[go: up one dir, main page]

RU2549947C1 - Biomass utilisation plant and method - Google Patents

Biomass utilisation plant and method Download PDF

Info

Publication number
RU2549947C1
RU2549947C1 RU2014107374/03A RU2014107374A RU2549947C1 RU 2549947 C1 RU2549947 C1 RU 2549947C1 RU 2014107374/03 A RU2014107374/03 A RU 2014107374/03A RU 2014107374 A RU2014107374 A RU 2014107374A RU 2549947 C1 RU2549947 C1 RU 2549947C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
biomass
catalyst
gasification
layer
Prior art date
Application number
RU2014107374/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Дмитриевич Симонов
Александр Саитгалиевич Афлятунов
Максим Юрьевич Лебедев
Николай Алексеевич Языков
Вадим Анатольевич Яковлев
Валентин Николаевич Пармон
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2014107374/03A priority Critical patent/RU2549947C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2549947C1 publication Critical patent/RU2549947C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention describes a structure of a biomass utilisation plant by means of gasification or pyrolysis, in which a vertical cylindrical reactor with a solid particle bed in its lower part, which is provided with devices for supply of biomass and medium under pressure to the solid particle bed, as well as devices for collection of combustible gasification products at the outlet in its upper part, located coaxially inside the annular reactor containing a layer of a granulated catalyst of complete oxidation in its lower part, and provided with a gas-distributing grid and devices for fuel and air supply to a catalyst layer, as well as devices for collection of combustion products, which are located in its upper part. To external surface of the internal reactor there welded are flat ribs from material of the reactor housing, and between branch pipes for supply of biomass and medium under pressure there arranged is a gas-distributing grid above which there located is an organisational head piece, a non-isothermal grid and a heat exchanger, and gaseous gasification products are supplied to the branch pipe for supply of medium under pressure. The lower part of the annular reactor is provided with particles of a catalyser of deep oxidation of substances mixed with disperse particles of inert material, and above the gas-distributing grid there located is the organisational head piece, the non-isothermal grid and the heat exchanger.
EFFECT: increasing productivity as to utilised biomass.
6 cl, 9 ex, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам и способам для переработки отходов, преимущественно биомассы, путем газификации с получением жидких и газообразных горючих продуктов, используемых в качестве топлива или промежуточных полупродуктов для химического синтеза или жидких моторных топлив.The invention relates to devices and methods for processing waste, mainly biomass, by gasification to produce liquid and gaseous combustible products used as fuel or intermediate intermediates for chemical synthesis or liquid motor fuels.

Известен способ и аппарат переработки отходов (US 6190429, F27B, 20/02/2001) путем газификации, включающий стадии газификации отходов в реакторе кипящего слоя при сравнительно низкой температуре, подачи газов и угля, полученных в реакторе кипящего слоя, в высокотемпературную камеру сгорания, получения низко- или среднекалорийного газа в высокотемпературной камере сгорания при сравнительно высокой температуре. В реакторе кипящего слоя предпочтительно используется кипящий слой с продольной циркуляцией частиц. Высокотемпературная камера сгорания может быть выполнена как вихревая камера сгорания. Температура в реакторе кипящего слоя может быть в интервале 450-800°C. Температура в высокотемпературной камере сгорания может быть 1300°C и выше. К недостаткам известного способа относится высокая температура в камере сгорания (1300°C и выше), что приводит к образованию значительного количества оксидов азота в дымовых газах, а также сложность установки и способа переработки.A known method and apparatus for processing waste (US 6190429, F27B, 20/02/2001) by gasification, comprising the steps of gasifying waste in a fluidized bed reactor at a relatively low temperature, supplying gases and coal obtained in a fluidized bed reactor to a high temperature combustion chamber, obtaining low- or medium-calorie gas in a high-temperature combustion chamber at a relatively high temperature. In a fluidized bed reactor, a fluidized bed with a longitudinal circulation of particles is preferably used. A high temperature combustion chamber can be implemented as a vortex combustion chamber. The temperature in the fluidized bed reactor may be in the range of 450-800 ° C. The temperature in the high temperature combustion chamber can be 1300 ° C or higher. The disadvantages of this method include the high temperature in the combustion chamber (1300 ° C and above), which leads to the formation of a significant amount of nitrogen oxides in flue gases, as well as the complexity of the installation and processing method.

Известны способ и установка для переработки отходов путем сушки, сублимации, окисления и сжигания (US 5806444, F23G 015/00, 15.09.1998). Установка для осуществления метода включает печь с камерой внутри для кипящего слоя частиц, средства для рециркуляции частиц слоя, устройство для смешения частиц и отходов, покрытия циркулирующих частиц слоя отходами, сушки отходов, средства для подачи отходов в печь из устройства сушки отходов. Изобретение применимо для переработки влажных отходов, в особенности шламов. Недостатками установки для осуществления способа является сложность рециркуляции частиц кипящего слоя и подготовка отходов к переработке. Дополнительно отходящие из установки газы загрязняются газовыми выбросами, образующимися при сушке отходов.A known method and installation for processing waste by drying, sublimation, oxidation and combustion (US 5806444, F23G 015/00, 09/15/1998). The apparatus for implementing the method includes a furnace with a chamber inside for a fluidized bed of particles, means for recycling the particles of the layer, a device for mixing particles and waste, coating the circulating particles of the layer with waste, drying the waste, means for supplying waste to the furnace from the waste drying device. The invention is applicable to the processing of wet waste, in particular sludge. The disadvantages of the installation for implementing the method is the difficulty of recycling particles of the fluidized bed and the preparation of waste for processing. In addition, the exhaust gases from the installation are polluted by gas emissions resulting from the drying of waste.

