Способ низкотемпературного пиролиза гранулированной биомассы растительного или животного происхождения

Изобретение относится к области термической переработки биомассы растительного и животного происхождения в топливо или органическое удобрение для использования в различных отраслях народного хозяйства. Способ осуществляется с использованием реактора пиролиза, имеющего вертикально расположенные лотки, включающий подачу биомассы через верхний загрузочный вход реактора и последующее каскадное движение биомассы вниз через лотки посредством перемещения через щели в каждом из лотков и попадания биомассы на нижележащий лоток с выгрузкой термически обработанной биомассы через нижний разгрузочный выход из реактора. При этом нагрев, сушка и низкотемпературный пиролиз биомассы осуществляют газообразными продуктами пиролиза, выделяющимися на каждом лотке из биомассы при ее контакте с боковыми стенками и днищем лотка, обогреваемыми высокотемпературным теплоносителем. Кроме того, нижний лоток не обогревают высокотемпературным теплоносителем, а во внутренний объем нижнего лотка в находящийся на лотке слой биомассы через форсунку осуществляют прямую подачу охлаждающей воды, после чего охлажденную биомассу выгружают. Технический результат заключается в повышении надежности работы оборудования. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области термической переработки различных видов биомассы растительного (древесные отходы, солома, лузга подсолнечника, риса, проса и т.п.) и животного происхождения (навоз, помет) в конечный продукт с высокой добавленной стоимостью, который может быть использован как топливо или органическое удобрение в различных отраслях народного хозяйства.

Термическая обработка заключается в низкотемпературном пиролизе (отжиге) биомассы, т.е. в нагреве биомассы до температуры 150-300°C, предпочтительнее до 200-280°C, в специальном устройстве (реакторе) с последующим ее охлаждением в том же устройстве (реакторе) или в другом устройстве до температуры 45-60°C во избежание самовоспламенения биомассы при последующем хранении.

В результате термической обработки биомасса приобретает гидрофобные свойства, повышается теплота сгорания биомассы и ее размолоспособность. При подобной термической обработке биомассы животного происхождения (навоз, помет), как показывают исследования, происходит полное обеззараживание биомассы с уничтожением всей находящейся в ней патогенной микрофлоры. Поскольку после низкотемпературного пиролиза биомасса приобретает гидрофобные свойства, то последующего заражения биомассы патогенными бактериями не происходит, т.к. для развития подобных бактерий требуется влажная среда.

Низкотемпературному пиролизу подвергается гранулированная (прессованная) биомасса.

Известен способ низкотемпературного пиролиза биомассы с использованием реактора пиролиза, имеющего вертикально расположенные лотки, и включающий непрерывную подачу биомассы через верхний загрузочный вход реактора низкотемпературного пиролиза так, чтобы биомасса попадала на верхний лоток из множества лотков, расположенных вертикально друг под другом внутри реактора; нагрев и сушку биомассы газом, вводимым в реактор, по мере ее движения по верхней поверхности каждого из лотков, являющимся газообразным продуктом протекающего в реакторе процесса низкотемпературного пиролиза, не содержащим кислорода и находящимся под давлением, близким к атмосферному, ранее выведенном из ректора, осушенным и нагретым во внешнем устройстве до необходимой температуры, и каскадное движение биомассы вниз через лотки посредством перемещения через щели в каждом из лотков до попадания биомассы на нижележащий лоток; выгрузку термически обработанной биомассы через нижний разгрузочный выход из реактора (System andmethod for dryingand torrefaction (Патент США №2010/0083530 A1).

Недостатком способа является низкая надежность работы реактора, реализующего известный способ, обусловленная тем, что способ не описывает, а конструкция реактора, реализующая указанный способ, не предполагает охлаждение биомассы после низкотемпературного пиролиза (отжига) перед выгрузкой из реактора. Между тем, опыт реализации описанного способа и эксплуатации реактора, реализующего способ, показывает, что при выгрузке из реактора биомассы с температурой около 230-250°C требуется резкое охлаждение биомассы для остановки процессов термохимической конверсии в биомассе. В противном случае, температура в слое выгруженной биомассы резко повышается и возможно воспламенение биомассы.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы оборудования, в котором реализуется процесс низкотемпературного пиролиза биомассы.

Указанная задача решается тем, что реализуется способ низкотемпературного пиролиза биомассы растительного и животного происхождения с использованием реактора пиролиза, имеющего вертикально расположенные лотки, и включающий подачу биомассы через верхний загрузочный вход реактора и последующее каскадное движение биомассы вниз через лотки посредством перемещения через щели в каждом из лотков до попадания биомассы на нижележащий лоток с выгрузкой термически обработанной биомассы через нижний разгрузочный выход из реактора, отличающийся тем, что нагрев, сушка и низкотемпературный пиролиз биомассы осуществляется газообразными продуктами пиролиза, выделяющимися на каждом лотке из биомассы при ее контакте с боковыми стенками и днищем лотка, обогреваемыми высокотемпературным теплоносителем, причем по крайней мере последний лоток не обогревается упомянутым теплоносителем, а в находящийся на этом лотке слой биомассы осуществляется прямая подача охлаждающей воды, расход которой обеспечивает снижение температуры биомассы на этом лотке до 160°C, после чего биомасса охлаждается до 45-60°C через стенки лотка водой, подаваемой в рубашку лотка.

