RU2808327C2 - Контроль парового крекинга для повышения низшей теплоты сгорания черных пеллет - Google Patents
Контроль парового крекинга для повышения низшей теплоты сгорания черных пеллет Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808327C2 RU2808327C2 RU2021134167A RU2021134167A RU2808327C2 RU 2808327 C2 RU2808327 C2 RU 2808327C2 RU 2021134167 A RU2021134167 A RU 2021134167A RU 2021134167 A RU2021134167 A RU 2021134167A RU 2808327 C2 RU2808327 C2 RU 2808327C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biomass
- steam cracking
- steam
- severity
- calorific value
- Prior art date
Links
- 238000004230 steam cracking Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000008188 pellet Substances 0.000 title abstract description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title abstract 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 6
- 239000002029 lignocellulosic biomass Substances 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 3
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 3
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000003797 solvolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000013494 PH determination Methods 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- -1 oxygenated compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к способу непрерывного изготовления порошкообразного материала, имеющего теплоту сгорания больше теплоты сгорания биомассы до парового крекинга, включающий этап парового крекинга, где исходную биомассу, состоящую из элементов размером от Р16 до Р100 по классификации размеров частиц, с влажностью менее 27% непосредственно подвергают обработке паром методом парового крекинга при температуре 195-215°С в течение 5-30 минут, в котором показатель жесткости условий проведения этапа парового крекинга регулируют в зависимости от содержания углерода в отработанном газе, причем указанное содержание углерода используется компьютером для модификации указанного показателя жесткости в соответствии с заданной функцией для максимального повышения низшей теплоты сгорания (НТС) в реальном времени. Технический результат - производство топлива «черные пеллеты» с высокой теплотой сгорания. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к сфере валоризации лигноцеллюлозной биомассы, в частности, для производства топлива «черные пеллеты» с высокой теплотой сгорания.
Область техники
Превращение лигноцеллюлозной биомассы (древесина,
сельскохозяйственные отходы, побочные продукты сельского хозяйства и агропромышленного комплекса) в высокоэнергетическую композицию, которую можно транспортировать и легко хранить, позволило бы развить и укрепить промышленный сектор стационарной энергетики (биотопливо, используемое в фиксированном месте, например в жилом помещении, в отличие от других видов биотоплива) и уменьшить влияние на окружающую среду (выбросы СО2 от ископаемого топлива) с помощью биомассы, не содержащей удобрений и фитосанитарных препаратов).
Черные пеллеты - это влагостойкие цилиндры длиной от 1 до 3 см, обладающие хорошей механической прочностью, что позволяет хранить и транспортировать их подобно углю. При их сгорании образуется мало золы при низшей теплоте сгорания (НТС), которая приближается к 18-20 джоулям на грамм сухого вещества.
Черные пеллеты изготавливают из лигноцеллюлозной биомассы, подвергаемой термической обработке с последующим резким снижением давления, в результате чего формируется водонепроницаемый материал для производства пеллет или брикетов. Сырье фактически обрабатывают паром, высвобождающим более мелкие частицы, что обеспечивает материалу прочную когезию во время фазы агрегации или формования.
Паровой крекинг отличается от гидротермической предварительной обработки, также известной как водное фракционирование, сольволиз, гидротермолиз или гидротермическая обработка, тем, что последняя включает использование воды высокой температуры и высокого давления для содействия измельчению и отделению лигноцеллюлозной матрицы. Эта технология не подходит для производства черных пеллет, поскольку получаемые продукты преимущественно жидкие.
Гидротермическая предварительная обработка, также называемая водным фракционированием, сольволизом, гидротермолизом или гидротермической обработкой, - это процесс предварительной обработки горячей водой с использованием воды высокой температуры и высокого давления для содействия измельчению и отделению лигноцеллюлозной матрицы.
