RU2518120C2 - Способ термической обработки биомассы с использованием котельной установки - Google Patents

Способ термической обработки биомассы с использованием котельной установки Download PDF

Info

Publication number
RU2518120C2
RU2518120C2 RU2011149393/04A RU2011149393A RU2518120C2 RU 2518120 C2 RU2518120 C2 RU 2518120C2 RU 2011149393/04 A RU2011149393/04 A RU 2011149393/04A RU 2011149393 A RU2011149393 A RU 2011149393A RU 2518120 C2 RU2518120 C2 RU 2518120C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
biomass
reactor
heat
fuel
heat treatment
Prior art date
Application number
RU2011149393/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011149393A (ru
Inventor
Маркку РАЙКО
Original Assignee
Метсо Пауэр Ой
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Метсо Пауэр Ой filed Critical Метсо Пауэр Ой
Publication of RU2011149393A publication Critical patent/RU2011149393A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2518120C2 publication Critical patent/RU2518120C2/ru

Links

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
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C10L9/083—Torrefaction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

Изобретение относится к термической обработке биомассы. Изобретение касается способа, включающего стадии подачи биомассы (6) в реактор (16), в котором биомассу (6) нагревают до температуры от 180 до 350°C при условиях с низкой концентрацией кислорода, с получением компонентов, инертных по отношению к процессам биологического разложения, с образованием газообразных продуктов (10) реакции и термически обработанной биомассы (8), газообразные продукты (10) реакции подают в процесс (13) сжигания, а горячие дымовые газы (11) из процесса (13) сжигания подают в реактор (16) для осуществления термической обработки. Процесс (13) сжигания выполняют в отопительном котле (14), в котором сжигают также дополнительное топливо (15) в таких количествах, что не более 20%, предпочтительно не более 10% энергетического эквивалента топлива, получают из газообразных продуктов (10) реакции, образованных в реакторе (16), тепловую обработку биомассы выполняют в реакторе (16) непрерывного действия, и поток дымового газа течет, по меньшей мере частично, в том же направлении, что и биомасса в реакторе (16). Технический результат - улучшение топливных характеристик биомассы. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к способу термической обработки биомассы в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Глобальное потепление, или так называемый парниковый эффект, является следствием увеличения концентрации диоксида углерода в атмосфере. Одной из значительных причин парникового эффекта является производство энергии, при котором сжигание ископаемых топлив вызывает наибольшее накопление диоксида углерода в атмосфере, а также в растениях посредством фотосинтеза или в так называемых природных способах переработки.
Концентрация диоксида углерода в атмосфере очень невелика, только ненамного выше 0,3%. Связывание диоксида углерода непосредственно из атмосферы было бы, например, возможным при использовании технологий промывки, которые, однако, невозможно реализовать на практике вследствие низкого парциального давления диоксида углерода. Фактически единственным способом удаления диоксида углерода из атмосферы является применение решений, основанных на фотосинтезе с помощью растений. При фотосинтезе сахара (C6H12O6) получают с помощью растений посредством энергии солнечного излучения из атмосферного диоксида углерода (CO2) и воды (Н2O), поглощенной корнями из грунта и, одновременно, с высвобождением кислорода (O2) в атмосферу. Из сахаров растения производят, наряду с прочим, целлюлозу для роста клеточных стенок и крахмал для накапливания энергии. Помимо этого, различные другие органические вещества, такие как жиры и витамины, получают с помощью растений из сахаров и питательных веществ, поглощенных с водой.
Ископаемые топлива (такие как уголь, сырая нефть и природный газ) в основном состоят из углерода и углеводородов. Большую часть возникшего в результате человеческой деятельности диоксида углерода, который, как полагают, вносит вклад в парниковый эффект, получают путем сжигания этих топлив. Разрабатываются технологии, делающие возможным отделение в энергетической установке диоксида углерода, полученного путем этого сжигания, с получением отдельного потока вещества, который можно окончательно удалять в место захоронения отходов. Эти альтернативы включают переработку в течение газификации, решения, основанные на сжигании с кислородом, и химическую промывку отработанных газов. Все эти альтернативы имеют общую особенность, состоящую в том, что для переработки производственные установки должны иметь высокие выработки и длительные времена выполнения операций для того, чтобы сделать переработку по меньшей мере теоретически возможной, учитывая уровни цен в современной торговле диоксидом углерода (10-50 евро за метрическую тонну диоксида углерода).
