RU161775U1 - Установка для торрефикации гранулированной биомассы - Google Patents
Установка для торрефикации гранулированной биомассы Download PDFInfo
- Publication number
- RU161775U1 RU161775U1 RU2015142402/13U RU2015142402U RU161775U1 RU 161775 U1 RU161775 U1 RU 161775U1 RU 2015142402/13 U RU2015142402/13 U RU 2015142402/13U RU 2015142402 U RU2015142402 U RU 2015142402U RU 161775 U1 RU161775 U1 RU 161775U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power unit
- torrefaction
- programmer
- exhaust gases
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27M—WORKING OF WOOD NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES B27B - B27L; MANUFACTURE OF SPECIFIC WOODEN ARTICLES
- B27M1/00—Working of wood not provided for in subclasses B27B - B27L, e.g. by stretching
- B27M1/06—Working of wood not provided for in subclasses B27B - B27L, e.g. by stretching by burning or charring, e.g. cutting with hot wire
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Установка для торрефикации гранулированной биомассы, содержащая газопоршневой энергоблок и программатор, предназначенный для управления режимами энергоблока с возможностью получения электроэнергии и тепла одновременно в различных пропорциях путем изменения режимов энергоблока, газо-водяной теплообменник, в котором нагреваемой средой является вода, а охлаждаемой - задаваемая программатором часть отработанных газов энергоблока, а также смеситель оставшейся части отработанных газов энергоблока и охлажденных в теплообменнике, причем установка содержит реактор торрефикации гранулированного биотоплива, в котором теплоносителем являются газы, полученные в смесителе, отличающаяся тем, что в реакторе торрефикации расположен датчик контроля температуры с ограничителем температурного уровня, соединенный с программатором, который в случае самопроизвольного разогрева торрефицируемого материала отключает подачу в зону реакции горячего теплоносителя и включает подачу в зону реакции охлажденных отработанных газов энергоблока.
Description
Полезная модель относится к области биоэнергетики, а точнее к методам повышения потребительских свойств топлив из биомассы.
К настоящему времени в качестве одного из основных направлений использования различных видов биомассы для энергетических целей является использование гранулированного топлива из биомассы, либо, как это принято называть пеллетизированного топлива. Производство пеллет из различных видов биомассы: древесных и сельскохозяйственных отходов, торфа, освоено во всем мире, в том числе и в России. Продукты пеллетизации (пеллеты) представляют собой прессованные цилиндры измельченной биомассы диаметром 5-10 мм и длиной 8-15 мм. Фактически, это твердое топливо узкого гранулометрического состава, что и предопределяет его широкое использование в слоевых топках и топках с кипящим слоем, а также в процессах газификации. Основным недостатком пеллет является их гидрофильность: при длительном хранении пеллеты впитывают воду и теряют преимущества сортового твердого топлива. Пеллеты также имеют сравнительно низкую теплотворную способность и низкие удельные весовые показатели.
Торрефикация (низкотемпературный пиролиз) заключается в термической обработке пеллет при температурах 230-280°С. В процессе торрефикации пеллеты приобретают гидрофобные свойства (закрываются поверхностные капилляры), на 20-25% увеличивается их теплота сгорания на единицу массы, на 25-30% повышаются удельные весовые характеристики. Торрефикация делает экономически оправданным централизованное производство пеллет в больших объемах, хранение и перевозку пеллет для объектов распределенной энергетики. Использование процесса торрефикации позволяет в значительной степени улучшить потребительские свойства гранулированного топлива.
