SE1150465A1 - Torrefieringsmetod innefattande att torrefieringsreaktionen kyls för att åtminstone delvis motverka en temperaturhöjning - Google Patents

Torrefieringsmetod innefattande att torrefieringsreaktionen kyls för att åtminstone delvis motverka en temperaturhöjning Download PDF

Info

Publication number
SE1150465A1
SE1150465A1 SE1150465A SE1150465A SE1150465A1 SE 1150465 A1 SE1150465 A1 SE 1150465A1 SE 1150465 A SE1150465 A SE 1150465A SE 1150465 A SE1150465 A SE 1150465A SE 1150465 A1 SE1150465 A1 SE 1150465A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
torrefaction
zone
heating
cooling
biomass
Prior art date
Application number
SE1150465A
Other languages
English (en)
Other versions
SE535466C2 (sv
Inventor
Ingemar Olofsson
Martin Nordwaeger
Katarina Haakansson
Anders Nordin
Original Assignee
Bioendev Ab
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 Bioendev Ab filed Critical Bioendev Ab
Priority to SE1150465A priority Critical patent/SE1150465A1/sv
Priority to BR112013029477-9A priority patent/BR112013029477A2/pt
Priority to US14/117,998 priority patent/US20150107499A1/en
Priority to PCT/SE2012/050534 priority patent/WO2012158118A1/en
Priority to RU2013156039A priority patent/RU2623225C2/ru
Priority to CN201280029970.3A priority patent/CN103608438B/zh
Priority to BR112013029478-7A priority patent/BR112013029478A2/pt
Priority to PCT/SE2012/050525 priority patent/WO2012158110A1/en
Priority to CN201280029755.3A priority patent/CN103608435B/zh
Priority to US14/123,602 priority patent/US9580665B2/en
Priority to CA2834303A priority patent/CA2834303C/en
Priority to CA2834324A priority patent/CA2834324C/en
Priority to EP12785686.2A priority patent/EP2710097B1/en
Priority to EP20120786568 priority patent/EP2710100A4/en
Priority to RU2013156049A priority patent/RU2615169C2/ru
Publication of SE535466C2 publication Critical patent/SE535466C2/sv
Publication of SE1150465A1 publication Critical patent/SE1150465A1/sv

Links

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
    • C10B21/00—Heating of coke ovens with combustible gases
    • C10B21/10—Regulating and controlling the combustion
    • 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
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B39/00—Cooling or quenching coke
    • C10B39/04—Wet quenching
    • C10B39/06—Wet quenching in the oven
    • 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
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/02—Multi-step carbonising or coking processes
    • 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
    • C10B7/00—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven
    • C10B7/10—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven with conveyor-screws
    • 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
    • C10L5/447—Carbonized vegetable substances, e.g. charcoal, or produced by hydrothermal carbonization of biomass
    • 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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/20—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having rotating or oscillating drums
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/18—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by rotating helical blades or other rotary conveyors which may be heated moving materials in stationary chambers, e.g. troughs
    • F26B17/20—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by rotating helical blades or other rotary conveyors which may be heated moving materials in stationary chambers, e.g. troughs the axis of rotation being horizontal or slightly inclined
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B11/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
    • F26B11/02—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles
    • F26B11/04—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis
    • F26B11/0463—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis having internal elements, e.g. which are being moved or rotated by means other than the rotating drum wall
    • F26B11/0477—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis having internal elements, e.g. which are being moved or rotated by means other than the rotating drum wall for mixing, stirring or conveying the materials to be dried, e.g. mounted to the wall, rotating with the drum
    • F26B11/0486—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis having internal elements, e.g. which are being moved or rotated by means other than the rotating drum wall for mixing, stirring or conveying the materials to be dried, e.g. mounted to the wall, rotating with the drum the elements being held stationary, e.g. internal scraper blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/02—Biomass, e.g. waste vegetative matter, straw
    • 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
    • Y02E50/15—
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

Uppfinningen avser en metod och en anordning för torrefiering av biomassa.Metoden och anordningen möjliggör exakt kontroll av torrefieringstemperatur,vilket är avgörande för noggrann kontroll av kvalitet och egenskaper hos det 5 torrefierade materialet. Metoden innefattar ett steg där torrefieringsreaktionenkyls så att en temperaturhöjning härrörande från exotermatorrefieringsreaktioner åtminstone delvis motverkas