Паровой крекинг нельзя сравнивать ни с какими методами гидротермической предварительной обработки, поскольку он использует нагнетание пара с последующим резким снижением давления. Описанное в настоящей заявке изобретение применяет систему парового крекинга для реализации способа парового крекинга без предварительной гидротермической обработки.
Уровень техники
Из уровня техники известен европейский патент ЕР2373767 В1, в котором описан способ серийного производства черных пеллет из материала, содержащего лигнин.
Способ включает этапы, предусматривающие:
а) пропускание лигнин содержаще го материала с относительным содержанием влаги от 0 до 20 масс. % через реактор;
б) нагревание лигнинсодержащего материала до 180-235°С путем нагнетания пара в реактор;
в) выдерживание лигнинсодержащего материала в реакторе при достигнутой температуре в течение 1-12 минут для размягчения материала и высвобождения лигнина;
г) понижение давления в реакторе по меньшей мере за один прием; и
д) формование обработанного материала в пеллеты или брикеты.
Лигнинсодержащий материал представляет собой лигноцеллюлозный материал, состоящий из дерева, бамбука, багассы, соломы или травы, в виде стружки длиной 25 мм. Окончательное понижение давления в реакторе происходит внезапно путем парового взрыва, в результате чего материал разделяется на волокна.
В патенте США US2016/251611 А1 описан способ выращивания микроорганизма, включающий стадию термической обработки паровым крекингом исходной лигноцеллюлозной биомассы. Термическая обработка паровым крекингом включает следующие этапы:
а) исходную биомассу подвергают гидротермической предварительной обработке, пропитывая по меньшей мере один раз целлюлозный материал путем погружения;
б) целлюлозный материал пропускают по меньшей мере через один реактор под давлением. Далее целлюлозный материал нагревают до температуры 170-230°С.
Также в патентах США US2016/153010 А1 и US2012/006320 A1 описаны способы превращения лигноцеллюлозной биомассы в этанол и другие продукты методом непрерывной гидротермической предварительной обработки с последующим ферментативным гидролизом, ферментацией и выделением этанола. В этих способах применен этап парового крекинга, включающий:
а) соединение пропитанного кислотой сырья лигноцеллюлозной биомассы с Н2О при температуре 140-230°С и давлении от 75 фунтов на кв. дюйм примерно до 250 фунтов на кв. дюйм (5,28-17,57 кг/см2) в течение примерно 1-15 минут в зоне контакта для получения продутого паром материала;
б) перенос продутого паром материала в зону снижения давления для образования выпаренной фракции продутого паром материала в течение примерно 2-30 минут;
в) выпуск по меньшей мере части выпаренной фракции из зоны снижения давления для регулирования температуры и давления в зоне снижения давления.
Недостатки уровня техники
Известные из предыдущего уровня техники способы изготовления черных пеллет перспективны. Однако они имеют определенные недостатки, а именно: количество энергии от определенного объема пеллет, хотя и превышает количество энергии от биомассы в виде стружки или белых пеллет, все равно на 30-40% ниже, чем энергия от угля при том же объеме или массе.
Кроме того, известные способы предлагают прерывистые процессы обработки отдельных порций, то есть последовательную обработку объемов биомассы, что ограничивает непосредственное влияние на контроль парового крекинга.
Наконец, известные способы предполагают разные применения, например: способ выращивания микроорганизма или способы превращения биомассы в этанол. Но они не предполагают применения в производстве топлива "черные пеллеты".
Способ, предложенный изобретением
Чтобы устранить упомянутые недостатки, настоящее изобретение в самом общем смысле предлагает способ непрерывного изготовления порошкообразного материала, имеющего теплоту сгорания, большую, чем теплота сгорания исходной биомассы, включающий этап парового крекинга и отличающийся тем, что исходную биомассу, состоящую из элементов размером от Р16 к Р100 по классификации размеров частиц, с влажностью менее 27% непосредственно подвергают обработке паром методом парового крекинга. В конкретном варианте осуществления изобретения исходная биомасса состоит из элементов размером от Р25 до Р100 по классификации размеров частиц.
