древесины, мелкие фракции торрифицированной арундинарии крупносемянной, другой торрифицированной целлюлозной биомассы), которые могут проходить через сепарационный бункер 38, могут быть отфильтрованы и удалены из газового потока 34 с помощью фильтрационного устройства 44, например, такого как фильтрационное устройство циклонного типа. С вторичным выпускным каналом 48 могут быть соединены одно или более дополнительных шлюзовых устройств 46 для удаления отфильтрованного материала из системы 10, без введения значительных количеств кислорода в систему 10. В некоторых вариантах исполнения камера или промежуток между парой последовательно соединенных шлюзовых устройств 42, 46 могут быть соединены с источником инертного или полуинертного газа для избирательной продувки камеры или промежутка, как представлено стрелками, обозначенными ссылочными позициями 43, 47 (фиг. 2). В некоторых вариантах исполнения торрификационная система 10 вместо бункера 38 может включать фильтрационное устройство циклонного типа для отделения и/или отфильтровывания частиц торрифицированной биомассы из газового потока 34. В некоторых вариантах исполнения торрификационная система 10 может включать одно или более пневматических разгрузочных устройств (не показаны) для выгрузки частиц торрифицированной биомассы из торрификационной системы 10.
Как было описано ранее, газовый поток 34 вытягивается или нагнетается через барабанный реактор 12 и возвращается к источнику 30 тепла (после отделения торрифицированных частиц, щепы, мелких фракций, пыли и/или любого мусора) под действием вентиляторного устройства 32. В то время как значительная часть газа участвует в рециркуляции, некоторое количество газа может быть отведено в вытяжной трубопровод 50. Газ, выведенный через вытяжной трубопровод 50, может быть использован гденибудь еще в процессе или в еще одном процессе, как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 52. Например, отходящий газ может быть использован в качестве топлива для генерирования
- 5 026196 тепла в помощь источнику 30 тепла для повышения температуры газового потока 34. Вытяжной трубопровод 50 может включать заслонку 54 с переменным позиционированием, которая может быть использована для выравнивания давления внутри барабанного реактора 12 от слегка отрицательного до слегка положительного. В зависимости от настройки, это может быть применено для предотвращения попадания кислорода в систему 10.
Фиг. 2 схематически показывает объединенную систему 11 для обработки биомассы согласно одному примерному варианту исполнения. Объединенная система 11 для обработки биомассы включает, помимо всего прочего, описанную выше систему 10 торрификации биомассы и сушильную систему 70, которая выполнена с возможностью высушивания частиц биомассы перед введением в торрификационную систему 10. В некоторых вариантах исполнения система 10 торрификации биомассы выполнена с возможностью принятия частиц биомассы, имеющих содержание влаги, уменьшенное с помощью сушильной системы 70 ниже 20% влагосодержания, в расчете на вес во влажном состоянии. В некоторых вариантах исполнения частицы биомассы могут представлять собой древесную щепу, имеющую средний размер частиц между около 1/16 и около 1 дюйм3 (1-16,4 см3) и имеющую начальное содержание влаги выше 40% влагосодержания в расчете на вес во влажном состоянии. В некоторых вариантах исполнения частицы биомассы могут иметь, по существу, единообразный размер (с разностью менее 10%), и в других вариантах исполнения размер частиц может варьировать на 10, 20, 30% или более.
Согласно варианту исполнения, иллюстрированному на фиг. 2, сушильная система 70 включает вращающийся барабан 71, который поддерживается так, что вращается вокруг своей продольной оси 72. Сушильная система 70 дополнительно включает впускной канал 74 для введения частиц биомассы, которые должны быть обработаны, как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 75. Частицы биомассы могут быть подведены во впускной канал 74 через конвейер или другое общеупотребительное устройство для транспортирования материала.
Сушильная система 70 соединена с топочной камерой 76, которая выполнена с возможностью подачи потока нагретого газа по трубопроводу 77 через вращающийся барабан 71, и периодически проводит частицы биомассы через барабан 71, когда он вращается. Поток нагретого газа одновременно высушивает частицы биомассы, когда газовый поток проносит частицы через вращающийся барабан 71. Топочная камера 76 может быть выполнена с возможностью сжигания коры, топлива, полученного из отходов пилорамы, или прочего топлива, для нагревания газового потока, который подается в сушильную систему 70. Газовый поток, поступающий в сушильную систему 70, также может быть дополнен или смешан с другими газовыми потоками объединенной системы 11 для обработки биомассы, как более подробно описано в другом месте.
На расположенном ниже по потоку конце вращающегося барабана 71 размещен сепарационный бункер 78 для сбора частиц высушенной биомассы (например, высушенной древесной щепы, высушенной щепы арундинарии крупносемянной, другой высушенной целлюлозной биомассы), когда частицы выходят из вращающегося барабана 71. Затем эти частицы подают механически и/или под действием силы тяжести в сторону выпускного канала 79 для сбора с последующим использованием или упаковкой. Более мелкие частицы и пыль (например, мелкие фракции высушенной древесины, мелкие фракции высушенной арундинарии крупносемянной, другой высушенной целлюлозной биомассы), которые могут проходить через сепарационный бункер 78, могут быть отфильтрованы и удалены из газового потока с помощью фильтрационного устройства 80, например, такого как фильтрационное устройство циклонного типа. Эти частицы подают в сторону вторичного выпускного канала 81 для последующего использования или упаковки. В некоторых вариантах исполнения сушильная система 70 вместо бункера 78 может включать фильтрационное устройство циклонного типа для отделения и/или отфильтровывания частиц высушенной биомассы от газового потока. В некоторых вариантах исполнения сушильная система 70 может включать одно или более пневматических разгрузочных устройств (не показаны) для выгрузки частиц высушенной биомассы из сушильной системы 70.
Может быть предусмотрено вентиляторное устройство 92 для вытягивания или нагнетания газового потока через вращающийся барабан 71 и для направления отходящего газа из вращающегося барабана 71 в сторону оборудования 82 для контроля выбросов в окружающую среду, чтобы обрабатывать отходящий газ сушильной системы 70 перед выпуском его в окружающую среду или в другие системы, как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 83. В качестве одного примера оборудование 82 для контроля выбросов может включать мокрый электрофильтр (\УЕ§Р) для облегчения удаления твердых частиц субмикронного размера и капелек жидкостей из потока отходящего газа. Оборудование 82 для контроля выбросов может дополнительно включать регенеративный термический окислитель (КТО) для разложения токсичных примесей в воздухе и летучих органических соединений (УОС), которые могут присутствовать в отходящем газе. В некоторых вариантах исполнения может быть предусмотрен КТО, в котором используют природный газ для нагревания отходящих газов до температуры около 1500°Р (815°С), при которой УОС окисляются. В других вариантах исполнения для нагревания КТО могут быть использованы отходящие газы торрификации, что может значительно снизить эксплуатационные расходы на КТО, поскольку природный газ во всем остальном обусловливает значительные затраты на эксплуатацию такого оборудования.
- 6 026196
По меньшей мере часть отходящего газа из сушильной системы 70 может быть направлена или вовлечена в рециркуляцию обратно к впускному каналу 74 вращающегося барабана 71 и объединена с потоком нагретого газа из топочной камеры 76 для высушивания частиц биомассы, которые непрерывно подаются во вращающийся барабан 71, как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 84. Дополнительные газы из выпускного канала теплообменника 60 торрификационной системы 10 также могут быть объединены с отходящими газами из сушильной системы 70 для очистки перед выпуском в окружающую среду и/или для введения обратно в сушильную систему 79, как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 85.
Согласно варианту исполнения, иллюстрированному на фиг. 2, частицы высушенной биомассы (например, высушенная древесная щепа и мелкие фракции) могут быть направлены в еще одно место для последующей обработки, хранения или упаковки частиц высушенной биомассы как самостоятельного товара для продажи, как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 86. Часть частиц высушенной биомассы или вся она может быть направлена в систему 10 торрификации для последующей обработки, как указано стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 87.
Как можно понять из фиг. 2, частицы высушенной биомассы, образованные с использованием сушильной системы 70, могут служить в качестве исходного материала для торрификационной системы 10. В некоторых вариантах исполнения частицы высушенной биомассы могут иметь среднее содержание влаги ниже 20% влагосодержания, в расчете на вес во влажном состоянии, когда поступают в торрификационную систему 10. В других вариантах исполнения среднее содержание влаги в частицах высушенной биомассы может составлять между около 5% влагосодержания в расчете на вес во влажном состоянии и около 15% влагосодержания в расчете на вес во влажном состоянии. В еще одних вариантах исполнения среднее содержание влаги в частицах высушенной биомассы может быть более чем 20% влагосодержания в расчете на вес во влажном состоянии.
Хотя сушильная система 70 иллюстрирована как сушильная система типа вращающегося барабана, такая как система, разработанная и продаваемая на рынке фирмой Теа1 8а1е§ 1исогрога1е4, которой принадлежит заявка на данное изобретение, понятно, что в связи с вариантами осуществления настоящего изобретения могут быть использованы другие сушильные системы, включающие, например, обжиговые печи, имеющие вращающийся шнек, и транспортные устройства типа конвейерного настила.
Соответственно этому, варианты исполнения описываемых здесь систем для обработки биомассы не ограничиваются конкретными иллюстрированными сушильными системами, но могут включать широкий ассортимент общеупотребительных сушильных систем.
