HU230968B1

HU230968B1 - Process and installation for gasification of biomass

Info

Publication number: HU230968B1
Application number: HU1600229A
Authority: HU
Inventors: Károly Király
Original assignee: Károly Király
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2019-06-28
Also published as: HUP1600229A2

Description

A termikus biomassza-konverzió lényege az, hogy viszonylag magas vagy igen magas hőmérséklet hatáséra az alapanyag biomassza aránylag nagyméretű molekulái kis molekulákra bomlanak szét, és egyszerűbb vegyületek jönnek létre, A biomasszából eltávozik a vízgőzt, illóanyagokat és a szénvegyületek bomlási termékeit tartalmazó gáz, mely a zárt tértjén, Oxigén hiányában nem tud elégni, a biomassza karbon-tartalma visszamarad, és így bioszén, valamint biogáz keletkezik, A pirolízis hőmérsékletétől, sebességétől és a berendezés kialakításától függően jelentős mértékben változik a gáz és a szilárd fázisok aránya, valamint a keletkező biogáz összetétele és ennek függvényében a fütőértéke, valamint a folyamat energetikai hatásfoka.The essence of thermal biomass conversion is that at relatively high or very high temperatures, relatively large molecules of the feedstock biomass decompose into small molecules and produce simpler compounds. The gas containing water vapor, volatile matter and decomposition products of carbon compounds, it cannot burn in its closed compartment in the absence of oxygen, the carbon content of the biomass is retained, resulting in the production of biocarbon and biogas. Depending on the temperature, velocity and equipment design of pyrolysis, the ratio of gas to solid phases and biogas composition and, as a result, its calorific value and the energy efficiency of the process.

Jelenleg számos biomassza elgázosító technológia ismeretes, ezek egy része általában egyenáramú gázgenerátor, mellyel egy retortán belül, belső égéssel több zónát képezve, alacsony légfelesleg tényező mellett, oxigén szegény égést valósítanak meg a betáplált, elgázosítandó biomasszával. A visszafojtott égés által keltett hő szárítja, majd pirolizálja a biomasszát és éghető gázok szabadulnak fel magas vízgőz és kátránytartalommal, melyek csökkentése érdekében ezeket a gázokat, gőzöket átvezetik a keletkezett szénréteg által képzett magas hőmérsékletű redukciós zónán, ahol azok a nagy hőmérséklet hatására krakkóiadnak, A nagy kátránytartalmú pirolízis gázok esetén a kátrány átalakítás igen fontos, mivel így a kátrányban levő energiatartalmat elégethető formában vihetjük a szintézis-gázba. A hő-bontás alkalmazásával a pirolízis és az elgázosítás során keletkező gázokat olyan magas hőmérsékletre (10001200°C) hevítik, ahol a kátrány könnyebb gázokra bomlik szét.Currently, many biomass gasification technologies are known, some of which are generally direct current gas generators, which, within a retort, form multiple zones with internal combustion, with low air excess, and feed oxygenated biomass to a low degree of combustion. The heat generated by the suppressed combustion dries, then pyrolises the biomass and releases flammable gases with high water vapor and tar content, which in order to reduce these gases are transported through the high temperature reduction zone formed by the carbon layer where they are exposed to high temperatures. in the case of high-tar pyrolysis gases, tar conversion is very important, since it allows the energy content of the tar to be introduced into the synthesis gas in a combustible form. Using thermal decomposition, the gases produced during pyrolysis and gasification are heated to a high temperature (1000-1200 ° C) where the tar decomposes into lighter gases.

Az egyenáramú gázgenerátor működési elvre épül a HU 190092 lajstromszámú szabadalomban bemutatott gázgenerátor is, azzal a különbséggel, hogy ebben az esetben a biomassza szárítását előmelegített, keringtetett szárítólevegövel végzik, melynek a hőmérsékletét és nedvesség tartalmát szabályozzák. A nedvességet kondenzátor alkalmazásával távolítják el a szárító levegőből illetve generátorból. A felmelegített anyagból kiváló gázok, kátrány, stb, az izzó tüzelőanyag-rétegen keresztül távoznak. A kátrány és egyéb éghető anyagok a tűzrétegeken áthaladva elégnek, vagy krakkolódnak, így a generátorból kilépő gáz gyakorlatilag kátránymentes, ennél fogva jól használható gázmotorokban. A leírás szerint a generátort elhagyó gáz fűtőértéke kb. 4.1-5,4 MJ/m³. Ez sajnos meglehetősen alacsony érték ahhoz, hogy gázmotor használatát gazdaságossá tegye.The direct current gas generator is also based on the gas generator disclosed in patent application HU 190092, except that in this case the drying of the biomass is carried out with preheated recirculated drying air, the temperature and humidity of which are regulated. Moisture is removed from the dryer air or generator using a condenser. The heated material leaves excellent gases, tar, etc., through the glowing fuel layer. Tar and other combustible materials are burnt or cracked when passing through the fire layers, so the gas leaving the generator is practically tar-free and can therefore be used in gas engines. According to the description, the gas leaving the generator has a calorific value of approx. 4.1-5.4 MJ / m ³ . Unfortunately, this is quite low enough to make gas engine economical.

Ugyancsak belső égéssel és azonos áramlási iránnyal kialakított gázgenerátort mutat be az E 021 034 lajstromszámú szabadalom. Ebben az esetben mozgatható oxidáló csövekkel szabályozzák az oxidáló gáz bevezetését a fűtőanyag csatorna megfelelő pontjára, ezzel a tűztér hőmérsékletét a kívánt szinten tudják tartani. Az oxidáló gázt az „alsó égésterületben” kialakított hőcserélőben melegítik fel. Az oxidáló gáz valószínűleg levegő, melynekAlso a gas generator with internal combustion and the same flow direction is disclosed in patent number E 021 034. In this case, movable oxidation tubes are used to control the introduction of the oxidizing gas to a suitable point in the fuel passage, thereby maintaining the temperature of the combustion chamber at the desired level. The oxidizing gas is heated in a heat exchanger in the "lower burn area". The oxidizing gas is probably air, which

SZTNH-100193318HIPO-100193318

Nitrogén gáz tartalma ezzel bekerül az égési térbe és így a termékgázba is. Erre van utalás a leírás [0026] szakaszában is, ahol a termékgáz összetételének meghatározásából kitűnik hogy 21% CO-t, 15% H2-t, 11% CO2 -t, és 2% CH4 -t tartalmaz és a többi főleg Nitrogén.Nitrogen gas is thus introduced into the combustion chamber and thus into the product gas. This is also referred to in the section of the specification where the composition of the product gas indicates that it contains 21% CO, 15% H2, 11% CO2, and 2% CH4 and the rest is mainly Nitrogen.

Tehát 50%-hoz közeli a termékgáz Nitrogén tartalma. Ebből sajnos az is következik, hogy nem lehet magas a termékgáz fütőértéke.So the Nitrogen content of the product gas is close to 50%. Unfortunately, this also means that the calorific value of the product gas cannot be high.

A példaként felhozott, fent összefoglalt szabadalmak közös jellemzője és egyben hátránya is, hogy az azonos áramlási iránnyal kialakított gázgenerátor működése során a visszafojtott égéshez szükséges Oxigént, vagy oxidáló gázt is a kívülről bevezetett levegő biztosítja, így a levegőben levő közel 80 térfogat-százaléknyi Nitrogén is bekerül a keletkező pirolízís-gázba. Az ilyen technológiával előállított pirolízis-gázok jellemzően 42-51% Nitrogén, illetve NO gázt tartalmaznak, emiatt alacsony a fütőértékük.It is a common feature of the exemplary patents cited above that it also has the disadvantage that the same flow direction gas generator is used to supply the oxygen or oxidizing gas required for the suppressed combustion from outside air, so that nearly 80% by volume of Nitrogen in the air enters into the resulting pyrolysis gas. Pyrolysis gases produced by this technology typically contain 42-51% Nitrogen or NO gas and therefore have a low calorific value.

Oxigén mentes térben történő elgázosítást ismertet a HU 4120 lajstromszámú használati minta leírás, mely egy szerkezeti elrendezésre vonatkozik piraiízis elven alapúié eigázosító berendezés. A berendezésben centrálisán, függőlegesen égőkamra van elhelyezve, amelynek hőforrása egy gázégő és hidegindításkor külső gázforrást használ, majd a gáztermelés beindulása után az égő automatikusan átáll a saját termelésű gázfelhasználásra. A leírás szerint a berendezésben mezőgazdasági, erdészeti és egyéb szerves hulladékok is elgázosíthatók szilárd maradék mellett és a keletkező gáz kazánok, kemencék fűtésére, valamint tisztítás, szűrés után gázmotorok tüzelőanyagaként is használható.Gasification in an oxygen-free space is described in the use description HU 4120, which relates to a structural arrangement for the gasification of pyranysis. The unit is centrally located vertically in a combustion chamber whose heat source is a gas burner and uses an external gas source during cold start, and after the start of gas production, the burner automatically switches to its own gas production. According to the description, agricultural, forestry and other organic wastes can be gasified with solid residues and can be used for heating boilers, furnaces and, after cleaning and filtering, as fuel for gas engines.

A levegőtől teljesen elzárt térben történő külső hevítés azt eredményezi, hogy a keletkező pírolizís-gázt nem szennyezi az égési levegőből származó Nitrogén, ezáltal lényegesen jobb lesz a gáz fütőértéke, minimáiís N2 és NO, NOx tartatom mellett, de a mintaoltalommal védett berendezés nem oldja meg a biomassza anyag szárítási fázisában keletkező vízgőz és a kátrány gőzök elválasztását a termékgáztóí. Ennél fogva az csak gáztüzelő berendezésben égethető el, mivel gázmotorban történő felhasználása esetén károsodást (szelep beragadást, hímbatörést) okozhat. A termékgáz utólagos szűrése és tisztítása a kátránytól és egyéb szennyezőktől bonyolult és többlet energia, vagy költséges katalizátorok alkalmazásával jár, ahogyan azt az alábbiakban bemutatjuk.External heating in a completely enclosed air space results in the resulting pyrolysis gas not being contaminated by Nitrogen from the combustion air, thereby significantly improving the calorific value of the gas with minimal N2 and NO, NOx content but not protected by the sample protection equipment. separating the water vapor and the tar vapors from the drying phase of the biomass material with the product gas. Therefore, it can only be burned in a gas firing plant as it can cause damage (valve stuck, fracture) when used in a gas engine. Post-filtration and purification of product gas from tar and other contaminants involves complex and additional energy or expensive catalysts, as described below.

További hiányossága a fenti iajstromszámú használati minta leírásban bemutatott berendezésnek, hogy az elgázositó tér nem tartalmaz a beadagolt biomassza mozgatását, lazítását lehetővé tevő eszközt. Ez azért fontos, mert a kigázosításra alkalmazott hulíadék anyagok általában nagy nedvesség tartalmúak, ezáltal összesülésre, tömbösödésre hajlamosak, miközben függőiegesen haladnak lefelé az elgázositó térben anyagtorlódást, végső esetben a folyamat leállását is okozhatják.A further disadvantage of the apparatus described in the above-mentioned usage example description is that the gasification space does not contain means for moving and loosening the supplied biomass. This is important because the waste material used for the gasification is generally high in moisture and thus prone to aggregation and blocking as they move vertically down the gasification space and may eventually cause the process to stop.

A különböző mechanikus módszerek (Venturi-cső, vizes gáztisztító) segítségével a kátrány mintegy 40-99%-a eítávoíítható, viszont energiatartalma ebben az esetben nem hasznosul. A termékgáz kátrány tartalmának felhasználható gázzá történő átalakítása és ezáltal a termeit gáz fütöértékének növelésére alkalmazott módszer még a gőzreformálás és a katalitikus krakkolás is, melyhez kátrány esetében általában dolomit katalizátort vagy alkálifém- és egyéb, pl. nikkel katalizátort alkalmaznak jellemzően.About 40-99% of the tar can be removed by various mechanical methods (venturi tube, aqueous gas purifier), but its energy content is not utilized in this case. The method used to convert the product gas tar into a usable gas and thereby increase the calorific value of the gas produced is even steam reforming and catalytic cracking, which in the case of tar is usually a dolomite catalyst or alkali metal and other, e.g. nickel catalysts are typically used.

