Technologie produkcji biowęgla – zalety i wady

• Autorzy: Dębowski M. , Pawlak-Kruczek H. , Czerep M. , Brzdękiewicz A. , Słomczyński Z.

Warianty tytułu

EN

Technologies for the production of biochar – advantages and disadvantages

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rosnące zapotrzebowanie na energię zmusza do poszukiwania nowych rozwiązań umożliwiających jej pozyskanie – konwersję. Najprostszym sposobem wytwarzania ciepła oraz energii elektrycznej jest proces spalania paliwa w kotłach energetycznych. Najbardziej popularnymi paliwami są węgiel brunatny lub kamienny. Ze względu na wyczerpalność tych zasobów oraz konieczność redukcji emisji CO2, poszukiwane są inne rozwiązania. Jednym z dobrze rokujących kierunków rozwoju jest spalanie biowęgla, który należy rozumieć jako biomasę poddaną obróbce cieplnej, tj. wolnej pirolizie inaczej toryfikacji. Toryfikacja polega na powolnej dekompozycji termicznej składowych biomasy poprzez jej ogrzewanie do stosunkowo niskiej temperatury w atmosferze bez utleniacza. Przeprowadzono wiele prac badawczych, stąd proces jest w znacznej mierze rozpoznany. W chwili obecnej realizowane są pracę nad przeniesieniem wyników badań i technologii ze skali laboratoryjnej do przemysłowej. W zamyśle konstruktorów jest to, aby reaktory do produkcji biowęgla były w dużym stopniu autotermiczne, tym samym, by w trakcie pracy nie wymagały dodatkowego źródła energii, poza gazem procesowym wydzielanym z materiału poddanego obróbce. W pracy przedstawiono wymagania stawiane biowęglowi i trudności, które trzeba rozwiązać w procesie jego produkcji. Omówiono różne, dostępne na rynku, technologie oraz je porównano.

EN

Rising energy demand forced to seek new solutions for its acquisition – conversion. The simplest method of producing heat and electricity is the combustion process in power plant boilers. The most common fuels are lignite and hard coal. Due to limited resources of these fuels and the need to reduce the CO2 emissions, other solutions are sought. One of the promising direction is the biochar burning, which implies the biomass is subjected to heat treatment – i.e. slow pyrolysis otherwise torrefaction. Torrefaction consists in a slow thermal decomposition of biomass components by heating it to a relatively low temperature in the atmosphere without oxidant. Many studies conducted thus the process is largely recognized. Currently work on the transfer of research results and technologies from the laboratory scale to industrial scale are carried out. The intention of designers is to reactors for the production of biochar were largely autothermal thereby that during operation does not require an additional power source, otherwise the process gas is secreted from the treated material. The paper presents what are the requirements for biochars and shows difficulties that must be solved in the process of their production. Various technologies available on the market are shown, together with a comparison of their advantages and disadvantages.

Słowa kluczowe

PL

biomasa; piroliza; biowęgiel; toryfikacja; technologia; przegląd; toryfikator

EN

biomass; pyrolysis; biochar; torrefaction; technology; review; torrefaction unit

• Wydawca: Wydawnictwo Instytut Śląski Sp. z o.o.
• Czasopismo: Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 9, nr 26
• Strony: 26--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Dębowski M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny

autor

Pawlak-Kruczek H.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny

autor

Czerep M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny

autor

Brzdękiewicz A.

• SBB Energy S.A.

autor

Słomczyński Z.

• SBB Energy S.A.

