PL245037B1 - Reaktor do przetwarzania biomasy przez prażenie - Google Patents

Reaktor do przetwarzania biomasy przez prażenie Download PDF

Info

Publication number
PL245037B1
PL245037B1 PL444625A PL44462521A PL245037B1 PL 245037 B1 PL245037 B1 PL 245037B1 PL 444625 A PL444625 A PL 444625A PL 44462521 A PL44462521 A PL 44462521A PL 245037 B1 PL245037 B1 PL 245037B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
section
reactor
roasting
cylinder
stage
Prior art date
Application number
PL444625A
Other languages
English (en)
Other versions
PL444625A1 (pl
Inventor
Ondřej Němček
Jaroslav Frantík
Jan Najser
Václav Peer
Original Assignee
Vs Banska Technicka Univerzita Ostrava
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 Vs Banska Technicka Univerzita Ostrava filed Critical Vs Banska Technicka Univerzita Ostrava
Publication of PL444625A1 publication Critical patent/PL444625A1/pl
Publication of PL245037B1 publication Critical patent/PL245037B1/pl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B1/00—Retorts
    • C10B1/02—Stationary retorts
    • C10B1/04—Vertical retorts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C10B49/04—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated
    • C10B49/08—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated in dispersed form
    • C10B49/10—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated in dispersed form according to the "fluidised bed" technique
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/02—Multi-step carbonising or coking processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/14—Features of low-temperature carbonising processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C10L9/083—Torrefaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/06—Heat exchange, direct or indirect
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/08—Drying or removing water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

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

Abstract

Niniejsze zgłoszenie dotyczy reaktora do przetwarzania biomasy przez prażenie, przy czym reaktor jest reaktorem dwustopniowym, zawierającym pierwszą sekcję wewnętrzną (2) i drugą sekcję zewnętrzną (3) dla dwustopniowego prażenia, przy czym druga sekcja zewnętrzna (3) otacza pierwszą sekcję wewnętrzną (2). Pierwsza sekcja wewnętrzna (2) dla pierwszego stopnia prażenia zawiera pierwszy cylinder, przy czym w dolnej części pierwszego cylindra znajduje się wlot (1) do doprowadzania biomasy i gorącego medium gazowego, przy czym pierwszy cylinder jest całkowicie otwarty na górnym końcu. Druga sekcja zewnętrzna (3) dla drugiego stopnia prażenia może również zawierać drugi cylinder o takiej średnicy, która umożliwia nasunięcie drugiego cylindra na pierwszą sekcję wewnętrzną (2). Górny koniec drugiego cylindra jest korzystnie zakończony kopułą (4) reaktora, przy czym pierwsza sekcja wewnętrzna (2) przechodzi przez nachyloną sekcję dolną (5) drugiej sekcji zewnętrznej (3), która to sekcja dolna (5) otwiera się na wylot (7) reaktora.

