ES2849186T3 - Sistema y método de torrefacción de biomasa - Google Patents

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Richard Gobel
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Abstract

Un sistema de torrefacción de biomasa, comprendiendo: una entrada para recibir partículas de biomasa; un tambor de reactor configurado para girar alrededor de un eje de rotación, teniendo el tambor de reactor una pluralidad de paletas colocadas en él en una pluralidad de posiciones a lo largo de una longitud longitudinal del tambor de reactor, fijándose dichas paletas al tambor de reactor; una fuente de calor hacia arriba del tambor de reactor para calentar gas contenido en el sistema a una temperatura suficiente para torrefactar las partículas de biomasa durante la operación; un dispositivo ventilador acoplado al sistema para crear, cuando el sistema está en operación, a través del tambor de reactor una corriente de gas calentado suficiente para transportar de forma intermitente las partículas de biomasa a lo largo de la longitud longitudinal del tambor de reactor cuando las partículas de biomasa son elevadas por las paletas y dejadas caer a través de la corriente de gas calentado cuando el tambor de reactor gira; y conductos de gas acoplados a al menos el tambor de reactor, la fuente de calor y el dispositivo ventilador para recircular al menos una parte de gas que sale del tambor de reactor de nuevo a la fuente de calor para recalentar el gas para reintroducción al tambor de reactor; donde el dispositivo ventilador está configurado para regular la velocidad y el volumen de la corriente de gas calentado con el fin de controlar el tiempo de residencia de las partículas dentro del tambor de reactor; y las paletas de elevación están configuradas para interoperar con la corriente de gas calentado para clasificar las partículas de biomasa según la densidad y/o el tamaño de las partículas, con el fin de mover más lentamente las partículas relativamente más densas con respecto a las partículas de dimensiones similares y las partículas relativamente más grandes con respecto a las partículas que tienen densidades similares a través del tambor de reactor.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y método de torrefacción de biomasa
Referencia cruzada a solicitud relacionada
Esta solicitud reivindica el beneficio de la fecha de presentación de la Solicitud Provisional de Estados Unidos número 61/391.442, presentada el 8 de octubre de 2010, y la Solicitud de Patente de Estados Unidos número 13/218.230, presentada el 25 de agosto de 2011.
Antecedentes
Campo técnico
Esta descripción se refiere en general a sistemas y métodos de torrefacción de biomasa, incluyendo en particular sistemas y métodos de torrefacción de biomasa celulósica.
Descripción de la técnica relacionada
La torrefacción de partículas de biomasa es bien conocida y es un proceso en el que se calientan partículas de biomasa en un entorno de bajo nivel de oxígeno. Esto hace que los compuestos volátiles dentro de las partículas se evaporen y que la estructura celular de las partículas se degrade, dando lugar a una pérdida parcial de masa y a un aumento de la friabilidad. También produce dentro de la estructura celular restante una reacción que mejora la resistencia a la humedad del producto. Las partículas torrefactadas tienen un valor energético mejorado medido en términos de energía calorífica por unidad de peso. El grado de torrefacción de las partículas de biomasa depende de varios factores, incluyendo el nivel de calor aplicado, la duración de la aplicación de calor, y las condiciones de gas circundantes (en particular con respecto al nivel de oxígeno).
Los sistemas actuales se esfuerzan por controlar mecánicamente las variables de calor, tiempo de residencia y niveles de oxígeno para lograr partículas torrefactadas consistentes. Los mecanismos típicos destinados a torrefactar partículas de biomasa en condiciones de nivel bajo de oxígeno usan medios mecánicos para transportar las partículas (tales como bandejas o tornillos rotativos) y aplican calor a las superficies de transporte para el transporte de las partículas a torrefactar. Tales mecanismos tienen varios inconvenientes, incluyendo que es difícil o imposible escalar su capacidad de forma significativa. A medida que aumenta la demanda de biomasa torrefactada, la capacidad limitada de los mecanismos actuales se ha convertido en un problema que impide el uso de tal biomasa. En consecuencia, el Solicitante considera que son deseables métodos y sistemas mejorados capaces de producir partículas de biomasa torrefactadas de forma sistemática y eficiente. Estos métodos y sistemas deberán basarse en principios y conceptos que permitan el control ajustado del proceso, logrando al mismo tiempo grandes capacidades, para satisfacer la demanda creciente. Ejemplos de sistemas y métodos conocidos se describen en CN 201 041457 Y o WO 2008/107044 A1.
Breve resumen
Las realizaciones descritas en este documento y definidas en las reivindicaciones anexas proporcionan sistemas y métodos de torrefacción de biomasa que están especialmente adaptados para torrefactar partículas de biomasa (incluyendo en particular partículas de biomasa celulósica) de varios tamaños de manera eficiente y consistente. Los sistemas y métodos son fácilmente escalables para satisfacer una amplia variedad de necesidades industriales y proporcionan un control mejorado del proceso con respecto a la supervisión y el ajuste de parámetros operativos para optimizar o adaptar las características de las partículas de biomasa torrefactadas resultantes.
Según una realización, un sistema de torrefacción de biomasa puede resumirse como se define en la reivindicación 1.
La corriente de gas calentado calienta directamente las partículas de biomasa cuando la corriente de gas transporta intermitentemente las partículas de biomasa a través del tambor de reactor. Las paletas de elevación pueden estar configuradas para regular el movimiento de las partículas de biomasa a través del tambor de reactor, influyendo por ello en el tiempo de retención de las partículas de biomasa dentro del tambor de reactor. Las paletas de elevación pueden incluir paletas espaciadas alrededor de una circunferencia interior del tambor de reactor a intervalos regulares o irregulares y en al menos tres posiciones a lo largo de la longitud longitudinal del tambor de reactor. Las paletas de elevación interoperan con la corriente de gas calentado para clasificar las partículas de biomasa según la densidad y/o el tamaño de las partículas, moviendo más lentamente las partículas relativamente más densas con respecto a las partículas de dimensiones similares y las partículas relativamente más grandes con respecto a las partículas que tienen densidades similares a través del tambor de reactor.
El sistema de torrefacción de biomasa puede incluir además una tolva situada hacia abajo del tambor de reactor para recoger las partículas de biomasa torrefactadas que salen del tambor de reactor y para descargar del sistema las partículas de biomasa torrefactadas. El sistema puede incluir además un conducto para expulsar gases de escape del sistema, con válvulas de control y amortiguadores, estando colocadas las válvulas de control y los amortiguadores para regular un nivel de presión dentro del sistema para impedir la infiltración de oxígeno, permitiendo al mismo tiempo que los gases de escape salgan del sistema. El conducto puede dirigir los gases de escape del sistema a un dispositivo remoto para uso de los gases de escape en un proceso auxiliar o suplementario. El dispositivo remoto puede ser, por ejemplo, un quemador configurado para utilizar los gases de escape para suministrar calor mediante un intercambiador de calor al gas que pasa a través del tambor de reactor durante la operación.
El sistema puede incluir además al menos una esclusa de aire situada entre la entrada y el tambor de reactor para limitar la cantidad de oxígeno que entra al sistema al recibir las partículas de biomasa. El sistema puede incluir además al menos un mecanismo de sellado entre el tambor de reactor y las estructuras adyacentes, incluyendo el mecanismo de sellado una cámara entre el tambor de reactor y un entorno externo y el mecanismo de sellado acoplado a una fuente de gas inerte o semi-inerte para purga selectiva de la cámara durante la operación de puesta en marcha o de parada.
La fuente de calor para el sistema puede ser un calentador eléctrico de conducto del tipo de inmersión, intercambiador de calor de gas a gas, un quemador de bajo nivel de oxígeno u otras fuentes de calor convencionales, tales como, por ejemplo, un quemador de residuos de madera u otros que está configurado para suministrar calor indirectamente a la corriente de gas en el sistema de torrefacción de biomasa.
El sistema de torrefacción de biomasa puede incluir además una planta de vapor acoplada al tambor de reactor para introducir vapor al tambor de reactor y asistir en la torrefacción de las partículas de biomasa. La planta de vapor también puede proporcionar funcionalidades de corriente de alisado y enfriamiento de seguridad para mejorar la seguridad operativa.
El sistema de torrefacción de biomasa puede incluir además un sistema de control configurado para ajustar selectivamente la velocidad del dispositivo ventilador para regular la velocidad y el volumen de gas a través del sistema. El sistema de control también puede estar configurado para ajustar selectivamente la velocidad de la rotación del tambor de reactor para regular el tiempo de residencia de las partículas de biomasa en el tambor de reactor. El sistema de control también puede estar configurado para ajustar selectivamente la temperatura del flujo de gas a través del sistema. El sistema de control puede estar configurado para ajustar selectivamente parámetros del flujo de gas a través del sistema, incluyendo el volumen, la velocidad y/o la presión. El sistema de control también puede estar configurado para controlar independientemente una pluralidad de parámetros operativos para regular un proceso de torrefacción de las partículas de biomasa, incluyendo los parámetros operativos al menos uno de una temperatura de entrada del reactor, una temperatura de salida del reactor, un tiempo medio de residencia, el contenido de oxígeno de la corriente de gas calentado y las características de flujo del gas. El sistema de control puede estar configurado para ajustar de forma continua o de forma intermitente al menos algunos de los parámetros operativos durante la operación para optimizar el proceso de torrefacción o adaptar las características de las partículas de biomasa torrefactadas resultantes.
Según una realización, un método de torrefacción de biomasa puede resumirse como se define en la reivindicación 11.
