Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Agro-Industrial Waste Upgrading via Torrefaction Process – A Case Study on Sugarcane Bagasse and Palm Kernel Shell in Thailand

Bampenrat Akarasingh, Sukkathanyawat Hussanai, Jarunglumlert Teeraya

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 3

64--75

EN

In this research, the upgrading of agro-industrial wastes was investigated by using the torrefaction pretreatment technique. Two types of biomass waste, including sugarcane bagasse (SBG) and palm kernel shell (PKS), were used as raw materials. The operating conditions, i.e., torrefaction temperature and residence time, are between 225–300 °C and 30–90 minutes. The findings show that, in terms of mass yield and calorific value of the solid product, the torrefaction temperature is a more sensitive parameter than the residence time. By increasing the torrefaction temperature from 225 to 300 °C, the mass yields are dropped in the range of 28.79–31.57 wt.% and 28.00–29.88 wt.%, while the effect of holding time exhibits the mass yield decreasing only 3.12–5.90 wt.% and 1.53–3.41 wt.%, for SBG and PKS torrefaction, respectively. In terms of calorific value, higher heating values increase as torrefaction severity increases, varying in the range of 0.29–2.84 MJ/kg, with torrefaction temperature as the dominant factor. Regarding the calorific value, energy yield, energy gain, and energy-mass co-benefit index, the optimal operating conditions for SBG and PKS torrefactions are the same condition as 275 °C for 90 minutes. SBG and PKS bio-coals obtained from torrefaction are promising solid fuels with high calorific value (about 23 MJ/kg), with an energy yield of 73.93–77.41%, relative to coal that could be further utilized for co-firing in thermal power plants.

2

Torrefaction of composite biofuel in the atmosphere of its own gaseous environment

Mykhailyk Viacheslav, Korinchevska Tetіana, Dakhnenko Valery

Journal of New Technologies in Environmental Science

|

2022

|

Vol. 6, nr 2

75--82

EN

Torrefied pellets of composite fuel made from a mixture (1:1) of pine wood with lowland peat and pine wood were studied by TGA and DTA methods. Torrefaction was carried out at atmospheric pressure in a gaseous environment, which was formed in a limited space during the partial thermal decomposition of organic substances of fuel. An increase in the torrefaction temperature from 250°C to 290°C leads to an increase in the degree and temperature range of fuel decomposition. The presence of wood in the composite fuel has a positive effect on the results of torrefaction: the heat of thermal decomposition increases, ash content and hydrophilicity decrease. The method of torrefaction without the use of inert gases has shown its effectiveness and the possibility of application in the production of torrefied fuel.

3

Methods for Treatment of Animal and Plant-Based Biomass Waste

Rostocki Andrzej, Ławińska Katarzyna, Modrzewski Remigiusz, Siegień Gabriel, Hejft Roman, Obraniak Andrzej

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2022

|

Vol. 30, no. 4

32--42

EN

In the work presented, effective methods of biomass processing for its reuse in the framework of the circular economy were determined. Based on various sources, a definition of biomass was obtained. The review covers preliminary operations, i.e., screening and grinding, as well as the methods of pressure and non-pressure agglomeration of plant and animal biomass, as well as the process of torrefaction of plant biomass. The analysis of the literature indicates various process and technological solutions for biomass processing, as well as provides numerous examples of the use of biomass in combination with other types of industrial waste and mineral additives. The activities undertaken as part of the work are consistent with the assumptions of the European Green Deal and are carried out in order to improve the management of waste streams (green productivity) and to increase the amount of recovered energy produced.

4

Autotermiczny proces toryfikacji biomasy w aspekcie analizy gazów procesowych

Czardybon Agata, Ignasiak Karina, Robak Jolanta, Supernok Krzysztof

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 10

1446--1453

PL

Określono wpływ rodzaju toryfikowanej biomasy i parametrów procesowych na skład generowanego gazu procesowego i jego przydatność do energetycznego zasilania procesu. Badania przeprowadzono w wielkolaboratoryjnej instalacji termicznej konwersji biomasy w reaktorze ze złożem przesuwnym, poddając procesowi toryfikacji: zrębki wierzby energetycznej i olchy, zrębki tartaczne mieszane oraz łupiny olejowca gwinejskiego. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem stopnia przereagowania biomasy, który jest ściśle zależny od korelacji temperatury i czasu trwania procesu toryfikacji, wzrasta zarówno ilość składników niekondensujących torgazu (CO, CH₄, C₂H₄ i C₂H₆, H₂), jak i lotnych składników organicznych, smół oraz wody. Okazało się, że skład gazu procesowego zależy także od rodzaju toryfikowanej biomasy.

