FI122778B - Pyrolyysimenetelmä kattilan yhteydessä ja pyrolyysilaitteisto - Google Patents

Pyrolyysimenetelmä kattilan yhteydessä ja pyrolyysilaitteisto Download PDF

Info

Publication number
FI122778B
FI122778B FI20085265A FI20085265A FI122778B FI 122778 B FI122778 B FI 122778B FI 20085265 A FI20085265 A FI 20085265A FI 20085265 A FI20085265 A FI 20085265A FI 122778 B FI122778 B FI 122778B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
pyrolysis
fuel
pyrolyser
carrier material
furnace
Prior art date
Application number
FI20085265A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20085265A (fi
FI20085265A0 (fi
Inventor
Timo Honkola
Jani Lehto
Pasi Salonen
Original Assignee
Metso Power Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metso Power Oy filed Critical Metso Power Oy
Priority to FI20085265A priority Critical patent/FI122778B/fi
Publication of FI20085265A0 publication Critical patent/FI20085265A0/fi
Priority to EP09397507.6A priority patent/EP2107098B1/en
Priority to CA002660583A priority patent/CA2660583A1/en
Priority to US12/414,119 priority patent/US8287697B2/en
Priority to BRPI0900731-8A priority patent/BRPI0900731A2/pt
Priority to CN200910203912.8A priority patent/CN101619221B/zh
Priority to RU2009112063/04A priority patent/RU2508390C2/ru
Publication of FI20085265A publication Critical patent/FI20085265A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI122778B publication Critical patent/FI122778B/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/16—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form
    • C10B49/20—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form in dispersed form
    • C10B49/22—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with moving solid heat-carriers in divided form in dispersed form according to the "fluidised bed" technique
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/36—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed through which there is an essentially horizontal flow of particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/06—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone the circulating movement being promoted by inducing differing degrees of fluidisation in different parts of the bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/28—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus
    • F23C10/30—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus for controlling the level of the bed or the amount of material in the bed
    • F23C10/32—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus for controlling the level of the bed or the amount of material in the bed by controlling the rate of recirculation of particles separated from the flue gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/10005—Arrangement comprising two or more beds in separate enclosures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Description