Description

Opis wynalazku
Urządzenie, ze względu na swoją istotę, mieści się w dziedzinie energii nienuklearnej, zago spodarowania energii odpadowej - ciepła i jego wykorzystania do celów prażenia.
Produkcja rolna wytwarza wiele bioodpadów roślinnych, którymi mogą być na przykład słoma, słoma rzepakowa lub nawet kora z leśnictwa. Niektóre z tych produktów można zaorać bezpośrednio do gleby, ale jeśli takie „surowe” pozostałości zostaną zaorane w dużych ilościach, mogą nie rozkładać się w czasie i być bardziej szkodliwe dla upraw (dostępne w języku czeskim pod adresem https://www.asz.cz/cs/sedlaci-v-mediich/podestylka-krmivo-i-zaorani-zpet-do-pole-zemedelci-si-slamyceni-presto-konci-i-v-kotlich.html).
Bioodpady, które zostały wytworzone w ten sposób mogą być również, na przykład, odzyskiwane w celu odzysku energii (biogazownie, bezpośrednie spalanie, itp.). Inną możliwością jest ich suszenie, a następnie ponowne wykorzystanie w produkcji rolnej. Obecnie suszenie różnych materiałów jest szeroko rozpowszechnione i wykorzystywane głównie w zastosowaniach przemysłowych, produkcji drewna i żywności. Stąd też suszenie występuje w wielu instalacjach.
Technologia instalacji do suszenia jest dobrze znana i są one dobrze opisane w swoich konwencjonalnych przykładach wykonania. Szczególnym rodzajem instalacji do suszenia jest tak zwana instalacja do prażenia. Prażenie, czyli postać procesu palenia, jest spotykane na przykład przy produkcji kawy, przygotowywaniu granulatu lub innych materiałów.
Z konstrukcyjnego punktu widzenia znane są przykłady wykonania w postaci instalacji do suszenia i palenia z zastosowaniem sit, pieców ze złożem fluidalnym lub pieców stopniowych albo reaktorów obrotowych ze ślimakowym lub łopatkowym zasilaniem i przenoszeniem materiału poddanego prażeniu. Zazwyczaj stosuje się je dla temperatur suszenia w zakresie wynoszącym 40-160°C i dla temperatur prażenia w zakresie wynoszącym 160-350°C.
Prażenie może być również stosowane do lekkich materiałów i słom. Przetworzony materiał może być następnie wykorzystany do poprawy właściwości fizycznych i chemicznych, na przykład, gleb rolniczych.
Opis zgłoszenia patentowego EP 2905322 A1 opisuje pionowy reaktor do prażenia biomasy, który zawiera sekcję podgrzewania wstępnego i sekcję prażenia. Biomasa przechodzi przez każdą sekcję grawitacyjnie. Sekcja prażenia jest zasilana gazem do prażenia, który jest skierowany w tym samym kierunku co biomasa. Sekcja prażenia jest ogrzewana pośrednio przez powierzchnie grzewcze lub bezpośrednio przez przewodzenie ciepła gazu. W sekcji prażenia, prażenie może przebiegać kilkustopniowo. Najpierw, w pierwszym stopniu, biomasa jest podgrzewana do temperatury prażenia wynoszącej od 250 do 280°C, następnie utrzymywana w tej temperaturze w drugim stopniu i schładzana do około 200°C w trzecim stopniu. Podczas pierwszych dwóch stopni biomasa jest ogrzewana bezpośrednio przez gaz do prażenia. Podczas pozostałych stopni prażenia (z wyjątkiem pierwszego stopnia), na materiał oddziałuje grawitacja i ciepło resztkowe medium gazowego.
Opis zgłoszenia patentowego WO 9744410 A1 opisuje dwu-sekcyjny reaktor fluidalny do termolizy (pirolizy niskotemperaturowej, prażenia) biomasy. Z dna reaktora doprowadza się gaz fluidalny, do którego doprowadza się biomasę. W pierwszej sekcji zewnętrznej biomasa jest poddawana pirolizie przez strumień gazu. Z reaktora usuwa się strumień gazu zawierający węgiel w postaci cząstek stałych, który jest usuwany w cyklonie i odprowadzany do gazogeneratora. Cyklon ten może być umieszczony wewnątrz reaktora, a pozostałość węglowa jest odprowadzana z cyklonu wewnątrz reaktora do dalszego przetwarzania.
Kolejne technologie i urządzenia do prażenia biomasy zostały ujawnione w dokumentach CZ 33086 U1, GB 2479924 A, DE 3721006 C1 oraz w publikacjach „Pyrolysis biochar vs. torrefied material: influence on soil properties”; Vaclav Peer i wsp.; „Energie z biomasy”, XIX. publikacja abstraktu konferencji: 17 - 19 września 2019, Lednice, Czechy, s. 103-110 (dostępna pod adresem https://eu.fme.vutbr.cz/file/Sbornik-EnBio/2019/13.pdf) oraz „Torrefaction of oil palm EFB in the presence of oxygen”; Yoshimitsu Uemura i wsp.; Fuel (20130131), 103, s. 156-160 (dostępne pod adresem https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016236111007125?via%3Dihub).