С продолжающимся привлечением фиг. 2 источник 30 тепла показан как газо-газовый теплообменник 60, который выполнен с возможностью принятия потока нагретого газа из топочной камеры 76, как показано стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 88. Поток нагретого газа, поступающий в теплообменник 60, может быть смешан с газами из выпускного канала теплообменника 60, как представлено стрелками, обозначенными ссылочной позицией 90, для регулирования входной температуры потока нагретого газа, поступающего в теплообменник 60. В некоторых вариантах исполнения входная температура газового потока, поступающего в теплообменник, может быть между около 600°Р (315°С) и около 1400°Р (760°С), и в некоторых вариантах исполнения входная температура газового потока, поступающего в теплообменник 60, может составлять между около 800°Р (427°С) и около 1000°Р (538°С). Рециркулирующий газовый поток торрификационной системы 10 проходит через теплообменник 60 и нагревается согласно некоторым вариантам исполнения до температуры на входе в барабанный реактор по меньшей мере 500°Р (260°С). После прохода через барабанный реактор 12 поток нагретого газа имеет температуру на выходе барабанного реактора по меньшей мере 400°Р (204,4°С). Таким образом, частицы биомассы, которые проходят через торрификационный барабанный реактор 12 во время работы, непосредственно подвергаются воздействию потока нагретого газа, имеющего температуру по меньшей мере 400°Р (204,4°С), на всем протяжении длины барабанного реактора 12. В некоторых вариантах исполнения температура на входе в барабанный реактор составляет около 700±150°Р (371±65,6°С),и температура на выходе из барабанного реактора - около 500±100°Р (260±37,8°С). Температуры потока нагретого газа на входе в барабанный реактор и на выходе из барабанного реактора могут отслеживаться подходящими температурными датчиками и регулироваться посредством общей или каскадной схемы управления для поддержания температурного градиента на протяжении барабанного реактора на желательном уровне во время работы.
Отходящие газы из процесса торрификации, которые включают углеводородные соединения, выкипевшие из частиц биомассы, водяной пар и любой окружающий воздух, который просачивается в систему, могут быть направлены, согласно некоторым вариантам исполнения, в топочную камеру 70 для сжигания, как показано стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 91. Этим путем энергия, содержащаяся в отходящих газах, может быть утилизирована для нагревания теплопередающей среды для использования в теплообменнике 60, чтобы поддерживать поток 34 горячего газа, протекающего через барабанный реактор 12, при желательной повышенной входной температуре. Опять же, в некоторых вариантах исполнения температура на входе в барабанный реактор может составлять около 700±150°Р (371±65,6°С) и
- 7 026196 температура на выходе из барабанного реактора может быть около 500±100°Р (260±37,8°С). Температурный градиент в барабанном реакторе может регулироваться с помощью каскадной схемы управления, которая настраивает входную температуру барабанного реактора. Температуру на входе в барабанный реактор можно регулировать, например, вариацией количества нагретого газа, подаваемого в теплообменник 60 из топочной камеры 76. В некоторых вариантах исполнения топочная камера 76 может быть выполнена с возможностью сжигания коры, топлива, полученного из отходов пилорамы, или прочих топлив для нагревания газового потока 35, который подается через теплообменник 60. Опять же, нагревание этого газового потока 35 может быть дополнено сжиганием отходящих газов из торрификационной системы 10, как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 91.
Фиг. 3-8 иллюстрируют систему 110 торрификации биомассы согласно еще одному примерному варианту исполнения, который подобен описанной ранее системе 10 торрификации биомассы, но с дополнительными конструкционными деталями и с иным примерным источником 130 тепла. Система 110 включает барабанный реактор 112, который опирается на несущий каркас 114, для вращения вокруг горизонтальной оси 116 вращения. Барабанный реактор 112 приводится в движение приводным двигателем 118, который может быть электрически соединен с системой управления для избирательного регулирования вращения барабанного реактора 112 и, опционально, корректирования скорости его вращения. Система управления включает пульт 120 управления с надлежащими управляющими устройствами (переключателями, циферблатами, измерительными приборами и т.д.) для избирательного регулирования и мониторинга система 110. Другие измерительные приборы и управляющие устройства (например, датчики, вентили и т.д.) могут быть размещены поодаль и соединены с конкретными компонентами системы для целей мониторинга и управления.
Система 110 дополнительно включает впускной канал 122 в форме спускного лотка для введения частиц биомассы, которые должны быть обработаны, как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 124. К впускному каналу 122 присоединена шлюзовая камера или сдвоенная шлюзовая камера 126 с опциональной продувкой инертным или полуинертным газом или подобным устройством, чтобы, по существу, предотвратить поступление кислорода в систему 110, когда загружаются частицы биомассы. Частицы биомассы могут быть поданы во впускной канал 122 с помощью конвейера или другого общеупотребительного устройства для транспортирования материала. Скорость введения частиц биомассы можно отслеживать и регулировать для оптимизации или точной настройки характеристик полученных частиц торрифицированной биомассы. Могут быть предусмотрены лестница 128 и другие устройства для доступа пользователя, чтобы подходить к впускному каналу 122 и другим компонентам системы 110 для мониторинга, технического обслуживания и для других целей.
Система 110 также включает источник 130 тепла, размещенный выше по потоку относительно барабанного реактора 112, для подведения теплоты к газовому потоку, который генерируется в системе 110 вентиляторным устройством 132, которое, например, может представлять собой вентиляторное устройство с форсированной тягой или вентиляторное устройство с принудительной вентиляцией. Вентиляторное устройство 132 приводится в действие приводным двигателем 134 для вытягивания или нагнетания газа через барабанный реактор 112 и вовлечения его в циркуляцию обратно к источнику 130 тепла для его повторного нагревания и подачи в барабанный реактор 112 в режиме рециркуляции. Газопроводы 136 имеют надлежащие для этого размеры и присоединены для этой цели, по меньшей мере, к барабанному реактору 112, источнику 130 тепла и вентиляторному устройству 132.
На расположенном ниже по потоку конце барабанного реактора 112 предусмотрен сепарационный бункер 138 для отделения частиц торрифицированной биомассы от газового потока, когда частицы выходят из барабанного реактора 112. Затем эти частицы подают механически и/или под действием силы тяжести в сторону выпускного канала 140 для сбора с последующим использованием или упаковкой. С выпускным каналом 140 соединено шлюзовое устройство 142, чтобы, по существу, предотвратить проникновение кислорода в систему 110, когда выгружаются торрифицированные частицы. Более мелкие частицы и пыль, которые могут проходить через сепарационный бункер 138, могут быть отфильтрованы и удалены из газового потока с помощью фильтрационного устройства 144, например, такого как фильтрационное устройство циклонного типа. С вторичным выпускным каналом 148 может быть соединено еще одно шлюзовое устройство 146 для удаления отфильтрованного материала из системы 110, без введения значительных количеств кислорода в систему 110. В некоторых вариантах исполнения система 110 вместо бункера 138 может включать фильтрационное устройство циклонного типа для отделения и/или отфильтровывания частиц торрифицированной биомассы из газового потока, проходящего через барабанный реактор 112. В некоторых вариантах исполнения система 110 может включать одно или более пневматических разгрузочных устройств (не показаны) для выгрузки частиц торрифицированной биомассы из торрификационной системы 110.
Как было описано ранее, газовый поток вытягивается или нагнетается через барабанный реактор 112 и возвращается к источнику 130 тепла (после отделения торрифицированных частиц, пыли и/или любого мусора) под действием вентиляторного устройства 132. В то время как подавляющее большинство газа участвует в рециркуляции в барабанный реактор 112, некоторое количество газа может быть отведено в вытяжной трубопровод 150. Газ, выведенный через вытяжной трубопровод 150, может быть
- 8 026196 повторно уловлен для использования где-нибудь еще в процессе или в еще одном процессе, например, для применения в качестве топлива для генерирования тепла. Вытяжной трубопровод 150 может включать заслонку 152 с переменным позиционированием, которая может быть использована для выравнивания давления внутри барабанного реактора 112 от слегка отрицательного до слегка положительного. В зависимости от настройки, это может быть применено для предотвращения попадания кислорода в систему 110.
Теперь будут описаны дополнительные детали барабанного реактора 112 со ссылкой на фиг. 7 и 8. Как показано в иллюстрированном варианте исполнения, барабанный реактор 112 установлен на опоры в горизонтальной ориентации на несколько роликов 160. Ролики 160 контактируют с барабаном 112 вдоль беговых дорожек 162, которые закреплены на окружности барабана 112. Барабан 112 может иметь диаметр в 3, 4, 5 футов (91,5, 122, 152,5 см) или более и может быть выполнен с возможностью принятия и обработки свыше 50 т/ч частиц торрифицируемой биомассы.
Приводной двигатель 118 соединен с приводным ремнем или цепью 164 и регулируется с помощью системы управления для избирательного вращения барабана 112 с разнообразными скоростями, например, такими как около 3 об./мин, или более, или менее. Между вращающимся барабаном 112 и неподвижными деталями размещены высокопрецизионные уплотнения 166 для предотвращения просачивания кислорода в систему. Этим путем уплотнения 166 и прочими конструктивными особенностями системы способны поддерживать газовый поток на единообразно низком уровне содержания кислорода созданием, по существу, герметичного резервуара.