PYROLYYSIMENETELMÄ KATTILAN YHTEYDESSÄ JA PYROLYYSI-LAITTEISTO
Keksintö kohdistuu pyrolyysimenetelmään, joka on oheisen patenttivaatimuk-5 sen 1 johdanto-osassa esitettyä tyyppiä. Keksintö kohdistuu myös pyrolyysi-laitteistoon, joka on oheisen patenttivaatimuksen 11 johdanto-osassa esitettyä tyyppiä.
Pyrolyysillä tarkoitetaan polttoaineen muuntamista inerteissä olosuhteissa ja 10 korkeassa lämpötilassa kaasumaiseen olomuotoon, joka lauhtuessaan muodostaa öljymäistä, eri orgaanisia yhdisteitä sisältävää nestettä. Inerteillä olosuhteilla tarkoitetaan pyrolyysin yhteydessä hapettomia olosuhteita, jolloin vältetään polttoaineen palaminen. Tervanvalmistus, ’’tervanpoltto”, on yksi esimerkki jo hyvin kauan tunnetusta pyrolyysiprosessista.
15
Pyrolyysiprosessissa polttoaine pyrolysoidaan, reaktioissa syntyneet kaasumaiset yhdisteet erotetaan hiiltojäännöksestä, ja ne lauhdutetaan pyrolyysi-öljyksi, jota voidaan käyttää esimerkiksi polttoaineena tai voidaan jatkojalostaa eri kemikaaleiksi. Pyrolyysiöljyn valmistusta eri bioperäisistä, esimerkiksi 20 puuperäisistä polttoaineista, on tutkittu tarkoituksena korvata sillä hiiltä ja raskasta polttoöljyä. Pyrolyysiöljyn eduksi voidaan katsoa sen helppo kuljetettavuus verrattuna vaikeasti kuljetettavaan biomassaan, kun otetaan huomioon polttoaineiden energiasisältö.
25 Pyrolyysiprosessien kehitystyöstä on esimerkkeinä monet patenttijulkaisut, 2 joista voidaan mainita US-4891459, US-5728271, EP-513051 ja US- ^ 6814940. Näissä julkaisuissa kuvattu pyrolyysitekniikka perustuu kiinteän, 0 esimerkiksi biomassapohjaisen polttoaineen leijutukseen inertillä leijutuskaa- 01 sulia n. 400-600 asteessa mahdollisesti leijupetimateriaalin läsnäollessa. Re- £ 30 aktorissa pyrolysoitava polttoaine syötetään reaktorin alaosaan, mistä se
CL
virtaa ylöspäin leijutuskaasun mukana. Petimateriaali ja hiiltojäännös erote-^ taan reaktorista ulosvirtaavista kaasuista sykloneilla tai vastaavilla erottimilla,
LO
§ kuten on esitetty esim. julkaisussa EP-513051 (Ensyn Techologies Inc.), jota oj vastaa mm. patentti US-5792340.
35 2
Julkaisussa WO-02/083816 on esitetty pyrolyysi leijupetireaktorissa, jossa peti pyritään pitämään tiheänä lämmönsiirron tehostamiseksi kantajapartik-keleista (hiekasta) polttoaineen partikkeleihin. Varsinainen reaktori on nou-suputki, jota ympäröivät palautuskierrossa olevat kantajapartikkelit, joista 5 poltetaan pois pyrolyysireaktiossa niihin muodostuneet, palamiskelpoiset jäännökset.
Julkaisussa WO-97/06886 (Biomass Technology Group B.V.) on esitetty lämpökäsiteltävän materiaalin kierrätys reaktorin sisällä erityisen pyörivän 10 pystysuoran, ylöspäin laajenevan astian avulla. Yhtenä sovelluksena on aineiden pyrolyysi. Julkaisussa WO-03/106590 (Biomass Technology Group B.V.) on esitetty kaksivaiheinen prosessi, joka ensimmäisessä vaiheessa käsittää pyrolysoitavien partikkelien ja kuumien kantajapartikkelien sekoittamisen sekoituskammiossa ja toisessa vaiheessa pyrolysikaasujen erotuksen 15 alaspäin virtaavasta seoksesta reaktorikammiossa.
Patentin US-5792340 (Ensyn Techologies Inc.) kuvan 8 mukaan hiiltojään-nös ja lauhtumattomat kaasut poltetaan kantajapartikkelien (esim. hiekan) kanssa erityisessä reaktorissa, josta kuumentuneet kantajapartikkelit johde-20 taan syklonierottimen ja kierrätysputken kautta pyrolyysireaktoriin, jossa reaktio tapahtuu ylöspäin suuntautuvassa virtauksessa. Kantajapartikkelien lämpötilaa voidaan säätää palauttamalla osa pyrolyysirektorista tulevista kantajapartikkeleista suoraan takaisin ilman kuumennusta. Kantajapartikkelien ja polttoaineen massasuhde tässä prosessissa on 12:1 - 200:1.
25
Patentissa FI-117512 (Valtion teknillinen tutkimuskeskus) on esitetty mene-
O
™ telmä, jossa kiinteää polttoainetta polttavan leijukattilan yhteyteen on sijoi- 0 tettu pyrolysaattori, joka käyttää hyväksi pyrolyysissä leijukattilan kuuman 01 inertin petimateriaalin (hiekan) energiasisältöä. Pyrolysaattoriin syötetään eri * 30 polttoainetta kuin leijukattilaan. Pyrolysaattorin polttoaine-energiatarve on korkeintaan 50 %, edullisesti enintään 25 % polttokattilan polttoainevirrasta. ^ Julkaisun esimerkeistä käy ilmi polttokattila, joka on kerrosleijukattila (BFB),
LO
§ josta petimateriaali otetaan alhaalta ja johdetaan syöttöputkea pitkin pyroly- oj saattorin alaosaan, jonne myös polttoaine ja leijutuskaasu syötetään. Pyroly- 35 saattori toimii kiertomassaleijureaktorina, jossa petimateriaali erotetaan syk- 3
Ionilla tuotekaasusta ja palautetaan polttokattilaan paluuputkea pitkin. Patentissa on vain ohimennen mainittu, että kattila voi olla kiertoleijukattila (CFB).
Em. patentissa pyrolyysi tapahtuu myötävirtaperiaatteella, ja pyrolysaattoriin 5 ja polttokattilaan syötetään eri polttoainetta ja polttokattilan polttoaineteho pidetään pyrolysaattorin polttoainetehoa korkeampana. Perusteina on mm. parempi hyötysuhde ja se, että polttokattilasta saatua lämpöä voidaan käyttää mm. pyrolysaattorin polttoaineen kuivaamiseen.
10 Perusteina pyrolysaattorin integroimisella polttokattilaan ja kahden polttoaineen syötölle em. patentin mukaisesti on, että pyrolyysissä syntyvän koksin ja lauhtumattomien kaasujen lämpösisältö on riittämätön pyrolyysiprosesin sisäiseen energiatarpeeseen, kun pyrolyysiprosessin polttoaine vaatii paljon kuivausta. Lisäenergia saadaan tällöin polttokattilasta, jossa voidaan polttaa 15 eri polttoainetta, joka voidaan valita esim. energiatuoton perusteella.
Edellä kuvattu menetelmä vaatii tuotekaasun ja petimateriaalin erotuslaitteen (syklonin) pyrolyysin jälkeen sekä putkistot petimateriaalin syöttämiseksi pyrolysaattoriin ja palauttamiseksi polttokattilaan.
20
Edellämainitun suomalaisen patentin lisäksi läheistä tekniikan tasoa edustavat julkaisut US4430195 ja DD-282702, joissa käytetään leijupetipoltosta saatua, pyrolyysin kautta painovoimaisesti kierrätettävää kiintoainetta läm-mönsiirtäjänä.
25
Keksinnön tarkoituksena on esittää menetelmä ja laitteisto, joilla voidaan to- o ^ teuttaa entistä kompaktimpi rakenne. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on
LO
o tunnusomaista se, että pyrolyysiprosessi suoritetaan kiertopetikattilan tulisi pesään rajautuvassa kammiossa, josta kantajamateriaali, koksi ja muut kan- 30 tajamateriaalin seassa olevat palavat aineet johdetaan yhden tai useamman paluuyhteen kautta tulipesään. cd
CM
LO
g Keksinnön mukaiselle pyrolyysilaitteistolle on puolestaan tunnusomaista se, ° että pyrolysaattori on tulipesään rajautuva kammio, joka on yhteydessä yh- 35 den tai useamman paluuyhteen kautta tulipesään.
4
Tulipesään rajautuvalla pyrolysaattorikammiolla saadaan kompakti rakenne. Pitkänomainen pyrolyysiosasto voidaan sijoittaa tulipesän yhden seinämän suuntaiseksi. Lisäksi on mahdollista syöttää polttoainetta kahdesta eri kohdasta tulipesään, mikä parantaa polttoaineen jakautumista poltto-prosessiin. 5
