NL1029909C2 - Werkwijze en inrichting voor het behandelen van biomassa. - Google Patents

Werkwijze en inrichting voor het behandelen van biomassa. Download PDF

Info

Publication number
NL1029909C2
NL1029909C2 NL1029909A NL1029909A NL1029909C2 NL 1029909 C2 NL1029909 C2 NL 1029909C2 NL 1029909 A NL1029909 A NL 1029909A NL 1029909 A NL1029909 A NL 1029909A NL 1029909 C2 NL1029909 C2 NL 1029909C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
biomass
torrefaction
water
reactor
torrefaction reactor
Prior art date
Application number
NL1029909A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Christiaan Alber Bergman
Jan Remmert Pels
Original Assignee
Stichting Energie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stichting Energie filed Critical Stichting Energie
Priority to NL1029909A priority Critical patent/NL1029909C2/nl
Application granted granted Critical
Publication of NL1029909C2 publication Critical patent/NL1029909C2/nl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C10L9/083Torrefaction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C10L9/086Hydrothermal carbonization
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

Titel: Werkwijze en inrichting voor het behandelen van biomassa.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het behandelen van biomassa, omvattende: 5 - het verschaffen van een torrefactiereactor, waarin biomassa opneembaar is, - het toevoeren van biomassa aan de torrefactiereactor, - het torrificeren van de biomassa in de torrefactiereactor door het verhitten van de biomassa tot een torrefactietemperatuur in een zuurstofarme omgeving van de torrefactiereactor.
10 Een dergelijke werkwijze is bekend. De milieuvriendelijke energiewinning uit biomassa staat in toenemende mate in de belangstelling als gevolg van het klimaatprobleem en de uitputting van fossiele energiebronnen. Biomassa is aanwezig in biologisch afbreekbaar industrieel en huishoudelijk afval, zoals GFT-afval en oud papier. Ook biologisch afbreekbare producten, afvalstoffen en residuen van de 15 landbouw en andere bedrijfstakken bevatten biomassa, bijvoorbeeld gemaaid gras en snoeihout.
De opwekking van duurzame energie door het direct meestoken van biomassa in elektriciteitscentrales is economisch aantrekkelijk. Hiervoor moet de biomassa vermaald of verpoederd worden tot een kleine deeltjes, hetgeen door de vezelige 20 structuur van biomassa vaak lastig is. Bijvoorbeeld zijn taaie houtsnippers slechts tegen hoge kosten vermaalbaar.
Torrefactie is een thermochemische voorbehandelingsmethode voor biomassa. Torrefactie is toepasbaar op elke biomassa. Volgens de bekende behandelingsmethode wordt de biomassa in een zuurstofarme of zuurstofloze gasvormige omgeving onder 25 atmosferische druk verhit tot een temperatuur van 200-320°C. Het gebrek aan zuurstof verhindert, dat de biomassa kan verbranden. In plaats daarvan treedt “garen” van de biomassa op, hetgeen aanleiding geeft tot massaverlies door ontgassing. Gewoonlijk ligt het massaverlies rond 30%, terwijl de energiewaarde slechts 10% reduceert. De door torrefactie geproduceerde brandstof heeft derhalve een hogere 30 verbrandingswaarde.
Tijdens torrefactie treden verder chemische modificaties van de biomassastructuur op. De biomassa verliest zijn mechanische sterkte en veerkracht, waardoor de maalbaarheid sterk verbetert. Daarnaast is getorrificeerde biomassa 10299Q9-_ 2 hydrofoob, zodat deze droog blijft en ongevoelig is voor luchtvochtigheid. Tijdens opslag van de door torrefactie geproduceerde brandstof is het risico van rotting en broei minimaal.
Onbehandeld is veel biomassa relatief nat. De biomassa bevat in het algemeen 5 ongebonden en (los)gebonden water. Het gebonden of losgebonden water is aanwezig in de natuurlijke biomassa zelf. Bijvoorbeeld bevat plantaardige biomassa, zoals snoeihout en gemaaid gras, van nature een aanzienlijke hoeveelheid vocht. Het watergehalte van de biomassa kan bovendien worden verhoogd door uitwassing ter verlaging van het zoutgehalte van de biomassa.
10 Het verwijderen van zouten is wenselijk, omdat zouten in de biomassabrandstof sneller leiden tot corrosievorming in de verbrandingsketel van de elektriciteitscentrale.