EN

Energy willow chips, alder chips, mixed sawmill chips and palm kernel shells were torrefied in a moving bed reactor at an av. temp. 290–355°C and biomass flow 86.3–109.3 kg/h for 8–25 min to produce a solid fuel and a process gas. AcOH, MeOH, furan derivatives, aldehydes, ketones, arom. hydrocarbons, PhOH derivatives, water and tar were evidenced in the process gas. It contained also some amts. of CO, H₂ and short-chain aliph. hydrocarbons.

5

Analiza procesu toryfikacji przy użyciu mikrofal jako nowoczesna metoda waloryzacji biomasy

Janus Paweł, Kosowska-Golachowska Monika, Sieradzka Małgorzata

Rynek Energii

|

2019

|

Nr 4

48--54

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych toryfikacji słomy pszenicznej i miskanta olbrzymiego przy użyciu mikrofal. Badania zostały przeprowadzone na stanowisku laboratoryjnym, którego głównym elementem był piec mikrofalowy o mocy 800 W i częstotliwości fal 2,45 GHz. Określono oddziaływanie czasu toryfikacji i mocy promieniowania mikrofalowego na ciepło spalania oraz zawartość pierwiastkowego węgla, wodoru i tlenu badanych paliw biomasowych. Ponadto wyznaczono optymalną moc mikrofal do prowadzenia procesu toryfikacji analizowanej biomasy.

EN

In this paper, microwave torrefaction of wheat straw and Miscanthus giganteus was studied. The experimental setup was developed using a microwave oven with 2.45 GHz frequency. The torrefaction effect was studied by varying the microwave power level (160-480 W) and reaction time (5-30 min). It was found that higher microwave power levels contributed to higher heating rate and reaction temperature, and thus produced the torrefied biomass with higher heating value (HHV) and lower O and H contents. Higher heating value was approximately 22 MJ/kg for Miscanthus giganteus and 21 MJ/kg for wheat straw at a microwave power level of 320 W for 30 min processing time. Therefore, the biochar produced by micro-wave torrefaction of the tested biomass can be an alternative fuel to replace or co-combustion with coal.

6

Heat Induced Pre-Treatment Technologies for Lignocellulosic Biomass. A Comparison of Different Processes and Techniques

Scherzinger Marvin, Kaltschmitt Martin

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 7

134--146

EN

In order to overcome several obstacles when using lignocellulosic biomass as solid fuel, different heat induced pre-treatment techniques are available. Such a pre-treatment can be realized either within a gaseous or within a hydrothermal or vapothermal atmosphere. Below, the main reactions, occurring in the respective atmosphere at temperatures below 300°C, typical for such a pre-treatment, are discussed. Different pre-treatment techniques realized at this temperature range were introduced, characterized and compared with each other. This comparison included the current state of research, the market proximity, the process parameters as well as applicable educts and product properties.

7

Charakterystyka wybranych technologii produkcji energii z biomasy w energetyce rozproszonej

Mirowski T., Mokrzycki E., Filipowicz M., Sornek K.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 105