El método puede incluir además variar selectivamente al menos algunos de una pluralidad de parámetros operativos para adaptar las características de las partículas de biomasa torrefactadas resultantes, incluyendo los parámetros operativos al menos uno de la velocidad de la corriente de gas calentado a través del tambor de reactor, el caudal volumétrico de la corriente de gas calentado a través del tambor de reactor, la temperatura de la corriente de gas calentado a través del reactor, el nivel de presión dentro del tambor de reactor, la velocidad de la rotación del tambor de reactor, el contenido de oxígeno de la corriente de gas calentado, el contenido de humedad de las partículas de biomasa y la tasa de introducción de las partículas de biomasa al tambor de reactor. El método puede incluir además variar selectivamente el tiempo de residencia de las partículas de biomasa en el tambor de reactor. El método puede incluir además ajustar la pluralidad de paletas dentro del tambor de reactor con respecto a la posición y/o la densidad para regular el tiempo de retención de las partículas de biomasa dentro del tambor de reactor. El método puede incluir además pasar partículas de biomasa a través del tambor de reactor a diferentes tasas según la densidad y/o el tamaño de las partículas. El método puede incluir además descargar partículas de biomasa torrefactadas evitando al mismo tiempo sustancialmente la infiltración de oxígeno al tambor de reactor. El método puede incluir además establecer un nivel de presión dentro del tambor de reactor para impedir la infiltración de oxígeno al tambor de reactor. El método puede incluir además dirigir gases de escape a un dispositivo remoto del tambor de reactor para uso de los gases de escape en un proceso auxiliar o suplementario, tal como, por ejemplo, el uso como un combustible para un quemador remoto.
El método puede incluir además sellar el tambor de reactor con respecto al entorno externo y purgar selectivamente una o varias cámaras adyacentes a las interfaces de sellado del tambor de reactor con gas inerte o semi-inerte. El método puede incluir además pasar partículas de biomasa a través del tambor de reactor a una tasa entre aproximadamente una y cincuenta toneladas por hora, teniendo las partículas de biomasa una densidad de energía de al menos 20 gigajulios/tonelada (GJ/tonelada) después de ser torrefactadas dentro del tambor de reactor.
El método puede incluir además secar las partículas de biomasa en un transportador de tipo rotativo u otro tipo de sistema de secado antes de la introducción en el tambor de reactor. El secado de partículas de biomasa en el sistema de secado de tipo rotativo antes de la introducción en el tambor de reactor puede incluir secar las partículas de biomasa de modo que tengan un contenido de humedad medio inferior a veinte por ciento de humedad, en base al peso en húmedo.
El método puede incluir además establecer la corriente de gas calentado de tal manera que una temperatura de entrada de la corriente de gas calentado que entra en el tambor de reactor sea al menos 260°C (500°F) y de tal manera que una temperatura de salida de la corriente de gas calentado que sale del tambor de reactor sea al menos 204°C (400°F). El método puede incluir además descargar partículas de biomasa torrefactadas después de una sola pasada de las partículas de biomasa a través del tambor de reactor, variando los tamaños de partícula de las partículas de biomasa torrefactadas descargadas al menos diez por ciento, mientras que las características de densidad de energía y humedad de las partículas de biomasa torrefactadas son relativamente consistentes independientemente del tamaño de las partículas. El método puede incluir además introducir las partículas de biomasa en el reactor de tambor, teniendo las partículas de biomasa un tamaño medio de aproximadamente 1 cc a aproximadamente 16 cc (de aproximadamente 1/16 pulgada cúbica a aproximadamente una pulgada cúbica) en la entrada. El método puede incluir además ventilar el tambor de reactor en una condición de fallo. El método puede incluir además introducir vapor al tambor de reactor para contribuir a la torrefacción de las partículas de biomasa. La introducción de vapor en el tambor de reactor puede incluir producir vapor con una caldera que recibe calor de una parte de gas que sale del tambor de reactor.
Breve descripción de las varias vistas de los dibujos
La figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema de torrefacción de biomasa según una realización.
La figura 2 es un diagrama esquemático de un sistema integrado de procesado de biomasa según una realización.
La figura 3 es una vista isométrica de un sistema de torrefacción de biomasa según otra realización.
La figura 4 es una vista isométrica posterior del sistema de torrefacción de biomasa de la figura 3.
La figura 5 es una vista en alzado lateral del sistema de torrefacción de biomasa de la figura 3.
La figura 6 es una vista en planta superior del sistema de torrefacción de biomasa de la figura 3.
La figura 7 es una vista en alzado lateral de un tambor de reactor y componentes adyacentes del sistema de torrefacción de biomasa de la figura 3.
La figura 8 es una vista en sección transversal del tambor de reactor de la figura 7 tomada a lo largo de la línea 8-8. La figura 9 es una vista en alzado lateral de un conjunto de sellado, según una realización, que se puede utilizar con el sistema de torrefacción de biomasa de la figura 3.
La figura 10 es una vista de detalle ampliada de una parte del conjunto de sellado de la figura 9.
La figura 11 es una vista en sección transversal del conjunto de sellado de la figura 9 tomada a lo largo de la línea
11-11 de la figura 10.
Descripción detallada
En la descripción siguiente se exponen algunos detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión completa de varias realizaciones descritas. Sin embargo, los expertos en la técnica relevante reconocerán que se pueden poner en práctica realizaciones sin uno o varios de dichos detalles específicos. En otros casos, estructuras o pasos conocidos asociados con el equipo del proceso industrial y los procesos industriales pueden no mostrarse o describirse en detalle para no oscurecer innecesariamente las descripciones de las realizaciones. Por ejemplo, los expertos en la técnica relevante apreciarán que varios sensores (por ejemplo, sensores de temperatura, sensores de oxígeno, etc), dispositivos de control y otros controles del proceso industrial pueden proporcionarse y gestionarse mediante un controlador lógico programable (PLC) u otro sistema de control adecuado para supervisar los sistemas de torrefacción de biomasa descritos en este documento y controlar parámetros operativos de los procesos de torrefacción para optimizar o adaptar las características de las partículas de biomasa torrefactadas resultantes.
A no ser que el contexto requiera lo contrario, en toda la memoria descriptiva y las reivindicaciones siguientes, la palabra “comprender” y sus variaciones, tales como “comprende” y “comprendiendo” han de ser interpretadas en un sentido inclusivo abierto, es decir, “incluyendo, aunque sin limitación”.
La referencia en toda esta memoria descriptiva a “una realización” o “realización” quiere decir que un elemento, estructura o característica descritos en conexión con la realización se incluye en al menos una realización. Así, la aparición de las expresiones “en una realización” en varios lugares en toda esta memoria descriptiva no todas hacen referencia necesariamente a la misma realización. Además, los elementos, estructuras o características particulares pueden combinarse de cualquier manera adecuada en una o varias realizaciones.
En el sentido en que se usan en esta memoria descriptiva y las reivindicaciones anexas, las formas singulares “un/uno/una” y “el/la” incluyen los referentes en plural, a no ser que el contenido indique claramente lo contrario. También se deberá indicar que el término “o” se emplea generalmente en su sentido incluyendo “y/o” a no ser que el contenido indique claramente lo contrario.
La figura 1 representa un esquema de un sistema de torrefacción de biomasa 10 según una realización ejemplar. El sistema 10 incluye un tambor de reactor 12 que se soporta de manera que su eje longitudinal 16 gire. El sistema 10 incluye además una entrada 22 para recibir partículas de biomasa que han de ser procesadas, como representa la flecha etiquetada 24. Una esclusa de aire o esclusa de aire doble 26 con purga de gas inerte o semi-inerte opcional 27 o dispositivo similar está acoplada a la entrada 22 para evitar sustancialmente que entre oxígeno al sistema 10 cuando partículas de biomasa son alimentadas al sistema 10. Las partículas de biomasa pueden ser alimentadas a la entrada 22 mediante un transportador u otro mecanismo convencional de transporte de material. En una realización, se puede usar un transportador de tornillo de alimentación por tapón en lugar de la esclusa o esclusas de aire para crear un tapón de material que actúa como un cierre hermético cuando pasan partículas de biomasa a través de la entrada 22.
El sistema 10 incluye además una fuente de calor 30 dispuesta hacia arriba del tambor de reactor 12 para suministrar calor a una corriente de gas 34 que se genera dentro del sistema 10 por un dispositivo ventilador 32, que puede ser, por ejemplo, un dispositivo ventilador de tiro inducido o un dispositivo ventilador de tiro forzado. El dispositivo ventilador 32 es movido para aspirar o impulsar gas a través del tambor de reactor 12 y hacer circular el gas (o una parte sustancial del gas) de nuevo a la fuente de calor 30 para ser recalentado y suministrado al tambor de reactor 12 de manera recirculante. En algunas realizaciones, el ochenta por ciento o más del gas por volumen que sale del tambor de reactor 12 puede ser recirculado a la entrada del tambor de reactor 12. En algunas realizaciones, el noventa por ciento o más del gas por volumen que sale del tambor de reactor 12 es recirculado a la entrada del tambor de reactor 12. En algunas realizaciones, el noventa y cinco por ciento o más del gas por volumen que sale del tambor de reactor 12 es recirculado a la entrada del tambor de reactor 12.
Durante la operación, la corriente de gas 34 actúa como un fluido térmico para llevar energía calorífica a las partículas de biomasa dentro del tambor de reactor 12 y para proporcionar momento para el transporte de las partículas de biomasa. La corriente de gas también puede calentar la estructura interna del tambor 12, especialmente las paletas de elevación, que, a su vez, también pueden calentar las partículas de biomasa. Los conductos de gas 36 son de dimensiones apropiadas y están acoplados al menos al tambor de reactor 12, la fuente de calor 30 y el dispositivo ventilador 32 para recircular la corriente de gas 34 en el sistema 10. En algunas realizaciones, una parte predominante o toda la cantidad de gas que entra al tambor de reactor 12 es recirculada a la entrada del tambor de reactor 12 de manera continua mientras una cantidad de gas generado por la torrefacción de las partículas de biomasa es expulsada o sacada de otro modo del sistema 10. En algunas realizaciones, no se suministra gas nuevo (a excepción del escape no intencionado) a la corriente de gas recirculante 34 durante la operación.
