PT2181288E

PT2181288E - Processo melhorado para recuperação eficiente de energia a partir da biomassa

Info

Publication number: PT2181288E
Application number: PT08827068T
Authority: PT
Inventors: Robert Jansen; Raymond C Ganga; Greg Imig; Blake Mcburney; John Kerr; Steven J Reust
Original assignee: Europ Sugar Holdings S A R L
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2008-07-15
Publication date: 2012-02-15
Also published as: AR067792A1; WO2009020740A2; US8220400B2; WO2009020740A3; ES2381730T3; ATE533013T1; US20090044737A1; DK2181288T3; EP2181288B1; EP2181288A2; BRPI0813200A2

Description

1 ΡΕ2181288

DESCRIÇÃO

"PROCESSO MELHORADO PARA RECUPERAÇÃO EFICIENTE DE ENERGIA A PARTIR DA BIOMASSA"

ANTECEDENTES DO INVENTO 0 presente invento diz geralmente respeito ao campo da extracção de energia a partir da biomassa. Mais particularmente, diz respeito a extracção de energia de biomassa vegetal tal como fibra vegetal produzida em grão, cana-de-açúcar, e moagem de beterraba.

Biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo menos algum óleo, ou ambos é aqui usada para referir qualquer material derivado de um elemento do reino vegetal e que foi fisicamente separado da planta e pelo menos parcialmente empobrecido (isto é, para menos de 40% d.s.b. total) do hidrato de carbono (açúcares ou amido) ou óleo (tal como um tecido contendo óleo, por exemplo germe). Um exemplo dessa biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo menos algum óleo, ou ambos é a fibra aqui definida como um material contendo pelo menos 80% em peso d.s.b. de materiais escolhidos do grupo que consiste em polissacarídos não-amido, celulose, hemi-celuloses, dextrinas, inulina, lenhina, ceras, quitinas, pectinas, beta-glucanos, oligossacaridos, e suas misturas. 2 ΡΕ2181288

Outra biomassa separada inclui, mas não está limitada a, constituintes como vagem, casca, casca de noz, folhas, caules, troncos, espigas, ramos ou raizes, entre outros. A biomassa pode ser queimada para produzir energia, dependendo da fonte vegetal, da composição da biomassa, e do seu conteúdo em água, tem tipicamente um Poder Calorífico Superior (HHV) tão elevado como 16.000.000 a 23.000 J/kg (7.000 a 10.000 BTU/lb (em base seca). Outros materiais vegetais tais como o germe de milho podem ter HHV's tão elevados como 35.000.000 J/kg (15.000 BTU/lb (em base seca). Portanto, teoricamente, a biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo menos algum óleo, ou ambos pode ser queimada total ou parcialmente para processos de produção industrial de energia, tais como um processo de moagem que produz fibra como co-produto.

Contudo, a biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo menos algum óleo, ou ambos não é geralmente usada como fonte de energia por um certo número de razões. Em primeiro lugar, a biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo menos algum óleo, ou ambos contém niveis relativamente elevados de cinza (iões inorgânicos), tais como fósforo, cálcio, magnésio, sódio e potássio. Por exemplo, a fibra de miolo de milho típico contém cerca de 4% d.s.b. de cinza, da qual o fósforo, quer na sua forma elementar quer em compostos, é o elemento mais comum (a cinza total contém cerca de 40% de P205). A cinza de fibra tem um ponto de fusão relativamente baixo, significando que a temperaturas mais altas a cinza é 3 ΡΕ2181288 fundida e formará escória no refractário ou nas superfícies metálicas do forno, caldeira ou chaminé dos gás de combustão se a cinza fundida contacta estas superfícies. A cinza a temperaturas abaixo do seu ponto de fusão está geralmente na forma de partículas sólidas, pequenas, irregularmente enformadas.

Outra realidade que diz respeito à biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo menos algum óleo, ou ambos é o azoto "limite de combustível". A biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo menos algum óleo, ou ambos contém tipicamente algumas proteínas residuais, as quais contêm azoto. A combustão no ar ou em qualquer outra atmosfera oxidada de um combustível contendo azoto conduzirá à formação de óxidos de azoto (N0X) . As emissões de N0X são geralmente desencorajadas em normas de regulamentação ambiental que prevalecem no mundo desenvolvido. As emissões de N0X podem pelo menos ser parcialmente reduzidas através de uma boa prática de combustão. Uma ulterior redução de N0X pode ser alcançada pela depuração dois gases de combustão por vários meios conhecidos, mas estes envolvem despesas adicionais para equipamento, manutenção e funcionamento.