Известен способ переработки биомассы или отходов и устройство для его осуществления с получением энергии, а именно пара и/или электричества путем сжигания биотоплива или отходов с минимальными выбросами вредных или токсичных соединений (US 5626088, F23G 007/00, 06.05.1997). Основные решения известного способа предусматривают: газификацию биотоплива или отходов в газификаторе с циркулирующим псевдоожиженным слоем; стандартный бойлер для сжигания топлива, имеющий горелку для сжигания пылевидного угля или нефти (или природного газа в его нижней части), и средства для сжигания газа, полученного в газификаторе, расположенные выше горелки. Биотоплива или отходы газифицируют в кипящем слое, например, угольной золы, выделенной из топки бойлера, или других твердых частиц. Недостатками известного устройства и способа являются необходимость дополнительного оборудования для очистки сырого газа газификации от токсичных компонентов, относительно высокие температуры сжигания 800-1050°C в бойлере, не предотвращающие образование термических и топливных оксидов азота, а также CO при малых избытках воздуха при горении (5-10%) (особенно при горении дополнительного топлива в виде пылевидного угля).A known method of processing biomass or waste and a device for its implementation to produce energy, namely steam and / or electricity by burning biofuel or waste with minimal emissions of harmful or toxic compounds (US 5626088, F23G 007/00, 05/06/1997). The main solutions of the known method include: gasification of biofuel or waste in a circulating fluidized bed gasifier; a standard boiler for burning fuel, having a burner for burning pulverized coal or oil (or natural gas in its lower part), and means for burning gas obtained in the gasifier located above the burner. Biofuels or waste gasify in a fluidized bed, for example, coal ash extracted from the furnace of the boiler, or other solid particles. The disadvantages of the known device and method are the need for additional equipment for cleaning raw gas from gasification from toxic components, relatively high combustion temperatures of 800-1050 ° C in the boiler, which do not prevent the formation of thermal and fuel nitrogen oxides, as well as CO with small excess air during combustion (5 -10%) (especially when burning additional fuel in the form of pulverized coal).

Наиболее близкой по технической сущности является установка для газификации биомассы (RU 76424, F23G 7/00, F27B 15/00, 02.04.2008), включающая вертикальный цилиндрический реактор со слоем твердых частиц в его нижней части, оборудованный средствами подачи среды под давлением (воздуха, паровоздушной смеси, инертного газа) в слой твердых частиц, а также средствами для сбора горючих продуктов газификации, расположенных в его верхней части. Реактор для газификации биомассы расположен коаксиально внутри кольцевого реактора, содержащего слой гранулированного катализатора полного окисления в его нижней части, и оборудованный газораспределительной решеткой и средствами для подачи топлива, например дизельного, и воздуха в слой катализатора, а также средствами для сбора продуктов сгорания, расположенных в его верхней части. Преимущественно, выход внутреннего реактора (средства для сбора горючих продуктов газификации) дополнительно снабжен каналом для подачи части продуктов газификации в качестве дополнительного топлива в нижнюю часть внешнего реактора. Преимущественно, внутренний реактор дополнительно оборудован циклоном и емкостью для сбора твердых продуктов газификации биомассы, а внешний реактор дополнительно оборудован циклоном и емкостью для сбора твердых продуктов горения топлива. В частном случае дно внутреннего реактора выполнено в виде конуса с острым углом, например 30°.The closest in technical essence is the installation for biomass gasification (RU 76424, F23G 7/00, F27B 15/00, 04/02/2008), including a vertical cylindrical reactor with a layer of solid particles in its lower part, equipped with means for supplying pressure medium (air , vapor-air mixture, inert gas) into the layer of solid particles, as well as means for collecting combustible gasification products located in its upper part. The biomass gasification reactor is located coaxially inside a ring reactor containing a layer of granular catalyst of complete oxidation in its lower part and equipped with a gas distribution grid and means for supplying fuel, for example diesel, and air to the catalyst layer, as well as means for collecting combustion products located in its top. Advantageously, the outlet of the internal reactor (means for collecting combustible gasification products) is further provided with a channel for supplying part of the gasification products as additional fuel to the lower part of the external reactor. Advantageously, the internal reactor is additionally equipped with a cyclone and a container for collecting solid biomass gasification products, and the external reactor is additionally equipped with a cyclone and a container for collecting solid fuel combustion products. In a particular case, the bottom of the internal reactor is made in the form of a cone with an acute angle, for example, 30 °.

