Japão, Coreia do Sul, Canadá, Europa Ocidental e outros países para as energias renováveis e as políticas de redução de carbono para apoiar o uso de combustível pellet como um substituto para usinas de carvão. Até à data, o investimento na transformação das partículas concentradas em aglomerados de madeira industriais convencionais, por vezes, Nós os chamamos de partículas brancas.
Desde o aparecimento depois do tratamento térmico, aglomerados de madeira avançados comumente referido como partículas pretas, que tem sido apresentado como sendo superior do que o combustível de madeira da pelota branco tradicional. Partículas de negro deve resolver alguns dos potenciais perigos associados com aglomerados de madeira branca, o carvão usado central eléctrica a carvão sobre o pó anos substituto feito de partículas de negro de vantagens importantes, incluindo: o armazenamento não seco e transporte, melhor capacidade de rectificação, menos de processamento, a formação de poeira durante o armazenamento, bem como partículas de negro de maior densidade de energia. Geralmente vem de dois métodos técnicos diferentes de desenvolver pellets de madeira avançados: assado e explosão de vapor (SE).
O cozimento é uma forma de pirólise, o que leva à decomposição térmica, a uma porção da ausência de oxigénio. Tipicamente, a fim de levar a cabo a madeira cozimento voláteis foram removidos, o material resultante é, em seguida, densificada em partículas de entre 200 e 300 graus Celsius. FutureMetrics cozimento sem qualquer técnica de análise, mas uma análise detalhada das técnicas SE Arbaflame para a produção de partículas.
Este artigo é para a tecnologia Arbaflame análise independente (40.000 toneladas partículas SE), ea empresa concedeu FutureMetrics permissão informações publicadas neste artigo.
O que é uma explosão de vapor (SE)?
O método SE para o pré-tratamento de fibra de madeira envolve a exposição do material ao vapor saturado. A temperatura e a pressão do vapor e o tempo no vaso de reação determinam o quanto da hemicelulose será degradada e a quantidade de matéria-prima será convertida em substâncias e organismos voláteis. A explosão de vapor subsequente é a liberação rápida de pressão. A expansão explosiva da água nas paredes celulares da matéria-prima lenhocelulósica faz com que as fibras lignocelulósicas se separem em partículas muito pequenas. Controlar a gravidade do tratamento com vapor causa os efeitos da celulose e da lignina. Mínimo, enquanto a hemicelulose é parcialmente degradada. Em comparação com as partículas brancas, o material resultante possui uma maior densidade de energia após a densificação em uma prensa granulada, moagem aprimorada, dureza e produz menos pó, e é A afinidade da água muda de higroscopicidade para hidrofobicidade.
O processo de explosão de vapor resulta no aparecimento de lignina sob a forma de pequenas pérolas na superfície de fibras de madeira finas. Quando as fibras são densificadas em uma prensa granular, essas esferas formam um revestimento superficial semelhante a um filme de fibras de madeira quebradas e produzem quase Não produz partículas finas, duras, altamente impermeáveis.
As vantagens das partículas SE
As três principais vantagens das partículas SE são:
• Em contraste com as partículas brancas, as partículas SE não se desintegram quando estão molhadas.
• As partículas de SE têm uma maior densidade de energia volumétrica e gravimétrica do que partículas brancas (um aumento de cerca de 31%), o que significa que por unidade de volume de partículas pode armazenar ou transportar mais energia.
• Os requisitos de energia para esmagamento de grânulos de SE em estações de energia de carvão pulverizado são significativamente menores do que os requisitos de energia para esmagamento de grânulos brancos.
Embora essas vantagens tenham sido propostas há vários anos, as limitações técnicas e os altos custos de produção dificultaram sua implantação em grande escala. Nas primeiras tentativas de fabricação de partículas de SE, consumo de energia, perda de massa e conteúdo de energia e reação com a SE As propriedades do gás liberado e outras questões relacionadas excedem as vantagens do próprio produto. A capacidade de fabricar partículas confiáveis SE também é um desafio para a indústria de partículas SE.
Figura 1: Mudança do teor de umidade das partículas de SE após imersão em água As partículas de SE absorvem parte da água. Como mostrado na Figura 1, após 48 horas de imersão total em água, o teor de umidade das partículas aumentou cerca de 6% a 14% do nível médio após a produção. A água permaneceu na camada superficial e evaporada das partículas. .