Os documentos US4616572 e FR2761458 revelam ambos incineradores de biomassa. Por isso, será desejável ter um método para extrair energia a partir da biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo 4 ΡΕ2181288 menos algum óleo, ou ambos que tenha um risco mínimo de escorificação e emissões de N0X relativamente baixas.

SUMÁRIO DO INVENTO

Num modo de realização, o presente invento refere-se a um método para extracção de energia a partir de biomassa empobrecida em pelo menos alguns hidratos de carbono, pelo menos algum óleo, ou em ambos através de a) introdução da biomassa num câmara de combustão alongada verticalmente tendo i) pelo menos um queimador em suspensão no topo da câmara de combustão que seja capaz de projectar uma chama para baixo para o eixo da câmara de combustão, ii) um aparelho de transferência de calor tendo pelo menos uma parte da superfície de captação de calor localizada radialmente relativamente à chama e por baixo do queimador, e iii) uma abertura de evacuação localizada por baixo da chama e por baixo de pelo menos uma parte da superfície de captação de calor; b) combustão da biomassa para fornecer uma mistura contendo gás de combustão quente e cinza fundida acima da abertura de evacuação; c) transferência de calor do gás de combustão quente para pelo menos uma parte da superfície de captação de calor essencialmente por radiação antes de qualquer contacto substancial da cinza com a superfície da câmara de combustão para fornecer uma mistura contendo gases de combustão quentes e cinza não fundida e tendo um teor de cinza fundida menor que o da mistura fornecida pela etapa de combustão; e d) arrefecimento do gás de combustão quente com gás frio, para 5 ΡΕ2181288 fornecer uma mistura contendo gás de combustão frio e cinza não fundida e tendo um teor de cinza fundida menor que o da mistura fornecida pela etapa de transferência. 0 presente invento fornece um método para extrair energia a partir da biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo menos algum óleo, ou ambos que tem um risco mínimo de escorificação e emissões de N0X relativamente baixas.

BREVE DESCIRÇÀO DOS DESENHOS

Os desenhos seguintes fazem parte da presente especificação e são incluídos para demonstrar adicionalmente certos aspectos do presente invento. 0 invento pode ser melhor compreendido através da referência a um ou mais destes desenhos em combinação com a descrição detalhada de modos de realização específicos aqui apresentados. A Figura 1 mostra um fluxograma da realização do método.

DESCRIÇÃO DE MODOS DE REALIZAÇÃO ILUSTRATIVOS

Voltando à Figura 1, num modo de realização, o presente invento refere-se a um método para extracção de energia a partir da biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo menos algum óleo, ou ambos, compreendendo 105 a introdução da biomassa num câmara de 6 ΡΕ2181288 combustão alongada verticalmente tendo i) pelo menos um queimador em suspensão no topo da câmara de combustão que seja capaz de projectar uma chama para baixo para o eixo da câmara de combustão, ii) um aparelho de transferência de calor tendo pelo menos uma parte da superfície de captação de calor localizada radialmente relativamente à chama e por baixo do queimador, e iii) uma abertura de evacuação localizada por baixo da chama e por baixo de pelo menos uma parte da superfície de captação de calor; 110 combustão da biomassa para fornecer uma mistura contendo gases de combustão quentes e cinza fundida acima da abertura de evacuação; 120 transferência de calor dos gases de combustão quentes para pelo menos uma parte da superfície de captação de calor essencialmente por radiação antes de qualquer contacto substancial da cinza com a superfície da câmara de combustão para fornecer uma mistura contendo gás de combustão quente e cinza não fundida e tendo um teor de cinza fundida menor que o da mistura fornecida pela etapa de combustão; e 130 arrefecimento do gás de combustão quente com gás frio, para fornecer uma mistura contendo gás de combustão frio e cinza não fundida e tendo um teor de cinza fundida menor que o da mistura fornecida pela etapa de transferência.

As fontes comuns de biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo menos algum óleo, ou ambos incluem grãos de milho, trigo arroz e outros cereais, e caules, folhas, e outra matéria vegetal de ervas, arbustos e árvores tais como cana-de-açúcar ou beterrabas. 7 ΡΕ2181288

Num modo de realização, a biomassa é derivada de miolos de milho triturados húmidos de acordo com o processo descrito no Requerimento de Patente copendente U.S. 11/185.527 emitida em 20 de Julho de 2005. Outros processo para moagem de miolo de milho e outros grãos são também conhecidos. A biomassa pode ser moida para produzir partículas dimensão relativamente pequena, relativamente uniforme e seca até um teor de humidade relativamente baixo antes de realização do método por técnicas conhecidas da arte. A câmara de combustão (que pode também ser referida como um forno) na qual a biomassa pode ser introduzida 105 pode ser descrita no requerimento de patente provisório devido a McBurney, emitido na mesma data, que é aqui incorporada por referência. Num modo de realização, a câmara de combustão é modular, isto é, montada fora do local e enviada para o local onde se pretende utilizá-la. Noutro modo de realização, a câmara de combustão é montada no local.