Недостатками установки являются небольшая внешняя поверхность реактора газификации, необходимая для передачи теплоты из кольцевого реактора. Это приводит к увеличению высоты кипящего слоя твердых дисперсных частиц и катализатора и, соответственно, высоты реакторов и, как следствие, к увеличению энергетических затрат на дутьевое оборудование для обеспечения кипения слоя. Дополнительно возрастает расход дисперсных частиц и дефицитного дорогостоящего катализатора полного окисления. При сжигании части биомассы в реакторе газификации происходит разбавление газообразных продуктов газификации азотом воздуха и снижение их теплотворной способности.The disadvantages of the installation are the small external surface of the gasification reactor, necessary for the transfer of heat from the ring reactor. This leads to an increase in the height of the fluidized bed of solid dispersed particles and catalyst and, accordingly, in the height of the reactors and, as a consequence, to an increase in the energy costs of blowing equipment to ensure boiling of the bed. Additionally, the consumption of dispersed particles and a scarce expensive catalyst for complete oxidation increases. When part of the biomass is burned in a gasification reactor, the gaseous products of gasification are diluted with air nitrogen and their calorific value decreases.

К недостаткам установки относятся также сложность регулирования температуры в кипящем слое и неоднородность слоя за счет газовых пузырей, которая приводит к увеличению выбросов токсичных веществ с дымовыми газами при горении топлив в кольцевом реакторе и снижению степени газификации биомассы в реакторе газификации.The installation’s disadvantages also include the difficulty of controlling the temperature in the fluidized bed and the heterogeneity of the layer due to gas bubbles, which leads to an increase in toxic substances emissions from flue gases during fuel combustion in a ring reactor and a decrease in the degree of biomass gasification in a gasification reactor.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в разработке способа и установки для утилизации биомассы, эффективно использующей тепло при сжигании топлива с обеспечением экологической безопасности отходящих дымовых газов и позволяющая уменьшить расход катализатора полного окисления.The problem solved by the present invention is to develop a method and installation for the utilization of biomass, efficiently using heat when burning fuel, ensuring environmental safety of the exhaust flue gas and allowing to reduce the consumption of the catalyst for complete oxidation.

Задача решается конструкцией установки для утилизации биомассы путем газификации или пиролиза, в которой вертикальный цилиндрический реактор со слоем твердых частиц в его нижней части, оборудованный средствами для подачи биомассы и среды под давлением (воздуха, паровоздушной смеси, инертного газа) в слой твердых частиц, а также средствами для сбора горючих продуктов газификации на выходе в его верхней части, расположенный коаксиально внутри кольцевого реактора, содержащего слой гранулированного катализатора полного окисления в его нижней части, и оборудованный газораспределительной решеткой и средствами для подачи топлива и воздуха в слой катализатора, а также средствами для сбора продуктов сгорания, расположенных в его верхней части. К внешней поверхности внутреннего реактора приварены плоские ребра из материала корпуса реактора, а между патрубками для подачи биомассы и среды под давлением размещена газораспределительная решетка, над которой располагается организующая насадка, неизотермическая решетка и теплообменник, а в патрубок для подачи среды под давлением направляются газообразные продукты газификации. Кольцевой реактор в нижней части содержит частицы катализатора глубокого окисления веществ в смеси с дисперсными частицами инертного материала в соотношении 20-90 мас.% катализатора и 10-80 мас.% инертного материала, а над газораспределительной решеткой располагается организующая насадка, неизотермическая решетка и теплообменник.The problem is solved by the design of the installation for biomass utilization by gasification or pyrolysis, in which a vertical cylindrical reactor with a layer of solid particles in its lower part, equipped with means for supplying biomass and pressure medium (air, vapor-air mixture, inert gas) to the layer of solid particles, and also means for collecting combustible gasification products at the outlet in its upper part, located coaxially inside a ring reactor containing a layer of granular catalyst for complete oxidation in its the bottom part, and equipped with a gas distribution grill and means for supplying fuel and air to the catalyst bed, as well as means for collecting combustion products located in its upper part. Flat ribs from the material of the reactor vessel are welded to the outer surface of the internal reactor, and a gas distribution grid is located between the nozzles for supplying biomass and pressure medium, over which the organizing nozzle, non-isothermal grid and heat exchanger are located, and gaseous gasification products are sent to the pipe for supplying pressure medium . The ring reactor in the lower part contains particles of a deep oxidation catalyst mixed with dispersed particles of an inert material in a ratio of 20-90 wt.% Catalyst and 10-80 wt.% Inert material, and an organizing nozzle, a non-isothermal grate, and a heat exchanger are located above the gas distribution grid.

Задача решается также способом утилизации биомассы путем использования вышеописанной установки.The problem is also solved by the method of biomass utilization by using the above installation.

На Фиг. изображена схема установки для утилизации биомассы.In FIG. depicts a setup diagram for the disposal of biomass.