63--73

PL

Zmiany, które dokonują się na krajowym rynku paliw stałych, w szczególności prognozy dotyczące wzrostu cen, a także rosnące wymagania związane z przestrzeganiem obowiązujących norm ochrony środowiska, powodują wzrost zainteresowania odnawialnymi źródłami energii, zwłaszcza biomasą, wiatrem i promieniowaniem słonecznym. Źródła te umożliwiają osiągnięcie redukcji emisji CO2, a tym samym uniknięcie kosztów środowiskowych po 2020 roku. Dlatego też istotne znaczenie w tym zakresie będzie miał rozwój energetyki rozproszonej, która wyposażona w kotły biomasowe, kotły gazowe i wysokosprawne CHP, umożliwi spełnienie obowiązujących norm w zakresie efektywności energetycznej oraz emisji zanieczyszczeń do powietrza. Trzeba podkreślić, że podejmowane działania związane z ograniczeniem emisji (ustawa antysmogowa) będą przyczyniać się do zmniejszenia zużycia węgla w sektorze drobnych odbiorców (gospodarstwa domowe, rolnictwo oraz pozostali odbiorcy) na korzyść biomasy bądź innych źródeł odnawialnych. W artykule dokonano przeglądu wybranych technologii biomasowych: - kotły opalane biomasą rozdrobnioną (fluidalne, pyłowe oraz rusztowe), - kotły do spalania słomy, - układy kogeneracyjne zasilane biomasą, - toryfikacja i karbonizacja biomasy. W wymienionych technologiach biomasowych pokłada się nadzieję na ich dynamiczny rozwój i praktyczne zastosowanie w najbliższych latach, a tym samym na poprawę trudnej sytuacji w sektorze energetyki rozproszonej w zakresie mocy do 50 MW.

EN

The changes in the domestic solid fuel market (including forecasted increases in the fuel prices) and the growing requirements related to actual environmental standards, result in increased interest in renewable energy sources, such as biomass, wind and solar energy. These sources will allow to achieve reduction in the CO2 emission, and consequently – avoid environmental costs after 2020. Therefore, the development of distributed energy systems, based on the use of biomass boilers, gas boilers and high efficiency combined heat and power units, will enable the fulfillment of current standards in the field of energy efficiency and emission of pollutants to the atmosphere. It should be emphasized that the actions taken to reduce emissions (e.g. anti-smog act) will contribute to reducing coal consumption in the municipal and housing sector (households, agriculture and other customers) in favor of biomass and other renewable energy sources. The article reviews selected biomass technologies: - fluidized, dust and grate boilers, - straw-fired boilers, - cogeneration systems powered by biomass, - torrefaction and biomass carbonisation. The mentioned technologies are characterized by a high potential of in the field of dynamic development and practical application in the coming years. Thus, they can improve difficult situation in the distributed energy sector with a capacity up to 50 MW.

8

Rola biomasy toryfikowanej na rynku tradycyjnych paliw kopalnych

Poskart A., Szwaja S., Magdziarz A., Musiał D., Zajemska M.

Rynek Energii

|

2018

|

Nr 1

65--71

PL

Z uwagi na fakt, iż produkcja energii z biomasy wiąże się z występowaniem pewnych barier technologicznych, w szczególności w układach bezpośredniego jej współspalania z węglem, w ostatnich latach przedmiotem zainteresowania wielu naukowców stały się metody poprawiające jej właściwości energetyczne. Jedną z bardziej obiecujących metod waloryzacji biomasy jest toryfikacja. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań wpływu toryfikacji prowadzonej w atmosferze CO2 w zakresie temperatury od 250 do 350°C na właściwości energetyczne ślazowca pensylwańskiego. Badania przeprowadzono w reaktorze śrubowym, służącym do toryfikacji ciągłej. Otrzymane karbonizaty (tzw. biowęgiel) poddano analizie elementarnej (zawartość pierwiastków C, H, N) oraz technicznej, tj. oznaczono zawartość wilgoci, popiołu i części lotnych oraz wyznaczono ciepło spalania i wartość opałową. Wyniki badań wykazały, że proces toryfikacji przyczynił się do wzrostu wartości opałowej o około 39% (od 16,1 MJ/kg do 22,4 MJ/kg) i zawartości pierwiastka węgla o około 28% (od 45,9% do 58,6%), podczas gdy zawartość wilgoci uległa zmniejszeniu o 63% (od 9,4 do 3,4%). Przeprowadzone analizy potwierdziły, że toryfikacja ślazowca pensylwańskiego, w szczególności w temperaturze 350°C może w znacznym stopniu poprawić jego właściwości fizykochemiczne, a tym samym doprowadzić do uzyskania dobrej jakości surowca do celów energetycznych, stanowiącego alternatywę dla tradycyjnych paliw kopalnych.