En la realización ilustrada, la fuente de calor 30 tiene forma de un intercambiador de calor de gas a gas 60. Una corriente de gas caliente 35, en el rango de aproximadamente 427°C a aproximadamente 760°C (aproximadamente 800°F a aproximadamente 1400°F,) por ejemplo, es suministrada al intercambiador de calor 60 mediante un conducto de entrada 62, como representa la flecha etiquetada 64. La corriente de gas caliente 35 interactúa con la corriente de gas recirculante 34 del sistema de torrefacción 10 para transferirle calor. En algunas realizaciones, el intercambiador de calor 60 está configurado para elevar la temperatura de entrada de la corriente de gas de torrefacción 34 al intercambiador de calor 60 desde aproximadamente 260°C ± 38°C (500°F ± 100°F) a una temperatura de salida de aproximadamente 371°C ± 66°C (700°F ± 150°F). Al hacerlo así, la temperatura de la otra corriente de gas aislada 35 en el intercambiador de calor 60 se baja necesariamente antes de que salga del intercambiador de calor 60 mediante un conducto de salida 66. Sin embargo, la temperatura de la otra corriente de gas aislado 35 todavía es suficientemente caliente para ser útil en otros procesos, tales como, por ejemplo, el secado de las partículas de biomasa antes de la entrada en el sistema de torrefacción de biomasa 10. Consiguientemente, en algunas realizaciones, la corriente de gas 35 descargada del intercambiador de calor 60 mediante el conducto de salida 66 puede ser dirigida a un sistema de secado 70 (figura 2) u otro dispositivo, como representa la flecha etiquetada 68. En algunas realizaciones, la corriente de gas descargada 35 puede ser dirigida de nuevo a la entrada del intercambiador de calor 60 y mezclada con otro gas calentado que tenga una temperatura más alta, tal como, por ejemplo, un quemador remoto, para regular la temperatura de entrada del intercambiador de calor 60 a un nivel deseado o para que caiga dentro de un rango de temperatura deseado.
Aunque la realización ilustrada de la fuente de calor 30 de la figura 1 se representa como un intercambiador de calor de gas a gas 60, se hace notar que pueden proporcionarse otras varias fuentes de calor 30. Por ejemplo, en algunas realizaciones, se puede disponer una fuente eléctrica de calor del tipo de inmersión dentro del recorrido de la corriente de gas 34 del sistema de torrefacción de biomasa 10. En otras realizaciones, quemadores de bajo nivel de oxígeno pueden dirigirse directamente al sistema 10 para calentar la corriente de gas 34 sin incrementar de forma significativa el nivel de oxígeno dentro del sistema 10. Sin embargo, independientemente de la fuente de calor 30, es beneficioso aislar la corriente de gas 34 de manera recirculante para facilitar el mantenimiento de un entorno de bajo nivel de oxígeno dentro del tambor de reactor 12 que conduce a la torrefacción de partículas de biomasa.
En el extremo situado hacia abajo del tambor de reactor 12 se ha dispuesto una tolva separadora 38 para recoger partículas de biomasa torrefactadas (por ejemplo, virutas de madera torrefactadas, virutas de caña gigantes torrefactadas, otra biomasa celulósica torrefactada) cuando las partículas salen del tambor de reactor 12. Estas partículas son alimentadas después mecánicamente y/o bajo la fuerza de gravedad hacia una salida 40 para recogida. Uno o varios dispositivos de esclusa de aire 42 están acoplados a la salida 40 para evitar sustancialmente que se infiltre oxígeno al sistema 10 cuando las partículas torrefactadas sean sacadas del sistema 10. Las partículas más pequeñas (por ejemplo, finos de madera torrefactados, finos de caña gigantes torrefactados, otra biomasa celulósica torrefactada) que pueden pasar a través de la tolva separadora 38 pueden ser filtradas y quitadas de la corriente de gas 34 por un dispositivo de filtración 44, tal como, por ejemplo, un dispositivo de filtración de tipo ciclónico. Uno o varios dispositivos de esclusa de aire adicionales 46 pueden estar acoplados a una salida secundaria 48 para sacar el material filtrado del sistema 10 sin introducir cantidades significativas de oxígeno al sistema 10. En algunas realizaciones, una cámara o espacio entre un par de esclusas de aire secuencialmente alineadas 42, 46 puede estar acoplado a una fuente de gas inerte o semi-inerte para purga selectiva de la cámara o espacio, como representan las flechas etiquetadas 43, 47 (figura 2). En algunas realizaciones, el sistema de torrefacción 10 puede incluir un dispositivo de filtración de tipo ciclónico en lugar de una tolva 38 para separar y/o filtrar partículas de biomasa torrefactadas de la corriente de gas 34. En algunas realizaciones, el sistema de torrefacción 10 puede incluir uno o varios dispositivos neumáticos de descarga (no representados) para descargar partículas de biomasa torrefactadas del sistema de torrefacción 10.
Como se ha descrito previamente, la corriente de gas 34 es aspirada o impulsada a través del tambor de reactor 12 y se hace volver a la fuente de calor 30 (después de separar partículas torrefactadas, virutas, finos, polvo y/o cualesquiera residuos) bajo la influencia del dispositivo ventilador 32. Mientras la mayor parte sustancial del gas es recirculada, parte del gas puede ser desviada al conducto de escape 50. El gas expulsado a través del conducto de escape 50 puede ser usado en otro lugar en el proceso o en otro proceso, como representa la flecha etiquetada 52. Por ejemplo, los gases de escape pueden ser usados como combustible para generar calor para ayudar a la fuente de calor 30 al incrementar la temperatura de la corriente de gas 34. El conducto de escape 50 puede incluir un amortiguador de posición variable 54 que puede ser usado para equilibrar la presión dentro del tambor de reactor 12 de ligeramente negativa a ligeramente positiva. Dependiendo de la posición, esto puede ser usado para impedir que entre oxígeno al sistema 10.
La figura 2 representa un esquema de un sistema integrado de procesado de biomasa 11 según una realización ejemplar. El sistema integrado de procesado de biomasa 11 incluye, entre otras cosas, el sistema de torrefacción de biomasa 10 descrito anteriormente y un sistema de secado 70 que está configurado para secar partículas de biomasa antes de la introducción al sistema de torrefacción 10. En algunas realizaciones, el sistema de torrefacción de biomasa 10 está configurado para recibir partículas de biomasa que tienen un contenido de humedad reducido a un contenido de humedad inferior al veinte por ciento, en base al peso en húmedo, por el sistema de secado 70. En algunas realizaciones, las partículas de biomasa pueden ser virutas de madera que tienen un tamaño de partícula medio de entre aproximadamente 1 cc y aproximadamente 16 cc (aproximadamente 1/16 pulgada cúbica y aproximadamente una pulgada cúbica) y que tienen un contenido de humedad inicial por encima del cuarenta por ciento, en base al peso en húmedo. En algunas realizaciones, las partículas de biomasa pueden tener un tamaño sustancialmente consistente (una diferencia de menos de diez por ciento), y en otras realizaciones, el tamaño de las partículas puede variar un diez por ciento, veinte por ciento, treinta por ciento o más.
Según la realización ilustrada de la figura 2, el sistema de secado 70 incluye un tambor rotativo 71 que se soporta de modo que gire alrededor de su eje longitudinal 72. El sistema de secado 70 incluye además una entrada 74 para recibir partículas de biomasa que han de ser procesadas, como representa la flecha etiquetada 75. Las partículas de biomasa pueden ser alimentadas a la entrada 74 mediante un transportador u otro mecanismo convencional de transporte de material.
El sistema de secado 70 está acoplado a un quemador 76 que está configurado para alimentar una corriente de gas calentado mediante el conducto 77 a través del tambor rotativo 71 y transportar de forma intermitente partículas de biomasa a través del tambor 71 cuando gira. La corriente de gas calentado seca simultáneamente las partículas de biomasa cuando la corriente de gas impulsa las partículas a través del tambor rotativo 71. El quemador 76 puede estar configurado para quemar corteza, combustible de desperdicios de madera u otros combustibles para calentar la corriente de gas alimentada al sistema de secado 70. La corriente de gas que entra al sistema de secado 70 también puede ser complementada o mezclada con otras corrientes de gas del sistema integrado de procesado de biomasa 11 como se describe con más detalle en otro lugar.
En el extremo situado hacia abajo del tambor rotativo 71 se ha dispuesto una tolva separadora 78 para recoger partículas de biomasa secadas (por ejemplo, virutas de madera secadas, virutas de caña gigantes secadas, otra biomasa celulósica secada) cuando las partículas salen del tambor rotativo 71. Estas partículas son alimentadas después mecánicamente y/o bajo la fuerza de gravedad hacia una salida 79 para recogida para uso posterior o empaquetado. Las partículas más pequeñas y el polvo (por ejemplo, finos de madera secados, finos de caña gigantes secados, otra biomasa celulósica secada) que pueden pasar a través de la tolva separadora 78 son filtrados y quitados de la corriente de gas por un dispositivo de filtración 80, tal como, por ejemplo, un dispositivo de filtración de tipo ciclónico. Estas partículas son alimentadas hacia una salida secundaria 81 para uso posterior o empaquetado. En algunas realizaciones, el sistema de secado 70 puede incluir un dispositivo de filtración de tipo ciclónico en lugar de una tolva 78 para separar y/o filtrar partículas de biomasa secadas de la corriente de gas. En algunas realizaciones, el sistema de secado 70 puede incluir uno o varios dispositivos neumáticos de descarga (no representados) para descargar partículas de biomasa secadas del sistema de secado 70.