Keksinnön mukaisella menetelmällä inertin kantajamateriaalin kierrätys on yksinkertaisempaa, ja siinä voidaan hyödyntää materiaalin siirtymistä painovoiman avulla. Lisäksi polttoaineen ja kantajamateriaalin ristikkäisvirtauksen ja kantajamateriaalin suuren lämpösisällön ansiosta hyvälaatuista pyrolyysi-10 öljyä on mahdollista valmistaa hyvällä hyötysuhteella myös sellaisessa prosessissa, jossa kaikki tai lähes kaikki raakapolttoaine syötetään pyrolysaatto-riin. Keksinnössä hyödynnetään kiertopetikattilan materiaalikiertoa. Pyro-lyysiprosessissa syntynyt koksi ja muut kantajamateriaalin seassa olevat palavat aineet poltetaan polttoprosessissa kiertopetikattilan tulipesässä. Osa 15 polttoprosessissa syntyvästä energiasta otetaan ulos ja osa siirtyy kantaja-materiaaliin, joka palautetaan kiertopetikattilan kierrossa pyrolysaattoriin. Inertti kantajamateriaali kiertää kiertopetikattilassa normaalin petimateriaalin tavoin, jolloin se ottaa vastaan tehokkaasti lämpöä kattilan polttoprosessissa kulkiessaan ylöspäin kuuman palamisvyöhykkeen läpi ja myötävirtaan savu-20 kaasujen mukana, ja luovuttaa sitä tämän jälkeen pyrolyysiprosessiin. Pyro-lyysiprosessi järjestetään sopivimmin kiertopetikattilan ns. hiekkalukkoon.
Prosessi käsittää kokonaisuudessaan kolme osaprosessia: pyrolyysiprosessin, jossa polttoaineesta erotetaan kuuman kanta-25 jamateriaalin tuoman lämmön avulla haihtuvat ainesosat hapetto- ^ missä olosuhteissa,
O
^ - näin saatujen tuotekaasujen jatkokäsittelyprosessin, jossa pyrolyysi- 9 öljy erotetaan lauhtumattomista kaasuista, ja - polttoprosessin, jossa poltetaan pyrolyysiprosessin palamiskykyiset £ 30 sivutuotteet (pyrolyysijäännös ja kaasun jatkokäsittelyprosessista
CL
mahdollisesti palautetut lauhtumattomat kaasut) hapellisissa olosuh- c\j teissä kantajamateriaalin läsnäollessa, tn oo o <m Edellämainitusta osaprosesseista pyrolyysiprosessi ja polttoprosessi kuuluvat 35 kiertopetikattilan petimateriaalin eli kantajamateriaalin kiertoon.
5
Edullisen suoritusmuodon mukaan pyrolysaattoriin menevä polttoaine kuivataan prosessin hukkalämmöllä, kuten savukaasun, matalapaineisen höyryn tai pyrolyysin tuotekaasun lämmöllä.
5 Haluttaessa voidaan polttoaineen syöttö järjestää pääosin pyrolysaattorin kautta. Pyrolyysijäännöstä (koksia ja muita palamiskykyisiä komponentteja) ja lauhtumattomia kaasuja polttavaan kattilaan syötetään tällöin lisäpoltto-ainetta edellä mainittujen energiasisältöä pienempi määrä, esim. korkeintaan 10% edellämainittujen energiasisällöstä. Kattilan tuottama energia on näin 10 lähes yksinomaan peräisin pyrolyysiöljyn tuotannon sivutuotteista. On myös mahdollista järjestää polttoaineen syötöt pyrolyysiprosessiin ja polttoproses-siin perinteisellä tavalla, samaa tai eri polttoainetta käyttäen.
Kiertopetikattilan hiekkalukkoon järjestetyssä pyrolysaattorissa kattilan peti-15 materiaalia leijutetaan inertillä leijutuskaasulla samalla kun se siirtyy kohti kattilan tulipesää kiertopetikattilan kierrossa. Petimateriaali siirtyy polttopro-sessista painovoimaisesti pyrolyysiprosessiin, ja myös pyrolysoitava polttoaine pudotetaan edullisesti leijutuspinnan yläpuolelta pyrolyysiprosessiin. Polttoaine ja petimateriaali kulkeutuvat pyrolyysiprosessin kautta kohti poltto-20 prosessia ja leijutuskaasu poistuu petimateriaalin ja polttoaineen leijutetun seoksen yläpuolelta mukanaan pyrolyysissä syntynyt tuotekaasu. Erityistä erotinta ei tarvita, vaan kaasut erottuvat kiinteästä materiaalista itse pyro-lyysiprosessissa. Kun petimateriaali ja polttoaine siirtyvät poikittain kaasuvir-taukseen nähden, pyrolyysissä syntyvät kaasut ovat kontaktissa vain lyhyen 25 ajan polttoaineen, leijupetimateriaalin ja pyrolyysijäännöksen (koksin) ^ kanssa, o
(M
i
LO
o Pyrolysaattori on helppo integroida osaksi kiertopetikattilaa käyttämällä hy- väksi hiekkalukkoa, ja se voidaan rakentaa myös olemassa oleviin kiertopeti-£ 30 kattiloihin käyttämällä niissä tunnettuja hiekkalukkoratkaisuja. Polttoaineen
CL
syöttö voidaan järjestää ainakin osaksi pyrolysaattorin kautta tapahtuvaksi, ja c\j varsinaisen polttoprosessiin tarvitsee syöttää joissakin tapauksissa vain tuki in § polttoainetta lisäenergiatarpeen, kuten käynnistyksen vaatiman energian tyy- ° dyttämiseksi.
35 6
Keksinnöllä on muita edullisia lähinnä pyrolysaattorin rakenneratkaisuihin liittyviä suoritusmuotoja, joita käsitellään jäljempänä.
Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, 5 joissa kuva 1 esittää kaavamaisesti keksintöön kuulumatonta kokonaisprosessia, johon kuuluu pyro ly saatto ri 11 a varustettu kiertopetikattila ja tuotekaasujen käsittely, 10 kuva 2 esittää tarkemmin petimateriaalin ja polttoaineen kulkua pyro-lyysiprosesissa, kuva 3 esittää vaakaleikkauksena yhtä pyrolysaattorin rakennetta, jolla 15 voidaan toteuttaa kuvan 2 prosessi, kuva 4 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaista suoritusmuotoa, eli kiertopetikattilaa, jossa pyrolysaattori on liitetty tulipesään, ja 20 kuva 5 esittää kuvan 4 kattilaa vaakaleikkauksena.
Kuvassa 1 on esitetty kaavamaisesti prosessi, jossa käytetään kiertopetikattilaa (CFB), jossa inerttiä, kiinteistä partikkeleista muodostuvaa petimate-riaalia, tavallisesti hiekkaa tai muuta mineraalipohjaista ainetta, leijutetaan 25 tulipesässä 1 leijutusilmalla 17, joka samalla ainakin osaksi tuo palamispro- ^ sessin vaatiman hapen. Petimateriaalista käytetään jäljempänä myös nimi- ^ tystä kantajamateriaali, koska se ei osallistu varsinaisiin reaktioihin, vaan LT) 9 toimii etupäässä lämpöä tateenottavana, kuljettavana ja luovuttavana material aalina. Tulipesässä voi olla myös muita palamisilman syöttökohtia, joita ei ole g 30 esitetty tarkemmin. Tulipesästä 1 lähtee savukanava 2, jossa on petimateri-
CL
aalin erottimena 3 toimiva sykloni, joka erottaa petimateriaalin paluukiertoon, c\j jossa petimateriaali kulkee pyrolysaattorin 4 ja paluukanavan 12 kautta takai- m g sin tulipesään 1. Tulipesässä tapahtuvan polttoprosessin seurauksena kattila ° tuottaa ulospäin energiaa höyryn muodossa, jota voidaan vuorostaan käyttää 35 sähkön ja lämmön tuottamiseen. Kattilan höyryntuottoon liittyviä osia ei ole keksintöön kuulumattomina esitetty.
7
Kuvassa 1 petimateriaalin kiertoon (pistekatkoviiva C) kuuluu yhtenä osana pyrolyysiprosessi, jossa voidaan pyrolysoida pyrolyysiöljyn tuottoon sopivaa polttoainetta. Pyrolyysiprosessi sopii erityisen hyvin kiinteille työperäisille 5 polttoaineille, kuten puuhake, sahajauho, olki, erilaiset hakkuujätteet ja muu eloperäinen jäte yms. Kun pyrolysoitavasta materiaalista käytetään nimitystä polttoaine, on muistettava että aine ei pala pyrolyysiprosesissa vaan luovuttaa palamiskykyisiä kaasumaisia aineita, jotka nesteeksi lauhtumisen jälkeen voidaan ottaa talteen, varastoida, kuljettaa ja polttaa muualla niiden energia-10 sisällön hyödyntämiseksi.
Pyrolyysiprosessiin kuuluu pyrolyysireaktori eli pyrolysaattori 4, joka petima-teraalin kierrossa C sijaitsee erottimen 3 ja tulipesän 1 välillä. Se on oleellisesti suljettu kammio, jossa on polttoaineen syöttö, välineet leijutuskaasun 15 syöttämiseksi sekä pyrolyysissä syntyneiden orgaanisten kaasumaisten aineiden ja leijutuskaasun poisto. Kaasumaiset aineet johdetaan linjaa 7 pitkin lauhduttimeen 8, missä niistä lauhdutetaan yhdessä tai useammassa vaiheessa pyrolyysiöljy, joka otetaan ulos linjaa 9 pitkin. Lauhtumattomat kaasut poistetaan linjaa 10 pitkin jatkokäsittelyyn. Näitä kaasuja voidaan pesurin jäl-20 keen käyttää uudestaan pyrolysaattori n leijutuskaasuna (katkoviiva D) tai edullisemmin kiertopetikattilan tulipesän 1 polttoaineena (katkoviiva E).