Термин биомасса относится к материалам, полученным из живых растений и произведенных путем фотосинтеза. Полученные из них топлива называют биологическими топливами. Биологическая энергия представляет собой энергию из указанных биологических топлив. В Финляндии биологические топлива получают из биомассы, произрастающей в лесах, заболоченных участках и полях, а также из муниципальных, сельскохозяйственных и промышленных органических отходов, подходящих для производства энергии. Биологическая энергия является одним из возобновляемых источников энергии.
Использование биологической энергии при производстве энергии считается нейтральным по отношению к выбросам диоксида углерода, и по этой причине эти выбросы не являются частью системы торговли квотами на выброс диоксида углерода. Считается, что диоксид углерода, высвобождаемый при сжигании биологических топлив, возвращается в атмосферу исключительно посредством другого пути, как при традиционном природном разложении биомассы.
Термическую обработку биомассы при мягких условиях называют прокаливанием (также известным как обжиг). Этот способ представляет собой термохимическую обработку, обычно выполняемую при атмосферном давлении и при температуре примерно 200-300°C в бескислородных условиях. В течение данного способа удаляют воду и дополнительные летучие компоненты, присутствующие в биомассе, и биополимеры частично разлагают с получением летучих соединений. Конечный продукт состоит из остаточного сухого и твердого материала. Свойства биомассы для применения в качестве топлива значительно улучшаются посредством данного способа.
В EP 2017325 A2 описывают установку и способ для разложения органического растительного материала. Установка включает, наряду с прочим, реакторы прокаливания и пиролиза. Прокаливание является стадией предварительной обработки органического растительного материала перед пиролизом. Из стадии прокаливания как твердые, так и газообразные материалы подают в стадию пиролиза. Тепло подают в реактор прокаливания косвенно с помощью проводников тепла.
В WO 2007/078199 A1 описывают способ и установку для обработки биомассы в реакторе прокаливания, включающем камеры сушки и прокаливания, соответственно. Как сушку биомассы, так и прокаливание высушенной биомассы выполняют, применяя горячие газы.
Технология способа прокаливания и известные способы описаны с помощью Aula Uslu в Pre-Treatment Technologies and Their Effects on the International Bioenergy Supply Chain Logistics, Techno-economic evaluation of torrefaction, fast pyrolysis and pelletisation, Report Number: NWS-l-2005-27, декабрь 2005.
Уже известны некоторые способы прокаливания, которые, однако, являются труднорегулируемыми и в которых количество энергии биомассы, теряемое в газообразной форме, является высоким.
Исходя из представленного выше существует потребность в способе улучшения топливных характеристик биомассы в объединенном способе для облегчения ее хранения, транспортировки и применения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ по изобретению описывают в отличительной части п.1 формулы изобретения.
В способе по изобретению биомассу подают в реактор для ее термической обработки при таких условиях, когда органическое вещество, присутствующее в биомассе, по меньшей мере частично прокаливают с получением компонентов, которые являются инертными по отношению к процессам биологического разложения, причем указанные компоненты применяют в качестве топлива, подобно углю. Компоненты, отделенные в газообразной форме, применяют в качестве топлив.
Здесь термин термическая обработка относится к так называемому способу обжига, то есть способу прокаливания, в котором органическое вещество, присутствующее в биомассе, по меньшей мере частично, предпочтительно полностью прокаливают с получением компонентов, которые являются инертными по отношению к процессам биологического разложения. При прокаливании минимизируют долю углеводородов, выходящих из биомассы, причем целью является устранение способности к биологическому разложению биомассы. Большинство компонентов, отделенных в газовой форме, состоит из водяного пара и монооксида углерода (CO). Теплоту реакции в основном используют для удаления влаги из биомассы, и часть реакций протекает экзотермически, когда кислород органического происхождения, присутствующий в биологических компонентах биомассы, то есть в лигнине, гемицеллюлозе и целлюлозе, взаимодействует с углеводородами. Термическая обработка биомассы ближе к сушке, чем к пиролизу.
Термическую обработку (нагревание) биомассы выполняют при условиях с низкой концентрацией кислорода, при температурах от 150 до 500°C, предпочтительно при атмосферном давлении и температурах от 180 до 350°C. Путем изменения температуры можно подобрать долю термически обработанной биомассы, остающейся в твердом состоянии, причем доля термически обработанной биомассы более низка при более высоких температурах.
Биомасса может содержать древесину, солому, торф и/или муниципальные, сельскохозяйственные и промышленные органические отходы, подходящие для производства энергии, или их смеси, но не ограничиваясь этим. Способ по изобретению не ограничен физическим состоянием биомассы. Биомасса также может быть влажной при начале обработки.