Ook reduceren die zouten de kwaliteit van de tijdens verbranding van de biomassabrandstof geproduceerde assen, hetgeen hergebruik van die assen bemoeilijkt.
De wateroplosbare zouten zijn verwijderbaar door uitwassing. In het bijzonder is 15 uitwassing toepasbaar bij biomassa van plantaardige afkomst, zoals stro. Daarbij laat men de biomassa natregenen voorafgaand aan het oogsten daarvan. De in de biomassa aanwezige zouten kunnen daardoor ten minste gedeeltelijk in het regenwater oplossen. i
Vervolgens voert het regenwater de opgeloste zouten af. Uitwassing of een alternatieve waterbehandeling veroorzaakt echter een zeer natte biomassa.
20 Volgens de bekende voorbehandelingsmethode wordt de natte biomassa j thermisch gedroogd voorafgaand aan het toevoeren aan de torrefactiereactor. Dit is j noodzakelijk in verband met de verhoging van de temperatuur tot de torrefactietemperatuur van 200-320°C. Door de thermische droging verdampt het water in hoofdzaak uit de biomassa. Bijvoorbeeld heeft de gedroogde biomassa een i 25 vochtgehalte van 15% ofwel de biomassa is 85% droog. De verdamping van het vocht uit de biomassa vereist echter een aanzienlijke hoeveelheid energie, hetgeen het j rendement van de gehele voorbehandelingsmethode nadelig beïnvloedt. De voor het drogen benodigde energie is zelfs in de praktijk ruim tweemaal tot vijfmaal zo groot als de energiebehoefte van het torrificeren. Het rendement wordt dus grotendeels bepaald 30 door de voor droging benodigde energie. In de praktijk blijkt natte biomassa vaak niet bruikbaar voor energiewinning vanwege de hoge ontwateringskosten. Dit geldt in het bijzonder voor biomassa die als gevolg van uitwassing of een alternatieve waterbehandeling zeer nat is.
1029909- 3
Een doel van de uitvinding is een werkwijze voor het behandelen van biomassa te verschaffen, waarvan het rendement is verbeterd.
Dit doel is volgens de uitvinding bereikt doordat het verhitten van de biomassa in de torrefactiereactor onder een zodanige druk wordt uitgevoerd, dat water in de 5 torrefactiereactor vloeibaar aanwezig is. Volgens de uitvinding wordt de “natte” biomassa zonder voorafgaande droging toegevoerd aan de torrefactiereactor. De druk is zodanig hoog, dat water in de torrefactiereactor tijdens torrefactie in hoofdzaak niet verdampt - bij de voor torrefactie benodigde temperatuur van 200-320°C blijft water in hoofdzaak vloeibaar. Het vloeibare water vormt de warmtedrager. Nadat de biomassa 10 gedurende een verblijfsperiode in de torrefactiereactor aan torrefactie is onderworpen, verlaagt men de temperatuur respectievelijk de druk. Tijdens het torrificeren is de biomassa door de chemische veranderingen daarvan hydrofoob geworden. Als de getorrificeerde biomassa vervolgens uit de torrefactiereactor wordt verwijderd, zal de getorrificeerde biomassa “uitzweten”. De geproduceerde torrefactiegassen persen het 15 water uit de biomassa, waardoor de biomassa droogt. Ondanks de wateromgeving in de torrefactiereactor verschaft de werkwijze volgens de uitvinding een ontwaterde of droge, getorrificeerde biomassabrandstof.
Volgens de uitvinding is droging voorafgaand aan torrefactie derhalve overbodig - de “natte” biomassa wordt rechtstreeks toegevoerd aan de torrefactiereactor, waarin 20 torrefactie in water plaatsvindt. De voor de werkwijze volgens de uitvinding benodigde energie omvat slechts de energie voor het aanbrengen van de druk in het drukvat van de torrefactiereactor alsmede de energie voor het verhogen van de watertemperatuur naar de gewenste torrefactietemperatuur. In tegenstelling tot de bekende voorbehandelingsmethode hoeft geen energie voor het verdampen van water ter 25 droging van de biomassa te worden geleverd. De hiermee samenhangende energiebesparing is aanzienlijk, zodat het rendement van de werkwijze volgens de uitvinding verbetert.
ί
Een verder voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat ongewenste zouten in de biomassa tijdens het torrificeren in vloeibaar water in hoofdzaak oplossen 30 en vervolgens tijdens het “uitzweten” worden verwijderd. Als de volgens de uitvinding vervaardigde biomassabrandstof wordt meegestookt, is hierdoor bijvoorbeeld het risico van corrosie in de verbrandingsketel van de elektriciteitscentrale gereduceerd. De 1029909- 4 verwijdering van zouten, zoals chloor, heeft verder een gunstig effect op de askwaliteit, zodat de geproduceerde as geschikt is voor hergebruik.