Bibliografia

• [1] Mościcki K., Niedźwiecki Ł., Owczarek P., Wnukowski M., Commoditization of biomass: dry torrefaction and pelletization-a review, „Journal of Power Technologies” 2014, Vol. 94, No. 4, s. 233-249.
• [2] Bergman P., Boersma A., Zwart R., Kiel J., Torrefaction for biomass cofiring in existing coal-fired power stations, „BIOCOAL”, ECN Report, 2005, www.ecn.nl/docs/library/report/2005/c05013.pdf (18.05.2016).
• [3] Bridgeman T., Jones J., Shield I., Williams P., Torrefaction of reed canary grass, wheat straw and willow to enhance solid fuel qualities and combustion properties, „Fuel” 2008, Vol. 87, s. 844–856.
• [4] Pawlak-Kruczek H., Czerep M., Zgóra J., Kruczek P., Torrefaction of biomass in special construction quasi-auto-thermal reactor, [w:] The Clearwater Clean Coal Conference: proceedings of the 39th International Technical Conference on Clean Coal & Fuel Systems, Clearwater 2014.
• [5] Pawlak-Kruczek H., Zgóra J., Krochmalny K., Characterization of torrefied biomass depends on process condition, [w:] Proceedings of the 40th International Technical Conference on Clean Coal & Fuel Systems, Clearwater 2015.
• [6] Li J., Zhang X., Pawlak-Kruczek H., Yang W., Kruczek P., Blasiak W., Process simulation of co-firing torrefied biomass in a 220 MWe coal-fired power plant, „Energy Conversion and Management” 2014, Vol. 84, s. 503–511.
• [7] Ferro D., Vigouroux V., Grimm A., Zanzi R., Torrefaction of agricultural and forest residues, [w:] II-0185-FA conference publication, Cubasolar, Guantanamo 2004.
• [8] Pimchuai A., Dutta A., Basu P., Torrefaction of agriculture residue to inhance combustible properties, „Energy and Fuel” 2010, Vol. 24, No. 9, s. 4638–4645.
• [9] Repellin V., Govin A., Rolland M., Guyonnet R., Modelling anhydrous weight loss of wood chips during torrefaction in a pilot kiln, „Biomass and Bioenergy” 2010, Vol. 34, No. 5, s. 602–609.
• [10] Ciolkosz D., Wallace R., A review of torrefaction for bioenergy feedstock production, „Biofuels, Bioproducts and Biorefinery ” 2011, Vol. 5, No. 3, s. 317–329.
• [11] Dhungana A., Torrefaction of biomass, Dalhousie University, Halifax 2011.
• [12] Batidzirai B., Mignot A.P.R., Schakel W.B., Junginger H., Faaij A., Biomass torrefaction technology: Technoleconimic status and future prospects, „Energy” 2013, Vol. 62, No. C, s. 196–214.
• [13] Kleinschmidt C., Overview of international developments in torrefaction, [w:] Bioenergy Trade, Torrefaction workshop, 2011, www.ieabcc.nl/workshops/task32_2011_graz_torrefaction/Kleindschmidt_Paper.pdf (18.05.2016).
• [14] Nhuchhen D., Basu P., Acharya B., A Comprehensive Review on Biomass Torrefaction, „International Journal of Renewable Energy & Biofuels” 2014, Vol. 14, s. 1–56,.
• [15] Melin S., Torrefied wood a New Emerging Energy Carrier, [w:] Wood Pellet Association of Canada, 2011, www.pellet.org/linked/2011-03-09%20ccpc%20presentation 20(2).pdf (18.05.2016).
• [16] Koppejan J., Sokhansanj S., Mellin S., Mandrali S., Status overview of torrefaction technologies, IEA Bioenergy Task 32 report, Finalreport, 2012, www.ieabcc.nl/publications/IEA_Bioenergy_T32_Torrefaction_review.pdf (18.05.2016).
• [17] Pawlak-Kruczek H., Czerep M., Technologia termicznej waloryzacji paliw – toryfikacja w autotermicznym reaktorze, „Nowa Energia” 2016, t. 1, s. 31–38.
• [18] Ontario Power Generation, „Torrefaction treatment process”, 25 November 2010, http://platinum.lambton.on.ca/bsi/mcfilemanager/files/templates/pdf_docs/torrefaction_treatment_processnov252010.pdf (18.05.2016).