Puede disponerse un dispositivo ventilador 92 para aspirar o impulsar la corriente de gas a través del tambor rotativo 71 y para dirigir los gases de escape del tambor rotativo 71 hacia equipo de control de emisiones al ambiente 82 para el procesamiento de los gases de escape del sistema de secado 70 antes de su emisión al entorno o a otros sistemas, como representa la flecha etiquetada 83. Como ejemplo, el equipo de control de emisiones 82 puede incluir un precipitador electrostático en húmedo (WESP) para facilitar la extracción de partículas sólidas de dimensiones submicrométricas y gotitas de líquido de la corriente de gases de escape. El equipo de control de emisiones 82 puede incluir además un oxidante térmico regenerativo (RTO) para destruir las sustancias tóxicas del aire y los compuestos orgánicos volátiles (COVs) que pueda haber en los gases de escape. En algunas realizaciones, puede disponerse un RTO que use gas natural para calentar los gases de escape a aproximadamente 816°C (1500°F) donde se oxidan los COVs. En otras realizaciones, pueden usarse gases de escape de la torrefactadora para calentar el RTO, lo que puede reducir de forma significativa el costo operativo del RTO dado que, en otro caso, el gas natural supone un costo significativo para la operación de dicho equipo.
Al menos una parte de los gases de escape del sistema de secado 70 puede ser dirigida o reciclada hacia la entrada 74 del tambor rotativo 71 y combinarse con la corriente de gas calentado del quemador 76 para secar las partículas de biomasa que son alimentadas de forma continua al tambor rotativo 71, como representan las flechas etiquetadas 84. Gases adicionales procedentes de la salida del intercambiador de calor 60 del sistema de torrefacción 10 también pueden combinarse con los gases de escape procedentes del sistema de secado 70 para purificación antes de la descarga al entorno y/o para reintroducción al sistema de secado 70, como representan las flechas etiquetadas 85.
Según la realización ilustrada de la figura 2, las partículas de biomasa secadas (por ejemplo, virutas y finos de madera secados) pueden ser dirigidas a otra posición para posterior procesamiento, almacenamiento o empaquetado de las partículas de biomasa secadas como un artículo de consumo autónomo, como representa la flecha etiquetada 86. Una parte o todo el suministro de las partículas de biomasa secadas puede ser dirigido al sistema de torrefacción 10 para procesamiento posterior, como indica la flecha etiquetada 87.
Como se puede apreciar en la figura 2, las partículas de biomasa secadas generadas mediante el sistema de secado 70 pueden servir como material de entrada para el sistema de torrefacción 10. En algunas realizaciones, las partículas de biomasa secadas pueden tener un contenido de humedad medio inferior al veinte por ciento, en base al peso en húmedo, al entrar en el sistema de torrefacción 10. En otras realizaciones, el contenido de humedad medio de las partículas de biomasa secadas puede ser de entre un contenido de humedad de aproximadamente cinco por ciento, en base al peso en húmedo, y un contenido de humedad de aproximadamente quince por ciento, en base al peso en húmedo. En otras realizaciones, el contenido de humedad medio de las partículas de biomasa secadas puede ser superior al veinte por ciento, en base al peso en húmedo.
Aunque el sistema de secado 70 se ilustra como sistema de secado del tipo de tambor rotativo, como los diseñados y comercializados por Teal Sales Incorporated, cesionario de la presente solicitud, se hace notar que pueden utilizarse otros sistemas de secado en conexión con realizaciones de la presente invención, incluyendo, por ejemplo, hornos que tienen mecanismos de transporte del tipo de tornillo rotativo y lecho transportador. Consiguientemente, las realizaciones de los sistemas de procesamiento de biomasa descritos en este documento no se limitan a los sistemas de secado específicos ilustrados, sino que pueden incorporar un amplio rango de sistemas de secado convencionales.
Con referencia continuada a la figura 2, la fuente de calor 30 se representa como un intercambiador de calor de gas a gas 60 que está configurado para recibir una corriente de gas calentado del quemador 76, como indica la flecha etiquetada 88. La corriente de gas calentado que entra en el intercambiador de calor 60 puede mezclarse con gases de una salida del intercambiador de calor 60, como representan las flechas etiquetadas 90, para regular la temperatura de entrada de la corriente de gas calentado que entra en el intercambiador de calor 60. En algunas realizaciones, la temperatura de entrada de la corriente de gas que entra en el intercambiador de calor puede ser de entre aproximadamente 316°C y 760°C (aproximadamente 600°F y aproximadamente 1400°F) y, en algunas realizaciones, la temperatura de entrada de la corriente de gas que entra en el intercambiador de calor 60 puede ser de entre aproximadamente 427°C y aproximadamente 538°C (aproximadamente 800°F y aproximadamente 1000°F.) la corriente de gas recirculante del sistema de torrefacción 10 pasa a través del intercambiador de calor 60 y se calienta, según algunas realizaciones, a una temperatura de entrada del tambor de reactor de al menos 260°C (500°F). Después de pasar a través del tambor de reactor 12, la corriente de gas calentado tiene una temperatura de salida del tambor de reactor de al menos 204°C (400°F). En consecuencia, las partículas de biomasa que pasan a través del tambor de reactor de torrefacción 12 durante la operación son sometidas directamente a una corriente de gas calentado que tiene una temperatura de al menos 204°C (400°F) en toda la longitud del tambor de reactor 12. En algunas realizaciones, la temperatura de entrada del tambor de reactor es de aproximadamente 371°C ± 66°C (700°F ± 150°F) y la temperatura de salida del tambor de reactor es de aproximadamente 260°C ± 38°C (500°F ± 100°F). Las temperaturas de entrada del tambor de reactor y de salida del tambor de reactor de la corriente de gas calentado pueden ser supervisadas con sensores de temperatura apropiados y controladas mediante un bucle de control genérico o en cascada para mantener el gradiente de temperatura a través del tambor de reactor a un nivel deseado durante la operación.
Los gases de escape procedentes del proceso de torrefacción, que incluyen compuestos de hidrocarbono evaporados de las partículas de biomasa, vapor de agua y el aire ambiente que escape al sistema, pueden ser dirigidos, según algunas realizaciones, al quemador 76 para combustión, como indica la flecha etiquetada 91. De esta manera, la energía contenida en los gases de escape puede ser utilizada para calentar un medio de transferencia de calor para uso en el intercambiador de calor 60 para mantener la corriente de gas calentado 34 que fluye a través del tambor de reactor 12 a una temperatura de entrada elevada deseada. De nuevo, en algunas realizaciones, la temperatura de entrada del tambor de reactor puede ser de aproximadamente 371°C ± 66°C (700°F ± 150°F) y la temperatura de salida del tambor de reactor puede ser de aproximadamente 260°C ± 38°C (500°F ± 100°F). El gradiente de temperatura del tambor de reactor puede ser controlado a través de un bucle de control en cascada que establece la temperatura de entrada del tambor de reactor. La temperatura de entrada del tambor de reactor puede ser controlada, por ejemplo, variando la cantidad de gas calentado alimentada al intercambiador de calor 60 desde el quemador 76. En algunas realizaciones, el quemador 76 puede estar configurado para quemar corteza, combustible de desperdicios de madera u otro combustible para calentar la corriente de gas 35 alimentada a través del intercambiador de calor 60. De nuevo, el calentamiento de esta corriente de gas 35 puede complementarse con la combustión de gases de escape del sistema de torrefacción 10, como representa la flecha etiquetada 91.
Las figuras 3 a 8 ilustran un sistema de torrefacción de biomasa 110 según otra realización ejemplar similar a los sistemas de torrefacción de biomasa 10 antes descritos, pero con detalles estructurales adicionales y una fuente de calor ejemplar diferente 130. El sistema 110 incluye un tambor de reactor 112 que se soporta en un bastidor estructural 114 para girar alrededor de un eje de rotación horizontal 116. El tambor de reactor 112 es movido por un motor de accionamiento 118 que puede estar acoplado eléctricamente a un sistema de control para controlar selectivamente la rotación del tambor de reactor 112 y opcionalmente ajustar su velocidad. El sistema de control incluye un panel de control 120 con controles apropiados (conmutadores, diales, medidores, etc) para controlar y supervisar selectivamente el sistema 110. Otros medidores y controles (por ejemplo, sensores, válvulas, etc) pueden estar situados a distancia y acoplados a componentes específicos del sistema para supervisión y control.
El sistema 110 incluye además una entrada 122 en forma de una canaleta para recibir partículas de biomasa que han de ser procesadas, como representa la flecha etiquetada 124. Una esclusa de aire o esclusa de aire doble 126 con un dispositivo opcional de purga de gas inerte o semi-inerte o similar está acoplada a la entrada 122 para evitar sustancialmente que entre oxígeno al sistema 110 cuando se introduzcan partículas de biomasa. Las partículas de biomasa pueden ser alimentadas a la entrada 122 mediante un transportador u otro mecanismo convencional de transporte de material. La tasa de introducción de partículas de biomasa puede ser supervisada y controlada para optimizar o adaptar las características de las partículas de biomasa torrefactadas resultantes. Pueden disponerse escaleras 128 u otros dispositivos de acceso para que un usuario acceda a la entrada 122 y otros componentes del sistema 110 para supervisión, mantenimiento y otros fines.
El sistema 110 también incluye una fuente de calor 130 dispuesta hacia arriba del tambor de reactor 112 para suministrar calor a una corriente de gas que es generada en el sistema 110 por un dispositivo ventilador 132, que puede ser, por ejemplo, un dispositivo ventilador de tiro inducido o un dispositivo ventilador de tiro forzado. El dispositivo ventilador 132 es movido por un motor de accionamiento 134 para aspirar o impulsar gas a través del tambor de reactor 112 y recircularlo a la fuente de calor 130 para ser recalentado y suministrado al tambor de reactor 112 de manera recirculante. Los conductos de gas 136 son de dimensiones apropiadas y están acoplados al menos al tambor de reactor 112, la fuente de calor 130 y el dispositivo ventilador 132 para esta finalidad.