Несмотря на кажущуюся простоту осуществления процесса (нагрев в безкислородной среде до 250-2800С), до настоящего времени технология торрефикации в промышленных масштабах не реализована. Основной трудностью является самопроизвольный разогрев биомассы до температур, значительно превосходящих требуемый уровень при процессе торрефикации. При нагреве до температур, превышающих 200°С, в биомассе, в частности в древесине, где это наиболее ярко выражено, происходят экзотермические реакции, в результате которых происходит разогрев перерабатываемого материала до 800-900°С. Температура начала произвольного повышения температуры зависит от свойств перерабатываемой биомассы. Она может колебаться от 230 до 280°С. Причем это не может быть определено заранее. Температура начала самопроизвольного разогрева зависит от сорта древесины, влажности, режимных параметров процесса пеллетизации и т.д. Т.е. технологически нельзя определить минимальную температуру начала самопроизвольного разогрева биомассы при торрефикации и использовать ее в качестве максимальной температуры процесса. С другой стороны, снижение температуры процесса отрицательно сказывается на его производительности. Например, при температурах 270°С скорость процесса торрефикации примерно на 40-50% выше, чем при температуре 230°С. При температурах 200°С и ниже торрефикация практически не может быть осуществлена за время, которое может считаться допустимым для процесса, разрабатываемого для промышленного использования. Торрефикация рассматривается в качестве базовой технологии на пути широкого вовлечения топлив из биомассы в топливно-энергетический комплекс. Использование торрефицированного топлива позволяет значительно сократить затраты на перевозку и хранение топлив из биомассы. В этом случае отпадает необходимость соблюдения специальных условий хранения и перевозки для предотвращения контакта пеллетизированного топлива с окружающей средой для того, чтобы избежать увеличение влажности топлив, повышается теплотворная способность и удельные весовые характеристики топлив их биомассы. Этим объясняется востребованность технических решений, обеспечивающих экономически оправданное решение данной проблемы. К слову сказать, кроме самопроизвольного разогрева существует еще одна проблема в плане промышленного использования разрабатываемых торрефикационных технологий. Это утилизация продуктов реакции, которые содержат определенное содержание смолистых соединений низкотемпературного пиролиза биомассы. Выбрасывать в атмосферу эти продукты нельзя. А тонкая очистка продуктов реакции в значительной степени удорожает процесс и делает его неконкурентным по отношению к существующим на сегодняшний день традиционным технологиям использования биотоплива.
Известны технические решения торрефикации (Патенты US 8252699, US 8105400, СА 2798582) Вопрос образования перегревов в зоне реакции в литературе (патентной и научно-технической) не рассматривается вообще. Видимо, это связано с тем, что разработчики, видимо, стремятся не раскрывать информацию, которая с их точки зрения поможет решить проблему создания промышленной технологии торрефикации и занять определенное место на рынке новых энергетических технологий. Как можно судить из анализа существующей литературы, в которой изложены схемные и конструктивные решения, которые предлагаются к использованию при создании промышленных технологий торрефикации, существующие схемы установок базируются на использовании нескольких контуров рециркуляции греющего газа и газообразных продуктов реакции.
Существующие схемные и конструктивные решения процесса торрефикации достаточно сложны. В силу этих причин выигрыш в улучшении потребительских свойств гранулированной биомассы при торрефикации: обретение гидрофобных свойств, увеличение теплоты сгорания удельного веса не компенсируются теми затратами, которые необходимы при получении торрефицированного материала.
Самопроизвольное повышение температуры перерабатываемого сырья в процессе торрефикации является одной из основных проблем, препятствующих промышленному освоению данного процесса. Данное техническое решение направлено на решение этой проблемы.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является схема процесса, описанная в патенте РФ 136801. В данном техническом решении для торрефикации используются продукты сгорания газопоршневого энергоблока (когенерационная схема процесса). Первоначально при сжигании топлива в газопоршневом энергоблоке производится электрическая энергия, а затем тепло продуктов сгорания используется для процесса торрефикации. Данная схема позволяет повысить экономические параметры процесса. Для того, чтобы избежать процесса возгорания перерабатываемого сырья энергоагрегат работает с коэффициентом избытка воздуха 0,95-1,00. Это позволяет обеспечить бескислородный состав продуктов сгорания. В противном случае возможно горение перерабатываемого сырья при взаимодействии с кислородом, содержащимся в продуктах сгорания. Часть отработанных газов энергоблока (продуктов сгорания), задаваемая программатором в зависимости от параметров процесса торрефикации охлаждается в теплообменнике и смешивается в смесителе с той частью отработанных газов, которая не охлаждалась в теплообменнике для получения требуемого расхода газа-теплоносителя с температурой торрефикации.