Способ можно применять для использования биомассы в работающих на пылевидном топливе паровых котлах. Термически обработанную биомассу подобно углю можно подавать в мельницы для угля без необходимости ограничивать отношение биомассы к углю примерно 10%. Без термической обработки смешивание биомассы в больших количествах с углем затруднительно ввиду пластичности необработанной биомассы, которая уменьшает трение, необходимое для достаточного измельчения угля в мельнице. Способ в особенности очень выгоден в случае, когда требуется ограничить выбросы диоксида углерода в атмосферу для существующих энергетических установок путем увеличения доли сжигаемой биомассы до значительных уровней.
Соответственно, изобретение направлено на новый способ улучшения топливных характеристик биомассы в объединенном способе, таким образом облегчая хранение, транспортировку и применение биомассы. В данном способе биомассу термически обрабатывают в котельной установке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее изобретение иллюстрируют со ссылкой на приложенные чертежи, представляющие некоторые воплощения изобретения. Однако изобретение не ограничено указанными воплощениями согласно этим примерам.
На Фиг.1 показана термическая обработка биомассы в виде периодического способа.
На Фиг.2 показана термическая обработка биомассы в виде непрерывного способа.
На Фиг.3 показана термическая обработка биомассы в виде непрерывного способа с параллельным потоком.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг.1 показана принципиальная схема трех стадий термической обработки биомассы, осуществляемой в виде периодического способа, в котором стадии могут повторяться циклическим образом в реакторе 4 периодического действия. На первой стадии (i) способа биомассу 6 подают в реактор 4. На второй стадии (ii) в реакторе 4 обеспечивают условия, требуемые для прокаливания биомассы 6, путем повышения температуры и обеспечения низкой концентрации кислорода. В течение прокаливания биомассы органическое вещество разлагается под воздействием теплоты, в результате чего образуются газообразные продукты 10 реакции и термически обработанная биомасса 8. Газообразные продукты 10 реакции удаляют из реактора 4. На третей стадии (iii) прокаливание завершают и термически обработанную биомассу 8 охлаждают и направляют на последующую обработку.
На Фиг.2 показана принципиальная схема непрерывно действующего способа. Биомассу 6 подают в реактор 16 в его верхней части, направляют вниз с помощью силы тяжести, и термически обработанная биомасса 8 выходит из реактора 16 в его нижней части. Горячие дымовые газы 11 из процесса 13 сжигания поступают в реактор 16 для осуществления термической обработки. Газообразные продукты 10 реакции, образованные при прокаливании, и дымовые газы 12, использованные в качестве источника тепла, выходят из реактора в верхней части и поступают в процесс 13 сжигания. Процесс 13 сжигания протекает в котле 14 для получения тепла, причем указанный котел также получает дополнительное топливо 15 помимо газообразных продуктов 10 реакции, образованных в реакторе 16.
На Фиг.3 показана принципиальная схема предпочтительного непрерывного способа, в котором дымовой газ, по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, течет в том же направлении, что и поток биомассы в реакторе. Биомассу 6 подают в реактор 16 в его верхней части, направляют вниз с помощью силы тяжести, и термически обработанная биомасса 8 выходит из реактора 16 в его нижней части. Горячие дымовые газы 11 из процесса 13 сжигания поступают в реактор 16 для осуществления термической обработки. Газообразные продукты 10 реакции, образованные при прокаливании, и дымовые газы 12, использованные в качестве источника тепла, поступают в процесс 13 сжигания. Процесс 13 сжигания протекает в котле 14 для получения тепла, также получающего дополнительное топливо 15 помимо газообразных продуктов 10 реакции, образованных в реакторе 16. Альтернативно, по меньшей мере часть газообразных продуктов 10 реакции и дымовых газов 12 можно направить рециклом в реактор 16 совместно с горячими дымовыми газами 11. В качестве дополнительной альтернативы также часть горячих дымовых газов 17, образованных в процессе 13 сжигания, может поступать после охлаждения в реактор 16 в виде охлаждающих газов 18. Для охлаждения горячих дымовых газов 17 можно использовать способы, известные в уровне техники.
Реактор 16 непрерывного действия предпочтительно является реактором с неподвижным слоем, в котором биомассу 6 подают в бункер в верхней его части и продвигают вниз с помощью силы тяжести, причем термически обработанная биомасса 8 выходит из бункера снизу. В реакторе дымовой газ, по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, течет в том же направлении, что и поток биомассы. С помощью этого режима действия получают несколько преимуществ. Стандартный топливный бункер и его средства транспортировки можно использовать в качестве реактора прокаливания. К тому же, возможно сохранить выходящие газы чистыми, так как слой биомассы, подлежащей обработке, действует как пылеуловитель для нисходящего потока, захватывая и прочно связывая даже очень мелкие частицы с тяжелым слоем биомассы, таким образом препятствуя их выносу из реактора выходящим газовым потоком.