En el extremo situado hacia abajo del tambor de reactor 112 se ha dispuesto una tolva separadora 138 para separar partículas de biomasa torrefactadas de la corriente de gas cuando las partículas salen del tambor de reactor 112. Estas partículas son alimentadas después mecánicamente y/o bajo la fuerza de gravedad hacia una salida 140 para recogida para uso posterior o empaquetado. Un dispositivo de esclusa de aire 142 está acoplado a la salida 140 para evitar sustancialmente que se infiltre oxígeno al sistema 110 cuando las partículas torrefactadas son retiradas. Las partículas más pequeñas y el polvo que pueden pasar a través de la tolva separadora 138 son filtrados y quitados de la corriente de gas por un dispositivo de filtración 144, tal como, por ejemplo, un dispositivo de filtración de tipo ciclónico. Otro dispositivo de esclusa de aire 146 puede estar acoplado a una salida secundaria 148 para sacar el material filtrado del sistema 110 sin que entren cantidades significativas de oxígeno al sistema 110. En algunas realizaciones, el sistema 110 puede incluir un dispositivo de filtración de tipo ciclónico en lugar de una tolva 138 para separar y/o filtrar partículas de biomasa torrefactadas de la corriente de gas que pasa a través del tambor de reactor 112. En algunas realizaciones, el sistema 110 puede incluir uno o varios dispositivos neumáticos de descarga (no representados) para descargar partículas de biomasa torrefactadas del sistema 110.
Como se ha descrito previamente, la corriente de gas es aspirada o impulsada a través del tambor de reactor 112 y devuelta a la fuente de calor 130 (después de separar partículas torrefactadas, polvo y residuos) bajo la influencia del dispositivo ventilador 132. Mientras que la mayor parte sustancial del gas es recirculada al tambor de reactor 112, parte del gas es desviada a una chimenea de escape 150. El gas expulsado a través de la chimenea 150 puede ser recapturado para uso en otro lugar en el proceso o en otro proceso, tal como, por ejemplo, usarse como combustible para generar calor. La chimenea 150 puede incluir un amortiguador de posición variable 152 que puede ser usado para equilibrar la presión dentro del tambor de reactor 112 de ligeramente negativa a ligeramente positiva. Dependiendo de la posición, esto puede ser usado para impedir la entrada de oxígeno al sistema 110.
Otros detalles del tambor de reactor 112 se describirán ahora con referencia a las figuras 7 y 8. Como se representa en la realización ilustrada, el tambor de reactor 112 se soporta en una orientación horizontal en varios rodillos 160. Los rodillos 160 contactan el tambor 112 a lo largo de pistas de soporte 162 que están fijadas a una circunferencia del tambor 112. El diámetro del tambor 112 puede ser de 0,9, 1,2, 1,5 m (tres, cuatro, cinco pies) o más y puede estar configurado para recibir y procesar más de cincuenta toneladas de partículas de biomasa torrefactadas por hora.
El motor de accionamiento 118 está acoplado a una correa o cadena de accionamiento 164 y es controlado mediante el sistema de control para girar selectivamente el tambor 112 a varias velocidades, por ejemplo, de aproximadamente 3 rpm o más o menos. Juntas estancas de alta precisión 166 están dispuestas entre el tambor de giro 112 y los componentes estáticos para evitar la infiltración de oxígeno al sistema. De esta manera, las juntas estancas 166 y otros elementos del sistema son capaces de mantener la corriente de gas a un nivel de oxígeno bajo consistente creando un recipiente sustancialmente sellado.
Dentro del tambor de reactor 112 hay varias paletas de elevación 170 espaciadas circunferencialmente en cada una de una pluralidad de posiciones a lo largo de su longitud longitudinal. La densidad de las paletas de elevación 170 puede diseñarse para adaptación a las varias necesidades del sistema 110 y puede depender de varios factores interrelacionados, tales como, por ejemplo, la velocidad de rotación del tambor de reactor 112, la tasa de material alimentado al sistema 110, y la velocidad del dispositivo ventilador 132 o la resistencia de la corriente de gas calentado que pasa a través del tambor de reactor 112. Las paletas 170 están configuradas para elevar las partículas de biomasa cuando el tambor de reactor 112 gira en la dirección indicada con la flecha 172 y entonces dirigir y dejar caer las partículas de biomasa a la corriente de gas de modo que sean transportadas de forma intermitente a lo largo de la longitud del tambor de reactor 112 predominantemente por la energía cinética de la corriente de gas y torrefactadas simultáneamente. Esto es ventajoso porque el mecanismo de transporte de las partículas de biomasa proporciona un medio altamente eficiente para transferir calor directamente a las partículas. Consiguientemente, grandes volúmenes de partículas de biomasa pueden ser procesados por un sistema con reducidas demandas de energía. Además, la producción o la tasa de partículas de biomasa torrefactadas (toneladas/hora) puede ser relativamente más grande en comparación con los sistemas de torrefacción convencionales de tamaño generalmente comparable.
Las partículas de biomasa residen en el tambor 112 durante un período de tiempo y posteriormente son descargadas a la tolva separadora 138 u otro dispositivo de separación y dirigidas en la dirección indicada por la flecha etiquetada 174 para manipulación adicional. Una parte predominante o sustancial de la corriente de gas es dirigida en la dirección indicada con la flecha etiquetada 176 y recirculada, calentada y reintroducida al tambor de reactor 112 como indica la flecha etiquetada 178.
El sistema 110 permite así un proceso de torrefacción continuo que implica la introducción de partículas de biomasa a un tambor de reactor rotativo 112 mediante una esclusa de aire o esclusas de aire 126 para mantener un bajo nivel de oxígeno dentro del sistema de torrefacción 110 que conduce a la torrefacción de partículas de biomasa. Las partículas son transportadas a través del tambor 112 por la energía cinética de una corriente de gas calentado que se genera creando un tiro inducido o un tiro forzado mediante un dispositivo ventilador 132 conectado por un conducto 136 a la salida del tambor 112. También hay una fuente de calor 130 hacia arriba del tambor 112, tal como, por ejemplo, un calentador eléctrico de conducto del tipo de inmersión (figura 3) o un intercambiador de calor de gas a gas (figura 1). El dispositivo ventilador 132 aspira o impulsa gas a través o mediante la fuente de calor 130 y a través del tambor 112. Para la viabilidad del proceso es beneficiosa la recirculación del gas que sale del tambor 112 de vuelta a la fuente de calor 130 para recalentamiento. También es beneficiosa para la viabilidad del proceso la capacidad de la corriente de gas calentado de calentar directamente las partículas de biomasa en un entorno de bajo nivel de oxígeno cuando la corriente de gas transporta simultáneamente las partículas de biomasa intermitentemente a través del tambor de reactor 112, como se explica con más detalle en otro lugar.
Hay naturalmente un cierto flujo de gas que es descargado del sistema 110 (al entorno externo u otro componente del proceso relacionado o no relacionado), el cual es sustancialmente igual a la suma de los gases extraídos de las partículas de biomasa debido a calentamiento (incluyendo la evaporación de agua) y cualquier escape que pueda entrar en el sistema 110.
El interior del tambor 112 contiene paletas especializadas de control de distancia de elevación y caída 170 que elevan y dejan caer las partículas cuando el tambor 112 gira, exponiendo por ello las partículas a la corriente de gas calentado que hace que se evapore la humedad de dentro de las partículas. Cuando las partículas caen dentro del tambor 112, el gas en movimiento dentro del tambor 112 hace que sean transportadas hacia delante. Generalmente se tardan varias rotaciones del tambor 112 en proporcionar un avance suficiente de las partículas para pasar a través de la longitud del tambor 112. El proceso de caída y transporte dentro del tambor 112 también clasifica las partículas. Las partículas más pequeñas y más ligeras pasan a través del tambor 112 de forma más rápida que las partículas más grandes y más pesadas. Esto permite que las partículas grandes permanezcan en el tambor 112 durante un tiempo de residencia relativamente más largo y crea un producto final más uniforme (es decir, las partículas grandes y pequeñas pueden ser procesadas conjuntamente de manera que tengan similares características finales a pesar de las diferencias de masa y volumen). Por ejemplo, en algunas realizaciones, el tamaño de partícula puede variar dentro de un lote concreto de partículas de biomasa torrefactadas en diez, veinte o treinta por ciento o más, mientras que las características de densidad de energía y humedad de las partículas se mantienen relativamente consistentes independientemente del tamaño de partícula. En algunas realizaciones, las paletas 170 pueden estar diseñadas de manera que varíen con respecto a la posición y/o la densidad de vuelos en diferentes realizaciones de manera que afecten al tiempo de residencia de las partículas de biomasa dentro del tambor de reactor 112.
Cuando se usa el sistema 110 para torrefactar partículas de biomasa, la fuente de calor 130 es responsable de añadir calor a un sistema de gas recirculante dentro del sistema 110. A su vez, la corriente de gas calentada dentro de este sistema de gas recirculante calienta directamente las partículas de biomasa cuando son transportadas a través del sistema 110. De esta manera, la corriente de gas calentado calienta y transporta directamente las partículas de biomasa simultáneamente. Esto es ventajoso porque el mecanismo de transporte de las partículas de biomasa proporciona un medio altamente eficiente para transferir directamente calor a las partículas. Consiguientemente, grandes volúmenes de partículas de biomasa pueden ser procesados por un sistema con reducidas demandas de energía. Además, la producción o tasa de partículas de biomasa torrefactadas (toneladas/hora) puede ser relativamente más grande en comparación con los sistemas de torrefacción convencionales de tamaño generalmente comparable. Esto permite ventajosamente implementar los sistemas descritos en este documento de manera especialmente factible desde el punto de vista comercial.