Таким образом, изобретение предлагает способ непрерывного изготовления порошкообразного материала, имеющего теплоту сгорания, большую, чем теплота сгорания исходной биомассы, включающий этап парового крекинга и отличающийся тем, что исходную биомассу, состоящую из элементов размером от Р16 до Р100 по классификации размеров частиц, с влажностью менее 27% непосредственно подвергают обработке паром методом парового крекинга.
В одном варианте осуществления изобретения показатель жесткости условий проведения этапа парового крекинга составляет более 3,7 и менее 4,2.
В другом варианте осуществления показатель жесткости условий проведения этапа парового крекинга регулируют в зависимости от содержания углерода в образце биомассы, обработанной паровым крекингом.
В другом варианте осуществления показатель жесткости условий проведения этапа парового крекинга регулируют в зависимости от содержания углерода в отработанном газе.
Предпочтительно показатель жесткости условий проведения этапа парового крекинга регулируют в зависимости от содержания углерода в образце биомассы, обработанной паровым крекингом.
В конкретном варианте осуществления изобретения показатель жесткости условий проведения этапа парового крекинга регулируют на основе сигнала, генерируемого датчиком рН.
В одном варианте осуществления изобретения рН регулируют добавлением извести, углекислого газа или диссоциированных форм углекислого газа.
Изобретение также предлагает применение предлагаемого способа изготовления порошкообразного материала для получения гранулированного топлива.
Изобретение также предлагает установку парового крекинга для осуществления предлагаемого способа.
Подробное описание неограничивающего примера осуществления изобретения
Изобретение станет более понятным из следующего подробного описания неограничивающего примера его осуществления, при этом на прилагаемом чертеже схематически представлена установка для непрерывного производства согласно изобретению.
Описание примера установки
На фиг. 1 показан пример исполнения установки 10 парового крекинга, в частности для производства горючего материала из биомассы, измельченной на элементы размером Р16-Р100 по классификации размеров частиц согласно изобретению. В предпочтительном варианте осуществления биомасса имеет элементы размером Р20-Р100 или даже Р25-Р100 по классификации размеров частиц.
На фиг. 2 представлена таблица, показывающая характеристики фракций разных размеров в соответствии с природой элементов, составляющих материал.
В установку парового крекинга подается биомасса, состоящая из элементов размером Р16-Р100 по классификации размеров частиц и с содержанием влаги менее 27%.
Размер элементов определяется размером элементов основной фракции (Р) и размером элементов, определяющих крупнозернистую фракцию (G). Элементы менее одного миллиметра относят к мелкозернистой фракции. Основная фракция Р должна составлять не менее 80% общего объема топлива.
По размеру и процентному содержанию элементов, составляющих основную фракцию (Р), крупнозернистую фракцию (G) и мелкозернистую фракцию, размер элементов биомассы определяется в соответствии с эталонным классом. Эти эталонные классы предварительно установлены Европейским комитетом по стандартизации (CEN/TS 14961) в документе технической спецификации (CEN/TS), являющемся нормативным документом в отраслях, где текущее состояние техники еще недостаточно стабильно для европейского стандарта.
Документ CEN/TS также указывает, что 80% (от общего объема) топлива должно проходить сквозь сито, соответствующее указанному классу размера частиц, и должно оставаться в сите, что соответствует размеру частиц 3,15 мм.
Крупнозернистая фракция G не должна превышать 1% от общей массы. Мелкозернистая фракция не должна превышать 5% от общей массы.
- Р16 соответствует размеру частиц 3,15 мм≤Р≤16 мм, a G>45 мм;
- Р25 соответствует размеру частиц 3,15 мм≤Р≤25 мм, a G>63 мм;
- Р100 соответствует размеру частиц 3,15 мм≤Р≤100 мм, a G>200 мм.