EN

Due to the fact that the energy production from biomass is associated with certain technological barriers, in particular in the systems of its direct co-combustion with coal, in recent years methods of improving its energy properties have become the subject of interest of many scientists. One of the more promising methods of biomass valorization is torrefaction, involving drying at a temperature of 200 to 350°C in an inert atmosphere. This paper presents the results of studies on the impact of torrefaction carried out in the atmosphere of CO2 in the temperature range from 250 to 350°C on the energy properties of Virginia mallow. The research were carried out in a screw conveyor reactor for continuous torrefaction. The samples of obtained biochars were subjected to elemental analysis (content of C, H, N). The physicochemical properties were also evaluated, i.e. the calorific value, moisture content, ash content and volatiles fractions were determined. The research showed that as a result of torrefaction, the heating value increased by approx. 39% (from 16.1 MJ/kg to 22.4 MJ/kg) and the carbon content by approx. 28% (from 45.9% to 58, 6%), while the moisture content was reduced by 61% (from 9.4 to 3.6%). The carried out analyzes confirmed that torrefaction of Virginia mallow performed in particular at temperature of 350°C can significantly contribute to improving its physicochemical properties, and thus to obtain a good quality raw material for energy purposes, which is an alternative to traditional fossil fuels.

9

Szacowanie wartości opałowej i ciepła spalania gazu syntezowego powstającego w procesie zgazowywania karbonizatu otrzymanego z osadów ściekowych

Stępień P., Pulka J., Białowiec A.

Ochrona Środowiska

|

2018

|

Vol. 40, nr 1

45--50

PL

Jednym ze sposobów zagospodarowania osadów ściekowych może być ich zgazowywanie po wcześniejszej toryfikacji. W pracy przedstawiono wyniki symulacji procesu zgazowania karbonizatu uzyskanego podczas toryfikacji osadu ściekowego. Modelowanie procesu zgazowywania karbonizatu przeprowadzono w zakresie temperatury od 973 K do 1473 K, przy zastosowaniu powietrza jako czynnika zgazowującego. W każdej z temperatur przeprowadzono dziesięć symulacji, podczas których zmieniano wartość stosunku molowego tlenu do węgla (O/C). Uzyskane wyniki wykazały, że karbonizat otrzymany w procesie toryfikacji osadu ściekowego przez 60 min w temperaturze 533°K pozwolił na uzyskanie w temperaturze zgazowywania 973 K i przy stosunku molowym O/C=0,1 gazu syntezowego o największej wartości ciepła spalania (16,44 MJ/m3). Przeprowadzona analiza regresji wielokrotnej pozwoliła określić wpływ parametrów technologicznych (temperatura, stężenie czynnika zgazowującego) na uzyskane wartości ciepła spalania i wartości opałowej otrzymanego gazy syntezowego. Wykazano, że zmienną wpływającą w istotny sposób na proces zgazowania karbonizatu było stężenie czynnika zgazowującego, przy czym wraz z jego wzrostem następowało pogorszenie właściwości paliwowych gazu syntezowego. Parametrem technologicznym wpływającym nieistotnie na ten proces okazała się temperatura zgazowywania karbonizatu, ponieważ wraz z jej wzrostem nie odnotowano większych zmian w kaloryczności uzyskiwanego gazu syntezowego.

EN

One of the methods of sewage sludge management may be its gasification with prior torrefaction. Simulation results of gasification of the carbonized sewage sludge obtained in the process of torrefaction were presented. Modeling of the carbonized sludge gasification process was performed in temperatures ranging from 973 K to 1473 K with air applied as a gasifying agent. Ten simulations were performed at each temperature, during which the molar ratio of oxygen to carbon (O/C) was varied. The results showed that the carbonized sludge obtained by torrefaction for 60 min at 533 K allowed for production of syngas with the highest heating value (16.44 MJ/m3) at gasification temperature of 973 K and the molar ratio O/C=0.1. Multiple regression analysis allowed for determination of statistical significance of technological parameters (temperature, concentration of gasifying agent) on both the lower heating value (LHV) and the higher heating value (HHV) of syngas produced. The obtained results demonstrated that a variable that significantly influenced the gasification process was the gasification agent concentration. With its increase, the fuel properties of syngas deteriorated. There were no more significant changes in calorific value of the obtained syngas with the increase in temperature, therefore temperature was the technological parameter considered to affect the process in a less significant manner.

10

Thermorefinery: prospects for the second generation of thermo-chemical biomass conversion systems

Karaoglanoglou L., Arvelakis S., Koukios E.