Opisane poniżej urządzenie rozwiązuje problem technologii jednoczesnego transportu i prażenia materiału.
Przedmiotem wynalazku jest reaktor do przetwarzania biomasy przez prażenie, przy czym reaktor jest reaktorem dwustopniowym, zawierającym pierwszą sekcję wewnętrzną i drugą sekcję zewnętrzną dla dwustopniowego prażenia, przy czym druga sekcja zewnętrzna otacza pierwszą sekcję wewnętrzną, charakteryzujący się tym, że pierwsza sekcja wewnętrzna dla pierwszego stopnia prażenia zawiera pierwszy cylinder, przy czym w dolnej części pierwszego cylindra znajduje się wlot do doprowadzania biomasy i gorącego medium gazowego, przy czym pierwszy cylinder jest całkowicie otwarty na górnym końcu.
Korzystnie, przedmiotem jest reaktor według wynalazku charakteryzujący się tym, że do wlotu podłączony jest przenośnik lub podajnik do dostarczania biomasy.
Korzystnie, przedmiotem jest reaktor według wynalazku charakteryzujący się tym, że druga sekcja zewnętrzna dla drugiego stopnia prażenia zawiera drugi cylinder o takiej średnicy, że drugi cylinder można nasunąć na pierwszą sekcję wewnętrzną, przy czym górny koniec drugiego cylindra jest zakończony kopułą reaktora, przy czym pierwsza sekcja wewnętrzna przechodzi przez nachyloną sekcję dolną drugiej sekcji zewnętrznej, która to sekcja dolna otwiera się na wylot reaktora.
Korzystnie, przedmiotem jest reaktor według wynalazku charakteryzujący się tym, że połączenie pomiędzy kopułą reaktora a drugą sekcją zewnętrzną jest demontowalne i stanowi elastyczne i szczelne połączenie.
Korzystnie, przedmiotem jest reaktor według wynalazku charakteryzujący się tym, że połączenie pomiędzy drugą sekcją zewnętrzną a sekcją dolną jest demontowalne i stanowi elastyczne i szczelne połączenie.
Korzystnie, przedmiotem jest reaktor według wynalazku charakteryzujący się tym, że na zewnętrznych ścianach pierwszej sekcji wewnętrznej i na wewnętrznych ścianach drugiej sekcji zewnętrznej rozmieszczone są płytki.
W urządzeniu, strumień ciepła odpadowego z medium gazowego i medium obojętnego jest wykorzystywany do transportu, podczas którego materiał odpadowy (biomasa) jest również prażony.
Reaktor dwustopniowy jest pionową komorą zawierającą pierwszą sekcję wewnętrzną - o kształcie rurowym (pierwszy cylinder) - do dolnej części której doprowadzany jest materiał biomasy wraz z gorącym medium gazowym i sprężonym oraz medium obojętnym (np. różne źródła ciepła odpadowego lub procesowego) w celu przeprowadzenia reakcji termicznej materiału biomasy, co umożliwia również podnoszenie i transport materiału w górę przez układ rurociągów do drugiej sekcji. Górna część pierwszej sekcji wewnętrznej jest otwarta i ze swobodnym przejściem przez nią.
Druga sekcja zawiera cylindryczne naczynie (drugi cylinder, np. rurę), które otacza pierwszą sekcję wewnętrzną i ma znacznie większą średnicę - w uproszczeniu jest to praktycznie „rura w rurze”. Jest to zatem druga sekcja zewnętrzna reaktora. Sama góra tej drugiej sekcji zewnętrznej jest zamknięta i tworzy kopułę reaktora. Kopuła może być zaprojektowana tak, aby była trwale zamknięta, ale także, aby można ją było otworzyć, na przykład w celu czyszczenia. Tym samym pierwsza sekcja wewnętrzna wystaje swoim górnym końcem do otoczenia tuż przed kopułą reaktora w drugiej sekcji. Dzięki takiemu układowi, a jednocześnie działaniu sił grawitacyjnych, materiał wpływający do kopuły reaktora z sekcji wewnętrznej jest kierowany przez sekcję zewnętrzną w stronę sekcji dolnej drugiej sekcji zewnętrznej. Sekcja dolna drugiej sekcji zewnętrznej jest dnem pochyłym z rurą odprowadzającą do usuwania już wyprażonego materiału.