Установка состоит из реактора 1 с газораспределительной решеткой 2, на которую загружают дисперсные частицы 3. Над газораспределительной решеткой 2 располагаются организующая насадка 4, неизотермическая решетка 5 и теплообменник 6, охлаждаемый водой. На внешней поверхности реактора приварены плоские ребра 7. Над газораспределительной решеткой 2 ниже организующей насадки 4 расположен ввод устройства для подачи биомассы 8. Газы после выхода из верхней части реактора 1 отделяются от твердых продуктов в циклоне 9, а жидкие продукты конденсируются в теплообменнике 10. После теплообменника 10 газодувкой 11 газы газификации частично подаются под газораспределительную решетку 2. Реактор 1 расположен коаксиально внутри кольцевого реактора 12. Реактор 12 также снабжен газораспределительной решеткой 13, на которой расположен слой дисперсного катализатора полного окисления 14. Под газораспределительную решетку 13 вводится воздух. Над газораспределительной решеткой расположены ввод топлива (жидкого) 15, ввод части газов газификации 16 и ввод устройства для подачи твердых продуктов газификации 17, выше которых расположены организующая насадка 18, неизотермическая решетка 19 и теплообменник 20. В верхней части реактора расположен выход дымовых газов 21 и далее средства очистки дымовых газов от пыли 22.The installation consists of a reactor 1 with a gas distribution grid 2, onto which dispersed particles are loaded 3. Above the gas distribution grid 2, an organizing nozzle 4, a non-isothermal grid 5 and a heat exchanger 6 cooled by water are located. On the outer surface of the reactor, flat ribs are welded 7. Above the gas distribution grid 2 below the organizing nozzle 4 is the input of the biomass supply device 8. The gases after leaving the upper part of the reactor 1 are separated from the solid products in cyclone 9, and the liquid products are condensed in the heat exchanger 10. After the heat exchanger 10 with a gas blower 11 gasification gases are partially supplied under the gas distribution grid 2. The reactor 1 is located coaxially inside the ring reactor 12. The reactor 12 is also equipped with a gas distribution grid 13, on which the particulate layer 14. The complete oxidation of the catalyst under a gas distribution grid 13 is introduced air. Above the gas distribution grid there is a fuel (liquid) inlet 15, a portion of the gasification gas part 16 and an apparatus for supplying solid gasification products 17, an organizer nozzle 18, a non-isothermal grate 19 and a heat exchanger 20 are located in the upper part of the reactor, a flue gas outlet 21 and further means for cleaning flue gases from dust 22.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Слой частиц катализатора полного окисления 14 в реакторе 12 нагревается за счет внешнего источника теплоты до температуры 300-350°C. Затем под газораспределительную решетку 13 в слой катализатора подается воздух, который приводит слой в псевдоожиженное состояние и одновременно в слой через устройство 15 начинает дозироваться топливо. Температура в слое повышается до 700-750°C. После этого внешний источник теплоты отключается. Температура в слое регулируется расходом топлива. Наличие организующей насадки 18 позволяет полностью окислить топливо до неизотермической решетки 19. В зависимости от параметров неизотермической решетки 19 температура в верхней части псевдоожиженного слоя поддерживается ниже температуры псевдоожиженного слоя под решеткой за счет отвода теплоты теплообменником 20 над решеткой 19, что позволяет снизить температуру слоя и отходящих из реактора дымовых газов в пределе до температуры конденсации паров воды, например 100°C. Теплота, выделяющаяся в псевдоожиженном слое катализатора реактора 12, передается через стенку и ребра 7 в реактор 1 и нагревает слой дисперсных частиц 3. После достижения в реакторе 12 рабочей температуры под газораспределительную решетку реактора 1 газодувкой 11 подается инертный газ для псевдоожижения слоя дисперсных частиц 3, например дымовые газы после циклона 22 через вентиль 23. Избыток дымовых газов сбрасывается через вентиль 24. После вытеснения из реактора 1, циклона 9 и теплообменника 10 кислорода вентиль 23 закрывается, а в слой 3 устройством 8 подается биомасса. В слое 3, организованном насадкой 4, происходит газификация биомассы. Температура в слое 400-750°C поддерживается расходом биомассы, а также отвода теплоты при нагреве воды в теплообменнике 6 над неизотермической решеткой 5. Выделяющиеся при газификации биомассы продукты (твердые, жидкие и газообразные) из реактора 1 направляются на разделение в циклон 9 и теплообменник 10. После циклона 9 твердые продукты направляются на сжигание в реактор 12 или на утилизацию, например, в качестве адсорбента или облагороженного твердого топлива или на захоронение (при полном превращении биомассы до минеральной золы). После теплообменника 10 жидкие продукты направляются на сжигание в реактор 12 или на переработку для получения энергетического или моторного топлива. Газообразные продукты после теплообменника 10 направляются на сжигание в реактор 12 или на переработку в качестве сырья для химического синтеза, например, моторного топлива.The layer of particles of the catalyst for complete oxidation 14 in the reactor 12 is heated by an external heat source to a temperature of 300-350 ° C. Then, under the gas distribution grid 13, air is supplied to the catalyst bed, which brings the bed to a fluidized state and, at the same time, fuel is dosed into the bed through the device 15. The temperature in the layer rises to 700-750 ° C. After that, the external heat source is turned off. The temperature in the layer is regulated by fuel consumption. The presence of the organizing nozzle 18 allows you to completely oxidize the fuel to a non-isothermal grate 19. Depending on the parameters of the non-isothermal grate 19, the temperature in the upper part of the fluidized bed is kept below the temperature of the fluidized bed under the grate due to heat removal by the heat exchanger 20 above the grate 19, which reduces the temperature of the bed and the waste from the flue gas reactor in the limit to the temperature of condensation of water vapor, for example 100 ° C. The heat released in the fluidized bed of the catalyst of the reactor 12 is transferred through the wall and ribs 7 to the reactor 1 and heats the dispersed particles layer 3. After reaching the working temperature in the reactor 12, an inert gas is supplied under the gas distribution grid of the reactor 1 by gas blower 11, for example, flue gases after cyclone 22 through valve 23. Excess flue gases are discharged through valve 24. After the oxygen has been displaced from reactor 1, cyclone 9 and heat exchanger 10, valve 23 is closed and Tween 8 is fed biomass. In layer 3, organized by nozzle 4, biomass gasification occurs. The temperature in the layer 400-750 ° C is supported by the consumption of biomass, as well as heat removal when heating the water in the heat exchanger 6 above the non-isothermal grate 5. The products (solid, liquid and gaseous) released during gasification of the biomass from the reactor 1 are sent for separation into a cyclone 9 and a heat exchanger 10. After cyclone 9, solid products are sent for combustion in the reactor 12 or for disposal, for example, as an adsorbent or enriched solid fuel or for disposal (with the complete conversion of biomass to mineral ash). After the heat exchanger 10, the liquid products are sent for combustion in the reactor 12 or for processing to obtain energy or motor fuel. The gaseous products after the heat exchanger 10 are sent for combustion in the reactor 12 or for processing as raw materials for chemical synthesis, for example, motor fuel.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами, таблицей и Фиг.The invention is illustrated by the following examples, table and FIG.