Description

2 biomassan delvis ned och olika typer av flyktiga ämnen, såsom hydroxy aceton, metanol, propanal, korta karboxylsyror och andra kolväten frigörs. I synnerhet är torrefieringssteget kännetecknat av nedbrytning av hemicellulosa vid temperaturer från 220°C -230°C och vid högre torrefieringstemperaturer börjar också cellulosa och lignin att brytas ned och flyktiga ämnen frigörs. Cellulosa bryts ned vid en temperatur på 305-375°C och lignin bryts gradvis ned inom ett temperaturintervall på 250-500°C; 4) ett kylsteg för att avsluta processen och underlätta hanteringen.
Torrefieringsprocessen avslutas så snart materialet kyls ned under 220°C - 230°C Sammanfattninq av föreliqqande uppfinninq Kraven på kvalitet och egenskaper hos torrefierade produkter skiljer sig avsevärt beroende på den avsedda användningen av produkten. Uppfinnarna har insett att det är viktigt att exakt kunna styra torrefieringstemperaturen för att kunna framställa en torrefierad produkt med önskade egenskaper.
Föreliggande uppfinning bygger på insikten att exoterma, temperaturökande reaktioner sker under torrefieringsprocessen och att mängden genererad energi skiljer sig avsevärt mellan olika typer av lignocellulosamaterial. Till exempel har uppfinnarna upptäckt att torrefiering av träbiomassa från eukalyptus ger betydligt mer energi genom exoterma reaktioner än torrefiering av träbiomassa från gran. De exoterma reaktioner i torrefieringsprocessen gör det alltså svårt att hålla en konstant torrefieringstemperatur och att generera en torrefierad produkt av en önskad och reproducerbar kvalitet. Därför har uppfinnarna insett att det finns ett behov av förbättrade metoder som möjliggör en noggrann kontroll av torrefieringstemperatur och som underlättar noggrann kontroll av kvalitet och egenskaper hos det torrefierade materialet.
Uppfinnarna har löst det problem som beskrivs ovan med en metod för torrefiering av en torkad och upphettad biomassa, innefattande ett steg där torrefieringsreaktionen kyls så att en temperaturhöjning härrörande från exoterma torrefieringsreaktioner åtminstone delvis motverkas. En annan 3 aspekt av uppfinningen avser en torrefieringsanordning innefattande minst en torrefieringszon vari torrefieringszonen innehåller medel för kylning och möjligen också medel för upphettning och där medlen för kylning är ansluten till en kylkälla. Översiktliq beskrivninq av fiqurerna Figur 1 visar en torrefieringsanordning innefattande en torrefieringszon vari torrefieringszonen innehåller medel för kylning.
Figur 2 visar en typisk temperaturvariation i torrefieringsanordningen som visas i figur 1. Notera att kylzonen inte visas i figur 1.
Figur 3 visar en typisk temperaturvariation i torrefieringsanordningen som visas i figur 1. Notera att kylzonen inte visas i figur 1.
Definitioner: Torrefiering: En termisk förbehandlingsmetod som sker i en praktiskt taget inert (syrefri) miljö vid en temperatur över 220°C men under 600°C och som producerar en torrefierad biomassa och brännbara gaser. Under en torrefieringsprocess bryts delar av biomassan, i synnerhet hemicellulosan, ned och olika typer av flyktiga organiska ämnen avges. I en torrefieringsprocess som utgår från rå biomassa, föregås det faktiska torrefieringssteget av ett torkningssteg där fritt vatten som finns kvar i biomassan avlägsnas och av ett upphettningssteg där biomassan hettas upp till önskad torrefieringstemperatur.
Upphettningszon: En specifik region i en avdelning i en torrefieringsanordning som är belägen uppströms en torrefieringszon i förhållande till ett biomassainlopp i en torrefieringsanordning, som innehåller medel för att specifikt reglera temperaturen i nämnda specifika region och där temperaturen på en biomassa ökas till en temperatur nära den önskade torrefieringstemperaturen före torrefiering.
Torrefieringszon: En specifik region i en avdelning i en torrefieringsanordning som är belägen nedströms en upphettningszon i förhållande till ett biomassainlopp i en torrefieringsanordning, som innehåller medel för att specifikt reglera temperaturen i nämnda specifika region och där temperaturen på en tidigare uppvärmd biomassa hålls praktiskt taget konstant på en önskad torrefieringstemperatur under en önskad torrefieringstid, där en önskad torrefieringstemperatur är mellan 220°C till 600°C.
Torkzon En specifik region i en avdelning i en torrefieringsanordning som är belägen uppströms en upphettningszon i förhållande till ett biomassainlopp i en torrefieringsanordning, som innehåller medel för att specifikt reglera temperaturen i nämnda specifika region och där en biomassa torkas till en vattenhalt under 10 % före upphettning.
Kylzon En specifik region i en torrefieringsanordning som är belägen nedströms en torrefieringszon i förhållande till ett biomassainlopp, som innehåller medel för att reglera temperaturen i nämnda specifika region and där biomassan kyls till en temperatur under 220°C företrädelsevis under 100°C.