Pyrolyysiprosessi on jatkuva, ja siinä käytetään hyväksi tulipesästä 1 tulevan petimateriaalin energiasisältöä. Kierrossa C petimateriaali ottaa vastaan läm-25 pöenergiaa tulipesän 1 polttoprosessista ja luovuttaa sitä pyrolyysaattorin 4 ^ pyrolyysiprosessiin. Pyrolyysi tapahtuu n. 400...600°C lämpötilassa. Poltto- ^ prosessissa käytetään vuorostaan hyväksi petimateriaalin mukana paluu- 9 kanavaa 12 pitkin tulipesään 1 menevää palamiskykyistä hiilipitoista pyro- lyysijäännöstä, eli materiaalia joka on jäänyt polttoaineesta jäljelle, kun tuote-£ 30 kaasu on erottunut siitä pyrolyysissä. Tulipesän 1 polttoaineen syöttö voi tar-
CL
vittaessa tapahtua yksinomaan tai lähes yksinomaan pyrolysaattorin 4 kautta c\j (nuoli ’’POLTTOAINE 1”). Polttoaineesta voidaan poistaa ei-toivottuja aines-
LO
§ osia pyrolyysiprosessissa, ja lopputuloksena on pääasiassa koksi, joka sopii ^ hyvin polttoprosessin polttoaineeksi. Näin pyrolyysiprosessi toimii tavallaan 35 myös tulipesään syötettävän polttoaineen jalostusprosessina. On kuitenkin mahdollista, että myös tulipesään 1 syötetään polttoainetta ulkoa 8 (POLTTOAINE 2), jolloin se ei ole yksinomaan pyrolysaattorin 4 tuottaman polttoaineen varassa.
Petimateriaali kulkee polttoprosessissa myötävirtaan ylöspäin savukaasujen 5 mukana erottimeen 3, ja nousee näin samalla pyrolysaattorin 4 yläpuolelle. Petimateriaali kiertää tulipesän ulkopuolella painovoiman avulla erottimesta pyrolysaattorin kautta takaisin tulipesään. Petimateriaali tulee pyrolysaattoriin ylhäältä ja siirtyy yhdessä polttoaineen kanssa kohti tulipesää. Leijutuskaasu ja pyrolyysissa syntynyt tuotekaasu poistetaan peti materiaalin ja polttoaineen 10 yläpuolelta jatkokäsittelyyn (lauhdutukseen).
Leijutuskaasuna käytetään sopivaa inerttiä kaasua, kuten pyrolyysissa syntyviä lauhtumattomia kaasuja, kattilan kiertokaasua (prosessiin palautettavia savukaasuja), josta mahdollinen happi on poltettu pois, tai jotakin muuta 15 inerttiä kaasua, kuten typpeä. Leijutuskaasu kuivataan tarvittaessa vedettömäksi ennen sen syöttämistä pyrolysaattoriin.
Jos pyrolyysiprosessin polttoaine on kosteaa, jollaista bioperäinen polttoaine usein on, on se edullista kuivata ennen pyrolyysiä, jotta peti materiaalin lämpö 20 tulisi käytettyä pyrolyysireaktioihin ja vältettäisiin vesifaasin syntyminen pyrolyysiöljyyn. Kuivaus on edullista toteuttaa matalassa lämpötilassa, alle 170 °C:ssa, eli pyrolyysin alkamislämpötilan alapuolella. Kuivaamiseen voidaan käyttää polttokattilan 1 savukaasua, matalapaineista höyryä tai tuote-kaasun jäähdyttämisestä saatavaa lämpöä. Koska tulipesässä 1 poltetaan 25 koksia, on kattilan tuottama savukaasu melko kuivaa, ja tätä voidaan käyttää ^ polttoaineen suoraan kuivaamiseen, varsinkin silloin kun polttoaine syötetään ^ yksinomaan tai pääosin pyrolysaattorin 4 kautta.
ιό o
Mikäli pyrolysaattoria käytetään polttoprosessin ainoana energialähteenä, g 30 voidaan siis savukaasujen vesipitoisuutta alentaa huomattavasti, koska pyrolyysijäännöksen hiilipitoisuus on korkea. Jos poltto toteutetaan ns. hap-pipoltolla, voidaan saada typetöntä puhdasta hiilidioksidia, joka on helppo
LO
§ ottaa talteen, o
CM
35 Kuvassa 2 on esitetty materiaalin kulku pyrolyysiprosessissa. Kuva esittää kiertopetikattilan ns. hiekkalukkoon tehtyä pyrolysaattoria 4 pystyleikkauk- 9 sena siten, että petimateriaalin kulkusuunnassa peräkkäiset osastot on yhdessä tasossa. Käytännössä osastot voivat seurata toisiaan niin, että materiaali ei kulje koko ajan samaan suuntaan, vaan vaihtaa suuntaansa vaakatasossa osastojen sijoittelusta riippuen. Osastot on sijoitettu oleellisesti sul-5 jettuun kammioon. Erottimena 3 toimivasta syklonista kuuma petimateriaali putoaa laskuputkea 11 pitkin suoraan alas pyrolysaattorin tulo-osastoon 4a, josta se poistuu väliseinämän ja kammion katon välisestä aukosta varsinaiseen pyrolyysiosastoon 4b. Tämä tulo-osastoa rajaava väliseinä ulottuu korkeammalle kuin laskuputken 11 alareuna, jolloin tulo-osastoon 4a muodostuu 10 ensimmäinen kaasulukko. Petimateriaalin kulkusuunnassa pyrolyysiosaston 4b alkupäähän syötetään pyrolysoitava polttoaine ylhäältä kammion kattoon sijoitetun syöttöyhteen 14 kautta, eli polttoaine putoaa syöttökohdassa paino-voimaisesti petimateriaalin päälle. Petimateriaali ja pyrolyysissa vähitellen koksiksi ja muiksi pyrolyysijäännöksiksi muuntuva polttoaine kulkee pyro-15 lyysiosaston 4a läpi vaakasuunnassa ja pääsee pyrolysaattorin 4 lähtöosas-toon 4c pyrolyysiosastoa 4b rajaavan väliseinän ja kammion pohjan välisestä aukosta. Lähtöosastosta 4c materiaali pääsee viistosti alas tulipesään 1 suuntautuvaan paluukanavaan 12 kynnyksen yli. Kynnys sijaitsee korkeammalla kuin edellisen väliseinän alareuna, ja näin muodostuu toinen kaasu-20 lukko, eli rakenteellisesti pyrolysaattori 4 on ns. kaksoiskaasulukko.
Petimateriaalin kulku ylhäältä syklonista alas tulipesään tapahtuu painovoiman vaikutuksesta, ja vaakasuoralla osuudella materiaali kulkee leijutuskaa-sun kannattelemana pyrolysaattorin 4 läpi. Edellytyksenä materiaalin siirtymi-25 selle pyrolyysivaiheen läpi on myös painovoima. Petimateriaali putoaa omalla painollaan pyrolysaattoriin 4 ja lähtee takaisin tulipesään 1 painovoiman
O
^ avulla (paluukanavaa 12 pitkin alaspäin). Petimateriaali ja polttoaine kuljete- 0 taan siis fluidisoituna pyrolysaattorissa. Materiaalia leijutetaan pyrolysaatto- 01 rissa 4 altapäin kammion pohjan kautta puhallettavalla inertillä leijutuskaa- = 30 sulia, ja leijutus on joka osastossa. Pyrolyysireaktioissa polttoaineesta erot-
CL
tuneet kaasut ja leijutuskaasu kulkeutuvat petimateriaalin yläpuolella, ja ne
LO
^ poistetaan ylhäältä. Kammion pohjassa kussakin osastossa olevia leijutus-
LO
g suuttimia on merkitty viitenumerolla 5, ja pyrolyysissa syntyneiden kaasujen oj ja leijutuskaasujen poistoyhdettä, joka on kammion katossa pyrolyysiosaston 35 4b kohdalla, on merkitty viitenumerolla 6. Leijutusnopeudet ovat edullisesti itsenäisesti säädettäviä eri osastoissa 4a, 4b ja 4c.
10
Leijutuskaasun ja pyrolysoitavan polttoaineen virtaukset ovat siis ristikkäiset siten, että polttoaineen ja petimateriaalin päävirtaussuunta on vaakasuoraan ja leijutuskaasun ja pyrolyysissä erottuneiden kaasujen päävirtaussuunta on 5 pystysuoraan alhaalta ylös. Pikänomaisella pyrolyysiosaston 4b muodostamalla pyrolyysivyöhykkeellä on useampia peräkkäisiä leijutussuuttimia 5. Polttoaineen partikkelit tulevat siis kosketuksiin tuoreen leijutuskaasun kanssa samalla kun ne ovat koko ajan kontaktissa kuumaan petimateriaaliin kulkiessaan pyrolyysiosaston 4b läpi. Polttoainepartikkelien viipymäaika pro-10 sessissa tuoreen leijutuskaasun ja kuuman petimateriaalin kanssa tulee näin pidemmäksi kuin tuotekaasujen kontaktiaika prosessin polttoai- neen/pyrolyysijäännösten kanssa. Polttoainepartikkelit voidaan pitää pyrolyy-sille edullisissa olosuhteissa pitkän, pyrolyysivyöhykkeen pituuden ja materiaalin virtausnopeuden määräämän ajan, kun taas pyrolyysissä syntyneet 15 kaasut eli reaktiotuotteet vapautuvat selvästi lyhyemmässä ajassa. Suuretkin polttoaineen partikkelit ehtivät pyrolysoitua, mutta niistä syntyvät kaasut eivät ole yhtä pitkää aikaa mukana petimateriaalin ja polttoai- neen/pyrolyysijäännösten leijutetussa seoksessa, kun verrataan yksittäisten polttoainepartikkeleiden ja kaasun yksittäisten molekyylien viipymäaikoja.
20
Kun polttoaine tuodaan ylhäältä leijutettavan petimateriaalin päälle pyrolyysi-osastoon 4b, saadaan aikaan hyvä petimateriaalin ja polttoaineen sekoittuminen. Kuuma petimateriaali putoaa tulo-osastosta 4a väliseinän yli samaan kohtaan pyrolyysiosaston alkupäähän polttoaineen kanssa. Sekoittumista 25 voidaan vielä parantaa järjestämällä leijutusnopeus pyrolyysiosaston 4b al-^ kupäässä suuremmaksi kuin muualla pyrolyysiosastossa.