Пример 1Example 1

В установке, изображенной на Фиг., проводят утилизацию биомассы газификацией методом быстрого пиролиза. В качестве биомассы используют опилки древесины хвойных пород с влажностью 10%. Диаметр внутреннего реактора газификации 1-60 мм. Диаметр внешнего кольцевого реактора 12-122 мм. В реактор 12 загружают алюмомагниймеднохромовый катализатор полного окисления CuMgCr2O4/Al2O3 со средним диаметром гранул 1,5 мм. Под газораспределительную решетку 13 подают воздух в количестве 28 м3/ч. Высота кипящего слоя в реакторе 12 до неизотермической решетки - 0,5 м. В реактор 1 загружают гранулы речного песка со средним диаметром 1,3 мм. Под газораспределительную решетку 2 подают инертный газ в количестве 10 м3/ч (дымовые газы после циклона 22 или газы газификации). Высота кипящего слоя в реакторе 1 до неизотермической решетки - 0,5 м. Над газораспределительными решетками в реакторах 1 и 12 размещены организующие насадки в виде пакета решеток из проволоки диаметром 3 мм с ячейкой в свету 20 мм и расстоянием между решетками 30 мм. Высота насадок 300 мм. Над организующими насадками размещают неизотермические решетки в виде пакета решеток из проволоки диаметром 3 мм с ячейкой в свету 10 мм и расстоянием между решетками 10 мм. Высота насадки 60 мм. Над неизотермическими решетками размещают трубчатые теплообменники змеевикового типа, охлаждаемые водой. На внешней стенке реактора 1 приварены теплообменные ребра 7 толщиной 5 мм и высотой 15 мм с общей поверхностью 0,16 м2. Слой катализатора в реакторе 12 разогревают до температуры 300°C за счет подогрева воздуха внешним электроподогревателем. Затем в слой реактора 12 начинают дозировать дизельное топливо и доводят температуру в слое до 700-750°C за счет теплоты сгорания топлива. Затем в реактор 1 начинают подавать древесные опилки. В реакторе 1 устанавливают температуру 500°C за счет изменения расхода подаваемых опилок. На выходе реактора 12 фиксируют содержание CO и оксидов азота в дымовых газах. На выходе реактора после теплообменника 10 фиксируют содержание CO, CO2, CH4, H2 в газах газификации и количество образующихся жидких продуктов. После циклона 9 фиксируют количество образующихся после газификации твердых продуктов.In the installation depicted in Fig., Spend the disposal of biomass gasification by rapid pyrolysis. Softwood sawdust with a moisture content of 10% is used as biomass. The diameter of the internal gasification reactor is 1-60 mm. The diameter of the outer ring reactor is 12-122 mm. In the reactor 12 is loaded alumina-copper-chromium catalyst for the complete oxidation of CuMgCr 2 O 4 / Al 2 O 3 with an average diameter of granules of 1.5 mm Under the gas distribution grid 13 serves air in an amount of 28 m 3 / h The height of the fluidized bed in the reactor 12 to a non-isothermal grating is 0.5 m. Granules of river sand with an average diameter of 1.3 mm are loaded into the reactor 1. Under the gas distribution grid 2 serves an inert gas in an amount of 10 m 3 / h (flue gases after cyclone 22 or gasification gas). The height of the fluidized bed in reactor 1 to a non-isothermal grate is 0.5 m. Above the gas distribution gratings in reactors 1 and 12, organizing nozzles are placed in the form of a packet of gratings made of wire with a diameter of 3 mm with a clear cell of 20 mm and a distance between the gratings of 30 mm. The height of the nozzles is 300 mm. Non-isothermal gratings are placed above the organizing nozzles in the form of a packet of gratings made of wire with a diameter of 3 mm with a cell in the light of 10 mm and a distance between the gratings of 10 mm. Nozzle height 60 mm. Above the non-isothermal gratings are placed tubular coil-type heat exchangers cooled by water. On the outer wall of the reactor 1, heat exchange fins 7 are welded with a thickness of 5 mm and a height of 15 mm with a total surface of 0.16 m 2 . The catalyst layer in the reactor 12 is heated to a temperature of 300 ° C by heating the air with an external electric heater. Then, diesel fuel is started to be dosed into the layer of the reactor 12 and the temperature in the layer is brought up to 700-750 ° C due to the heat of combustion of the fuel. Then, sawdust begins to be fed into reactor 1. In the reactor 1 set the temperature to 500 ° C by changing the flow rate of the supplied sawdust. At the outlet of the reactor 12, the content of CO and nitrogen oxides in the flue gases is recorded. At the outlet of the reactor after the heat exchanger 10, the content of CO, CO 2 , CH 4 , H 2 in the gasification gases and the amount of liquid products formed are recorded. After cyclone 9, the amount of solid products formed after gasification is recorded.