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2018

|

no. 4

87--97

EN

The ThermoRefinery is a new concept and an associated practice representing the 2nd generation of thermochemical processes for the conversion of renewable feedstocks (biomass and wastes) to fuels, chemicals and other biobased products, while solving the most significant problems limiting the potential of this type of technologies to contribute to global and regional targets. This paper aims at demonstrating the ThermoRefinery approach and its applications, aiming at several objectives: optimising pretreatment processes for each feedstock, including leaching and torrefaction; designing optimal production systems; and, putting together optimal product vectors. The major optimization challenges are taking into account ash chemistry, which affects the ash melting point. These include minimising other ash-related problems, controlling tar content in the producer gas, minimizing emissions, and reducing feedstock handling problems.

PL

Rafineria termiczna to nowa koncepcja i związana z nią praktyka reprezentująca drugą generację procesów termochemicznych w zakresie przekształcania surowców odnawialnych (biomasy i odpadów) na paliwa, chemikalia i inne produkty biologiczne, przy rozwiązywaniu najważniejszych problemów ograniczających potencjał tego typu technologii w zakresie przyczynienia się do realizacji celów globalnych i regionalnych. Niniejszy artykuł ma na celu ukazanie podejścia do rafinerii termicznej i jej zastosowań, mając na uwadze kilka celów: optymalizację procesów obróbki wstępnej dla każdego surowca, w tym wymywanie i toryfikację; projektowanie optymalnych systemów produkcyjnych; łączenie optymalnych wektorów produktów. Głównym wyzwaniem optymalizacyjnym jest uwzględnienie składu chemicznego popiołu, który ma wpływ na temperaturę topnienia popiołu. Obejmuje on minimalizację innych problemów związanych z popiołem, kontrolę zawartości substancji smolistych w gazie produkcyjnym, minimalizację emisji i zmniejszenie problemów z obsługą surowca.

11

Torgas condensate combustion in the SI engine

Chwist M., Szwaja S., Grab-Rogaliński K., Poskart A.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 3

33--38

EN

The article presents results from IC engine tests on combustion of alcohol fuel with the addition of torgas condensate. Torgas is a by-product created from the torrefaction of Sida hermaphrodita. It was obtained from torrefaction carried out at a temperature of 400°C. Torgas was condensed in a tubular cooler. The basic fuel was butanol. This fuel was chosen, because regular hydrocarbon based fuels got delaminated while blended with torgas condensate. The condensate dissolves in alcohol therefore the choice was justified. In the mixture, the volume ratio of alcohol to condensate was 4:1. The combustion was carried out in a spark-ignition, single-cylinder engine with a cubic capacity of 650 cm3. The engine was able to vary its compression ratio. The engine worked at full load at maximum open throttle. The engine body was heated to a temperature of 95°C and this temperature was maintained throughout the testing period. The engine was running at 850 rpm. The first stage of the experiment included determination of the optimal ignition angle for butanol as a reference fuel and for a mixture of butanol and torgas condensate. The optimal spark angle was estimated based on the maximum indicated work. Three compression ratios, i.e.: CR=8.8, 10 and 11.2 were used. All tests were performed for a stoichiometric air fuel ratio. The obtained in-cylinder pressure diagrams for the reference fuel and the fuel with the addition of condensate were compared with each other. The rate of pressure increase inside the cylinder was calculated. For all tests, the following exhaust components were measured: CO2, CO and HC.

12

Potential of biomass-to-fuel conversion technologies for power and means of transport

Prusak R., Skuza Z., Kurtyka M., Rembiesa Z.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 2

287--294

EN

Reduction of CO2 emissions in Poland (excluding transport) should be related to a change in the structure of electricity production sources. Similar actions have been taken by many European countries. In 2017, in the European Union’s power industry, the largest emitters were dominated by coal-fired power plants in Germany (seven power plants). However, the leader of this ranking turned out to be the Belchatów power plant owned by the Polish Energy Group (PGE). Renewable energy is energy obtained from natural processes. It should be obtained in a way that would not cause a deficit of natural resources (renewed in a short time) to have a limited impact on the environment. The purpose of promoting and using renewable energy sources (RES) is to reduce the harmful effects of energy on the natural environment, primarily by limiting greenhouse gas emissions (water vapour, CO2, CH4, CFC, N2O, halon, ozone and industrial gases HFC, PFC, SF6). Biomass is the most widely used renewable energy source currently used. The study of the literature and comparison of the set parameters for different types of biomass in the given order shows that Virginia mallow has the highest usefulness for energy purposes. Considering the fact that both cashew and coconut (shells) cannot be grown due to the climate prevailing in Poland, Virginia mallow seems to be the best alternative for traditional fuels used in the energy sector in the analysed group. Virginia mallow has competitive properties to wood biomass and hard coal only significantly supercedes in terms of calorific value. The energy properties of Virginia mallow can additionally be improved as a result of the torrefaction process. In addition, in the literature on the subject, attention is paid to the fact that mallow may be grown on less-favoured soils and the process of its collection – in contrast to other such plants – does not require the use of specialized agricultural machinery.