Преимуществом этого режима действия с параллельным потоком также является то, что избегают перегрева биомассы, так как непрореагировавшая и, вообще, на этой стадии еще не размельченная биомасса сначала приходит в контакт с наиболее горячим газом в верхней части бункера. В нижней части бункера газ уже охлажден и достигает температуры подлежащей обработки биомассы, таким образом избегая локальных участков перегрева, также и после завершения реакций сушки и прокаливания, в которых потребляется тепло. Вследствие режима действия с параллельным потоком, температуры газа, выходящего из реактора прокаливания, и биомассы, подлежащей обработке, равны на выходе и, таким образом, температуру обработки и тепловую мощность реактора можно настроить путем измерения температуры выходящего газа, таким образом предотвращая перегрев. Данный способ более легко регулировать, чем решения предыдущего уровня техники и, в результате способности способа к регулированию, количество энергии, выходящей из биомассы в газообразной форме, ниже, чем в способах предыдущего уровня техники. Потеря массы частиц составляет примерно 5% при температуре 250°C, в то время как в реакторах с противотоком частицы нагревают до температуры входящего в реактор газа, например до 350°C, что уже вызывает потерю массы от 20 до 25%. В случае, когда ограничивают температуру газа, входящего в реактор с противотоком, количество газа и, соответственно, размер реактора, необходимо увеличить.
Газы, образованные в течение прокаливания биомассы, содержат составляющие, конденсированные при охлаждении газов. Газы, выходящие из реактора с противотоком, образованы при температурах более высоких, чем температуры образования газов, выходящих из реактора, таким образом указанные газы являются более загрязняющими, чем газы, выходящие из реактора с параллельным потоком.
Не более 20%, предпочтительно не более 10% энергетического эквивалента топлива, подлежащего использованию в процессе 13 сжигания, выполняемого в котле 14, получают от газообразных продуктов 10 реакции, образованных в реакторах 4, 16. В одном воплощении изобретения термически обработанную в реакторах 4, 16 биомассу 8 используют в качестве дополнительного топлива 15 в котле 14.
Таким образом, горячие дымовые газы 11, имеющие температуру от 300 до 800°C, предпочтительно от 300 до 500°C, полученные из энергетической установки, являющейся котлом 14, предпочтительно из работающей на пылевидном топливе котельной установки, и поступающие в реактор 16, используют для прокаливания. Дымовые газы являются предпочтительным источником тепла для прокаливания, так как содержание в них кислорода является низким и они не вызывают каких-либо реакций горения на стадии прокаливания. Сжигаемые газы 10, образованные прокаливанием, смешивают с потоком дымового газа 12, проходящим через реактор. Эти газы поступают в форме смеси и используются в качестве топлива в процессе 13 сжигания для получения тепловой энергии, необходимой для прокаливания. Альтернативно, по меньшей мере часть газообразных продуктов 10 реакции и дымовых газов 12 можно направить рециклом в реактор 16 совместно с горячими дымовыми газами 11. В альтернативном воплощении температуры горячих дымовых газов 11 понижают путем прохождения охлаждающих газов в том же трубопроводе до поступления их в реактор 16.
В одном воплощении изобретения режим действия реакторов 4, 16 прокаливания включает отдельный цикл сушки, в котором биомассу 6 сушат перед прокаливанием. Указанную сушку можно выполнить при той же конструкции реактора, которая применяется для прокаливания, или, альтернативно, отдельно от способа прокаливания, используя нагретый воздух, дымовые газы или направленный рециклом газ в качестве сушильных газов, причем указанный направленный рециклом газ нагревают с помощью теплообменника. Температура сушки ниже температуры прокаливания, обычно она составляет от 40 до 100°C. Из-за более низких температур сушильные газы могут содержать большие количества кислорода без увеличения опасности воспламенения топлива. Для цикла сушки содержание влаги в биомассе, используемой в качестве начального материала, изначально составляет от примерно 40 до 70%, причем содержание влаги составляет от 0 до 20% в конце цикла сушки. Время сушки изменяется от 30 минут до 10 часов, в зависимости, например, от степени измельчения биомассы, температуры сушки и используемой процедуры.
В одном воплощении изобретения термически обработанную биомассу, полученную в качестве продукта способа прокаливания, предпочтительно уплотняют с получением гранул, брикетов или любых других подходящим образом сформованных тел путем использования хорошо известных в уровне техники способов и установок. При уплотнении термически обработанной биомассы достигают более высокую плотность энергии, таким образом преобразуя ее в более конкурентоспособное топливо, имеющее более низкие транспортные издержки. Также при уплотнении улучшаются гидрофобные свойства термически обработанной биомассы, таким образом улучшая, например, их стабильность при хранении.
Возможны различные модификации изобретения в пределах области защиты, определенной следующей формулой изобретения.