Данная схема не обеспечивает снижение температуры перерабатываемого сырья в случае самопроизвольного ее увеличения в процессе торрефикации. Для этих целей в существующей схеме должна быть использована стандартная система пожаротушения. Через патрубки в реакторе подается вода, которая снижает температуру перерабатываемого материала в случае самопроизвольного увеличения температуры. После проведение подобной процедуры необходима разгрузка реактора, сырье с большим содержанием воды выбрасывается. Установка по торрефикации останавливается, перегружается и процесс приходится начинать заново. Если, несмотря на наличие системы пожаротушения, повышение температуры в отдельных частях реакторного блока достигает величин порядка 600-800°С, реактор разрушается. Необходимо создание системы, исключающей самопроизвольное повышение температуры в процессе торрефикации.
Целью данного технического решения является создание схемы, исключающей неконтролируемое повышение температуры в процессе торрефикации. Для этих целей в существующей схеме предусмотрен датчик контроля температуры с ограничителем температурного уровня в слое торрефицируемого материала.
Сущность предлагаемой полезной модели иллюстрируется схемой, показанной на фиг. 1.
Приняты обозначения:
1 - газопоршневой блок;
2 - программатор;
3 - тройник;
4 - дроссельные заслонки;
5 - газо-водяной теплообменник;
6 - смеситель;
7 - реактор торрефикации;
8 - датчик контроля температуры с ограничителем температурного уровня.
Предлагаемая схема работает следующим образом. Датчик температуры 8, расположенный в реакторе торрефикации 7, связан с программатором 2, предназначенный для управления режимами энергоблока с возможностью получения электроэнергии и тепла одновременно в различных пропорциях путем изменения режимов энергоблока, который по сигналу датчика о превышении заданного температурного уровня, управляя тройником 3 с дроссельными заслонками 4, перекрывает подачу горячего теплоносителя в реактор торрефикации 7 и направляет все продукты сгорания газопоршневого блока 1 через газо-водяной теплообменник 5 и через смеситель 6 в реактор торрефикации 7. Низкотемпературные отработанные газы снижают температуру в слое перерабатываемого материала. При снижении температуры в слое до требуемого температурного уровня, по сигналу с датчика температуры с ограничителем температурного уровня, расположенного в слое перерабатываемого материала, программатор возвращает положение заслонок в положение, обеспечивающее нормальную работу установки.
Таким образом обеспечиваются условия, препятствующие самопроизвольному повышению температуры торрефицируемого материала.
Claims (1)
- Установка для торрефикации гранулированной биомассы, содержащая газопоршневой энергоблок и программатор, предназначенный для управления режимами энергоблока с возможностью получения электроэнергии и тепла одновременно в различных пропорциях путем изменения режимов энергоблока, газо-водяной теплообменник, в котором нагреваемой средой является вода, а охлаждаемой - задаваемая программатором часть отработанных газов энергоблока, а также смеситель оставшейся части отработанных газов энергоблока и охлажденных в теплообменнике, причем установка содержит реактор торрефикации гранулированного биотоплива, в котором теплоносителем являются газы, полученные в смесителе, отличающаяся тем, что в реакторе торрефикации расположен датчик контроля температуры с ограничителем температурного уровня, соединенный с программатором, который в случае самопроизвольного разогрева торрефицируемого материала отключает подачу в зону реакции горячего теплоносителя и включает подачу в зону реакции охлажденных отработанных газов энергоблока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015142402/13U RU161775U1 (ru) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | Установка для торрефикации гранулированной биомассы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015142402/13U RU161775U1 (ru) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | Установка для торрефикации гранулированной биомассы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU161775U1 true RU161775U1 (ru) | 2016-05-10 |
Family