Ezen elvekre épül az EP 2 274 404 B1 lajstrom számú szabadalom, mely eljárás biomasszából származó szintézisgáz előállítására és kezelésére vonatkozik. Az eljárás során a biomassza anyagot elgázosítás céljából fluidágyra adagolják, melyet oxigénnel dúsított levegő és vízgőz, vagy oxigén és vízgőz befúvatásávai hoznak létre. A fluidágy hőmérséklete nem haladja meg a 750⁰Ο-ο1, a művelet során nyers szintézisgázt nyernek ki.These principles are based on EP 2 274 404 B1, a process for the production and treatment of synthesis gas from biomass. In the process, the biomass material is fed to a fluidized bed for gasification, which is created by blowing oxygen-enriched air and water vapor or oxygen and water vapor. The temperature of the fluidised bed shall not exceed 750 ⁰ -ο1, during which the raw synthesis gas shall be recovered.

A nyers szintézisgázt gőzreformálásnak vetik alá 750°C és 1000°C hőmérséklet között úgy, hogy a kátrány és pirolitíkus szén összetevőket a nyers szintézis gázból, szabályozott oxidációval alakítják oxidációs köztitermékekre és az intermediereket gőzreformációval CO és H2-re, termikus reformációval, oxidáló gáz hozzáadásával 900° C - 1200° C közötti hőmérsékleten. Az eljárás során Venturi-csöves vizes gáztisztítót és különféle katalizátorokat is használnak, pl: CaO vagy CaO/MgO. A színtézisgáz fűtőértékének növelésére gőzreformálást is alkalmaznak tiszta Oz és vízgőz bevezetésével, alkáli fémet tartalmazó katalizátor jelenlétében, melynek összetevői NiCr/MgO LazOs AízOa. A fütőérték tovább növeléséhez a C02-t eltávolítják a szintézisgázból. A meglehetősen bonyolult és energiaigényes eljárás végén nagy tisztaságú, magas fűtőértékű színtézisgázt nyernek igen alacsony CO2 és N2 tartalommal.The crude synthesis gas is subjected to steam reforming at temperatures between 750 ° C and 1000 ° C by converting tar and pyrolytic carbon components from crude synthesis gas into controlled oxidation intermediates and intermediates by steam reforming to CO and H2 with thermal oxidation gas 900 ° C to 1200 ° C. The process also uses an aqueous venturi purifier and various catalysts, such as CaO or CaO / MgO. To improve the calorific value of the synthesis gas, steam reforming is also introduced by introducing pure O 2 and water vapor in the presence of an alkali metal catalyst containing NiCr / MgO LazO 3 O 2 O 2. To further increase the calorific value, CO2 is removed from the synthesis gas. At the end of the rather complicated and energy consuming process, high purity, high calorific synthesis gas with very low CO2 and N2 content is obtained.

A katalitikus krakkolás és a hö-krakkolás, gőzreformálás általánosan elterjedt kátránymentesítésí módszerek, de hátrányokkal is rendelkeznek. Ahhoz, hogy a hő-krakkolás megfelelő hatékonysággal működjön, katalizátor nélkül több mint 1000°C-os hőmérséklet szükséges elfogadható idő mellett az ellenálló aromás vegyületek lebontásához. A gazdaságossági és anyagszerkezeti problémákon kívül az ilyen termikus bontás koromképződéshez is vezethet és megvalósításához olyan mennyiségű hőenergiára van szükség, ami jelentősen csökkenti az egész rendszer hatékonyságát. A katalitikus krakkolás aiacsonyabb hőmérsékleten is képes módosítani a gázok összetételét, de ennek ellenére itt is fellelhetők hátrányok: amíg Ni~katalízátor esetében a lerakodott szén és H2S, addig a dolomit katalizátoros rendszerben a szemcsék töredezése okoz problémát, a dolomit katalizátor a szén kirakódása miatt deaktiválódik, azonban olcsó és könnyen kicserélhető.Catalytic cracking and heat cracking, steam reforming are common degumming methods, but they also have disadvantages. In order for heat cracking to work properly, temperatures above 1000 ° C in the absence of a catalyst are required in a reasonable time to decompose the resistant aromatic compounds. In addition to economy and material structure problems, such thermal decomposition can also lead to carbon black formation and its implementation requires an amount of thermal energy that significantly reduces the overall system efficiency. Catalytic cracking can modify the composition of gases at lower temperatures, but there are drawbacks to this: while in the case of Ni - catalysts the deposited carbon and H2S, in the dolomite catalyst system the fragmentation of the particles causes the dolomite catalyst to deactivate due to carbon deposition. , however, is cheap and easy to replace.

Az alkáli fém katalizátorokat alkalmazva a kátránytartalom és a termékgáz metán tartalma jelentősen csökken. Az alkáli fém katalizátor regenerálása azonban nehéz és költséges.The use of alkali metal catalysts significantly reduces the tar content and methane content of the product gas. However, regeneration of the alkali metal catalyst is difficult and costly.

A fentebb bemutatott biomassza pirolizációs, konverziós technológiák célja elsősorban a rendelkezésre álló alapanyagok teljes elgázosítása, maradék hamu keletkezése mellett és a termelt pirolízis gáz további átalakítása, vagy elégetése valamilyen hőtermelő berendezésben, vagy gázmotor segítségével kogenerációs kis-erőműben, villamos energia előállítással kapcsolt hőhasznosítással. Elsődleges cél ebben az esetben, hogy a pirolízis berendezés minél nagyobb gázhozamot tudjon elérni, így a teljes biomassza mennyiség elgázosításra kerül, maradék hamu mellett. Ekkor azon ban.... csak ...Carton semleges technológiáról beszélhetünk, hiszen a biomassza elgázosltásátol.The above biomass pyrolysis, conversion technologies aim primarily at the complete gasification of the available feedstock, with the addition of residual ash and the further conversion or incineration of the produced pyrolysis gas in a heat generating plant or small gas cogeneration plant with the use of electricity. The primary objective in this case is to enable the pyrolysis plant to achieve the highest possible gas yield, so that all biomass is gasified with residual ash. At this point, however ... only ... we can talk about Carton's neutral technology, because of the gasification of biomass.

származó gázt elégetve a CO2 tartalom visszakerül a légkörbe, ahonnan a növényi fotoszintézis során újra beépül a növényekbe, mintegy körforgást képezve.By burning the resulting gas, the CO2 content is returned to the atmosphere from where it is reintroduced into plants during plant photosynthesis, forming a cycle.

Amennyiben a biomasszát a keletkezése helyén szabadon korhadni, rothadni hagynánk, akkor a folyamat alatt metángázt bocsát ki, ami ötször erősebb üvegház hatású gáz a szén-dioxidnál.Leaving the biomass free to rot at the place where it is produced will release methane gas during the process, which is five times more potent greenhouse gas than carbon dioxide.

Ezeknek a negatív hatásoknak a csökkentésére célul tűztük ki egy olyan eljárás, illetve berendezés kifejlesztését, amelynek alkalmazása esetén valódi CO2 csökkentés érhető el azáltal, hogy a kigázosítási folyamat elsődleges célja a bioszén előállítása szintézisgáz keletkezése mellett.In order to reduce these negative effects, we aim to develop a process or apparatus which, when applied, can achieve real CO2 reduction by making the primary objective of the gasification process the production of biogas with synthesis gas.

A bioszén talajba történő visszajuttatása egy lehetőség annak felhasználására, a szintézisgáz energetikai vagy egyéb célú felhasználása mellett. Ebben a formában a talajba visszajuttatott szén csak nagyon lassan, évszázadok alatt szívódik fel újra a növények által, mivel növekedésükhöz elsősorban a levegőből veszik fel a CÖ2-t.The reintroduction of biocarbon into the soil is an opportunity to use it in addition to the use of synthesis gas for energy or other purposes. In this form, the carbon reintroduced into the soil is only slowly absorbed by the plants over centuries, since C02 is primarily taken up in the air for their growth.

A bioszén porózus anyag, ezért szivacsként képes megtartania a vizet és a vízben oldódó tápanyagokat, növeli a talaj pH-értékét, továbbá lazítja és levegőzteti azt, kedvező közeget biztosít a fontos baktériumoknak. Talajjavítóként felhasználva a bioszenet, kettős haszonról beszélhetünk, mivel ezáltal a légkör széndioxid tartalma is csökken.Biosensor is a porous material, therefore, as a sponge, it can retain water and water soluble nutrients, raise the pH of the soil, and loosen and aerate it, providing a favorable environment for important bacteria. Using biofuel as a soil conditioner can be a dual benefit, as it also reduces the carbon content of the atmosphere.

A találmány tárgyát képező eljárásban további célunk, hogy az eljárás foganatosítására kifejlesztett többfázisú, külső hőközlésű, biomassza alapú, pirolitikus szintézisgáz generátorral működése során a fent említett hátrányokat kiküszöböljük és olyan módszert alkalmazzunk amelynél a termékgázt nem szennyezi a hőközléshez szükséges égést tápláló levegőből származó Nitrogén és nem kell a szárítási folyamatban keletkező vízgőzt és illóanyagokat, kátránygőzöket tartalmazó gázelegyet krakkolás céljából 1000°C körüli mérsékletre hevíteni és nincs szükség drága katalizátorra sem ezek elbontásához, mert a találmány szerinti eljárásban és berendezésben alkalmazott gőzbontó jellemzően rövid idejű mágneses impulzusokkal előidézett rezonanciával bontja szét a vele egy térben levő nagyfeszültségű elektródák által elektromosan feltöltött és polarizálódott gőz- illetve gázmolekulákat. A levegőtől teljesen elzárt térben történő külső hevítés azt eredményezi, hogy a keletkező pirolízís-gázt nem szennyezi az égési levegőből származó Nitrogén, ezáltal lényegesen magasabb lesz a termékgáz fűtőértéke, minimális N2 és NO, NOx tartalom mellett.It is a further object of the present invention to eliminate the aforementioned drawbacks by operating a multiphase, external heat transfer, biomass-based, pyrolytic synthesis gas generator developed for the process and employing a process wherein the product gas is not contaminated by N the gas mixture containing steam and volatiles and tar vapors produced during the drying process must be heated to a temperature of about 1000 ° C for cracking, and no expensive catalyst is required to decompose them, since the steam decomposer used in the process and apparatus of the invention electrically charged and polarized vapor or gas molecule in high-voltage electrodes in space Cat. External heating in a completely enclosed air space results in the resulting pyrolysis gas not being contaminated by Nitrogen from the combustion air, thereby significantly increasing the calorific value of the product gas with minimal N2 and NO, NOx content.

A találmány tárgya szerinti eljárás során az 1. ábrán bemutatott, külső táplálású tüzelőberendezéssel előállított hővel hevítjük a levegőtől, valamint az égési- és füstgázoktól teljesen elzárt 1 szárító kamra és 17 szenesítő kamra terét. A 1 szárítókamrában a 28 hőközlö-terelö kúp és a 18 füstcsövek valamint a 8 füstgáz gyűjtő sugárzó hőjével hozzuk létre az itt jellemző 200-300°C hőmérsékletet és így hevítjük a 9 biomassza beadagolóval lassú ütemben, szakaszosan bejuttatott, jellemzően 50mm alatti szemcseméretüre aprított, 20In the process of the present invention, the space of the drying chamber 1 and of the carbonization chamber 17, which is completely closed from the air and from the combustion and flue gases, is heated with heat produced by an external fuel firing device. In the drying chamber 1, the radiant heat of the heat diverting cone 28 and the flue pipes 18 and the flue gas collector 8 are used to create the typical temperature of 200-300 ° C and thereby heat up the particle size of the particle feed slowly to the biomass feeder. 20

45% nedvesség tartalmú biomassza anyagot. Az 1 szántókamrába egyszerre csak annyi biomasszát adagolunk be, hogy a 1 szárítókamra hőmérsékletét 200-300°C közötti hőmérsékleten tudjuk tartani. A 300°C az első hőmérsékleti érték, ahol a száradás már befejeződött, s az illóanyag tartalom nagy százalékban eltávozik a biomasszából.45% moisture biomass material. Only one amount of biomass is added to the arable chamber 1 at a time so that the temperature of the drying chamber 1 can be maintained at 200-300 ° C. 300 ° C is the first temperature value at which drying is complete and a high percentage of volatile matter is removed from the biomass.

A 1 szárítókamrába beadagolt biomasszából a hevítés hatására vízgőz és illékony, kátrányképzö gázok szabadulnak fel az eísö fázis során.The biomass added to the drying chamber 1 releases water vapor and volatile tar-forming gases during the preceding phase.