Claims (8)

1. Способ термической обработки биомассы, включающий стадии
- подачи биомассы (6) в реактор (16), в котором биомассу (6) нагревают до температуры от 180 до 350°C при условиях с низкой концентрацией кислорода, таким образом вызывая по меньшей мере частичное прокаливание органического вещества, присутствующего в биомассе, с получением компонентов, инертных по отношению к процессам биологического разложения, причем указанная термическая обработка приводит, таким образом, к газообразным продуктам (10) реакции и термически обработанной биомассе (8),
- подачи газообразных продуктов (10) реакции, образованных путем термической обработки, из реактора (16) в процесс (13) сжигания, и
- подачи горячих дымовых газов (11) из процесса (13) сжигания в реактор (16) для осуществления термической обработки,
отличающийся тем, что
- процесс (13) сжигания выполняют в отопительном котле (14), в котором сжигают также дополнительное топливо (15) в таких количествах, что не более 20%, предпочтительно не более 10% энергетического эквивалента топлива получают из газообразных продуктов (10) реакции, образованных в реакторе (16),
- тепловую обработку биомассы выполняют в реакторе (16) непрерывного действия, и
- поток дымового газа течет, по меньшей мере частично, в том же направлении, что и биомасса в реакторе (16).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный реактор (16) является реактором с неподвижным слоем.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что поток дымового газа направляют полностью в том же направлении, что и поток биомассы в реакторе (16).
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура горячих дымовых газов (11), подлежащих подаче в реактор (16), составляет от 300 до 500°C.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реактора (16) используют традиционный топливный бункер и его средства транспортировки.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что термически обработанную биомассу (8), полученную в реакторе (16), используют в качестве дополнительного топлива (15) в отопительном котле (14).
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что котел (14) является работающем на пылевидном топливе топочным котлом.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что термически обработанную биомассу (8) уплотняют с получением, например, гранул, брикетов или любых других подходящим образом сформованных тел.
RU2011149393/04A 2009-05-08 2010-05-05 Способ термической обработки биомассы с использованием котельной установки RU2518120C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20090183 2009-05-08
FI20090183A FI20090183A0 (fi) 2009-05-08 2009-05-08 Menetelmä biomassan termiseksi käsittelemiseksi lämpökattilan yhteydessä
PCT/FI2010/050363 WO2010128209A1 (en) 2009-05-08 2010-05-05 A method for the thermal treatment of biomass in connection with a boiler plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011149393A RU2011149393A (ru) 2013-06-20
RU2518120C2 true RU2518120C2 (ru) 2014-06-10

