RS61299B1 - Proces proizvodnje biogoriva i postrojenje za isto - Google Patents

Description

Opis

[0001] Predmetni pronalazak odnosi se na postupak i postrojenje za proizvodnju biogoriva, u kojem se biogeni polazni materijal smešten u retortima pirolizuje, a zapaljivi pirolizni gasovi proizvedeni pirolizom sagorevaju da bi se stvorili vreli dimni gasovi Retorti se uvode u komore reaktora jedan za drugim, a piroliza se vrši pomoću dimnih gasova.

[0002] Piroliza je postupak termičke konverzije u kojem se gasovi i biogorivo proizvode od organskih polaznih materijala u odsustvu kiseonika. Temperature na kojima se početni materijali pirolizuju su između 250 °C i 900 °C. Trajanje pirolize je između nekoliko minuta i nekoliko sati.

[0003] Biogorivo napravljeno od drvnih i poljoprivrednih proizvoda, posebno od drveta, koristi se kao drveni ugalj, kao sredstvo za zaštitu zemljišta, kao sastav đubriva, kao pomoćno sredstvo za kompostiranje, kao dodatak ishrani, kao dodatak jelima, kao sirovina u farmaceutskoj industriji i kao sirovina za tehničke svrhe, npr. za filtriranje vazduha, vode i slično. Posebno za upotrebu biogoriva kao industrijske sirovine, potrebna je visokokvalitetna proizvodnja i certifikacija pojedinačnih serija.

[0004] Pomoću savremenih tehničkih procesa, biogeni polazni materijali sa sadržajem vode do 50 % težine sveže supstance mogu se pirolizovati u visokokvalitetno biogorivo. U ovom procesu sagorevaju pirolizni gasovi proizvedeni tokom pirolize. Deo proizvedene toplote koristi se za sušenje i zagrevanje biogenih sirovina koje se unose kao i za podršku pirolizi. Daleko veći deo toplote koristi se za grejanje ili se koristi u kombinacijama u toplanama i elektranama za kombinovanu proizvodnju električne i toplotne energije.

[0005] Poznato je da se biogorivo proizvodi kontinuiranim postupkom pirolize u kome su biogeni polazni materijali neprekidno izloženi vrelim dimnim gasovima u reaktoru sa vijcima. U takvom procesu, izvorni materijali se pirolizuju na temperaturama od 500 °C do 700 °C i sa vremenom zadržavanja u rasponu od 15 min do 45 min. Nastali pirolizni gasovi su npr. očišćeni u filteru za prašinu, a zatim spaljeni. Tako proizvedeni vreli dimni gasovi koriste se, s jedne strane, za zagrevanje reaktora, a sa druge strane za generisanje energije pomoću razmenjivača toplote. U ovom procesu, međutim, zbog neprekidnog protoka materijala i snažnog kretanja materijala kroz reaktor, dolazi do jakih emisija prašine koje se moraju odvojiti pre ili posle sagorevanja piroliznih gasova. Dalje, u ovom postupku postoje visoki zahtevi za čvrstoću sadržaja vode u izvornim materijalima. Pored toga, zbog kontinuiranog načina rada, moguće je samo nedovoljno praćenje uslova proizvodnje pojedinih serija.

[0006] Takođe je poznato da se u retorte unose biogeni izvorni materijali u serijama, od kojih je svaki pojedinačno izložen vrelim dimnim gasovima kako bi se pokrenula i podržala piroliza. To rezultira pirolizom u pojedinačnim serijama, čiji se tok može kontrolisati vrelim dimnim gasovima, pri čemu se može kontrolisati kvalitet pojedinačnih serija proizvedenog biogoriva. Međutim, ovaj postupak ima i nedostatak što su dimni gasovi zagađeni česticama u obliku emisija gasova i česticama koje se apsorbuju tokom pirolize. Ovaj poznat metod takođe ima nedostatak u diskontinuitetu, jer su postupci isporuke izvornih materijala, dovod vrelih dimnih gasova, otpuštanje ohlađenih dimnih gasova i ispuštanje proizvedenog biogoriva u prekidima.

[0007] Dalji razvoj retorta koristi proizvedene pirolizne gasove za zadovoljavanje potrebe za energijom. I u ovim procesima početni materijali moraju ispunjavati definisane okvirne uslove obzirom na čvrstinu i sadržaj vode, zbog čega su neophodni složeni koraci obrade za usitnjavanje i sušenje materijala. Pored toga, pirolizni gasovi koji izlaze iz retorta obično moraju da se ohlade pre nego što se spale kako bi se odvojili proizvodi destilacije, jer tek tada pirolizni gasovi mogu da se sagore i koriste za zagrevanje reaktora. Ovi dodatni koraci procesa povećavaju složenost sistema i često rezultiraju zagađenom otpadnom vodom.

[0008] WO 2010/132970 A1 opisuje postupak pirolize u kojem se pojedinačni retorti uvode u komoru za pirolizu, pri čemu se početni materijali u retortima sukcesivno suše, zagrevaju i pirolizuju, kao i dalje, proizvedeno biogorivo se hladi u komori za pirolizu, nakon čega se retorti uklanjaju iz komore za pirolizu. Prema ovom metodu, u kome se piroliza odvija na temperaturi od 320 °C do 350 °C, početni materijali su izloženi vrelim dimnim gasovima sagorevanja piroliznog gasa tokom sušenja i zagrevanja i tokom pirolize. Da bi se omogućio kontinuirani rad, obezbeđene su najmanje tri nezavisne komore reaktora, uz sušenje, pirolizu i hlađenje koje se istovremeno odvijaju u jednoj reaktorskoj komori. Nastali pirolizni gasovi sagorevaju se u gorioniku, a nastali dimni gasovi koriste se u direktnom kontaktu sa sirovinama za sušenje i pirolizu. Dalje, temperatura se podešava dodavanjem piroliznih gasova koji izlaze iz procesa sušenja. Pirolizni gasovi koji nisu potrebni za sušenje ispuštaju se kroz dimnjak.

[0009] Ovaj postupak je takođe sa nedostacima jer sastojci polaznih materijala i proizvedeno biogorivo ulaze u dimne gasove, koji se moraju dalje filtrirati. Pošto se biogorivo takođe hladi u komorama reaktora, to rezultira velikim gubicima toplote. Pored toga, pošto se ugalj hladi ubrizgavanjem vode u njega, povrat toplote nije moguć.

[0010] US 2013/011803 A1 opisuje postupak prema preambuli patentnog zahteva 1 i odgovarajući sistem prema preambuli patentnog zahteva 9 za proizvodnju biogoriva, u kome se biogeni polazni materijal smešten u retortima pirolizuje i pri čemu zapaljivi pirolizni gasovi proizvedeni pirolizom sagorevaju da bi se stvorili vreli dimni gasovi, retorti se uvode jedan za drugim u najmanje jednu komoru reaktora, a piroliza se u ovoj komori vrši pomoću dimnih gasova, zagrevanjem izvornih materijala smeštenih u retortima samo se indirektno sprovode zagrevanjem retorta kroz pregradni zid pomoću dimnih gasova, a pirolizni gasovi se prenose u komoru za sagorevanje u kojoj se stvaraju dimni gasovi, koja je zaptivena nepropusnim poklopcem čime se onemogućava ulazak vrelih dimnih gasova, a odgovarajući prostor za zatvaranje retorta je prstenasti prostor između pregradnog zida i spoljnog zida retorta.

[0011] Cilj ovog pronalaska je stvaranje metoda ili sistema za sprovođenje postupka pirolize, pomoću kojih se izbegavaju nedostaci povezani sa poznatim stanjem tehnike za proizvodnju biogoriva. Prema pronalasku, ovo se postiže postupkom prema patentnom zahtevu 1 i sistemom prema patentnom zahtevu 9. Ovo osigurava da nijedan sastojak izvornih materijala u različitim fazama karbonizacije ne uđe u dimne gasove, čime se izbegava potreba za čišćenjem ohlađenih dimnih gasova i sprečava oksidacija početnih materijala, što bi rezultiralo gubitkom proizvodnje biogoriva.

[0012] U poređenju sa poznatim procesima pirolize, komore reaktora su direktno povezane sa najmanje jednim gorionikom za pirolizni gas, pri čemu se pirolizni gasovi sagorevaju uzastopno, a vreli dimni gasovi se neprekidno koriste za zagrevanje komora reaktora. Budući da u jednom sistemu postoji nekoliko retorta, u kojima se piroliza odvija u različito vreme, postiže se kontinuirani protok piroliznih gasova.

[0013] Dalje, retorti i pirolizni gasovi generisani pirolizom zagrevaju se indirektno, a da vreli dimni gasovi ne dolaze u kontakt sa polaznim materijalom za proizvodnju biogoriva ili piroliznih gasova. Vreli dimni gasovi koji teku u reaktorsku komoru ili ohlađeni dimni gasovi koji iz nje izlaze, a pirolizni gasovi koji nastaju pirolizom i koji izlaze iz reaktorske komore teku u reaktorsku komoru kroz pregradni zid koji se u njoj nalazi na odvojenom delu.

[0014] Retorti mogu biti raspoređeni u najmanje jednoj reaktorskoj komori, a pirolizni gasovi se takođe mogu sprovesti kroz prstenasti prostor koji okružuje odgovarajući retort do komore za sagorevanje u kojoj se stvaraju dimni gasovi, koji ulaze u najmanje jednu reaktorsku komoru u kojima se nalaze gasovi pirolize koji izlaze i spoljni zid retorta zagrevaju dimnim gasovima. Dalje, neki dimni gasovi mogu se propustiti u najmanje jednu komoru reaktora, a neki u najmanje jedan razmenjivač toplote.

[0015] Tokovi dimnih gasova u dovodnim vodovima do najmanje jedne komore reaktora i/ili na izlazima ohlađenih dimnih gasova iz najmanje jedne reaktorske komore se poželjno kontrolišu pomoću regulacionih uređaja. Dalje, ohlađeni dimni gasovi koji izlaze iz najmanje jedne komore reaktora delimično se dovode do dimnih gasova stvorenih u komori za sagorevanje i odlaze u najmanje jednu komoru reaktora, pri čemu se piroliza koja se odvija u retortama kontroliše temperaturom.

[0016] Pored toga, ohlađeni dimni gasovi koji izlaze iz najmanje jedne komore reaktora mogu se dovoditi u najmanje jedan razmenjivač toplote da bi se povratila preostala toplota.

[0017] Preostala toplota dobijena od najmanje jednog razmenjivača toplote može se koristiti za sušenje i/ili za prethodno zagrevanje biogenih polaznih materijala. Pored toga, može se koristiti i toplotna energija dobijena hlađenjem biogoriva.

[0018] Pojedinačni retorti se poželjno ubacuju jedan za drugim u najmanje jednu reaktorsku komoru, a biogeni polazni materijali smešteni u retortima se uzastopno pirolizuju tako da se neprekidno proizvode pirolizni gasovi, pomoću kojih se stvaraju dimni gasovi pirolize koja se odvija u retortima koja je podržana ili kontrolisana. U ovom slučaju, prvi retort, u kome je završena piroliza, poželjno je ukloniti iz reaktorske komore čime se uklanja i biogorivo smešteno u ovoj retorti, početni materijal koji se nalazi u njemu se pirolizuje u najmanje jednom drugom retortu, koji se nalazi u reaktorskoj komori, i najmanje treći retort se ubacuje u reaktorsku komoru u kojoj se pokreće piroliza biogenog polaznog materijala koji se nalazi u njemu.

[0019] U postrojenju za sprovođenje ovog postupka, poželjno je obezbeđena najmanje jedna reaktorska komora, koja je snabdevena reaktorskom komorom za prihvat najmanje jednog retorta, ulaznim otvorom za dimne gasove u reaktorski prostor i izlaznim otvorom za ohlađene dimne gasove, sa pregradnim zidom smeštenim između retorta i ulaznog otvora ili izlaznog otvora za dimne gasove i, dalje, vodom koji je susedan prstenastom prostoru između retorta i pregradnog zida, u kome se gasovi pirolize koji izlaze iz retorta odvode do komore za sagorevanje. Najmanje jedna reaktorska komora može biti konstruisana sa najmanje gotovo nepropusnim poklopcem. Dalje, najmanje jedna komora reaktora može biti projektovana sa otvorom na gornjem zidu kroz koji se retort može ubaciti u komoru reaktora, a retort može biti sa bočno izbočenom ivicom koja se naslanja na ivicu otvora. Kao rezultat toga, reaktorski prostor najmanje jedne reaktorske komore može biti zatvoren praktično nepropusnim poklopcem za gasove na retortu koji je u njega umetnut.

[0020] Dalje, u vodu za dimne gasove koji vode iz komore za sagorevanje do najmanje jedne reaktorske komore može se umetnuti uređaj za mešanje, kroz koji se dimni gasovi koji teku iz komore za sagorevanje do najmanje jedne komore reaktora mogu mešati sa ohlađenim dimnim gasovima, pri čemu se onima koji se javljaju u retortima može upravljati pirolizom. Pored toga, u vodovima u kojima dimni gasovi teku iz komore za sagorevanje do najmanje jedne komore reaktora i/ili u vodovima u kojima rashlađeni dimni gasovi teku iz najmanje jedne komore reaktora, ugrađeni su uređaji za kontrolu dovoda ovog voda da bi protočni dimni gasovi bili obezbeđeni.

[0021] Poželjno je da je najmanje jedan razmenjivač toplote za korišćenje toplotne energije povezan na vod za odvođenje dimnih gasova iz komore za sagorevanje, a uređaji za sušenje ili zagrevanje biogenih polaznih materijala povezani su na najmanje jedan razmenjivač toplote. Dalje, obezbeđen je najmanje jedan uređaj za hlađenje proizvedenog biogoriva, čija se otpadna toplota može dalje koristiti.

[0022] Postupak prema pronalasku i postrojenje prema pronalasku su detaljnije objašnjeni u nastavku sa pozivanjem na dva primera izvođenja prikazana na slikama. Videti:

SLIKA 1 prikazuje prvu realizaciju postrojenja za izvođenje postupka prema pronalasku, u šematskom prikazu,

SLIKA 1A prikazuje reaktorsku komoru sa retortom, koji se koristi u postrojenju prema slici 1, u uvećanoj i detaljnoj ilustraciji u poređenju sa slikom 1, u odeljku, a

SLIKA 2 prikazuje realizaciju postrojenja za sprovođenje postupka prema pronalasku, koji je dopunjen u odnosu na ostvarenje prema slici 1.

[0023] Slika 1 prikazuje postrojenje u kome se biogorivo 2a proizvodi uz pomoć retorta 1, u kome postoji biogeni polazni materijal 2. Retorti 1 su zatvoreni poklopcem 11 gotovo nepropusnim za gas. U ovom postrojenju postoji prvi transportni uređaj pomoću kojeg se retorti 1, označeni strelicama A, ubacuju u reaktor 3 smešten u postrojenju. U reaktoru 3 postoje četiri reaktorske komore 31, 31a, 31b, 31c, u koje se, u svaku od njih, ubacuju retorti 1, koji sadrže biogeni polazni materijal 2, i koji se ubacuju jedan za drugom. Dalje, predviđena je komora za sagorevanje 4, do koje vodovi 41 vode iz retorta 1, kroz koje se gasovi pirolize proizvedeni u retortima 1 dovode u komoru za sagorevanje 4. U komori za sagorevanje 4, pirolizni gasovi se sagorevaju pomoću glavnog gorionika 42 koji se u njemu nalazi sa dovodom vazduha. Potporni gorionik 43 takođe je smešten u komori za sagorevanje 4. Komora za sagorevanje 4 je pomoću vodova 44 povezana sa reaktorskim komorama 31, 31a, 31b, 31c, preko kojih prolaze vreli dimni gasovi sa temperaturom od oko 600 °C do 800 °C. Vreli dimni gasovi iniciraju pirolizu u biogenom polaznom materijalu 2 smeštenom u retortu 1, usled čega nastaju pirolizni gasovi koji imaju temperaturu od približno 300 °C do 600 °C. Dalje, vodovi 45 su povezani sa reaktorskim komorama 31, 31a, 31b, 31c, kroz koje se ispuštaju dimni gasovi ohlađeni na oko 350 °C do 600 °C. Pomoćni gorionik 43 smešten u komori za sagorevanje 4 služi za stvaranje dimnih gasova potrebnih za početak pirolize u retortima 1 tokom pokretanja procesa. Vreli dimni gasovi dovedeni u retorte 1 preko vodova 44 zatim služe za iniciranje, podršku i kontrolu pirolize.

[0024] U vodovima 45 ili 44 nalaze se uređaji za regulaciju 46 za kontrolu zapremine dimnih gasova koji odlaze iz komora reaktora 31, 31a, 31b, 31c ili dimnih gasova koji teku prema njima. Dalje, vod 47, koji vodi do prvog razmenjivača toplote 5, odvaja se od voda 44, kroz koji vreli gasovi teku iz komore za sagorevanje 4 do komora 31, 31a, 31b, 31c reaktora. Izlaz ovog razmenjivača toplote 5 povezan je sa drugim razmenjivačem toplote 5a. Vodovi 45, kroz koje odlaze dimni gasovi ohlađeni u reaktorskim komorama 31, 31a, 31b, 31c, takođe su povezani sa drugim razmenjivačem toplote 5a.

[0025] Pomoću razmenjivača toplote 5, 5a, višak toplotne energije se prikuplja i koristi. Razmenjivač toplote 6 povezan je sa razmenjivačem toplote 5a, čiji je izlaz povezan na dimnjak 63 preko voda 61 u kome se nalazi ventilator 62. Vod 64, u kome se nalazi ventilator 65 i koji je povezan sa uređajem za mešanje 48 koji se nalazi u vodu 44, takođe je povezan sa vodom 61. Dodavanjem ohlađenih dimnih gasova dimnim gasovima koji se dovode u reaktorske komore 31, 31a, 31b, 31c preko vodova 44 kontroliše se dovod toplote u retorte 1 smeštene u reaktorskim komorama 31, 31a, 31b, 31c, što u kombinaciji sa kontrolnim uređajem 46 može kontrolisati tok pirolize.

[0026] Pomoću drugog transportnog uređaja, kako je prikazano strelicama B, oni retorti 1 u kojima je završena piroliza i u kojima se nalazi biogorivo 2a uklanjaju se iz komora reaktora 31, 31a, 31b, 31c a zatim se ohlade. Hlađenje se može odvijati prirodnom ili veštačkom konvekcijom sa vazduhom, a nastala toplotna energija može se koristiti za dalju upotrebu. Nakon hlađenja, retorti se otvaraju i biogorivo 2a se ispušta.

[0027] Dizajn retorta 1 u kojem se nalazi biogeni polazni materijal 2 i njegov raspored u reaktorskoj komori 31, 31a, 31b, 31c objašnjeni su u daljem tekstu sa pozivanjem na sliku 1A:

Reaktorske komore 31, 31a, 31b, 31c su konstruisane sa zidovima otpornim na temperaturu 33, koji imaju spoljnu izolaciju 34 i kojima je zatvoren reaktorski prostor 30. Na gornjoj strani je pokrivni zid 33a, 34a koji je konstruisan sa otvorom 30a kroz koji se retort 1 može ubaciti u reaktorski prostor 30. Iznad ovoga je gasno nepropusan poklopac 35, koji se npr. sastoji od čeličnog lima i izolacije. Retort 1 je formirana na svom cilindričnom spoljnom zidu 13 sa prstenastom ivicom 12, koja leži na ivici gornjeg zida 33a, 34a, pri čemu se retort 1 drži u komorama reaktora 31, 31a, 31b, 31c i dalje u reaktorskom prostoru 30 koji je zatvoren praktično poklopcem nepropusnim za gas. U reaktorskim komorama 31, 31a, 31b, 31c nalazi se cilindrična pregrada 14 koja zatvara cilindrični spoljni zid 13 retorta 1, što je rezultiralo nastankom prstenastog prostora 15 između dva zida 13 i 14, koji je u najmanjem gotovo nepropustan za gas u odnosu na reaktorski prostor 30. U predelu dna, retort 1 je projektovan sa otvorom 16 u kojem se nalazi rešetka kroz koju se u retoru 1 drži biogeni polazni materijal 2. Cevni priključak 17 prislonjen je uz prstenasti prostor 15 i prolazi kroz zid 33, 34 reaktorskih komora 31, 31a, 31b, 31c i na koji se povezuje vod 41 koji vodi do komore za sagorevanje 4. Dalje, reaktorska komora 31, 31a, 31b, 31c je opremljena ulaznim otvorom 36 za dovod vrelih dimnih gasova kroz vod 44 iz komore za sagorevanje 4 i izlaznim otvorom 37 za ispuštanje ohlađenih dimnih gasova preko voda 45.

[0028] Jedan retort 1 ima npr. ima zapreminu od oko 3 m<3>, u koji se može smestiti biogeni polazni materijal 2 sa težinom od oko 1000 kg. Sama retort 1, koji je napravljena od čelika, ima težinu od oko 650 kg. Količina biogoriva 2a proizvedenog pirolizom je oko 1,5 m<3>sa težinom od oko 350 kg. Zbog velike zapremine retorta, zgrudnjavanje sirovine je zanemarivo.

[0029] Proces pirolize se izvodi na sledeći način:

Retort 1, u kome se nalazi biogeni polazni materijal 2 za proizvodnju biogoriva 2a, ubacuje se u jednu od komora reaktora 31, 31a, 31b, 31c pomoću prvog transportnog uređaja u smeru strelica A. Reaktorski prostor 30 reaktorskih komora 31, 31a, 31b, 31c zatvoren je od izlaska gasova retortima 1 umetnutim u njih. Relevantna reaktorska komora 31, 31a, 31b, 31c se zatim dovodi iz komore za sagorevanje 4 preko voda 44 do vrelih dimnih gasova na temperaturi od približno 600 °C do 800 °C, koji ulaze u reaktorsku komoru 30 kroz ulazni otvor 36. Kao rezultat, formira se pregrada 14, pri čemu pirolizni gas smešten u prstenastom prostoru 15 i spoljni zid 13 retorta 1 se zagrevaju, usled čega se biogeni materijal 2 koji se nalazi u retortu 1 pirolizuje.

Sledeći retort 1 se zatim ubacuje u drugu od komora reaktora 31, 31a, 31b, 31c, u kojoj je takođe pokrenuta piroliza. Retorti 1 se zatim ubacuju jedan za drugim u dalje reaktorske komore 31, 31a, 31b, 31c. U svim ovim retortima 1, u kojima se nalazi biogeni polazni materijal 2, odvija se piroliza, pri čemu se piroliza odvija u pojedinačnim retortima 1 u različitim fazama. Čim se završi piroliza u prvom retortu 1, ovaj retort 1 se uklanja iz odgovarajuće komore reaktora i na njegovom mestu se ubacuje drugi retort 1, u kome se nalazi biogeni polazni materijal 2. Zatim se inicira piroliza i u ovom retortu 1. Posle toga, oni retorti 1 u kojima je završena piroliza uklanjaju se iz reaktorskih komora 31, 31a, 31b, 31c i koriste se drugi retorti 1 u kojima treba da se proizvodi biogorivo 2a.

[0030] Nastali pirolizni gasovi, koji imaju temperature od 300 °C do 600 °C, prolaze kroz otvor 16 retorta 1 smeštenog u donjem zidu u prstenastom prostoru 15 i potom prolaze kroz cevni otvor 17 kroz vod 41, koji vodi do komore za sagorevanje 4, u kojoj se izgaraju pomoću glavnog gorionika 42.

[0031] Dimni gasovi koji ulaze u reaktorski prostor 30 kroz ulazni otvor 36 hlade se u reaktorskom prostoru 30 i kroz izlazni otvor 37 teku u vod 45, kroz koji dolaze do drugog razmenjivača toplote 5a, u kome se dobija se ova sadržana toplota. Dalje ohlađeni dimni gasovi koji izlaze iz razmenjivača toplote 5a prečišćavaju se u sistemu za uklanjanje prašine 6 i ispuštaju u otvorenu atmosferu pomoću ventilatora 62 preko dimnjaka 8 ili preko cevi 64 i uređaja za mešanje 48 komora 4 smeštenog u komore reaktora 31, 31a, 31b, 31c sa protočnim vrelim gasovima. Pirolizom koja se odvija u retortima 1 upravlja se uređajem za mešanje 48 dimnih gasova koji teku iz komore za sagorevanje 4 u reaktor 3, kao i regulacionim uređajima 46.

[0032] Dimni gasovi potrebni za pokretanje pirolize prilikom pokretanja postrojenja generišu se pomoću pomoćnog gorionika 17. Za pirolizu se koristi samo mali deo dimnih gasova koji nastaju u komori za sagorevanje 4. Većina dimnih gasova generisanih u komori za sagorevanje 4 odvodi se preko voda 47 u razmenjivače toplote 5 i 5a, pri čemu se toplotna energija koja se time stvara koristi van postrojenja, uključujući za grejanje i/ili za proizvodnju električne energije.

[0033] Sistem prikazan na slici 2 razlikuje se od sistema prikazanog na slici 1 po tome što su dva predgrejača vazduha 7 i 7a povezana na razmenjivač toplote 5a. Vod 71a se odvaja od predgrejača vazduha 7a i vodi do uređaja 8 u kome se biogeni polazni materijal 2 smešten u retortu 1 suši. Vod 71 vodi iz predgrejača vazduha 7, koji vodi do uređaja 9 u kome je biogeni polazni materijal 2 smešten u retortu 1 prethodno zagrejan za pirolizu. Topli vazduh koji izlazi iz uređaja za predgrevanje 9 dovodi se u uređaj za sušenje 8 preko voda 72. Zbog prethodnog sušenja polaznih materijala, oni mogu imati sadržaj vode do 50 % težine sveže supstance. Retorti 1 koji sadrže osušeni i zagrejani biogeni polazni materijal 2 uvode se u reaktor 3 uzastopno u smeru strelica A pomoću prvog transportnog uređaja.

[0034] Sledeće činjenice su značajne za ovaj metod:

U reaktorskim komorama 31, 31a, 31b, 31c odvija se samo piroliza biogenih polaznih materijala 2. Nasuprot tome, sušenje i zagrevanje polaznih materijala 2 i hlađenje proizvedenog biogoriva 2a odvijaju se izvan reaktorskih komora 31, 31a, 31b, 31c. Dimni gasovi potrebni za pokretanje i kontrolu pirolize dovode se samo u pregradu 14 koja se nalazi izvan spoljnog zida 13 retorta 1. Kao rezultat, pirolizni gasovi koji teku u prstenastom prostoru 15 smeštenom između pregrade 14 i spoljnog zida 13 retorta 1 i spoljnjeg zida 13 retorta 1 se zagrevaju. Ovo sprečava kontaminaciju dimnih gasova sastojcima polaznih materijala koji su u različitim fazama pirolize i koji bi naknadno morali da se eliminišu, a takođe se izbegava neželjena oksidacija polaznih materijala. Pored toga, ovo zagreva pirolizne gasove na višu temperaturu, što sprečava da se katrani kondenzuju. Budući da su pirolize koje se dešavaju u pojedinačnim retortima vremenski raspoređene, dolazi do kontinuiranog protoka piroliznih gasova i kontinuiranog protoka dimnih gasova, pri čemu se rad celog postrojenja odvija polukontinuirano. Ovim redosledom procesa postiže se efikasna i vrlo niskoemisiona proizvodnja biogoriva sa visokim stepenom fleksibilnosti ulaznog materijala i dobrim rezultatima pojedinih serija proizvoda.

[0035] Biogeni polazni materijali 2 koji se nalaze u retortima 1 mogu, prema tome, biti podvrgnuti pojedinačno kontrolisanoj pirolizi, jer su retorti 1 smešteni u pojedinačnim reaktorskim komorama 31, 31a, 31b, 31c, čime su ispunjeni specifični zahtevi proizvodnje biogoriva 2a i postižu se dobri rezultati pojedinih serija proizvoda. Korišćenjem najmanje jednog razmenjivača toplote ili povratom uglavnom ohlađenih piroliznih gasova koji se njime ispuštaju u protok vrelog gasa postiže se optimalan prinos energije. To znači da se i do 85 % toplotne vrednosti sirovine može pretvoriti u upotrebljivu energiju u obliku biogoriva, toplotne energije ili električne struje.

Piroliza se odvija u retortima 1 u serijama, što omogućava zagrevanje, pirolizu i hlađenje biogenih polaznih materijala uz minimalnu abraziju čestica i uz nisku emisiju prašine.

[0036] Sledeće prednosti su time postignute postupkom prema pronalasku:

Niske emisije prašine usled smanjenja kretanja materijala u retortima i zbog indirektnog zagrevanja sirovina;

kontinuirano funkcionisanje smenjivanjem pirolize u pojedinačnim retortima, čime se postiže kontinuirano stvaranje piroliznih gasova i dimnih gasova;

dobra naizmeničnost pirolize pojedinih serija, što garantuje definisane kvalitete proizvedenog biogoriva; velika fleksibilnost u upotrebi početnih materijala sa malim zahtevima za vrstu, veličinu grudvica i sadržaj vode u početnim materijalima;

male emisije gasova direktnim sagorevanjem piroliznih gasova;

niski troškovi zbog jednostavnog redosleda procesa i visokog stepena moguće automatizacije; postizanje visoke energetske efikasnosti širokom upotrebom nastale procesne toplote za proizvodnju toplote i/ili električne energije.

Referentna numerička lista

[0037]

A Prenošenje pomoću prvog transportera B Prenošenje pomoću drugog transportera 1 retort

11 poklopac

12 prstenasti obod

13 spoljni zid retorta

14 odvajajući zid

15 prstenasti prostor

16 donji otvor

17 cevni priključak

2 biogeni izvorni materijal

2a biogorivo

3 reaktor

30 reaktorski prostor

30a otvor

31, 31a, 31b, 31c reaktorske komore 33 zid od cigle

33a gornji zid

4 izolacija

4a izolacija

5 kapisla

6 ulazni otvor za vrele gasove

7 izlazni otvor za vrele gasove

komora za sagorevanje

1 vod za pirolizne gasove

2 glavni gorionik

3 pomoćni gorionik

4 vodovi do reaktorskih komora

5 ispusni vodovi ohlađenih dimnih gasova 6 regulacioni uređaji

7 vodovi do razmenjivača toplote

8 uređaj za mešanje

, 5a razmenjivač toplote

jedinica za odvajanje prašine

1 vod

2 ventilator

3 naslaga dima

4 vod do uređaja za mešanje

1 5 ventilator

predgrejač vazduha za predzagrevanje a predgrejač vazduha za sušenje

1 vod do jedinice za predzagrevanje 1a vod do jedinice za sušenje

2 izduvni vod

jedinica za sušenje

jedinica za predzagrevanje

Claims (15)

Patentni zahtevi

1. Postupak za proizvodnju biogoriva, u kojem se biogeni polazni materijal (2) smešten u retortima (1) pirolizuje, i zapaljivi pirolizni gasovi proizvedeni pirolizom sagorevaju u komori (4) za sagorevanje da bi se stvorili vreli dimni gasovi, pri čemu se retorti (1) uvode jedan za drugim u najmanje jednu reaktorsku komoru (31, 31a, 31b, 31c), i piroliza se u njoj sprovodi pomoću dimnih gasova dovedenih u najmanje jednu reaktorsku komoru (31, 31a, 31b, 31c), pri čemu su retorti (1) u najmanjem zapečaćeni da ne bi došlo do prodiranja vrelih gasova i zagrevanje polaznih materijala (2) smeštenih u retortima (1) pomoću dimnih gasova zagrevanjem retorta (1) ostvaruje se samo indirektno kroz pregradni zid (14), i pri čemu je prostor koji zatvara retort (1) prstenast prostor (15) između pregradnog zida (14) i spoljnjeg zida (13) retorta (1), naznačeno time što se pirolizni gasovi dovode kroz prstenast prostor (15) do komore (4) za sagorevanje i pri tome se odvodni pirolizni gasovi i spoljni zid (13) retorta (1) zagrevaju dimnim gasovima.

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, naznačeno time, što vreli dimni gasovi ulaze u najmanje jednu reaktorsku komoru (31, 31a, 31b, 31c) ili ohlađeni dimni gasovi koji izlaze iz navedene komore i pirolizni gasovi proizvedeni pirolizom i odvod iz komore reaktora (31, 31a, 31b, 31c) teče u komori reaktora (31, 31a, 31b, 31c) u delovima odvojenim pregradnim zidom (14) smeštenim u komori reaktora (31, 31a, 31b, 31c).

3. Postupak prema patentnom zahtevu 1 ili 2, naznačeno time što se dimni gasovi delimično dovode u najmanje jednu komoru reaktora (31, 31a, 31b, 31c), i delimično u najmanje jedan razmenjivač toplote (5, 5a).

4. Postupak prema jednom od patentnih zahteva od 1 do 3, naznačeno time što se protoci dimnih gasova kontrolišu u dovodnim vodovima (44) dimnih gasova do najmanje jedne komore reaktora (31, 31a, 31b, 31c) i / ili u ispusnim vodovima (45) ohlađenih dimnih gasova iz najmanje jedne komore reaktora (31, 31a, 31b, 31c) pomoću regulacionih uređaja (46).

5. Postupak prema jednom od patentnih zahteva od 1 do 4, naznačeno time što ohlađeni dimni gasovi koji izlaze iz najmanje jedne komore reaktora (31, 31a, 31b, 31c) delimično snabdevaju dimne gasove generisane u komori (4) za sagorevanje i teku do najmanje jedne komore reaktora (31, 31a, 31b, 31c), pri čemu se pirolize koje se javljaju u retortima (1) kontrolišu temperaturom.

6. Postupak prema jednom od patentnih zahteva od 1 do 5, naznačeno time što se ohlađeni dimni gasovi koji izlaze iz najmanje jedne komore reaktora (31, 31a, 31b, 31c) dovode u najmanje jedan razmenjivač toplote (5,5a) za rekuperaciju ostatka toplote i time se, opciono, ostatak toplote rekuperisane u najmanje jednom razmenjivaču toplote (5, 5a) koristi za sušenje i/ili predzagrevanje biogenih polaznih materijala (2).

7. Postupak prema jednom od patentnih zahteva od 1 do 6, naznačeno time što se pojedinačni retorti (1) ubacuju jedan za drugim u najmanje jednu komoru reaktora (31, 31a, 31b, 31c) i biogeni polazni materijali (2) smešteni u retortima (1) jedan za drugim se piroliziraju, pri čemu se neprekidno proizvode pirolizni gasovi, pomoću kojih se stvaraju dimni gasovi, kojima se pirolize koje se odvijaju u retortima (1) podržavaju ili kontrolišu.

8. Postupak prema patentnom zahtevu 7, naznačeno time što se najmanje jedan prvi retort (1), u kome je završena piroliza, uklanja iz komore reaktora (31, 31a, 31b, 31c) i biogorivo (2a) koje se nalazi u ovom retortu (1) uklanja se iz retorta (1), i time što se u najmanje jednom drugom retortu (1), koji se nalazi u komori reaktora (31, 31a, 31b, 31c), polazni materijal (2) koji se u njemu nalazi pirolizuje i time se najmanje jedna trećina retorta (1) ubacuje u komoru reaktora (31, 31a, 31b, 31c), u kojem je retortu (1) pokrenuta piroliza biogenog polaznog materijala (2) koji se u njoj nalazi.

9. Postrojenje za izvođenje postupka prema jednom od patentnih zahteva od 1 do 8, naznačeno time što je predviđena najmanje jedna komora reaktora (31, 31a, 31b, 31c), koja je projektovana sa reaktorskim prostorom (30) za smeštaj najmanje jednog retorta (1), pri čemu komora reaktora (31, 31a, 31b, 31c) ima ulazni otvor (36) za dimne gasove u reaktorski prostor (30) i izlazni otvor (37) za ohlađene dimne gasove, pri čemu je između retorta (1) i ulaznog otvora (36) ili izlaznog otvora (37) za dimne gasove, smešten je pregradni zid (14), pri čemu se prstenasti prostor (15) nalazi između spoljnjeg zida (13) retorta (1) i pregradnog zida (14), naznačeno time što je vod (17) povezan sa prstenastim prostorom (15) u kojem vodu (17) pirolizni gasovi koji izlaze iz retorta (1) u prstenasti prostor (15) se vode do komore (4) za sagorevanje.

10. Postrojenje prema patentnom zahtevu 9, naznačeno time što je najmanje jedna komora reaktora (31, 31a, 31b, 31c) formirana sa u najmanjem gotovo nepropusnim poklopcem (35).

11. Postrojenje prema jednom od patentnih zahteva 9 i 10, naznačeno time što je najmanje jedna komora reaktora (31, 31a, 31b, 31c) formirana sa otvorom (30a) na svom gornjem zidu (33a, 34a) kroz koji se u komoru reaktora (31, 31a, 31b, 31c) može umetnuti retort (1), i time što je retort (1) formiran sa bočno izbočenom ivicom (12) koja se naslanja na ivicu otvora (30a).

12. Postrojenje prema patentnom zahtevu 11, naznačeno time što je reaktorski prostor (30) najmanje jedne komore reaktora (31, 31a, 31b, 31c) zatvoren u najmanjem na način nepropusan za gas retortom (1) umetnutog u nju.

13. Postrojenje prema jednom od patentnih zahteva od 9 do 12, naznačeno time što je u vodu (44) predviđen uređaj za mešanje dimnih gasova koji vode od komore za sagorevanje (4) do najmanje jedne komore reaktora (31, 31a, 31b, 31c), pomoću kojeg se uređaja za mešanje (48) ohlađeni dimni gasovi mogu mešati sa dimnim gasovima koji teku iz komore (4) za sagorevanje u najmanje jednu komoru reaktora (31, 31a, 31b, 31c), čime se pirolize koje se odvijaju u retortima (1) mogu kontrolisati.

14. Postrojenje prema jednom od patentnih zahteva od 9 do 13, naznačeno time što su u vodovima (44) u kojima dimni gasovi teku iz komore (4) za sagorevanje u najmanje jednu komoru reaktora (31, 31a, 31b, 31c) i/ili u vodovima (45) u kojima ohlađeni dimni gasovi izlaze iz najmanje jedne komore reaktora (31, 31a, 31b, 31c), predviđeni uređaji (46) za kontrolu dimnih gasova koji teku u ovim vodovima (44, 45).

15. Postrojenje prema jednom od patentnih zahteva od 9 do 14, naznačeno time što je najmanje jedan razmenjivač

1

toplote (5, 5a) za iskorišćavanje toplotne energije povezan na vod (44) za dimne gasove koji izlaze iz komore (4) za sagorevanje, i time su, opciono, uređaji (8, 9) za sušenje ili zagrevanje biogenih polaznih materijala (2) povezani na najmanje jedan razmenjivač toplote (5, 5a).