A beadagolt, aprított biomassza kör-körös, az 1 szárítókamra hengerpalástjának irányában történő terítését a 8 füstgázgyűjtö domborúra kialakított tetejével segítjük elő. így a 8 füstgázgyűjtö alatti térben, a beadagolt biomassza apríték mintegy lefelé fordított kúpot képezve kezd felhalmozódni, vagyis középen lesz legvékonyabb a réteg.The circular circulation of the added, shredded biomass towards the cylindrical surface of the drying chamber 1 is facilitated by the top of the flue gas collector 8. Thus, in the space below the flue gas collector 8, the added biomass chips begin to accumulate to form a downwardly cone, i.e. the layer is thinnest in the center.

Annak érdekében, hogy a beadagolt biomassza a kiszáradásához szükséges időt az 1 szárítókamrában töítse és ne hulljon át azonnal az alatta levő 17 szenesítö kamrába, a 3 gyűrűs beadagoló zsilipet zárva tartjuk.In order to fill the drying time of the added biomass in the drying chamber 1 and not to fall immediately into the carbonization chamber 17 below, the annular feed lock 3 is kept closed.

Amikor az 1 szárítókamrában a szakaszosan beadagolt biomassza mennyisége eléri a 1 száritókamra 50%~os telítettségi szintjét a 3 gyűrűs beadagoló zsilip fölfelé irányú nyitásával, mozgatásával megkezdjük a kiszáradt biomassza beadagolását a 17 szenesítö kamrába,When the amount of discontinuously added biomass in the drying chamber 1 reaches 50% saturation level of the drying chamber 1, the dried biomass is started to be added to the carbonization chamber by opening up and moving the annular feed sluice 3,

A 3 gyűrűs beadagoló zsilip a mozgatását a 29 mozgató rudazatok közvetítésével a 30 mozgató motorok segítségévei végezzük. A 3 gyűrűs beadagoló zsiíip csonka kúp formája és ferde palástja lehetővé teszi, hogy a zsilip felfelé, vagy lefelé történő nyitásakor az 1 szárítókamrából a kiszáradt biomassza lecsússzon az alatta levő 17 szenesítö kamrába, ahol 500-600^0os hőmérsékletet biztosítunk a külső táplálású tüzelőberendezésből származó hővel, melynek átadása a 36 külső lángcső, valamint a 18 füstcsövek falán át történik. 500-600^öC-on az éghető gázok kibocsátása mellett a biomassza elszenesedik,Movement of the annular metering sluice 3 is effected by means of the actuating levers 29 by means of the actuating motors 30. The truncated cone shape and the oblique mantle of the annular feed damper 3 allow the dried biomass to slide from the drying chamber 1 up or down to the carbonization chamber 17 below, whereby a temperature of 500 to 600 ° C is provided from the external feed. heat transmitted through the wall of the outer flame tube 36 and the flue pipe 18. 500-600 ^o C, with the emission of the combustible gases from the biomass char,

A 600°C-os érték egy energetikai optimum pont, ahol az éghető gázok szintén eltávoznak, valamint ez már elegendő hőmérsékletet feltételez a termokémiaí folyamatok teljes körű lefolyásához a harmadik fázisban. így a teljes gázosító rendszer energiaigényét tudjuk csökkenteni, amely az üzemeltetés gazdaságosságát javítja.The 600 ° C value is an energy optimum point where the combustible gases are also removed, and this already assumes sufficient temperature for the complete flow of thermochemical processes in the third phase. Thus, the energy requirement of the entire gasification system can be reduced, which improves operating efficiency.

Azt, hogy az 1 szárítókamrában kiszáradt biomassza a szenesedéséhez szükséges időt a 17 szenesítö kamrában töltse és ne hulljon át azonnal a 13 bioszén tároló kamrába, a 25 gyűrűs kiadagoló zsilip zárva tartásával megakadályozzuk. A 25 gyűrűs kiadagoló zsilip mozgatását a 29 mozgató rudazatok közvetítésével, a 3 gyűrűs beadagoló zsilip közbeiktatásával a 30 mozgató motorokat szakaszosan vezérelve szinkronban végezzük.Preventing the drying time of the dried biomass in the drying chamber 1 in the carbonization chamber 17 and not leaking immediately into the biocarbon storage chamber 13 is prevented by keeping the annular discharge lock 25 closed. The actuation of the annular discharge shutter 25 is effected by synchronizing the actuation of the actuating motors 30 via the actuating rods 29 and the intermediate actuating actuator 30.

Ennek a beüzemelés során a 17 szenesítö kamra feltöltésénél van jelentősége, ugyanis a kiszáradt biomassza beadagolását a 17 szenesítö kamrába a 3 gyűrűs beadagoló zsilip a fölfelé ható mozgása során is lehetővé teszi és ki tud nyitni, míg eközben a szintén felfelé mozgó 25 gyűrűs kiadagoló zsilip 34 rácsos záróeleme megakadályozza, hogy az kinyisson és a még el nem szenesedet! biomassza anyag egyből a 13 bioszén tárolóba jusson. A 34 rácsos záróelem a gázok mozgását nem akadályozza meg.This is important during the commissioning of the carbonization chamber 17, since the addition of the dried biomass to the carbonization chamber 17 is also enabled and opened during the upward movement of the annular feed lock 3, while the upwardly moving annular feed lock 25 lattice closure prevents it from opening and your charcoal has not yet! the biomass material is immediately transferred to the 13 biosocial storage. The lattice closure 34 does not impede the movement of gases.

Amikor a 17 szenesítö kamra szabad térfogata kb. 75%-ra feltöltődött a folyamatos, de szakaszosan végzett beadagolást követően, a 3 gyűrűs beadagoló és a 25 gyűrűs kiadagoló zsilipek mozgatási irányát megváltoztatjuk és a lefelé ható mozgatás következtében fognak egyszerre kinyitni. így a kiszáradt biomassza anyag szakaszos beadagolásával párhuzamosan, a 17 szenesítő kamrában a hőközlés hatására keletkezett bioszén kiadagolása is végbe megy, miközben a 17 szenesítő kamra feltöltöttsége nagyjából állandó szinten marad és a szenesedő biomassza szakaszosan lefelé halad a 17 szenesítő kamrában.When the free volume of the carbonization chamber 17 is approx. Filled to 75% after continuous but intermittent metering, the direction of movement of the 3-ring feeder and 25-ring feeder locks is changed and will be opened simultaneously by downward movement. Thus, in parallel with the stepwise addition of the dried biomass material, the biosensor generated by heat transfer in the carbonization chamber 17 is discharged, while the charge of the carbonization chamber 17 remains approximately constant and the carbonating biomass progresses downwardly in the carbonization chamber 17.

A 3 gyűrűs beadagoló zsilip, valamint a 25 gyűrűs kiadagoló zsilip és a 29 mozgató rudazatok függőleges irányú alternáló mozgása révén az 1 szárítókamrában és a 17 szenesítő kamrában levő biomassza anyag mozgatása, lazítása is megvalósul, ezzel elkerüljük a biomassza anyag összesülését.By means of the vertical alternating movement of the annular metering sluice 3 and of the annular metering sluice 25 and the moving rods 29, the biomass material in the drying chamber 1 and the carbonization chamber 17 is also moved and loosened, thereby avoiding the accumulation of biomass material.

A 1 szárítókamrában az első fázis során keletkező gőzöket, gázokat a 40 páragőz gyűjtőbe kívülről becsatlakoztatott 20 pára-gőz elvezető csövön és 39 szűrön keresztül vezetjük át a 15 gőzbontóba. A 39 szűrövei a gőzökkel, gázokkal együtt távozó porrészecskéket szűrjük ki a 15 gözbontó zavartalan működése érdekében.The vapors or gases formed during the first phase in the drying chamber 1 are passed through a vapor vapor outlet pipe 20 and a filter 39 connected externally to the vapor collector 40 to the vapor decomposer 15. The dust particles leaving the filter 39 with the vapors and gases are filtered to ensure the smooth operation of the steam generator 15.

A 40 páragöz gyűjtő rendeltetése, hogy megakadályozzuk az előnyösen a 8 füstgázgyűjtő alá becsatlakozó, a 2. ábrán feltüntetett 20 pára-gőz elvezető cső bevezető nyílásának elszennyeződését, valamint azt, hogy a 5 tüzelőanyag adagolón felülről beadagolt aprított biomassza anyag kisebb-nagyobb szemcséi bekerüljenek a 20 pára-gőz elvezető csőbe.The purpose of the vapor collector 40 is to prevent contamination of the inlet opening of the vapor vapor outlet pipe 20 preferably shown below Fig. 2, and to allow the comminuted biomass material to be introduced into the fuel feeder 5 from above to smaller particles. 20 vapor-vapor drain pipes.

A második fázisban a 15 gőzbontó belsejében levő 50 katód és 51 spirális anód elektródákra az 56 katód csatlakozón, valamint az 55 anód csatlakozón keresztül nagyfeszültségű impulzusgenerátort kapcsolva pulzáló elektromos teret hozunk létre, melyen átáramoltatjuk az első fázisból származó víz- és kátránygőzöket, melyeknek molekulái polarizálódnak és dipólusokat alkotva beállnak az elektromos tér irányába. A polarizálódott molekulákat kívülről, az 52 mágnes tekercs segítségével rezonáns módban gerjesztjük rövid idejű meredek fel és lefutású áram-impulzusokkal, mely gerjesztés hatására azok lebomlanak, illetve a vízgőzzel együtt jelen levő illékony, aromás és kátrányképzö gőzök, gázok hosszú szénláncú molekulái is krakkolódnak.In the second phase, a pulsed electrical field is connected to the high voltage pulse generator via the cathode connector 56 and the anode connector 55 to the cathode 50 and 51 helical anode electrodes within the vapor decompressor 15, through which water and they form dipoles in the direction of the electric field. The polarized molecules are excited externally by means of a magnetic coil 52 in resonant mode with short-term steep current currents which decompose, as well as long-chain molecules of volatile, aromatic and tar-forming vapors and gases present with water vapor.

A 15 gőzbontóban keletkező, szétbontott gőzöket és gázokat tartalmazó gázelegyet a 32 átvezető csövön keresztül vezetjük a 17 szenesítő kamra belsejében, annak palástja mentén körbefutó, perforációval ellátott 49 elosztócsőbe, melynek perforált felületén kilépő gázokat a 17 szenesítő kamrában levő bioszén rétegen átáramoltatjuk a 12 elszívó ventilátorral létrehozott elszívással. A szenesedő biomassza anyagból felszabaduló pirolízis gázokkal valamint a magas hőmérsékletű bioszénnel reakciót hozunk létre, melynek eredményeként szintézisgázt nyerünk.The gas mixture containing the decomposed vapors and gases in the decomposer 15 is led through the conduit 32 inside the carbonization chamber 17 to a perforated manifold 49 circulating along the perimeter of the carbonization chamber 17, the gas exiting through the perforated surface being vented through the carbonization chamber 12. created with extraction. Reaction with pyrolysis gases liberated from carbonating biomass material and high temperature bioscale results in synthesis gas.

A keletkező szintézisgáz az elszívás hatására a 25 gyűrűs kiadagoló zsilip rácsos szerkezetén át tud jutni a 13 bioszén tároló kamrába, ahonnan a 33 gázkivezető csövön keresztül a 11 porleválasztó múlti-ciklonon megszűrve, és a 24 gázhűtőn lehűtve a 12 elszívó ventilátor alkalmazásával elszívjuk, majd a felhasználás felé továbbítjuk. A 12 elszívó ventilátort biztonsági okokból is alkalmazzuk, így a 15 gőzbontóban és a 17 szenesítő kamrában, valamint a 13 bioszén tároló kamrában nem tud túlnyomás kialakulni a folyamatok során felszabaduló gázokból. A 24 gázhűtőben a 21 hűtővíz bevezetésen bejutatott hideg vízzel vonjuk el a szintézisgáz hőjét, az így felmelegedett, fűtési vagy egyéb célra hasznosítható melegvíz a 22 forróvíz kivezetésen áll rendelkezésre.The resulting synthesis gas can pass through the lattice structure of the annular locking sluice 25 to the biocarbon storage chamber 13, where it is filtered through the gas outlet pipe 33 through the cyclone cyclone 11 and cooled on the gas cooler 24 using the suction fan 12. for use. The exhaust fan 12 is also used for safety reasons, so that the vapor decomposer 15 and the carbonization chamber 17 as well as the biocarbon storage chamber 13 cannot be overpressurized by the gases released during the processes. In the gas cooler 24, the heat of the synthesis gas is drawn off with the cold water introduced at the cooling water inlet 21, so that the heated hot water for heating or other purposes is available at the hot water outlet 22.