13

Commoditization of wet and high ash biomass : wet torrefaction - a review

Mościcki K. J., Niedźwiecki Ł., Owczarek P., Wnukowski M.

Journal of Power Technologies

|

2017

|

Vol. 97, nr 4

354--369

EN

Biomass is a non-intermittent energy source, which can play an important role in grid-based energy systems, since they need some non-intermittent sources in order to balance the variability of intermittent sources as wind and solar energy. Currently, this role is played mostly by fossil fuels, mainly because of the bulk size of a single source. Higher variability and lower energy concentration, among with some properties of biomass, are obstacles that prevent it from fully becoming a commodity. There are processes, such as dry torrefaction and hydrothermal carbonization (HTC) that could potentially help in terms of making biomass a tradable commodity, as is the case with fossil fuels. HTC, also known as wet torrefaction, might help solve problems that dry torrefaction is incapable of solving. These obstacles are, namely: high ash content, slagging and fouling properties of biomass (along with corrosion). Also the high moisture content of some types of biomass poses a problem, since they usually require substantial amounts of heat for drying. This paper reviews current knowledge about a process that could possibly transform problematic types of biomass into tradable commodities and compares it with other processes offering similar outcomes.

14

Compaction Studies of Torrefied Willow

Rejdak M., Czardybon A., Ignasiak K., Sobolewski A., Robak J.

Journal of Ecological Engineering

|

2017

|

Vol. 18, nr 1

183--192

EN

The article presents the results of studies of torrefied willow (Salix viminalis L.) compaction. Densification tests were performed using a hydraulic press with a maximum pressure of 216 MPa. The effect of basic parameters of the briquetting process (pressure and temperature) on mechanical parameters of manufactured briquettes were determined. On the basis of the research, it was found that the increase in pressure and temperature of the densification process increases the density and strength of pressed briquettes. The positive effect of temperature is particularly noticeable at lower pressing pressures (36 MPa – 72 MPa). In the case of a temperature of 300 C, the increase in a pressure from 144 MPa to 216 MPa resulted in the decrease in the density and strength of the briquette. It was also found that the briquettes manufactured at this temperature are characterized by lower density and strength than the briquettes obtained at a temperature of 200 oC.

15

Torrefaction of various types of biomass in laboratory scale, batch-wise isothermal rotary reactor and pilot scale, continuous multi-stage tape reactor

Pawlak-Kruczek H., Krochmalny K., Mościcki K., Zgóra J., Czerep M., Ostrycharczyk M., Niedźwiecki Ł.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2017

|

T. 20, nr 4

457--472

EN

Torrefaction is a thermal pretreatment process that improves properties of biomass relevant to its use as a fuel. It increases a heating value of the biomass, bringing it closer to the one of coal. That prevents the loss of power due to a decrease in calorific value of the fuel when biomass is supposed to replace coal partially. Along with less hygroscopic nature, in comparison to raw biomass, it allows improving logistics of the fuel. It also enhances grindability of the fuel, which is important for boilers and gasifiers that use pulverized fuel. In this study, four types of biomass were torrefied under different temperature regimes. Tests were performed in two different torrefaction reactors: laboratory scale Isothermal Rotary Reactor and pilot scale Multi-stage Tape Reactor (output up 10 kg/h and 100÷500 kg/h respectively). The process was characterized using dry mass loss during torrefaction, known as the mass yield. Energy yield was also calculated. Raw materials have been compared to the corresponding torrefied products. The comparison was based on standard set of properties, that is mandatory to be tested for any solid fuel, e.g., results of the proximate and ultimate analysis, the calorific value of the fuel. Obtained results have shown a significant improvement, regarding grindability after torrefaction. Also, hydrophobic nature of raw and torrefied biomass was a subject of tests. The propensity towards the moisture absorption was determined, by long-term storage under constant relative humidity conditions. Decreased rate of moisture absorption was observed for torrefied biomasses when compared with corresponding raw materials.