Förbindelsezon En specifik region i en torrefieringsanordning som är belägen omedelbart uppströms en upphettningszon och omedelbart nedströms en torrefieringszon i förhållande till ett biomassainlopp, i nämnda torrefieringsarrangemang.
Torrefieringstid: Den tid temperaturen på materialet hålls praktiskt taget konstant vid torrefieringstemperaturen Transportskruv: Alla typer av helixformade materialtransportanordningar inklusive diskontinuerliga helixformade transportanordningar. Den helixformade transportanordningen kan vara fäst till en central axel eller till ett inre hölje av exempelvis en trumma, som omger transportskruven.
Detalierad beskrivning av uppfinningen En aspekt av uppfinningen avser en metod för torrefiering av en torkad och upphettad biomassa, innefattande ett steg där torrefieringsreaktionen kyls så att en temperaturhöjning härrörande från exoterma torrefieringsreaktioner åtminstone delvis motverkas. Företrädelsevis kontrolleras temperaturen i torrefieringszonen med medel för kylning och möjligen även med medel för upphettning. Medlen för kylning kan lätt utsättas för beläggningar, eftersom gaser frigörs från biomassa materialet i torrifieringszonen och dessa gaser kommer att kondensera på nämnda medel för kylning. l en föredragen utföringsform av uppfinningen är därför medlen för kylning och upphettning utbytbara. Medlen för upphettning/kylning, som blir täckta av beläggning under kylningen kan därmed rengöras genom att medlen hettas upp vilket leder till avdunstning av de kondenserade gaserna. I en ytterligare utföringsform av uppfinningen utgörs medlen för upphettning och/eller kylning av värmeväxlare.
I en annan utföringsform hettas biomassan upp i en upphettningszon och torrefieras därefter i en torrefieringszon, och företrädelsevis kontrolleras uppehållstiden i torrefieringszonen separat från uppehållstiden i upphettningszonen.
Kylning av torrefieringsreaktionen möjliggör exakt kontroll av torrefieringstemperaturen vilket underlättar noggrann kontroll av kvalitet och egenskaper hos det torrefierade materialet. I en föredragen utföringsform av uppfinningen bör därför temperaturen på biomassan hållas praktiskt taget konstant under torrefieringssteget, så att den maximala temperaturen och den lägsta temperaturen av biomassa i en torrefieringszon avviker med högst 50°C, företrädelsevis med högst 40°C, företrädelsevis med högst 30°C, företrädelsevis med högst 20°C, företrädelsevis med högst 10°C företrädelsevis med högst 5° C och helst med högst 2°C. I en annan utföringsform kan det torkade och upphettade materialet, innan materialet når en önskad torrefieringstemperatur, ytterligare upphettas i torrefieringszonen.
Innan denna korta ytterligare upphettning kan temperaturen vara mer än 50°C under den önskade torrefieringstemperaturen, till exempel 60°C eller 6 65°C eller 70°C eller 75°C eller till och med 80°C under den önskade torrefieringstemperaturen.
I en föredragen utföringsform kontrolleras uppehållstiden i upphettningszonen genom att rotationshastigheten av en upphettningszonstransportskruv kontrolleras och i en annan utföringsform kontrolleras uppehållstiden i torrefieringszonen genom att rotationshastigheten av en torrefieringsszonstransportskruv kontrolleras. l en annan utföringsform av uppfinningen är temperaturen på biomassan som kommer in i en första upphettningszon mellan 90°C och 130°C. l en annan utföringsform av uppfinningen avviker temperaturen på biomassan som lämnar en upphettningszon från torrefieringstemperaturen med maximalt 80°C, så som 75°C, så som 70°C, så som 60°C, så som 65°C, så som 60°C, så som 55°C, så som maximalt 50°C, företrädelsevis maximalt 40°C, företrädelsevis maximalt 30°C, företrädelsevis maximalt 20°C, företrädelsevis maximalt 15°C, företrädelsevis maximalt 10°C och ännu mer föredraget med maximalt 5°C.
Den föredragna torrefieringstemperaturen enligt föreliggande uppfinning ligger inom intervallet 220°C till 600°C, så som 220-500 °C, så som 220-450 °C, så som 220-400 °C, så som 230-600 °C, så som 230-500 °C, så som 230- 450 °C, så som 230-400 °C, företrädelsevis 240-500 °C, företrädelsevis 240- 400 °C, företrädelsevis 240-350 °C mer föredraget 270-350 °C Den föredragna torrefieringstiden enligt föreliggande uppfinning ligger inom intervallet 1 till 60 minuter företrädelsevis 1 till 30 minuter, företrädelsevis 2- minuter och mer föredraget 2-20 minuter. Med torrefieringstid avses normalt sett uppehållstiden av den torkade och upphettade biomassan i torrefieringszonen. I en utföringsform utförs kylningen under den andra halvan av torrefieringstiden eller i den halvan av torrifieringszonen som ligger nedströms i torrefieringszonen. En sådan utföringsform kan vara föredragen eftersom hettan från de exoterma reaktionerna kan ackumuleras under 7 torrefieringsreaktionens gång vilket skulle leda till ett ökat behov av kylning under den senare delen av torrefieringsreaktionen.