(M
LO
0 Materiaalin kulkureittiä on kuvattu pisteviivalla ja leijutetun petimateriaalin 01 yläpintaa eri osastoissa pistekatkoviivalla. Lisäksi kammion pohjassa pyro-30 lyysiosaston 4b kohdalla on karkean, leijumattoman pohjatuhkan ja muiden
CL
leijumattomien partikkelien poistoyhteet 15 ja kammion yläosassa pyrolyysi-oj osaston loppupäässä, esimerkiksi pyrolyysiosaston 4b sivuseinämän ylä-
LO
g osassa, on leijutetun petimateriaalikerroksen päälle mahdollisesti kertyvän ^ kevyen aineksen (pintatuhka) poistoyhde 16.
35 11
Kuvassa 2 on esitetty peräkkäiset osastot yhteen tasoon levitettyinä. Käytännössä materiaali voi tehdä 90 asteen käännöksiä eli pyrolysaattorin osastot voivat olla kulmissa toisiinsa nähden eikä suoraan peräkkäin. Tällainen ratkaisu pienentää pyrolysaattorin 4 tilantarvetta ja mahdollistaa myös ohitus-5 reittien käytön kuumalle petimateriaalille. Näin on mahdollista ohjata vain osa petimateriaalista pyrolyysiosaston kautta ja toinen osa pyrolyysiprosessin ohi tulipesään 1. Kuvassa 3 on esitetty vaakaleikkauksena eräs tällainen rakenne. Laskuputki 11 tulee pyrolysaattorikammion 4 keskelle, josta materiaalivirta jakautuu vastakkaisille puolille tulo-osastoon 4a ja ohitusosastoon 4d. 10 Tulo-osastosta 4a peti materiaali jakautuu kahteen pyrolyysiosastoon 4b. Py-rolyysiosastoissa pyrolyysi tapahtuu kuten kuvan 2 yhteydessä on esitetty, ja polttoaineen syöttöä näihin on kuvattu nuolella 14. Ohitusosastossa 4d peti-materiaalia leijutetaan, mutta siinä ei ole polttoaineen syöttöä. Pyrolyysi-osastoja 4b seuraa lähtöosastot 4c, joista materiaali siirtyy paluukanavan 12 15 alkupäähän, johon tulee materiaalivirta myös ohitusosastosta 4d. Tästä peti-materiaali, sekä pyrolyysin kautta mennyt että sen ohittanut, jatkaa paluukanavan 12 kautta tulipesään. Jos petimateriaalin määrä on suurempi kuin mitä tarvitaan pyrolyysiin, ohituksen avulla voidaan säätää pyrolyysiiin menevän petimateriaalin määrää, petimateriaali/polttoaine-suhdetta ja samalla py-20 rolyysilämpötilaa.
Kuvan 3 rakenteessa laskuputki 11 tulee eri osastoista muodostuvan kammion keskelle, tulo-osasto 4a sijaitsee laskuputken takana tulipesästä 1 katsoen ja ohitusosasto 4d tulipesän puolella. Pyrolyysiosastot 4b sijoittuvat 25 symmetrisesti em. osastojen kummallekin puolelle niiden pituussuunta tulisi pesää 1 kohti. Osastoja rajaavien väliseinien sijoittelu vastaa periaatteeltaan ^ kuvassa 2 esitettyä, ja materiaalin kulkua väliseinien yli ja ali on kuvattu nuo-
LO
o lilla. Osastojen sijoittelu voi olla muunkinlainen tilantarpeesta riippuen.
si-
CM
g 30 Kuvissa 4 ja 5 on esitetty keksinnön mukainen suoritusmuoto, jossa pyroly-
CL
saattorihiekkalukko on sijoitettu kiertopetikattilassa tulipesän kylkeen. Ku- vasta 4 käy ilmi, että pyrolyysiosasto 4b on vasta paluukanavan 12 jälkeen, tn g tässäkin kahden kaasulukon välissä kuten kuvassa 2. Ensimmäinen kaasu- ° lukko muodostuu syklonista tulevan laskuputken 11 ja paluukanavan 12 kyn- 35 nyksen avulla. Kuvassa 5 on rakenne vaakaleikkauksena. Paluukanava 12 päätyy pyrolyysiosaston 4b keskelle. Pyrolyysiosasto 4b on poikittain peti- 12 materiaalin tulosuuntaa vastaan, ja sen molemmissa päissä on lähtöosastot 4c, joita rajaavat väliseinät muodostavat toiset kaasulukot (materiaali tulee pyrolyysiosastosta 4b lähtöosastoon 4c alhaalta, esim. osastoja ylhäältä erottavan väliseinän alapuolelta, ja poistuu lähtöosastosta 4c tulipesään 1 5 ylempää paluuyhteen 12’ kautta, joka voi olla pyrolysaattorin 4 ja tulipesän 1 yhteisessä seinämässä). Polttoaine syötetään yläpuolelta paluukanavaan 12 petimateriaalin sekaan, josta se kulkeutuu petimateriaalin mukana pyrolyysi-osaston 4b keskelle ja jakautuu kahteen eri materiaalivirtaan. Pyrolyysiosas-tossa 4b ja lähtöosastoissa 4c on leijutus ja pyrolyysissä syntyneiden kaasu-10 jen poisto samalla periaatteella kuin kuvassa 2. Kuvien 4 ja 5 suoritusmuodon etuina on kompakti rakenne, koska pitkänomainen pyrolyysiosasto 4b on tässä sijoitettu tulipesän 1 yhden seinämän suuntaiseksi. Lisäksi saadaan polttoaine syötettyä kahdesta eri kohdasta (lähtöosastot 4c) tulipesään 1, mikä parantaa polttoaineen jakautumista polttoprosessiin. Vaikka materiaalia 15 leijutetaankin pyrolysaattorissa, myös tässä kokonaismassavirta pyrolysaattorin 4 läpi aiheutuu painovoimasta.
Kuuman petimateriaalin syöttö pyrolyysiprosessiin voidaan myös vaiheistaa. Pyrolysaattori voidaan varustaa esimerkiksi useammalla pyrolyysiosastolla, 20 joihin kuhunkin syötetään lisää petimateriaalia. Jos alussa vain osa tarvittavasta petimateriaalista saatetaan kontaktiin polttoaineen kanssa, voidaan py-rolyysi aloittaa suhteellisen alhaisessa lämpötilassa, ja kun pyrolyysi on edennyt, tuodaan loppu petimateriaali kerralla tai vaiheittain polttoaineen sekaan ja pyrolyysilämpötilaa voidaan näin korottaa loppua kohti.
25 ^ Lisäksi pyrolyysiprosessin lämpötilaa voidaan säätää pyrolyysaattoriin 4 sijoi- ^ tetulla lämmönvaihtimella. Tulo-osastoon 4a sijoitettua lämmönvaihdinta on
LO
9 merkitty numerolla 13 kuvassa 2.
sj-
(M
g 30 Keksinnössä voidaan koko kiertopetikattilan polttoaineena käyttää vain pyro-
CL
lyysiprosessin polttoainetta (POLTTOAINE 1, kuva 1), joka muuntuu pyro-c\j lyysiprosessissa tulipesän käyttämäksi koksiksi ja muiksi palamiskykyisiksi m g pyrolyysijäännöksiksi. On kuitenkin mahdollista järjestää osa tulipesän poltto- ° aineen syötöstä muulla tavalla, myös niin, että tulipesä saa energiansa suu- 35 rimmaksi osaksi suoraan sinne syötetystä polttoaineesta (POLTTOAIE 2, kuva 1) eikä pyrolyysiprosessin kautta. Jos pyrolysaattori on mitoitettu vas- 13 taamaan pääosin tulipesän energiatarpeesta, tulipesän lisäpolttoaineen eli tukipolttoaineen energiasisältö on vain pieni osa, sopivimmin korkeintaan 10 % petimateriaalin ja mahdollisesti lauhtumattomien kaasujen mukana tulevan polttoaineen energiasisällöstä. Tämä lisäpolttoaine voi olla myös eri 5 polttoainetta kuin pyrolyysiprosessiin syötetty polttoaine. Lisäpolttoainetta voidaan tarvita varsinkin prosessin käynnistyksen yhteydessä kuumentamaan tulipesässä petimateriaali pyrolyysin vaatimaan lämpötilaan. Tulipesä 1 kannattaa olla varustettu polttoaineen erillissyötöllä myös sitä tapausta varten, että kiertopetikattilaa käytetään ilman pyrolyysiä, jolloin pyrolysaattoria 4 10 käytetään tavallisen hiekkalukon tavoin ilman polttoaineen syöttöä.
Kiertävää petimateriaalia on massana laskettuna moninkertainen määrä py-rolyysiin syötettävän polttoaineen määrästä. Sopiva massavirtojen suhde on 20:1, mutta suhde voi vaihdella tämän arvon molemmin puolin.
15
Pyrolysaattori on helppo järjestää myös olemassa oleviin kiertopetikattiloihin hiekkalukon tilalle. Tällöin hiekkalukko mitoitetaan suuren polttoainevirran johdosta riittävän suureksi. Joissakin tapauksissa kuvan 2 paluukanavia 12 voi olla useampia kuin yksi, jotta varmistetaan polttoaineen tasainen jakau-20 tuminen tulipesään.
On myös mahdollista järjestää yhteen kattilaan kaksi tai useampia pyro-lysaattoreita. Tällöin kiertopetikattila varustetaan vastaavalla määrällä syklo-neita, jotka erottavat petimateriaalin savukaasuista pyrolysaattorille.
25
OJ
δ
(M
uS
cp
(N
X
cc
CL
LO
CO
CM
LO
CO
O
o
CM