Los elementos de la fuente de calor 130 pueden proporcionar calor por cualquier fuente de energía fácilmente disponible. En algunas realizaciones, por ejemplo, puede aplicarse calor directo a la corriente de gas con un elemento eléctrico (por ejemplo, calentador eléctrico de conducto del tipo de inmersión 130). En otras realizaciones, puede proporcionarse calor a la corriente de gas a través de un intercambiador de calor de gas a gas 60 (figuras 1 y 2) acoplado a un sistema de combustión y/o calor residual (por ejemplo, el quemador 76 de las figuras 1 y 2). En otra realización, pueden dirigirse quemadores de bajo nivel de oxígeno directamente al sistema 110 para calentar la corriente de gas sin incrementar de forma significativa el nivel de oxígeno dentro del sistema 110. En algunas realizaciones, los gases de escape descargados de la chimenea 150 pueden ser usados como parte del combustible del calentamiento del proceso. Independientemente de la fuente de calor 130, se añade muy poco oxígeno adicional al sistema 110 durante toda la parte de calentamiento del proceso.
Los sistemas y los procesos de torrefacción se basan en un equilibrio de calor y energía que equilibra la energía que requiere la tasa del proceso, la fuente de calentamiento y tiempo de residencia requerido. Las realizaciones de los sistemas y métodos de torrefacción descritos en este documento son especialmente adecuadas para manipular y controlar estos factores y proporcionar sistemas y métodos que son fácilmente escalables para satisfacer varias necesidades industriales.
Por ejemplo, el tiempo de residencia de las partículas dentro del tambor 112 puede ser controlado por varios factores de diseño y proceso. Por ejemplo, la velocidad y el tamaño del dispositivo ventilador 132 pueden seleccionarse para regular la velocidad del gas calentado que circula dentro del tambor 112. Además, la velocidad y el volumen de la corriente de gas calentado también pueden ser ajustados por un amortiguador de entrada de ventilador del dispositivo ventilador 132. Como otro ejemplo, la velocidad de rotación del tambor 112 puede ponerse más alta o más baja para regular la tasa del efecto de elevación y caída dentro del tambor 112, creando así más o menos tiempo en el que las partículas están en suspensión. Además, dado que las paletas 170 pueden diseñarse de modo que operen en un amplio rango de velocidades rotacionales, la velocidad rotacional del tambor 112 puede ajustarse selectivamente mediante controles apropiados (tales como un motor de accionamiento de velocidad variable) para regular el tiempo de residencia. Además, la densidad de las paletas 170 dentro del tambor 112 puede ser usada para cambiar las condiciones de flujo dentro del tambor 112 dando a un diseño individual un tiempo de residencia inherente más corto o más largo. Además, el tamaño y la forma de las paletas 170 puede alterarse para satisfacer las necesidades del material procesado y crear un efecto de caída más o menos pronunciado, impactando por ello en el tiempo de residencia en el tambor 112.
En algunas realizaciones, las paletas 170 pueden fijarse al tambor 112 en una densidad y disposición concretas para optimizar o adaptar las características de las partículas de biomasa torrefactadas resultantes. La longitud del tambor 112 también puede variarse en el diseño inicial para crear más o menos tiempo de residencia. Además, las condiciones de carga de las partículas se pueden variar para crear más o menos resistencia a la corriente de gas dentro del tambor 112, afectando así al tiempo de residencia. Por ejemplo, en algunas realizaciones, puede ponerse un caudal volumétrico relativamente más grande de partículas de biomasa para llenar el interior del tambor 112 y ralentizar el progreso de las partículas a través del tambor 112. A la inversa, puede ponerse un caudal volumétrico relativamente menor de partículas de biomasa para reducir el llenado en el interior del tambor 112 y la velocidad el progreso de partículas de biomasa a través del tambor 112.
El nivel de oxígeno dentro del tambor 112 puede controlarse igualmente por varios factores de diseño y proceso. Por ejemplo, el diseño mecánico de la entrada de partículas puede seleccionarse de modo que incluya, por ejemplo, una esclusa de aire, una doble esclusa de aire de purga de gas, mecanismos de tornillo o análogos, teniendo cada mecanismo un nivel de capacidad diferente para evitar la infiltración de oxígeno. Preferiblemente, se minimiza la cantidad de oxígeno que entra en el sistema 110 con las partículas, pero es probable que varíe con el diseño según el tamaño de partícula y/o la tasa de producción deseada de la biomasa procesada. Además, el contenido de humedad entrante de las partículas se puede variar para controlar el nivel de oxígeno. Durante el procesamiento, el agua evaporada resultante desplaza parcialmente el oxígeno dentro del sistema 110, y así el nivel de humedad puede variarse para adaptarlo a los requisitos de producción (por ejemplo, menos humedad inicial quiere decir menos energía requerida para torrefactar las partículas, y más humedad inicial da lugar a menos oxígeno en el sistema). Además, se reconoce que hay una adición neta de gas al sistema cuando las sustancias volátiles y la humedad se evaporan de las partículas. Como se ha descrito previamente, este gas excedente puede ser expulsado del sistema 110 mediante una chimenea 150 y, según algunas realizaciones, puede ser recapturado para uso en otro lugar en el proceso o en otro proceso, tal como, por ejemplo, usarse como combustible para generar calor. La chimenea 150 puede incluir un amortiguador de posición variable 152 que puede ser usado para equilibrar la presión dentro del tambor 112 de ligeramente negativa a ligeramente positiva. Dependiendo de la posición del amortiguador 152, esto puede usarse para impedir que entre oxígeno al sistema 110.
En algunas realizaciones, muchos de los varios parámetros operativos explicados anteriormente, así como otros parámetros operativos, pueden ser ajustados (manual o automáticamente) durante la operación. En otras realizaciones, los parámetros operativos pueden establecerse antes de la operación. Independientemente del esquema de control concreto, la capacidad de controlar independientemente varios parámetros operativos de los sistemas descritos en este documento proporciona sistemas y métodos de torrefacción de biomasa especialmente versátiles que pueden adaptarse a condiciones cambiantes, tales como, por ejemplo, el contenido de humedad de las partículas de biomasa seleccionadas para ser procesadas y la densidad de energía deseada de las partículas de biomasa torrefactadas resultantes que puede variar.
El sistema 110 también puede estar equipado con juntas de precisión estancas 166 en las conexiones rotativas o estáticas y otras conexiones y componentes de bajo escape para proporcionar un recipiente especialmente bien sellado para mantener niveles de oxígeno bajos consistentes dentro del sistema 110.
Las figuras 9 a 11 ilustran una realización ejemplar de un conjunto de sellado de precisión 266 que puede ser usado para eliminar sustancialmente la infiltración de oxígeno del entorno circundante al tambor de reactor 212 en una interfaz rotacional. Como se representa mejor en la figura 10, el conjunto de sellado 266 puede incluir estructuras de pestaña rígidas 270 que están acopladas a una pestaña 268 del tambor de reactor 212 para girar al unísono con él. Las estructuras de pestaña 270 pueden extenderse hacia estructuras de pestaña estacionarias 272 colocadas hacia arriba del tambor 212 con respecto a la dirección de flujo F. Un intervalo o espacio entre las estructuras de pestaña estacionarias 272 y las estructuras de pestaña rotativas 270 puede ser puenteado por elementos de sellado 274 para definir una cámara interna 276. Esta cámara interna 276 puede ser purgada de forma intermitente con gas inerte o semi-inerte para mantener una barrera de gas inerte o semi-inerte entre un entorno externo al conjunto de sellado 266 y un entorno interno del tambor de reactor 212.
Los elementos de sellado 274 pueden incluir refuerzos internos para proporcionar suficiente rigidez para mantener los elementos de sellado 274 en contacto sellante con las estructuras de pestaña rotativas 270 cuando el tambor 212 gira durante la operación alrededor del eje rotacional 216. También pueden proporcionarse elementos de empuje adicionales 280 para empujar uno o varios de los elementos de sellado 274 a contacto firme con las estructuras de pestaña rotativas 270. En la realización ilustrada, los elementos de empuje 280 se representan como elementos de muelle solapados que se extienden desde las estructuras de pestaña estacionarias 272 colocadas hacia arriba del tambor de reactor 212 a un elemento de sellado 274 superpuesto sobre las estructuras de pestaña rotativas 270. Como se representa en la figura 11, los elementos de sellado 274 pueden estar empalmados de la manera representada para evitar el deshilachado de los elementos de sellado 274 cuando el tambor de reactor 212 y las estructuras de pestaña 270 giran en la dirección R durante la operación.
Aunque cada una de las estructuras de pestaña 270, 272 se ilustra como elementos estructurales en forma de L, se hace notar que el tamaño y la forma de las estructuras de pestaña 270, 272 puede variar de forma significativa. Sin embargo, independientemente del tamaño y de la forma, es beneficioso, según algunas realizaciones, proporcionar una cámara interna aislada 276 que puede ser purgada selectivamente cuando sea necesario (por ejemplo, durante la puesta en marcha, la parada o condiciones de fallo del sistema) con gas inerte o semi-inerte para ayudar a mantener el entorno interno dentro del tambor de reactor 212 a un nivel de oxígeno bajo consistente. Además, independientemente del tamaño, la forma y la configuración de los elementos del conjunto de sellado 266, una interfaz de sellado redundante es beneficiosa para ayudar a minimizar el escape al entorno interno.
También se hace notar que se puede disponer otras juntas estancas y dispositivos de sellado (por ejemplo, esclusas de aire o esclusas de aire dobles) en otros puntos de escape potenciales en el sistema, incluyendo, por ejemplo, en las entradas y salidas de partículas de biomasa. Además, también se pueden formar cámaras sustancialmente selladas en estas posiciones entre el sistema de torrefacción y el entorno externo. Estas cámaras pueden estar acopladas a fuentes de gas inerte o semi-inerte para la purga intermitente de las cámaras con gas inerte o semiinerte, tal como, por ejemplo, en la puesta en marcha, parada o durante las condiciones de fallo del sistema. La purga de estas cámaras puede asegurar ventajosamente que nada o muy poco oxígeno del entorno circundante se infiltre en el gas recirculante del sistema de torrefacción. En algunas realizaciones, el sistema puede estar equipado con esclusas de aire dobles de alimentación y descarga que están dispuestas en serie con la purga con gas inerte o semi-inerte habilitada entre las esclusas de aire.
