RO129722A1 - Instalaţie şi procedeu de carbonizare a biomasei - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu şi o instalaţie pentru obţinerea simultană de biomasă carbonizată şi gaz de sinteză. Procedeul conform invenţiei constă din mărunţirea biomasei până la o granulaţie corespunzătoare G20...G120, o umiditate de 6...25% care se tratează la o temperatură de 800...900°C timp de 2...5 h, din care rezultă o biomasă carbonizată, cu o porozitate de 600...1200 mp/g, având un conţinut de cenuşă de 76...86%, simultan cu obţinerea unui gaz de sinteză având o putere calorică de 16...18 Mj/Nmc, având 13...15,5% metan, 26...30% dioxid de carbon, 29...32% monoxid de carbon, 6...9% hidrogen. Instalaţia conform invenţiei este formată dintr-un cuptor (), o retortă () fixă şi o retortă () mobilă, prevăzută cu un orificiu () de evacuare gaze, nişte coşuri () pentru evacuarea accelerată de o pompă () de vid a gazelor de ardere, printr-o conductă () de gaze, un injector () de aburi, pentru eliminarea substanţelor volatile din biomasă.

Description

Instalație și procedeu de carbonizare a biomasei

Invenția se referă la un procedeu și o instalație de carbonizare a biomasei cu funcționare ciclică,continuă , pentru producere de biomasa carbonizată si de gaz de sinteza (singaz), care se aplica pentru valorificarea biomassei de ori-ce tip,lemn,deșeuri de lemn,din silvicultura si industriile conexe , biomasa din culturi energetice .

Este cunoscut sistemul de cogenerare din Gussing Austria care produce energie electrica si energie termica care are dezavantajul ca din procesul tehnologic nu rezulta biomasa carbonizată.

Este cunoscut sistemul VMR care obține cărbune de lemn dar are dezavantajul ca nu valorifica energie generata in procesul de carbonizare ,se risipește o cantitate mare de energie care nu este recuperata sub forma de energie electrica .

Problema pe care o rezolva invenția constă in obținerea prin multigenerarea simultana unei biomasa carbonizată de înaltă calitate ; utilizată in industria chimica ,industria metalurgica, pentru grill,industria nemetaliferelor ,industria siliciului,si in agricultura; si obținerea unui gaz de sinteza (singaz) cu o putere de 16%-18% Mj/Nm3 care este folosita pentru producerea energiei electrice si energie termica sub forma de apa calda si aer cald .

Procedeul conform invenției înlătură dezavantajele menționate anterior ,prin aceea ca prin introducerea biomasei in retorta mobila ,care este închisa etanș cu capac ,care la rândul lui este introdusa in retorta metalica fixa încălzită prealabil la temperatura de 800900 C° in cadrul instalației , biomasa din retorta mobila se încălzește din exterior către interior la temperatura de 480-670C⁰ in funcție de umiditate si soiul biomasei , durata de carbonizare este 2-5 ore , rezultând o biomasa cabonizata poroasa in retorta mobila cu caracteristici specifice ,simultan cu procesul de carbonizare rezulta un gaz de sinteza ^“2013-00183-- ^{2 7} -02- 2013

(singaz), care este evacuat din retorta mobila printr-un orificiu in retorta fixa ,iar din retorta fixa evacuarea gazului se realizează prin conducta de gaze .

Instalația pentru realizarea procedeului consta din niște cuptoare, un cuptor care are in componenta o retorta fixa cu un dispozitiv de etanșare , lateral se afla doua coșuri de evacuare a gazelor arse,cu deschidere din partea superioara a cuptorului, si la mijloc cu un cos de tiraj in scopul evacuării fortata a flacarei ,cu deschidere din partea inferioara , a cuptorului sau a cuptoarelor , fiecare cuptor este montat pe un suport singular sau in grup ,sub un pod rulant, in fiecare retorta fixa se afla cate o retorta mobila cu un capac etanș si un orificiu de evacuarea gazelor , retorta fixa este prevăzută cu o conducta de colectare, de evacuare a gazului de sinteza , conectata la o pompa de vid ,care are rolul de a absoarbe gazele generate din interiorului atat retortei mobila cat si a retortei fixa .

Procedeul si instalația conform prezentei invenții prezintă următoarele avantaje :

prelucrarea oricărui fel de biomasa indiferent de soiul,tipul,granulație ,sau umiditate, rezultind in paralel biomasa carbonizată

Obținerea simultana de biomasa carbonizată si gaz de sinteza

Calitatea biomasa carbonizată obținuta este net superioara

- Gazele de sinteza conțin 60% gaze utile

In continuare se da un exemplu de realizare a invenției in legătură cu figura care reprezintă:

Fig.1 -Secțiunea instalației

Prin prelucrarea biomasei de ori-ce tip,lemn,deșeuri de lemn,din silvicultura si indusriile conexe,biomasa din culturi energetice,biomasa din agricultura,care sunt maruntite la o granulație corespunzătoare G20..G120,sunt uscate la umiditatea corespunzătoare 6%..25% după care biomasa A este introdusa in retorta mobila 1 prevăzută cu orificiul de evacuare 2 a gazelor , care după închidere cu capac 3 , se introduce in retorta metalica