Внутри барабанного реактора 112 присутствуют несколько подъемных лопастей 170, расположенных на расстоянии друг от друга по окружности в каждом из многочисленных мест вдоль его продольной оси. Плотность размещения подъемных лопастей 170 может быть рассчитана на удовлетворение различных потребностей системы 110 и может зависеть от ряда взаимосвязанных факторов, например, таких как скорость вращения барабанного реактора 112, скорость подачи материала в систему 110 и скорость вращения вентиляторного устройства 132 или интенсивность потока нагретого газа, проходящего через барабанный реактор 112. Лопасти 170 выполнены с возможностью подъема частиц биомассы, когда барабанный реактор 112 вращается по направлению, указанному стрелкой 172, и затем направления и разбрасывания частиц биомассы в поток газа с периодическим продвижением вдоль длины барабанного реактора 112, главным образом, посредством кинетической энергии газового потока и с одновременной торрификацией. Это является преимущественным в том отношении, что механизм транспортирования частиц биомассы обеспечивает высокоэффективную среду для переноса теплоты непосредственно на частицы. Соответственно этому, системой могут быть обработаны большие объемы частиц биомассы с пониженным потреблением энергии. В дополнение, пропускная способность или величина расхода потока частиц торрифицированной биомассы (т/ч),может быть относительно более высокой по сравнению с традиционными торрификационными системами со сравнимыми в общем габаритами.
Частицы биомассы находятся в барабане 112 в течение периода времени и затем последовательно выводятся в сепарационный бункер 138 или другое разделительное устройство и транспортируются по направлению, указанному стрелкой, которая обозначена ссылочной позицией 174, для дальнейшей обработки. Преобладающую или значительную часть газового потока проводят по направлению, указанному стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 176, и вовлекают в рециркуляцию, нагревают и вновь вводят в барабанный реактор 112, как указано стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 178.
Тем самым система 110 позволяет непрерывно проводить процесс торрификации, который включает стадию, на которой частицы биомассы вводят во вращающийся барабанный реактор 112 через шлюзовую камеру или шлюзовые камеры 126 для поддержания низкого уровня содержания кислорода внутри торрификационной системы 110, который является благоприятным для частиц торрифицируемой биомассы. Частицы транспортируются через барабан 112 посредством кинетической энергии потока нагретого газа, который генерируется созданием форсированной тяги или принудительной вентиляции с помощью вентиляторного устройства 132, соединенного трубопроводом 136 с выпускным каналом барабана 112. Кроме того, выше по потоку относительно барабана 112 имеется источник 130 тепла, например, такой как канальный электрический нагреватель иммерсионного типа (фиг. 3) или газогазовый теплообменник (фиг. 1). Вентиляторное устройство 132 вытягивает или нагнетает газ сквозь или через источник 130 тепла и через барабан 112. Для эффективности процесса является благоприятной рециркуляция газа, выходящего из барабана 112, обратно к источнику 130 тепла для повторного нагревания. Для эффективности процесса также является благоприятной способность потока нагретого газа непосредственно нагревать частицы биомассы в среде с низким содержанием кислорода, когда газовый поток одновременно транспортирует частицы биомассы в периодическом режиме через барабанный реактор 112, как более подробно обсуждается в другом месте.
Само собой разумеется, имеется определенный поток газа, который выводится из системы 110 (будь то в наружную окружающую среду или же в еще один технологический компонент, имеющий или не имеющий отношения к процессу), который является, по существу, равным сумме газов, выделяемых из частиц биомассы вследствие нагревания (в том числе испарения воды), и любой протечке, которая может проникать в систему 110.
- 9 026196
Внутри барабана 112 содержатся специализированные подъемные и регулирующие дистанцию падения лопасти 170, которые поднимают и разбрасывают частицы, когда барабан 112 вращается, тем самым подвергая частицы воздействию потока нагретого газа, чем обусловливается испарение влаги внутри частиц. Когда частицы разбрасываются внутри барабана 112, движущийся внутри барабана 112 газ заставляет их перемещаться вперед. Для достижения достаточного продвижения частиц вперед, как правило, требуются несколько оборотов барабана 112, чтобы они прошли по всей длине барабана 112. В процессе разбрасывания и транспортирования внутри барабана 112 частицы также рассортировываются. Более легкие, более мелкие частицы проходят через барабан 112 быстрее, нежели более тяжелые, более крупные частицы. Это позволяет крупным частицам оставаться в барабане 112 в течение относительно более длительного времени пребывания и создает более однородный конечный продукт (т.е. крупные и мелкие частицы могут быть обработаны совместно, чтобы иметь сходные конечные характеристики, несмотря на различие в массе и объеме). Например, в некоторых вариантах исполнения размер частиц может варьировать в пределах конкретной партии частиц торрифицируемой биомассы на 10, 20 или 30% или более, тогда как плотность энергии и характеристики влажности частиц поддерживаются относительно единообразными независимо от размера частиц. В некоторых вариантах исполнения лопасти 170 могут быть выполнены так, что варьируют в отношении местоположения и/или плотности размещения лопастей в различных вариантах исполнения, чтобы влиять на время пребывания частиц биомассы внутри барабанного реактора 112.
При использовании системы 110 для торрификации частиц биомассы источник 130 тепла ответственен за подведение теплоты в систему рециркуляции газа внутри системы 110. Поток нагретого газа внутри системы рециркуляции газа, в свою очередь, непосредственно нагревает частицы биомассы, когда они транспортируются через систему 110. Таким образом, поток нагретого газа непосредственно нагревает и перемещает частицы биомассы одновременно. Это является преимущественным в том отношении, что механизм транспортирования частиц биомассы создает высокоэффективную среду для переноса теплоты непосредственно на частицы. Соответственно этому, системой могут быть обработаны большие объемы частиц биомассы с пониженным потреблением энергии. В дополнение, пропускная способность, или величина расхода потока частиц торрифицированной биомассы (т/ч), может быть относительно более высокой по сравнению с традиционными торрификационными системами со сравнимыми в общем габаритами. Это преимущественно обеспечивает возможность практической реализации описываемых здесь систем особенно подходящим в промышленном отношении путем.
Элементы источника 130 тепла могут производить тепло из любого легкодоступного источника энергии. Например, в некоторых вариантах исполнения теплота может быть непосредственно подведена в газовый поток с использованием электрического элемента (например, канального электрического нагревателя 130 иммерсионного типа). В других вариантах исполнения теплота может быть подведена в поток газа с помощью газо-газового теплообменника 60 (фиг. 1 и 2), соединенного с системой сгорания и/или отбросного тепла (например, топочной камерой 76 на фиг. 1 и 2). В еще одном варианте исполнения малокислородные горелки могут быть непосредственно направлены в систему 110 для нагревания газового потока без значительного повышения уровня содержания кислорода внутри системы 110. В некоторых вариантах исполнения отходящий газ, который выведен из вытяжного трубопровода 150, может быть использован как часть топлива для нагревания в процессе. Независимо от источника 130 тепла, очень малое количество дополнительного кислорода вводится в систему 110 на протяжении всего цикла нагревания в процессе.
Системы и способы торрификации основываются на тепловом и энергетическом балансе, который согласовывает необходимую энергию с режимом обработки, источником нагревания и требуемым временем пребывания. Описываемые здесь варианты исполнения систем и способов торрификации особенно хорошо пригодны для управления и контроля этих факторов и создают системы и способы, которые без труда могут быть масштабированы для соответствия разнообразным промышленным требованиям.
Например, время пребывания частиц внутри барабана 112 может контролироваться разнообразными конструкционными и технологическими факторами. Например, скорость вращения и габариты вентиляторного устройства 132 могут быть выбраны для корректирования скорости циркулирующего нагретого газа внутри барабана 112. В дополнение, скорость и объем потока нагретого газа также могут регулироваться вентиляторной входной заслонкой в вентиляторном устройстве 132. В качестве еще одного примера скорость вращения барабана 112 может быть настроена на более высокое или более низкое значение для корректирования степени эффекта подъема и разбрасывания внутри барабана 112, тем самым оставляя больше или меньше времени, в течение которого частицы находятся во взвешенном состоянии. Кроме того, поскольку лопасти 170 могут быть рассчитаны на работу в пределах широкого диапазона скоростей вращения, скорость вращения барабана 112 может быть избирательно скорректирована с помощью надлежащих управляющих устройств (таких как приводной двигатель с переменной скоростью вращения) для настройки времени пребывания. Кроме того, плотность размещения лопастей 170 внутри барабана 112 может быть использована для изменения условий течения внутри барабана 112 при данной индивидуальной конструкции, обусловливающей более короткое или более длительное собственное время пребывания. В дополнение к этому, размер и форма лопастей 170 могут быть изменены для соответ- 10 026196 ствия свойствам обрабатываемого материала и создания более или менее выраженного эффекта разбрасывания, тем самым влияя на время пребывания в барабане 112.
В некоторых вариантах исполнения лопасти 170 могут быть закреплены на барабане 112 с конкретными плотностью размещения и расположением для оптимизации или точной настройки характеристик полученных частиц торрифицированной биомассы. Длина барабана 112 также может варьировать относительно базовой конструкции для создания более или менее длительного времени пребывания. В дополнение, условия загрузки частиц могут варьировать для создания большего или меньшего сопротивления потоку газа внутри барабана 112, тем самым влияя на время пребывания. Например, в некоторых вариантах исполнения относительно большее значение объемного расхода потока частиц биомассы может быть настроено на скопление внутри барабана 112 и медленное перемещение частиц через барабан 112. Напротив, относительно меньший объемный расход частиц биомассы может быть рассчитан на сокращение скопления во внутренности барабана 112 и быстрое продвижение частиц биомассы через барабан 112.