I en annan utföringsform av uppfinningen torkas materialet i en torkzon innan materialet kommer in i upphettningszonen och företrädelsevis är vattenhalten i biomassan lägre än 10 %, företrädelsevis lägre än 7 %, företrädelsevis lägre än 5 %, företrädelsevis lägre än 4 % företrädelsevis lägre än 3 %, företrädelsevis lägre än 2 %, mer föredraget lägre än 1 % när biomassan kommer in i upphettningszonen. I en annan utföringsform kyls det torrifierade materialet i en kylzon efter att materialet har blivit torrefierat i en torrefieringszon. I en annan utföringsform hettas materialet upp i en upphettningszon med hjälp av medlen för upphettning som finns i upphettningszonen och temperaturen i torrefieringszonen regleras med hjälp av värme från exoterm energi genererad från biomassan under torrefieringsprocessen och kylning som tillförs från medlen för kylning som finns i torrefieringszonen. Extern upphettning kan också tillföras i torrefieringszonen via medlen för upphettning som finns i torrefieringszonen. I en utföringsform tillförs ingen extern upphettning i torrefieringszonen. I en utföringsform är biomassan lignocellulosa biomassa.
En annan aspekt av uppfinningen avser en torrefieringsanordning innefattande minst en torrefieringszon vari torrefieringszonen innehåller medel för kylning och möjligen också medel för upphettning och där medlen för kylning är ansluten till en kylkälla. Nämnda kylkälla kan vara ett kärl eller en anordning innefattande ett kylmedium eller ett köldmedium. Kylmediet kan vara i vätskefas eller i gasfas. I en utföringsform är kylmediet en vätska så som vatten eller termisk olja och i en annan utföringsform är kylmediet en gas eller gasblandning så som luft eller kalla rökgaser. I en utföringsform dras de kalla rökgaserna från en panna ansluten till torrefieringsanordningen. I en annan utföringsform dras de kalla rökgaserna från en torkzon i torrefieringsanordningen. I en föredragen utföringsform av uppfinningen är medlen för kylning och upphettning är utbytbara och företrädelsevis utgörs medlen för kylning och/eller upphettning av värmeväxlare. I en annan 8 utföringsform innehåller torrefieringsanordningen minst en upphettningszon vari nämnda upphetningszon(er) innehåller medel för upphettning och vari torrefieringsanordning innehåller materialtransportanordningar så att uppehållstiden av materialet i torrefieringszonerna kan kontrolleras separat från uppehållstiden i upphettningszon(en/erna). I en föredragen utföringsform innehåller torrefieringsanordningen minst två avdelningar vari materialtransporten i minst en avdelning av avdelningarna kan kontrolleras separat från materialtransporten ide andra avdelningarna och torrefieringszonen är arrangerad i en annan avdelning än upphettningszonen. Åtminstone en av avdelningarna företrädelsevis minst två av avdelningarna kan utgöras av roterbara trummor i vilka skruvar kan vara fästade så att materialet däri transporteras när trumman roterar. I en annan utföringsform kan uppehållstiden i upphettningszonen kontrolleras av rotationshastigheten av en första roterbar trumma och uppehållstiden i torrefieringszon(en/erna) är oberoende av rotationshastigheten av nämnda första roterbara trumma.
Företrädelsevis kontrolleras uppehållstiden itorrefieringszonen av rotationshastigheten av en andra roterbar trumma och uppehållstiden i upphettningszon(en/erna) är oberoende av rotationshastigheten av nämnda andra roterbara trumma. I en ytterligare utföringsform är de åtminstone två avdelningarna sammankopplade med en förbindelsezon. Matrialtransporten i nämnda förbindelsezon kan drivas av gravitation eller av mekaniska medel och materialtransporten i förbindelsezonen är företrädelsevis oberoende av materialtransporten i torrefieringszonen. Företrädelsevis innehåller förbindelsezonen medel för att mäta yttemperaturen på materialet i förbindelsezonen, gastemperaturen, syrekoncentrationen, trycket, gas- sammansättning eller produktparametrar. I en annan utföringsform utgörs åtminstone en av materialtransportanordningarna i torrefieringsanordningen av en helixformad skruv eller en skraptransportör vari den helixformade skruven företrädelsevis utgörs av en helixformad medbringarskruv eller en helixformad skruv fastsvetsad på ett centralt rör eller en helixformad skruvmatare. I en annan utföringsform innehåller torrefieringsanordningen åtminstone en torkzon. Nämnda torkzon är företrädelsevis belägen i en annan avdelning än torrefieringszonen och materialtransporten i torkzonen är 9 företrädelsevis oberoende av materialtransporten i torrefieringszonen.
