RU177569U1 - PLANT FOR ANNEALING BIOMASS AND OTHER SOLID ORGANIC WASTE - Google Patents
PLANT FOR ANNEALING BIOMASS AND OTHER SOLID ORGANIC WASTE Download PDFInfo
- Publication number
- RU177569U1 RU177569U1 RU2017127483U RU2017127483U RU177569U1 RU 177569 U1 RU177569 U1 RU 177569U1 RU 2017127483 U RU2017127483 U RU 2017127483U RU 2017127483 U RU2017127483 U RU 2017127483U RU 177569 U1 RU177569 U1 RU 177569U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- annealing
- heat exchanger
- biomass
- organic waste
- particles
- Prior art date
Links
- 238000000137 annealing Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title abstract description 44
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims abstract 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 18
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 239000000047 product Substances 0.000 description 16
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 5
- -1 bark Substances 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 4
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 4
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000003898 horticulture Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 240000008620 Fagopyrum esculentum Species 0.000 description 1
- 235000009419 Fagopyrum esculentum Nutrition 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 description 1
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 244000062793 Sorghum vulgare Species 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010344 co-firing Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 235000019713 millet Nutrition 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004006 olive oil Substances 0.000 description 1
- 235000008390 olive oil Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000009369 viticulture Methods 0.000 description 1
Images
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
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Полезная модель в целом относится к технологиям отжига биомассы и других твердых органических отходов. В частности полезная модель относится к установке для отжига биомассы и других твердых органических отходов, содержащей котел с кипящим слоем.Предложенная установка для отжига твердых органических отходов содержит реактор для отжига твердых органических отходов, интегрированный с котлом с кипящим слоем, и теплообменник. При этом теплообменник имеет встроенную камеру отделения и осаждения для отделения и осаждения в теплообменнике частиц несгоревшего топлива и частиц золы, уносимых с дымовыми газами из кипящего слоя, а в установке обеспечена возможность удаления газообразных продуктов отжига из реактора для отжига и их продувки через неподвижный слой частиц не полностью сгоревшего топлива и частиц золы, осевших в камере отделения и осаждения теплообменника для нагрева промежуточного теплоносителя, а также возможность дожигания газообразных продуктов отжига, прошедших через неподвижный слой частиц не полностью сгоревшего топлива и частиц золы, в теплообменнике для нагрева промежуточного теплоносителя путем подачи воздуха над упомянутым неподвижным слоем.Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении экономической и энергетической эффективности процесса отжига биомассы и других твердых органических отходов.The utility model generally relates to technologies for annealing biomass and other solid organic waste. In particular, the utility model relates to an apparatus for annealing biomass and other solid organic waste containing a fluidized bed boiler. A proposed apparatus for annealing solid organic waste includes a solid organic waste annealing reactor integrated with a fluidized bed boiler and a heat exchanger. In this case, the heat exchanger has a built-in separation and sedimentation chamber for separating and precipitating unburned fuel particles and ash particles carried away with flue gases from the fluidized bed in the heat exchanger, and the installation allows the removal of gaseous annealing products from the annealing reactor and their purging through a fixed particle layer incompletely burned fuel and ash particles deposited in the chamber of separation and deposition of the heat exchanger for heating the intermediate coolant, as well as the possibility of afterburning of gaseous products annealing of particles of incompletely burned fuel particles and ash particles passing through a fixed bed in a heat exchanger for heating the intermediate heat carrier by supplying air above the fixed bed. The technical result provided by the proposed utility model is to increase the economic and energy efficiency of the process of annealing biomass and other solid organic waste.
Description
Полезная модель в целом относится к технологиям отжига биомассы и других твердых органических отходов. В частности полезная модель относится к установке для отжига биомассы и других твердых органических отходов, содержащей котел с кипящим слоем.The utility model generally relates to technologies for annealing biomass and other solid organic waste. In particular, the utility model relates to a plant for annealing biomass and other solid organic waste containing a fluidized bed boiler.
В настоящее время значительно увеличилось использование биомассы в различных процессах производства энергии. В частности использование древесного материала в качестве источника энергии, которое является возобновляемым и нейтральным с учетом выбросов двуокиси углерода, увеличилось и способствует замене использования не возобновляемых источников энергии, которые генерируют выбросы углекислого газа, такие как уголь, нефть, торф и природный газ.Currently, the use of biomass in various energy production processes has increased significantly. In particular, the use of wood material as an energy source that is renewable and neutral with respect to carbon dioxide emissions has increased and is helping to replace the use of non-renewable energy sources that generate carbon dioxide emissions such as coal, oil, peat and natural gas.