No presente invento, a biomassa é o combustível queimado na câmara de combustão e o oxidante pode ser oxigénio, geralmente fornecido na forma de ar, numa mistura oxigénio/azoto, ou oxigénio purificado. 0 oxidante não necessita ser oxigénio. 0 ar é barato e não requer manuseamento especial.

Tipicamente, a biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo menos algum óleo, ou ambos 8 ΡΕ2181288 contém alguma quantidade de azoto, primariamente alguma proteína não extraída da biomassa entre a colheita da planta e a combustão da biomassa. A combustão dos materiais contendo azoto, usando ar ou oxigénio como oxidante gerará óxidos de azoto (N0X) , tais como óxido nítrico e óxido nitroso, por reacção entre o azoto libertado do material e o oxigénio. Isto em adição à geração de N0X através da reacção a alta temperatura entre o azoto e o oxigénio ambos presentes no ar de combustão, se o ar é usado como oxidante. As emissões de N0X são indesejáveis tanto por costume como por regulamentações no mundo desenvolvido.

Para provocar a produção de N0X relativamente baixa na combustão 110, num modo de realização, a temperatura de combustão pode ser cerca de 1500° a 1800° C aproximadamente. Embora seja expectado formar-se algum NOx a estas temperaturas, é geralmente menor que a quantidade que é expectado formar-se a temperaturas quer maiores quer menores. Todavia, este intervalo de temperatura pressupõe fibra de grão de cereal relativamente Standard com um teor de proteínas de cerca de 11% d.s.b. (fibra de milho) a cerca de 18% d.s.b. (fibra de trigo) e um teor de água de menos de cerca de 15% em peso.

Noutro modo de realização, a combustão é escalonada com níveis subestequiométricos do oxidante (relativamente ao combustível) fornecido à câmara de combustão, conduzindo à formação reduzida de NOx e formação acrescida de N2. 9 ΡΕ2181288

Adicionalmente à biomassa empobrecida em pelo menos algum hidrato de carbono, pelo menos algum óleo, ou ambos e o oxidante, podem ser adicionados outros materiais ao queimador ou forno durante a combustão. Num modo de realização, o método compreende ainda a adição de um aditivo de combustão no interior da chama ou forno durante a combustão. 0 aditivo de combustão pode ser adicionado no topo da chama de maneira que é imediatamente ionizado. 0 aditivo de combustão é qualquer material que realce uma ou mais propriedades de um ou mais produtos da combustão.

Num outro modo de realização, o aditivo de combustão é um material que modifica uma ou mais propriedades da cinza, tais como o ponto de fusão, o que pode minimizar a escorificação. Há vários exemplos desses materiais sob vários nomes de marca; um exemplo desse material é o Co-Mate® (Atlantic Combustions Technologies INc., Amherst, NS).

Noutro modo de realização, o método compreende ainda de um agente de redução de N0X na chama durante a combustão. 0 agente de redução de N0X pode ser qualquer composto azotado simples e, num modo de realização, o agente de redução de N0X é escolhido do grupo que consiste em ureia e amónia. Num modo de realização, a adição do agente de redução de N0X é efectuada quando o forno está a uma temperatura de cerca de 925° C a de cerca de 980° C, tal como 955° C aproximadamente. Ao efectuar esta operação, as quantidades de NOx no gás de combustão quente podem ser 10 ΡΕ2181288 reduzidas e as emissões de NOx abaixadas. A adição do agente de redução de N0X pode ser uma redução não catalítica selectiva proporcionada.

Embora as emissões de N0X possam ser baixadas por uma ou mais das técnicas descritas anteriormente, algum NOx pode ainda estar presente no gás de combustão e ser tratado por um sistema de redução de NOx (por exemplo, SNCR ou SCR) . A etapa de combustão 110 fornece um gás de combustão quente, cinza fundida, e possivelmente escória, (a cinza fundida pode também ser referida como cinza não fundida ou cinza não adesiva) . A escória pode ser recuperada para deposição ou reutilização, tal como será discutido em maior detalhe posteriormente. O gás de combustão quente contém energia que, se capturada, pode ser usada para fornecer energia ou fornecer parcialmente energia a vários processos, tal como o processo de moagem de grão que produz fibra como um subproduto, por exemplo, o processo de moagem de grão descrito no Requerimento de Patente U.S. 11/185.527, discutida anteriormente. Num modo de realização, "quente" refere-se a uma temperatura no intervalo desde cerca de 300° C mais elevada que o ponto de fusão da cinza até à temperatura da chama. Todavia, a cinza fundida, se estiver em contacto com a superfície de metal no interior da câmara de combustão, da caldeira ou de outras estruturas, formará ao longo do tempo uma escória nessa superfície de metal que conduzirá à corrosão (e 11 ΡΕ2181288 subsequente tempo de paragem e despesas para reparação ou substituição dos materiais corroídos) e, se for pensado que a transferência de calor ocorra através dessa superfície de metal, reduzirá a eficiência da transferência de calor.