ID=55960349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015142402/13U RU161775U1 (ru) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | Установка для торрефикации гранулированной биомассы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU161775U1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU175131U1 (ru) * | 2016-12-09 | 2017-11-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Устройство для термической конверсии биомассы |
RU2697912C1 (ru) * | 2018-11-15 | 2019-08-21 | Общество с ограниченной ответственностью Акционерная фирма "Перспектива" Опытно-механический Завод | Способ получения генераторного газа из твёрдых коммунальных и органических отходов и комбинированный газогенератор обращённого процесса газификации для его осуществления |
RU2732411C1 (ru) * | 2019-09-11 | 2020-09-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Способ пиролиза гранулированной биомассы в автотермальном режиме |
RU2734672C1 (ru) * | 2019-06-10 | 2020-10-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Способ и устройство получения биоугля |
RU2781529C2 (ru) * | 2017-10-04 | 2022-10-13 | Мицубиси УБЕ Симент Корпорейшн | Устройство для получения твёрдого топлива из биомассы и способ получения твёрдого топлива |
-
2015
- 2015-10-06 RU RU2015142402/13U patent/RU161775U1/ru active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU175131U1 (ru) * | 2016-12-09 | 2017-11-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Устройство для термической конверсии биомассы |
RU2781529C2 (ru) * | 2017-10-04 | 2022-10-13 | Мицубиси УБЕ Симент Корпорейшн | Устройство для получения твёрдого топлива из биомассы и способ получения твёрдого топлива |
RU2697912C1 (ru) * | 2018-11-15 | 2019-08-21 | Общество с ограниченной ответственностью Акционерная фирма "Перспектива" Опытно-механический Завод | Способ получения генераторного газа из твёрдых коммунальных и органических отходов и комбинированный газогенератор обращённого процесса газификации для его осуществления |
RU2734672C1 (ru) * | 2019-06-10 | 2020-10-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Способ и устройство получения биоугля |
RU2732411C1 (ru) * | 2019-09-11 | 2020-09-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Способ пиролиза гранулированной биомассы в автотермальном режиме |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU161775U1 (ru) | Установка для торрефикации гранулированной биомассы | |
Bala-Litwiniak et al. | Possibility of the utilization of waste glycerol as an addition to wood pellets | |
CN105087098B (zh) | 用于循环流化床锅炉的抗结渣生物质复合燃料 | |
Varunkumar | Packed bed gasification-combustion in biomass based domestic stoves and combustion systems | |
KR101287184B1 (ko) | 연료 농후형 바이오매스 반탄화 장치 | |
WO2011041881A1 (en) | Oil-impregnated torrefied biomass and related uses | |
EA029250B1 (ru) | Катализатор парофазного крекинга, способ его приготовления и способ сжигания водорода, полученного парофазным крекингом | |
Nikolaevich et al. | The study of biomass moisture content impact on the efficiency of a power-producing unit with a gasifier and the stirling engine | |
Baláš et al. | The effect of temperature on the gasification process | |
CN205701817U (zh) | 一种生活垃圾及农林废弃物炭化循环综合处理系统 | |
CN102746902A (zh) | 一种有机废弃物的气化方法及专用气化炉 | |
RU175131U1 (ru) | Устройство для термической конверсии биомассы | |
Zhang et al. | Study of the combustion behavior and kinetics of different types of coal gangue | |
CN102719262A (zh) | 一种固体生物质干馏气化方法 | |
CN204438142U (zh) | 一种循环流化床处理皮革废料的气化燃烧及余热利用系统 | |
Ivanova et al. | Comparison of technologic parameters of pellets and other solid fuels produced from various raw materials. | |
Gan et al. | Gasification Reaction Characteristics between Biochar and CO2 as well as the Influence on Sintering Process | |
RU169133U1 (ru) | Трехсекционная торрефикационная установка для гранулированной биомассы | |
Yan et al. | Experimental investigation on mixed combustion characteristics of coal, tobacco straw, and cinder in an energy-saving bake process | |
RU136801U1 (ru) | Энерготехнологический комплекс с торрефикатором биопеллет | |
Juszczak | Concentrations of carbon monoxide and nitrogen oxides from a 15 kW heating boiler supplied periodically with a mixture of sunflower husk and wood pellets | |
CN109868170A (zh) | 一种秸秆生物质焙烧炭制备方法 | |
Zaichenko et al. | Thermal effects during biomass torrefaction | |
CN202511453U (zh) | 双层热风炉 | |
Shevchenko et al. | Energy efficient technology for torrefied biofuel production |