В настоящей заявке термин «биомасса» относится к любым материалам биологического происхождения, которые пригодны для использования в производстве биоугля.In this application, the term "biomass" refers to any materials of biological origin that are suitable for use in the production of biochar.
Биомасса обычно включает материалы или отходы растительного происхождения, таких как дерево или трава. В частности биомасса может содержать древесные материалы, то есть так называемое лесное топливо. Лесные виды топлива включают, например древесину, кору, древесную щепу, остатки каротажа, пни, ветки и кустарники.Biomass typically includes materials or plant waste, such as wood or grass. In particular, the biomass may contain wood materials, i.e. the so-called forest fuel. Forest fuels include, for example, wood, bark, wood chips, log residues, stumps, branches and shrubs.
К биомассе можно отнести также и отходы сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности (солома различных зерновых культур, лузга подсолнечника, проса, риса, гречихи, отходы производства оливкового масла, виноградарства, плодоводства и садоводства).Biomass also includes agricultural and processing waste (straw of various crops, sunflower husk, millet, rice, buckwheat, waste from the production of olive oil, viticulture, horticulture and horticulture).
К биомассе можно отнести также значительную часть твердых бытовых отходов, а также ил очистных сооружений.A significant part of municipal solid waste, as well as sludge treatment plants, can also be attributed to biomass.
Использование биомассы в качестве источника энергии также сопряжено с проблемами: высокая влажность исходной биомассы снижает ее энергетическую плотность, биомасса может адсорбировать влагу при хранении, влажная биомасса может быть подвергнута гниению из-за заражения микроорганизмами, особенно грибами, и, кроме того, измельчение биомассы может быть затруднено.Using biomass as an energy source is also fraught with problems: high humidity of the original biomass reduces its energy density, biomass can adsorb moisture during storage, wet biomass can rot due to infection by microorganisms, especially fungi, and, in addition, grinding of biomass can be difficult.
Эти проблемы могут быть уменьшены за счет отжига биомассы, прежде чем она будет использована для получения энергии.These problems can be reduced by annealing the biomass before it can be used for energy.
Отжиг - это один из способов поджаривания материала, такого как биомасса.Annealing is one way of frying a material, such as biomass.
Отжиг - это термический процесс, который улучшает качество конечного продукта и дает дополнительную добавленную стоимость.Annealing is a thermal process that improves the quality of the final product and provides additional added value.
Известна технология отжига, описанная P.C.A. Bergman, A.R. Boersma, R.W.R. Zwart, and J.H.A. Kiel, "Torrefaction for biomass co-firing in existing coal-fired power stations", ECN-C-05-013 (2005).Known annealing technology described by P.C.A. Bergman, A.R. Boersma, R.W.R. Zwart, and J.H.A. Kiel, "Torrefaction for biomass co-firing in existing coal-fired power stations", ECN-C-05-013 (2005).
При отжиге биомасса нагревается в инертных условиях, то есть в среде с низким содержанием кислорода и при атмосферном давлении; нагрев идет при температуре около 200-320 °С. Во время процесса из биомассы удаляются вода и небольшая часть как биополимеров, так и других летучих веществ. Кроме того, уничтожаются присутствующие в биомассе микроорганизмы.During annealing, the biomass is heated under inert conditions, that is, in an environment with a low oxygen content and at atmospheric pressure; heating occurs at a temperature of about 200-320 ° C. During the process, water and a small part of both biopolymers and other volatile substances are removed from the biomass. In addition, microorganisms present in the biomass are destroyed.
Процесс отжига характеризуется длительным временем выдержки, обычно от 15 минут до одного часа. Длительное время выдержки связано с очень низкой скоростью нагрева материала, которая обычно ниже 50 °C/мин. Во время процесса отжига биомасса теряет около 30% массы, среди прочего, вместе с влажностью, но при этом теряется только 10% энергетического потенциала биомассы.The annealing process is characterized by a long exposure time, usually from 15 minutes to one hour. Long exposure times are associated with a very low heating rate of the material, which is usually below 50 ° C / min. During the annealing process, biomass loses about 30% of the mass, among other things, along with moisture, but only 10% of the biomass energy potential is lost.