Materiał jest przenoszony do reaktora za pośrednictwem, na przykład, przenośnika ślimakowego lub podajnika mechanicznego, który jest połączony w dnie pierwszej sekcji z jej wlotem. Jak wskazano powyżej, sam materiał najpierw przemieszcza się w górę przez wewnętrzny obieg pierwszej sekcji za pomocą sprężonego medium gazowego lub obojętnego i jest częściowo prażony, a następnie, po opuszczeniu szyjki wewnętrznej sekcji reaktora, wchodzi do drugiej sekcji zewnętrznej i jest kierowany przez siły grawitacyjne i częściowo przez resztkowe sprężone medium z pierwszej sekcji od góry w dół, przy czym jest całkowicie prażony wzdłuż tej drogi. Zjawisko to jest spowodowane działaniem ciepła odpadowego wypromieniowanego przez sekcję wewnętrzną do otoczenia sekcji zewnętrznej oraz dłuższym czasem przebywania w reaktorze, który został zaprojektowany jako reaktor dwustopniowy.
Samo prażenie jest przeprowadzane przez ciepło odpadowe z gazów spalinowych, ciepło procesowe lub inne zewnętrzne źródła energii cieplnej. Wymagana temperatura robocza mieści się w zakresie wynoszącym od 200 do 300°C, w zależności od jakości źródła ciepła lub ciepła odpadowego. Podgrzewanym medium jest zatem obojętne medium gazowe lub gaz spalinowy, który służy również do transportu materiału prażonego przez reaktor. Ciepło to jest produktem produkcji przemysłowej, na przykład w ciepłowni lub stalowni, ale możliwe jest również wykorzystanie ciepła pochodzącego na przykład z gorzelni, zakładów utylizacyjnych lub tartaków.
W korzystnym przykładzie wykonania, wewnętrzna ściana drugiej sekcji i zewnętrzna ściana pierwszej sekcji mogą być wyposażone w nachylone płytki skierowane w kierunku przepływu materiału.
Dzięki takiemu układowi uzyskuje się jeszcze lepszą homogenizację, zawirowanie strumienia przenoszonego materiału, intensywniejszą wymianę ciepła do materiału oraz zwiększenie drogi - a tym samym czasu przebywania w reaktorze. Innym wariantem jest płaszcz drugiej sekcji, który jest podzielony za pomocą połączeń śrubowych z wewnętrznym mocowaniem w celu pokrycia rozszerzalności temperaturowej. Wariant ten jest odpowiedni dla ewentualnego czyszczenia i konserwacji wewnętrznych części reaktora.
Zaletą budowy tego reaktora jest jego przeciwprądowa konstrukcja bez elementów ruchomych, takich jak przenośnik ślimakowy (nie stanowi bezpośredniej części reaktora, jedynie podaje materiał do reaktora, itp.) - a tym samym prostota budowy. Korzystne jest również to, że materiał, który ma być przetwarzany jest jednocześnie przenoszony i prażony w jednym urządzeniu.
Ponadto, dzięki przechodzeniu materiału przez dwie sekcje, następuje bardzo dobre wymieszanie materiału, a tym samym jednorodne ogrzewanie wszystkich cząstek materiału prażonego, np. materiałów odpadowych z produkcji leśnej, takich jak gałęzie, kora itp. lub z produkcji rolnej, takich jak słoma, siano, słoma rzepakowa itp. Wytworzony materiał jest gotowy do natychmiastowego użycia i zastosowania w glebie, co może nie tylko wzbogacić jej skład (jest to przetworzona biomasa), ale również przyczynia się do poprawy krajobrazu, gdzie może pozytywnie wpłynąć na erozję gruntów rolnych.
Fig. 1 przedstawia uproszczony schemat blokowy sposobu przetwarzania materiału;
Fig. 2 przedstawia pionowy przekrój reaktora według jednego z dwóch przykładów wykonania opisanych w Przykładzie 1;
Fig. 3 przedstawia pionowy przekrój reaktora według Przykładu 2;
Fig. 4 przedstawia pionowy przekrój reaktora według Przykładu 3;
Fig. 5 przedstawia pionowy przekrój reaktora według Przykładu 4 oraz według drugiego z przykładów wykonania opisanych w Przykładzie 1.
Przykład 1
Rolnik indywidualny przetwarzał rzepak i jako odpad pozostawała mu słoma rzepakowa, którą postanowił poddać obróbce termicznej w gorzelni, a uzyskany wyrób wykorzystać jako nawóz i środek do zwalczania erozji. W gorzelni znajduje się reaktor dwustopniowy do przetwarzania biomasy przez prażenie, z przekrojem jedną płaszczyzną 6. Reaktor jest tzw. układem „rura w rurze” i zawiera pierwszą sekcję wewnętrzną 2 - rurę, do której wprowadzany jest materiał poprzez dolną część wlotu 1, wraz z gorącym medium gazowym, w tym przypadku ciepłem odpadowym gazów spalinowych, które działają termicznie na materiał i jednocześnie przenoszą go przez pierwszą sekcję wewnętrzną 2, tj. w górę rury do drugiej sekcji zewnętrznej 3. Wylot wchodzącego materiału jest rozmieszczony na górze pierwszej sekcji wewnętrznej 2, która jest otwarta, ze swobodnym przejściem przez nią i znajduje się w drugiej sekcji zewnętrznej 3.
Druga sekcja zewnętrzna 3 jest cylindrycznym naczyniem o znacznie większej średnicy niż pierwsza sekcja wewnętrzna 2, którą otacza. Górny kołnierz (obręcz) drugiej sekcji zewnętrznej 3 jest nierozerwalnie połączony na swoim obwodzie z kopułą 4 reaktora, która zamyka całą przestrzeń wewnętrzną, ale nie jest połączona z pierwszą sekcją wewnętrzną 2. Pierwsza sekcja wewnętrzna 2 wystaje zatem swoim drugim końcem do otoczenia tuż przed kopułą 4 reaktora. Poprzez to połączenie, materiał wpływający do kopuły 4 reaktora jest kierowany do sekcji dolnej 5 drugiej sekcji zewnętrznej 3. W tym przypadku sekcja dolna 5 drugiej sekcji zewnętrznej 3 jest zaopatrzona w nachylone dno z rurą odprowadzającą dla już wyprażonego materiału odprowadzanego przez wylot 7 reaktora.
W alternatywnym przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 5, kopuła 4 reaktora może być połączona z drugą sekcją zewnętrzną 3 w sposób rozłączny za pomocą elastycznego i szczelnego połączenia 10 dla celów czyszczenia lub konserwacji. W tym przypadku materiał o temperaturze 20°C jest przenoszony do reaktora przez przenośnik ślimakowy 8, który jest połączony na dole pierwszej sekcji 2 z jej wlotem 1. Następnie materiał przechodzi najpierw przez obieg wewnętrzny pierwszej sekcji wewnętrznej 2, tj. pierwszy stopień prażenia A, w górę za pomocą sprężonego medium gazowego o temperaturze wynoszącej 300°C i jest częściowo prażony. Dalej po opuszczeniu szyjki pierwszej sekcji wewnętrznej 1, która znajduje się po stronie przeciwnej do wlotu 1 tej sekcji, wchodzi do drugiej sekcji zewnętrznej 2, stanowiącej drugi stopień prażenia B, i jest kierowany przez siły grawitacyjne i częściowo przez resztkowe sprężone medium z pierwszej sekcji wewnętrznej 2 w kierunku od góry w dół, przy czym na tej drodze jest całkowicie uprażony. To zjawisko powoduje, że ciepło odpadowe jest wypromieniowywane przez pierwszą sekcję wewnętrzną 2 do otoczenia drugiej sekcji zewnętrznej 3 i zatrzymywane w reaktorze, który jest zaprojektowany jako reaktor dwustopniowy.
Przykład 2
Przykład 2 różni się od Przykładu 1 tym, że materiał jest przenoszony do wlotu 1 pierwszej sekcji wewnętrznej 2 przez podajnik mechaniczny 8. Gorącym medium gazowym w tym przykładzie jest tak zwane ciepło procesowe o temperaturze wynoszącej 200°C, które jest wytwarzane przez tartak. W tym przykładzie materiałem do przetwarzania jest kora i gałęzie pochodzące z wycinki lasów.
Przykład 3
Przykład 3 różni się od poprzednich przykładów tym, że reaktor jest wyposażony w płytki 9 rozmieszczone na zewnętrznych ścianach pierwszej sekcji wewnętrznej 2 i wewnętrznych ścianach drugiej sekcji zewnętrznej 3.
Przykład 4
Przykład 4 różni się od Przykładu 3 tym, że sekcja dolna 5 drugiej sekcji zewnętrznej 3 jest oddzielana od drugiej sekcji zewnętrznej 3 za pomocą elastycznego i szczelnego połączenia 10. W tym przypadku reaktor znajduje się w zakładzie utylizacyjnym.
Niniejsze urządzenie może być stosowane wszędzie tam, gdzie istnieje źródło ciepła odpadowego, które nie ma innego praktycznego zastosowania, a więc może być stosowane jako źródło sprężonego medium gazowego (produkcja przemysłowa, transport konwencjonalny i morski, elektrownie, stalownie, zakłady utylizacyjne, gorzelnie, tartaki itp.), a uzyskany w ten sposób wyrób może być dalej wykorzystywany w rolnictwie jako nawóz lub środek do zwalczania erozji.
Wykaz znaków odniesienia
- wlot do pierwszej sekcji wewnętrznej 2
- pierwsza sekcja wewnętrzna
- druga sekcja zewnętrzna
- kopuła reaktora
- sekcja dolna drugiej sekcji zewnętrznej 3
- przekrój jedną płaszczyzną
- wylot reaktora
- przenośnik ślimakowy lub podajnik mechaniczny
- płytki
- elastyczne i szczelne połączenie
A - pierwszy stopień prażenia
B - drugi stopień prażenia

Claims (6)

1. Reaktor do przetwarzania biomasy przez prażenie, przy czym reaktor jest reaktorem dwustopniowym, zawierającym pierwszą sekcję wewnętrzną (2) i drugą sekcję zewnętrzną (3) dla dwustopniowego prażenia, przy czym druga sekcja zewnętrzna (3) otacza pierwszą sekcję wewnętrzną (2), znamienny tym, że pierwsza sekcja wewnętrzna (2) dla pierwszego stopnia prażenia (A) zawiera pierwszy cylinder, przy czym w dolnej części pierwszego cylindra znajduje się wlot (1) do doprowadzania biomasy i gorącego medium gazowego, przy czym pierwszy cylinder jest całkowicie otwarty na górnym końcu.
2. Reaktor według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że do wlotu (1) podłączony jest przenośnik lub podajnik (8) do dostarczania biomasy.
3. Reaktor według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienny tym, że druga sekcja zewnętrzna (3) dla drugiego stopnia prażenia (B) zawiera drugi cylinder o takiej średnicy, że drugi cylinder można nasunąć na pierwszą sekcję wewnętrzną (2), przy czym górny koniec drugiego cylindra jest zakończony kopułą (4) reaktora, przy czym pierwsza sekcja wewnętrzna (2) przechodzi przez nachyloną sekcję dolną (5) drugiej sekcji zewnętrznej (3), która to sekcja dolna (5) otwiera się na wylot (7) reaktora.
4. Reaktor według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że połączenie pomiędzy kopułą (4) reaktora a drugą sekcją zewnętrzną (3) jest demontowalne i stanowi elastyczne i szczelne połączenie (10).
PL 245037 Β1
5. Reaktor według zastrzeżenia 3 albo 4, znamienny tym, że połączenie pomiędzy drugą sekcją zewnętrzną (3) a sekcją dolną (5) jest demontowalne i stanowi elastyczne i szczelne połączenie (10).
6. Reaktor według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że na zewnętrznych ścianach pierwszej sekcji wewnętrznej (2) i na wewnętrznych ścianach drugiej sekcji zewnętrznej (3) rozmieszczone są płytki (9).
PL444625A 2020-10-13 2021-10-13 Reaktor do przetwarzania biomasy przez prażenie PL245037B1 (pl)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZPV2020-560 2020-10-13
CZ2020560A CZ309086B6 (cs) 2020-10-13 2020-10-13 Reaktor pro zpracování biomasy torefakcí
PCT/CZ2021/050110 WO2022078534A1 (en) 2020-10-13 2021-10-13 A reactor for processing biomass by torrefaction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL444625A1 PL444625A1 (pl) 2023-07-31
PL245037B1 true PL245037B1 (pl) 2024-04-22

Family

ID=79554209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL444625A PL245037B1 (pl) 2020-10-13 2021-10-13 Reaktor do przetwarzania biomasy przez prażenie

Country Status (3)

Country Link
CZ (1) CZ309086B6 (pl)
PL (1) PL245037B1 (pl)
WO (1) WO2022078534A1 (pl)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL168741B1 (pl) * 1992-10-14 1996-04-30 Inst Chem Przerobki Wegla Sposób chłodzenia gorącego koksu i urządzenie do chłodzenia gorącego koksu
PL207596B1 (pl) * 2004-06-07 2011-01-31 Zbigniew Bis Sposób i urządzenie do waloryzacji, w tym autotermicznej stałych paliw, w tym odpadowych, biomasy, zwłaszcza dla czystej produkcji energii elektrycznej i ciepła, węgla aktywnego i gazów
PL231657B1 (pl) * 2015-10-19 2019-03-29 Carbontim Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Urządzenie do uwęglania biomasy

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3721006C1 (en) * 1987-06-25 1988-12-22 Berlin Consult Gmbh Apparatus for low-temperature pyrolysis of biomass
JP4371433B2 (ja) * 1996-05-20 2009-11-25 ダイナモーティブ・エナジー・システムズ・コーポレイション 熱分解によるバイオマテリアルのエネルギ効率的な液化
GB2479924A (en) * 2010-04-29 2011-11-02 Mortimer Tech Holdings Torrefaction Process
US9562194B2 (en) * 2014-02-11 2017-02-07 Solex Thermal Science Inc. Torrefaction reactor
WO2015188267A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-17 Hatch Ltd. Plug flow reactor with internal recirculation fluidized bed
CN108949204B (zh) * 2018-07-11 2020-10-30 大庆高新区百世环保科技开发有限公司 一种多级热脱附装置
CZ33086U1 (cs) * 2019-06-24 2019-08-06 MOBIKO a.s. Torefakční zařízení pro porézní biomasu

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL168741B1 (pl) * 1992-10-14 1996-04-30 Inst Chem Przerobki Wegla Sposób chłodzenia gorącego koksu i urządzenie do chłodzenia gorącego koksu
PL207596B1 (pl) * 2004-06-07 2011-01-31 Zbigniew Bis Sposób i urządzenie do waloryzacji, w tym autotermicznej stałych paliw, w tym odpadowych, biomasy, zwłaszcza dla czystej produkcji energii elektrycznej i ciepła, węgla aktywnego i gazów
PL231657B1 (pl) * 2015-10-19 2019-03-29 Carbontim Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Urządzenie do uwęglania biomasy

Also Published As

Publication number Publication date
PL444625A1 (pl) 2023-07-31
WO2022078534A1 (en) 2022-04-21
CZ2020560A3 (cs) 2022-01-19
CZ309086B6 (cs) 2022-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8304590B2 (en) Autothermal and mobile torrefaction devices
CN104220563B (zh) 生物质气化的方法和系统
Xiao et al. Catalytic steam gasification of biomass in fluidized bed at low temperature: conversion from livestock manure compost to hydrogen-rich syngas
EP2566936B1 (en) Method and system for torrefaction of biomass
US20160053181A1 (en) Gas Collection Apparatus
US20140109468A1 (en) Torrefaction and partial pyrolysis of material for fuel pellet production
MX2011004135A (es) Aparato y proceso para descomposicion termica de cualquier tipo de material organico.
EP2905322B1 (en) Torrefaction reactor
US10538433B2 (en) Activated carbon production at biomass-fueled steam/electric power plants
JP2015505862A (ja) バイオマス、好ましくはリグノセルロースバイオマスを乾燥および焙焼する反応炉
AU2018282459B2 (en) Dry-distilled coal cooling device, coal upgrading plant, and dry-distilled coal cooling method
JP4478441B2 (ja) 畜糞の乾燥物及び炭化物の製造設備
JP2011184567A (ja) バイオマス炭化装置及びバイオマス炭化方法
PL245037B1 (pl) Reaktor do przetwarzania biomasy przez prażenie
CN103619995A (zh) 用于木屑或废弃物和其它碳化有机材料的连续碳化的装置和方法
EP3750976A1 (en) Industrial complex for the production of charcoal
JPH05500529A (ja) 物質の精製または処理の方法および装置
CN104781376A (zh) 压实木炭肥料的生产方法和设备
RU2528262C2 (ru) Способ переработки подстилки птицефабрики и устройство для его осуществления
CZ33086U1 (cs) Torefakční zařízení pro porézní biomasu
RU177569U1 (ru) Установка для отжига биомассы и других твердых органических отходов
US11110421B2 (en) Processing quarantined materials
PL231128B1 (pl) Sposób i urządzenie do pirolizy biomasy, odpadów
CZ29923U1 (cs) Reaktor zařízení na zpracování materiálů, zejména organických, termickým rozkladem
UA133566U (uk) Установка безперервної дії для термічної переробки рослинної сировини