Volgens de uitvinding zal in het algemeen de torrefactietemperatuur, waartoe de biomassa in de torrefactiereactor wordt verhit, in het bereik 200-320°C liggen. Als de 5 temperatuur boven 320°C ligt, zal pyrolyse in plaats van torrefactie optreden.
Het verdient volgens de uitvinding de voorkeur, dat tijdens het torrificeren de druk in de torrefactiereactor in het bereik van 20 tot 90 bar ligt. Bij een dergelijke druk in de als drukvat gevormde torrefactiereactor zal water in hoofdzaak niet verdampen ondanks de hoge temperatuur in het gewenste torrefactiegebied van 200-320°C. In de 10 torrefactiereactor blijft vloeibaar water aanwezig, zodat het torrificeren van de biomassa wordt uitgevoerd in vloeibaar water.
Volgens de uitvinding kan de verblijftijd van de biomassa in de torrefactiereactor afhankelijk zijn van de eisen aan de door torrefactie behandelde biomassabrandstof. Bijvoorbeeld verblijft tijdens het torrificeren de biomassa ten minste 30 minuten, bij 15 voorkeur ten minste 60 minuten in de torrefactiereactor. In dat geval is in hoofdzaak alle biomassa in de torrefactiereactor voldoende getomficeerd, d.w.z. de geproduceerde biomassabrandstof heeft gunstige eigenschappen, bijvoorbeeld ten aanzien van maalbaarheid en opslag.
Volgens de uitvinding kan water worden verhit tot de torrefactietemperatuur 20 onder een zodanige druk, dat het water in hoofdzaak vloeibaar blijft, en waarbij het vloeibare water met de torrefactietemperatuur wordt toegevoerd aan de torrefactiereactor. Daarbij is het mogelijk, dat het vloeibare water met de torrefactietemperatuur direct in contact wordt gebracht met de aan de torrefactiereactor toegevoerde biomassa ter verhitting van die biomassa tot de torrefactietemperatuur.
25 Hierdoor is het verhitten van de biomassa tot de gewenste torrefactietemperatuur in vloeibaar water eenvoudig.
In een voorkeursuitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding laat men na het torrificeren van de biomassa de biomassa afkoelen tot een temperatuur die lager is dan 100°C, bij voorkeur tot kamertemperatuur. Bij voorkeur wordt het afkoelen van de 30 biomassa uitgevoerd in een koeleenheid, waarbij water als koelmiddel door de koeleenheid stroomt ter koeling van de getorrificeerde biomassa, en waarbij het door de biomassa opgewarmde water wordt toegevoerd aan de torrefactiereactor. Hierdoor blijft de warmte-energie van het water, afgezien van verliezen, behouden voor het verhitten 1029909- 5 van het water tot de torrefactietemperatuur. M.a.w. de energie voor het verhogen van de watertemperatuur naar de gewenste torrefactietemperatuur kan grotendeels worden teruggewonnen. Dit is gunstig voor het rendement van de werkwijze volgens de uitvinding.
! 5 Ook zal volgens de uitvinding in het algemeen na het torrificeren van de biomassa de druk worden verlaagd tot atmosferische druk. Bij voorkeur wordt het verlagen van de druk uitgevoerd na het verlagen van de temperatuur. Tijdens het torrificeren treden decompositiereacties op die de biomassa hydrofoob maken. Na het verlagen van de temperatuur respectievelijk de druk tot atmosferische condities, 10 verdrijven de geproduceerde torrefactiegassen het water uit de hydrofobe biomassa. Dit “uitzweten” van de biomassa verschaft een ontwaterde of droge biomassabrandstof.
Het verlagen van de temperatuur van de biomassa en/of de omgevingsdruk rond de biomassa kan plaatsvinden in de torrefactiereactor zelf of in afzonderlijke inrichtingen. Het is bijvoorbeeld mogelijk, dat het verlagen van de druk wordt 15 uitgevoerd in een expansievat, en waarbij tijdens het afhemen van de druk in het expansievat torrefactiegassen en vocht worden geproduceerd. In dat geval kunnen de torrefactiegassen worden toegevoerd aan een verbrandingseenheid, waarin de torrefactiegassen worden verbrand tot hete rookgassen, en waarbij de hete rookgassen worden toegevoerd aan een warmtewisselaar voor het verhitten van het aan de 20 torrefactiereactor toe te voeren water. Hierdoor wordt de energie van de torrefactiegassen optimaal gebruikt.