Таким образом, плотность энергии топлива после отжига увеличивается до 30 %.Thus, the energy density of the fuel after annealing increases to 30%.
Процесс отжига реализуется в реакторе для отжига, к которому тепло подается прямо или косвенно от источника тепла.The annealing process is implemented in an annealing reactor, to which heat is supplied directly or indirectly from a heat source.
Согласно известному уровню техники тепло может быть получено в процессе сжигания, а также может быть извлечено из дымовых газов этого процесса посредством теплоносителя в теплообменнике, где такой теплообменник размещается в среде дымовых газов.According to the prior art, heat can be obtained in the combustion process, and can also be extracted from the flue gases of this process by means of a heat carrier in a heat exchanger, where such a heat exchanger is placed in a flue gas environment.
При прямом нагреве тепло переносится горячим теплоносителем, который подается в реактор для отжига и контактирует с биомассой, подлежащей переработке.With direct heating, heat is transferred by the hot heat carrier, which is supplied to the annealing reactor and contacts the biomass to be processed.
При прямом нагреве, согласно уровню техники, дымовые газы обычно используется в качестве теплоносителя.With direct heating, according to the prior art, flue gases are usually used as a heat transfer medium.
При косвенном нагреве стенка, дно или верхняя часть реактора для отжига нагреваются с помощью теплоносителя, от которого тепло передается через стенку, дно или верхнюю часть реактора отжига к биомассе. В этом случае в качестве теплоносителя часто используется масло.With indirect heating, the wall, bottom, or upper part of the annealing reactor is heated using a heat carrier, from which heat is transferred through the wall, bottom, or upper part of the annealing reactor to the biomass. In this case, oil is often used as a coolant.
В процессе отжига получают конечный продукт, то есть обжаренный материал, который обычно представляет собой темный кокс, который также называют биоуглем.In the annealing process, the final product is obtained, that is, the fried material, which is usually dark coke, which is also called biochar.
Биоуголь, полученный путем отжига, представляет собой гомогенный, гидрофобный и очень хорошо сохраняемый продукт, для измельчения которого требуется значительно меньшее количество энергии, чем в случае измельчения обычных гранул.Bio-charcoal obtained by annealing is a homogeneous, hydrophobic and very well-preserved product, for grinding which requires a significantly lower amount of energy than in the case of grinding conventional granules.
Наконец, измельченный биоуголь может быть легко гранулирован с получением энергоемкого продукта, пригодного для хранения и транспортировки.Finally, ground bio-charcoal can be easily granulated to produce an energy-intensive product suitable for storage and transportation.
Отжиг также может рассматриваться как мягкая форма пиролиза. При пиролизе целью является удаление паров из биомассы с последующим их конденсированием и получением пиролизного масла.Annealing can also be considered as a mild form of pyrolysis. In pyrolysis, the goal is to remove the vapors from the biomass, followed by their condensation and the production of pyrolysis oil.
При пиролизе биомасса обрабатывается при очень высокой температуре, например при температуре около 400-800°С. В процессе пиролиза образуются прежде всего пары пиролиза и в качестве побочного продукта получается кокс, количество которого меньше, чем количество кокса, получаемого в процессе отжига.During pyrolysis, biomass is processed at a very high temperature, for example, at a temperature of about 400-800 ° C. In the process of pyrolysis, primarily pyrolysis pairs are formed and coke is obtained as a by-product, the amount of which is less than the amount of coke obtained during the annealing.
По сравнению с пиролизом температура, используемая в процессе отжига, значительно ниже, при этом из биомассы не выделяется значительное количество паров. Энергетическое содержание биоугля, полученное путем отжига, по существу не зависит от газов и паров, высвобождаемых из биомассы во время отжига.Compared to pyrolysis, the temperature used in the annealing process is much lower, while a significant amount of vapor is not released from the biomass. The energy content of biochar obtained by annealing is essentially independent of the gases and vapors released from the biomass during annealing.
Кроме того, поскольку из биомассы во время отжига выделяется лишь небольшое количество горючих газов, они не конденсируются, но могут быть направлены в котел для сжигания, но в некоторых случаях эти газы сжигают, чтобы использовать полученное тепло для сушки исходной биомассы.In addition, since only a small amount of combustible gases is released from the biomass during annealing, they do not condense, but can be sent to the boiler for combustion, but in some cases these gases are burned to use the heat obtained to dry the original biomass.