Materialtransportanordningen i torkzonen kan exempelvis utgöras av en heiixformad skruv eller en skraptransportör vari den helixformade skruven företrädelsevis utgörs av en heiixformad medbringarskruv eller en heiixformad skruv fastsvetsad på ett centralt rör eller en heiixformad skruvmatare. I en utföringsform utgörs materialtransportanordningen i torkzonen och upphettningszonen av en gemensam transportskruv. I en annan utföringsform är materialtransporten i torkzonen separat från materialtransporten i upphettningszonen. Torrefieringsanordningen kan även innefatta åtminstone en kylzon och nämnda kylzon kan företrädelsevis innefatta åtminstone en kylskruv. Observera att kylningen i kylzonen skiljer sig från kylningen i torrefieringszonen.
Detalierad beskrivning av exemplifierande utförinqsformer Figur 1 visar en torrefieringsanordning med ett biomassainlopp (1) vari biomassan förs in itorrefieringsanordningen med en matarskruv (2).
Biomassan torkas i en torkzon (3) med hjälp av ett värmemedium (t.ex. heta gaser) som förs in genom ett torkzonsvärmemediuminlopp (4) och vari värmemediet lämnar torkzonen genom ett torkzonsvärmemediumutlopp (5).
Torkad biomassa transporteras genom torkzonen (3) med en hastighet som styrs av inmatning i biomassainloppet (1) och kommer in i upphettningszonen (6) där temperaturen på biomassan höjs till en temperatur nära den önskade torrefieringstemperaturen. Värmen tillförs upphettningszonen (6) från ett värmemedium som kommer in i upphettningszonen via ett upphettningszonsvärmemediuminlopp (7) och som lämnar upphettningszonen genom ett upphettningszonsvärmemediumutlopp (8). Det upphettade materialet kommer in i en första torrefieringszon (9) i vilken temperaturen kan kontrolleras genom att värmemedium och/eller kylmedium förs in iden första torrefieringszonens värmemedium/kylmediuminlopp (10) och vari nämnda värmemedium och/eller kylmedium lämnar den första torrefieringszonen (9) genom första torrefieringszonens värmemedium/kylmediumutlopp (11).
Därefter kommer biomassan till en andra torrefieringszon (12) vari temperaturen kan kontrolleras med hjälp av speciella medel för kylning (18) och vari medlen för kylning (18) är anslutna till en kylkälla. Kylmedium kan introduceras i den andra torrefieringszonen via ett torrifieringszonskylmediuminlopp (13) och nämnda kylmedium lämnar torrefieringszonen via ett torrifieringszonskylmediumutlopp (14).
Torrifieringszonskylmediuminloppet (13) är anslutet till en kylkälla.
Materialtransporten i upphettningszonen (6) och torrefieringszonerna (9, 12) drivs av en gemensam transportskruv som är fäst en trumma som omsluter upphettningszonen (6) och torrefieringszonen (9, 12). Nämnda trumma kan vara ansluten till en gängning (15). Torrefieringsgaser från torkzonen (3), upphettningszonen (6) och torrefieringszonerna (9, 12) samlas upp från ett torrefieringsgasutlopp (16) för förbränning eller processning. Torrefierad biomassa lämnar torrefieringsanordningen genom ett utlopp för torrefierad biomassa (17) och är företrädelsevis därefter kyld till en temperatur under 100°C.
Figur 2 visar typiska temperaturer för biomassan i de olika zonerna i torrefieringsanordningen som visas i figur 1. Zon 1 motsvarar torkzonen (3), zon 2 motsvarar upphettningszonen (6), zon 3 motsvarar den första torrefieringszonen (9) och zon 4 visar den andra torrefieringszonen (12). I torkzonen (3) torkas biomassan vanligen till en vattenhalt på 2-10 % vikt-% och temperaturen höjs till cirka 100 °C. I upphettningszonen (6) torkas materialet ytterligare till en fukthalt omkring 0 % vikt-% och temperaturen på materialet ökas till nära den önskade torrefieringstemperaturen vilken i detta exempel är 350 °C. I torrefieringszonerna hålls temperaturen praktiskt taget konstant vid den önskade torrefieringstemperaturen under en tid som motsvarar den önskade torrefieringstiden. Kylning av torrefieringsreaktionen i torrefieringszonerna motverkar en temperaturökning härrörande från den exoterma torrefieringsreaktionerna och därmed underlättas det att hålla en konstant temperatur i torrefieringszonerna. I figur 1 innehåller den andra torrefieringszonen speciella medel för att kyla torrefieringsreaktionen (18) men torrefieringsreaktionen kan även kylas med kylmedium som introduceras till torrifieringszonen via torrifieringszoskylmediuminloppet (11, 13). Därefter sänks temperaturen till under 100°C i en kylzoon. 11 Figur 3 visar typiska tider och temperaturer av biomassan i olika zoner i torrefieringsanordningen som visas i figur 1. I detta exempel är torrefieringstemperaturen 350°C och torrefieringstiden är 20 minuter.
REFERENSER [1] M. J Prins et al. More efficient biomass gasification via torrefaction. Energy 2006, 31, (15), 3458-3470. [2] P. C. A. Bergman et al. Torrefaction for Entrained Flow Gasification of Biomass; Report C--05-O67; Energy Research Centre of The Netherlands (ECN): Petten, The Netherlands, July 2005; [3] K. Håkansson et al. Torrefaction and gasification of hydrolysis residue. 16th European biomass conference and exhibition, Valencia, Spain. ETAFIorence, 2008. [4] A. Nordin, L. Pommer, l. Olofsson, K. Håkansson, M.
Nordwaeger, S. Wiklund Lindström, M. Broström, T.
Lestander, H. Örberg, G. Kalén, Swedish Torrefaction R&D program. First Annual Report 2009-12-18 (2009).