También pueden incorporarse varios dispositivos de seguridad a los sistemas de torrefacción para mejorar la seguridad operativa. Por ejemplo, los sistemas pueden estar equipados con agujeros de ventilación que se romperán o abrirán si se produjese una explosión o deflagración menor de magnitud suficiente para dañar potencialmente el equipo. Como otro ejemplo, también pueden integrarse sistemas de detección y extinción de chispas en los sistemas de torrefacción, tales como, por ejemplo, sistemas de detección y extinción de chispas y componentes comercializados por GreCon, Inc., con sede en Tigard, Oregon. Además, las características operativas del sistema pueden ser supervisadas, por ejemplo, por varios sensores (por ejemplo, temperatura, presión, oxígeno, etc), y los datos operativos obtenidos pueden ser usados para ajustar y controlar el sistema cuando sea necesario para mejorar la seguridad o para optimizar el proceso de torrefacción. En algunas realizaciones, también se puede usar espectroscopia de masa en tiempo real para identificar compuestos en las corrientes de gas y para ajustar o controlar el sistema cuando sea necesario para mejorar la seguridad o para optimizar el proceso de torrefacción.
En algunas realizaciones, el vapor procedente de una caldera separada de una planta de vapor 93 (figura 2) que funciona con el gas de escape del tambor de reactor 12 (como representa la flecha etiquetada 94) u otro combustible o fuente de calor puede ser inyectado al sistema 10 (como representa la flecha etiquetada 95) para controlar más el oxígeno en el proceso o como una corriente de alisado y enfriamiento de seguridad y también se puede usar como un gas de purga inerte o semi-inerte en el proceso. Además, el uso de vapor como parte del gas de proceso que pasa a través del tambor de reactor 12 también puede mejorar la transferencia de calor a las partículas de biomasa. En algunas realizaciones, la caldera puede ser calentada con gas de escape dirigido a ella por el conducto 96 acoplado al tambor de reactor 12. En otras realizaciones, la caldera puede ser calentada por el quemador 76 u otra fuente de calor. En algunas realizaciones, al producirse una condición de fallo, puede introducirse vapor al tambor de reactor 12 en cantidades suficientes a efectos de alisado y enfriamiento. De esta manera, la seguridad operativa del sistema de torrefacción 10 puede mejorarse,
En general, conociendo los procesos por los que el calor, el tiempo de residencia y los niveles de oxígeno son controlados y teniendo la flexibilidad mediante el diseño inicial y las numerosas variables de proceso descritas en este documento, pueden crearse realizaciones de los sistemas y métodos de torrefacción de biomasa para acomodar una variedad de materiales de biomasa en una variedad de condiciones locales y proporcionar la flexibilidad y el control necesarios para lograr resultados de torrefacción consistentes. En algunas realizaciones, por ejemplo, los sistemas y métodos de torrefacción pueden estar configurados para torrefactar partículas de biomasa en forma de virutas de madera a una tasa mínima de una tonelada de partículas de biomasa torrefactadas por hora, teniendo las partículas de biomasa torrefactadas resultantes una densidad de energía de al menos 20 GJ/tonelada.
Los sistemas y métodos de torrefacción descritos en este documento son especialmente adecuados para proporcionar un proceso de torrefacción continuo que tiene muchos beneficios sobre los sistemas de torrefacción convencionales, y en particular, los sistemas y métodos discontinuos que requieren el procesamiento discontinuo de partículas de biomasa en un horno, secadero u otro dispositivo similar. La naturaleza continua de los sistemas y métodos de torrefacción descritos en este documento permite, entre otras cosas, tasas de producción relativamente más altas. Además, la eficiencia con la que las partículas de biomasa pueden ser procesadas con los sistemas y métodos permite una alta producción de material con demandas de energía relativamente más bajas.
Aunque las realizaciones de los sistemas y métodos de torrefacción descritos en este documento se ilustran en las figuras incluyendo tambores de reactor que giran alrededor de un eje de rotación alineado horizontalmente, se hace notar que, en algunas realizaciones, el eje de rotación puede estar inclinado. En tales realizaciones, la gravedad puede desempeñar un papel significativo en el transporte de las partículas de biomasa a través del tambor de reactor. Además, aunque en este documento se describen realizaciones de los sistemas y métodos de torrefacción que implican una corriente de gas calentada que pasa a través del tambor de reactor para llevar o transportar las partículas de biomasa transfiriendo simultáneamente calor a las partículas de biomasa para torrefactarlas, se hace notar que, en algunas realizaciones, las partículas de biomasa pueden ser transportadas por mecanismos alternativos (por ejemplo, gravedad, dispositivos de tornillo, dispositivos transportadores, etc) y sometidas a una corriente de gas en contraflujo calentada dentro del tambor de reactor para torrefactar las partículas de biomasa.
Además, las varias realizaciones descritas anteriormente pueden combinarse para proporcionar otras realizaciones. Se pueden hacer estos y otros cambios en las realizaciones a la luz de la descripción antes detallada. El alcance de la invención se define por las reivindicaciones anexas.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de torrefacción de biomasa, comprendiendo:
una entrada para recibir partículas de biomasa;
un tambor de reactor configurado para girar alrededor de un eje de rotación, teniendo el tambor de reactor una pluralidad de paletas colocadas en él en una pluralidad de posiciones a lo largo de una longitud longitudinal del tambor de reactor, fijándose dichas paletas al tambor de reactor;
una fuente de calor hacia arriba del tambor de reactor para calentar gas contenido en el sistema a una temperatura suficiente para torrefactar las partículas de biomasa durante la operación;
un dispositivo ventilador acoplado al sistema para crear, cuando el sistema está en operación, a través del tambor de reactor una corriente de gas calentado suficiente para transportar de forma intermitente las partículas de biomasa a lo largo de la longitud longitudinal del tambor de reactor cuando las partículas de biomasa son elevadas por las paletas y dejadas caer a través de la corriente de gas calentado cuando el tambor de reactor gira; y
conductos de gas acoplados a al menos el tambor de reactor, la fuente de calor y el dispositivo ventilador para recircular al menos una parte de gas que sale del tambor de reactor de nuevo a la fuente de calor para recalentar el gas para reintroducción al tambor de reactor; donde
el dispositivo ventilador está configurado para regular la velocidad y el volumen de la corriente de gas calentado con el fin de controlar el tiempo de residencia de las partículas dentro del tambor de reactor; y
las paletas de elevación están configuradas para interoperar con la corriente de gas calentado para clasificar las partículas de biomasa según la densidad y/o el tamaño de las partículas, con el fin de mover más lentamente las partículas relativamente más densas con respecto a las partículas de dimensiones similares y las partículas relativamente más grandes con respecto a las partículas que tienen densidades similares a través del tambor de reactor.
2. El sistema de torrefacción de biomasa de la reivindicación 1, comprendiendo además:
conductos para expulsar gases de escape del sistema;
válvulas de control; y
amortiguadores, estando colocadas las válvulas de control y los amortiguadores para regular un nivel de presión dentro del sistema con el fin de inhibir la infiltración de oxígeno al sistema permitiendo al mismo tiempo que los gases de escape salgan del sistema.
3. El sistema de torrefacción de biomasa de la reivindicación 1, comprendiendo además:
conductos para dirigir los gases de escape del sistema a un dispositivo remoto para uso de los gases de escape en un proceso auxiliar o suplementario.
4. El sistema de torrefacción de biomasa de la reivindicación 3, donde el dispositivo remoto es un quemador configurado para utilizar los gases de escape para generar un medio calentado para suministrar calor mediante un intercambiador de calor al gas que pasa a través del tambor de reactor durante la operación.
5. El sistema de torrefacción de biomasa de la reivindicación 1, comprendiendo además:
al menos una esclusa de aire acoplada entre la entrada y el tambor de reactor para limitar la cantidad de oxígeno que entra al sistema al recibir las partículas de biomasa; y
al menos un mecanismo de sellado entre el tambor de reactor y estructuras adyacentes, incluyendo el mecanismo de sellado una cámara entre el tambor de reactor y un entorno externo y el mecanismo de sellado acoplado a una fuente de gas inerte o semi-inerte para purga selectiva de la cámara durante la operación.
6. El sistema de torrefacción de biomasa de la reivindicación 1, donde la fuente de calor es:
un calentador eléctrico de conducto del tipo de inmersión colocado hacia arriba del tambor de reactor;
un intercambiador de calor colocado hacia arriba del tambor de reactor, estando configurado el intercambiador de calor para transferir calor desde un gas calentado aislado del tambor de reactor al gas que pasa a través del tambor de reactor durante la operación; o un quemador de bajo nivel de oxígeno colocado para calentar directamente el gas que pasa a través del tambor de reactor durante la operación.
7. El sistema de torrefacción de biomasa de la reivindicación 1, comprendiendo además:
una planta de vapor acoplada al tambor de reactor para introducir vapor al tambor de reactor y asistir en la torrefacción de las partículas de biomasa.
8. El sistema de torrefacción de biomasa de la reivindicación 1, comprendiendo además:
un sistema de control configurado para:
ajustar selectivamente la velocidad del dispositivo ventilador para regular una velocidad del flujo de gas a través del sistema;
ajustar selectivamente la velocidad de la rotación del tambor de reactor para regular un tiempo de residencia de las partículas de biomasa en el tambor de reactor;
ajustar selectivamente la temperatura del flujo de gas a través del sistema;
ajustar selectivamente parámetros del flujo de gas a través del sistema, incluidos el volumen, la velocidad y/o la presión; y/o
controlar independientemente una pluralidad de parámetros operativos para regular un proceso de torrefacción de las partículas de biomasa, incluyendo los parámetros operativos al menos uno de una temperatura de entrada del reactor, una temperatura de salida del reactor, un tiempo medio de residencia, el contenido de oxígeno de la corriente de gas calentado y las características de flujo del gas.