Известно техническое решение по заявке EP 2748281 A1 (02.07.2014, B09B 3/00), согласно которому в реактор для отжига биомассы в качестве теплоносителя подается газ с низким содержанием кислорода, полученный от сжигания газообразных продуктов отжига, выведенных из реактора для отжига и подвергнутых окислению в плотном слое катализатора. A technical solution is known according to the application EP 2748281 A1 (07/02/2014,
Недостатком данного способа является его низкая экономическая эффективность, связанная с затратами на дорогостоящий платиновый катализатор и необходимостью его периодической замены. The disadvantage of this method is its low economic efficiency, associated with the cost of an expensive platinum catalyst and the need for periodic replacement.
Известно также техническое решение по международной заявке WO 2010128209 A1 (11.11.2010, C10B49/02), согласно которому в реактор для отжига биомассы подается промежуточный теплоноситель, нагреваемый в котле, интегрированном с реактором. Нагретый промежуточный теплоноситель, подаваемый в реактор по соединяющим котел и реактор трубопроводам, нагревает находящуюся в реакторе биомассу и возвращается в теплообменник для повторного нагрева. При этом в качестве топлива в котле используют как газообразные продукты отжига биомассы, так и дополнительное высококалорийное топливо. A technical solution is also known according to the international application WO 2010128209 A1 (11.11.2010, C10B49 / 02), according to which an intermediate heat carrier is supplied to the biomass annealing reactor, heated in a boiler integrated with the reactor. The heated intermediate heat carrier supplied to the reactor via pipelines connecting the boiler and the reactor heats the biomass in the reactor and returns to the heat exchanger for reheating. Moreover, both gaseous products of biomass annealing and additional high-calorific fuel are used as fuel in the boiler.
Недостатком указанного технического решения является низкая экономическая и энергетическая эффективность процесса, т.к. газы, полученные в результате отжига биомассы, содержат небольшое количество горючих компонентов, но могут содержать большое количество паров воды, для сжигания которых требуется значительное количество дополнительного высококалорийного топлива.The disadvantage of this technical solution is the low economic and energy efficiency of the process, because Gases obtained as a result of annealing of biomass contain a small amount of combustible components, but may contain a large amount of water vapor, the combustion of which requires a significant amount of additional high-calorific fuel.
Известно техническое решение, раскрытое в международной заявке WO 2012113979 A1 (30.08.2012, C10B 49/04), в котором реактор для отжига биомассы интегрирован с котлом с топкой кипящего слоя, в котором за счет тепла дымовых газов, полученных от сжигания твердого топлива, происходит нагрев промежуточного теплоносителя в теплообменнике, расположенном за топкой с кипящим слоем по ходу дымовых газов, после чего теплоноситель по соединяющим котел и реактор для отжига трубопроводам подается от котла к реактору для отжига, нагревает находящуюся в реакторе биомассу и возвращается в теплообменник для повторного нагрева.A technical solution is known, disclosed in international application WO 2012113979 A1 (08.30.2012, C10B 49/04), in which a biomass annealing reactor is integrated with a boiler with a fluidized bed furnace, in which due to the heat of the flue gases obtained from burning solid fuel, the intermediate coolant is heated in the heat exchanger located behind the fluidized bed furnace along the flue gas, after which the coolant is supplied through the pipes connecting the boiler and the annealing reactor from the boiler to the annealing reactor, heats the biomass in the reactor y and returns to the heat exchanger for reheating.
Недостатками данного технического решения являются:The disadvantages of this technical solution are:
- значительный унос не полностью сгоревших частиц топлива и частиц золы из топки с кипящим слоем;- significant ablation of incompletely burned fuel particles and ash particles from a fluidized bed furnace;
- низкая эффективность процесса и низкая экологическая эффективность процесса в связи с тем, что газообразные продукты отжига, содержащие в том числе горючие компоненты, не используются в процессе, а выбрасываются в окружающую среду, что вызывает ее загрязнение.- low process efficiency and low environmental efficiency of the process due to the fact that gaseous annealing products containing including combustible components are not used in the process, but are released into the environment, which causes its pollution.