Размер частиц образца брикета можно определить с помощью системы колебательных сит, ротационного сита или системы измерения и визуализации.
Биомассу измельчают острыми инструментами (лезвиями мельниц) и непосредственно подвергают обработке паровым крекингом без увлажнения или любой другой обработки.
Термическую обработку биомассы проводят слегка насыщенным паром при температуре 195-215°С. Время обработки составляет 5-30 минут.
Показатель жесткости условий проведения обработки определяется по формуле: FS=LogI0(время(мин)*ехр((Т°С-100)/14,75)). Чем выше температура и длительнее время обработки, тем больше жесткость и больше преобразования в продукте.
Низшая теплота сгорания (НТС) в пересчете на сухой материал увеличивалась в среднем на 0,7 джоуля на грамм, с вариацией 0,25-2 джоуля на грамм в зависимости от жесткости термической обработки, начиная от 17-19 джоулей на грамм сухой исходной древесины, то есть прирост НТС составлял 2-12%, в среднем приблизительно 4%.
В зависимости от жесткости термической обработки потери материала составляли от нескольких процентов до 24%.
Чем выше степень жесткости, тем больше потери и больше прирост низшей теплоты сгорания (НТС). В процессе парового крекинга воздействию подвергаются преимущественно гемицеллюлозы. Основными образующимися растворимыми летучими веществами являются фурфурол, уксусная кислота и муравьиная кислота. Эти растворимые летучие вещества находятся в выделяющемся паре ("испарениях"). В зависимости от типа используемого бензина свойства конденсата бывают разными. Поэтому фурфурол является более важным для дуба (до 60% летучих органических соединений (ЛОС), а для сосны предпочтительна уксусная кислота (до 50% ЛОС).
Описание установки
Установка (10) содержит молотковую мельницу (11), в которую с помощью шнека (12) подается биомасса. Перед подачей стружки в мельницу (11) все негабаритные элементы удаляются сепаратором. В мельнице (11), являющейся мельницей для влажного измельчения, биомасса измельчается на фрагменты размером от Р25 до Р100 по классификации размеров частиц.
Ковшовый погрузчик, собирающий биомассу из кагатов, созданных на площадках для открытого хранения, загружает ее в бункер (13). Биомасса выгружается из мельницы (11) на конвейерную ленту (14), оснащенную конвейерными весами, которая затем транспортирует ее в приемный бункер сушилки (15) для сушки горячим воздухом.
Содержимое влаги в биомассе постоянно контролирует датчик влажности. Фрагменты биомассы выводят из бункера (16) планетарным шнеком и выкладывают на конвейерную ленту, которая транспортирует их в приемный бункер (17) реактора (18), что обеспечивает непрерывную обработку 15 тонн биомассы в час.
Реактор (18) представляет собой реактор под давлением, в который из нижней части подается перегретый пар под давлением 18 бар и с температурой 250°С. Этот вертикальный реактор имеет коническую форму, чтобы избежать образования пробок. Поток пара выпускают из реактора в его верхней части. На выходе из реактора пар возвращается в котел центрального отопления, в котором он был создан.
Отмечается, что в реакторе (18) температура пара составляет 203°С, а давление - 16,7 бар. Бункер (17) имеет форму усеченного эллипсоида для облегчения потока фрагментов биомассы.
Кроме того, в бункере (17) находится вращающийся скребок, толкающий фрагменты биомассы к подающему шнеку (19). Подающий шнек (19), имеющий коническую форму и сужающееся поперечное сечение на входе шнека в реактор (18), непрерывно забирает заданное количество фрагментов биомассы из бункера (17), предварительно сжимает ее и проталкивает через проход для шнека в реактор (18) под давлением. Размеры конического отверстия и шнека подобраны соответственно, чтобы минимизировать потерю давления в реакторе и вытеснять воздух, содержащийся во фрагментах биомассы.