На фигуре 1 изображена схема реактора, в котором может быть осуществлен предлагаемый способ низкотемпературного пиролиза биомассы растительного и животного происхождения.

Реактор состоит из вертикального корпуса 1, имеющего в верхней части узел загрузки 2, а в нижней части - узел выгрузки 3 биомассы. В корпусе 1 реактора имеются лотки 4 и 5, на которых осуществляется процесс низкотемпературного пиролиза. Лотки имеют отверстия для выгрузки биомассы на нижний лоток (на схеме не показаны).

Лотки 4 и 5 имеют рубашки, в которые подается высокотемпературный теплоноситель, нагреваемый во внешнем источнике (на фигуре 1 не показан). Днище лотков 4 и 5 также обогревается высокотемпературным теплоносителем. Нижний лоток 6 имеет рубашку для подачи охлаждающей воды, в его боковой стенке также расположена форсунка 7 для подачи охлаждающей воды.

Биомасса растительного или животного происхождения с одного на другой лоток реактора перемещается с помощью лопастей мешалки 8, установленных на валу мешалки 9.

Выделяющиеся при пиролизе газообразные продукты удаляются из реактора по трубопроводу 10.

Способ реализуется следующим образом. В рубашки лотков 4 и 5 корпуса реактора 1 подается высокотемпературный теплоноситель, нагретый во внешнем источнике. После того как температурае во внутреннем объеме лотков достигнет необходимой величины (230-250°C), через узел загрузки 2 в верхний лоток 4 подается порция биомассы растительного или животного происхождения. При прогреве из загруженной биомассы, непосредственно соприкасающейся с боковыми стенками и днищем лотка, выделяются газообразные продукты пиролиза, которые, поднимаясь, способствуют быстрому прогреву всего объема биомассы, загруженной в лоток. Прогрев биомассы, расположенной на лотках 4 и 5, происходит также за счет кондуктивного теплообмена частиц биомассы друг с другом, с боковыми стенками и днищем лотков.

После выдержки в течение 30-40 мин биомасса с лотка 4 перегружается с помощью мешалки 8 в лоток 5, а во внутренний объем лотка 4 загружается следующая порция биомассы. По истечении следующих 30-40 мин биомасса из лотка 5 выгружается в лоток 6, а во внутренний объем лотка 5 загружается биомасса из лотка 4.

Во внутренний объем лотка 6 через форсунку 7 подается охлаждающая вода. Поскольку биомасса, загруженная в лоток 6, имеет температуру 230-250°C, то эта вода испаряется, охлаждая биомассу до температуры не ниже 160°C, но не смачивая ее. После снижения температуры биомассы до 160°C подача воды через форсунки прекращается и биомасса охлаждается до температуры 45-60°C благодаря холодной воде, подаваемой в рубашку лотка 6.

Охлажденная биомасса выгружается через узел выгрузки 3, пары воды удаляются из внутреннего объема реактора по трубопроводу 10.

Таким образом, при реализации предложенного способа повышается надежность процесса низкотемпературного пиролиза (отжига) биомассы растительного или животного происхождения за счет исключения ее воспламенения на стадии охлаждения.

Способ низкотемпературного пиролиза гранулированной биомассы растительного и животного происхождения с использованием реактора пиролиза, имеющего вертикально расположенные лотки, включающий подачу биомассы через верхний загрузочный вход реактора и последующее каскадное движение биомассы вниз через лотки посредством перемещения через щели в каждом из лотков и попадания биомассы на нижележащий лоток с выгрузкой термически обработанной биомассы через нижний разгрузочный выход из реактора, отличающийся тем, что нагрев, сушка и низкотемпературный пиролиз биомассы осуществляют газообразными продуктами пиролиза, выделяющимися на каждом лотке из биомассы при ее контакте с боковыми стенками и днищем лотка, обогреваемыми высокотемпературным теплоносителем, причем нижний лоток не обогревают высокотемпературным теплоносителем, а во внутренний объем нижнего лотка в находящийся на лотке слой биомассы через форсунку осуществляют прямую подачу охлаждающей воды в количестве, обеспечивающем снижение температуры биомассы до 160°С, после снижения температуры биомассы до 160°С подачу воды через форсунку прекращают и продолжают охлаждение биомассы через стенки нижнего лотка водой, подаваемой в рубашку лотка до 45-60°С, после чего охлажденную биомассу выгружают.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газификации топлива из биомассы для получения сингаза. Способ включает пиролиз биомассы под давлением, в котором пиролиз биомассы осуществляют при использовании микроволнового излучения в сочетании с плазмой, и происходит обработка углеродных остатков после пиролиза с использованием плазмы.