In een bijzondere uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding worden het uit de torrefactiereactor afgevoerde water en het uit het expansievat afgevoerde water samengevoegd in een zuiveringsinrichting voor het verwijderen van verontreinigingen, 25 zoals anorganische componenten. De toepassing van de zuiveringsinrichting is echter afhankelijk van de concentraties van vervuilende componenten in de toegevoerde biomassa.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het behandelen van biomassa, omvattende een torrefactiereactor voor het opnemen van biomassa, een inlaat 30 voor het toevoeren van biomassa aan de torrefactiereactor, een uitlaat voor het afvoeren van biomassa aan de torrefactiereactor, welke inrichting is voorzien van verhittingsmiddelen voor het verhitten van de biomassa, alsmede middelen voor het verschaffen van een zuurstofarme omgeving in de torrefactiereactor. Volgens de ,029909- 6 uitvinding is de torrefactiereactor voorzien van een drukvat, waarin een zodanige overdruk heersbaar is, dat in het drukvat torrefactie in aanwezigheid van vloeibaar water uitvoerbaar is. Het drukvat is bij voorkeur bestand tegen een druk van 20-90 bar.
De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een in de 5 tekening getoond uitvoeringsvoorbeeld.
Figuur 1 toont een schematisch processchema van de werkwijze volgens de uitvinding.
De werkwijze volgens de uitvinding is in hoofdzaak toepasbaar voor alle biomassabrandstoffen. In het bijzonder is de werkwijze volgens de uitvinding geschikt 10 voor (te) natte biomassa, zoals rietplaggen, rioolslib of GFT-afval en voor biomassa met relatief veel alkalimetalen en chloor, zoals gras. j
In figuur 1 is de inrichting voor het behandelen van biomassa is zijn geheel aangeduid met 1. De inrichting voor het behandelen van biomassa 1 omvat in dit i uitvoeringsvoorbeeld een torrefactiereactor 2, die volgens de uitvinding is gevormd als ! 15 een drukvat, alsmede een koeleenheid 3 en een expansievat 4. j
De als drukvat uitgevoerde torrefactiereactor 2 heeft een inlaat 6 voor het toevoeren van biomassa en een uitlaat 7 voor het afvoeren van getorrifïceerde biomassa. Het drukvat 2 bezit verder een waterinvoer 9 voor het toevoeren van vloeibaar water dat onder druk is verhit tot een ingestelde torrefactietemperatuur. De 20 ingestelde torrefactietemperatuur ligt tussen 200-320°C. De druk van het hete water is zodanig hoog, dat het water in hoofdzaak vloeibaar blijft. De minimale druk in de watertoevoer 9, waarbij het water nog niet verdampt, is afhankelijk van de ingestelde torrefactietemperatuur. In verband met de torrefactietemperatuur tussen 200-320°C zal deze druk in het bereik van 20-90 bar liggen.
25 In hoofdzaak dezelfde overdruk zal in de torrefactiereactor 2 heersen. In de torrefactiereactor 2 wordt de toegevoerde biomassa in contact gebracht met het (zeer) hete, vloeibare water. Het water verhit de biomassa derhalve tot de ingestelde torrefactietemperatuur. De torrefactiereactor 2 bepaalt verder een zuurstofarme of zuurstofloze ruimte, zodat de biomassa wordt onderworpen aan torrefactie. Door het 30 torrificeren verandert de chemische structuur van de biomassa zodanig, dat de biomassa hydrofoob wordt. Tegelijkertijd zal de warmtewisseling met de te verhitten biomassa in de torrefactiereactor 2 het hete water afkoelen, bijvoorbeeld tot beneden 50°C.
1029909- 7 i
Door het contact van het (zeer) hete, vloeibare water met de biomassa treedt tevens uitwassing op, d.w.z. het water neemt in de biomassa aanwezige zouten op, zoals kalium en chloor. Het door warmtewisseling afgekoelde water, waarin de ongewenste zouten zijn opgelost, verlaat vervolgens de torrefactiereactor 2 via een 5 waterafvoer 10. Volgens de uitvinding worden de zouten dus door uitwassing in de torrefactiereactor 2 verwijderd uit de biomassa. Het verwijderen van dergelijke zouten is belangrijk, omdat deze zouten de kwaliteit van de assen na verbranding van de biomassa nadelig beïnvloedt. Als de zouten zijn verwijderd, is een verbeterd hergebruik van de assen mogelijk.