Следует отметить, что сила сжатия, прилагаемая шнеком к фрагментам биомассы, дает возможность эффективно вытеснять часть остаточной воды, присутствующей во фрагментах биомассы.
В конце шнека (19) спрессованные фрагменты биомассы образуют компактный блок, который потоком пара рассеивается в реакторе. Рассеянные фрагменты биомассы падают в реактор под действием силы тяжести при нагревании потоком пара и оседают поверх фрагментов, ранее накопившихся на дне реактора, где они продолжают нагреваться потоком пара.
Следует отметить, что время удерживания фрагментов биомассы в реакторе (18) регулируют в соответствии с уровнем фрагментов биомассы, которые накопились на дне реактора. В этом конкретном варианте осуществления изобретения время удерживания составляет 7 минут, что соответствует показателю жесткости условий проведения процесса 3,8. В нижней части реактора (18) установленный на вертикальной оси скребок (не показан на фиг. 1) толкает фрагменты биомассы к разгрузочному шнеку (20), что дает возможность выводить фрагменты биомассы из реактора (18).
Разгрузочный шнек (20) выталкивает фрагменты биомассы из реактора в направлении клапана (21) с регулируемым отверстием. Отверстие этого клапана непрерывно регулируется для контроля потока фрагментов биомассы, выходящих из реактора. Под давлением пара, находящегося в реакторе и/или шнеке (20), фрагменты биомассы непрерывно выходят через отверстие клапана (21) с очень высокой скоростью и переносятся потоком пара, выходящего вместе с фрагментами биомассы из реактора, в компенсационную трубу (22) к сепарационной установке (23).
Следует обратить внимание, что давление в компенсационной трубе постепенно уменьшается, пока не достигнет давления примерно 1,1 бар в сепарационной установке. Таким образом происходит внезапное снижение давления фрагментов биомассы вследствие повторного испарения части конденсационной воды, присутствующей во фрагментах биомассы. Такое внезапное расширение водяного пара приводит к появлению смещающих усилий в объединенных фрагментах биомассы, что вызывает механический разрыв структуры последней.
В сепарационной установке (23) смесь фрагментов биомассы и пара поступает по касательной к быстро вращающейся лопасти. Под действием центробежной силы, создаваемой этой лопастью, фрагменты биомассы вбрасываются в нагнетательный патрубок (24), а пар отводится из сепарационной установки через клапан.
В этом варианте осуществления изобретения для отделения фрагментов биомассы от остаточного пара может быть использован циклон под давлением. Следует отметить, что отведенный пар содержит летучие вещества, которые можно эффективно сжигать в котле.
Фрагменты биомассы, вбрасываемые в нагнетательный патрубок (24), отводятся в бункер (25) для хранения, а затем в грануляторе (26) их превратят в гранулы диаметром приблизительно 7 миллиметров и средней длины 22 миллиметра.
Контроль парового крекинга
Непрерывная работа установки парового крекинга позволяет в реальном времени контролировать условия работы, в частности:
- показатель жесткости условий проведения процесса;
- рН биомассы.
Для этого можно проводить анализ химических характеристик стоков или химических характеристик растворенных образцов биомассы, обработанных паровым крекингом.
Анализ стоков в режиме реального времени
Анализ химических характеристик стоков в режиме реального времени дает возможность оценить материальные потери биомассы, обработанной паровым крекингом, в результате которого увеличивается содержание углерода в стоках. Эту информацию можно получить в режиме реального времени с помощью инфракрасного датчика, расположенного в трубе для вывода стоков.
Сигнал, передаваемый в режиме реального времени зондом, является показателем изменения уровня углерода в стоках. Этот сигнал используется компьютером для модификации параметров установки парового крекинга, а именно показателя жесткости условий проведения парового крекинга, в соответствии с функцией, определенной целями: например, максимальное повышение низшей теплоты сгорания (НТС).