Данные по составу продуктов газификации приведены в таблице.Data on the composition of gasification products are given in the table.

Максимальная производительность по биомассе составляет 25,2 кг/ч при температуре в реакторе 12 - 700°C, а в реакторе 1 - 500°C. Содержание CO в дымовых газах после реактора 1 - 10 мг/м3, NOx - 5 мг/м3.The maximum biomass capacity is 25.2 kg / h at a temperature in the reactor of 12 - 700 ° C, and in the reactor 1 - 500 ° C. The CO content in the flue gases after the reactor is 1 - 10 mg / m 3 , NO x - 5 mg / m 3 .

Пример 2Example 2

Аналогичен примеру 1.Similar to example 1.

С внешней стенки реактора 1 удаляют теплообменные ребра 7. Максимальная производительность реактора 1 по биомассе уменьшается до 10,1 кг/ч.Heat transfer ribs 7 are removed from the outer wall of reactor 1. The maximum biomass productivity of reactor 1 decreases to 10.1 kg / h.

Пример 3Example 3

Аналогичен примеру 1.Similar to example 1.

Из реактора 12 удаляют организующую насадку 18. Концентрация CO в дымовых газах после реактора 12 возрастает до 40-60 мг/м3.The organizing nozzle 18 is removed from the reactor 12. The concentration of CO in the flue gases after the reactor 12 increases to 40-60 mg / m 3 .

Пример 4Example 4

Аналогичен примеру 1.Similar to example 1.

Из реактора 1 удаляют организующую насадку 4. Максимальная производительность реактора 1 по биомассе уменьшается до 22 кг/ч.The organizing nozzle 4 is removed from the reactor 1. The maximum biomass productivity of the reactor 1 is reduced to 22 kg / h.

Пример 5Example 5

Аналогичен примеру 1.Similar to example 1.

В реактор 12 загружают 20 мас.% катализатора CuMgCr2O4/Al2O3 и 80 мас.% речного песка. Содержание CO в дымовых газах после реактора 1 - 10 мг/м3, NOx - 5 мг/м3.Into reactor 12, 20% by weight of CuMgCr 2 O 4 / Al 2 O 3 catalyst and 80% by weight of river sand are charged. The CO content in the flue gases after the reactor is 1 - 10 mg / m 3 , NO x - 5 mg / m 3 .

Пример 6Example 6

Аналогичен примеру 1.Similar to example 1.

В реактор 12 загружают 10 мас.% катализатора CuMgCr2O4/Al2O3 и 90 мас.% речного песка. Содержание CO в дымовых газах после реактора 1 увеличивается до 40 мг/м3.10% by weight of CuMgCr 2 O 4 / Al 2 O 3 catalyst and 90% by weight of river sand are charged to reactor 12. The CO content in the flue gases after the reactor 1 increases to 40 mg / m 3 .

Пример 7Example 7

Аналогичен примеру 1.Similar to example 1.

В реактор 1 загружают катализатор CuMgCr2O4/Al2O3. Количество неконденсирующихся газов увеличивается до 23,3% (таблица).In the reactor 1 load the catalyst CuMgCr 2 O 4 / Al 2 O 3 . The amount of non-condensable gases increases to 23.3% (table).

Пример 8Example 8

Аналогичен примеру 1.Similar to example 1.

В реактор 1 загружают катализатор γ-Al2O3. Количество неконденсирующихся газов уменьшается до 5,7% (таблица).The reactor γ-loaded catalyst γ-Al 2 O 3 . The amount of non-condensable gases is reduced to 5.7% (table).

Пример 9Example 9

Аналогичен примеру 1.Similar to example 1.

В реакторе 12 поддерживают температуру 750°C. В реакторе 1 поддерживают температуру 700°C. Под газораспределительную решетку 2 подают газы газификации 5 м3/ч и водяной пар 5 м3/ч. В реактор 1 загружают катализатор CuMgCr2O4/Al2O3. Содержание неконденсирующихся газов увеличивается до 61,1% (таблица).The reactor 12 is maintained at a temperature of 750 ° C. In the reactor 1 maintain a temperature of 700 ° C. Under the gas distribution grid 2 serves gasification gas 5 m 3 / h and water vapor 5 m 3 / h In the reactor 1 load the catalyst CuMgCr 2 O 4 / Al 2 O 3 . The content of non-condensable gases increases to 61.1% (table).