Claims (16)

1. 0 15 20 25 30 12 KRAV Krav 1 En metod för torrefiering av en torkad och upphettad biomassa, innefattande steget att kyla torrefieringsreaktionen så att en temperaturhöjning härrörande från exoterma torrefieringsreaktioner åtminstone delvis motverkas Krav 2 En metod enligt krav 1 där temperaturen hos torrefieringsreaktionen kontrolleras med medel för kylning och möjligen även med medel för upphettning Krav 3 En metod enligt krav 2 där medlen för kylning och medlen för upphettning är utbytbara Krav 4 En metod enligt något av kraven 2-3 där medlen för upphettning och/eller kylning utgörs av värmeväxlare Krav 5 En metod enligt något av kraven 1-4 där temperaturen på biomassan under torrefieringsreaktionen hålls inom ett temperaturspann på 50 °C eller mindre, så som 40 °C eller mindre, så som 30 °C eller mindre, företrädelsevis 20 °C eller mindre, företrädelsevis 10 °C eller mindre och mer föredraget 5 °C eller mindre. Krav 6 En metod enligt något av kraven 1-5, där uppehållstiden av den torkade och upphettade biomassan i torrefieringszonen kontrolleras separat från uppehållstiden i ett upphettningssteg som föregår torrefieringsreaktionen 10 15 20 25 30 13 Krav 7 En metod enligt något av kraven 1-6 där biomassan är lignocellulosa biomassa Krav 8 En metod enligt krav 7 där lignocellulosa biomassan är eukalyptus. Krav 9 En torrefieringsanordning innefattande minst en torrefieringszon vari torrefieringszonen innefattar medel för kylning och möjligen också medel för upphettning och där medlet för kylning är anslutet till en kylkälla. Krav 10 En torrefieringsanordning enligt krav 9 där medlen för kylning och upphettning är utbytbara. Krav 11 En torrefieringsanordning enligt krav 9 eller 10 där medlen för kylning och/eller upphettning är värmeväxlare Krav 12 En torrefieringsanordning enligt något av kraven 9-11 dessutom innefattande minst en upphettningszon och vari nämnda upphetningszon(er) innehåller medel för upphettning och vari torrefieringsanordning innehåller materialtransportanordningar så att uppehållstiden av materialet i torrefieringszonerna kan kontrolleras separat från uppehållstiden i upphettningszon(en/erna) Krav 13 En torrefieringsanordning enligt något av kraven 9-12 innefattande en första avdelning i vilken upphettningszon(en/erna) är arrangerad(e) och en andra avdelning i vilken torrefieringszon(en/erna) är arrangerad(e) 10 15 14 Krav 14 En torrefieringsanordning enligt krav 13 där åtminstone en av avdelningarna är en roterbar trumma Krav 15 En torrefieringsanordning enligt krav 14 där den första avdelningen är en första roterbar trumma kopplad till en första anordning för kontroll av rotationshastigheten av den första roterbara trumman; och den andra avdelningen är en andra roterbar trumma kopplad till en andra anordning för kontroll av rotationshastigheten av en den andra roterbara trumman oberoende av rotationshastigheten av den första roterbara trumman så att uppehàllstiden i upphettningszon(en/erna) kan kontrolleras separat från uppehàllstiden i torrefieringszon(en/erna) Krav 16 En torrefieringsanordning enligt krav 13-15 där åtminstone två avdelningar är sammankopplade med en förbindelsezon.
SE1150465A 2011-05-18 2011-05-18 Torrefieringsmetod innefattande att torrefieringsreaktionen kyls för att åtminstone delvis motverka en temperaturhöjning SE1150465A1 (sv)

