Giappone, Corea del Sud, Canada, Europa occidentale e in altri paesi per le energie rinnovabili e le politiche di riduzione del carbonio per sostenere l'uso di combustibile pellet come sostituto per le centrali elettriche a carbone. Fino ad oggi, gli investimenti nella trasformazione delle particelle concentrate sulla convenzionali pellets di uso industriale, a volte Li chiamiamo particelle bianche.
Dalla comparsa dopo il trattamento termico, pellets avanzata comunemente noti come particelle nere, che è stato a lungo pubblicizzati come superiore rispetto al carburante pellet bianco tradizionale. Particelle nere devono affrontare alcuni dei potenziali insidie associati pellets bianchi, carbone usato Alternative alle centrali elettriche a carbone di polvere I vantaggi principali delle particelle nere proposte per molti anni includono: Nessuna necessità di stoccaggio e trasporto a secco, Migliore macinabilita ', Minore trasformazione, Formazione di polvere durante lo stoccaggio e maggiore densità di energia. Di solito proviene da due diversi metodi tecnologici per lo sviluppo di pellet di legno avanzati: la cottura e l'esplosione di vapore (SE).
Cottura è una forma di pirolisi, che porta alla decomposizione termica ad una porzione di assenza di ossigeno. Tipicamente, al fine di effettuare il legno di cottura sono stati rimossi volatili, il materiale risultante è quindi densified in particelle comprese tra 200 e 300 gradi Celsius. FutureMetrics Non ha analizzato alcuna tecnica di cottura, ma ha analizzato in dettaglio la tecnologia Arbaflame utilizzata per produrre particelle SE.
Questo articolo è un'analisi indipendente della tecnologia Arbaflame (una produzione annua di 40.000 tonnellate di particelle SE) e l'azienda ha concesso a FutureMetrics il permesso di pubblicare le informazioni in questo articolo.
Cos'è un'esplosione di vapore (SE)?
Metodo SE comporta pretrattamento del materiale in fibra di legno è esposto al vapore saturo a temperatura del vapore e la pressione e il recipiente di reazione determina il tempo la quantità di emicellulosa sarà degradata, la quantità di materiale di partenza sarà convertito in sostanze volatili e biologici composto è quindi steam explosion rapido rilascio di pressione. esplosiva espansione dell'acqua nelle pareti cellulari della carica lignocellulosica conduce lignocellulosica suddiviso in particelle molto piccole controllare la gravità del vapore trattata, in modo che l'influenza della cellulosa e lignina minimo, emicellulosa è parzialmente degradata rispetto particelle bianche, nel materiale particellare ottenuto dopo densificazione macchina pressa avente una densità di energia, migliorata macinabilità, duro e producono meno polvere, e la sua L'affinità delle acque cambia da igroscopicità a idrofobicità.
risultati di processo esplosione di vapore della lignina in forma di piccole sfere sulla superficie delle fibre di legno pregiato. Quando la fibra in un particolato addensato pressa, le perle formate da fibre di legno rivestimento superficiale pellicola schiacciato, e produce quasi Non produce particelle fini, dure e altamente impermeabili.
I vantaggi delle particelle SE
I tre principali vantaggi delle particelle SE sono:
• A differenza delle particelle bianche, le particelle SE non si disintegrano quando sono bagnate.
• particelle SE hanno un volume maggiore e densità di energia peso (aumento di circa il 31%) rispetto alle particelle bianche. Ciò significa che le particelle per unità di volume possono essere immagazzinati o trasportati più energia.
• I requisiti di potenza per la frantumazione dei pellet SE nelle centrali elettriche a carbone polverizzato sono significativamente inferiori ai requisiti di potenza per la frantumazione dei pellet bianchi.
Mentre questi benefici sono stati proposti per diversi anni. Tuttavia, le limitazioni tecniche e costo elevato ostacola la sua grande promozione. In un primo tentativo di produrre particelle SE, il consumo di energia, perdita di contenuto di massa e di energia e reagiscono con SE Le proprietà del gas rilasciate e altri problemi correlati superano i vantaggi del prodotto stesso.La possibilità di produrre particelle SE affidabili è anche una sfida per l'industria delle particelle SE.
Figura 1: variazione del contenuto di umidità delle particelle SE dopo l'immersione in acqua Particelle assorbire parte dell'acqua dopo SE mostrato in Figura 1, il tutto immerso in acqua per 48 ore per aumentare il contenuto di umidità delle particelle dalla produzione media di acqua circa 6-14% solo rimanere nella superficie, e evaporato dalle particelle .