ТаблицаTable Состав продуктов газификации в мас. %.The composition of gasification products in wt. % Номер примераExample Number Углеродный остатокCarbon residue Жидкие продуктыLiquid products Неконденсируемые газы (CH4, H2, CO, CO2)Non-condensing gases (CH 4 , H 2 , CO, CO 2 ) 1one 27,427.4 62,762.7 9,99.9 77 26,426,4 50,350.3 23,323.3 88 27,327.3 67,067.0 5,75.7 99 2,72.7 36,236,2 61,161.1

Как видно из приведенных примеров, предлагаемая установка позволяет с сохранением высоты кипящего слоя и, соответственно, энергетических затрат на дутьевое оборудование увеличить максимальную производительность по утилизируемой биомассе. При этом резко сокращается количество используемого дефицитного и дорогостоящего катализатора полного окисления. Дополнительно при использовании катализаторов при газификации биомассы имеется возможность регулировать состав продуктов газификации.As can be seen from the above examples, the proposed installation allows you to save the height of the fluidized bed and, accordingly, the energy costs of the blasting equipment to increase the maximum productivity of the utilized biomass. At the same time, the amount of the scarce and expensive catalyst for complete oxidation is sharply reduced. Additionally, when using catalysts for biomass gasification, it is possible to control the composition of gasification products.

Claims (6)

1. Установка для утилизации биомассы путем газификации или пиролиза, включающая вертикальный цилиндрический реактор со слоем твердых частиц в его нижней части, оборудованный средствами для подачи биомассы и среды под давлением, такой как воздух, паровоздушная смесь, инертный газ, в слой твердых частиц, а также средствами для сбора горючих продуктов газификации на выходе в его верхней части, расположенный коаксиально внутри кольцевого реактора, содержащего слой гранулированного катализатора полного окисления в его нижней части, и оборудованный газораспределительной решеткой и средствами для подачи топлива и воздуха в слой катализатора, а также средствами для сбора продуктов сгорания, расположенных в его верхней части, отличающаяся тем, что к внешней поверхности внутреннего реактора приварены плоские ребра из материала корпуса реактора и между патрубками для подачи биомассы и среды под давлением размещена газораспределительная решетка, над которой располагается слой твердых частиц, организующая насадка, неизотермическая решетка и теплообменник, а в патрубок для подачи среды под давлением направляются газообразные продукты газификации.1. Installation for utilization of biomass by gasification or pyrolysis, comprising a vertical cylindrical reactor with a layer of solid particles in its lower part, equipped with means for supplying biomass and pressure medium, such as air, vapor-air mixture, inert gas, into the layer of solid particles, and also means for collecting combustible gasification products at the outlet in its upper part, located coaxially inside a ring reactor containing a layer of granular catalyst for complete oxidation in its lower part, and equipment The gas distribution grid and means for supplying fuel and air to the catalyst bed, as well as means for collecting combustion products located in its upper part, characterized in that flat ribs from the material of the reactor vessel and between the nozzles for supplying biomass are welded to the outer surface of the internal reactor and a medium under pressure there is a gas distribution grill, over which there is a layer of solid particles, an organizing nozzle, a non-isothermal grill and a heat exchanger, and in the nozzle for the hearth As a result, gaseous gasification products are directed under pressure. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что кольцевой реактор содержит частицы катализатора глубокого окисления веществ в смеси с дисперсными частицами инертного материала в соотношении 20-90 мас.% катализатора и 10-80 мас.% инертного материала, а над газораспределительной решеткой располагается организующая насадка, неизотермическая решетка и теплообменник.2. Installation according to claim 1, characterized in that the ring reactor contains particles of a catalyst for the deep oxidation of substances mixed with dispersed particles of an inert material in a ratio of 20-90 wt.% Catalyst and 10-80 wt.% Inert material, and above the gas distribution grid The organizing nozzle, non-isothermal grill and heat exchanger are located. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что во внутреннем реакторе слой твердых частиц содержит катализатор разложения или синтеза углеводородов или конверсии углерода водяным паром.3. Installation according to claim 1, characterized in that in the internal reactor the layer of solid particles contains a catalyst for the decomposition or synthesis of hydrocarbons or carbon conversion by water vapor. 4. Способ утилизации биомассы газификацией или пиролизом в кипящем слое твердых частиц в кольцевом реакторе, расположенном коаксиально внутри кольцевого реактора, содержащего кипящий слой гранулированного катализатора полного окисления, отличающийся тем, что процесс осуществляют в установке по любому из пп.1-3.4. The method of biomass utilization by gasification or pyrolysis in a fluidized bed of solid particles in a ring reactor located coaxially inside a ring reactor containing a fluidized bed of a granular catalyst of complete oxidation, characterized in that the process is carried out in the installation according to any one of claims 1 to 3. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в кольцевой реактор загружают частицы катализатора глубокого окисления веществ в смеси с дисперсными частицами инертного материала в соотношении 20-90 мас.% катализатора и 10-80 мас.% инертного материала.5. The method according to claim 4, characterized in that the particles of the deep oxidation catalyst are mixed into a ring reactor in a mixture with dispersed particles of an inert material in a ratio of 20-90 wt.% Catalyst and 10-80 wt.% Inert material. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что во внутренний реактор загружают слой твердых частиц катализатора разложения или синтеза углеводородов или конверсии углерода водяным паром. 6. The method according to claim 4, characterized in that a layer of solid particles of a catalyst for decomposition or synthesis of hydrocarbons or carbon conversion with water vapor is loaded into an internal reactor.
RU2014107374/03A 2014-02-27 2014-02-27 Biomass utilisation plant and method RU2549947C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014107374/03A RU2549947C1 (en) 2014-02-27 2014-02-27 Biomass utilisation plant and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014107374/03A RU2549947C1 (en) 2014-02-27 2014-02-27 Biomass utilisation plant and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2549947C1 true RU2549947C1 (en) 2015-05-10