A 13 bioszén tároló kamra ürítését a 41 bioszén kiadagoló és a 14 kihordó csiga segítségével végezzük el.Emptying of the biocarbon storage chamber 13 is accomplished by means of the biocarbon dispenser 41 and the delivery screw 14.

A berendezés működtetésére folyamatvezérlést alkalmazunk az optimális működés érdekében, ennek során szabályozzuk a primer és a szekunder levegő mennyiségét az elérni kívánt hőmérséklet függvényében, valamint a 3 gyűrűs beadagoló zsilip és a 25 gyűrűs kiadagoló zsilip szakaszos üzemeltetését a kigázosodó biomassza felülről lefelé történő haladásának, mozgatásának érdekében, figyelembe véve a szárításhoz, valamint a pirolízis folyamathoz szükséges időt.The unit is operated by process control for optimum operation, controlling the amount of primary and secondary air depending on the desired temperature, as well as intermittent operation of the 3-ring feeder shutter and 25-ring feeder shutter to move the emitted biomass from top to bottom , taking into account the time required for drying and pyrolysis.

Az eljárás lehetővé teszi a felaprított, nagy nedvességtartalmú mezőgazdasági hulladékok, melléktermékek, energianövények, gazdaságos elszenesítését, a folyamat során felszabaduló éghető gázok szintézísgázzá való átalakítását.The process makes it possible to economically charcoalize shredded, high-moisture agricultural wastes, by-products, energy crops, and convert the combustible gases released during the process into synthesis gas.

A keletkező magas fűtőértékű szintézisgáz energetikai hasznosítása gázmotorban, villamos energia és kapcsolt hő előállítására a leggazdaságosabb. A berendezésben megvalósítható részleges pirolízis folyamat révén keletkező bioszén a biomasszát alkotó növények által a légköri CO2~ból megkötött szén átalakított formája, amit a.talajba bejuttatva valódi CO2 csökkentés érhető el.The resulting high calorific value of synthesis gas is most economically utilized in gas engine for electricity and cogeneration. Biogas produced by the partial pyrolysis process in the plant is a modified form of carbon sequestered by the biomass plants from atmospheric CO2, which, when introduced into the soil, achieves true CO2 reduction.

Az eljárás szempontjából a működéshez kétféle biomassza anyag kell: az egyik a külső hő-közléshez szükséges tüzelőanyag, amely jellemzően energia ültetvényből, vagy erdészeti vágástéri hulladékból származó, de jó minőségű faapríték a másik input anyag az elszenesítendö biomassza, amely lehet szintén faapríték is, de az elsődleges cél a nagy nedvesség tartalmú mezőgazdasági hulladék, illetve energianövények felaprítás utáni szenesítése és bioszén valamint szintézisgáz előállítása.From the point of view of the process, two types of biomass materials are required for operation: one is the fuel for external heat supply, which is typically high quality wood chips from energy plantations or forestry cutting waste; the other input material is the biomass to be charred, which may also be wood chips the primary objective is the post-shredding of high-moisture agricultural waste and energy crops and the production of biogas and synthesis gas.

Az eljárást a következő példákkal szemléltetjük, amely nem korlátozza a találmány oltalmi körét: I. példa:The process is illustrated by the following examples, which are not intended to limit the scope of the invention.

40% nedvességtartalmú vegyes összetételű fás szárú biomassza hulladék szenesítése.Carbonation of woody biomass wastes with mixed moisture content of 40%.

A példaként szereplő berendezés szárítókamrájának nettó térfogata a füstgázcsövek, külső lángcső, füstgáz gyűjtő és elvezető nélkül 1,3m³ a szenesítő kamra nettó térfogata 0,8m³. Mindkét kamra külső átmérője 1 m, a szárítókamra magassága 2,2m, a szenesítő kamráé 1,6m. A külső lángcső hossza 2,8m átmérője 0,5m. A berendezésben 16db, egyenként 6cm átmérőjű füstcső van. A gőzbontó cső átmérője 30 cm, hossza 4,2m.Net system volume is shown as examples szárítókamrájának without the flue gas tubes, the outer fire tube, the flue gas collection and drainage net 1.3m ³ to 0.8m carbonizing chamber volume ^3rd Each chamber has an outside diameter of 1 m, a drying chamber height of 2.2 m and a carbonization chamber of 1.6 m. The external flame tube is 2.8m in diameter and 0.5m in diameter. The unit has 16 pieces of smoke pipe 6cm in diameter. The steam pipe has a diameter of 30 cm and a length of 4,2 m.

A szárítókamrában a külsőtáplálású tüzelőberendezésből származó hővei 200°C és 300°C hőmérsékletet hozunk tétre. A felfűtés után megkezdjük a 40% nedvességtartalmú, 50-100 mm szemcseméretűre aprított, fás szárú biomassza beadagolását a gázzáró beadagoló zsilipen keresztül.The heat from the external feed furnace in the drying chamber is placed at 200 ° C to 300 ° C. After heating, the woody biomass with a moisture content of 40% and comminuted with a particle size of 50-100 mm is begun to be introduced through the gas-tight metering sluice.

A feltöltést 100kg/óra sebességgel folyamatosan végezzük kis adagokban, tehát 1,66 kg-t adagolunk be percenként. A biomassza tömegáramából és a szárítókamra térfogatából következik, hogy a beadagolt biomassza kb. 1 órát tőit a szárítókamrában, ezalatt a teljes nedvesség tartalom és a könnyebb frakciójú kátránygőzök eltávoznak a biomasszából. Ez a magas vízgőz tartalmú gázelegy a páragőz gyűjtőn át, porszűrő közbeiktatásával a gőzbontóba kerül, amit előzetesen felfűtünk a kondezáció elkerülése végett úgy, hogy a palástjára kívülről tekert mágnes tekercsre rákapcsoljuk az impulzus generátort, a tekercsben keletkező mágnesezési veszteség hője előfűti a gőzbontó csövet.Filling is carried out continuously at 100kg / hour in small portions, i.e. 1.66 kg / min. It follows from the mass flow of the biomass and the volume of the drying chamber that the added biomass is approx. After 1 hour in the drying chamber, the total moisture content and the lighter fraction of tar vapors are removed from the biomass. This high water vapor-containing gas mixture passes through the vapor collector, with a dust filter inserted into the steam decompressor, which is preheated to avoid condensation by coupling the pulse generator to the pulse generator, the magnet of the pulse, the heat generated in the coil.

A 40% nedvesség tartalmú biomasszából kilogrammonként kb. 0,4 kg vízgőz távozik az illékony gőzökkel együtt.Of the biomass with a moisture content of 40%, approx. 0.4 kg of water vapor is released along with the volatile vapors.

A gőzbontó feffütődését követően annak feszültség kivezetéséire (anód és katód csatlakozó) 20 és 40 kV között pulzáló nagyfeszültséget kapcsolunk.After the steam breaker has blown over, a high voltage pulsating between 20 and 40 kV is applied to its voltage terminals (anode and cathode connector).

Az áramtekercsre kapcsolt impulzus generátort úgy állítjuk be. hogy az áram impulzusok csúcsértékei egybe essenek a pulzáló nagyfeszültség csúcsértékeivel. Ezáltal a dipólusba rendeződött vízgőz molekulák rezgésbe jönnek és szétszakadnak Oxigén és Hidrogén atomokra, ezzel egy időben az illékony kátránygözők is krakkolódnak. A 0,4 kg vízgőzből 490 liter Hidrogén és 245 liter Oxigén szabadul fel a bontás során, melyek a későbbi reakciókban vesznek részt a szenesitő kamrában.The pulse generator connected to the current coil is set up in this way. that the peaks of the current pulses coincide with the peaks of the pulsed high voltage. As a result, the water vapor molecules arranged in the dipole vibrate and rupture on the oxygen and hydrogen atoms, and at the same time the volatile tar vapors are cracked. The 0.4 kg of water vapor releases 490 liters of Hydrogen and 245 liters of Oxygen during decomposition, which are used in subsequent reactions in the carbonization chamber.

A biomassza beadagolásának megkezdésével egy időben beindítjuk az elszívó ventillátort, ami a bioszén tárolóhoz csatlakoztatva folyamatosan elszívja a keletkező gőzöket és gázokat a szántókamrából a gözbontón és a szenesitő kamrán keresztül. Ezeket a gázokat a szenesitő kamra feltöítődése előtti időszakban lefáklyázzuk.At the same time as the biomass feed is started, the exhaust fan is started, which, when connected to the biocarbon reservoir, continuously extracts the vapors and gases generated from the arable chamber through the steam decomposer and the carbonization chamber. These gases are flared during the period before the carbonization chamber is filled.

Egy óra elteltével megkezdjük a kiszáradt biomassza beadagolását a 600°C-ra felfutott szenesitő kamrába a gyűrűs beadagoló zsilip segítségével. Innentől folyamatosan és párhuzamosan végezzük a nyers biomassza beadagolását és a kiszárított biomassza továbbítását a szenesitő kamrába. A biomassza itt tovább szenesedik, miközben pirolizis gázok szabadulnak fel, melyek csak 45% mennyiségben tartalmaznak Nitrogént a zárt terű hevítésnek köszönhetően.After one hour, the dried biomass is started to be added to the carbonization chamber, which has been heated to 600 ° C, by means of the annular feed sluice. From here on, continuous and parallel addition of the raw biomass and transfer of the dried biomass to the carbonization chamber is carried out. The biomass here continues to carbonate, releasing pyrolysis gases, which contain only 45% Nitrogen due to closed space heating.

A felhalmozódó bioszén rétegen az elszívó ventilátor hatására a gőzbontó felöl érkező gázok átáramlanak a 600°C-ra hevített szénrétegen és a szenesedésből származó piroiízis gázok, valamint a vízgőz elbontásából származó Oxigén, Hidrogén, valamint a szenesedé biomasszából létrejött Carbon egy része a reakciók következtében szintézis gázzá alakúiOn the accumulated bioscale layer, the exhaust gases from the steam decomposer flow through the coal bed heated to 600 ° C and the pyrolysis gases from the carbonization, and the oxygen, hydrogen and carbon in the carbonaceous biomass of the coal carbonate. gas

Amikor a szenesitő kamra 80%-ra telítődik bioszénnel. a mozgató rudazat mozgási irányát megváltoztatjuk, úgy hogy a gyűrűs adagoló zsilipek lefelé haladó mozgás közben egyszerre fognak nyitni, illetve felfelé zárni. Ennél fogva a kiszárított biomassza beadagolásával egyidejűleg a keletkezett bioszén kiadagolása is megtörténik, azaz mindkét anyag szakaszosan lefelé halad.When the carbonization chamber is saturated to 80% with biocarbon. changing the direction of movement of the movable linkage so that the annular feed sluices will open and close simultaneously during downward movement. Therefore, when the dried biomass is added, the resulting biocarbon is also dispensed, that is, both materials are batchwise downward.

Az egy óra alatt beadagolt 1OOkg 40% nedvesség tartalmú biomasszából 40kg víz távozik gőz formában, a visszamaradt száraz anyag 80%-a éghető és nem éghető gázokra bomlik a maradék 20% faszén lesz, aminek egy része részt vesz a további oxidációs folyamatokban, így a végén 6-8kg faszenet kapunk. Hasznosítható termékgáz formájában 126,6 m³ szintézis gáz keletkezik melynek Hs tartalma 42,6%, 31,8% CO tartalom mellett. A további 25,6% nem éghető gáz CO2, N, NO összetevőkkel. A szintézisgázt hűtés és szűrés után gázmotorban használjuk fel. Gázturbinában való felhasználása a magas Hidrogén tartalom miatt nem lehetséges.After 1OOkg of biomass containing 40% moisture per hour, 40kg of water is discharged in the form of steam, 80% of the remaining dry matter is decomposed to combustible and non-combustible gases, the remaining 20% charcoal, some of which is involved in further oxidation processes. at the end we get 6-8kg of charcoal. In the form of a usable product gas, 126.6 m ^{3 of} synthesis gas is produced with an Hs content of 42.6% and a 31.8% CO content. The other 25.6% is non-flammable gas with CO2, N, NO components. After cooling and filtration, the synthesis gas is used in a gas engine. It is not possible to use it in a gas turbine because of its high Hydrogen content.