Na etapa de transferência 120, o calor do gás de combustão quente é transferido para pelo menos uma parte do aparelho de transferência de calor tal como uma parede de água (uma área formada por tubos contendo um meio de transferência de calor, tal como água), essencialmente por radiação antes de qualquer contacto da cinza fundida com uma superfície da câmara de combustão, para fornecer um gás de combustão quente e cinza não fundida. "Quente" neste contexto refere-se a uma temperatura inferior à dos gás de combustão quente gerado pela combustão. Num modo de realizaçao, o gás de combustão quente está a uma temperatura desde cerca do ponto de fusão da cinza até cerca de 300° C maior que o ponto de fusão da cinza. Num modo de realização, o gás de combustão quente está a uma temperatura no intervalo de cerca de 1200° C a cerca de 760° C. Tal como é sabido, a radiação envolve a emissão de infravermelhos por moléculas de um material mais quente (neste caso, o gás de combustão quente) e uma absorção de infravermelhos por moléculas de um material mais frio (neste caso, a(s) parede(s)exterior (es) do aparelho de transferência de calor a(s) qual(is) depois conduz(em) o calor para o meio de transferência de calor que se escoa para o interior) . Uma pequena quantidade de calor (tipicamente, menor que 5% do calor gerado pela etapa de 12 ΡΕ2181288 combustão 110) pode ser transferida por condução ou convecção. 0 meio de transferência de calor pode então ser usado para transferir calor para outro aparelho que possa converter calor em trabalho útil, tal como um aquecedor de vapor ou uma turbina, entre outros. 0 contacto da cinza fundida com uma superfície da câmara de combustão, especialmente se essa superfície é feita de metal, antes da transferência de calor radiante resultará em escorificação e outros efeitos indesejáveis discutidos anteriormente. Outra consequência desejável da transferência de calor por via radiante é o arrefecimento do gás de combustão quente (tipicamente a uma temperatura de cerca de 1500° a cerca de 1800° C) para um gás de combustão quente (tipicamente a uma temperatura de cerca de 760° a cerca de 1200° C) , a cuja temperatura a maior parte da cinza é tipicamente entregue cinza não fundida. A cinza não fundida é essencialmente inerte em relação ao metal e não forma uma escória nas superfícies interiores da câmara de combustão ou noutro equipamento. Todavia, alguma cinza fundida pode manter-se entranhada no gás de combustão quente após a etapa de transferência 120. Quer dizer, a quantidade de cinza fundida entranhada no gás de combustão quente após a etapa de transferência 120 será menor que a quantidade de cinza fundida entranhada no gás de combustão quente gerado pela etapa de combustão 110.

Após a transferência de calor, o gás de combustão quente é arrefecido 130 com gás frio, para fornecer uma mistura contendo no gás de combustão frio e cinza não 13 ΡΕ2181288 fundida e tendo um teor de cinza não fundida menor que o da mistura fornecida pela etapa de transferência. "Frio" neste contexto refere-se a uma temperatura menor que a do gás de combustão quente mas mais alta que a do gás frio, tal como desde cerca da temperatura de fusão da cinza até cerca da temperatura ambiente, tipicamente desde cerca da temperatura de fusão da cinza a cerca de 650° C. O gás frio não pode ser fornecido como gás de combustão retornado do processamento subsequente a jusante. Outro gás frio, tal como o ar ambiente, pode ser usado. O arrefecimento 130 reduz ainda a temperatura do gás de combustão quente e aumenta ainda o teor de cinza não fundida em relação à que é fornecida pela etapa de transferência 120. Por outras palavras, a quantidade de cinza fundida entranhada no gás de combustão quente após a etapa de arrefecimento 130 será menor que a quantidade de cinza fundida entranhada no gás de combustão quente gerado pela etapa de transferência 120. Num modo de realização, o arrefecimento 130 fornece essencialmente cinza não fundida, isto é, essencialmente toda a cinza é não fundida.