Priority Applications (15)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1150465A SE1150465A1 (sv) 2011-05-18 2011-05-18 Torrefieringsmetod innefattande att torrefieringsreaktionen kyls för att åtminstone delvis motverka en temperaturhöjning
BR112013029477-9A BR112013029477A2 (pt) 2011-05-18 2012-05-16 método de torrefação de uma biomassa compreendendo o passo de resfriamento da reação de torrefação
US14/117,998 US20150107499A1 (en) 2011-05-18 2012-05-16 Method of Torrefacation of a Biomass Comprising the Step of Cooling the Torrefaction
PCT/SE2012/050534 WO2012158118A1 (en) 2011-05-18 2012-05-16 Countercurrent oxygen enhanced torrefaction
RU2013156039A RU2623225C2 (ru) 2011-05-18 2012-05-16 Противоточная усиленная кислородом торрефакция
CN201280029970.3A CN103608438B (zh) 2011-05-18 2012-05-16 逆流氧增强型烘焙
BR112013029478-7A BR112013029478A2 (pt) 2011-05-18 2012-05-16 torrefação aprimorada de oxigênio em contracorrente
PCT/SE2012/050525 WO2012158110A1 (en) 2011-05-18 2012-05-16 Method of torrefaction of a biomass comprising the step of cooling the torrefaction reaction
CN201280029755.3A CN103608435B (zh) 2011-05-18 2012-05-16 包括冷却烘焙反应步骤的生物质烘焙方法
US14/123,602 US9580665B2 (en) 2011-05-18 2012-05-16 Countercurrent oxygen enhanced torrefaction
CA2834303A CA2834303C (en) 2011-05-18 2012-05-16 Method of torrefaction of a biomass comprising the step of cooling the torrefaction reaction
CA2834324A CA2834324C (en) 2011-05-18 2012-05-16 Countercurrent oxygen enhanced torrefaction
EP12785686.2A EP2710097B1 (en) 2011-05-18 2012-05-16 Countercurrent oxygen enhanced torrefaction
EP20120786568 EP2710100A4 (en) 2011-05-18 2012-05-16 METHOD FOR TORREFACTING A BIOMASS COMPRISING A COOLING STEP OF THE TORREFACTION REACTION
RU2013156049A RU2615169C2 (ru) 2011-05-18 2012-05-16 Способ торрефикации биомассы, включающий в себя стадию охлаждения реакции торрефикации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1150465A SE1150465A1 (sv) 2011-05-18 2011-05-18 Torrefieringsmetod innefattande att torrefieringsreaktionen kyls för att åtminstone delvis motverka en temperaturhöjning

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE535466C2 SE535466C2 (sv) 2012-08-21
SE1150465A1 true SE1150465A1 (sv) 2012-08-21

Family

ID=46650252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1150465A SE1150465A1 (sv) 2011-05-18 2011-05-18 Torrefieringsmetod innefattande att torrefieringsreaktionen kyls för att åtminstone delvis motverka en temperaturhöjning