Изобретение относится к утилизации органических отходов, а именно к устройствам для их переработки путем пиролиза с получением генераторного газа, и может быть использовано для утилизации отходов заводов по производству риса и овса с получением аморфного кремнийсодержащего остатка.

Изобретение относится к области получения угля из древесины и ее отходов методом пиролиза и может быть использовано для переугливания древесных топливных брикетов, в том числе из всех видов отходов лесозаготовки и промышленной переработки древесины.

Изобретение относится к обработке древесины, в частности к торрефикации, и может быть использовано в лесотехнической промышленности для утилизации отходов древесины с получением полезных составляющих компонентов, используемых в качестве топлива в энергетике.

Изобретение раскрывает способ торрефикации высушенной и нагретой биомассы, включающий в себя этап охлаждения упомянутой биомассы в течение реакции торрефикации в зоне торрефикации агрегата для торрефикации, так чтобы по меньшей мере частично нейтрализовать повышение температуры в зоне торрефикации, возникающее от экзотермических реакций торрефикации в зоне торрефикации, причем упомянутая биомасса является древесной биомассой из ели или эвкалипта.

Изобретение раскрывает способ получения продукта из отходов, включающий: a) обеспечение отходов; b) воздействие на отходы низкочастотным макроволновым излучением с длиной волны в диапазоне от 700 нм до 1 мм, с достижением температуры от 205°С до 900°С и давления от 1,0 бар до 19,0 бар, с образованием вследствие этого угля; при этом указанные отходы подвергают воздействию излучения в реакционном сосуде, имеющем двойную металлическую стенку, с обеспечением нагрева наружной металлической стенки указанного реакционного сосуда с помощью первичного источника излучения, нагретого до по меньшей мере 700°С, вследствие чего указанная наружная стенка препятствует переносу тепловой энергии путем проводимости и конвекции и в результате чего указанная наружная металлическая стенка представляет собой вторичный источник излучения для указанного материала, содержащегося в пределах указанной внутренней металлической стенки; и где указанные отходы содержат углерод в количестве от 9 до 85%, водород в количестве от 1 до 15% и кислород в количестве от 0 до 65% в пересчете на сухую массу материала.

Изобретение относится к устройствам для газификации рисовой лузги с целью получения газа, пригодного для использования в газопоршневых генераторах. Установка для газификации рисовой лузги содержит реактор для газификации, сообщенный с узлом подготовки сырья, узлом подачи воздуха и узлом очистки газовоздушной смеси.

Изобретение относится к области получения синтез-газа. В силосе 4 рисовую лузгу подвергают подсушиванию путем активного вентилирования посредством подачи теплого воздуха из калорифера 2, нагнетаемого вентилятором 3.

Изобретение может быть использовано в производстве химических реагентов, топлива или абсорбентов. Устройство для непрерывного термического разложения органического материала содержит механизм 2 подачи органического материала в реакционный сосуд 1, аппликатор давления 6 для спрессовывания реакционного слоя, зону 24 автогенной реакции органического материала в реакционном слое, газоотвод 7, зону охлаждения 25 и канал для выгрузки карбонизированного органического материала 17 из реакционного сосуда 1.

Изобретение может быть использовано для получения экологичной энергии путем сжигания биомассы. Обработка биомассы включает загрузку биомассы в торрефикационную систему, нагревание биомассы, содержащей влагу, до температуры торрефикации.

Изобретение относится к области термической переработки биомассы растительного и животного происхождения в топливо или органическое удобрение для использования в различных отраслях народного хозяйства. Способ осуществляется с использованием реактора пиролиза, имеющего вертикально расположенные лотки, включающий подачу биомассы через верхний загрузочный вход реактора и последующее каскадное движение биомассы вниз через лотки посредством перемещения через щели в каждом из лотков и попадания биомассы на нижележащий лоток с выгрузкой термически обработанной биомассы через нижний разгрузочный выход из реактора. При этом нагрев, сушка и низкотемпературный пиролиз биомассы осуществляют газообразными продуктами пиролиза, выделяющимися на каждом лотке из биомассы при ее контакте с боковыми стенками и днищем лотка, обогреваемыми высокотемпературным теплоносителем. Кроме того, нижний лоток не обогревают высокотемпературным теплоносителем, а во внутренний объем нижнего лотка в находящийся на лотке слой биомассы через форсунку осуществляют прямую подачу охлаждающей воды, после чего охлажденную биомассу выгружают. Технический результат заключается в повышении надежности работы оборудования. 1 ил., 1 пр.

Наверх