Уровень содержания кислорода внутри барабана 112 также может контролироваться разнообразными конструкционными и технологическими факторами. Например, может быть выбрана механическая конструкция впускного канала для частиц, включающая, например, шлюзовую камеру, сдвоенную шлюзовую камеру с продувкой газом, шнековые устройства или т.п., причем каждое устройство имеет различный уровень способности предотвращать проникновение кислорода. Количество кислорода, который поступает в систему 110 с частицами, предпочтительно сводят к минимуму, но скорее всего оно варьирует в зависимости от конструкции согласно размеру частиц и/или желательной производительности для обрабатываемой биомассы. В дополнение, содержание поступающей влаги в частицах может варьировать для регулирования уровня содержания кислорода. Во время обработки образованная испарением вода частично замещает кислород внутри системы 110, и тем самым уровень влажности может варьировать для соответствия технологическим требованиям (например, меньшая начальная влажность означает меньшее количество энергии, необходимой для торрификации частиц, и более высокая начальная влажность приводит к меньшему содержанию кислорода в системе). Кроме того, дополнительно следует учитывать, что имеет место внутреннее добавление газа в систему, такого как летучие соединения и влага, испаренные из частиц. Как было описано ранее, этот избыточный газ может быть выведен из системы 110 как отходящий газ через вытяжной трубопровод 150 и согласно некоторым вариантам исполнения может быть вновь уловлен для использования в другом месте в процессе или в еще одном процессе, например, таком как применение в качестве топлива для генерирования теплоты. Вытяжной трубопровод 150 может включать заслонку 152 с переменным позиционированием, которая может быть использована для выравнивания давления внутри барабана 112 от слегка отрицательного до слегка положительного. В зависимости от настройки заслонки 152, это может быть использовано для подавления поступления кислорода в систему 110.
В некоторых вариантах исполнения многие из обсуждаемых выше эксплуатационных параметров, а также прочие эксплуатационные параметры могут быть скорректированы (вручную или автоматически) во время работы. В других вариантах исполнения эксплуатационные параметры могут быть установлены перед работой. Независимо от конкретной схемы управления, возможность независимо регулировать разнообразные эксплуатационные параметры вышеописанных систем создает особенно универсальные системы и способы торрификации биомассы, которые могут быть приспособлены к меняющимся условиям, например, таким как содержание влаги в частицах обрабатываемой биомассы и желательная плотность энергии в полученных частицах торрифицированной биомассы, которые могут варьировать.
Система 110 также может быть укомплектована прецизионными уплотнениями 166 на стыках вращающихся и неподвижных деталей и другими малопроницаемыми соединениями и деталями, чтобы особенно хорошо герметизировать резервуар для поддержания единообразно низких уровней содержания кислорода внутри системы 110.
Фиг. 9-11 иллюстрируют один примерный вариант исполнения прецизионного герметизирующего узла 266, который может быть использован, чтобы, по существу, устранить просачивание кислорода из окружающей среды в барабанный реактор 212 в сопряжении вращающихся и неподвижных компонентов. Как лучше всего показано на фиг. 10, герметизирующий узел 266 может включать жесткие фланцевые конструкции 270, которые присоединены к фланцу 268 барабанного реактора 212 для вращения синхронно с ним. Фланцевые конструкции 270 могут быть протяженными в сторону стационарных фланцевых конструкций 272, размещенных выше по потоку относительно барабана 212 по направлению Р течения. Зазор, или промежуток, между стационарными фланцевыми конструкциями 272 и вращающимися фланцевыми конструкциями 270 может быть перекрыт герметизирующими элементами 274 для формирования внутренней камеры 276. Эта внутренняя камера 276 может периодически продуваться инертным или полуинертным газом для сохранения барьера из инертного или полуинертного газа между окружающей средой, наружной относительно герметизирующего узла 266, и внутренней средой барабанного реактора 212.
Герметизирующие элементы 274 могут включать внутренние элементы жесткости для обеспечения достаточной жесткости, чтобы поддерживать герметизирующие элементы 274 в герметизирующем кон- 11 026196 такте с вращающимися фланцевыми конструкциями 270, когда барабан 212 вращается во время работы вокруг оси 216 вращения. Также могут быть предусмотрены дополнительные смещающиеся элементы 280 для поджатия одного или более герметизирующих элементов 274 с созданием плотного контакта с вращающимися фланцевыми конструкциями 270. В иллюстрированном варианте исполнения смещающиеся элементы 280 показаны как перекрывающиеся пружинные элементы, протяженные от стационарных фланцевых конструкций 272, размещенных выше по потоку относительно барабанного реактора 212, до герметизирующего элемента 274, перекрывая одну из вращающихся фланцевых конструкций 270. Как показано на фиг. 11, герметизирующие элементы 274 могут быть соединены внахлест между собой таким образом, как показано, для предотвращения истирания герметизирующих элементов 274, когда барабанный реактор 212 и фланцевые конструкции 270 вращаются по направлению К во время работы.
Хотя каждая из фланцевых конструкций 270, 272 иллюстрирована как Ь-образный конструкционный элемент, понятно, что размер и форма фланцевых конструкций 270, 272 могут в значительной мере варьировать. Однако, независимо от размера и формы, согласно некоторым вариантам исполнения является благоприятным создание внутренней камеры 276, которая может быть избирательно продута, при необходимости (например, во время пуска, отключения или в случае неисправности системы), инертным или полуинертным газом, чтобы способствовать сохранению внутренней среды внутри барабанного реактора 212 при единообразно низком уровне содержания кислорода. В дополнение, независимо от размера, формы и конфигурации элементов герметизирующего узла 266, является полезным избыточное герметизирующее сопряжение, чтобы содействовать минимизации протечки во внутреннюю среду.
Кроме того, понятно, что другие уплотнения и герметизирующие устройства (например, шлюзовые камеры или сдвоенные шлюзовые камеры) могут быть предусмотрены в других местах потенциальной протечки в системе, включающих, например, впускные и выпускные каналы для частиц биомассы. В дополнение, в этих местах между системой торрификации и наружной окружающей средой могут быть также сформированы, по существу, герметичные камеры. Эти камеры могут быть соединены с источниками инертного или полуинертного газа для периодической продувки камер инертным или полуинертным газом, например, при пуске, отключении или в случае неисправности системы. Продувка этих камер может преимущественно обеспечивать то, что никакое или очень малое количество кислорода из окружающей среды просочится в рециркулирующий газ торрификационной системы. В некоторых вариантах исполнения система может быть оснащена сдвоенными загрузочными и разгрузочными шлюзовыми камерами, которые размещены последовательно, с обеспечением возможности продувки инертным или полуинертным газом между шлюзовыми камерами.
В систему торрификации для повышения безопасности обслуживания могут быть также включены разнообразные предохранительные устройства. Например, системы могут быть оборудованы воздушными клапанами, которые будут разрушаться или открываться, если происходит небольшая вспышка или бурное горение с интенсивностью, достаточной для того, чтобы вызвать повреждение оборудования. В качестве еще одного примера в торрификационные системы также могут быть встроены системы детектирования искрения и пожаротушения, например, такие как системы и компоненты для детектирования искрения и пожаротушения, продаваемые фирмой ОгеСоп, 1пс., с головным офисом в Тайгерде, Орегон. В дополнение, эксплуатационные характеристики системы могут отслеживаться, например, с помощью разнообразных датчиков (например, температуры, давления, кислорода и т.д.), и полученные эксплуатационные данные могут быть при необходимости использованы для корректирования и регулирования системы, чтобы повысить надежность или оптимизировать процесс торрификации. В некоторых вариантах исполнения масс-спектрометрия в режиме реального времени также может быть применена для идентификации соединений в газовых потоках и для корректирования или регулирования системы по необходимости, чтобы повысить надежность или оптимизировать процесс торрификации.
В некоторых вариантах исполнения водяной пар из отдельного кипятильника или парогенерирующей установки 93 (фиг. 2), в которой сжигают отходящий газ из барабанного реактора 12 (как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 94) или другое топливо, или источника тепла может быть введен в систему 10 (как представлено стрелкой, обозначенной ссылочной позицией 95) для дополнительного регулирования содержания кислорода в процессе или как надежно гасящий и охлаждающий поток, и также может быть использован в качестве инертного или полуинертного продувочного газа в процессе. В дополнение, использование пара как части технологического газа, который проходит через барабанный реактор 12, также может улучшать теплопередачу на частицы биомассы. В некоторых вариантах исполнения кипятильник может нагреваться отходящим газом, направленным в него по трубопроводу 96, соединенному с барабанным реактором 12. В других вариантах исполнения кипятильник может быть нагрет горелкой 76 или еще одним источником тепла. В некоторых вариантах исполнения, в случае возникновения неисправности, пар может быть введен в барабанный реактор 12 в количествах, достаточных для целей гашения и охлаждения. Этим путем может быть повышена надежность эксплуатации торрификационной системы 10.
В целом, при знании способов, которыми регулируются тепловой режим, время пребывания и уровни содержания кислорода и при гибком подходе к начальной конструкции и многочисленным технологическим переменным факторам, описанным здесь, варианты исполнения систем и способов торри- 12 026196 фикации биомассы могут быть отрегулированы для приспособления к самым разнообразным сырьевым материалам биомассы в многочисленных местных условиях и достижения технологической гибкости и управления, необходимых для получения единообразных результатов торрификации. Например, в некоторых вариантах исполнения системы и способы торрификации могут быть выполнены с возможностью проведения торрификации частиц биомассы в форме древесной щепы при минимальной производительности 1 т/ч частиц торрифицированной биомассы с получением частиц торрифицированной биомассы, имеющей плотность энергии по меньшей мере 20 Г Дж/т.