Таким образом, техническая проблема заключается в низкой экономической и энергетической эффективности процесса отжига биомассы и других твердых органических отходов.Thus, the technical problem is the low economic and energy efficiency of the process of annealing biomass and other solid organic waste.
Указанная техническая проблема решена благодаря созданию установки для отжига твердых органических отходов, содержащей реактор для отжига твердых органических отходов, интегрированный с котлом с кипящим слоем, и теплообменник, расположенный за котлом с кипящим слоем по ходу дымовых газов и выполненный с возможностью нагрева промежуточного теплоносителя за счет тепла дымовых газов, полученных от сжигания твердого топлива в котле с кипящим слоем, при этом установка содержит трубопроводы для подачи нагретого промежуточного теплоносителя от теплообменника в реактор для отжига и возвращения промежуточного теплоносителя в теплообменник для повторного нагрева, причем теплообменник имеет встроенную камеру отделения и осаждения для отделения и осаждения в теплообменнике частиц не сгоревшего топлива и частиц золы, уносимых с дымовыми газами из кипящего слоя, а в установке обеспечена возможность удаления газообразных продуктов отжига из реактора для отжига и их продувки через неподвижный слой частиц не полностью сгоревшего топлива и частиц золы, осевших в камере отделения и осаждения теплообменника для нагрева промежуточного теплоносителя, а также возможность дожигания газообразных продуктов отжига, прошедших через неподвижный слой частиц не полностью сгоревшего топлива и частиц золы, в теплообменнике для нагрева промежуточного теплоносителя путем подачи воздуха над упомянутым неподвижным слоем.This technical problem has been solved by creating an installation for annealing solid organic waste, containing a reactor for annealing solid organic waste, integrated with a fluidized bed boiler, and a heat exchanger located behind the fluidized bed boiler along the flue gas and made with the possibility of heating an intermediate heat carrier due to the heat of the flue gases obtained from the combustion of solid fuel in a fluidized bed boiler, the installation contains pipelines for supplying a heated intermediate coolant dividing it from the heat exchanger into the reactor for annealing and returning the intermediate coolant to the heat exchanger for reheating, the heat exchanger having an integrated separation and deposition chamber for separating and sedimenting in the heat exchanger particles of unburned fuel and ash particles carried away from the fluidized bed with flue gases, and in the installation it is possible to remove gaseous annealing products from the annealing reactor and purge them through a fixed bed of particles of incompletely burned fuel and ash particles settled in the chamber and deposition of a heat exchanger for heating the intermediate heat carrier, as well as the possibility of afterburning of gaseous annealing products passing through a fixed layer of particles of incompletely burned fuel and ash particles in a heat exchanger for heating the intermediate heat carrier by supplying air above the fixed layer.
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении экономической и энергетической эффективности процесса отжига биомассы и других твердых органических отходов.The technical result provided by the proposed utility model is to increase the economic and energy efficiency of the process of annealing biomass and other solid organic waste.
На фигуре изображена схема установки, в которой реализуется предложенная полезная модель. The figure shows the installation diagram in which the proposed utility model is implemented.
Установка состоит из котла 1 с топкой кипящего слоя, за которым по ходу дымовых газов установлен теплообменник 2, в котором происходит нагрев промежуточного теплоносителя за счет тепла дымовых газов. Теплообменник 2 связан с реактором 5 для отжига твердых органических отходов с помощью трубопроводов 3 и 4.The installation consists of a boiler 1 with a fluidized bed furnace, behind which a
Теплообменник 2 имеет встроенную камеру 6 для отделения и осаждения в пределах камеры 6 несгоревших частиц топлив и частиц золы, уносимых из котла 1 с топкой кипящего слоя, а также пучок дымогарных труб 7, по которым происходит движение дымовых газов, и дымовых коробок 8 и 9, в которых происходит разворот на 180° дымовых газов по мере движения через теплообменник 2. Теплообменник 2 связан с дымовой трубой (на схеме не показана), по которой происходит удаление охлажденных дымовых газов в атмосферу.The
В нижней части осадительной камеры 6 теплообменника 2 расположена газораспределительная решетка 10, под которую по трубопроводу 11 подают газообразные продукты отжига из реактора 5. Над газораспределительной решеткой 10 имеется воздухораспределительная решетка 12, связанная трубопроводом 13 с дутьевым вентилятором 14.In the lower part of the
Теплообменник 2 снабжен люком для удаления золы с решетки 10.The
Реактор 5 снабжен корпусом 15, имеющим узел загрузки 16 исходных отходов и узел выгрузки 17 исходных отходов, а также рубашку 18, в которую подается промежуточный теплоноситель. Корпус 15 связан с теплообменником 2 посредством трубопроводов 3 и 4, а также трубопровода 11, по которому газообразные продукты отжига подаются в теплообменник 2 под газораспределительную решетку 10. The
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
В котел 1 с топкой кипящего слоя известным способом подается твердое органическое топливо, в частности часть прошедшей отжиг биомассы или каких-либо других твердых органических отходов.Solid organic fuel, in particular a part of the annealed biomass or any other solid organic waste, is fed into the boiler 1 with a fluidized bed furnace in a known manner.