9. El sistema de torrefacción de biomasa de la reivindicación 1, donde
el tambor de reactor tiene un diámetro de al menos cinco pies (1,5240 m) y el sistema está configurado para torrefactar partículas de biomasa a una tasa mínima de una tonelada de partículas de biomasa torrefactadas por hora, teniendo las partículas de biomasa torrefactadas una densidad de energía de al menos 20 GJ/tonelada.
10. El sistema de torrefacción de biomasa de la reivindicación 1, comprendiendo además:
al menos un conducto de ventilación configurado para someter el sistema a un entorno externo a la deflagración dentro del tambor de reactor.
11. Un método de torrefacción de biomasa comprendiendo:
girar un tambor de reactor alrededor de un eje de rotación, teniendo el tambor de reactor una pluralidad de paletas colocadas en él en cada una de una pluralidad de posiciones a lo largo de una longitud longitudinal del tambor de reactor, fijándose dichas paletas al tambor de reactor;
generar a través del tambor de reactor una corriente de gas calentado suficiente para transportar de forma intermitente partículas de biomasa a lo largo de la longitud longitudinal del tambor de reactor y torrefactar simultáneamente las partículas de biomasa cuando las partículas de biomasa son elevadas por las paletas y dejadas caer a través de la corriente de gas calentado cuando el tambor de reactor gira; y
recircular una parte sustancial del gas que sale del tambor de reactor de nuevo a una entrada del tambor de reactor mediante uno o varios conductos de gas para torrefactar partículas de biomasa dentro del tambor de reactor; donde la velocidad y el volumen de la corriente de gas calentado son ajustados con el fin de controlar el tiempo de residencia de las partículas dentro del tambor de reactor; y
las paletas de elevación interoperan con la corriente de gas calentado para clasificar las partículas de biomasa según la densidad y/o el tamaño de las partículas con el fin de mover más lentamente las partículas relativamente más densas con respecto a partículas de dimensiones similares y las partículas relativamente más grandes con respecto a las partículas que tienen densidades similares a través del tambor de reactor.
12. El método de torrefacción de biomasa de la reivindicación 11, comprendiendo además:
variar selectivamente al menos algunos de una pluralidad de parámetros operativos para adaptar las características de las partículas de biomasa torrefactadas resultantes, incluyendo los parámetros operativos al menos uno de una velocidad de la corriente de gas calentado a través del tambor de reactor, un caudal volumétrico de la corriente de gas calentado a través del tambor de reactor, una temperatura de la corriente de gas calentado a través del reactor, un nivel de presión dentro del tambor de reactor, una velocidad de la rotación del tambor de reactor, un contenido de oxígeno de la corriente de gas calentado, un contenido de humedad de las partículas de biomasa y una tasa de introducción de las partículas de biomasa al tambor de reactor.
13. El método de torrefacción de biomasa de la reivindicación 11, comprendiendo además:
pasar partículas de biomasa a través del tambor de reactor a una tasa mínima de una tonelada por hora, teniendo las partículas de biomasa una densidad de energía de al menos 20 GJ/tonelada después de ser torrefactadas dentro del tambor de reactor.
14. El método de torrefacción de biomasa de la reivindicación 11, comprendiendo además:
secar las partículas de biomasa en un sistema de secado de tipo rotativo antes de la introducción en el tambor de reactor.
15. El método de torrefacción de biomasa de la reivindicación 14, donde secar las partículas de biomasa en el sistema de secado de tipo rotativo antes de la introducción en el tambor de reactor incluye secar las partículas de biomasa de manera que tengan un contenido de humedad medio inferior a un contenido de humedad de veinte por ciento, en base al peso en húmedo.
16. El método de torrefacción de biomasa de la reivindicación 11, comprendiendo además:
descargar partículas de biomasa torrefactadas después de una sola pasada de las partículas de biomasa a través del tambor de reactor, variando los tamaños de partícula de las partículas de biomasa torrefactadas descargadas en al menos diez por ciento, mientras que las características de densidad de energía y humedad de las partículas de biomasa torrefactadas son relativamente constantes independientemente del tamaño de las partículas.
17. El método de torrefacción de biomasa de la reivindicación 11, comprendiendo además:
introducir vapor al tambor de reactor para asistir en la torrefacción de las partículas de biomasa.
18. El método de torrefacción de biomasa de la reivindicación 17, donde introducir vapor al tambor de reactor incluye producir vapor con una caldera que recibe calor de una parte del gas que sale del tambor de reactor.
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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
CA2832340C (en) 2011-04-18 2019-06-18 Hm3 Energy, Inc. A system and process for producing torrefied biomass using a mass flow reactor
EP2729749A4 (en) * 2011-07-07 2015-04-08 Torrefuels Inc SYSTEM AND METHOD FOR CONVERTING ORGANIC MATERIAL TO A TORREIZED 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
PL2855643T3 (pl) * 2012-05-25 2023-09-25 Airex Energie Inc. Sposób toryfikacji biomasy z reaktorem ze złożem cyklonowym
US9562204B2 (en) 2012-09-14 2017-02-07 Astec, Inc. Method and apparatus for pelletizing blends of biomass materials for use as fuel
EP2912150B1 (en) * 2012-10-25 2017-09-06 Astec, Inc. Method and apparatus for pelletizing blends of biomass materials for use as fuel
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 (es) * 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
US11339342B2 (en) 2017-05-16 2022-05-24 Massachusetts Institute Of Technology Biomass conversion reactors and associated systems and methods
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
EP3826778A4 (en) * 2018-07-23 2022-04-13 Debris Diversion Solutions IMPROVED LANDFILL VOLUME REDUCTION METHODS
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
WO2023122817A1 (en) * 2021-12-29 2023-07-06 OCS IP Pty Ltd Continuous carbonisation system and methods therefor
US11873450B2 (en) * 2022-02-17 2024-01-16 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

Family Cites Families (82)

* 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
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
US4787917A (en) 1985-05-24 1988-11-29 Clerc De Bussy Le Method for producing torrefied wood, product obtained thereby, and application to the production of energy
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
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
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
US5997289A (en) 1998-05-01 1999-12-07 Harper International Corp. Rotary calciner with mixing flights
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
US20060280669A1 (en) 2005-06-10 2006-12-14 Jones Fred L Waste conversion process
NL1029909C2 (nl) 2005-09-08 2007-03-09 Stichting Energie Werkwijze en inrichting voor het behandelen van biomassa.
NL1030864C2 (nl) 2006-01-06 2007-07-09 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
CA2654900C (en) 2006-06-14 2015-10-06 Torr-Coal Technology B.V. Method for the preparation of solid fuels by means of torrefaction as well as the solid fuels thus obtained and the use of these fuels
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.
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
PL2134820T3 (pl) 2007-03-07 2012-02-29 Subcoal Int B V Sposób suszenia i oczyszczania mieszaniny pylastych odpadów celulozy/plastiku
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)
JP2011504196A (ja) 2007-11-20 2011-02-03 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ 浄化合成ガス流の製造方法
FR2924300B1 (fr) 2007-11-23 2009-12-04 E T I A Evaluation Technologiq Dispositif de traitement thermique de solides divises.
US20090151253A1 (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
JP2011521191A (ja) 2008-04-03 2011-07-21 ノース・キャロライナ・ステイト・ユニヴァーシティ 自己熱可動式焙焼装置
SE532746C2 (sv) 2008-06-11 2010-03-30 Bio Energy Dev North Ab Förfarande och apparatur för framställning av torrefierat lignocellulosamaterial
US8161663B2 (en) 2008-10-03 2012-04-24 Wyssmont Co. Inc. System and method for drying and torrefaction
CA2681282C (en) 2008-10-03 2012-10-16 Wyssmont Company 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
WO2010068099A1 (en) 2008-12-08 2010-06-17 Foxcoal Ip B.V. Process for the production of paper
WO2010068773A1 (en) 2008-12-10 2010-06-17 Kior Inc. Process for preparing a fluidizable biomass-catalyst composite material
US8276289B2 (en) 2009-03-27 2012-10-02 Terra Green Energy, Llc System and method for preparation of solid biomass by torrefaction
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
US20100273899A1 (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
JP2012526645A (ja) * 2009-05-14 2012-11-01 チャオテック ピーティワイ リミテッド バイオマス炭化物およびエネルギーを作り出すための、熱分解プロセスならびに装置
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.
US20100242354A1 (en) 2009-06-09 2010-09-30 Sundrop Fuels, Inc. Systems and methods for reactor chemistry and control
BRPI1010186A2 (pt) 2009-07-02 2016-03-29 Gershon Ben-Tovim equipamentos para torrefação e processo para a produção de produtos de biomassa torradag
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
CA2683139A1 (en) 2009-10-05 2011-04-05 Mark A. Lowe Method for hot oil torrifaction of wood chips
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
FR2952068B1 (fr) 2009-10-30 2012-09-28 Olivecoal Concept Procede de fabrication d'un combustible par torrefaction de grignon d'olive
WO2011057822A1 (de) 2009-11-16 2011-05-19 Uhde Gmbh Vorrichtung und verfahren zur erzeugung eines feinkörnigen brennstoffs aus festen oder pastösen energierohstoffen durch torrefizierung und zerkleinerung
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.
EP2348091B1 (fr) 2010-01-12 2012-12-05 IFP Energies nouvelles Procédé d'hydroliquéfaction directe de biomasse comprenant deux etapes d'hydroconversion en lit bouillonnant
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

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