Após o arrefecimento 130, podem ser realizadas outras etapas, se desejado. A recuperação de cinza pode ser efectuada usando um colector de poeiras, precipitação electrostática, ou um purificador húmido, entre outras técnicas e aparelhos. A cinza não fundida contém geralmente fósforo e pode conter cálcio, magnésio, sódio ou potássio. A cinza não fundida pode ser descartada. Para minimizar os custos de deposição e maximizar a sua valorização, a cinza 14 ΡΕ2181288 não fundida pode ser usada como fertilizante, material de enchimento de aterros, ou como componente de um cimento fosfático ou outro produto valorizável, entre outros usos.

A temperatura de saida do gás de combustão de arrefecimento após a primeira recuperação de calor é tipicamente cerca de 650° C (1200° F aproximadamente). O gás de combustão de arrefecimento pode conter cloretos voláteis e S0X. 0 gás de combustão frio pode ser enviado para uma chaminé de gases ou processado, tal como por uma segunda etapa de transferência de calor. Num modo de realização, o gás de combustão frio passa por uma segunda etapa de arrefecimento para fornecer um gás de combustão frio que pode ser retornado (por outras palavras, um gás de combustão retornado) para usar como gás frio na etapa de arrefecimento 130. Num modo de realização, o gás de combustão frio pode ser usado para secar produtos de processamento de cereal não secos (por exemplo, fibra ou Farinha de Glúten de Milho) se a temperatura do gás de combustão frio está dentro do intervalo requerido para secar este tipo de produtos, tipicamente 150° C a 400° C. Após secagem, o gás de saida pode ser "purificado por via húmida" para remover gases voláteis residuais ou cinzas volantes, removendo assim cloretos voláteis e SOx, se contidos no gás empobrecido em NOx, usando o mesmo equipamento Standard, para fornecer uma maneira para atingir, a baixo custo, niveis de emissão baixos destes voláteis. 0 gás de saida, após secagem e purificação por via húmida, pode ser chamado "gás de combustão frio". 15 ΡΕ2181288

Num modo de realização, o gás de combustão quente tem uma temperatura de cerca de 760° C a cerca de 1200° C, o gás de combustão de arrefecimento tem uma temperatura de cerca de 200° C a cerca de 650° C, e o gás de combustão frio tem uma temperatura desde cerca da temperatura ambiente até cerca de 600° C.

Num modo de realização, um gás de combustão de arrefecimento a cerca de 340° C pode ser usado para pré-aquecer o ar que entra na câmara de combustão. Noutro modo de realização, o ar da câmara de combustão pode ser pré-aquecido usando outros fluxos de gás de escape a baixa temperatura (por exemplo, 200° C) que são recuperáveis de uma refinaria de processamento de cereal. Num modo de realização, o fluxo de gás de escape é um gás de combustão frio fornecido por secagem e purificação por via húmida do gás de combustão de arrefecimento.

Este uso do fluxo de gás de combustão de arrefecimento empobrecido em N0X a partir da câmara de combustão evita a necessidade de secagem de um produto de processamento de cereal usando um fluxo de gás que tenha sido pré-aquecido usando uma fonte de energia especifica tal como gás natural ou outros combustíveis fósseis. As economias de energia típicas através do uso da aproximação descrita anteriormente reduzirão a energia requerida para secagem do produto de processamento de cereal em cerca de 50% e reduzirá ainda a pegada de carbono de uma instalação de processamento de cereal. 16 ΡΕ2181288

Voltando ao empobrecimento de N0X, num modo de realização, o N0X no gás de combustão pode ser quantificado por técnicas conhecidas na arte. Isto pode ser útil para estar de acordo com a regulamentação das emissões em várias jurisdições. Adicionalmente, a quantificação do N0X no gás de combustão pode fornecer informação quer ao operador quer a um dispositivo de controlo, para permitir o ajuste da temperatura de combustão para reduzir a quantidade de N0X produzida e, por consequência, os níveis de N0X subsequentes no gás de combustão após a transferência de calor e arrefecimento sendo encaminhado para chaminé ou outro processamento ulterior.

Num modo de realização, o método ainda compreende a purificação do N0X do gás de combustão. A purificação do N0X pode ser efectuada usando técnicas e aparelhos conhecidos na arte para a remoção de NOx dos fluxos gasosos, tal como uma redução catalítica selectiva (SCR).

Os exemplos seguintes são incluídos para demonstrar modos de realização preferidos do invento. Deve ser observado pelos versados na técnica que as técnicas reveladas nos exemplos que se seguem representam técnicas descobertas pelo inventor para funcionar bem na prática do invento, e assim podem ser consideradas constituir modos de realização preferidos para a sua prática. Todavia, esses versados na técnica devem, à luz da presente divulgação, observar que podem ser efectuadas muitas mudanças nos modos de realização específicos que são revelados e obter ainda 17 ΡΕ2181288 um mesmo resultado ou similar sem sair do espirito e âmbito do invento.