Claims (18)

1. Pyrolyysimenetelmä kattilan yhteydessä, jossa menetelmässä kattilan lei-jupetipolttoprosessista (1) saatua kantajamateriaalia kierrätetään takaisin 5 polttoprosessiin siten, että kantajamateriaali kulkee polttoprosessissa (1) myötävirtaan savukaasujen kanssa, minkä jälkeen se erotetaan savukaasuista erottimella (3), ja erottimen ja polttoprosessin välillä kantajamateriaali siirtyy painovoimaisesti pyrolyysiprosessin (4b) kautta, jossa se sekoitetaan kiinteään polttoaineeseen, josta muodostetaan kuuman kantajamateriaalin 10 luovuttaman lämmön avulla lauhtuvia kaasumaisia aineita, jotka poistuvat leijutuksen vaikutuksesta kantajamateriaalin ja polttoaineen seoksen yläpuolelta ja jotka erotetaan pyrolyysiprosessista tulevasta kaasuvirrasta (7) nestemuodossa ns. pyrolyysiöljynä, tunnettu siitä, että pyrolyysiprosessi (4b) suoritetaan kiertopetikattilan tulipesään (1) rajautuvassa kammiossa, josta 15 kantajamateriaali, koksi ja muut kantajamateriaalin seassa olevat palavat aineet johdetaan yhden tai useamman paluuyhteen kautta tulipesään (1).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyro-lyysiprosessissa (4) kantajamateriaali ja polttoaine kulkee pyrolyysiprosessin 20 (4b) läpi poikittain leijutuskaasun virtaussuuntaan nähden.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kantaja-materiaali ja polttoaine siirtyy pääosin vaakasuunnassa pyrolyysiprosessin (4b) läpi, leijutuskaasu syötetään niiden alapuolelta, ja lauhtuvat kaasumaiset 25 aineet poistuvat leijutuskaasun mukana niiden yläpuolelta. OJ δ
™ 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polttoaine o syötetään ylhäältä pyrolyysiprosessin (4b) alkuun. C\l £ 30
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, CL että polttoprosessin (1) polttoaineen energiasta suurin osa on peräisin pyro- lyysiprosessista (4b). m oo o
^ 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poltto- 35 prosessiin syötetään lisäpolttoainetta korkeintaan 10% pyrolyysiprosessista (4b) peräisin olevien polttoprosessin polttoaineiden energiasisällöstä. 15
7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyrolyysiprosessilla (4b) muodostetaan samalla kattilan kantajamateriaa-lin kierron (C) kaasulukko. 5
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyro-lyysiprosessi (4b) suoritetaan kaksoiskaasulukossa ensimmäisen kaasulukon ja toisen kaasulukon välissä.
9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyrolyysiprosessi (4b) suoritetaan tulipesän (1) yhden seinämän suuntaisessa kammiossa siten, että kantajamateriaali ja polttoaine suuntautuu kammion keskiosasta molempia päitä kohti, ja kantajamateriaali, koksi ja muut kantajamateriaalin seassa olevat palavat aineet johdetaan kammion 15 molemmista päistä tulipesään (1).
10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyrolyysiprosessiin menevä polttoaine kuivataan hukkalämmöllä, kuten savukaasun, matalapaineisen höyryn tai pyrolyysiprosessin tuotekaa- 20 sun lämmöllä.
11. Pyrolyysilaitteisto, joka käsittää leijupetipoltolla toimivan tulipesän (1), py-rolysaattorin (4), ja virtaustiet, jotka yhdistävät tulipesän (1) ja pyrolysaattorin (4) leijupetipolton kantajamateriaalin kierron (C) järjestämiseksi tulipesän ja 25 pyrolysaattorin välillä, minkä lisäksi laitteisto käsittää syöttöyhteen (14) pyro-^ lysoitavan polttoaineen syöttämiseksi pyrolysaattoriin (4), pyrolysaattoriin ^ järjestetyt leijutuskaasun syöttövälineet (5) kantajamateriaalin ja polttoaineen LO o seoksen leijuttamiseksi, ja poistoyhteen (6), joka on järjestetty pyrolysaattorin (4) muodostamassa kammiossa sen yläosaan yhteyteen kantajamateriaalin g 30 ja polttoaineen leijutetun seoksen yläpuolella olevaan tilaan pyrolysoitavasta CL polttoaineesta eronneiden lauhtuvien kaasumaisten aineiden ottamiseksi ulos c\j pyrolysaattorista (4), ja lauhduttimen (8) lauhtuvien kaasumaisten aineiden tn g lauhduttamiseksi, jolloin kantajamateriaalin kierto on järjestetty tulipesän (1) ° kohdalla myötävirtaperiaatteella kuumien savukaasujen kulkuväylää pitkin, 35 jossa on pyrolysaattoria (4) korkeammalla sijaitseva erotin (3), joka on järjestetty erottamaan kantajamateriaali savukaasuista, kierron käsittäessä li- 16 saksi erottimen (3) ja pyrolysaattorin (4) välisen yhdyskanavan (11; 12) kan-tajamateriaalin siirtämiseksi painovoimaisesti pyrolysaattoriin (4), ja pyrolysaattorin (4) ja tulipesän (1) välisen paluutien (12; 12’) kantajamateriaalin palauttamiseksi tulipesään (1), tunnettu siitä, että pyrolysaattori (4) on tuli-5 pesään (1) rajautuva kammio, joka on yhteydessä yhden tai useamman pa-luuyhteen (12’) kautta tulipesään (1).
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kantaja-materiaalin ja polttoaineen seoksen kulkuväylä pyrolysaattorissa (4) on poi- 10 kittain leijutuskaasun syöttövälineiden (5) aiheuttamaan leijutuskaasun vir-taussuuntaan nähden, ja seoksen kulkuväylällä on useampia peräkkäisiä leijutuskaasun syöttövälineitä (5).
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että pyroly-15 saattori (4) käsittää oleellisesti vaakasuoran pyrolyysiosaston (4a), jonka pohjaan on järjestetty leijutuskaasun syöttövälineet (5) ja yläosaan poisto-yhde (6).
14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 11-13 mukainen laitteisto, tunnettu 20 siitä, että polttoaineen syöttöyhde (14) on kammion yläosassa polttoaineen syöttämiseksi ylhäältä kantajamateriaalin päälle.
14 Patentti vaati mu kset:
15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 11-14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että pyrolysaattori (4) muodostaa erottimen (3) ja tulipesän (1) välillä 25 olevaan kantajamateriaalin kiertoon (C) kaasulukon. C\J δ
^ 16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että pyroly- LO o saattori (4) muodostaa kaksoiskaasulukon. sj- (M g 30
17. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 11-16 mukainen laitteisto, tunnettu CL siitä, että pyrolysaattori (4) on tulipesän (1) yhden seinämän suuntainen c\j kammio jonka keskiosaan tulee kantajamateriaalin kierron (C) paluukanava tn g (12), jolloin kantajamateriaalin ja polttoaineen seoksen kulkuväylä suuntautuu ° kammion keskiosasta sen molempia päitä kohti, joissa on paluuyhteet (12') 35 tulipesään. 17
18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että pyroly-saattorissa (4) on tulipesän (1) yhden seinämän suuntainen pyrolyysiosasto (4a), joka molemmissa päissä on yhteydessä lähtökammioihin (4c), joissa on tulipesään yhteydessä oleva paluuyhde (12’). 5 C\J δ (M tn o sj- (M X Χ CL m CD (M m oo o o (M 18
FI20085265A 2008-03-31 2008-03-31 Pyrolyysimenetelmä kattilan yhteydessä ja pyrolyysilaitteisto FI122778B (fi)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20085265A FI122778B (fi) 2008-03-31 2008-03-31 Pyrolyysimenetelmä kattilan yhteydessä ja pyrolyysilaitteisto
EP09397507.6A EP2107098B1 (en) 2008-03-31 2009-03-26 A pyrolysis method in connection with a boiler and a pyrolysis apparatus
CA002660583A CA2660583A1 (en) 2008-03-31 2009-03-30 A pyrolysis method in connection with a boiler and a pyrolysis apparatus
US12/414,119 US8287697B2 (en) 2008-03-31 2009-03-30 Pyrolysis method in connection with a boiler and a pyrolysis apparatus
BRPI0900731-8A BRPI0900731A2 (pt) 2008-03-31 2009-03-31 método de pirólise em conexão com um refervedor, e, aparelho de pirólise
CN200910203912.8A CN101619221B (zh) 2008-03-31 2009-03-31 与蒸发器相关的热解方法和热解设备
RU2009112063/04A RU2508390C2 (ru) 2008-03-31 2009-04-01 Способ проведения пиролиза с использованием бойлера и устройство для проведения пиролиза