PL

Toryfikacja jest procesem obróbki termicznej, który poprawia własności biomasy pod kątem jej zastosowania jako paliwa. Proces zwiększa wartość opałową waloryzowanej biomasy, czyniąc ją bliższą do tej, jaką ma węgiel. Pozwala to zapobiegać obniżeniu mocy w przypadku częściowego zastąpienia węgla tak przetworzoną biomasą. W połączeniu z mniej higroskopijną naturą, w porównaniu do nieprzetworzonej biomasy, pozwala to na poprawę logistyki paliwowej. Proces poprawia też przemiałowość biomasy, co jest niezwykle istotne w przypadku kotłów i zgazowarek wykorzystujących paliwo stałe w postaci pyłu. W zakres niniejszej pracy wchodziło przeprowadzenie toryfikacji biomasy w różnych reżimach temperaturowych. Testy zostały przeprowadzone na dwóch różnych reaktorach: izotermicznym reaktorze obrotowym (w skali półtechnicznej) i wielopoziomowym reaktorze taśmowym (w skali pilotażowej). Proces został scharakteryzowany pod względem utraty suchej masy w procesie toryfikacji (zwanym powszechnie uzyskiem masy) oraz pod względem uzysku energii. Dokonano także porównania biomasy nieprzetworzonej z jej toryfikowanym odpowiednikiem pod względem uzyskanych wyników analizy technicznej, elementarnej oraz kaloryczności. Testy wykonane na młynie laboratoryjnym potwierdziły wzrost podatności na przemiał biomasy poddanej procesowi toryfikacji. Oszacowany został także wpływ toryfikacji na jej długoterminowe przechowywanie poprzez ocenę jej hydrofobowości. Ocena ta została dokonana na podstawie obserwacji zmiany wigotności próbek przechowywanych w warunkach stałej wilgotności. W porównaniu z nieprzetworzoną biomasą toryfikaty wykazały mniej hydrofobową naturę.

16

Mathematical modelling of wooden biomass torrefaction

Stepień P., Białowiec A.

Drewno : prace naukowe, doniesienia, komunikaty

|

2017

|

vol. 60, nr 200

51--65

EN

Torrefaction is used for initial biomass valorisation prior to energetic utilization. The produced biocarbon is characterized by high energy density, and high calorific value. Moreover, it contains less moisture, and has hydrophobic character. Due to that, this technology is being found perspective, but the relation between process parameters, and biomass, and biocarbon properties should be still optimized. The presented work shows the mathematical modelling of torrefaction of the wooden biomass particle. The dependence between technological parameters (process temperature, and retention time), and biomass properties (density, calorific value of the biomass), and calorific value of biocarbon has been examined. The parameters of IInd degree polynomial functions, allowing the estimation of the required retention time or required process temperature to achieve desired calorific value of biocarbon have been determined. The modelling showed, that the process temperature and retention time are the most significant factors influencing the torrefaction efficiency. Also, the calorific value of biocarbon may be an important parameter, but biomass properties are not significant, with recommendation to neglect the biomass density.

17

Karbonizat ślazowca pensylwańskiego jako paliwo do kotłów węglowych c.o.

Poskart A., Szwaja S., Musiał D.