0? 2013-00183-^{2 7} Ό2· 2013 fixa 4 din cuptorul 5 încins la temperatura de 800-900 C°. Procesul de încălzire se realizează din exteriorul către interiorul retortei mobile lplină cu biomasa A la temperatura de 480-670 C° in funcție de umiditate, granulatie si soiul biomasei. Încălzirea la temperatura de 480-670 C° se poate realiza datorita evacuării controlata - efectuat prin poziționării coșului 6 pe partea superioara a cuptorului - a gazelor de ardere prin cos de evacuare 6 și controlului util -prin poziționării coșului 7 pe parte inferioara a cuptorului - al flăcării prin coșul de tiraj 7 , carbonizarea se realizează intr-un interval de 2-5 ore rezultând o biomasa carbonizată poroasa in retorta mobila 1 cu caracteristici specifice ,continui de C-Fix -76-86%,cenușa 0.9%-1.5% ,substanțe volatile 4-12% , suprafața specifica BET 200-600 m2/g ,si simultan cu carbonizarea rezulta gazele de sinteza , care sunt evacuate prin conducta de gaze 8 , accelerata datorita pompei de vid 9 , si au o putere calorica de 16 Mj-18Mj / Nm3,acest gaz de sinteza se compune din, CH4 metan 13-15.5% CO2 dioxid de carbon 26- 30,0 % , 02 oxigen 2- 3% , N2 nitrogen 810% , CO monoxid de carbon 29-32 % , H2 hidrogen 6-9% , biomasa încinsă la temperatura de 600-670 C care după sfârșitul ciclului de ardere mai este bombardata din exterior cu aburi prin injector de aburi 10 , cu scopul ca substanțele volatile sa fie expulzate mai intensiv din biomasa ,astfel rezultind o biomasa carbonizată foarte poroasa cu o suprafața specifica BET mai mare, ajungind la 600-1200 m2/g ,in acest caz, aburii calzi introduși in retorta mobila 1 peste biomasa carbonizată B care are temperatura de peste 670 C se descompun in H2 si 02, aceste elemente intra in reacție cu biomassa carbonizată care are 80% C°-fix avand ca drept rezultat gaze de sinteza de calitate care au in compoziție doar metan CH4,monoxid de carbon CO ,dioxid de carbon CO2 si hidrogen H2 ,din acest gaz de sinteza lipsand oxigenul 02 si nitrogenul N2 ,avand o putere calorica foarte ridicata /Nm3. Pe parcursul procesului technologic gazele rezultate din procesul de carbonizare sunt mereu sub presiune in retorta mobila 1 astfel gazele ies prin orificiu de evacuare 3 din retorta mobila lin retorta fixa 4 ,din retorta fixa 4 in conducta de gaze 8 si astefel se evita oxidarea biomasei A si a gazelor rezultate ,care după colectare gazele sunt absorbite de pompa de vid 9 care ajuta la exhaustarea gazelor de ί\- 2 Ο 1 3 - 0 Ο 1 8 3 - ² 7 -02- 2013

sinteza , astfel întregul proces tehnologic este accelerat , reducând ciclul de producție a șarjei de biomasa carbonizată cu 50% , după care aceste gaze sunt răcite ,tratate chimic,spalate si curatite de gudroane si alte impurități,după care sunt comprimate si inmagazionate in rezervoare de stocare din care sunt folosite ca drept combustibil pentru motoare cu ardere interna ,unde sunt transformate in energie electrica si termica,sau pot fi introduse direct din conducta de gaze, netratate ,necuratite ,neracite ,in sisteme de cogenerare tip ORCC pentru a produce energie electrica si energie termica.

Claims (7)

1. Revendicări

   1 .Procedeu de carbonizare a biomasei caracterizata prin aceea ca se realizează simultan biomasa carbonizată B poroasa si gaz de sinteza din biomasa cu granulație corespunzătoare G20..G120,uscate ,cu umiditate de 6%..25% la temperatura de 800-900 C intr-un interval de 2-5 ore
2. 2. Biomasa carbonizată conform revendicării 1 este caracterizata prin aceea ca are un continui de C-Fix -76-86%,cenușa 0.9%-1.5% ,substanțe volatile 4-12% , suprafața specifica BET 600-1200 m2/g
3. 3. Gazul de sinteza conform revendicării 1 este caracterizata prin aceea ca o putere calorica de 16 Mj-18Mj / Nm3,acest gaz de sinteza se compune din, CH4 metan 1315.5% CO2 dioxid de carbon 26- 30,0 % , 02 oxigen 2- 3% , N2 nitrogen 8-10% , CO monoxid de carbon 29-32 % , H2 hidrogen 6-9%
4. 4. Procedeu de carbonizare a biomasei caracterizata prin aceea ca prin acționarea cu jet de aburi la sfârșitul ciclului de carbonizare si exhaustarea gazelor de sinteza cu pompa de vid se obțină o biomasa carbonizată cu porozitate de 600-1200 m2/g
5. 5. Procedeu de carbonizare a biomasei caracterizata prin aceea ca prin acționarea cu jet de aburi la sfârșitul ciclului de carbonizare si exhaustarea gazelor de sinteza cu pompa de vid se obțină un gaz de sinteza fara continui de nitrogen N2 si oxigen 02 cu utilizare directa a gazului de sinteza in sisteme ORCC.
6. 6.Instalația formata din cuptor si retorta fixa si retorta mobila caracterizata prin aceea ca pentru captarea gazului de sinteza se utilizează o pompa de vacum ,care accelerează extragerea gazelor de sinteza din biomasa ,reducând ciclul de carbonizare cu 50% ^2013-00183-^{2 7} -02- 2013
7. 7.1nstalatia formata din cuptor si retorta fixa si retorta mobila caracterizata prin aceea ca in scopul evacuării controlata a gazelor de ardere prin cos de evacuare 6,este realizat prin poziționării coșului 6 pe partea superioara a cuptorului , controlul util al flăcării prin coșul de tiraj 7 se realizează prin poziționarea coșului 7 pe parte inferioara a cuptorului , carbonizare se reduce la un interval de 2-5 ore .