Figura 1: particelle SE dopo l'immersione durabilità cambiamento particelle SE su esposizione all'acqua senza perdere le sue caratteristiche meccaniche. particelle Arbaflame SE prima immersione in acqua durata media 98,8%. Come mostrato, dopo 48 ore immersione intero, durata tra 97,5% e del 98,5% 2 nella sE particelle capacità di memorizzazione esterna elimina la costosa secco silo di stoccaggio cupola, capannone o necessità di un cappuccio di un vagone ferroviario. può anche essere nave amovibilmente quando pioggia o neve. particelle di carbone sE possono essere allo stesso Nelle condizioni di stoccaggio e movimentazione, e può essere collocato insieme al carbone nello stesso sito di stoccaggio, senza che la sua funzione ne risenta negativamente.
Thunder Bay centrale elettrica carbone campo. Combustibile SE pellet particelle Arbaflame SE sono memorizzati nella esposizione di Ontario e nessuna degradazione nella pioggia o neve. maggiore contenuto energetico specifico (SE su 19.5GJ / MT, da circa Bianco 17.5GJ / MT) e la densità di massa (SE circa 790kg / m 3, Bianco circa 650 kg / m 3) Per GJ incide sul costo di consegna è un'altra caratteristica delle particelle SE, che si rendono più competitivi rispetto alle particelle bianche caricate con 60.000 metri cubi di contenitore (Handymax): granuli bianchi contenenti circa 682.000 GJ di energia, Le particelle SE contengono quindi circa 924.000 GJ di energia.
carbone polverizzato necessario per il funzionamento della struttura può essere significativo stazione di energia. frantumatore dura circa una tonnellata di particelle bianche 45 kwh (gradi) di alimentazione, le particelle polverizzate sola tonnellata SE 11 kWh (gradi). Se applicata a quanto sopra prezzo netto esecuzione produttori indipendenti giapponesi progetti (IPP), riduzione dei costi è particolarmente importante utilizzare 200.000 tonnellate SE particelle 60MW IPP può essere utilizzata per unità di combustione di un anno, e confrontato con particelle bianche schiacciate, ogni anno l'impianto per potere frantumazione Il costo può essere ridotto di quasi 500.000 dollari USA.
Le particelle di Se sono convenienti?
Arbaflame dopo dieci anni di R & D (ricerca e sviluppo), l'ottimizzazione del processo di produzione, in modo da non sprecare energia. Il sistema di ottimizzazione accoppiato a catturare recupero biochimico di prezioso vapori organici chimico generato durante la reazione, e può produrre Particelle bianche in competizione con particelle SE.
tecnologia delle particelle Arbaflame SE di recenti sviluppi SE migliorato notevolmente la competitività delle particelle per ridurre il costo del processo prima dell'ultima miglioramento dei processi non competitiva è più rilevante: per asciugare il processo di recupero delle materie prime e dell'energia SE recuperato come sottoprodotti gassosi sono Value Organic Chemicals. Anni di ricerca e sviluppo presso lo stabilimento di Arbaflame in Norvegia hanno portato a un modello di impianto granulare che opera in modo affidabile e affidabile.
Arbaflame SE particelle funzionamento stabile nel processo di produzione Arbaflame 40.000 tonnellate / pianta anno e risparmio fabbrica funzionamento sicuro ed affidabile. Livello di umidità equilibrio tra l'uscita del pre-essiccatore, il reattore e dopo asciugatrice a vapore, processo di pre-essiccazione può essere consentito di Utilizzando quasi completamente l'energia generata nel processo e l'energia del post-essiccatore, l'uso efficiente di questa energia è fondamentale per l'economia dell'operazione.
vapore valore composti biologici processo di rigenerazione causato dal costo energetico operativo aggiuntivo e perdita della massa di reazione viene compensata prodotta. fibre SE rispetto alle fibre del legno bianche più facilmente addensato. granulatore costi operativi inferiori (per tonnellata di circa il 30% ) E il mulino a secco fu eliminato (il processo SE raggiunse la riduzione della dimensione della fibra necessaria per produrre i pellet), il che contribuì a compensare ulteriormente i maggiori costi del legno.
La capacità di fornire la consegna sicura di combustibile per nuove centrali elettriche e centrali elettriche co-combustione è essenziale. Particelle bianche in molte parti aziende in genere hanno più di un impianto di produzione. Se il problema si verifica in un terminale fabbrica o il trasporto, la catena di approvvigionamento non è completamente bloccato. L'industria delle particelle SE non è ancora una ridondanza della catena di approvvigionamento, può causare una rottura della supply chain.
Secondo la nostra analisi, l'unico ostacolo alla rapida crescita dell'industria delle particelle SE sta superando la mancanza di ridondanza nella catena di approvvigionamento del carburante.
Autore: William Strauss, presidente FutureMetrics
Lorenz Schmidt FutureMetrics Senior Engineer