Твердое органическое топливо сгорает по известной технологии в топке с кипящим слоем, в результате чего образуются газообразные продукты сгорания, которые удаляются в теплообменник 2 за счет разряжения в газовом тракте, создаваемом дымовой трубой (на схеме не показана).Solid fossil fuels are burned according to the known technology in a fluidized bed furnace, as a result of which gaseous products of combustion are formed, which are removed into the
В теплообменнике 2 происходит нагрев промежуточного теплоносителя, в качестве которого предпочтительно использовать высокотемпературное масло, за счет не прямого нагрева теплоносителя дымовыми газами, которые движутся по дымогарным трубам 7. При этом дымовые газы совершают несколько ходов по теплообменнику 2, разворачиваясь в дымовых коробках 8 и 9 на 180°, после чего удаляются в дымовую трубу.In the
Нагретый в теплообменнике 2 промежуточный теплоноситель по трубопроводу 3 поступает в рубашку 18 реактора 5, в котором происходит отжиг биомассы и других твердых органических отходов, после чего промежуточный теплоноситель по трубопроводу 4 возвращается в теплообменник 2 для повторного нагрева. Циркуляция промежуточного теплоносителя между теплообменником 2 и реактором 5 осуществляется известным способом, например, с помощью циркуляционного насоса.The intermediate heat carrier heated in the
В корпус 15 реактора 5 исходное сырье загружается через узел загрузки 16 и известным способом, например, с помощью лопастей, установленных на валу мешалки, в свою очередь установленной по вертикальной оси реактора 5, направляется к узлу выгрузки 17.In the
Газообразные продуты отжига по трубопроводу 11 подаются под газораспределительную решетку 10 теплообменника 2. Движение газов осуществляется за счет разряжения в газовом тракте установки, создаваемым дымовой трубой.Gaseous products of annealing through the pipe 11 are fed under the
Дымовые газы, которые движутся от котла с топкой кипящего слоя 1, попадают в камеру 6 теплообменника 2, где из потока газов происходит осаждение частиц несгоревшего топлива и частиц золы. Эти частицы падают на газораспределительную решетку 10 и создают слой частиц, имеющих температуру, примерно равную температуре горения топлива в котле 1 (750 – 1000°С).Flue gases, which move from the boiler with a fluidized bed furnace 1, enter the
Газообразные продукты отжига, удаляемые из реактора 5 по трубопроводу 11 содержат конденсирующиеся (смолы) и неконденсирующиеся компоненты (двуокись углерода, окись углерода, водород и др.).Gaseous annealing products removed from the
При прохождении газообразных продуктов отжига через частицы несгоревшего топлива и частицы золы в этом слое протекает ряд химических реакций, часть которых приведена ниже:When gaseous products of annealing pass through particles of unburned fuel and ash particles, a number of chemical reactions proceed in this layer, some of which are given below:
CO2 + C → 2CO (1);CO 2 + C → 2CO (1);
H2O + C → CO + H2 (2);H 2 O + C → CO + H 2 (2);
C4H4O2 → 2CO + 2H2 (3);C 4 H 4 O 2 → 2CO + 2H 2 (3);
CH2O2 + C → 2CO + H2 (4);CH 2 O 2 + C → 2CO + H 2 (4);
C3H6O3 → 3CO + 3H2 (5);C 3 H 6 O 3 → 3CO + 3H 2 (5);
C3H6O → CO + 3H2 + 2C (6);C 3 H 6 O → CO + 3H 2 + 2C (6);
C5H4O2→ 2CO + 2H2 + 3C (7).C 5 H 4 O 2 → 2CO + 2H 2 + 3C (7).
В результате на выходе из слоя частиц, лежащих на решетке 10, получается газ, состоящий, в основном из смеси окиси углерода и водорода.As a result, at the exit from the layer of particles lying on the
Эксперименты показывают, что газообразные продукты отжига, проведенного при температуре 270°С, после прохождения через слой частиц недогоревшего топлива имеют следующие характеристики:Experiments show that the gaseous products of annealing carried out at a temperature of 270 ° C, after passing through a layer of particles of unfinished fuel, have the following characteristics:
- теплота сгорания, МДж/м3: для древесины – 10,9; для торфа – 10,4;- calorific value, MJ / m 3 : for wood - 10.9; for peat - 10.4;
- содержание водорода, %: для древесины – 45, для торфа – 45;- hydrogen content,%: for wood - 45, for peat - 45;
- содержание окиси углерода, %: для древесины – 47, для торфа – 43;- carbon monoxide content,%: for wood - 47, for peat - 43;
- содержание СН4, для древесины – 0,2, для торфа – 0,4.- the content of CH 4 , for wood - 0.2, for peat - 0.4.
Полученный таким образом высококалорийный газ сгорает в осадительной камере 6 теплообменника 2 за счет подачи воздуха через воздухораспределительную решетку 12 по трубопроводу 13 от вентилятора 14. Thus obtained high-calorie gas burns in the
За счет протекания реакций типа (1) – (7) происходит полное срабатывания углерода, содержащегося в частицах несгоревшего топлива, уносимых из топки с кипящим слоем 1. Кроме того, при сжигании смеси окиси углерода и водорода в осадительной камере 6 теплообменника 2 развиваются высокие температуры, достаточные для дожигания частиц сажи, уносимых из топки с кипящим слоем 1.Due to the occurrence of reactions of type (1) - (7), the carbon contained in the particles of unburned fuel carried away from the furnace with a fluidized bed 1 is completely activated. In addition, when a mixture of carbon monoxide and hydrogen is burned in the
Это особенно важно при отжиге таких материалов, как «хвосты» сортировки твердых бытовых отходов, которые содержат включения полипропилена, из которого изготавливается упаковка для многих видов пищевых продуктов. При отжиге таких «хвостов» сортировки в топку с кипящим слоем в качестве топлива будут попадать твердые продукты отжига, в том числе твердые продукты отжига полипропилена.This is especially important when annealing materials such as tailings for sorting municipal solid waste that contain polypropylene inclusions, from which packaging is made for many types of food products. During the annealing of such sorting “tails”, solid annealing products, including solid annealing products of polypropylene, will fall into the fluidized bed furnace as fuel.
При сжигании полипропилена в кипящем слое образуется большое количество сажи, для дожигания которой требуется поддержание температуры выше 1000°С. При сжигании в кипящем слое поддерживать температуру около 1000°С и выше нельзя из-за опасности расплавления частиц золы, образования золошлаковых агломератов, дефлюидизации и прекращения работы топки с кипящим слоем. When polypropylene is burned in a fluidized bed, a large amount of soot is formed, the afterburning of which requires maintaining a temperature above 1000 ° C. When burning in a fluidized bed, it is impossible to maintain a temperature of about 1000 ° C and above because of the danger of melting ash particles, the formation of ash and slag agglomerates, defluidization and termination of the fluidized bed furnace.