Зонд также может анализировать другие органические соединения, в частности кислородсодержащие соединения, и предоставлять информацию об органических соединениях в стоках, чтобы регулировать параметры парового крекинга.
Отбор в режиме реального времени образцов биомассы, обработанной паровым крекингом
Установка парового крекинга также может содержать систему для отбора образцов биомассы, обработанной паровым крекингом, в режиме реального времени с растворением этих образцов для сбора информации о химическом составе с помощью одного или нескольких физико-химических зондов, например определение рН или анализ состава органических соединений.
Эта информация затем используется компьютером для автоматической оптимизации параметров установки парового крекинга в режиме реального времени.
Применение гранулирования
Для производства гранулированного топлива с влажностью менее 10% следует контролировать влажность конечного продукта перед гранулированием.
Для этого исходная биомасса имеет низкое содержание влаги до парового крекинга, а именно менее 14%, лучше менее 10%.
Как вариант, исходная биомасса может быть обработана паровым крекингом при влагосодержании более 14%, но менее 27%. В этом случае этап сушки биомассы, обработанной паровым крекингом, осуществляют за установкой парового крекинга, до или после гранулирования.
Claims (3)
1. Способ непрерывного изготовления порошкообразного материала, имеющего теплоту сгорания больше теплоты сгорания биомассы до парового крекинга, включающий этап парового крекинга, где исходную биомассу, состоящую из элементов размером от Р16 до Р100 по классификации размеров частиц, с влажностью менее 27% непосредственно подвергают обработке паром методом парового крекинга при температуре 195-215°С в течение 5-30 минут, отличающийся тем, что показатель жесткости условий проведения этапа парового крекинга регулируют в зависимости от содержания углерода в отработанном газе, причем указанное содержание углерода используется компьютером для модификации указанного показателя жесткости в соответствии с заданной функцией для максимального повышения низшей теплоты сгорания (НТС) в реальном времени.
2. Способ непрерывного изготовления порошкообразного материала по п. 1, отличающийся тем, что показатель жесткости условий проведения этапа парового крекинга составляет более 3,7 и менее 4,2.
3. Способ по одному из предшествующих пунктов, включающий этап гранулирования биомассы для изготовления гранулированного топлива.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FRFR1904682 | 2019-05-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021134167A RU2021134167A (ru) | 2023-06-05 |
| RU2808327C2 true RU2808327C2 (ru) | 2023-11-28 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2624876B1 (fr) * | 1987-12-22 | 1994-03-11 | Technology Exports Ltd | Procede et dispositif de torrefaction de matiere ligneuse vegetale |
| US20110173888A1 (en) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | Jacqueline Hitchingham | Pretreatment of biomass feed for gasification |
| US20120006320A1 (en) * | 2009-08-24 | 2012-01-12 | Abengoa Bioenergy New Technologies, Inc. | Method for producing ethanol and co-products from cellulosic biomass |
| RU2518068C2 (ru) * | 2008-12-15 | 2014-06-10 | ЗИЛХА БАЙОМАСС ФЬЮЭЛЗ АЙ ЭлЭлСи | Способ получения гранул или брикетов |
| US20160153010A1 (en) * | 2005-07-19 | 2016-06-02 | Inbicon A/S | Method and apparatus for conversion of cellulosic material to ethanol |
| US20160251611A1 (en) * | 2013-10-31 | 2016-09-01 | Biochemtex S.P.A. | A process for growing a microbial organism |