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20085265A FI122778B (fi) 2008-03-31 2008-03-31 Pyrolyysimenetelmä kattilan yhteydessä ja pyrolyysilaitteisto
FI20085265 2008-03-31

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20085265A0 FI20085265A0 (fi) 2008-03-31
FI20085265A FI20085265A (fi) 2009-10-01
FI122778B true FI122778B (fi) 2012-06-29

Family

ID=39269557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20085265A FI122778B (fi) 2008-03-31 2008-03-31 Pyrolyysimenetelmä kattilan yhteydessä ja pyrolyysilaitteisto

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8287697B2 (fi)
EP (1) EP2107098B1 (fi)
CN (1) CN101619221B (fi)
BR (1) BRPI0900731A2 (fi)
CA (1) CA2660583A1 (fi)
FI (1) FI122778B (fi)
RU (1) RU2508390C2 (fi)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014072583A1 (en) 2012-11-09 2014-05-15 Metso Power Oy A method for performing pyrolysis and a pyrolysis apparatus

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2007744B1 (en) 2006-04-03 2017-05-17 Pharmatherm Chemicals Inc. Thermal extraction method for producing a taxane extract
FI123455B (fi) * 2007-10-11 2013-05-15 Valtion Teknillinen Menetelmä pyrolysoinnin toteuttamiseksi
JP5417753B2 (ja) * 2008-07-11 2014-02-19 株式会社Ｉｈｉ 循環流動層ガス化炉
CL2009001034A1 (es) * 2009-04-30 2009-12-04 Univ Concepcion Equipo y proceso para producir bio-combustible mediante pirolisis rapida de material organico que comprende un sistema de tres reactores de lecho fluidizado en serie, reactor inferior de combustion, intermedio de pirolisis rapida y superior de precalentamiento, ademas de un sistema neumatico de recirculacion de material particulado.
FI125814B (fi) 2009-06-02 2016-02-29 Valmet Technologies Oy Menetelmä pyrolyysin suorittamiseksi ja pyrolyysilaitteisto
FI20096152A (fi) * 2009-11-06 2011-05-23 Metso Power Oy Menetelmä ja laitteisto sellutehtaan mustalipeän käsittelemiseksi
US20130153395A1 (en) * 2010-02-05 2013-06-20 The Texas A&M University System Devices and Methods for a Pyrolysis and Gasification System for Biomass Feedstock
US20110284359A1 (en) 2010-05-20 2011-11-24 Uop Llc Processes for controlling afterburn in a reheater and for controlling loss of entrained solid particles in combustion product flue gas
US8499702B2 (en) 2010-07-15 2013-08-06 Ensyn Renewables, Inc. Char-handling processes in a pyrolysis system
US8519205B2 (en) * 2010-07-23 2013-08-27 Ensyn Renewables, Inc. Low water biomass-derived pyrolysis oils and processes for producing the same
FR2963417B1 (fr) * 2010-08-02 2014-03-28 Air Liquide Vaporiseur a tubes en forme de u
FI20115166L (fi) * 2011-02-21 2012-08-22 Metso Power Oy Leijukattilaan integroitu torrefiointiprosessi
US9441887B2 (en) 2011-02-22 2016-09-13 Ensyn Renewables, Inc. Heat removal and recovery in biomass pyrolysis
US9347005B2 (en) 2011-09-13 2016-05-24 Ensyn Renewables, Inc. Methods and apparatuses for rapid thermal processing of carbonaceous material
US10400175B2 (en) 2011-09-22 2019-09-03 Ensyn Renewables, Inc. Apparatuses and methods for controlling heat for rapid thermal processing of carbonaceous material
US9109177B2 (en) 2011-12-12 2015-08-18 Ensyn Renewables, Inc. Systems and methods for renewable fuel
US9670413B2 (en) 2012-06-28 2017-06-06 Ensyn Renewables, Inc. Methods and apparatuses for thermally converting biomass
US10633606B2 (en) 2012-12-10 2020-04-28 Ensyn Renewables, Inc. Systems and methods for renewable fuel
GB2503065B (en) 2013-02-20 2014-11-05 Recycling Technologies Ltd Process and apparatus for treating waste comprising mixed plastic waste
EP2884172A1 (en) * 2013-12-16 2015-06-17 Doosan Lentjes GmbH Fluidized bed syphon
EP3081622A1 (de) * 2015-04-15 2016-10-19 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren und anlage zur verbesserten herstellung von pyrolyseteer
US10337726B2 (en) 2015-08-21 2019-07-02 Ensyn Renewables, Inc. Liquid biomass heating system
WO2018083367A1 (en) 2016-11-01 2018-05-11 Valmet Technologies Oy A circulating fluidized bed boiler with a loopseal heat exchanger
CN110366448B (zh) 2016-12-29 2023-05-02 安辛可再生能源有限公司 液体生物质的脱金属化
CN107098727A (zh) * 2017-05-05 2017-08-29 四川大宇中和农业科技发展有限公司 一种处理畜禽粪便中重金属的方法
JP6899102B2 (ja) * 2017-09-29 2021-07-07 株式会社ジャパンブルーエナジー バイオマスのガス化装置
FI129147B (fi) * 2017-12-19 2021-08-13 Valmet Technologies Oy Kaasulukon lämmönvaihtimella varustettu leijupetikattila
CN113088304B (zh) * 2021-03-23 2024-02-06 宁波连通设备集团有限公司 一种燃烧火焰炉内直接给热式多级串并联湍动床热解提馏炉