Описанные здесь системы и способы торрификации в особенности хорошо пригодны для выполнения непрерывного процесса торрификации, который имеет многообразные преимущества перед традиционными системами торрификации, в частности системами и способами периодического действия, для которых требуется обработка партий частиц биомассы в печи, обжиговой печи или другом подобном устройстве. Непрерывный характер действия описанных здесь систем и способов торрификации позволяет, помимо всего прочего, обеспечить относительно высокие уровни производительности. В дополнение, эффективность, с которой частицы биомассы могут быть обработаны с помощью этих систем и способов, обеспечивает высокую пропускную способность для материала при относительно низких энергозатратах.
Хотя описанные здесь варианты исполнения систем и способов торрификации иллюстрированы в фигурах как включающие барабанные реакторы, которые вращаются вокруг горизонтально ориентированной оси вращения, понятно, что в некоторых вариантах исполнения ось вращения может быть наклонной. В таких вариантах исполнения существенную роль в транспортировании частиц биомассы через барабанный реактор может играть сила тяжести. В дополнение, хотя варианты исполнения систем и способов торрификации описаны здесь как включающие поток нагретого газа, проходящий через барабанный реактор для переноса или транспорта частиц биомассы, вместе с тем одновременно перенося теплоту на частицы биомассы для их торрификации, понятно, что в некоторых вариантах исполнения частицы биомассы могут транспортироваться с помощью альтернативных механизмов (например, силы тяжести, шнековыми устройствами, конвейерными устройствами и т.д.) и подвергаться воздействию потока нагретого газа в режиме противотока внутри барабанного реактора для торрификации частиц биомассы.
Более того, описанные выше разнообразные варианты исполнения могут быть скомбинированы для создания дополнительных вариантов исполнения. Эти и прочие изменения могут быть сделаны в вариантах исполнения с учетом подробно изложенного выше описания. В общем, в пунктах нижеследующей патентной формулы, использованные термины не должны толковаться как ограничивающие пункты формулы изобретения конкретными вариантами исполнения, раскрытыми в описании и в пунктах формулы изобретения, но должны толковаться как включающие все возможные варианты осуществления вместе с полным охватом эквивалентов, существование которых обусловливают такие пункты формулы изобретения.

Claims (20)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Система торрификации биомассы, включающая впускной канал для принятия частиц биомассы;
    барабанный реактор, выполненный с возможностью вращения вокруг горизонтальной или наклонной оси вращения, причем барабанный реактор имеет множество лопастей, размещенных в нем во множестве местоположений вдоль продольной длины барабанного реактора;
    источник тепла выше по потоку относительно барабанного реактора для нагревания содержащегося в системе газа до температуры, достаточной для торрификации частиц биомассы во время работы;
    соединенное с системой вентиляторное устройство для создания потока нагретого газа через барабанный реактор, достаточного для периодического транспортирования частиц биомассы вдоль длины барабанного реактора, при этом частицы биомассы поднимаются лопастями и разбрасываются в поток нагретого газа при вращении барабанного реактора; и газопроводы, присоединенные, по меньшей мере, к барабанному реактору, источнику тепла и вентиляторному устройству, для рециркуляции по меньшей мере части газа, выходящего из барабанного реактора, обратно к источнику тепла для повторного нагревания газа, чтобы вновь ввести его в барабанный реактор.
  2. 2. Система по п.1, в которой множество лопастей выполнены с возможностью регулирования перемещения частиц биомассы через барабанный реактор, тем самым влияя на время удерживания частиц биомассы внутри барабанного реактора.
  3. 3. Система по п.1, дополнительно включающая трубопровод для рассеяния отходящего газа из системы; регулировочные вентили и заслонки, причем регулировочные вентили и заслонки предназначены для регулирования уровня давления внутри системы, чтобы подавлять просачивание кислорода, в то же время позволяя отходящему газу выходить из системы.
  4. 4. Система по п.1, дополнительно включающая трубопровод для направления отходящего газа из
    - 13 026196 системы в отдаленное устройство для использования отходящего газа во вспомогательном или дополнительном процессе.
  5. 5. Система по п.4, в которой отдаленное устройство представляет собой топочную камеру, предназначенную для утилизации отходящего газа, для генерирования нагретой среды, чтобы через теплообменник подводить теплоту газу, который проходит через барабанный реактор во время работы.
  6. 6. Система по п.1, дополнительно включающая по меньшей мере одну шлюзовую камеру, размещенную между впускным каналом и барабанным реактором, для ограничения количества кислорода, поступающего в систему при загрузке частиц биомассы; и по меньшей мере одно герметизирующее устройство между барабанным реактором и смежными конструкциями, причем герметизирующее устройство включает камеру между барабанным реактором и наружной окружающей средой и герметизирующее устройство соединено с источником инертного или полуинертного газа для избирательной продувки камеры во время работы.
  7. 7. Система по п.1, в которой источник тепла представляет собой канальный электрический нагреватель иммерсионного типа, размещенный выше по потоку относительно барабанного реактора; теплообменник, размещенный выше по потоку относительно барабанного реактора, причем теплообменник выполнен с возможностью передачи теплоты от нагретого газа, изолированного от барабанного реактора, газу, который проходит через барабанный реактор во время работы; или малокислородную горелку, размещенную для непосредственного нагревания газа, который проходит через барабанный реактор во время работы.
  8. 8. Система по п.1, дополнительно включающая соединенную с барабанным реактором парогенераторную установку для введения пара в барабанный реактор и содействия торрификации частиц биомассы.
  9. 9. Система по п.1, дополнительно включающая систему управления, выполненную с возможностью избирательного регулирования скорости вентиляторного устройства, чтобы регулировать скорость течения газа через систему; избирательного регулирования скорости вращения барабанного реактора, чтобы регулировать время пребывания частиц биомассы в барабанном реакторе; избирательного регулирования температуры потока газа через систему; избирательного корректирования параметров течения газа через систему, включающих объем, скорость и/или давление; и/или независимого контроля множества эксплуатационных параметров для регулирования процесса торрификации частиц биомассы, причем эксплуатационные параметры включают по меньшей мере один параметр из температуры на входе в реактор, температуры на выходе из реактора, среднего времени пребывания, содержания кислорода в потоке нагретого газа и характеристик течения газа.
  10. 10. Система по п.1, в которой барабанный реактор имеет диаметр по меньшей мере 152,5 см (5 футов), и система выполнена с возможностью торрификации частиц биомассы при минимальной скорости 1 т/ч частиц торрифицированной биомассы, причем частицы торрифицированной биомассы имеют плотность энергии по меньшей мере 20 Г Дж/т.
  11. 11. Система по п.1, дополнительно включающая по меньшей мере один воздушный клапан, выполненный с возможностью подвергания системы воздействию наружной окружающей среды при интенсивном горении внутри барабанного реактора.
  12. 12. Способ торрификации биомассы с использованием системы по любому из пп.1-11, включающий стадии, на которых обеспечивают вращение указанного барабанного реактора вокруг горизонтальной или наклонной оси вращения;
    создают поток нагретого газа с помощью указанного источника тепла через барабанный реактор, достаточный для периодического перемещения частиц биомассы вдоль длины барабанного реактора, и одновременно проводят торрификацию частиц биомассы, при этом частицы биомассы поднимаются лопастями и разбрасываются в потоке нагретого газа, когда барабанный реактор вращается; и проводят рециркуляцию значительной части газа, выходящего из барабанного реактора, обратно на впускной канал барабанного реактора через источник тепла и один или более из указанных газопроводов для торрификации частиц биомассы внутри барабанного реактора.
  13. 13. Способ по п. 12, в котором поток нагретого газа непосредственно направляют для нагрева частиц биомассы для периодического перемещения частиц биомассы через барабанный реактор потоком газа.
  14. 14. Способ по п.12, дополнительно включающий стадии, на которых избирательно варьируют, по меньшей мере, некоторые из многочисленных эксплуатационных параметров для точной настройки характеристик полученных частиц торрифицированной биомассы, причем эксплуатационные параметры включают по меньшей мере один параметр из скорости течения нагретого газа через барабанный реактор, величины объемного расхода потока нагретого газа через барабанный реактор, температуры потока нагретого газа через реактор, уровня давления внутри барабанного реактора, скорости вращения барабанного реактора, содержания кислорода в потоке нагретого газа, содержания влаги в частицах биомассы и скорости введения частиц биомассы в барабанный реактор.
  15. 15. Способ по п.12, дополнительно включающий стадию, на которой пропускают частицы биомас- 14 026196 сы через барабанный реактор с минимальной скоростью 1 т/ч, причем частицы биомассы имеют плотность энергии по меньшей мере 20 ГДж/т после того, как подвергнуты торрификации внутри барабанного реактора.
  16. 16. Способ по п.12, дополнительно включающий стадию, на которой высушивают частицы биомассы в сушильной системе вращающегося типа перед введением в барабанный реактор.
  17. 17. Способ по п.16, в котором стадия, на которой высушивают частицы биомассы в сушильной системе вращающегося типа перед введением в барабанный реактор, включает стадию, на которой выполняют высушивание частиц биомассы до достижения среднего содержания влаги ниже 20% влагосодержания в расчете на вес во влажном состоянии.
  18. 18. Способ по п.12, дополнительно включающий стадию, на которой выгружают частицы торрифицированной биомассы после одного прохода частиц биомассы через барабанный реактор, причем размеры частиц выгружаемой торрифицированной биомассы варьируют по меньшей мере на 10%, тогда как плотность энергии и характеристики влажности частиц торрифицированной биомассы являются относительно единообразными независимо от размера частиц.