Az eljárás lefolytatásához szükséges hőmennyiség: a 40kg víz elvonásához 160MJ, a 60kg kiszáradt biomassza szenesitéséhez 30MJ, összesen 190MJ hőenergia szükséges. Ennek a hőmennyiségnek az előállításához a külsőtáplálású tüzelőberendezésben a berendezés hatásfokát, valamint a falon át történő hőátadási tényezőt figyelembe véve 190M3/0_S65~292MJ hőenergiát keli befektetni, amit 19kg 15,5MJ/kg fűtőértékű, száraz faapríték eltüzelésével állítunk elő.The amount of heat needed to carry out the process: for extracting 40kg of water, 160MJ of heat, 60kg of dried biomass for charring, requires a total of 190MJ of heat. In order to produce this amount of heat, 190M3 / 0 _S 65 ~ 292MJ of thermal energy is to be invested in the external fuel combustion plant, taking into account the efficiency of the plant and the heat transfer through the wall, which is produced by burning 19kg of 15.5MJ / kg

II. példa:II. example:

30% nedvességtartalmú lágyszárú biomassza hulladék szenesítése, mely 50« 50%-ban napraforgószárból és kukoricaszárból áll.30% moisture content of herbaceous biomass waste containing 50% to 50% sunflower stalk and maize stalk.

A példaként szereplő berendezés szárítókamrájának nettó térfogata a füstgázcsővek, külső lángcső, füstgáz gyűjtő és elvezető nélkül 1,3m⁵ a szenesítő kamra nettó térfogata 0,8m³< Mindkét kamra külső átmérője 1 m, a szárítókamra magassága 2,2m, a szenesítő kamráé 1,6m. A külső lángcső hossza 2,8m átmérője 0,5m. A berendezésben 16db, egyenként 6cm átmérőjű füstcsö van. A gözbontó cső átmérője 30 cm, hossza 4,2m.The net volume of the drying chamber of the exemplary apparatus without the flue pipes, external flame tube, flue gas collector and exhaust is 1.3m ⁵ The net volume of the carbonization chamber is 0.8m ³ <The external diameter of each chamber is 1m, the height of the drying chamber is 1m. 6m. The external flame tube is 2.8m in diameter and 0.5m in diameter. The unit is equipped with 16 smoke pipes of 6 cm each. The steam pipe has a diameter of 30 cm and a length of 4.2 m.

A szárítókamrában a külsőtápláíású tüzelőberendezésből származó hővel 200°C és 300°C hőmérsékletet hozunk létre. A felfűtés után megkezdjük a 30% nedvességtartalmú, 50-100 mm szemcseméretűre aprított, lágyszárú keverék biomassza beadagolását a gázzáró beadagoló zsilipen keresztül. A feltöltést 100kg/óra sebességgel folyamatosan végezzük kis adagokban, tehát 1,66 kg-t adagolunk be percenként. A biomassza tömegáramából és a száritókamra térfogatából következik, hogy a beadagolt biomassza kb. 1 órát tőit a száritókamrában, ezalatt a teljes nedvesség tartalom és a könnyebb frakciójú kátránygőzök eltávoznak a biomasszából. Ez a magas vízgőz tartalmú gázelegy a páragöz gyűjtőn át, porszűrő közbeiktatásával a gőzbontóba kerül, amit előzetesen felfűtünk a kondezáció elkerülése végett úgy, hogy a palástjára kívülről tekert mágnes tekercsre rákapcsoljuk az impulzus generátort, a tekercsben keletkező mágnesezési veszteség hője eiőfűti a gőzbontó csövet.In the drying chamber, heat from the external feed furnace is raised to 200 ° C and 300 ° C. After heating, the biomass of the herbaceous mixture having a moisture content of 30% and comminuted with a particle size of 50-100 mm is started to be introduced through the gas-tight metering sluice. Filling is carried out continuously at 100kg / hour in small portions, i.e. 1.66 kg / min. It follows from the mass flow of biomass and the volume of the drying chamber that the added biomass is approx. It lays 1 hour in the drying chamber, during which time the total moisture content and the lighter fraction of tar vapors are removed from the biomass. This high water vapor-containing gas mixture enters the vapor decomposer through a vapor collector, with a dust filter inserted, which is preheated to prevent condensation by coupling the pulse generator to the magnet coil externally wound, the magnetisation of the heat in the coil.

A 30% nedvesség tartalmú biomasszából kilogrammonként kb. 0,3 kg vízgőz távozik az illékony gőzökkel együtt.About 30% of the biomass with a moisture content of 30% per kg. 0.3 kg of water vapor is released along with the volatile vapors.

A gözbontó felfűtődését követően annak feszültség kivezetéséire (anód és Katód csatlakozó) 20 és 40 kV között pulzáló nagyfeszültséget kapcsolunk.After the steam generator heats up, a pulsed high voltage of 20 to 40 kV is applied to its voltage terminals (anode and cathode connector).

Az áramtekercsre képcsőit impulzus generátort úgy állítjuk be, hogy az áram impulzusok csúcsértékei egybe essenek a pulzáló nagyfeszültség csúcsértékeivel. Ezáltal a dipólusba rendeződött vízgőz molekulák rezgésbe jönnek és szétszakadnak Oxigén és Hidrogén atomokra, ezzel egy időben az illékony kátránygőzök is krakkolödnak. A 0,3 kg vízgőzbe! 368 liter Hidrogén ésThe pulse generator of the current coil is set so that the peak values of the current pulses coincide with the peak pulses of the high voltage. As a result, the water vapor molecules arranged in the dipole vibrate and rupture on the oxygen and hydrogen atoms, and at the same time the volatile tar vapors are cracked. To the 0.3 kg of water vapor! 368 liters Hydrogen and

184 liter Oxigén szabadul fel a bontás során, melyek a későbbi reakciókban vesznek részt a szenesítő kamrában.184 liters of oxygen are released during the decomposition, which is involved in subsequent reactions in the carbonization chamber.

A biomassza beadagolásának megkezdésével egy időben beindítjuk az elszívó ventillátort, ami a bioszén tárolóhoz csatlakoztatva folyamatosan elszívja a keletkező gőzöket és gázokat a szárítókamrából a gőzbontón és a szenesítő kamrán keresztül. Ezeket a gázokat a szenesítő kamra feltöltődése előtti időszakban iefáklyázzuk.At the same time as the biomass feed is started, the exhaust fan is started which, when connected to the biocarbon reservoir, continuously exhausts the vapors and gases generated from the drying chamber through the steam decomposer and the carbonization chamber. These gases are flared during the period before the carbonization chamber is filled.

Egy óra elteltével megkezdjük a kiszáradt biomassza beadagolását a 600°C-ra felfűtött szenesítő kamrába a gyűrűs beadagoló zsilip segítségével. Innentől folyamatosan és párhuzamosan végezzük a nyers biomassza beadagolását és a kiszárított biomassza továbbítását a szenesítő kamrába. A biomassza itt tovább szenesedik, miközben piroiízis gázok szabadulnak fel, melyek csak 45% mennyiségben tartalmaznak Nitrogént a zárt terű hevítésnek köszönhetően. A felhalmozódó bioszén rétegen az elszívó ventilátor hatására a gőzbontó felöl érkező gázok átáramlanak a 600°C-ra hevített szénrétegen és a szenesedésből származó piroiízis gázok, valamint a vízgőz elbontásából származó Oxigén, Hidrogén, valamint a szenesedé biomasszából létrejött Carbon egy része a reakciók következtében szintézis gázzá alakul.After one hour, the dried biomass is begun to be added to the carbonization chamber heated to 600 ° C with the aid of a ring feed sluice. From here on, continuous and parallel addition of the raw biomass and transfer of the dried biomass to the carbonization chamber is carried out. The biomass here continues to carbonate, releasing pyrolysis gases, which contain only 45% Nitrogen due to closed space heating. On the accumulated bioscale layer, the exhaust gases from the steam decomposer flow through the coal bed heated to 600 ° C and the pyrolysis gases from the carbonization, and the oxygen, hydrogen and carbon in the carbonaceous biomass of the coal carbonate. is converted into gas.

Amikor a szenesítő kamra 80%-ra telítődik bioszénnel, a mozgató rudazat mozgási irányát megváltoztatjuk, úgy hogy a gyűrűs adagoló zsilipek lefelé haladó mozgás közben egyszerre fognak nyitni, illetve felfelé zárni. Ennél fogva a kiszárított biomassza beadagolásával egyidejűleg a keletkezett bioszén kiadagolása is megtörténik, azaz mindkét anyag szakaszosan lefelé halad.When the carbonization chamber is saturated to 80% with biocarbon, the direction of movement of the moving rod is changed so that the annular feed sluices will open and close simultaneously during downward movement. Therefore, when the dried biomass is added, the resulting biocarbon is also dispensed, that is, both materials are batchwise downward.

Az egy óra alatt beadagolt 100kg 30% nedvesség tartalmú biomasszából 30kg víz távozik gőz formában, a visszamaradt száraz anyag 80%-a éghető és nem éghető gázokra bomlik a maradék 20% faszén lesz, aminek egy része részt vesz a további oxidációs folyamatokban, így a végén 8-1 Okg faszenet kapunk. Hasznosítható termékgáz formájában 116,9 m³ szintézis gáz keletkezik melynek H2 tartalma 40,3%, 29,5% CO és 3,2% CH4 tartalom mellett. A további 27% nem éghető gáz CO2, N, NO összetevőkkel. A szintézisgázt hűtés és szűrés után gázmotorban használjuk fel. Gázturbinában való felhasználása a magas Hidrogén tartalom miatt nem lehetséges.After 100kg of biomass containing 30% moisture per hour, 30kg of water is discharged in the form of steam, 80% of the remaining dry material is decomposed to combustible and non-combustible gases and the remaining 20% is charcoal, some of which is involved in further oxidation processes. At the end we get 8-1 Okg charcoal. 116.9 m ^{3 of} synthesis gas is produced in the form of usable product gas, with a H2 content of 40.3%, 29.5% CO and 3.2% CH4. The other 27% is non-flammable gas with CO2, N, NO. After cooling and filtration, the synthesis gas is used in a gas engine. It is not possible to use it in a gas turbine because of its high Hydrogen content.

Az eljárás lefolytatásához szükséges hőmennyiség: a 30kg víz elvonásához 120MJ, a 70kg kiszáradt biomassza szenesítéséhez 35MJ, összesen 155MJ hőenergia szükséges. Ennek a hőmennyiségnek az előállításához a külsőtáplálású tüzelőberendezésben a berendezés hatásfokát, valamint a falon át történő hőátadási tényezőt figyelembe véve 155MJ/0,65~238MJ hőenergiát kell befektetni, amit 15kg 15,5MJ/kg fűtőértékü, száraz faapríték eltüzelésével állítunk elő.The amount of heat needed to carry out the process: 120MJ of heat to extract 30kg of water, 35MJ of total heat to carbonate 70kg of dried biomass, totaling 155MJ of heat. In order to produce this amount of heat, it is necessary to invest 155MJ / 0.65 ~ 238MJ of heat in the external fuel firing unit, taking into account the efficiency of the unit and the heat transfer through the wall, which is produced by burning 15kg of 15.5MJ / kg dry wood chips.

ΗΗ

A találmány tárgyát képező eljárás foganatosítására szolgáló berendezés legáltalánosabb kialakítása a 4. igénypont szerinti.The most common embodiment of the apparatus for carrying out the process of the present invention is according to claim 4.

A találmány tárgyát képező eljárás foganatosítására szolgáló berendezést az 1 .-2.-3. ábrákon mutatjuk be:The apparatus for carrying out the process of the present invention is illustrated in FIGS. The following figures show:

1. Ábra: A külső táplálású, biomassza üzemű tüzelőberendezés szerkezeti elrendezéseFigure 1: Structural layout of an external-fueled biomass firing plant

2. Ábra: A biomassza alapú külső hőközlésü, többfázisú pirolítíkus szintézisgáz generátor szerkezeti elrendezéseFigure 2: Structural layout of a biomass-based, external-phase, multiphase pyrolytic synthesis gas generator

3. Ábra: Gőzbontó hosszmetszeteFigure 3: Longitudinal section of a steam trap

A találmány tárgyát képező eljárás foganatosítására szolgáló berendezés több fázisú, külső hőközlésü, biomassza alapú, pirolítíkus szintézísgáz generátor folyamatos üzemű, a szakaszos üzem esetén fellépő, gyakori felfutási veszteségek elkerülése céljából. A berendezés külső hőközlésü. ez azt jelenti, hogy a szenesítendő biomassza anyagot a levegőtől és a hőforrás égésivalamint füstgázaitól teljesen elzárt térben, a kívülről táplált hőforrásból származó hővel hevítjük, amely hőforrás központosán, a berendezés hossztengely vonalában függőlegesen van beépítve. A berendezés kialakításának egyik nagy előnye, hogy a működéséhez nem az előállított, a gázmotoros energetikai hasznosítás szempontjából értékes szintézisgázt használja fel, hanem fás-szárú növényi biomasszát.The present invention relates to a device for carrying out the process of the present invention in order to avoid the frequent run-up losses of a multi-phase, external heat transfer, biomass based, pyrolytic synthesis gas generator. The unit has external heat supply. this means that the biomass material to be charred is heated in a completely closed space away from the air and the combustion of the heat source and the flue gases, from a heat source externally fed centrally vertically along the longitudinal axis of the unit. One of the great advantages of the design of the plant is that it does not use the synthesis gas produced for gas-powered energy recovery, but woody plant biomass.

A találmány tárgyát képező eljárás foganatosítására szolgáló berendezés öt fő részből, az 1 szárító kamrából, az alatta elhelyezkedő 17 színesítő kamrából és az ez alatt levő 13 bioszén tároló kamrából, ezen kamrák belsejében elhelyezett függőleges kialakítású, egymásba épített 36 külső és 2 belső lángcsővel, 26 lángfordító kamrával, 46 terelögyürűvel és höálló burkolatú 19 tüztérrel, 18 füstcsövekkel és 8 füstgáz gyűjtővel rendelkező, 1. ábra szerinti tüzelőberendezésből, valamint a 3. ábra szerinti gőzbontóból áll, melyek szerkezetileg össze vannak építve.The apparatus for carrying out the process of the present invention consists of five main parts, the drying chamber 1, the coloring chamber 17 located beneath and the biocarbon storage chamber 13 located below, with the inside and outside of these chambers having vertical flanges 36 and 2, It comprises a combustion apparatus according to Figure 1 having a flame reversing chamber 46, a baffle ring 46 and a heat-shielded firebox 19, flues 18 and a flue gas collector 8, and a steam digester according to Figure 3, which are structurally assembled.

Az 1. ábrán látható a külső táplálású biomassza üzemű tüzelő berendezés szerkezeti elrendezése. A berendezés hossztengelyvonalában központosán beépített, előnyösen függőleges helyzetű, szerkezetileg egymásba helyezett, hőálló acélból készült 36 külső lángcsöve és 2 belső lángcsöve, valamint ezek kapcsolódását biztosító, 27 hőálló burkolatú 26 lángfordító kamrája van, ami a 36 külső és a 2 belső lángcső felső végeivel együtt a 43 szárítókamra ürítőnyíláson át benyúlik a 1 szárítókamrába. A 36 külső lángcső és a 2 belső lángcső alsó vége a 44 szenesítőkamra ürítő nyíláson keresztül benyúlík a 17 szenesítő kamra alatt tevő 13 bíoszén tároló tartályba. A 27 hőálló burkolattal ellátott 26 lángfordító kamra tetejére 28 hőközlő-terelö kúp van beépítve.Figure 1 shows a structural layout of an external biomass firing plant. The apparatus has an outer flame tube 36 and an inner flame tube 36 made of heat-resisting steel centrally located in the longitudinal axis of the apparatus, preferably in a vertical position, and a flame-reversing chamber 26 provided with a heat-resistant casing flame 27 which the drying chamber 43 extends through the discharge opening into the drying chamber 1. The lower end of the outer flame tube 36 and the inner flame tube 2 extends through the vent opening 44 of the carbonization chamber into the biocarbon storage tank 13 under the carbonization chamber 17. A thermocouple cone 28 is mounted on the top of the flame reversing chamber 26 with a heat-resistant cover 27.

A 2 belső lángcső külső átmérője a 46 terelő gyűrű és a 31 tűztér rostély közötti szakaszon a 36 külső lángcső belső átmérőjének megfelelően fel van bővítve és belülről höálló 47 tüztérburkolattal van ellátva a 19 tűztér megfelelő kialakításához.The outer diameter of the inner flame tube 2 between the baffle ring 46 and the grate 31 is expanded in accordance with the inner diameter of the outer flame tube 36 and is provided with an internally fired artillery cover 47 to properly form the firebox 19.

A 2 belső lángcső és 36 külső lángcső alsó végénél kialakított 19 tüzteret a 2 belső lángcsővel a 46 terelőgyürű köti össze, mely 46 terelőgyűrű hőálló anyagból készül és belső kerületén egymástól egyenlő távolságra elhelyezett furatok vannak kiképezve. A 19 tűztérbe a 46 terelőgyürű alatt, a berendezés hossztengely vonalához képest ferdén, mintegy 45°-os szögben a 38 hőszigetelt tartószerkezet burkolatán és a külső lángcső palástján is át átvezetve csatlakozik a 37 tüzelőanyag bevezető cső aminek felső végéhez a 5 tüzelőanyag adagoló közbeiktatásával kapcsolódik a 4 tüzelőanyag tároló. Az 5 tüzelőanyag adagoló gázzáróan van kialakítva. A 46 terelőgyűrűhöz csatlakozik a 45 szekunder levegő bevezető cső. A 45 szekunder levegő bevezető cső a 37 tüzelőanyag bevezető csőben, annak egy szakaszán, azzal párhuzamosan van vezetve és ezután csatlakozik a 48 szekunder levegő szabályozóhoz.The fire 19 formed at the lower end of the inner flame tube 2 and the outer flame tube 36 is connected to the inner flame tube 2 by a baffle ring 46, made of heat-resistant material and having holes spaced apart on its inner circumference. The fuel inlet pipe 37 is connected to the upper end of the fuel supply pipe 37 by being inclined at an angle of about 45 ° to the furnace space 19 through the deflector ring 46, at an angle of approximately 45 ° to the longitudinal axis of the apparatus. 4 fuel storage. The fuel dispenser 5 is gas-tight. The secondary air inlet pipe 45 is connected to the deflector ring 46. The secondary air inlet pipe 45 is guided parallel to a portion of the fuel inlet pipe 37 and is then connected to the secondary air regulator 48.

tűztér alján kialakított 31 tűztér rostély alá a 6 hamugyűjtő alulról zártan van beépítve, de benyúlik a 13 bioszén tárolóba és kör-centrikusan helyezkedik el a 10 primerievegő bevezető függőleges részében. Felülről nyitott, a henger formájú 6 hamugyűjtő, melynek tartalma a 42 hamuzó nyíláson át kívülről távolítható el. A 6 hamugyűjtö alatt van beépítve a 10 primer levegő bevezető, melynek függőleges része körülveszi a 6 hamugyűjtőt és a 31 tűztér rostély alatt a 19 tűztérhez csatlakozik gáztömör kivitelezéssel, melynek célja hogy megakadályozza a termékgázok bejutását a 19 tűztérbe.beneath the firebox grate 31 formed at the bottom of the firebox, the ash collector 6 is enclosed in a closed position but extends into the biocarbon reservoir 13 and is centrally located in the vertical portion of the primary air inlet 10. A cylindrical ashtray 6, open from above, the contents of which can be removed from the outside through the ash opening 42. Underneath the ashtray 6 is the primary air inlet 10, the vertical portion of which surrounds the ashtray 6 and is connected to the firebox 19 underneath the grate 31 in a gas-tight design to prevent product gases from entering the firebox 19.

A 36 külső lángcsö alsó részén, a 46 terelőgyűrű fölötti magasságban, sugárirányban csatlakoznak egymástól egyenlő távolságra a 18 füstgázcsövek alsó végei a 36 külső lángcső kerülete mentén, annak palástjához. Az egyenletes és jó hőátadás érdekében minimum 6db, hőálló acélból készült 18 füstcső kerül beépítésre, melyek függőleges szakaszán, a csövek külső palástján hosszirányú bordázat van kialakítva a fűtőfelület növelése céljából. A 18 füstcsövek darabszámát a berendezés teljesítményétől és méretétől függően kell arányosan növelni. A 18 füstcsövek a 17 szenesítő kamra és az 1 szárítókamra palástján belül fölfelé vezetve a hőálló acélból készült 8 füstgázgyüjtőbe csatlakoznak annak kerülete mentén egymástól egyenlő távolságra, sugárirányban. A 8 füstgázgyűjtőhöz a 35 füstgáz kivezető cső csatlakozik.At the lower part of the outer flame tube 36, at a height above the baffle ring 46, the lower ends of the flue gas tubes 18 are radially connected to the periphery of the outer flame tube 36 at its periphery. For a smooth and good heat transfer, a minimum of 6 heat-resistant steel flue pipes 18 are installed, with longitudinal ribs on the vertical section of the outer periphery of the pipes to increase the heating surface. The number of flue pipes 18 must be proportionally increased depending on the performance and size of the unit. The flue pipes 18 are guided upwardly along the periphery of the carbonization chamber 17 and the drying chamber 1 to the radiant flue gas collector 8 made of heat-resistant steel at equal distances from one another in the radial direction. The flue gas outlet pipe 35 is connected to the flue gas collector 8.

A 8 füstgázgyűjtő hőálló acélból, előnyösen dómszerűen van kialakítva, teteje dombomra van formálva. A 8 füstgázgyűjtő külső átmérője megegyezik a 36 külső lángcső átmérőjével és úgy van kialakítva, hogy az alsó peremén körben, 8-1 Ocm széles hőálló acéllemezből készült terelő van kiképezve szoknyaszerűen, ami így alkotja a 40 páragőz gyűjtőt.The flue gas collector 8 is made of heat-resistant steel, preferably dome-shaped, with a top formed on a hill. The outer diameter of the flue gas collector 8 is equal to the diameter of the outer flame tube 36 and is formed by a skirt made of 8-1 Ocm wide heat-resistant sheet steel on the lower flange, forming the vapor collector 40.

A 2. ábrán a találmány tárgyát képező eljárás foganatosítására szolgáló többfázisú, biomassza alapú, külső hőközlésü, pirolitikus szintézisgáz generátor szerkezeti elrendezése van feltüntetve, amely generátor rendelkezik a berendezés hossztengely vonalában központosán beépített, az 1. ábrán bemutatott külső táplálású, biomassza üzemű tüzelőberendezéssel megvalósított zárt égésterű hőforrással és ezen hőforrás által előállított hővel fűtött, a külső levegőtől és a tüzelőberendezés égési-és füstgázaitól elzárt terű, felül elhelyezkedő 1 szárító kamrával és az alatta levő, vele szerkezetileg összeépített, de külön álló 17 szenesítő kamrával, valamint a 1 szárítókamra feltöltését szolgáló 9 biomassza beadagolóval és a hozzá csatlakozó 7 fogadó garattal.Fig. 2 shows a structural arrangement of a multi-phase biomass-based, external heat-supplying pyrolytic synthesis gas generator having a biomass-fueled external combustion plant centrally installed in the longitudinal axis of the apparatus, as shown in Fig. 1; a combustion chamber with heat source and heat produced by this heat source, with an upper drying chamber 1, which is closed to the outside air and to the combustion and flue gases of the combustion plant, and a carbonization chamber 17, which is structurally integrated but separate, below it; 9 biomass feeders and 7 receiving hopper attachments.

A 9 biomassza beadagoló szerkezet jellemzően úgy van kialakítva, hogy működése közben is és folyamatosan gázbiztos zárást biztosítson és megakadályozza a gázosítási folyamat során keletkező gőzök és gázok eltávozását, valamint a külső levegő bejutását az 1 szárító kamrába.Typically, the biomass feeder 9 is configured to provide a gas-tight seal during operation and continuously and to prevent vapors and gases generated during the gasification process and to escape outside air into the drying chamber 1.

A berendezés rendelkezik továbbá az 1 szárítókamrát és a 17 szenesítő kamrát összekötő, 43 szárítókamra ürítő nyílásba épített 3 gyűrűs beadagoló zsilippel. A 3 gyűrűs beadagoló zsilip jellemzően úgy van kialakítva hőálló acélból, hogy a 36 külső lángcsö palástját gyűrű-szerűen veszi körbe és azon függőleges irányban néhány cm hosszban alternáló mozgást tud végezni, amely mozgást a 29 mozgató rudazatok közvetítésével a 30 mozgató motorok, szakaszosan vezérelve tesznek lehetővé.The apparatus further comprises a ring feed sluice 3, which is connected to the drying chamber 1 and the carbonization chamber 17 and is integrated in the drain opening 43 of the drying chamber. Typically, the annular feed shutter 3 is made of heat-resistant steel such that it surrounds the outer flame tube 36 annularly and is capable of alternating movement in a vertical direction of a few centimeters, which is actuated by the motors 30 intermittently controlled. possible.

A 3 gyűrűs beadagoló zsilip kialakításánál fogva nem kell, hogy gáztömör zárást biztosítson. A 3 gyűrűs beadagoló zsilip oldalnézetből csonka kúpot formáz, melynek ferde palástja lehetővé teszi, hogy a zsilip lefelé, vagy felfelé történő nyitásakor az 1 szárítókamrából a kiszáradt biomassza lecsússzon az alatta levő 17 szenesítő kamrába.Due to the design of the 3-ring feeder shutter, there is no need to provide a gas tight seal. From the side view, the annular feed sluice 3 forms a truncated cone with its oblique mantle allowing the dried biomass to slide from the drying chamber 1 into the carbonization chamber 17 below when opening the sluice downwards or upwards.

A berendezésben 25 gyűrűs kiadagoló zsilip is van beépítve a 17 szenesítő kamrát a 13 bioszén tárolóval összekötő nyílásba. A 25 gyűrűs kiadagoló zsilip jeliemzően úgy van kialakítva hőálló acélból, hogy a 36 külső lángcsö palástját gyűrűszerűén veszi körbe és azon függőleges irányban néhány cm hosszban alternáló mozgást tud végezni, amely mozgást a 29 mozgató rudazatok közvetítésével, a 3 gyűrűs beadagoló zsilip közbeiktatásává! a 30 mozgató motorok szakaszosan vezérelve tesznek lehetővé. A 25 gyűrűs kiadagoló, valamint a 3 gyűrűs beadagoló zsilipeknek a 29 mozgató rudazatokkal történő mechanikai összekapcsolására azért van szükség, hogy azok egymással szinkronban tudjanak mozogni. A 29 mozgató rudazatok csatlakozása a 3 gyűrűs beadagoló és a 25 gyűrűs kiadagoló zsilip palástján körben, egymástól 120°-ra van rögzítve. A 29 mozgató rudazatok másik vége a 30 mozgató motorokhoz csatlakozik.The apparatus also includes an annular dispensing sluice 25 in the opening connecting the carbonization chamber 17 to the biosocial storage 13. The annular discharge shutter 25 is typically made of heat-resistant steel such that it surrounds the outer flame tube 36 annularly and is capable of alternating movement in a vertical direction of several centimeters across the annular feed shutter 3. the motors 30 allow intermittent control. The mechanical connection of the annular feeder 25 and the annular feeder locks 3 to the actuating rods 29 is necessary to enable them to move synchronously with each other. The joining of the moving rods 29 is secured in a circumferential circumference of 120 ° to the periphery of the ring feeder 3 and the ring feeder shutter 25. The other end of the actuator rods 29 is connected to the actuator motors 30.

A 25 gyűrűs kiadagoló zsilip kialakításánál fogva nem kell, hogy gáztömör zárást biztosítson. A 25 gyűrűs kiadagoló zsilipnek a 3 gyűrűs beadagoló zsiliptől eltérően az alsó peremének kerülete mentén körben 8-10 cm széles szoknyaszerű, 34 rácsos terelő elem van kiképezve, mely terelő lehetővé teszi, hogy csak a lefelé történő elmozduláskor nyit ki a 25 gyűrűs kiadagoló zsilip.Due to the design of the annular release sluice 25 it is not necessary to provide a gas tight seal. Unlike the annular dispensing lock 3, the annular dispensing lock 25 is provided with a skirt-like grid baffle 34 having a width of 8-10 cm around its circumference, which allows the annular dispensing lock 25 to open only when moved downward.

A 13 bioszén tároló kamra kiürítését a 41 bioszén kiadagoló és a 14 kihordó csiga teszi lehetővé. A 41 bioszén kiadagoló úgy van kialakítva, hogy működése során is gázbiztos zárást biztosítson és megakadályozza, hogy a szintézis gáz a 13 bioszén tároló kamrából ezen az úton távozni tudjon, vagy a külső levegő bejusson.Emptying of the biocarbon storage chamber 13 is made possible by the biocarbon dispenser 41 and the delivery screw 14. The biocarbon dispenser 41 is configured to provide a gas tight seal during operation and to prevent the synthesis gas from exiting the biocarbon storage chamber 13 or entering the outside air.

A 8 füstgázgyűjtö alá kívülről csatlakozik be a 20 pára-gőz elvezető cső, melynek másik vége a 39 szűrőhöz kapcsolódik.Below the flue gas collector 8 is connected externally the vapor-vapor discharge pipe 20, the other end of which is connected to the filter 39.

A 39 szűrő után van csatlakoztatva a 15 gőzbontó, amelynek kimenete 32 átvezető csővel csatlakozik a 17 szenesítő kamra belső palástján körbefutó, perforációval ellátott 49 elosztó csőhöz, A 15 gözbontó alsó végéhez egy 16 gyűjtőedény van csatlakoztatva.After the filter 39, the steam digester 15 is connected, the outlet of which is connected to a perforated manifold 49 circulating on the inner periphery of the carbonization chamber 17 by means of a passage pipe 32.

A 13 bioszén tároló kamrához kívülről 33 gázkivezető cső közbeiktatásával 11 porleválasztó múltí-ciklon csatlakozik, melynek kimenete a 24 gázhűtővel van összekapcsolva. A 24 gázhűtőhöz a 21 hűtővíz bevezető és a 22 forróvíz kivezető van csatlakoztatva, valamint 12 elszívó ventilátor. A 12 elszívó ventilátor kimenetéhez kapcsolódik a 23 szintézisgáz elvezető.A dust removal cyclone 11 is connected externally to the biocarbon storage chamber 13 via a gas outlet tube 33, the outlet of which is coupled to the gas cooler 24. A cooling water inlet 21 and a hot water outlet 22 are connected to the gas cooler 24, as well as an exhaust fan 12. Connected to the outlet of the exhaust fan 12 is the synthesis gas outlet 23.

A berendezést a hő-veszteségek csökkentése érdekében a 38 hőszigetelt tartószerkezet és burkolat veszi körül.The device is surrounded by a heat-insulated support structure and casing 38 to reduce heat loss.

A 2. ábrán a 11 porleválasztó ciklon, 24 gázhűtő, valamint a 12 elszívó ventilátor helyhiány miatt nem méretarányosan került feltüntetésre.In Fig. 2, the dust removal cyclone 11, the gas cooler 24, and the exhaust fan 12 are not shown in scale.

A 3. ábrán a 15 gőzbontó legáltalánosabb kialakítását annak hosszmetszetévei mutatjuk be. A 15 gőzbontó jellemzően höálló, villamosán szigetelő anyagból, csőszerűén van kialakítva és a 60 csatlakozó csövei kapcsolódik a 39 szűrő közbeiktatásával a 20 pára-gőz elvezető csőhöz. Az 53 bontócsö belső palástja mentén, annak hosszában helyezkedik el a saválló, elektromosan vezető anyagból kialakított 51 spirális anód elektróda. Az 53 bontócső hossztengely vonalában központosán beépített 50 katód elektróda szintén elektromosan jól vezető, saválló anyagból készül, rögzítése az elektromosan szigetelő, hőállóanyagból készült 59 alsó záróeiem tengelyközepén levő furatban történik. Az 59 alsó záróelemen további furatok is vannak kiképezve, annak érdekében hogy az 53 bontócső belsejében a gázáramlatból esetlegesen kicsapódó szilárd fázisú, apróméretű szemcsék a furatokon keresztül a 16 gyűjtőedénybe hulljanak. Az 53 bontócső külső palástját az 52 mágnestekercs veszi körül. Nagyfeszültségű impulzusgenerátor az 55 anód csatlakozón illetve az 56 katód csatlakozón keresztül kapcsolódik az 53 bontócsőben levő elektródákra. Az 52 mágnestekercs gerjesztése az 54 mágnestekercs csatlakozókon keresztül történik. A 15 gözbontó jellemzően 57 hőszigeteléssel is el van látva , annak érdekében hogy a belevezetett vízgőz, illetve az illékony gázok gőzei az 53 bontócső belső faián és az elektródákon ne tudjanak lekondenzálódni és ezáltal ne okozzanak működési zavart a 15 gőzbontóban. A kondenzáció megakadályozása érdekében a 20 pára-gőz elvezető cső és a 39 szűrő is hőszigeteléssel vannak ellátvaFigure 3 is a longitudinal sectional view showing the most common configuration of the steam breaker 15. The steam trap 15 is typically made of a heat-insulating, electrically insulating material, tubular, and the connecting tubes 60 are connected to the vapor-vapor discharge tube 20 via the filter 39. The spiral anode electrode 51, made of an acid-resistant, electrically conductive material, is located along the inner circumference of the manifold 53. The cathode electrode 50, which is centrally mounted in the longitudinal axis of the breaker tube 53, is also made of an electrically conductive acid-proof material and is fixed in a hole in the center of the electrically insulating heat-resistant lower closure member 59. Further holes are provided on the lower closure 59 to allow any solid particles of the solid phase which may be precipitated from the gas stream inside the opening 53 to fall into the collecting vessel 16 through the holes. The outer circumference of the breaking tube 53 is surrounded by a solenoid 52. The high-voltage pulse generator is connected to the electrodes in the bursting tube via the anode connector 55 and the cathode connector 56 respectively. The solenoid 52 is excited via the solenoid terminals 54. The steam generator 15 is also typically provided with thermal insulation 57 to prevent condensation of water vapor and volatile gas vapors on the inner wall and electrodes of the manifold 53, thereby causing malfunction in the steam generator 15. In order to prevent condensation, the vapor-vapor outlet pipe 20 and the filter 39 are both thermally insulated

A tüzelő berendezés működése:Operation of the combustion plant:

A találmány tárgyát képező eljárás foganatosítására szolgáló berendezésben a külső táplálású hőforrást képezi az 1. ábra szerinti tüzelő berendezés.In the apparatus for carrying out the process of the invention, the external power source is the combustion apparatus of Figure 1.

A 17 szenesítő kamra optimális működéséhez szükséges 600°C üzemi hőmérséklet eléréséhez a tüzelő berendezésben az égést és a hőátadást helyileg el kell választani. Azért, hogy az égési levegő és az éghető gázok között jó keveredés alakuljon ki, a folyamatot két részre kell bontani, elgázosításra és oxidációra.In order to achieve the operating temperature of 600 ° C required for optimal operation of the carbonization chamber 17, the combustion plant and the heat transfer must be separated locally. In order to achieve good mixing between the combustion air and the combustible gases, the process must be split into two parts, gasification and oxidation.

A tüzelés ezáltal zónákra oszlik, amelyekben a meghatározó folyamatok lejátszódnak: elgázosítás alacsony légfeíesleg mellett a 19 tűztérben, oxidáció a szekunder levegővel a 2 belső lángcsőben és hőátadás a 36 külső lángcsövön, valamint a 28 hőközlő-terelő kúpon és 18 füstcsöveken keresztül.The combustion is thus divided into zones in which the decisive processes occur: gasification at low airflow in the combustion chamber 19, oxidation with the secondary air in the inner flame tube 2 and heat transfer through the outer flame tube 36 and the heat deflector cone 28 and the smoke tubes.

A tüzelésnél a magas viszkozitású hideg szekunderlevegöt az alacsony viszkozitású forró gázokba be kell fecskendezni, a befecskendezési mélységet a megemelkedő viszkozitás fékezi.In the case of combustion, the high-viscosity cold secondary air must be injected into the low-viscosity hot gases, the injection depth being curbed by the increasing viscosity.

Ezt a befecskendezést teszi lehetővé a hőálló kerámiából készült 46 terelőgyűrű, illetve annak belső kerülete mentén kiképzett furatsor és a 2 belső lángcsőben kialakuló longitudinális rezgésekkel kísért égés által keltett szívó hatás.This injection is made possible by the suction effect of the heat-guided ceramic deflector ring 46 or its bore along its inner circumference and the combustion effect caused by the longitudinal vibrations in the inner flame tube 2.

A függőleges lángcsöves kialakítás a Rijke-csö működési elvére épül, melyben a láng hőjének hatására akusztikus hullámrezgések keletkeznek a függőleges irányba állított csőben.The vertical flame tube design is based on the Rijke tube principle, whereby the heat of the flame produces acoustic wave vibrations in the vertical tube.