Figura 1: partículas SE embebidas Durabilidade Mudanças As partículas de SE não perdem suas propriedades mecânicas após a exposição à água. A durabilidade das partículas de Arbaflame SE antes da imersão é em média de 98,8%. Como mostrado na Figura 2, a durabilidade é entre 97,5% e 98,5% após 48 horas de imersão total. A capacidade de armazenar esferas de SE ao ar, elimina a necessidade de caixas de armazenamento seco, silos, galpões ou vagões cobertos caros. Também pode lidar com navios quando está chovendo ou nevando. As pastilhas SE podem ser iguais ao carvão São armazenados e processados em condições que podem ser colocadas no mesmo local de armazenamento com carvão sem afetar negativamente a sua função.
Os grânulos de Arbaflame SE são armazenados no pátio de carvão da Central de Thunder Bay em Ontário. Os grânulos SE estão expostos à chuva e neve sem degradação. Conteúdo de energia específico mais elevado (SE cerca de 19,5GJ / MT, branco cerca de 17,5GJ / MT) e densidade aparente (SE cerca de 790 kg / m 3branco cerca de 650 kg / m 3) O impacto no custo de entrega de cada GJ é outra característica dos grânulos de SE que lhe dá uma vantagem sobre os grânulos brancos. Contentores de 60,000 m3 de carga total (Grand Handy-type): os grânulos brancos conterão cerca de 682,000 GJ de energia, As partículas SE contêm cerca de 924 000 GJ de energia.
A energia necessária para executar as instalações de britagem de uma usina de carvão pode ser bastante grande. Demora cerca de 45 quilowatts-hora (kWh) de eletricidade para moer uma tonelada de partículas brancas, enquanto a moagem de uma tonelada de partículas SE requer apenas 11 quilowatts-hora (graus). Se aplicado acima Os projetos de produtor de energia independente do Japão (IPP) que operam a preços líquidos são particularmente importantes para economia de custos. Os IPPs com 200 mil toneladas de pastilhas SE podem ser usados para queimar unidades de 60MW por um ano e, em comparação com as pelotas brancas de trituração, a usina é utilizada para pulverizar eletricidade a cada ano. O custo pode ser reduzido em quase meio milhão de dólares.
As partículas SE são rentáveis?
Após mais de uma década de P & D (pesquisa e desenvolvimento), a Arbaflame otimizou o processo de produção sem desperdiçar energia. Essa otimização, juntamente com um sistema de recuperação bioquímica para capturar os produtos químicos orgânicos valiosos produzidos durante o processo de reação ao vapor, pode ser produzida com Partículas brancas competem por partículas SE.
O desenvolvimento recente da tecnologia de partículas SE da Arbaflame aumentou consideravelmente a competitividade das partículas do SE. As melhorias no processo mais relevantes e recentes para reduzir os custos anteriores do processo não competitivo são: Recuperação de energia e recuperação para secagem de matéria-prima Como um subproduto gasoso do processo SE O valor dos produtos químicos orgânicos. Anos de P & D na fábrica da Arbaflame na Noruega criaram um modelo de uma planta de pelotização que pode operar de forma confiável e estável.
Os grânulos Arbaflame SE que operam na planta Arbaflame de 40 mil toneladas / ano são robustos e eficientes em termos energéticos. A planta opera de forma segura e confiável. A saída do pré-secagem, o equilíbrio do nível de umidade entre o reator de vapor e o pós-secagem, permite que o processo de pré-secagem seja Utiliza quase totalmente a energia gerada no processo e a energia do pós-secador. O uso eficiente desta energia é fundamental para a economia da operação.
A perda de qualidade devido ao tratamento com vapor e os custos de energia adicionais do funcionamento da reação são compensados pelo valor do composto biológico regenerativo produzido. As fibras SE são mais facilmente densificadas do que as fibras de madeira branca. Os custos operacionais do granulador são mais baixos (cerca de 30% por redução de tonelada). ), e a eliminação do moinho de martelo seco (o processo SE consegue uma redução no tamanho da fibra necessária para a produção de grânulos), o que ajuda a compensar ainda mais os altos custos de madeira.
A capacidade de fornecer fornecimento de combustível seguro para novas usinas e usinas de energia de co-combustão é crítica. As empresas de grânulos brancos geralmente possuem várias plantas de produção em muitos locais. Se houver um problema em uma planta ou terminal de transporte, a cadeia de suprimentos não estará completamente estagnada. A indústria de partículas SE ainda não possui redundância da cadeia de suprimentos e pode causar a ruptura da cadeia de suprimentos.
De acordo com nossa análise, o único obstáculo para o crescimento rápido da indústria de partículas SE é superar a falta de redundância na cadeia de abastecimento de combustível.
Autor: William Strauss, FutureMetrics presidente
Lorenz Schmidt FutureMetrics Engenheiro sênior