| RU2671824C1 (ru) * | 2018-02-07 | 2018-11-07 | Открытое акционерное общество "Бионет" | Пеллеты из отходов деревообрабатывающего производства (гидролизного лигнина) и способ их изготовления |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2624876B1 (fr) * | 1987-12-22 | 1994-03-11 | Technology Exports Ltd | Procede et dispositif de torrefaction de matiere ligneuse vegetale |
| US20160153010A1 (en) * | 2005-07-19 | 2016-06-02 | Inbicon A/S | Method and apparatus for conversion of cellulosic material to ethanol |
| RU2518068C2 (ru) * | 2008-12-15 | 2014-06-10 | ЗИЛХА БАЙОМАСС ФЬЮЭЛЗ АЙ ЭлЭлСи | Способ получения гранул или брикетов |
| US20120006320A1 (en) * | 2009-08-24 | 2012-01-12 | Abengoa Bioenergy New Technologies, Inc. | Method for producing ethanol and co-products from cellulosic biomass |
| US20110173888A1 (en) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | Jacqueline Hitchingham | Pretreatment of biomass feed for gasification |
| US20160251611A1 (en) * | 2013-10-31 | 2016-09-01 | Biochemtex S.P.A. | A process for growing a microbial organism |
| RU2671824C1 (ru) * | 2018-02-07 | 2018-11-07 | Открытое акционерное общество "Бионет" | Пеллеты из отходов деревообрабатывающего производства (гидролизного лигнина) и способ их изготовления |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Geir Skjevrak, Liang Wang, Pelletizing and Combustion Behaviors of Wood Waste with Additives Mixing, Pelletizing and Combustion Behaviors of Wood Waste with Additives Mixing. 2012 Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference, doi:10.1109/appeec.2012.6306992. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| He et al. | Synergistic effect of hydrothermal co-carbonization of sewage sludge with fruit and agricultural wastes on hydrochar fuel quality and combustion behavior | |
| RU2518068C2 (ru) | Способ получения гранул или брикетов | |
| Lam | Steam explosion of biomass to produce durable wood pellets | |
| JP6882176B2 (ja) | 蒸解廃液およびその使用 | |
| US8465627B2 (en) | Comminution and densification of biomass particles | |
| Ruksathamcharoen et al. | Effects of hydrothermal treatment and pelletizing temperature on the mechanical properties of empty fruit bunch pellets | |
| Ali et al. | Effect of operating parameters on production of bio-oil from fast pyrolysis of maize stalk in bubbling fluidized bed reactor | |
| Supramono et al. | Effect of heating rate of torrefaction of sugarcane bagasse on its physical characteristics | |
| GB2545103A (en) | Biofuel | |
| JP2004209462A (ja) | 植物由来バイオマスの乾燥方法およびバイオマス燃料の製造方法 | |
| US20170121620A1 (en) | Processed Biomass Pellets From Organic-Carbon-Containing Feedstock | |
| Wang et al. | Effect of molasses binder on the pelletization of food waste hydrochar for enhanced biofuel pellets production | |
| RU2686467C2 (ru) | Способ обработки древесины | |
| JP7436639B2 (ja) | 顆粒の製造のための水蒸気分解されたバイオマスとリグニンとの混合物 | |
| RU2808327C2 (ru) | Контроль парового крекинга для повышения низшей теплоты сгорания черных пеллет | |
| CN115698227A (zh) | 通过使用非均质生物质的改进的蒸汽裂解制造可燃性颗粒的方法 | |
| Tooyserkani | Hydrothermal pretreatment of softwood biomass and bark for pelletization | |
| US11946009B2 (en) | Steam cracking control for improving the PCI black granules | |
| UA128269C2 (ru) | ||
| JPWO2020225505A5 (ru) | ||
| Yue et al. | The impacts of biomass Pretreatment methods on bio-oil production | |
| IROBA | Effect of pretreatment on the breakdown of lignocellulosic matrix in barley straw as feedstock for biofuel production | |
| Sokhansanj et al. | Steam Treatment of Cellulosic Biomass for Pelletization | |
| Zamiri et al. | Optimizing production conditions of innovative bio-pellets developed from flax straw | |
| Valdez et al. | Densification of Microwave-Torrefied Oat Hull for Use As a Solid Fuel |