  19. 19. Способ по п.12, дополнительно включающий стадию, на которой вводят пар в барабанный реактор для содействия торрификации частиц биомассы.
  20. 20. Способ по п.12, в котором стадия, на которой вводят пар в барабанный реактор, включает стадию, на которой генерируют пар в кипятильнике, который получает тепло от части газа, выведенного из барабанного реактора.
EA201390492A 2010-10-08 2011-10-06 Система и способ торрификации биомассы EA026196B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US39144210P 2010-10-08 2010-10-08
US13/218,230 US8246788B2 (en) 2010-10-08 2011-08-25 Biomass torrefaction system and method
PCT/US2011/055153 WO2012048146A1 (en) 2010-10-08 2011-10-06 Biomass torrefaction system and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201390492A1 EA201390492A1 (ru) 2013-09-30
EA026196B1 true EA026196B1 (ru) 2017-03-31

Family

ID=45924006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201390492A EA026196B1 (ru) 2010-10-08 2011-10-06 Система и способ торрификации биомассы

Country Status (18)

Country Link
US (3) US8246788B2 (ru)
EP (2) EP3800234A1 (ru)
KR (1) KR101727967B1 (ru)
CN (2) CN106595250B (ru)
AU (1) AU2011311977B2 (ru)
BR (1) BR112013008504B1 (ru)
CA (1) CA2812777C (ru)
CL (1) CL2013000932A1 (ru)
DK (1) DK2625253T3 (ru)
EA (1) EA026196B1 (ru)
ES (1) ES2849186T3 (ru)
LT (1) LT2625253T (ru)
PL (1) PL2625253T3 (ru)
PT (1) PT2625253T (ru)
SG (2) SG189111A1 (ru)
SI (1) SI2625253T1 (ru)
TW (1) TWI577956B (ru)
WO (1) WO2012048146A1 (ru)

Families Citing this family (71)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10030199B2 (en) * 2007-11-23 2018-07-24 Bixby Energy Systems, Inc. Pyrolisis apparatus
US8161663B2 (en) * 2008-10-03 2012-04-24 Wyssmont Co. Inc. System and method for drying and torrefaction
US8276289B2 (en) * 2009-03-27 2012-10-02 Terra Green Energy, Llc System and method for preparation of solid biomass by torrefaction
US8449724B2 (en) * 2009-08-19 2013-05-28 Andritz Technology And Asset Management Gmbh Method and system for the torrefaction of lignocellulosic material
US9005400B2 (en) * 2010-08-30 2015-04-14 Renewable Fuel Technologies, Inc. Device and method for controlling the conversion of biomass to biofuel
US8246788B2 (en) * 2010-10-08 2012-08-21 Teal Sales Incorporated Biomass torrefaction system and method
US8669405B2 (en) * 2011-02-11 2014-03-11 Kior, Inc. Stable bio-oil
WO2012145397A1 (en) * 2011-04-18 2012-10-26 Hm3 Energy, Inc. A system and process for producing torrefied biomass using a mass flow reactor
US20140166465A1 (en) * 2011-07-07 2014-06-19 Torrefuels Incorporated System and process for conversion of organic matter into torrefied product
US9127227B2 (en) 2011-09-16 2015-09-08 Astec, Inc. Method and apparatus for processing biomass material
GB2502157B (en) * 2012-05-19 2018-11-07 Redring Xpelair Group Ltd Rotating Heat Exchanger
CA2874789C (en) * 2012-05-25 2020-07-21 Airex Energie Inc. Method and apparatus for torrefaction of biomass with a cyclonic bed reactor
US9562204B2 (en) 2012-09-14 2017-02-07 Astec, Inc. Method and apparatus for pelletizing blends of biomass materials for use as fuel
PL2912150T3 (pl) * 2012-10-25 2018-06-29 Astec, Inc. Sposób i urządzenie do granulacji mieszaniny materiału biomasy przeznaczonych do użycia jako paliwo
US9175235B2 (en) 2012-11-15 2015-11-03 University Of Georgia Research Foundation, Inc. Torrefaction reduction of coke formation on catalysts used in esterification and cracking of biofuels from pyrolysed lignocellulosic feedstocks
WO2014086600A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Qinetiq Limited Method of operating a pyrolysis system
US20140283439A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 Syngas Technology, Llc Pretreatment of Biomass Feed for Gasification
EP2789677A1 (en) * 2013-04-12 2014-10-15 Kymi Baltic Consulting Oü Torrefaction plant, its operation and maintenance
PL404037A1 (pl) 2013-05-22 2014-11-24 Boneffice Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Sposób prowadzenia procesu toryfikacji biomasy, instalacja do prowadzenia procesu toryfikacji biomasy, toryfikowana biomasa oraz sposób oczyszczania gazów wylotowych z procesu toryfikacji
WO2015027042A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 Geophia Llc Natural mobile processing unit
FR3015513B1 (fr) * 2013-12-19 2016-01-01 Axens Procede de torrefaction d'une charge carbonee comprenant une etape de sechage optimisee
NO2717573T3 (ru) * 2014-04-15 2018-08-25
WO2016046580A1 (en) 2014-09-23 2016-03-31 Bon Effice Sp. Z O.O. A device for treating materials; and an assembly, an installation and a method for conducting a torrefaction process
US9333538B1 (en) 2015-02-26 2016-05-10 American Biocarbon, LLC Technologies for material separation
US10167428B2 (en) * 2015-06-01 2019-01-01 Central Michigan University Methods for biomass torrefaction with carbon dioxide capture
KR101701228B1 (ko) * 2015-06-15 2017-02-02 한국생산기술연구원 바이오매스의 반탄화 및 이물질 제거 장치
CN105352334A (zh) * 2015-12-09 2016-02-24 故城北新建材有限公司 一种热烟气回收利用系统
CN105396526A (zh) * 2015-12-10 2016-03-16 苏州国环环境检测有限公司 给受体型噻吩吡啶共聚物的合成装置
CN105694916B (zh) * 2016-04-22 2018-06-19 扬州大学 一种移动式智能化废气自循环生物质炭化装置
CN106318418B (zh) * 2016-09-23 2019-03-15 河南博顿生物科技有限公司 一种玉米秸秆低温炭化制备生物质炭燃料的方法
CN106517321A (zh) * 2017-01-06 2017-03-22 四川国创成电池材料有限公司 一种钛酸锂粉体的制备方法
CN106636577B (zh) * 2017-01-10 2018-10-19 菏泽锅炉厂有限公司 燃烧液化石油气以加热的退火炉
CN108426444A (zh) * 2017-02-14 2018-08-21 柏红梅 烘焙机
CN108619997A (zh) * 2017-03-22 2018-10-09 柏红梅 炉体加热装置
CN110730814B (zh) * 2017-04-06 2022-06-07 新加坡国立大学 有机废物处理系统
CN106979696B (zh) * 2017-04-07 2019-04-09 萍乡强盛电瓷制造有限公司 一种生产电瓷梭式窑的余热利用系统
CN106839692A (zh) * 2017-04-07 2017-06-13 中化重庆涪陵化工有限公司 高效干燥的卧式转筒干燥机
EP3624933A4 (en) 2017-05-16 2021-02-17 Massachusetts Institute of Technology BIOMASS CONVERSION REACTORS AND ASSOCIATED SYSTEMS AND PROCESSES
AU2018100994A4 (en) * 2017-07-14 2018-08-16 Vermeer Manufacturing Company Hydro excavation vacuum apparatus and fluid storage and supply systems thereof
CN107940946A (zh) * 2017-09-27 2018-04-20 长兴谐达能源科技有限公司 一种用于生物制粒的干燥设备
SE541264C2 (en) * 2017-11-09 2019-05-28 Valmet Oy Method and system for processing lignocellulose material
CN107990741B (zh) * 2017-11-29 2019-07-19 贺守印 一种炭化炉余热利用控温装置及其控温方法
CN108294143A (zh) * 2017-12-13 2018-07-20 安徽金龙山葛业有限公司 一种葛根茶的烘焙设备
CN108571861A (zh) * 2018-04-03 2018-09-25 盐城普鲁泰克炭素有限公司 用于废活性炭再生的干燥工艺
CN108826957A (zh) * 2018-06-14 2018-11-16 江苏搏斯威化工设备工程有限公司 滚筒刮片干燥机气缸式夹紧刮刀结构
CA3105525A1 (en) * 2018-07-23 2020-01-30 Debris Diversion Solutions Improved methods for landfill volume reduction
CN109122745B (zh) * 2018-08-31 2020-09-11 安徽省天河食品有限责任公司 一种基于物联网智能控制的食品烘烤设备
US11124724B2 (en) 2018-12-05 2021-09-21 Hm3 Energy, Inc. Method for producing a water-resistant, compressed biomass product
CN109870022A (zh) * 2019-01-10 2019-06-11 嘉兴市鹏程磁钢有限公司 一种提高冷却效率的立式磁钢烧结炉
KR102005978B1 (ko) 2019-02-14 2019-10-01 (주)오앤엠 코리아 에너지 절감형 하이브리드 반탄화 설비
KR102180572B1 (ko) * 2019-02-21 2020-11-18 주식회사 에이치티 반탄화 목분을 이용한 성형목탄 제조 방법 및 이에 의해 제조된 성형목탄
FR3095656B1 (fr) * 2019-05-03 2021-11-12 Europeenne De Biomasse Procédé de traitement de biomasse solide par vapocraquage intégrant l’énergie des coproduits
US11254875B2 (en) * 2019-06-27 2022-02-22 Paul S. Anderson Covered cavity kiln pyrolyzer
CN110354610A (zh) * 2019-07-17 2019-10-22 宁波优普电子有限公司 一种节能环保的汽车轮胎加工用废气处理设备
CN110617714A (zh) * 2019-09-30 2019-12-27 青岛中资中程集团股份有限公司 一种用于镍铁矿热炉除尘系统的机力冷却器