Family

ID=53293777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014107374/03A RU2549947C1 (en) 2014-02-27 2014-02-27 Biomass utilisation plant and method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2549947C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109611831A (en) * 2017-12-14 2019-04-12 湘潭锅炉有限责任公司 A kind of lignite destructive distillation circulating fluidized bed boiler
RU2776706C2 (en) * 2017-10-13 2022-07-25 Кортус АБ Method and installation for hydrotreatment of pyrolysis oil

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5626088A (en) * 1995-11-28 1997-05-06 Foster Wheeler Energia Oy Method and apparatus for utilizing biofuel or waste material in energy production
US5806444A (en) * 1994-02-25 1998-09-15 Fm Industrie Method and an installation for treating waste by drying, sublimination, oxidation, and combustion
RU2124674C1 (en) * 1996-01-10 1999-01-10 Акционерное общество открытого типа "Новосибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по экологическим проблемам" Catalytic heat generator
RU76424U1 (en) * 2008-04-02 2008-09-20 Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской Акдемии наук INSTALLATION FOR DISPOSAL OF BIOMASS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5806444A (en) * 1994-02-25 1998-09-15 Fm Industrie Method and an installation for treating waste by drying, sublimination, oxidation, and combustion
US5626088A (en) * 1995-11-28 1997-05-06 Foster Wheeler Energia Oy Method and apparatus for utilizing biofuel or waste material in energy production
RU2124674C1 (en) * 1996-01-10 1999-01-10 Акционерное общество открытого типа "Новосибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по экологическим проблемам" Catalytic heat generator
RU76424U1 (en) * 2008-04-02 2008-09-20 Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской Акдемии наук INSTALLATION FOR DISPOSAL OF BIOMASS

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776706C2 (en) * 2017-10-13 2022-07-25 Кортус АБ Method and installation for hydrotreatment of pyrolysis oil
CN109611831A (en) * 2017-12-14 2019-04-12 湘潭锅炉有限责任公司 A kind of lignite destructive distillation circulating fluidized bed boiler

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1213129C (en) A method for gasifying organic materials and material mixtures
FI122858B (en) Method for performing pyrolysis and pyrolysis apparatus
RU2428629C1 (en) Pyrolysis thermal gas-chemical plant for utilisation of solid domestic waste
CN101307244A (en) Double-bed alternating circulation sludge pyrolysis oil production method
CN105314812A (en) Sludge treatment system and treatment method thereof
RU2544669C1 (en) Method for processing combustible carbon- and/or hydrocarbon-containing products, and reactor for implementing it
CN105885950B (en) A solid waste three-bed combined pyrolysis gasification and tar cracking integrated system
CN101955803A (en) Low-rank coal carbonization method
RU2333929C1 (en) Method and device for hard fuel gasification
Simanjuntak et al. Experimental study and characterization of a two-compartment cylindrical internally circulating fluidized bed gasifier
CN204756902U (en) System for utilize gasifier to realize that carbon reduces discharging
CN102746902B (en) Gasification method of organic wastes and special gasification furnace
CN110906338A (en) Integrated fluidized bed garbage high-efficiency gasification combustion furnace
CN102249225A (en) System using biomass for heat supply for producing activated carbon by fly ash
CN205261533U (en) Boiler combustion system
RU2549947C1 (en) Biomass utilisation plant and method
JP2014125508A (en) Fuel gas generator
RU89670U1 (en) DEVICE FOR DISPOSAL OF WET WASTE CONTAINING ORGANIC MATERIALS
KR101311849B1 (en) Eco-friendly carbonization apparatus for treating organic waste
RU2406747C1 (en) Pyrolysis complex for recycling solid domestic wastes
CN105779009A (en) Biomass gasifying device, system and technology
RU76424U1 (en) INSTALLATION FOR DISPOSAL OF BIOMASS
RU84375U1 (en) ORGANIC MATERIALS PYROLYSIS PROCESSING DEVICE
CN104879745A (en) Method and system of realizing carbon emission reduction by gasifier
RU2721695C1 (en) Method of processing organic material to produce synthetic fuel gas in a high-temperature ablation pyrolisis of gravitational type