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20150107499A1 (sv)
EP (1) EP2710100A4 (sv)
CN (1) CN103608435B (sv)
BR (1) BR112013029477A2 (sv)
CA (1) CA2834303C (sv)
RU (1) RU2615169C2 (sv)
SE (1) SE1150465A1 (sv)
WO (1) WO2012158110A1 (sv)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5752212B2 (ja) * 2013-11-13 2015-07-22 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 外熱式炭化炉
CN103756745B (zh) * 2014-01-03 2015-09-02 张家港天源生物能源科技有限公司 生物质烘焙方法
FI125541B (sv) * 2014-04-24 2015-11-30 Torrec Oy Torrefieringsanordning
US9927174B2 (en) * 2015-05-20 2018-03-27 Geoffrey W. A. Johnson Self Torrefied Pellet Stove
RU2714648C1 (ru) * 2019-07-16 2020-02-18 Смышляев Сергей Владимирович Реактор для торрефикации древесного сырья
RU2714649C1 (ru) * 2019-07-16 2020-02-18 Смышляев Сергей Владимирович Способ торрефикации древесного сырья
CN111811230A (zh) * 2020-08-10 2020-10-23 佳木斯大学 一种新型秸秆烘焙机及其控制方法
CN113046103B (zh) * 2021-03-17 2021-09-14 湖南耕农富硒农业科技股份有限公司 一种生物质燃料的加工设备及加工方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5017269A (en) * 1988-12-28 1991-05-21 Apv Chemical Machinery Inc. Method of continuously carbonizing primarily organic waste material
SE500058C2 (sv) 1991-04-05 1994-03-28 Anders Kullendorff Förfarande för rostning av biomaterial
US5728361A (en) * 1995-11-01 1998-03-17 Ferro-Tech Tire Reclamation, Inc. Method for recovering carbon black from composites
FR2757097B1 (fr) * 1996-12-13 1999-01-29 Bci Dispositif et procede de traitement a haute temperature de materiau ligno-cellulosique
US6529686B2 (en) * 2001-06-06 2003-03-04 Fsi International, Inc. Heating member for combination heating and chilling apparatus, and methods
US7100303B2 (en) * 2002-11-20 2006-09-05 Pci Industries Inc. Apparatus and method for the heat treatment of lignocellulosic material
RU2006116714A (ru) * 2006-05-15 2007-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Сибирский государственный технологический университет" (RU) Способ изготовления топливных брикетов из отходов хвойных пород
DE102007056170A1 (de) * 2006-12-28 2008-11-06 Dominik Peus Semikontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Brennstoff aus Biomasse
WO2009124286A2 (en) * 2008-04-03 2009-10-08 North Carolina State University Autothermal and mobile torrefaction devices
SE532746C2 (sv) * 2008-06-11 2010-03-30 Bio Energy Dev North Ab Förfarande och apparatur för framställning av torrefierat lignocellulosamaterial
US10072227B2 (en) * 2008-07-04 2018-09-11 University Of York Microwave torrefaction of biomass
US8161663B2 (en) 2008-10-03 2012-04-24 Wyssmont Co. Inc. System and method for drying and torrefaction
US8449724B2 (en) * 2009-08-19 2013-05-28 Andritz Technology And Asset Management Gmbh Method and system for the torrefaction of lignocellulosic material
SE534630C2 (sv) * 2010-03-29 2011-11-01 Torkapp R Termisk Processutrustning Ab Metod och anordning för torrefiering av biomassa
WO2012074374A1 (en) * 2010-12-01 2012-06-07 Biolake B.V. Apparatus and process for the thermal treatment of biomass

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012158110A1 (en) 2012-11-22
EP2710100A1 (en) 2014-03-26
SE535466C2 (sv) 2012-08-21
CA2834303C (en) 2019-12-03
EP2710100A4 (en) 2014-10-08
RU2013156049A (ru) 2015-06-27
US20150107499A1 (en) 2015-04-23
RU2615169C2 (ru) 2017-04-04
CN103608435A (zh) 2014-02-26
CN103608435B (zh) 2016-03-30
CA2834303A1 (en) 2012-11-22
BR112013029477A2 (pt) 2020-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE1150465A1 (sv) Torrefieringsmetod innefattande att torrefieringsreaktionen kyls för att åtminstone delvis motverka en temperaturhöjning
US20160053181A1 (en) Gas Collection Apparatus
US4816572A (en) Thermocondensed lignocellulose material, and a method and an oven for obtaining it
US20110278149A1 (en) Staged biomass pyrolysis process and apparatus
RU2395559C1 (ru) Способ термической переработки органосодержащего сырья
EP2553050B1 (en) Method and apparatus for torrefaction of biomass material
EP2710101B1 (en) Method for cooling and increasing energy yield of a torrefied product
EP2710098B1 (en) Method of cooling a torrefied material
Sun et al. Review of torrefaction reactor technology
EP3247778B1 (en) Method and system for energy efficient torrefaction of biomass
Majamo et al. Modeling and optimization of chemical-treated torrefaction of wheat straw to improve energy density by response surface methodology
CA2834326C (en) Method for monitoring and control of torrefaction temperature
BR112022001617A2 (pt) Aparelho e método de torrefação
EP3256551B1 (en) Cooling process of torrefied biomass and apparatus
US10428288B2 (en) Process for converting a biomass into at least one biochar
EP3470386B1 (en) Method for treating the biomass of lignocellulosic agricultural waste and/or waste containing phenolic functional groups
Agung et al. Microwave torrefaction technology in biochar production: A review
Lestari et al. Characterization of solid product from bamboo waste (Gigantochloa apus) by hydrothermal treatment
WO2016204610A1 (en) Improved process for the thermo-chemical treatment of biomass using controlled application of oxygen
WO2012158115A2 (en) Moisture control of a predrying step in a torrefaction process

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed