SE522051C2 - Förfarande och anordning för framställning av pyrolysvätska - Google Patents

Description

20 25 30 522 051 2 Dessutom förändras på grund av den höga vattenhalten pyrolysoljorna vid lagring lätt till vätskor med två faser.

Ett bränsle som skall pyrolyseras, t.ex. biomassa, kan före pyrolysatorn ledas till en separat tork för att torkas för att sänka den bildade pyrolysoljans vat- tenhalt. I allmänhet används kända trum-, flash- eller virvelbäddstorkar, i vilka som torkgas typiskt används rökgas eller vattenånga. Vidare är genom patentansök- ningsskriften Fl 915577 användningen av en ångtork känd, i vilken tork, med hjälp av het sand, värme bringas till en enligt virvelbäddsprincipen fungerande tork och i vilken endast vatten avlägsnas. Temperaturen hålls på en sådan nivå, att inga or- ganiska föreningar avgår.

I patentskriften US 5792340 (Ensyn lnc.) beskrivs ett förfarande och en anordning för framställning av en pyrolysvätska ur bränslen med snabbpyrolys så, att det finns en separat blandnings- och reaktorzon i den som pyrolysator funge- rande returfiberreaktor. Partiklarnas suspensionstäthet är 4,5 - 18,6 - 106 partiklar per kubikfot. Värmeöverföringen till bränslepartiklarna sker genom användning av sand som värmeöverföringsmaterial så, att bränsle- och värmeöverföringspartik- larnas kontakttid är mindre än 2 sekunder och pyrolysångan avkyls till temperatu- rer under 300 °C på mindre än 0,1 sekunder. Vid förfarandet år massaförhållandet mellan den värmeöverförande sanden och bränslet mellan 12 : 1 och 200 : 1. Ut- bytet av pyrolysolja ur biomassan är minst 65 vikt-% med pyrolysoljans vatten in- beräknat. Vid förfarandet leds den från pyrolysatorn avgående sanden och den under pyrolysen bildade koksen till en oxidationsreaktor, vari koksen bränns och sanden, vilken cirkuleras tillbaka till pyrolysreaktorn, uppvärms. Oxidationsreak- torns effekt i förhållande till pyrolysatorns bränsleeffekt ärtypiskt 1 : 5.

Patentskriften WO 94/24228 visar integreringen av en pyrolysreaktor med en förbränningsreaktor, pyrolys av biomassa eller motsvarande till pyrolysånga i pyrolysreaktorn, kondensering av den producerade pyrolysångan till en pyrolysolja i kondensorn, introduktion av restprodukteri fast fas och/eller gasfas producerade vid pyrolysen i förbränningsreaktorn för att förbrännas, och introduktion av värme skapad genom förbränning i pyrolysreaktorn. I förbränningsreaktorn är det möjligt att bränna andra förbränningsprodukter än restprodukter i gas- och/eller fast fas. 10 15 20 25 30 522 051 3 Den genom patentskriften US 5792340 beskrivna oxidationsreaktorn är konstruerad för att i första hand förbränna endast vid pyro|ysen bildad koks och okondenserbara gaser. Härvid utgör koksens och de okondenserbara gasernas värmeinnehåll på grund av energibalansen en begränsande faktor för pyrolysa- torns massainmatning. Då t.ex. fukten i biomassan som skall matas in i en pyroly- sator, är över 30 vikt-%, bildar koksen och de okondenserbara gaserna vid för- bränningen för lite erforderlig energi för t.ex. torkning av biomassan, varvid man tvingas använda extra bränsle.

Vidare utgör pyrolysreaktorns energibehov och torkens behov av extra bränsle samt den möjliga överföringen av det i torken indunstade vattnet till pyro- lysoljan ett problem vid de kända pyrolysprocesserna. Vanligen kondenseras eller leds det i torken bildade vattnet ut i det fria. Då det avdunstade vattnet innehåller organiska torrdestillationsprodukter blir användningen av processen problematisk på grund av miljöolägenheter, t.ex. på grund av kraftiga luktolägenheter.

De nämnda förfarandena är dyra vad som gäller investeringar och drifts- kostnader, och de möjliggör ej utnyttjandet av värmepannans energi delvis vid torkningen och/eller pyrolyseringen av bränslet. Ytterligare ett problem vid de kän- da pyrolysprocesserna är, att de olika procesströmmarna och de icke-önskade mellan/slutprodukterna ej kan utnyttjas eller återanvändas på önskat sätt. Ändamålet med uppfinningen är att avlägsna ovan nämnda problem och åstadkomma ett nytt förfarande och en ny anordning för användning vid framställ- ning av pyrolysolja. Särskilt avser uppfinningen att åstadkomma ett förfarande, med vilket pyrolysolja kan framställas i industriell skala genom miljövänligt återan- vändande och utnyttjande av vid processen bildade procesströmmar och bildad värmeenergi samt fördelaktigt som en del av produktionsprocessen för värrne- energi. Dessutom avser uppfinningen att åstadkomma ett förfarande, vilket är lätt att förverkliga.