Family

ID=40680654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011149393/04A RU2518120C2 (ru) 2009-05-08 2010-05-05 Способ термической обработки биомассы с использованием котельной установки

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8979952B2 (ru)
EP (1) EP2430122B1 (ru)
BR (1) BRPI1011573A2 (ru)
CA (1) CA2761299C (ru)
FI (1) FI20090183A0 (ru)
RU (1) RU2518120C2 (ru)
WO (1) WO2010128209A1 (ru)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8246788B2 (en) 2010-10-08 2012-08-21 Teal Sales Incorporated Biomass torrefaction system and method
FI20115166L (fi) * 2011-02-21 2012-08-22 Metso Power Oy Leijukattilaan integroitu torrefiointiprosessi
US9580665B2 (en) * 2011-05-18 2017-02-28 Bioendev Ab Countercurrent oxygen enhanced torrefaction
LT2710099T (lt) 2011-05-18 2016-12-12 Bioendev Ab Torefikacijos temperatūros stebėjimo ir kontrolės būdas
EP2543717A1 (en) 2011-07-08 2013-01-09 Remak-Rozruch SA An integrated process for firing of biomass and/or waste in existing solid fuel fired power plants, and a solid fuel power plant for firing of biomass and/or waste materials
US8203024B2 (en) * 2011-08-23 2012-06-19 Advanced Toffefaction 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
US9447326B2 (en) 2012-06-22 2016-09-20 Sundrop Fuels, Inc. Pretreatment of biomass using steam explosion methods before gasification
DE102012109917A1 (de) * 2012-10-17 2014-04-17 Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau Vorrichtung und Verfahren zur Trocknung und Torrefizierung von Biomasse
US9175235B2 (en) 2012-11-15 2015-11-03 University Of Georgia Research Foundation, Inc. Torrefaction reduction of coke formation on catalysts used in esterification and cracking of biofuels from pyrolysed lignocellulosic feedstocks
FI127810B (fi) * 2015-02-19 2019-03-15 Inray Oy Ohjausjärjestelmä ja -menetelmä kiinteän biopolttoaineen syötön ohjaamiseksi polttoprosessissa
US10167428B2 (en) * 2015-06-01 2019-01-01 Central Michigan University Methods for biomass torrefaction with carbon dioxide capture
RU177569U1 (ru) * 2017-08-01 2018-03-01 Общество с ограниченной ответственностью "Чистая энергия" Установка для отжига биомассы и других твердых органических отходов
EP3980515A2 (en) * 2019-06-07 2022-04-13 Torrgreen B.V. Torrefaction reactor and process
JP2022542058A (ja) * 2019-07-22 2022-09-29 ホン メイ バイ 固体バイオマス燃料を生成するための方法
US11624037B2 (en) * 2019-08-08 2023-04-11 Hong Mei Bai Process for producing solid biomass fuel
EP4179041A1 (en) * 2020-07-13 2023-05-17 OCS IP Pty Ltd. Organic carbonisation system and method therefor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3424491A1 (de) * 1983-07-07 1985-01-17 Maschinenfabrik Heid Ag, Wien Verfahren zur herstellung von bio-roestkohle und vorrichtung zu seiner durchfuehrung
RU2177977C2 (ru) * 2000-01-12 2002-01-10 Антоненко Владимир Федорович Способ термической переработки биомассы
WO2008000960A2 (fr) * 2006-06-29 2008-01-03 Bio 3D Applications Procédé et système de torréfaction d'une charge de biomasse
EP2017325A2 (en) * 2007-06-19 2009-01-21 Pierluigi Martini Apparatus for decomposition of vegetable organic substances and thermochemical fuel gas production, and related method
US20090084029A1 (en) * 2006-01-06 2009-04-02 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Process and device for treating biomass