10 De uitlaat 7 van de torrefactiereactor 2 is verbonden met de koeleenheid 3. In de koeleenheid 3 heerst dezelfde overdruk als in de torrefactiereactor 2. De koeleenheid 3 is in dit uitvoeringsvoorbeeld als drukvat uitgevoerd. De uit de torrefactiereactor 2 afgevoerde getorrificeerde biomassa komt via de uitlaat 7 in de koeleenheid 3 terecht. De koeleenheid 3 bezit een koelmiddelinlaat 13 voor het toevoeren van een koelmiddel 15 aan de koeleenheid 3 en een koelmiddeluitlaat 14 voor het afvoeren van dat koelmiddel uit de koeleenheid 3. Het koelmiddel is bijvoorbeeld water. Dit water stroomt in warmtewisselend contact met de getorrificeerde biomassa door de koeleenheid 3. Hierbij koelt de getorrificeerde biomassa af, terwijl de temperatuur van het water stijgt. De koeleenheid 3 vormt derhalve een warmtewisselaar. De koeleenheid 3 koelt de 20 getorrificeerde biomassa in dit uitvoeringsvoorbeeld tot een temperatuur die lager is dan 70°C, bij voorkeur tot een temperatuur die lager is dan 50 °C of 30 °C.
Het via de koelmiddeluitlaat 14 afgevoerde water, dat door warmtewisseling met de hete biomassa enigszins is opgewarmd, is via een warmtewisselaar of ketel 20 verbonden met de waterinvoer 9 van de torrefactiereactor 2. De energie van het 25 opgewarmde water uit de koeleenheid 3 wordt daardoor nuttig gebruikt, hetgeen het rendement van de voorbehandelingsmethode volgens de uitvinding vergroot. De koeleenheid 3 omvat verder een afvoer 11 voor het afvoeren van de afgekoelde getorrificeerde biomassa. Deze afvoer 11 is aangesloten op het expansievat 4.
In het expansievat 4 kan de afgekoelde getorrificeerde biomassa expanderen tot 30 de atmosferische druk is bereikt. Terwijl de druk daalt vanaf20-90 bar overdruk tot de atmosferische druk persen de vrijkomende torrefactiegassen het water uit de deeltjes van de biomassa, die door de torrefactie hydrofoob is. Het uitdrijven van het water uit de biomassa kan worden aangeduid met “uitzweten” van de biomassa. Hierdoor 1029909- 8 ontstaat een droge biomassabrandstof, die via een brandstofuitlaat 17 voor het afvoeren van de droge biomassabrandstof verwijderbaar is uit het expansievat 4. Deze volgens de uitvinding behandelde biomassabrandstof is uitstekend maalbaar, heeft een relatief hoge energiedichtheid en is geschikt voor langdurige opslag.
5 Het expansievat 4 heeft verder een wateruitlaat 16 voor het afvoeren van het tijdens het “uitzweten” geproduceerde water. Het “uitzweten” vormt een verdere uitwassing van de biomassa. Door het afvoeren van dit water daalt het zoutgehalte van de biomassabrandstof verder. Volgens de uitvinding zijn de wateroplosbare zouten, die de bij 6 toegevoerde biomassa bevat, grotendeels uit de geproduceerde 10 biomassabrandstof verwijderd.
Het uit de waterafvoer 10 afgevoerde water en het uit de wateruitlaat 16 afgevoerde water worden samengevoegd in een zuiveringsinrichting 30 voor het verwijderen van verontreinigingen, zoals anorganische componenten. Het gezuiverde water verlaat de zuiveringsinrichting 30 via de waterleiding 31. Dit gezuiverde water is 15 bij voorkeur geschikt voor lozing op zee. Dit water bevat immers in hoofdzaak slechts voor het zeemilieu onschadelijke zouten. In het bijzonder zijn slechts in hoofdzaak chloride, sulfaat, kalium en natrium in dit water opgelost.
Het expansievat 4 heeft tevens een gasuitlaat 15 voor het afVoeren van de vrijkomende torrefactiegassen. De vrijkomende torrefactiegassen bezitten nog een 20 aanzienlijke hoeveelheid energie. De gasuitlaat 15 is aangesloten op een verbrandingseenheid 25, die een luchtinlaat 26 voor het toevoeren van lucht omvat. De verbrandingseenheid 25 produceert door verbranding van de torrefactiegassen hete rookgassen. De hete rookgassen stromen via een leiding 27 naar de warmtewisselaar 20 voor het verhitten van het water tot de torrefactietemperatuur. De energie van de 25 torrefactiegassen wordt derhalve nuttig toegepast.
Vanzelfsprekend is de uitvinding niet beperkt tot het in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld. De vakman kan bijvoorbeeld op basis van reeds bekende processen verschillende aanpassingen aanbrengen die binnen de reikwijdte van de uitvinding liggen.
30 1029909-