Kännetecknande för det uppfinningsenliga förfarandet och den uppfin- ningsenliga anordningen är de ide bifogade patentkraven angivna kännetecknen.

Uppfinningen grundar sig på framställningen av pyrolysolja med hjälp av pyrolys och kondensation av ånga och produktion av värmeenergi, såsom värme, ånga och elektricitet, i en värmepanna så att pyrolysreaktorn och kondensorn in- tegreras eller en väsentligen med värmepannan sammanhörande helhet bildas, lO 15 20 25 30 522 051 4 den i värmepannan bildade värmeenergin, t.ex. värme i form av ett hett medium eller ånga, tas tillvara och endast en del av den bildade värmeenergin, t.ex. det heta mediet såsom sand, leds till pyrolysreaktorn, vars bränsleeffekt är högst 50 % av värmepannans bränsleeffekt.

Pyrolyseringen, fördelaktigt en snabbpyrolysering, kan utföras vid en tem- peratur på 350 - 750 °C med en 0,1 - 400 sekunders uppehållstid. Den vid pyroly- sen bildade pyrolysångan avkyls och kondenseras i en Kondensor till pyrolysolja. l en utföringsform av uppfinningen är pyrolysreaktorns bränsleeffekt för- delaktigt högst 25 % av värmepannans bränsleeffekt.

I en annan utföringsform av uppfinningen inmatas i värmepannan och py- rolysreaktorn väsentligen olika bränslen. I första hand är en för produktion av vär- meenergi, såsom elektricitet och ånga, ämnad värmepanna försedd med en egen bränsleinmatning och tillvaratagning av värme. ln i värmepannan kan matas vilket fast bränsle som helst, t.ex. flis från skogen, bark från träd, torv eller stenkol, eller flerbränsleblandningar m.m., vilka förbränns för producerande av värmeenergi.

Bränslet som matas in i pyrolysreaktorn för pyrolysering är biomassa och/eller lik- nande flyktiga ämnen innehållande organiskt material, t.ex. sågspån, halm eller avfallsplast mm., vilket pyrolyseras i pyrolysreaktorn till pyrolysånga. Alternativt kan i både värmepannan och pyrolysreaktorn naturligtvis inmatas åtminstone del- vis samma bränsle, men med hjälp av olika inmatningsanordningar.

Med avseende på pyrolysen är de viktigaste råämnena rester som kom- mer från skogsindustrin, såsom flis, sågspån och barkströ. Ändå erhålls endast från sk. kärnved utan bark ett högt vätskeutbyte av torrt råämne. Av bark bildas således mindre pyrolysprodukt, vilken dessutom är instabilare och separeras lätt i faser. Sålunda lönar det sig inte att i pyrolysreaktorn och värmepannan mata in samma råämne. En speciellt fördelaktig utföringsform är, att till värmepannan leda barkhaltigt råämne för producerande av energi och till pyrolysreaktorn sågspån för producerande av pyrolysvätska. Till värmepannan leds dessutom fördelaktigt t.ex. torv eller stenkol för att tillgodose hela bränslebehovet.

En del av värmeenergin som tas tillvara vid förbränningen kan utnyttjas i pyrolysreaktorn t.ex. med hjälp av i värmepannan upphettad bäddsand eller lik- nande värmeöverföringsmaterial. Från värmepannan överförs till pyrolysreaktorn upphettad och på samma gång renad sand eller annat värmeöverföringsmaterial, 10 15 20 25 30 522 051 5 vid en temperatur på t.ex. 700 - 900 °C, varvid en del av vid förbränningen bildad värmeenergi överförs till pyrolyseringen. Den vid förbränningen bildade värme- energin kan alternativt tas tillvara t.ex. som ånga, elektricitet eller hett vatten. l en utföringsform av uppfinningen torkas bränslet som skall pyrolyseras termiskt i en l och för sig känd tork, fördelaktigt före pyrolysen. Torken integreras i pyrolysreaktorn och/eller värmepannan, och vid torkningen av bränslet som skall pyrolyseras utnyttjas en del av värmeenergin som bildas i värmepannan. l en annan utföringsform av uppfinningen placeras torken väsentligen i samband med pyrolysreaktorn för att bilda en enhetlig reaktor, dvs. samma helhet, varvid bränslepartiklarna först torkas i pyrolysatorn och därefter torrdestilleras till önskad pyrolysångaprodukt.