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1858972A (en) 1925-06-08 1932-05-17 Frederick T Snyder Process for evaporative carbonization of organic materials
US4465556A (en) 1981-07-16 1984-08-14 American Carbons, Inc. Pyrolysis system with hot gas recirculation
GB2188916B (en) * 1986-04-10 1990-01-24 Hereghes Limited A method of, and apparatus for, producing charcoal
DE4408455A1 (de) 1994-03-12 1995-09-14 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum Erzeugen von Holzkohle im Wanderbett
US20030221363A1 (en) 2002-05-21 2003-12-04 Reed Thomas B. Process and apparatus for making a densified torrefied fuel
FI123180B (fi) * 2007-10-11 2012-12-14 Valtion Teknillinen Laitteisto pyrolyysituotteen valmistamiseksi

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3424491A1 (de) * 1983-07-07 1985-01-17 Maschinenfabrik Heid Ag, Wien Verfahren zur herstellung von bio-roestkohle und vorrichtung zu seiner durchfuehrung
RU2177977C2 (ru) * 2000-01-12 2002-01-10 Антоненко Владимир Федорович Способ термической переработки биомассы
US20090084029A1 (en) * 2006-01-06 2009-04-02 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Process and device for treating biomass
WO2008000960A2 (fr) * 2006-06-29 2008-01-03 Bio 3D Applications Procédé et système de torréfaction d'une charge de biomasse
EP2017325A2 (en) * 2007-06-19 2009-01-21 Pierluigi Martini Apparatus for decomposition of vegetable organic substances and thermochemical fuel gas production, and related method

Also Published As

Publication number Publication date
US20120060412A1 (en) 2012-03-15
BRPI1011573A2 (pt) 2017-05-09
FI20090183A0 (fi) 2009-05-08
WO2010128209A1 (en) 2010-11-11
EP2430122A1 (en) 2012-03-21
EP2430122B1 (en) 2019-07-03
CA2761299C (en) 2016-11-29
CA2761299A1 (en) 2010-11-11
RU2011149393A (ru) 2013-06-20
US8979952B2 (en) 2015-03-17
EP2430122A4 (en) 2014-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2518120C2 (ru) Способ термической обработки биомассы с использованием котельной установки
EP2300574B1 (en) Method and apparatus for the manufacture of torrefied lignocellulosic material
CN102260506B (zh) 一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的方法
CA2836840C (en) Method for producing bio-coke
RU2395559C1 (ru) Способ термической переработки органосодержащего сырья
KR101619357B1 (ko) 목질계 바이오매스의 건조 및 반탄화 시스템
CN101270290A (zh) 一种机制木炭生产工艺
KR101279045B1 (ko) 왕겨와 염색슬러지를 이용한 고형화 연료 및 그 제조방법
US20130263501A1 (en) System and method for biomass fuel production and integrated biomass and biofuel production
Chiang et al. Effect of calcium based catalyst on production of synthesis gas in gasification of waste bamboo chopsticks
Adeniyi et al. Conversion of biomass to biochar using top‐lit updraft technology: a review
CA3173561C (en) Organic waste carbonization system
Murillo et al. Conversion of residual biomass into valuable biofuels by co-hydrothermal carbonization for utilization in household pellet stoves
Al Afif et al. Experimental and simulation study of hydrochar production from cotton stalks
CN101270289A (zh) 一种木焦油生产工艺
Enam et al. A sustainable way to generate energy through biomass flash pyrolysis in south asia: A green energy technology
Al-Kassir et al. A study of energy production from cork residues: Sawdust, sandpaper dust and triturated wood
Sobczyk et al. The techniques of producing energy from biomass
KR101798332B1 (ko) 바이오촤 생산 및 열분해 가스 처리 시스템 및 처리 방법
EA031295B1 (ru) Способ преобразования биомассы, по меньшей мере, в биоуголь
RU2718051C1 (ru) Способ окислительной торрефикации биоотходов в кипящем слое
EP2543718A1 (en) An integrated process for firing of biomass and/or waste in existing solid fuel fired power plants, and a solid fuel power plant for firing of biomass and/or waste materials
EP2514806A1 (en) The way of thermal utilization of mixture of dried sewage sediment with biomass through gasification
Zaichenko et al. Thermal effects during biomass torrefaction
JP2010254749A (ja) バイオマス炭の製造方法およびこれに用いるバイオマス炭の製造装置