Como é bem conhecido por um individuo versado na técnica, as análises incluídas nos exemplos seguintes podem variar dependendo das condições no solo, ar e água no momento em que a vegetação cresceu, bem como o grau de humidade do combustível biomassa no momento em que o combustível biomassa é usado como uma fonte de energia.

Exemplos

Exemplo 1

Todo o grão de trigo foi moído a seco e crivado para gerar dois fluxos de produto: farinha e fibra de trigo. As propriedades da fibra de trigo estão resumidas na Tabela 1. A fibra de trigo foi queimada num queimador de suspensão e o calor foi recuperado. Os gases de escape foram analisados e as condições de queima podem ser alcançadas o que permitirá a metodologias de diminuição BACT (Melhor Tecnologia de Controlo Disponível) serem usadas com sucesso neste material. 18 ΡΕ2181288

Inf

Tabela 1 Base > Como rec. Seco Seco ao ar Análise Imediata (%) Humidade 11, 70 0,00 11, 70 Cinza 3,59 4, 07 3,59 Voláteis 68,24 77,28 68,24 C fixo 16, 47 18,65 16, 47 Total 100,00 100,00 100,00 Enxofre 0,18 0,20 0,18 BTU/lb (HHV) 7401 8381 7401 MMF kJ/kg (BTU/lb) 17.910(7698) 20 .390 (8766) MAP kJ/kg (BTU/lb) 20.320 (8737) Análise Final (%) Humidade 11, 70 0,00 11, 70 Carbono 42,28 47, 88 42,28 Hidrogénio 5, 46 6, 1.8 5, 46 Azoto 2,56 2,90 2,56 Açúcar 0,18 0,20 0,18 Cinza 3,59 4, 07 3,59 Oxigénio* 34,23 38,77 34,23 Total 100,00 100,00 100,00 Cloreto 0,052 0,059 0,052 ΡΕ2181288 19 kg Alcali/J=6,53xlO“10 (lb Alcali/MM Btu=l,52) kg Cinza/J=2,09xl0'9 (lb Cinza/MM Btu=4,85) kg S02/J=2, lxlO-10 (lb S02/MM Btu=0,49)

Anál. Elem Cinza(%) Temp . Fusão Cinza(° C) ( ( ° F) ) Sí02 4, 00 Atmosfera Atmosfera A1203 0,08 Oxidante Redutora tío2 0,02 F e203 0,39 Inicial 815,6 (1500) 869,4 (1597) CaO 3,09 Amolec. 868,9 (1596) 900,0 (1652) MgO 10,70 Hemisf. 885,6 (1626) 926,7 (1700) Na20 0,25 Fluida 904,4 (1660) 946,1 (1735) K20 31,10 P2O5 45,54 so3 0,91 Cl 0,04 o o K) 0,43 Total 96,55 * Oxigénio por diferença Nota: A cinza foi calcinada @ 1110° F (600 0 C) antes da análise.

Exemplo 2

Fibra de milho com hidratos de carbono elevados derivada do processo de moagem húmida do milho normal foi 20 ΡΕ2181288 queimada num queimador de suspensão. As propriedades da alimentação à caldeira em biomassa e a cinza resultante são resumidos na Tabela 2.

Tabela 2

Base > Como rec. Seco Seco ao Análise Imediata (%) Humidade 12,31 0,00 12,31 Cinza 1,34 1,53 1,34 Voláteis 69, 79 79,59 69, 79 C fixo 16,56 18,88 16,56 Total 100,00 100,00 100,00 Enxofre 0,25 0,29 0,25 BTU/lb (HHV) 7839 8426 7389 MMF kJ/kg (BTU/lb) 17.430 (7495) 19 .920 (8 MAP kJ/kg (BTU/lb) 19900 (8557) Análise Final (%) Humidade 12,31 0,00 12,31 Carbono 43,39 49, 48 43,39 Hidrogénio 5,35 6,10 5,35 Azoto 1,93 2,20 1,93 Enxofre 0,25 0,29 0,25 Cinza 1,34 1,53 1,34 Oxigénio* 35, 43 40, 40 35,423 Total 100,00 100,00 100,00 Cloreto 0,039 0, 044 0,039 ΡΕ2181288 21 kg Alcali/J=2,36xlCT10 (lb Alcali/MM Btu=0,55) kg Cinza/J=7, 78xlO~10 (lb Cinza/MM Btu=l,81) kg SO2/J=2,92xl0~10 (lb S02/MM Btu=0,68)

Anál. Elem Cinza(%) Temp. Fusão Cinza(° C) ( ( 0 F) ) Si02 12,56 Atmosfera Atmosfera A1203 3,22 Oxidante Redutora Ti02 0,13 F e203 1, 44 Inicial 1327 (2420) 12374 (2258) CaO 1,94 Amolec. 1341 (2246) 1256 (292) MgO 12,50 Hemisf. 1353 (2469) 1300 (2372) Na20 1,65 Fluida 1381 (2517) 1347 (2456) K20 25,50 P2O5 31,64 S03 5,37 Cl 0,21 C02 0,54 Total 99,70 * Oxigénio por diferença

Nota: A cinza foi calcinada @ 1110° F (600° C) antes da análise. 22 ΡΕ2181288

Exemplo 3

Uma fibra de milho com hidratos de carbono baixos tal como descrito no Requerimento de Patente co-pendente 11/185.527 foi queimada num queimador de suspensão. As propriedades da alimentação da caldeira em biomassa e a cinza resultante foram resumidas na Tabela 3.

Tabela 3

Base > Como rec. Seco Seco ao ar Análise Imediata (%) Humidade 4,50 0,00 4, 50 Cinza 1,22 1, 17 1, 12 Voláteis 75, 82 79,39 75, 82 C fixo 18,56 19, 44 18,56 Total 100,00 100,00 100,00 Enxofre 0,25 0,26 0,25 BTU/lb (HHV) 8332 8725 8332 MMF kJ/kg (BTU/lb) 19.620 (8433) 20 .560 (8836 MAF kJ/kg (BTU/lb) 20.530 (8828)

Análise Final (%)

Enxofre 0,26

Humidade 4,50

Carbono 48,29

Hidrogénio 6,42

Azoto 1,70 0,25 0, 00 4,50 50,57 48,29 6,72 6, 42 1,78 1,70 0,25 23 ΡΕ2181288

Cinza 1, 12 1, 17 1, 12 Oxigénio1 37, 72 39,50 37, 72 Total 100,00 100,00 100,00 Cloreto 0,067 0,070 0,067 kg Alcali/J=2, 19x10' 10 (lb Alcali/MM Btu=0,51) kg Cinza/J=5, 76xl0_s 1 (lb Cinza/MM Btu=l,34) kg S02/J= =2,58xlO“10 - (lb SO2/MM Btu=0 ,60) Anál. Elem Cinza(%] 1 Temp . Fusão Cinza(° C) ( ( 0 F) ) Sí02 7, 28 Atmosfera Atmosfera AI2O3 0,65 Oxidante Redutora Ti02 0,10 F e203 1,40 Inicial 1045 (1913) 1437 (2618) CaO 3,69 Amolec. 1054 (1930) 1448 (2638) MgO 9,05 Hemisf. 1063 (1946) 1449 (2640) Na20 26,10 Fluido 1069 (1957) 1452 (2645) K20 11,60 P2O5 28,33 S03 11,00 Cl 2,39 C02 0,22 Total 101,81 1

Oxigénio por diferença

Nota: A cinza foi calcinada @ 1110° F (600° C) antes da análise. - 24 - ΡΕ2181288

Exemplo 4

Todo o milho-dente foi moído a martelos para produzir uma alimentação finamente granulada. Esta alimentação foi queimada num queimador de suspensão As propriedades da alimentaçao da caldeira em biomassa e a cinza resultante foram resumidas na Tabela 4.

Tabela 4

Base > Como rec. Seco Seco ao ar Análise Imediata (%) Humidade 12,67 0,00 12,67 Cinza 1,78 2,04 1,78 Voláteis 70,55 80,79 70,55 C fixo 15, 00 17, 17 15, 00 Total 100,00 100,00 100,00 Enxofre 0,10 0,11 0,10 BTU/lb (HHV) 7105 8135 7105 MMF kJ/kg (BTU/lb) 16.850 (7243) 19 .350 (8318) MAF kJ/kg (BTU/lb) 19.320 (8305) Análise Final (%) Humidade 12,67 0,00 12,67 Carbono 41, 19 47, 17 41, 19 Hidrogénio 5, 45 6,24 5, 45 Azoto 1,24 1, 42 1,24 Enxofre 0,10 0, 11 0,10 25 ΡΕ2181288

Cinza 1, 78 2,04 1,78 Oxigénio1 37, 57 43,02 37, 57 Total 100,00 100,00 100,00 Cloreto 0,036 0, 041 0,036 kg Alcali/J=2,67xlO“10 (lb Alcali/MM Btu=0,62) kg Cinza/J=l, 086xl0“9 (lb Cinza/MM Btu=2,51) kg S02/J=1,20xl0_1° (lb S02/MM Btu=0,28)