Torkningen av bränslet kan utföras t.ex. med hjälp av heta rökgaser eller hett bäddmaterial genom att utnyttja värmepannans värmeenergi. Naturligtvis kan torkningen utföras även på annat sätt. Med hjälp av torken kan den bildade pyro- lysoljans vattenhalt minskas, varvid oljans stabilitet ökar. Då vattenhalten är under 35 vikt-%, fördelaktigt under 30 vikt-%, minskar risken för att pyrolysoljan skall om- vandlas till en vätska med två faser under lagringen. Utan tork skulle t.ex. fukthal- ten i sågspån som skall pyrolyseras, endast få vara under 6 - 8 vikt-%, för att er- hålla en vattenhalt under 30 vikt-% i pyrolysoljan. lfall bränslet som skall torkas in- nehåller rikligt med fukt, t.ex. 40 - 50 vikt-%, blir vattenmängden som skall avlägs- nas hög och begränsar härvid den från värmepannan erhållna nyttolasten och energin på grund av de bildade rökgasmängderna. Detta kan iakttas vid dimensio- neringen av värmepannan. l en utföringsform separeras från pyrolysångan fast- och kolämne, t.ex. sand eller koks, i en partikelavskiljare, såsom en cyklon, och/eller ett filter. Parti- kelavskiljaren kan t.ex. placeras efter pyrolysatorn. Vidare kan pyrolysångorna filt- reras, t.ex. med ett finfilter t.ex. vid en temperatur på 200 - 550 °C, för avskiljande av de finare fast- och kolämnena från pyrolysångan, t.ex. mellan pyrolysatorn och kondensorn elleri samband med kondensorn. Genom att avlägsna fastämne från pyrolysångan kan kemiska föreningars polymeriseringsreaktioner förhindras eller fördröjas, ty kolämnet och/eller därpå fästa alkalimetaller har konstaterats kataly- sera kemiska reaktioner på sina partiklars yta, såsom polymeringsreaktioner, och på detta sätt sänka pyrolysoljans utbyte och försämra dess kvalitet, t.ex. stabilitet. 10 15 20 25 30 522 051 6 Det avskilda fast- och kolämnet kan ledas till värmepannan för förbränning. I pan- nan upphettas sand eller annat värmeöverföringsmaterial, och övriga ämnes- strömmar förbränns. Den upphettade sanden eller värmeöverföringsmaterialet cir- kuleras tillbaka till pyrolysreaktorn.

I en utföringsform av uppfinningen cirkuleras de okondenserbara gaserna, t.ex. luktgaserna, de kemiska föreningarna och/eller en vattenblandning av dem, t.ex. från kondensorn och/eller från torken till värmepannan för förbränning. Alter- nativt kan de okondenserbara gaserna eller motsvarande ledas till en kemisk till- varatagning.

I en fördelaktig utföringsform av uppfinningen utgörs pyrolysreaktorn av en returfibervirvelreaktor, en bubblande virvelreaktor eller liknande, till vilken den i värmepannan upphettade och samtidigt renade sanden, eller något annat värme- överföringsmaterial, leds tillsammans med bränslet som skall pyrolyseras. l en utföringsform av uppfinningen utgörs värmepannan av en virvelbädds- panna, i vilken bränsle samt t.ex. koks och okondenserbara gaser förbränns och sand eller annat värmeöverföringsmaterial upphettas. Virvelbäddspannan kan vara t.ex. en bubblande panna eller en returfiberpanna eller en variant av dem, el- ler någon annan i och för sig känd panna.

I en utföringsform av uppfinningen placeras pyrolysreaktorn väsentligen i samband med värmepannans flamugn, t.ex. som en fast konstruktion av flamug- nen.

För att minska pyrolysoljans vattenhalt och på samma gång förbättra sta- biliteten kan ett förfarande enligt patentansökningsskriften Fl 982225 användas, vid vilket från pyrolysångan och/eller -vätskan medelst indunstning avlägsnas vat- ten och lätta, reaktiva kemiska föreningar och/eller förhindras att ångan kondense- ras fullständigt. l olika skeden av förfarandet enligt uppfinningen är det fördelaktigt att leda det från pyrolysråämnet, -ångan eller -oljan separerade vattnet, t.ex. det i torken avlägsnade vattnet eller det fasseparerade vattnet till värmepannan för att förstö- ras. Härvid kan de dyra reningskostnaderna för avfallsvatten undvikas.

Tack vare uppfinningen erhålls vid framställningsförfarandet av pyrolysolja en hög verkningsgrad i förhållande till pyrolysoljan som skall framställas. Vid tidi- gare kända förfaranden, t.ex. patentskriften US 5792340, är pyrolysprocessens 10 15 20 25 30 522 051 7 verkningsgrad ca. 63 - 65 % mätt på basis av det lägre värmevärdet. Tack vare uppfinningen uppnås en verkningsgrad på t.ex. 78 - 91 % beroende på t.ex. tork- ningslösningen. Inmatningen av separata bränslen i pyrolysreaktorn och värme- pannan förbättrar processens verkningsgrad i förhållande till utbytet av pyrolysolja och till värmeenergin. l förfarandet enligt uppfinningen bildas som produkt som skall utnyttjas förutom pyrolysolja även värmeenergi. Av värmepannans värmeenergi används en del i pyrolysreaktorn, vid torkning av bränslet som skall pyrolyseras samt i vär- mepannan vid förbränning av de okondenserbara gaserna, och huvuddelen av värmeenergin leds i form av ånga till t.ex. produktion av elektricitet. Till pyrolysre- aktorn och till en möjlig tork behövs inte någon inmatning av tilläggsbränsle, utan den från värmepannan ledda värmeenergin är tillräcklig för att uppehålla proces- sen. Å andra sidan kan vid det uppfinningsenliga förfarandet fast- och koläm- nets och de okondenserbara gasernas energiinnehåll utnyttjas genom att förbrän- na dem i värmepannan tillsammans med andra bränslen. Med denna utförings- form minskas förbränningsprocessens lönsamhet inte anmärkningsvärt, i synner- het inte om den i pyrolysreaktorn integrerade värmepannas bränsleeffekt är över två gånger större än bränsleströmmen som matas från pannan till pyrolysreaktorn.

Härvid utgör vattnet och de okondenserbara gaserna som skall matas till pannan inget problem för uppehållande av pannans normala temperatur.

Tack vare uppfinningen kan pyrolysprocessens olika strömmar återanvän- das/utnyttjas i processens övriga skeden. Härvid är miljöolägenheterna, t.ex. lukt- olägenheterna små.

Tack vare uppfinningen kan pyrolysprocessens investerings- och drifts- kostnader samt värmeförluster väsentligen minskas och konstruktionen förenklas.

Genom att integrera torkningslösningarna i det uppfinningsenliga förfarandet och anordningen kan pyrolysoljans vattenhalt samt produktionskostnaderna avsevärt minskas. Vidare kan vattnet som avlägsnas ur torken inte störa processen, ty det hamnar inte i pyrolysoljan som skall produceras utan den ifrågavarande vatten- blandningen leds till värmepannan. Med förfarandet enligt uppfinningen är det möjligt att reglera vattenhalten i pyrolysoljan som produceras utan att energiverk- 10 15 20 25 30 522 051 8 ningsgraden blir lidande, t.ex. med hjälp av torken eller förfarandet som beskrivs i patentansökan F I 982225.

Förfarandet enligt uppfinningen kan med små förändringar tillämpas på nutida pyrolysprocesser.

Uppfinningen kommeri det följande att närmare beskrivas i detalj genom utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, vari figur 1 visar en första utföringsform av den uppfinningsenliga anordningen, vari torken är placerad före pyrolysatorn, figur 2 visar en annan utföringsform av den uppfinningsenliga anordningen, vari torken är integrerad med pyrolysatorn i samma helhet och figur 3 visar en tredje utföringsform av den uppfinningsenliga anordningen, vari pyrolysatorn är placerad i samband med värmepannans flam- ugn.

I figur 1 visas en anordning enligt uppfinningen för framställning av pyroly- solja, till vilken anordning hör en värmepanna, dvs. en virvelpanna 1 för produce- rande av värmeenergi, en snabbpyrolysreaktor, dvs. en pyrolysator 2 för bildande av pyrolysånga, en kondensor 3 för kondensering av pyrolysångan, en tork 4 för torkande av bränslet som skall pyrolyseras och separata inmatningsanordningar 5 och 15 för inmatning av bränsle till värmepannan och via torken till pyrolysatorn. virvelpannan, pyrolysatorn, kondensorn och torken är förenade med varandra på i figuren visat sätt. Pyrolysatorn är integrerad i samband med virvelpannan, och py- rolysatorns bränsle-energibehov är högst 50 %, fördelaktigt högst 25 %, av virvel- pannans bränsleström.

Till virvelpannan 1 hör dessutom en värmeåtervinningsanordning, t.ex. en återvinnings-/utnyttjandeanordning av ångan, en värmeväxlare eller en cyklon för den inre materialcirkulationen, för tillvaratagande av den bildade värmeenergin el- ler det uppvärmda värmeöverföringsmaterialet och en överföringsanordning 8 och 9, t.ex. ett överföringsrör för värmeöverföringsmaterialet, dvs. sanden, för ledande av en delström av den bildade värmeenergin till pyrolysatorn 2 och/eller till torken 4. I utföringsformen enligt figuren är överföringsröret 9 för sanden anordnat att överföra den i pannan uppvärmda heta sanden till pyrolysatorn.

Huvuddelen av bränslet, t.ex. kol, torv, lignit eller brännskiffer, matas med hjälp av inmatningsanordningen 5 till virvelpannan 1. Dessutom är inmatningsan- 10 15 20 25 30 522 051 9 ordningen 5 anordnad att till värmepannan mata in mindre mängder skogsflis eller bark från träd. Inmatningsanordningen 15 är anordnad att mata in flyktiga ämnen innehållande biomassa, såsom sågspån eller halm, vars fukthalt fördelaktigt är under 20 vikt-%, via torken 4 till pyrolysatorn 2.

I torken 4 torkas bränslet som skall pyrolyseras med hjälp av från virvel- pannan 1 ledd värmeenergi 8 enligt motströmsprincipen. Värmeenergi överförs antingen med heta rökgaser eller hett bäddmaterial, elleri form av motsvarande, till torken. Rökgasen, bäddsanden mm. leds till torken med hjälp av värmeöverfö- ringsanordningen 8. De okondenserbara gaserna, det indunstade vattnet och de möjliga förångade kemiska föreningarna samt luktgaserna cirkuleras från torken till virvelpannan via avloppsröret 14 till förbränning. Torken är en i och för sig känd tork, t.ex. en blandningstork, varför den ej beskrivs mera detaljerat här.

Det torkade bränslet leds från torken 4 till pyrolysatorn 2. l pyrolysatorn bildas, med snabbpyrolys vid temperaturen 300 - 700 °C pyrolysånga från bränslet som skall pyrolyseras. Som pyrolysator används här i denna utföringsform av an- ordningen en returfibervirvelreaktor. Värmeenergi från virvelpannan 1 leds till pyro- lysatorn 2 i form av het bäddsand via den inre materialcirkulationens cyklon och överföringsröret 9 för sand. Bäddsanden kan cirkuleras tillbaka till virvelpannan.

Från pyrolysatorn 2 leds pyrolysångan till kondensorn 3, vari den heta py- rolysångan kondenseras och fraktioneras stegvis till pyrolysolja. Vattenånga och lätta kemiska föreningar kan avlägsnas genom att förhindra att de kondenseras fullständigt i kondensorn 2 eller genom att indunsta dem från pyrolysoljan i sam- band med kondenseringen eller därefter (Fl 982225). Härvid förbättras pyrolysol- jans kvalitet; stabiliteten förbättras och vattenhalten minskas. De okondenserbara gaserna, de kemiska föreningarna och/eller en vattenblandning av dem leds med hjälp av en fläkt, kompressor eller motsvarande 10 antingen till virvelpannan 1 för att brännas via cirkulationsröret 12 eller till pyrolysatorn för att pyrolyseras på nytt.

De bränns i virvelpannan vid sidan av andra bränslen, emedan deras energivärde är lågt.

Från värmepannan 1 kan renade och avkylda rökgaser ledas till fläkten 10 för att rena den från föroreningar.

Till anordningen i utföringsformen enligt figur 1 hör ytterligare en partikel- avskiljare eller en partikelcyklon 6 för avlägsnande av grovt fastämne, t.ex. bädd- 10 15 20 25 30 522 051 10 sand, och i pyrolysatorn 2 bildat koks från pyrolysångan. Cyklonen 6 är placerad efter pyrolysatorn. Det separerade fastämnet och koksen leds från cyklonen via cirkulationsröret 13 till virvelpannan 1 för förbränning. l virvelpannan brinner kok- sen och bäddsanden upphettas. Härvid renas sanden och den kan användas på nytt för överförande av värmeenergi till pyrolysatorn 2 och/eller till torken 4. Vidare hör till anordningen ett filter 7 för avskiljande av de finare fastämnena från pyrolys- ångan. Pyrolysångan filtreras t.ex. vid temperaturen 50 - 550 °C, och då det är fråga om varmfiltrering vid temperaturen 200 - 550 °C. Filtret är placerat mellan avskiljaren och kondensorn 3. Det kan även placeras i anslutning till kondensorn.

Pyrolysatorns 2 bränsleeffekt, enligt utföringsformen i figur 1, är t.ex. mel- lan 5 - 70 MW och virvelbäddspannans 1 bränsleeffekt är t.ex. över 200 MW. Här- vid stör den från torken 4 och/eller kondensorn 3 kommande mängden vattenånga och den med den heta sanden från virvelbäddspannan avgående värmekapacite- ten ej anmärkningsvärt virvelbäddspannans funktion. Då sådant bränsle, vars vat- tenhalt är liten, fördelaktigt under 20 vikt-%, används är vätskemängden som skall indunstas liten. Härvid begränsar vattenmängden som skall indunstas ej den nyt- tolast och -energi som erhålls från virvelbäddspannan på grund av rökgasmäng- derna med huvudbränslena.

Dessutom kan till anordningen höra en kemisk återvinningsenhet för åter- vinnande av de i kondensorn separerade kemiska föreningarna för ett möjligt se- nare utnyttjande. De kemiska föreningarna utnyttjas med i och för sig kända förfa- randen, vilka ej i detta sammanhang beskrivs mera detaljerat. l utföringsformen av anordningen i figur 2 är torken 4 och pyrolysatorn 2 integrerade i en enhetlig returfiberreaktor 16. Härvid leds het bäddsand eller annat värmeöverföringsmaterial från virvelpannan 1 via överföringsröret 9 till reaktorns 16 inledningsdel eller bottendel vid en temperatur på 700 - 900 °C. Bränslet som skall pyrolyseras matas samtidigt in med hjälp av inmatningsanordningen 15. Bit- storleken på bränslet som skall pyrolyseras är fördelaktigt mellan 0,1 - 10 mm. I reaktorns 16 bottendel utförs torkningen av bränslet, som skall pyrolyseras, med hjälp av den heta bäddsanden eller liknande. Härefter utförs i reaktorns mitt-/över- del torrdestilleringen av bränslet i syrefritt utrymme eller pyrolyseringen. Den bilda- de pyrolysångans temperatur är ca. 350 - 700 °C. Till övriga delar fungerar figu- 10 15 20 25 30 522 051 11 rens 2 utföringsform av anordningen på motsvarande sätt som den i figur 1 visade utföringsformen av anordningen.

I utföringsformen av anordningen enligt figur 3 är pyrolysatorn 2 placerad i anslutning till virvelpannans 1 flamugn 18 och förenad med returcirkulationen av bäddsanden av den inre materialcirkulationens cyklon 17. Pyrolysatorn 2 är mon- terad som en fast del av pannans flamugnskonstruktion. Härvid är det möjligt att cirkulera den heta sanden i en separat överhettare då man strävar efter höga temperaturer. Detta är en fördel i synnerhet vid förbrännande av t.ex. bränslen som innehåller klor, vilka bränslen lätt förorsakar korrosion av pannans överhetta- re. Härvid åstadkoms med hjälp av bäddsanden i de hetaste ångöverhettarna en låg klorhalt, varvid risken för korrosion avtar.

I utföringsformen av anordningen i figur 3 leds det torkade bränslet som skall pyrolyseras från torken 4 till pyrolysatorn 2. Det heta bäddmaterialet cirkule- rar från virvelpannans 1 inre materialcirkulation direkt till pyrolysatorn för tillförande av värmeenergi för bränslenas pyrolysering. Den i pyrolysatorn bildade pyrolys- ångan leds enligt utföringsformen av anordningen i figur 1 till partikelavskiljaren 6 för avlägsnande av det grova fastämnet och koksen från pyrolysångan. Fastämnet och koksen leds från partikelavskiljaren via cirkulationsröret 13 tillbaka till virvel- pannan för bäddmaterialets cirkulation. Till övriga delar fungerar utföringsformen av anordningen i figur 3 på motsvarande sätt som den i figur 1 visade utförings- formen av anordningen.

Exempel 1 Träbiomassa pyrolyseras med den uppfinningsenliga anordningen, vari pyrolysatorn är integrerad i barkpannan. I denna utföringsform består träbiomas- san främst av sågspån, varvid bränsle av god kvalitet kan framställas med pyro- Iysförfarandet. I barkpannan förbränns t.ex. flis och barkströ av trä tillsammans med stenkol.

Det från sågen kommande torra sågspånet pyrolyseras med den i figur 2 visade anordningen. Härvid opereras reaktorns 16 nedre del så, att där råder svagt torkande förhållanden. Ifall kärnvedsämne av skogsflis, vars fukthalt typiskt är 45 - 60 %, används som material som skall pyrolyseras, måste det torkas med hjälp av en i figur 1 eller 3 visad tork. 10 15 20 25 30 522 051 12 Enligt det uppfinningsenliga förfarandet kan ràämnets bästa och lämpli- gaste del användas som material som skall pyrolyseras och den ur pyrolyssyn- punkt sämre delen matas in i värmepannan. Uppdelningen av råämnet kan utföras enligt i och för sig kända förfaranden, såsom färgseparation i ljus kärnved och en barkfraktion.

Exempel 2 Halm och åkerrester pyrolyseras med en anordning enligt uppfinningen, vari pyrolysatorn är integrerad i värmepannan.

Halm kan enligt vad man känner till användas som bränsle i energipro- duktionen tillsammans med huvudbränslen, såsom sten- eller brunkol. Halmens fukthalt är typiskt 15 - 20 % beroende på skördetidpunktens regnighet.

Enligt uppfinningen kan från halm fördelaktigt framställas pyrolysvätska enligt anordningen i figur 2, emedan halm är ett förhållandevis torrt material. l den- na utföringsform bränns i värmepannan även små mängder halm i förhållande till mängden stenkol som skall förbrännas.

Askan från halmen innehåller som känt alkali- och klorföreningar, vilka kan förorsaka korrosion och slaggbildning i pannan. Härvid fästs speciell vikt vid den från cyklonen till värmepannan kommande strömmens föroreningsnivå för undvi- kande av störningar i pannan. Ett effektivt sätt att undvika problem är att dimen- sionera cyklonen så, att endast den fraktion som är rik på sand leds till pannan och den lätta halmaskan leds tillsammans med pyrolysångorna till filtret, där hal- mens askkomponenter separeras från gasströmmen.

Exempel 3 Torv pyrolyseras med den uppfinningsenliga anordningen, vari pyrolysa- torn är integrerad med virvelpannan. Under torvens pyrolysering används som bränsle för värmepannan rester från skogsindustrin, såsom flis, samt stenkol och/eller torv.

Av torv fås, såsom man känner till, mindre pyrolysvätska än ur andra bio- massor, t.ex. ur trä. Mängden pyrolysvätska som fås från torv är typiskt endast 30 - 50 %, varvid rikligt med kolämne och pyrolysgaser bildas som biprodukt. 10 15 20 25 522 051 13 Med förfarandet enligt uppfinningen kan torvolja med högre verkningsgrad än tidigare är känt framställas, emedan de bildade biprodukterna i värmepannan kan omvandlas till värme och ånga för energiproduktionen. Förbränningstorvens fukthalt är vanligen 40 - 55 %, varvid det är fördelaktigt att använda en anordning enligt figur 1 eller 3.

I stället för torv kan altemativt brännskiffer användas som material som skall pyrolyseras, varvid pyrolysvätskans utbyte är endast 20 - 40 % och askhalten är påfallande hög.

Exempel 4 Avfallsplast pyrolyseras enligt den uppfinningsenliga anordningen. Av- fallsplast innehåller vanligen under 10 % vatten och under 10 % sand och ask- ämne.

Med en i figur 2 visad anordning kan avfallsplast redan i små mängder py- rolyseras, till pyrolysolja utan att processen i en kraftanläggning eller värmecen- tral, som driver virvelpannan, störs. Efter pyrolyseringen avlägsnas den med plas- ten medkomna sanden från pyrolysångan med hjälp av cyklonen och leds till vär- mepannan. Vattnet som kommit med plasten dekanteras från pyrolysoljan efter kondensorn, emedan vattnet ej blandar sig med den av kolväten, huvudsakligen polyeten och polypropen, bestående pyrolysoljan.

Mängderna avfallsplast som skall pyrolyseras kan vara synnerligen små jämförda med värmepannans bränsleström, varvid pyrolysatorns bränslebehov är till och med under 5 - 10 % av värmepannans bränsleeffekt.

Förfarandet enligt uppfinningen lämpar sig i olika utföringsformer för fram- ställning av olika pyrolysoljor och produktion av värmeenergi.

Uppfinningens utföringsformer begränsas ej till de framförda exemplen utan de kan variera inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (20)

20 25 30 522 051 14 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av pyrolysolja genom att bränsle inmatas i en värmepanna förenad med en pyrolysreaktor och en kondensor där det bränns för producerande av värmeenergi varefter pyrolysånga bildas, ur biomassa eller liknande flyktiga ämnen innehållande organiskt material i en pyrolysreaktor, vilken ånga kondenserar till en pyrolysolja i kondensorn varvid den i värmepannan bildade värrneenergin tas tillvara, kännetecknat därav, att till värmepannan och pyrolysreaktorn matas med väsentligen olika bränslen för att förbättra verknings- graden vid bränning och pyrolys och utbytet av pyrolysoljan, samt att endast en del av den bildade värmeenergin leds till pyrolysreaktorn, vars bränsleeffekt är högst 50 % av värmepannans bränsleeffekt.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att pyrolysreaktorns bränsleeffekt är högst 25 % av värmepannans bränsleeffekt.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat därav, att in i värmepannan matas bark från träd, flis från skogen, torv, stenkol och/eller flerbränsleblandningar.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1-3 , kännetecknat därav, att in i pyrolysreaktorn matas sågspån, halm, avfallsplast, trä och/eller torv.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1-4, kännetecknat därav, att in i pyrolysreaktorn matas sågspån och in i värmepannan matas bark från träd, flis från skogen, torv och/eller stenkol.

6. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 5, kännetecknat därav, att bränslet som skall pyrolyseras torkas termiskt i en tork, vilken väsentligen inte- greras i anslutning till pyrolysreaktorn och/eller värmepannan, och endast en del av den i värmepannan bildade värmeenergin leds till torken. 20 25 30 522 051 15

7. Förfarande enligt något av patentkraven 1- 6, kännetecknat därav, att torken placeras väsentligen i anslutning till pyrolysreaktorn för bildande av en enhetlig reaktor.

8. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 7, kännetecknat därav, att de okondenserbara gaserna fast- och kolämnet och/eller vattenblandningen cirkule- ras från pyrolysreaktorn, kondensorn, torken, avskiljaren och/eller filtren till värme- pannan för att brännas.

9. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 8, kännetecknat därav, att pyrolysreaktorn placeras väsentligen i anslutning till värmepannans flamugn.

10. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 9, kännetecknat därav, att pyrolysreaktorn är en returfibervirvelreaktor, en bubblande virvelreaktor eller liknande.

11. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 10, kännetecknat därav, att värmepannan är en virvelbäddspanna.

12. Anordning för framställning av pyrolysolja, till vilken anordning hör en värrnepanna ( 1), vari ett bränsle förbränns för producerande av värmeenergi, en pyrolysreaktor (2), i vilken ur biomassa och/eller liknande flyktiga ämnen inne- hållande organiskt material bildas pyrolysånga, och en kondensor (3), vari pyro- lysångan kondenseras till pyrolysolja, varvid pyrolysreaktorn (2) och kondensom (3) väsentligen är integrerade i anslutning till värmepannan (1), och till värme- pannan hör åtminstone en värmeåtervinningsanordning för tillvaratagande av den i värmepannan bildade värmen, kännetecknad därav, att till anordningen hör separat inmatningsanordningen (5, 15) för inmatning av väsentligen olika bränslen till värmepannan (1) och till pyrolysreaktorn (2), och åtminstone en överförings- anordning (9), vilken är anordnad att överföra endast en del av den bildade värme- energin till pyrolysreaktorn (2), vars bränsleeffekt är högst 50 % av värmepannans bränsleeffekt. 20 25 30 522 051 16

13. Anordning enligt patentkrav 12, kännetecknad därav, att pyrolysreaktorns (2) bränsleeffekt är högst 25 % av värmepannans bränsleeffekt.

14. Anordning enligt patentkraven 12 eller 13, kännetecknad därav, att till anordningen hör en tork (4) för termiskt torkande av bränslet som skall pyrolyse- ras, vilken tork är väsentligen integrerad i anslutning till pyrolysreaktorn (2) och/eller till värmepannan (1), och en överföringsanordning (8), vilken är anordnad att överföra endast en del av den i värmepannan bildade värmeenergin till torken (4)-

15. Anordning enligt något av patentkraven 12 - 14, kännetecknad därav, att torken (4) väsentligen är placerad i anslutning till pyrolysreaktorn (2) för att bilda en enhetlig reaktor (16).

16. Anordning enligt något av patentkraven 12 - 15, kännetecknad därav, att till anordningen hör en partikelavskiljare (6) och/eller ett filter (7) för separerande av fast- och kolämne från pyrolysångan.

17. Anordning enligt något av patentkraven 12 - 16, kännetecknad därav, att till anordningen hör åtminstone ett cirkulationsrör (12, 13, 14) för cirkulerande av de okondenserbara gaserna fast- och kolämnet och/eller vattenblandningen från pyrolysreaktorn (2), kondensorn (3), torken (4), avskiljaren (6) och/eller filtren (7) till värmepannan (1) för förbränning.

18. Anordning enligt något av patentkraven 12 - 17, kännetecknad därav, att pyrolysreaktorn (2) väsentligen är placerad i samband med värmepannans (1) flamugn (18).

19. Anordning enligt något av patentkraven 12 - 18, kännetecknad därav, att pyrolysreaktorn (2) är en returfibervirvelreaktor, en bubblande virvelreaktor eller liknande.

20. Anordning enligt något av patentkraven 12 - 19, kännetecknad därav, att värmepannan (1) är en virvelbäddspanna.