Claims (16)

1. Werkwijze voor het behandelen van biomassa, omvattende: - het verschaffen van een torrefactiereactor (2), waarin biomassa opneembaar is, 5. het toevoeren van biomassa aan de torrefactiereactor (2), - het torrificeren van de biomassa in de torrefactiereactor (2) door het verhitten van de biomassa tot een torrefactietemperatuur in een zuurstofarme omgeving van de torrefactiereactor (2), met het kenmerk, dat het verhitten van de biomassa in de torrefactiereactor (2) 10 wordt uitgevoerd onder een zodanige druk, dat vloeibaar water in de torrefactiereactor (2) aanwezig is.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de torrefactietemperatuur, waartoe de biomassa in de torrefactiereactor (2) wordt verhit, in het bereik 200-320°C ligt. 15
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij tijdens het torrificeren de druk in de torrefactiereactor in het bereik van 20 tot 90 bar ligt.
4. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij tijdens het 20 torrificeren de biomassa ten minste 30 minuten, bij voorkeur ten minste 60 minuten in de torrefactiereactor verblijft.
5. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij water wordt verhit tot de torrefactietemperatuur onder een zodanige druk, dat het water in hoofdzaak 25 vloeibaar blijft, en waarbij het vloeibare water met de torrefactietemperatuur wordt toegevoerd aan de torrefactiereactor (2).
6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij de aan de torrefactiereactor (2) toegevoerde biomassa wordt gemengd met het vloeibare water ter vorming van een 30 slurry, en waarbij die slurry aan de torrefactiereactor (2) wordt toegevoerd. >029909-
7. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6, waarbij het vloeibare water met de torrefactietemperatuur direct in contact wordt gebracht met de aan de torrefactiereactor (2) toegevoerde biomassa ter verhitting van die biomassa tot de torrefactietemperatuur.
8. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij na het torrificeren van de biomassa de biomassa wordt afgekoeld tot een temperatuur die lager is dan 100°C, bij voorkeur tot kamertemperatuur.
9. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het afkoelen van 10 de biomassa wordt uitgevoerd in een koeleenheid (3), waarbij water als koelmiddel door de koeleenheid (3) stroomt ter koeling van de biomassa, en waarbij het door de biomassa opgewarmde water wordt toegevoerd aan de torrefactiereactor (2).
10. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij na het torrificeren J 15 van de biomassa de druk wordt verlaagd tot atmosferische druk. ; i |
11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij het verlagen van de druk wordt uitgevoerd in een expansievat (4), en waarbij tijdens het afnemen van de druk in het expansievat (4) torrefactiegassen en vocht worden geproduceerd. 20
12. Werkwijze volgens conclusie 11, waarbij de torrefactiegassen worden toegevoerd aan een verbrandingseenheid (25), waarin de torrefactiegassen worden verbrand tot hete rookgassen, en waarbij de hete rookgassen worden toegevoerd aan een warmtewisselaar (20) voor het verhitten van het aan de torrefactiereactor (2) toe te i 25 voeren water.
13. Werkwijze volgens een van de conclusies 10-12 voor zover afhankelijk van conclusie 7 of 8, waarbij het verlagen van de druk wordt uitgevoerd na het verlagen van de temperatuur. 30 |
14. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het uit de torrefactiereactor (2) afgevoerde water en het uit het expansievat (4) afgevoerde water 1029909- i worden samengevoegd in een zuiveringsinrichting (30) voor het verwijderen van verontreinigingen.
15. Inrichting voor het behandelen van biomassa, omvattende een torrefactiereactor 5 voor het opnemen van biomassa, een inlaat voor het toevoeren van biomassa aan de torrefactiereactor, een uitlaat voor het afvoeren van biomassa aan de torrefactiereactor, welke inrichting is voorzien van verhittingsmiddelen voor het verhitten van de biomassa, alsmede middelen voor het verschaffen van een zuurstofarme omgeving in de torrefactiereactor, met het kenmerk, dat de torrefactiereactor is voorzien van een 10 drukvat, waarin een zodanige overdruk heersbaar is, dat in het drukvat torrefactie in aanwezigheid van vloeibaar water uitvoerbaar is.
16. Werkwijze voor het vervaardigen van een biomassabrandstof, omvattende een werkwijze voor het behandelen van biomassa volgens een van de conclusies 1-14. 15 f079909-
NL1029909A 2005-09-08 2005-09-08 Werkwijze en inrichting voor het behandelen van biomassa. NL1029909C2 (nl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1029909A NL1029909C2 (nl) 2005-09-08 2005-09-08 Werkwijze en inrichting voor het behandelen van biomassa.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1029909 2005-09-08
NL1029909A NL1029909C2 (nl) 2005-09-08 2005-09-08 Werkwijze en inrichting voor het behandelen van biomassa.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1029909C2 true NL1029909C2 (nl) 2007-03-09

Family

ID=36754635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1029909A NL1029909C2 (nl) 2005-09-08 2005-09-08 Werkwijze en inrichting voor het behandelen van biomassa.

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL1029909C2 (nl)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1990399A1 (en) * 2007-10-22 2008-11-12 Constantijn W.H.H. Cox Method for the treatment of the empty fruit bunch (EFB) material of palm oil trees, particulate torrefied EFB product and use of such product as auxiliary fuel in a power plant
NL2004768C2 (en) * 2010-05-25 2011-11-29 Topell Energy B V Method for manufacturing an end product from a torrefied base product, system therefore.
US8161663B2 (en) 2008-10-03 2012-04-24 Wyssmont Co. Inc. System and method for drying and torrefaction
US8246788B2 (en) 2010-10-08 2012-08-21 Teal Sales Incorporated Biomass torrefaction system and method
US8276289B2 (en) 2009-03-27 2012-10-02 Terra Green Energy, Llc System and method for preparation of solid biomass by torrefaction
EP2565256A1 (en) 2011-08-30 2013-03-06 Renovius Management Reprocession of polluted biomass streams
US8471080B2 (en) 2007-06-29 2013-06-25 Thesmorefinery Technologies LLC Method for the removal of inorganic compounds of biomass from agricultural, forest and urban sources
WO2013162355A1 (en) 2012-04-23 2013-10-31 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Wet biomass treatment
EP2886628A1 (en) 2013-12-18 2015-06-24 Shell International Research Maatschappij B.V. Process for washing a biologically derived feed
WO2015195342A3 (en) * 2014-06-16 2016-03-17 Biomass Energy Enhancements Llc Processed biomass pellets from beneficiated organic-carbon-containing feedstock
WO2019059768A1 (en) 2017-09-21 2019-03-28 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno BIOMASS TREATMENT WITH PALM OIL MILL EFFLUENT (POME)
EP3712233A1 (en) 2019-03-20 2020-09-23 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Treatment of biomass with vinasse
EP3782725A1 (en) 2019-08-21 2021-02-24 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Reactor for the hydrothermal treatment of biomass
EP4095219A1 (en) 2021-05-26 2022-11-30 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Hydrothermal treatment of biomass

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE444413A (nl) *
DE260800C (nl) *
US5217625A (en) * 1992-10-02 1993-06-08 Texaco Inc. Process for disposing of sewage sludge
US5290523A (en) * 1992-03-13 1994-03-01 Edward Koppelman Method and apparatus for upgrading carbonaceous fuel
US20020079273A1 (en) * 2000-09-26 2002-06-27 Davies Mark Howard Upgrading solid material
WO2005056723A1 (en) * 2003-12-15 2005-06-23 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method and system for the torrefaction of raw materials

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE444413A (nl) *
DE260800C (nl) *
US5290523A (en) * 1992-03-13 1994-03-01 Edward Koppelman Method and apparatus for upgrading carbonaceous fuel
US5217625A (en) * 1992-10-02 1993-06-08 Texaco Inc. Process for disposing of sewage sludge
US20020079273A1 (en) * 2000-09-26 2002-06-27 Davies Mark Howard Upgrading solid material
WO2005056723A1 (en) * 2003-12-15 2005-06-23 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method and system for the torrefaction of raw materials

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
E. LEIBNITZ ET AL.: "Zür Kenntnis der Druckinkohlung von Braunkohlen in Gegenwart von Wasser. IV", JOURNAL FÜR PRAKTISCHE CHEMIE, vol. 6, 1958, pages 18 - 24, XP008067664 *

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8471080B2 (en) 2007-06-29 2013-06-25 Thesmorefinery Technologies LLC Method for the removal of inorganic compounds of biomass from agricultural, forest and urban sources
EP1990399A1 (en) * 2007-10-22 2008-11-12 Constantijn W.H.H. Cox Method for the treatment of the empty fruit bunch (EFB) material of palm oil trees, particulate torrefied EFB product and use of such product as auxiliary fuel in a power plant
US8161663B2 (en) 2008-10-03 2012-04-24 Wyssmont Co. Inc. System and method for drying and torrefaction
US8549769B2 (en) 2008-10-03 2013-10-08 Wyssmont Company Inc. System for drying and torrefaction
US8266821B2 (en) 2008-10-03 2012-09-18 Wyssmont Company Inc. Method for drying and torrefaction
US8266812B2 (en) 2008-10-03 2012-09-18 Wyssmont Company Inc. System for drying and torrefaction
US8276289B2 (en) 2009-03-27 2012-10-02 Terra Green Energy, Llc System and method for preparation of solid biomass by torrefaction
US8322056B2 (en) 2009-03-27 2012-12-04 Terra Green Energy, Llc System and method for preparation of solid biomass by torrefaction
NL2004768C2 (en) * 2010-05-25 2011-11-29 Topell Energy B V Method for manufacturing an end product from a torrefied base product, system therefore.
US8246788B2 (en) 2010-10-08 2012-08-21 Teal Sales Incorporated Biomass torrefaction system and method
US8252966B2 (en) 2010-10-08 2012-08-28 Teal Sales Incorporated Biomass torrefaction method
US9359556B2 (en) 2010-10-08 2016-06-07 Teal Sales Incorporated Biomass torrefaction system and method
EP2565256A1 (en) 2011-08-30 2013-03-06 Renovius Management Reprocession of polluted biomass streams
WO2013162355A1 (en) 2012-04-23 2013-10-31 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Wet biomass treatment
NL2008682C2 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 Stichting Energie Wet biomass treatment.
EP2886628A1 (en) 2013-12-18 2015-06-24 Shell International Research Maatschappij B.V. Process for washing a biologically derived feed
WO2015195342A3 (en) * 2014-06-16 2016-03-17 Biomass Energy Enhancements Llc Processed biomass pellets from beneficiated organic-carbon-containing feedstock
US9796940B2 (en) 2014-06-16 2017-10-24 Biomass Energy Enhancements, Llc Processed biomass pellets from organic-carbon-containing feedstock
WO2019059768A1 (en) 2017-09-21 2019-03-28 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno BIOMASS TREATMENT WITH PALM OIL MILL EFFLUENT (POME)
EP3712233A1 (en) 2019-03-20 2020-09-23 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Treatment of biomass with vinasse
WO2020188088A1 (en) 2019-03-20 2020-09-24 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Treatment of biomass with vinasse
EP3782725A1 (en) 2019-08-21 2021-02-24 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Reactor for the hydrothermal treatment of biomass
WO2021032842A1 (en) 2019-08-21 2021-02-25 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Reactor for the hydrothermal treatment of biomass
EP4095219A1 (en) 2021-05-26 2022-11-30 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Hydrothermal treatment of biomass
WO2022248653A1 (en) 2021-05-26 2022-12-01 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Hydrothermal treatment of biomass

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL1029909C2 (nl) Werkwijze en inrichting voor het behandelen van biomassa.
Heidari et al. A review of the current knowledge and challenges of hydrothermal carbonization for biomass conversion
US7942942B2 (en) Method and apparatus for biomass torrefaction, manufacturing a storable fuel from biomass and producing offsets for the combustion products of fossil fuels and a combustible article of manufacture
RU2373263C2 (ru) Способ превращения твердых биоотходов в возобновляемое топливо
US8449631B2 (en) Method and apparatus for biomass torrefaction using conduction heating
RU2369631C2 (ru) Способ получения топливных гранул
NO20110041A1 (no) Fremgangsmate og apparatur for fremstilling av torrifisert lignocelluloseholdig materiale
US10041015B2 (en) Methodology for the removal of inorganic components from biomass of agro/forest/urban origin and from low-quality coal such as peat, lignite, sub-bituminous and bituminous coals
US20140251902A1 (en) Method and device for thermal biological breakdown and dewatering of biomass
WO2011041881A1 (en) Oil-impregnated torrefied biomass and related uses
KR20210032989A (ko) 마이크로파를 이용한 열분해 및 가스화
Murillo et al. Conversion of residual biomass into valuable biofuels by co-hydrothermal carbonization for utilization in household pellet stoves
Salgado et al. Simultaneous production of biochar and thermal energy using palm oil residual biomass as feedstock in an auto-thermal prototype reactor
Mahata et al. A review on Co-Hydrothermal carbonization of sludge: Effect of process parameters, reaction path way, and pollutant transport
JP5287524B2 (ja) 植物系バイオマスの多元的有効利用システム
KR101946478B1 (ko) 초본계 바이오매스의 연료화 방법
EP1572841B1 (en) Method of manure slurry treatment
Oyebanji et al. Characterization of Adansonia Digitat (Baobab Wood) Bio-Oil and Bio-Char Produced Using a Fixed-Bed Tubular Reactor
WO2007132312A2 (en) A process for improving efficiency, while also decreasing flue gas emissions in stations producing power and heat and the implementation system of this process
JP2019206684A (ja) バイオマス燃料の製造方法及びバイオマス燃料
RU2259385C1 (ru) Способ переработки торфа
Sobek et al. Biomass torrefaction: a brief review
KR102257422B1 (ko) 물질 상변환 회수장치
Saqib et al. Torrefaction and hydrothermal carbonization (HTC) of dead leaves
Kalifa et al. Current Research in Green and Sustainable Chemistry

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20130401