При отжиге же «хвостов» сортировки твердых бытовых отходов в предложенной установке в кипящем слое можно поддерживать температуру ниже 1000°С, а дожигание сажи будет происходить вне топки с кипящим слоем, что исключит образование золошлаковых агломератов и повысит надёжность работы установки. Это также обеспечит высокую энергетическую эффективность процесса отжига.When annealing the “tailings” of sorting municipal solid waste in the proposed installation in a fluidized bed, it is possible to maintain a temperature below 1000 ° C, and soot burning will occur outside the fluidized bed furnace, which will eliminate the formation of ash and slag agglomerates and increase the reliability of the installation. It will also provide high energy efficiency of the annealing process.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127483U RU177569U1 (en) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | PLANT FOR ANNEALING BIOMASS AND OTHER SOLID ORGANIC WASTE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017127483U RU177569U1 (en) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | PLANT FOR ANNEALING BIOMASS AND OTHER SOLID ORGANIC WASTE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU177569U1 true RU177569U1 (en) | 2018-03-01 |
Family
ID=61568184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017127483U RU177569U1 (en) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | PLANT FOR ANNEALING BIOMASS AND OTHER SOLID ORGANIC WASTE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU177569U1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010128209A1 (en) * | 2009-05-08 | 2010-11-11 | Åf-Consult Oy | A method for the thermal treatment of biomass in connection with a boiler plant |
| WO2012113979A1 (en) * | 2011-02-21 | 2012-08-30 | Metso Power Oy | Torrefaction process integrated in a fluidized bed reactor |
| EP2748281A1 (en) * | 2011-08-23 | 2014-07-02 | Advanced Torrefaction Systems LLC | Torrefaction systems and methods including catalytic oxidation and/or reuse of combustion gases directly in a torrefaction reactor, cooler, and/or dryer/preheater |
| EA023153B1 (en) * | 2012-07-16 | 2016-04-29 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Тамбовский Государственный Технический Университет" | Method for low-temperature pyrolysis (torrefaction) of biomass |
-
2017
- 2017-08-01 RU RU2017127483U patent/RU177569U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010128209A1 (en) * | 2009-05-08 | 2010-11-11 | Åf-Consult Oy | A method for the thermal treatment of biomass in connection with a boiler plant |
| WO2012113979A1 (en) * | 2011-02-21 | 2012-08-30 | Metso Power Oy | Torrefaction process integrated in a fluidized bed reactor |
| EP2748281A1 (en) * | 2011-08-23 | 2014-07-02 | Advanced Torrefaction Systems LLC | Torrefaction systems and methods including catalytic oxidation and/or reuse of combustion gases directly in a torrefaction reactor, cooler, and/or dryer/preheater |
| EA023153B1 (en) * | 2012-07-16 | 2016-04-29 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Тамбовский Государственный Технический Университет" | Method for low-temperature pyrolysis (torrefaction) of biomass |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2518120C2 (en) | Method of biomass thermal treatment with help of boiler plant | |
| US20080317657A1 (en) | Systems and methods for capturing, isolating and sequestering carbon from CO2 in the atmosphere in the form of char produced from biomass feedstock | |
| 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 | |
| AU2018377853B2 (en) | Apparatus and method of producing activated carbon material | |
| Sadaka et al. | Pyrolysis and bio-oil | |
| EP0108317A1 (en) | Process and apparatus for the gasification of ligno-cellulosic products | |
| JP2010222474A (en) | Method for producing biomass charcoal and apparatus for producing biomass charcoal used therefor | |
| JP2010242035A (en) | Manufacturing process of biomass charcoal | |
| US20130263501A1 (en) | System and method for biomass fuel production and integrated biomass and biofuel production | |
| CN101838555B (en) | Producer for coproducing gas, carbon and liquid of biomass | |
| EP2016158A1 (en) | Process for producing electrical energy from biomass | |
| US20220306940A1 (en) | Production of products from biomass | |
| CA3173561C (en) | Organic waste carbonization system | |
| RU2124547C1 (en) | Method of thermally processing biomass | |
| RU2177977C2 (en) | Method for thermally processing biomass | |
| JP2005114261A (en) | Combustion method of biomass-based fuel | |
| RU177569U1 (en) | PLANT FOR ANNEALING BIOMASS AND OTHER SOLID ORGANIC WASTE | |
| RU2718051C1 (en) | Method of oxidative torrefaction of bio-wastes in fluidized bed | |
| Gomes et al. | A toolbox to tackle the technological and environmental constraints associated with the use of biomass for energy from marginal land | |
| KR101798332B1 (en) | System and method for producing biochar and dealing with thermal decomposition gases | |
| JP2010254749A (en) | Method for producing biomass charcoal and apparatus for producing biomass charcoal used in the same | |
| Isemin et al. | Study of Oxidative Torrefaction Process of Sunflower Husks. | |
| EP2514806A1 (en) | The way of thermal utilization of mixture of dried sewage sediment with biomass through gasification | |
| Piechocki et al. | Thermal gasification of waste biomass from agriculture production for energy purposes | |
| FR2818281A1 (en) | Gasifier for biomass comprising organic effluents and wastes, burns pyrolysis gas for indirect heating of separate chamber containing wastes |