Anál. Elem Cinza(%) Temp. Fusão Cinza(° C) ( ( 0 F) ) Si02 3,67 Atmosfera Atmosfera A1203 0,22 Oxidante Redutora Tio2 0,04 F e203 0,33 Inicial 1073 (1963) 1099 (2010) CaO 15,20 Amolec. 1082 (1979) 1117 (2043) MgO 9,88 Hemisf. 1090 (1994) 1141 (2085) Na20 0,19 Fluido 1103 (2017) 1179 (2100) K20 24,50 p2o5 41,53 so3 1,89 Cl 0,05 co2 3,10 Total 100,60 1

Oxigénio por diferença

Nota: A cinza foi calcinada @ 1110° F (600° C) antes da análise. 26 ΡΕ2181288

Todos os métodos revelados e aqui reivindicados podem ser feitos e executados sem a experimentação indevida à luz da divulgação presente. Embora os métodos deste invento tenham sido descritos em termos de modos de realização preferidos, será aparente para os versados na técnica que podem ser aplicadas as variações aos métodos e nas etapas ou em consequência das etapas aqui descritas sem sair do âmbito do invento tal como definido nas reivindicações anexas.

Lisboa, 8 de Fevereiro de 2012

Claims

ΡΕ2181288 1 REIVINDICAÇÕES 1. Método para extracção de energia a partir de biomassa empobrecida em pelo menos certos hidrato de carbono, pelo menos certos óleos, ou em ambos, compreendendo: a) introdução da biomassa numa câmara de combustão alongada verticalmente tendo: i) pelo menos um queimador em suspensão no topo da câmara de combustão que seja capaz de projectar uma chama para baixo para o eixo da câmara de combustão, ii) um aparelho de transferência de calor tendo pelo menos uma parte da superfície de captação de calor localizada radialmente relativamente à chama e por baixo do queimador, e iii) uma abertura de evacuação localizada por baixo da chama e por baixo de pelo menos uma parte da superfície de captação de calor; b) combustão da biomassa para fornecer uma mistura contendo gás de combustão quente e cinza fundida acima da abertura de evacuação; c) transferência de calor do gás de combustão quente para pelo menos uma parte da superfície de captação de calor essencialmente por radiação antes de qualquer contacto substancial da cinza com a superfície da câmara de combustão para fornecer uma mistura contendo gás de combustão quente e cinza não fundida e tendo um teor de cinza fundida menor que o da mistura fornecida pela etapa 2 ΡΕ2181288 de combustão; e d) arrefecimento do gás de combustão quente com gás frio, para fornecer uma mistura contendo gás de combustão frio e cinza não fundida e tendo um teor de cinza fundida menor que o da mistura fornecida pela etapa de transferência.
2. Método da reivindicação 1, em que a câmara de combustão é modular.
3. Método da reivindicação 1, em que o gás frio é um gás de combustão reciclado.
4. Método da reivindicação 1, em que a temperatura de combustão é de cerca de 1500° C a cerca de 1800° C.
5. Método da reivindicação 1, em que o gás de combustão quente tem uma temperatura de cerca de 760° C a cerca de 1200° C.
6. Método da reivindicação 1, em que o gás de combustão frio tem uma temperatura menor que 650° C aproximadamente.
7. Método da reivindicação 1, em que o gás frio tem uma temperatura menor que 600° C aproximadamente.
Método da reivindicação 1, compreendendo 8 . 3 ΡΕ2181288 ainda a quantificaçao de N0X no gás de combustão.
9. Método da reivindicação 8, em que a temperatura de combustão é ajustada para reduzir a quantidade de N0X no gás de combustão.
10. Método da reivindicação 1, compreendendo a adição de um aditivo de combustão no interior da chama durante a combustão.
11. Método da reivindicação 10, em que o aditivo de combustão modifica pelo menos uma propriedade da cinza.
12. Método da reivindicação 1, compreendendo ainda a adição de um agente de redução de NOx escolhido do grupo que consiste em conjuntos azotados simples.
13. Método da reivindicação 12, compreendendo ainda a adição de um agente de redução de N0X eleito dom grupo que consiste em ureia e amónia.
14. Método da reivindicação 1, compreendendo ainda a depuração de NOx dos gases de combustão.
15. Método da reivindicação 1, compreendendo ainda a reutilização da cinza não fundida como fertilizante, material de enchimento de aterros ou um componente de um cimento fosfatado. 4 ΡΕ2181288
16. Método da reivindicação 1, compreendendo ainda a colocação em contacto do gás de combustão frio com um produto de processamento de um cereal não seco, para fornecer um produto de processamento de cereal secado.
17. Método da reivindicação 16, em que o produto de processamento de um cereal não seco é fibra. Lisboa, 8 de Fevereiro de 2012