Rynek Energii

|

2016

|

Nr 6

104--108

PL

W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania ślazowca pensylwańskiego - uprawy energetycznej, która w wyniku wysokiego plonowania może być źródłem biomasy na cele opałowe. W celu wyeliminowania wad biomasy, jako paliwa stałego do kotłów węglowych, przeprowadzono proces uwęglania (toryfikacji) ślazowca, co spowodowało uzyskanie materiału palnego o składzie chemicznym, w tym składników palnych, zbliżonym do węgla kamiennego. Uwęglona biomasa może zastąpić węgiel w kotłach węglowych bez konieczności ich modyfikacji. Przeprowadzone badania laboratoryjne potwierdziły, że uwęglanie w przedziale temperatury 300-350ºC (toryfikacja) ślazowca pensylwańskiego ma pozytywny wpływ na poprawę jego właściwości jako potencjalnego paliwa, które może zastąpić węgiel np. w domowych kotłach węglowych C.O. Toryfikacja w istotny sposób przyczyniła się do zwiększenia ciepła spalania i wartości opałowej toryfikowanych próbek poprzez znaczne zmniejszenie zawartości wilgoci w odniesieniu do próbki surowej. Ponadto, w wyniku badań okazało się, że czas wyprażania można skrócić nawet do 20-30 minut w temperaturze 300ºC bez znaczącego uszczerbku na walorach opałowych powstałego paliwa.

EN

The paper presents possibilities of applying Virginia Mallow plant – considered as energetic crops – as solid fuel for boilers due to its high growing yield. Torrefaction process was introduced to Virginia Mallow to eliminate typical drawbacks of biomass as direct fuel to coal fired boilers. In this way, a satisfactory good carbonized material, on the basis of chemical analysis similar to coal, was obtained. Carbonized biomass can be directly applied to coal fired boilers without their modification. Laboratory research confirmed that carbonization of Virginia mallow within the temperature range 300-350°C (torrefaction) has a positive impact on improvement of its properties as a potential fuel that can replace coal in domestic boilers. Torrefaction significantly contributes to increase in the heat of combustion as well as heating value of torrefied samples by reduction in the moisture content in comparison to a crude sample. Furthermore, as a result of this research it was found that the carbonization time can be reduced up to 20-30 minutes at 300°C without significant loss of heating values of the received fuel.

18

Mokra toryfikacja zrębków drewna bukowego

Świątek Ł., Owczarek P., Kułażyński M.

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 2

320--323

PL

Przeprowadzono mokrą toryfikację zrębków drewna bukowego. Surowiec o zawartości 50% mas. wilgoci przetwarzano w reaktorze o pracy okresowej. Wsad wygrzewano przez 5–30 min w zakresie temp. 190–230°C. Określono wpływ warunków czasowo‑temperaturowych na zmianę stopnia uwęglenia, pozostałości po spopieleniu oraz ciepła spalania produktu stałego. Oznaczono stopień konwersji surowca do produktu gazowego oraz udział w nim CO i CO2.

EN

Beech wood chips were wet torrefacted in a batch reactor. The wet raw material (moisture content 50%) was heated at 190–230°C for 5–30 min. The gas yield was 0.23–2.23%. The gas contained CO2 (up to 94.14%) and CO (up to 5.86%). The solid product had a reduced volatile matter content (up to 67.02%), increased higher heating value (up to 22.24 MJ/kg), irregularly changed ash content (658–749 mg/MJ) and fixed C content (up to 32.31%).

19

Technologie produkcji biowęgla – zalety i wady

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

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2016

|

R. 9, nr 26

26--39

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.

20

The impact of heat treatment on the components of plant biomass as exemplified by Junniperus sabina and Picea abies

Drygaś B., Depciuch J., Puchalski Cz., Zaguła G.

ECONTECHMOD : An International Quarterly Journal on Economics of Technology and Modelling Processes

|

2016

|

Vol. 5, No 3

41--50

EN

Torrefaction is the process of drying biomass at high temperatures in order to transform it into biofuels with properties and composition resembling carbon. The impact of high temperature breaks the chains of hemicellulose, lignin and cellulose and degrades the biomass to simpler organic compounds. The aim of this publication was to specify the impact of the duration of the heat treatment on the stability of biomass structures such as lignocellulose illustrated with examples of selected species of conifers. The research material consisted of shoot tips of Junniperus sabina and Picea abies. The material used in the process was air-dried, dried at 150oC and torrefied at temperatures of 200, 250 and 300oC in a LECO camera – TGA 701 apparatus for 30 minutes. Fresh needles and their torrefied products were measured spectroscopically using FTIR Vertex 70v made by Bruker. Microscopic photographs of samples were taken in the scales 10 μm, 20 μm, and 50 μm using the TESCAN VEGA3 scanning electron microscope. The unprocessed plant material did not differ significantly from one another – the FTIR spectra of both plants exhibited the same functional groups. The biomass heat treatment led to significant changes in its chemical composition and topographic changes in the obtained biochars.