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2797908A (en) * 1956-05-10 1957-07-02 Zubrzycki Boleslaw Joseph Zoning device for horizontal fluo-solid beds
BE646741A (fi) * 1964-04-17 1964-08-17
BE701296A (fi) * 1967-07-12 1967-12-18
US3921307A (en) * 1972-12-29 1975-11-25 Broken Hill Pty Co Ltd Fluidized bed apparatus and methods
DE2448354C3 (de) * 1974-10-10 1978-12-21 Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen Wirbelschichtreaktor zur Erzeugung von Dampf, brennbaren Gasen und flüssigen Nebenprodukten aus Kohle
US4344373A (en) * 1979-10-30 1982-08-17 Agency Of Industrial Science And Technology Method for pyrolyzing
US4430195A (en) * 1981-12-21 1984-02-07 Standard Oil Company, (Indiana) Fluid bed retorting process with lateral flow
US4891459A (en) 1986-01-17 1990-01-02 Georgia Tech Research Corporation Oil production by entrained pyrolysis of biomass and processing of oil and char
US4733621A (en) * 1987-05-08 1988-03-29 A. Ahlstrom Corporation Apparatus and methods for operating a fluidized bed reactor
DD282702A5 (de) 1989-04-24 1990-09-19 Freiberg Brennstoffinst Verfahren und vorrichtung zur schnellpyrolyse von kohlen in der wirbelschicht
US5792340A (en) 1990-01-31 1998-08-11 Ensyn Technologies, Inc. Method and apparatus for a circulating bed transport fast pyrolysis reactor system
CA2009021C (en) 1990-01-31 2001-09-11 Barry A. Freel Method and apparatus for a circulating bed transport fast pyrolysis reactor system
WO1994011674A1 (en) * 1992-11-10 1994-05-26 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed reactor system
KR100374295B1 (ko) 1993-02-08 2003-12-24 바이엘 코포레이션 돼지생식및호흡증후군바이러스의생육방법과백신에서그의용도
NL1001006C2 (nl) 1995-08-18 1997-02-20 Biomass Technology Group B V Werkwijze en inrichting voor het thermisch behandelen van niet-gasvormig materiaal.
US5728271A (en) 1996-05-20 1998-03-17 Rti Resource Transforms International Ltd. Energy efficient liquefaction of biomaterials by thermolysis
JP3595435B2 (ja) * 1997-08-04 2004-12-02 三菱重工業株式会社 粒子移動量制御装置
FI104561B (fi) 1998-02-27 2000-02-29 Fortum Oil And Gas Oy Fortum O Menetelmä hiilipitoisten lähtöaineiden pyrolysoimiseksi
DE19930071C2 (de) * 1999-06-30 2001-09-27 Wolfgang Krumm Verfahren und Vorrichtung zur Pyrolyse und Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen
US6269778B1 (en) * 1999-12-17 2001-08-07 The Babcock & Wilcox Company Fine solids recycle in a circulating fluidized bed
FI120909B (fi) 2001-04-12 2010-04-30 Neste Oil Oyj Menetelmä hiilipitoisen materiaalin käsittelemiseksi
JP2003206489A (ja) * 2002-01-15 2003-07-22 Giichi Suzuki 木質バイオマスを主材とする燃料ガス及びそれを利用したガス発電方法
NL1020861C2 (nl) 2002-06-14 2003-12-16 Tno Biomass Technology Group B Werkwijze voor het pyrolyseren van een pyrolyseerbare massa.
RU2006109714A (ru) * 2003-08-29 2006-08-10 Ибара Корпорейшн (JP) Способ и система рециклирования
CN100363461C (zh) 2005-11-25 2008-01-23 清华大学 一种生物质/生活垃圾双床式热解制取燃气的方法及装置
CN101139532B (zh) 2006-09-08 2010-12-29 中国科学院过程工程研究所 固体燃料解耦流化床气化方法及气化装置
CN100582197C (zh) 2006-11-08 2010-01-20 浙江大学 循环流化床热电气焦油多联产装置及其方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014072583A1 (en) 2012-11-09 2014-05-15 Metso Power Oy A method for performing pyrolysis and a pyrolysis apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EP2107098A3 (en) 2010-01-27
US20090242377A1 (en) 2009-10-01
CN101619221B (zh) 2014-12-24
EP2107098B1 (en) 2019-05-08
EP2107098A2 (en) 2009-10-07
FI20085265A (fi) 2009-10-01
CA2660583A1 (en) 2009-09-30
CN101619221A (zh) 2010-01-06
FI20085265A0 (fi) 2008-03-31
US8287697B2 (en) 2012-10-16
BRPI0900731A2 (pt) 2009-11-17
RU2009112063A (ru) 2010-10-10
RU2508390C2 (ru) 2014-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI122778B (fi) Pyrolyysimenetelmä kattilan yhteydessä ja pyrolyysilaitteisto
US8500959B2 (en) Method for performing pyrolysis and a pyrolysis apparatus
US4240377A (en) Fluidized-bed compact boiler and method of operation
US9045694B2 (en) Method of carrying out pyrolysis and pyrolysis apparatus
FI76114B (fi) Foerfarande foer pyrolysering av lignocellulosahaltiga aemnen och anordning foer genomfoerande av foerfarandet.
JP4923934B2 (ja) 流動層ガス化方法及び装置
RU2459659C1 (ru) Котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем
JP4998551B2 (ja) 流動層ガス化設備
US10023803B2 (en) Method for performing pyrolysis and a pyrolysis apparatus
FI122040B (fi) Menetelmä ja järjestely polttoaineen syöttämiseksi kiertoleijupetikattilaan
AU2007347601B2 (en) Method of gasifying gasification fuel and apparatus therefor
CA1096707A (en) Fluidized-bed compact boiler and method of operation

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 122778

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B