A találmány tárgyát képező eljárás foganatosítására szolgáló berendezés külső táplálású hőforrásában hasonló módon keltett akusztikus hullámrezgések rezgésbe hozzák az égést tápláló gázokat a 2 belső lángcső, 46 terelögyürű feletti részében, így a 36 külső lángcső alsó végénél kialakított, hőálló 47 tűztérburkolattal ellátott 19 tűztérben elgazosodó tüzelőanyagból felszabaduló éghető gázok tökéletesen keverednek a 46 terelőgyűrű belső kerületén egymástól egyenlő távolságra kialakított furatokon át bevezetett hideg, szekunder égési levegővel, ebből kifolyólag nagyon jó hatásfokú égés jön létre.Similarly, acoustic wave vibrations produced by an external supply heat source of the apparatus of the present invention vibrate the combustion supply gases in a portion of the inner flame tube 2 above the baffle 46, thus providing a heat-resistant needle barrel formed at the lower end of the outer flame tube 36. the combustible gases are perfectly mixed with cold secondary combustion air introduced through equally spaced holes in the inner circumference of the baffle ring 46, resulting in a very efficient combustion.

A leírt égési folyamat és működési effektus kialakulásának feltétele a lángcsövek függőleges helyzetű kialakítása és hogy a 2 belső iángcsövet a 36 külső lángcsövön belül kell elhelyezni, a 2 belső lángcső túlzott hőveszteségének megakadályozása céljából, valamint a 2 belső lángcsö átmérőjének és hosszának aránya nem lehet kevesebb 1:8,7-nél, ahol a hosszúságot a 2 belső lángcsö, 46 terelögyürű feletti szakaszának hosszával kell figyelembe venni.The combustion process and the operation effect described require the flame tubes to be vertically formed and the inner flame tube 2 to be positioned within the outer flame tube 36 to prevent excessive heat loss of the inner flame tube 2 and the ratio of the inner flame tube 2 to length 1 : 8.7, where the length is taken into account by the length of the section 2 of the inner flame tube above the baffle 46.

A tüzelőberendezés működése során a 4 tüzelőanyag tárolóból az 5 tüzelőanyag adagolóval a tüzelőanyagot, ami jellemzően faapríték, a 37 tüzelőanyag bevezető csőbe adagoljuk, a 37 tüzelőanyag bevezető csőben a tüzelőanyag, mely jellemzően faapríték, gravitációs úton lecsúszik a 31 tűztérrostélyra, ahol a 19 tűztér, hőálló 47 tűztér burkolatának sugárzó hője által kigázosodik.During operation of the combustion apparatus, the fuel, typically wood chips, is fed from the fuel container 4 to the fuel inlet pipe 37, the fuel in the fuel inlet pipe 37, which is typically wood chips, slides down the needle barrel 31, it is degassed by the radiant heat of the casing 47 of the firebox.

SZTNH-100193319HIPO-100193319

A tüzelőanyagból felszabaduló éghető gázok egy része a 10 primer levegő bevezetőn keresztül, alacsony légfelesleg tényezővel, szabályozottan bevezetett, a 13 bioszén tároló tartályban levő szén hulladékhőjével közvetetten előmelegített, elsődleges égési levegővel keveredve elég, így biztosítva a 19 tüztér állandó hőmérsékletét.A portion of the combustible gases released from the fuel is sufficient to mix with the primary combustion air indirectly preheated by the primary air inlet 10, with a low excess air rate, and the indirectly preheated primary combustion air from the coal in the biocarbon storage tank 13.

Az alacsony primer légfelesleg tényező miatt a 19 tűztérből távozó füstgázoknak magas az éghető gáz tartalma. Ezek a gázok a 45 szekunder levegő bevezető csövön át betáplált, és a 46 terelögyürű alkalmazásával, annak belső kerülete mentén kialakított furatokon, egyenletesen elosztva bevezetett, hideg szekunder levegővel, az égési folyamat során a 2 belső lángcső 46 terelő gyűrű fölötti szakaszában keletkező, longitudinális hullámrezgések hatására tökéletesen keverednek és a függőleges kialakítású 2 belső lángcsőben elégnek. A longitudinális hullámrezgések által, a 2 belső lángcsőben keltett haladó hullámok maguk mögött erős szívóhatást fejtenek ki, ami a legrövidebb úton a 46 terelőgyűrű belső kerületén kialakított furatokon belépő, a 45 szekunder levegő bevezető csövön és 48 szekunder levegő szabályozón át bejutatott külső levegő beszívásával igyekszik kiegyenlítődni.Due to the low primary air overload factor, the flue gases leaving the firebox 19 have a high flammable gas content. These gases are fed through the secondary air inlet pipe 45 and are uniformly distributed through the bores 46 formed along the inner circumference of the baffle ring with cold secondary air during the combustion process in the longitudinal waves of the flame tube 2 above the baffle ring 46. they blend perfectly and burn in 2 vertical flame tubes. The progressive waves generated by the longitudinal wave vibrations in the inner flame tube 2 produce a strong suction effect behind them, which passes through the holes in the inner circumference of the deflector ring through the secondary air inlet pipe 45 and the external air regulator 48 .

A 5 tüzelőanyag adagoló légzáró kialakítása megakadályozza, hogy a tüzelőanyagnak a 4 tüzelőanyag tárolóból történő beadagolásakor fals levegő kerüljön a 19 tűztérbe. Ezen kívül a 5 tüzelőanyag adagoló visszaégésgátlóként is funkcionál.The air-tight design of the fuel dispenser 5 prevents the introduction of wall air into the combustion chamber 19 when the fuel is dispensed from the fuel reservoir 4. In addition, the fuel dispenser 5 also functions as a flame retardant.

Az égés során keletkező akusztikus, más néven longitudinális hullámrezgések egyúttal haladó hullámokat keltenek a 2 belső lángcső 46 terelőgyűrü fölötti részében. Ezek a hullámok mintegy áttolják a forró égésterméket a 27 hőálló burkolatú, 26 lángfordító kamrán keresztül a 2 belső és a 36 külső lángcső közötti térbe, ahonnan lefelé áramolva a hőálló acélból készült 18 füstcsövek alsó végébe, majd ezen füstcsövekben fölfelé áramolva a 8 füstgázgyűjtőbe, majd ennek 35 füstgáz kivezető csövén át füstgázelszívó ventilátor segítségével a kéménybe kerül a füstgáz. A füstgázok áramlási irányai az 1. ábrán nyilakkal jelölve vannak.The acoustic, also called longitudinal, wave vibrations generated during the combustion process also generate traveling waves in the portion of the inner flame tube 2 above the deflector ring 46. These waves transfer the hot combustion product through the heat-shielded flame reversing chamber 26 into the space between the inner flame tube 2 and the outer flame pipe 36, from where it flows downwardly into the lower end of the heat-resistant steel flue 18 and then flowing upwardly into the flue gas. through its 35 exhaust pipes, flue gas is introduced into the chimney with the help of a flue gas exhaust fan. The flue gas flow directions are shown in Figure 1 with arrows.

A 13 bioszén tárolóba adagolt bioszén hőmérséklete jellemzően még 500°C feletti, így kifejezetten alkalmas a 19 tűztérbe, 31 tüztér rostély alatt bevezetett primer égési levegő felmelegítésére. A 10 primer levegő bevezetőn szabályozottan bevezetett primer égési levegő a 6 hamugyűjtő palástja és a 10 primer levegő bevezető függőleges szakaszának belső palástja közötti térben felfelé áramolva melegszik fel, az ehhez szükséges hőt a 13 bioszén tárolóban levő bioszén sugárzó hője biztosítja.Typically, the temperature of the biocarbon added to the biosensor 13 is still above 500 ° C, thus being particularly suitable for heating the primary combustion air introduced into the combustion chamber 19 below the furnace grate. The primary combustion air introduced in the primary air inlet 10 is heated upwardly in the space between the ash collar 6 and the inner periphery of the primary air inlet 10, the heat required for this being provided by the radiant heat from the biosensor 13 in the biosensor 13.

Claims

A process for the continuous production of a pyrolytic synthesis gas and a biosensor based on biomass, comprising the step of providing a combustion heat sealed in a centrally located externally-fired combustion apparatus inside a separate but structurally disassembled decomposition chambers decomposition chambers closed from outside air and combustion and flue gases of the combustion plant, thereby creating a temperature of 200-300 ° C in the upper chamber, and then supplying the biomass material to be pyrolysed, charred, chopped and released during the drying phase gas containing high water and tar vapor is led to an external decomposition space connected to the upper chamber, where it is subjected, during the second phase, to an electric field using magnetic resonance resonance. then decompose the decomposed water and tar vapors into the lower chamber, where the dried biomass material from the upper chamber is further heated to 600 ° C, resulting in pyrolysis gas and bioscale, the decomposed water and decarb , they react with high temperature to produce bioscale and pyrolysis gas to produce synthesis gas.

Method according to claim 1, characterized in that the gas-tight biomass feeder (9) intermittently feeds the shredded biomass, which after drying is transferred from the drying chamber (1) to the carbonization chamber (17).

Claims 1 to 2, characterized in that two types of biomass materials are required for optimum operation, in which the low-moisture wood chips from the fuel storage (4) and the receiving hopper (7) from the fuel storage (4) are fed to the external fueling plant. 20-45% moisture, shredded biomass waste, by-product is added with the biomass feeder (9).

4. Equipment according to claims 1-3. A method according to any one of claims 1 to 3, comprising an outer flame tube (36) and an inner flame tube (2), which is centrally located, preferably vertically, in its longitudinal axis, and a flame reversing chamber (26) securing their connection and combustion from the combustion chamber (19). a baffle ring (46) for mixing gases in the inner flame pipe (2) with an external fuel furnace (19) located below, a fuel inlet pipe (37) connected to the furnace (19) and a flue pipe (36) connected to the outer flue pipe (36). 18), with secondary air connected to the flue pipe (18) with flue gas manifold (8) and flue gas outlet pipes (35) connected thereto, connected to the deflector ring (46)

The biomass firing device provided by the inlet pipes (45) of SZTNH-100193320 and the primary combustion air (10) provided with a primary air inlet (10) underneath the combustion grate (2) as a closed combustion heat source and the heat produced by this heat source receiving gas from the upper drying chamber (1) enclosed by the combustion and flue gases of the combustion plant and from the carbonising chamber (17) which is structurally integrated but separate from the combustion plant and from the first stage, and in a second phase, a steam decomposer (15) capable of decomposing water and tar vapor, the inlet of which is connected to a vapor collector (40) inside the drying chamber (1) via an inlet filter (39) and an outlet to the carbonization chamber (17). ) perf connected to an oral manifold (49).

An embodiment of the apparatus according to claim 4, characterized in that the biomass-fired combustion plant used as heat source is preferably an internal flame tube (2) and an external flame tube (36) connected to a flame reversing chamber (26), the carbonization chamber (17) ) extends through the flame reversing chamber (26) into the drying chamber (1) and the lower end of the inner flame tube (2) into the biocarbon storage chamber (13).

6. An apparatus according to claim 4, characterized in that the firebox (19) of the biomass-fired combustion plant used as the heat source is connected to the preferably vertical flame tube (2) by inserting a baffle (46) which is evenly spaced on the inner circumference of the baffle (46). spaced holes are formed and the secondary air inlet pipe (45) connected to the deflector ring (46) is connected to the secondary air regulator (48) through a portion of the inside of the fuel inlet pipe (37)

7. The apparatus of claim 4, wherein in the biomass-fueled combustion plant used as a heat source, the inner flame tube (2) is centrally located inside the outer flame tube (36) with its inner axis the ratio of the diameter of the flame tube (2) to the section above the baffle ring (46) must be not less than 1: 8.7.

An embodiment of the apparatus according to claim 4, characterized in that a ring metering sluice is provided between the drying chamber (1) and the carbonization chamber (17), between the carbonization chamber (17) and the biocarbon storage tank (13). for mounting, the sluices being connected to each other and to the actuating motors (30) by the actuating rod (29).

9. An apparatus according to claim 4, characterized in that the steam stripper (15) used is made of a heat-resistant, electrically insulating material in the form of a tube, the outer casing and the connections of the stripper tube (53) being thermally insulated and having an inlet its pipe (60) engages after the filter (39), and its outlet is connected to the interior of the carbonization chamber (32) by means of a through pipe (32) which is connected through the periphery of the divider pipe (53).

An arrangement according to claim 9, characterized in that the gas-tight closure of the opening pipe (53) is provided by a lower closure (59) and an upper closure (58) made of heat-resistant electrically insulating material at both ends.

11. An arrangement according to claim 9, characterized in that the anode electrode (51) is spirally wound in several threads along its inner circumference along its inner circumference, the longitudinal axis of which is electrically insulated made of heat-resistant material. a cathode electrode (50) fixed to the lower closure member (59), the material of which is electrically good conductive and acid-proof, similar to that of the anode electrode (51).

12. An arrangement according to claim 9, characterized in that the outer cylindrical shell of the breaking pipe (53) is surrounded by a solenoid (52) located along its length, under the thermal insulation (57).