CN110822929B (zh) * 2019-12-03 2021-06-01 山东节创能源科技有限公司 一种水泥窑炉余热回收装置
CN111048332B (zh) * 2019-12-27 2021-11-30 宁波星宏智能技术有限公司 一种基于物联网的便于安装的智能开关
WO2021181426A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Sivakumar S K An apparatus and method for conversion of biomass and or refuse derived fuel into charcoal
WO2021181427A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Sivakumar Samthur Kalimuthu An apparatus for continuous conversion of biomass and or refuse derived fuel in to carbon enriched fuel
BR102020019375B1 (pt) 2020-09-24 2022-07-12 Tecnored Desenvolvimento Tecnologico S.A. Sistema de vedação autocompensador de dilatação térmica para um reator cilíndrico rotativo
CN112179125A (zh) * 2020-10-15 2021-01-05 河南科技大学 一种粮食干燥方法及系统
CN112322368A (zh) * 2020-10-19 2021-02-05 博远(广东)新能源环保科技有限公司 一种节能环保型生物质燃料加工装置及加工方法
US11484921B2 (en) 2020-10-20 2022-11-01 Kenneth B. Lingo Biomass stabilization assembly for managing soft cell organic material
CN112358901B (zh) * 2020-10-30 2022-03-18 湖南大力科技咨询有限公司 一体式混合干燥生物质颗粒成型设备
KR20230018046A (ko) 2021-07-29 2023-02-07 한국건설기술연구원 음식물 쓰레기 기반 바이오 차 생산을 위한 탄화 장치
KR20230095212A (ko) 2021-12-22 2023-06-29 한국건설기술연구원 음식물 쓰레기를 이용한 바이오 오일의 제조방법
AU2022425563A1 (en) * 2021-12-29 2024-08-08 OCS IP Pty Ltd Continuous carbonisation system and methods therefor
WO2023159014A1 (en) * 2022-02-17 2023-08-24 Teal Sales Incorporated Systems and methods for the thermochemical production and refining of hydrocarbon compounds
CN114963748A (zh) * 2022-06-17 2022-08-30 东莞信易电热机械有限公司 控制方法、除湿干燥机及存储介质
AT525912B1 (de) * 2022-08-03 2023-09-15 Scheuch Man Holding Gmbh Verfahren zur Zementherstellung mit Schleusenvorrichtungen, Filteranlage und Zementherstellungsanlage
CN115191243B (zh) * 2022-08-08 2023-05-16 中垦种业股份有限公司 一种小麦仓储保种装置、系统和仓储方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2135934A (en) * 1937-12-17 1938-11-08 Buffalo Bolt Company Rotary furnace
US5997289A (en) * 1998-05-01 1999-12-07 Harper International Corp. Rotary calciner with mixing flights
US20060280669A1 (en) * 2005-06-10 2006-12-14 Jones Fred L Waste conversion process
WO2007078199A1 (en) * 2006-01-06 2007-07-12 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Process and device for treating biomass
WO2008107044A1 (en) * 2007-03-07 2008-09-12 Dsm Ip Assets B.V. Process for drying and purifying a particulate cellulose/plastic waste mixture
WO2010068099A1 (en) * 2008-12-08 2010-06-17 Foxcoal Ip B.V. Process for the production of paper
US20100242351A1 (en) * 2009-03-27 2010-09-30 Terra Green Energy, Llc System and method for preparation of solid biomass by torrefaction

Family Cites Families (75)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1335319A (en) 1970-12-30 1973-10-24 Sugano K Rotary kiln incinerator
FR2512053B1 (fr) * 1981-08-28 1985-08-02 Armines Procede de transformation de matiere ligneuse d'origine vegetale et matiere d'origine vegetale ligneuse transformee par torrefaction
FR2592758B1 (fr) 1986-01-10 1988-03-18 Clerc De Bussy Le Procede de production et dispositif pour la recolte d'un produit ligneux torrefiable
EP0223807B1 (fr) 1985-05-24 1990-11-07 LECLERC DE BUSSY, Jacques Procede d'obtention de bois torrefie, produit obtenu, et application a la production d'energie
FR2594134B1 (fr) 1986-02-13 1988-04-08 Clerc De Bussy Le Procede et dispositif pour le grillage suivi de la torrefaction de fragments de bois humides
FR2628003B2 (fr) 1985-10-11 1992-01-17 Leroux Andre Jean Dispositif compact de carbonisation-deshydratation-torrefaction-utilisations calorifiques
FR2624876B1 (fr) 1987-12-22 1994-03-11 Technology Exports Ltd Procede et dispositif de torrefaction de matiere ligneuse vegetale
US5720232A (en) * 1996-07-10 1998-02-24 Meador; William R. Method and apparatus for recovering constituents from discarded tires
US6226889B1 (en) * 1998-03-19 2001-05-08 Sepradyne Corporation Continuous rotary vacuum retort apparatus and method of use
FR2781180B1 (fr) 1998-07-17 2000-09-29 Fours Et Bruleurs Rey Reacteur de retification du bois
WO2001044405A1 (en) * 1999-12-14 2001-06-21 Tirenergy Corporation Processes for pyrolyzing tire shreds and tire pyrolysis systems
US20030221363A1 (en) 2002-05-21 2003-12-04 Reed Thomas B. Process and apparatus for making a densified torrefied fuel
NL1025027C2 (nl) 2003-12-15 2005-06-21 Stichting Energie Werkwijze en stelsel voor de productie van vaste stoffen uit grondstoffen.
CA2482571A1 (en) 2004-09-27 2006-03-27 9103-7366 Quebec Inc. Apparatus for treating lignocellulosic material, and method of treating associated thereto
CA2580389A1 (en) 2004-09-27 2006-04-06 9103-7366 Quebec Inc. Process for treating lignocellulosic material, and apparatus for carrying out the same
EP1690980A1 (en) * 2005-02-11 2006-08-16 Agrotechnology and Food Innovations B.V. Process and apparatus for conversion of biomass
FR2882368A1 (fr) 2005-02-21 2006-08-25 Andreas Anest Charbon ecologique garanti sans bois
NL1029909C2 (nl) 2005-09-08 2007-03-09 Stichting Energie Werkwijze en inrichting voor het behandelen van biomassa.
US7942942B2 (en) 2006-05-21 2011-05-17 Paoluccio John A Method and apparatus for biomass torrefaction, manufacturing a storable fuel from biomass and producing offsets for the combustion products of fossil fuels and a combustible article of manufacture
NL1032001C2 (nl) 2006-06-14 2007-12-17 Torr Coal Technology B V Werkwijze voor het door torreficeren bereiden van een vaste brandstof en de daardoor verkregen vaste brandstof, werkwijze voor het verwijderen van een of meer metalen uit een vaste brandstof en de daardoor verkregen gereinigde vaste brandstof evenals toepassing van deze brandstoffen.
DK2027233T3 (en) 2006-06-14 2016-01-18 Torr Coal Technology B V Process for the preparation of solid fuels by roasting (torrefaction) as well as that achieved solid fuel and use of this fuel
FR2903177B1 (fr) 2006-06-29 2013-07-05 Bio 3D Applic Procede et systeme de torrefaction d'une charge de biomasse.
FR2904405B1 (fr) 2006-07-31 2008-10-31 Inst Francais Du Petrole Procede de preparation d'une charge contenant de la biomasse en vue d'une gazeification ulterieure
CN201046949Y (zh) * 2006-12-13 2008-04-16 北京联合创业建设工程有限公司 生物质快速热解炉
CN201041457Y (zh) * 2006-12-30 2008-03-26 王社昌 一种物料连续烘干机
US20090007484A1 (en) 2007-02-23 2009-01-08 Smith David G Apparatus and process for converting biomass feed materials into reusable carbonaceous and hydrocarbon products
US8449631B2 (en) 2007-03-18 2013-05-28 John A. Paoluccio Method and apparatus for biomass torrefaction using conduction heating
ITTO20070438A1 (it) 2007-06-19 2008-12-20 Martini Aldo Apparato per la decomposizione di sostanze organiche vegetali e la produzione di gas combustibile per via termochimica, e relativo metodo
US20090077892A1 (en) 2007-07-27 2009-03-26 Shulenberger Arthur M Biomass energy conversion apparatus and method
DE102007050895A1 (de) 2007-10-24 2009-04-30 Siemens Ag Flugstromvergasung von Biomasse als Slurry
FR2923732B1 (fr) 2007-11-16 2011-03-04 Nicolas Ugolin Procede utilisant l'energie thermique solaire couplee a des plasmas pour produire un carburant liquide et du dihydrogene a partir de biomasse ou de charbon fossile (procede p-sl et p-sh)
ATE515477T1 (de) 2007-11-20 2011-07-15 Shell Int Research Verfahren zur herstellung eines gereinigten synthesegasstroms
FR2924300B1 (fr) 2007-11-23 2009-12-04 E T I A Evaluation Technologiq Dispositif de traitement thermique de solides divises.
US20090151251A1 (en) 2007-12-17 2009-06-18 Range Fuels, Inc. Methods and apparatus for producing syngas and alcohols
CN201140098Y (zh) 2007-12-18 2008-10-29 沈阳铝镁设计研究院 焙烧填充料加工系统
MX2010010859A (es) 2008-04-03 2010-11-01 Univ North Carolina State Dispositivos autotermicos y moviles de torrefaccion.
SE532746C2 (sv) 2008-06-11 2010-03-30 Bio Energy Dev North Ab Förfarande och apparatur för framställning av torrefierat lignocellulosamaterial
CA2681282C (en) 2008-10-03 2012-10-16 Wyssmont Company Inc. System and method for drying and torrefaction
US8161663B2 (en) 2008-10-03 2012-04-24 Wyssmont Co. Inc. System and method for drying and torrefaction
US8669404B2 (en) 2008-10-15 2014-03-11 Renewable Fuel Technologies, Inc. Method for conversion of biomass to biofuel
EP2189512A1 (fr) 2008-11-24 2010-05-26 Sa Cockerill Maintenance Et Ingenierie Procédé de torrefaction de la biomasse et controle de celui-ci
US8932371B2 (en) 2008-12-10 2015-01-13 Kior, Inc. Process for preparing a fluidizable biomass-catalyst composite material
US8217212B2 (en) 2009-04-01 2012-07-10 Paoluccio John A Sequencing retort liquid phase torrefication processing apparatus and method
DE102009052902A1 (de) 2009-04-06 2010-10-14 Uhde Gmbh Niedertemperaturpyrolyse von Biomasse in der Wirbelschicht für eine nachfolgende Flugstromvergasung
FR2944344B1 (fr) 2009-04-10 2013-12-27 Inst Francais Du Petrole Four tournant pour traitement thermique de materiaux solides
US20100270505A1 (en) 2009-04-22 2010-10-28 Range Fuels, Inc. Integrated, high-efficiency processes for biomass conversion to synthesis gas
US20100270506A1 (en) 2009-04-24 2010-10-28 Goetsch Duane A Two stage process for converting biomass to syngas
FR2945033B1 (fr) 2009-04-30 2011-08-12 Nicolas Ugolin Elements de dispositifs pour un procede utilisant l'energie thermique solaire couplee a des plasmas pour produire un carburant liquide et du dihydrogene a partir de biomasse ou de charbon fossile
FI20090183A0 (fi) 2009-05-08 2009-05-08 Markku Olavi Raiko Menetelmä biomassan termiseksi käsittelemiseksi lämpökattilan yhteydessä
CN102439116A (zh) * 2009-05-14 2012-05-02 超技术股份有限公司 一种生成生物质炭和生物质能的热解过程和设备
BRPI0903587F1 (pt) 2009-05-22 2020-12-01 Engenho Nove Engenharia Ambiental Ltda processo para pirólise de biomassa e resíduos sólidos em múltiplos estágios
FR2946131B1 (fr) 2009-05-29 2014-01-10 Inst Francais Du Petrole Procede de traitement thermique de biomasse avec un solide caloporteur.
US8771387B2 (en) 2009-06-09 2014-07-08 Sundrop Fuels, Inc. Systems and methods for solar-thermal gasification of biomass
AU2010267587A1 (en) 2009-07-02 2012-02-23 Gershon Ben-Tovim Torrefaction apparatus
US8449724B2 (en) 2009-08-19 2013-05-28 Andritz Technology And Asset Management Gmbh Method and system for the torrefaction of lignocellulosic material
SE0950639A1 (sv) 2009-09-07 2011-03-08 Andritz Tech & Asset Man Gmbh Trämaterialtorkanläggning med rotertork
US9340741B2 (en) 2009-09-09 2016-05-17 Gas Technology Institute Biomass torrefaction mill
CA2684107A1 (en) 2009-11-02 2011-05-02 Mark Anthony Lowe Production of hybrid energy pellets
CA2686099A1 (en) 2009-10-05 2011-04-05 Mark A. Lowe Oil impregnated particulate biomass, methods of manufacture and use thereof
CA2683139A1 (en) 2009-10-05 2011-04-05 Mark A. Lowe Method for hot oil torrifaction of wood chips
FR2952068B1 (fr) 2009-10-30 2012-09-28 Olivecoal Concept Procede de fabrication d'un combustible par torrefaction de grignon d'olive
TW201127492A (en) 2009-11-16 2011-08-16 Uhde Gmbh Contrivance and process for the production of a fine-grained fuel from solid or pasty energy feedstocks by means of torrefaction and crushing
WO2011062488A1 (en) 2009-11-18 2011-05-26 Meneba B.V. Fuels pellets, their preparation and use
FI20096362L (fi) 2009-12-18 2011-06-19 Vapo Oy Menetelmä korkealämpötilakaasuttimessa kaasutetun polttoaineen valmistamiseksi
CH702521A2 (de) 2010-01-11 2011-07-15 Mark Breiter Anlage zur Herstellung von gedarrtem Holz, Holzkohle, Holzteer, Holzessig und Synthesegas.
PL2348091T3 (pl) 2010-01-12 2013-04-30 Ifp Energies Now Sposób bezpośredniego hydroupłynniania biomasy obejmujący dwa etapy hydrokonwersji na złożu wrzącym
FR2955118B1 (fr) 2010-01-12 2012-05-04 Inst Francais Du Petrole Procede d'hydroliquefication directe de biomasse comprenant deux etapes d'hydroconversion en lit bouillonnant.
FR2955175B1 (fr) 2010-01-14 2014-10-24 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de torrefaction d'une charge de biomasse
US8282694B2 (en) 2010-01-15 2012-10-09 Syngas Technology Inc. Pretreatment of biomass feed for gasification
US8518336B2 (en) 2010-01-25 2013-08-27 Mid-Atlantic Technology, Research & Innovation Center, Inc. Cascading planar baffle reactor
US20110179701A1 (en) 2010-01-27 2011-07-28 G-Energy Technologies, Llc Torrefaction of ligno-cellulosic biomasses and mixtures
US20110179700A1 (en) 2010-03-22 2011-07-28 James Russell Monroe System and Method for Torrefaction and Processing of Biomass
CN101957132A (zh) * 2010-06-08 2011-01-26 广州迪森热能技术股份有限公司 一种生物质物料的烘干控制方法
US8246788B2 (en) * 2010-10-08 2012-08-21 Teal Sales Incorporated Biomass torrefaction system and method
EP2592758B1 (en) 2011-11-14 2014-06-04 Ericsson Modems SA Wireless transmission

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2135934A (en) * 1937-12-17 1938-11-08 Buffalo Bolt Company Rotary furnace
US5997289A (en) * 1998-05-01 1999-12-07 Harper International Corp. Rotary calciner with mixing flights
US20060280669A1 (en) * 2005-06-10 2006-12-14 Jones Fred L Waste conversion process
WO2007078199A1 (en) * 2006-01-06 2007-07-12 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Process and device for treating biomass
WO2008107044A1 (en) * 2007-03-07 2008-09-12 Dsm Ip Assets B.V. Process for drying and purifying a particulate cellulose/plastic waste mixture
WO2010068099A1 (en) * 2008-12-08 2010-06-17 Foxcoal Ip B.V. Process for the production of paper
US20100242351A1 (en) * 2009-03-27 2010-09-30 Terra Green Energy, Llc System and method for preparation of solid biomass by torrefaction

Also Published As

Publication number Publication date
EP2625253B1 (en) 2020-11-25
US9359556B2 (en) 2016-06-07
US20120159842A1 (en) 2012-06-28
KR101727967B1 (ko) 2017-04-18
US20130228444A1 (en) 2013-09-05
KR20140035866A (ko) 2014-03-24
US20120085023A1 (en) 2012-04-12
CL2013000932A1 (es) 2013-09-27
WO2012048146A1 (en) 2012-04-12
SI2625253T1 (sl) 2021-04-30
BR112013008504B1 (pt) 2019-09-17
EP2625253A1 (en) 2013-08-14
US8252966B2 (en) 2012-08-28
BR112013008504A2 (pt) 2017-07-25
US8246788B2 (en) 2012-08-21
EA201390492A1 (ru) 2013-09-30
PL2625253T3 (pl) 2021-08-23
TW201231900A (en) 2012-08-01
CN106595250B (zh) 2020-05-26
AU2011311977A1 (en) 2013-04-11
CA2812777C (en) 2017-06-20
DK2625253T3 (da) 2021-02-15
CA2812777A1 (en) 2012-04-12
LT2625253T (lt) 2021-03-10
TWI577956B (zh) 2017-04-11
CN103249818A (zh) 2013-08-14
EP3800234A1 (en) 2021-04-07
AU2011311977B2 (en) 2015-01-22
SG189111A1 (en) 2013-05-31
SG192451A1 (en) 2013-08-30
PT2625253T (pt) 2021-02-17
CN106595250A (zh) 2017-04-26
ES2849186T3 (es) 2021-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA026196B1 (ru) Система и способ торрификации биомассы
US10450523B2 (en) Method and apparatus for torrefaction of biomass with a cyclonic bed reactor
US11873450B2 (en) Systems and methods for the thermochemical production and refining of hydrocarbon compounds
RU2631721C1 (ru) Установка для термической переработки твердых отходов с получением горючего газа
KR20240146068A (ko) 탄화수소 화합물의 열화학 생성 및 정제를 위한 시스템 및 방법
EP4004166B1 (en) Method and an apparatus for dry processing hot coal and coke
PL233490B1 (pl) Urządzenie do suszenia i toryfikowania substancji organicznych

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU