BE1019595A3 - MIXTURE OF BIOMASS AND METHOD FOR COMBINATION THEREOF. - Google Patents
MIXTURE OF BIOMASS AND METHOD FOR COMBINATION THEREOF. Download PDFInfo
- Publication number
- BE1019595A3 BE1019595A3 BE2007/0435A BE200700435A BE1019595A3 BE 1019595 A3 BE1019595 A3 BE 1019595A3 BE 2007/0435 A BE2007/0435 A BE 2007/0435A BE 200700435 A BE200700435 A BE 200700435A BE 1019595 A3 BE1019595 A3 BE 1019595A3
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- mixture
- biomass
- coal ash
- combustion
- mixture according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
- C10L10/04—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for minimising corrosion or incrustation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/34—Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
- C10L5/36—Shape
- C10L5/363—Pellets or granulates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
De uitvinding betreft een mengsel van biomassa en kolenas, en pellets omvattende een dergelijk mengsel. De uitvinding betreft bovendien een werkwijze voor het verbranden van een mengsel van biomassa voor het opwekken van energie, en het gebruik van kolenas als additief bij de verbranding van biomassa. Een mengsel van biomassa en kolenas volgens de uitvinding heeft gunstige verbrandingseigenschappen en verminderde corrosie- en vervuilingsproblemen.The invention relates to a mixture of biomass and coal ash, and pellets comprising such a mixture. The invention furthermore relates to a method for burning a mixture of biomass for generating energy, and the use of coal ash as an additive in the combustion of biomass. A mixture of biomass and coal ash according to the invention has favorable combustion properties and reduced corrosion and fouling problems.
Description
Mengsel van biomassa en werkwijze voor de verbranding daarvanMixture of biomass and method for its combustion
De uitvinding betreft een mengsel van biomassa. De uitvinding betreft voorts pellets omvattende een dergelijk mengsel. De uitvinding betreft bovendien een werkwijze voor het verbranden van een mengsel van biomassa. De uitvinding betreft verder een gebruik.The invention relates to a mixture of biomass. The invention further relates to pellets comprising such a mixture. The invention furthermore relates to a method for burning a mixture of biomass. The invention further relates to a use.
Biomassa wordt in energiecentrales verbrandt voor het opwekken van elektriciteit. Eventueel worden bij de verbranding aan de biomassa andere brandstof toegevoegd, zoals kolen. De met behulp van biomassa opgewekte stroom staat bekend als ‘groene stroom’. Er bestaat een toenemende behoefte aan ‘groene stroom’. Een veel gebruikte vorm van biomassa voor elektriciteitsopwekking wordt gevormd door houtpellets. Houtpellets zijn gunstig, omdat deze bij verbranding doorgaans weinig restproduct in de vorm van vliegas en slakken opleveren, geen of zeer weinig zware metalen bevatten en een goede energieopbrengst hebben. De toenemende vraag naar houtpellets van voldoende hoge kwaliteit heeft echter een schaarste en een relatief hoge prijs tot gevolg, waardoor er een grote behoefte is aan alternatieve soorten biomassa die geschikt zijn voor verbranding in elektriciteitscentrales. Bij veel soorten biomassa zoals landbouwrestproducten treden echter in de energiecentrales problemen op door de vorming van verbrandingsproducten die de warmtewisselaars in de centrale vervuilen en corrosieve schade kunnen veroorzaken. Deze problemen vormen een grote beperking voor de soorten biomassa die voor het opwekken van ‘groene stroom’ inzetbaar zijn.Biomass is burned in power plants to generate electricity. Other fuel, such as coal, may be added to the biomass during combustion. The electricity generated with the help of biomass is known as "green energy". There is an increasing need for "green electricity". A much used form of biomass for electricity generation is formed by wood pellets. Wood pellets are beneficial because they usually yield little residual product in the form of fly ash and slag when incinerated, contain no or very few heavy metals and have a good energy yield. However, the increasing demand for wood pellets of sufficiently high quality results in a scarcity and a relatively high price, which means that there is a great need for alternative types of biomass that are suitable for incineration in power stations. In many types of biomass, such as agricultural residual products, however, problems arise in the power plants due to the formation of combustion products that pollute the heat exchangers in the plant and can cause corrosive damage. These problems are a major limitation for the types of biomass that can be used to generate "green electricity".
Het is een doel van de uitvinding de corrosieproblemen bij verbranding van biomassa te verminderen.It is an object of the invention to reduce the corrosion problems in the combustion of biomass.
De uitvinding verschaft daartoe een mengsel van biomassa en kolenas. De kolenas blijkt een neutraliserend effect te hebben corrosieve verbrandingsproducten van biomassa. Bij verbranding van een mengsel van biomassa en kolenas afkomstig van verbranding van steenkolen blijken de corrosieproblemen verminderd te zijn ten opzichte van het verbranden van dezelfde biomassa zonder toegevoegde kolenas. Door de uitvinding wordt het mogelijk soorten biomassa te gebruiken in verbranding voor elektriciteitsopwekking die voorheen niet gebruikt konden worden doordat de optredende corrosie de installatie te veel beschadigde om economisch rendabel te kunnen zijn. Dit houdt een vergroting in van het aanbod aan biomassa dat geschikt gemaakt kan worden voor het opwekken van ‘groen stroom’. Bovendien is kolenas een relatief goedkoop product, dat in de vorm van bodemas en/of vliegas verkrijgbaar is van kolengestookte elektriciteitscentrales. Door gebruik van kolenas in de elektriciteitsproductie uit biomassa wordt de efficiëntie van de elektriciteitsproductie als geheel verbeterd. Met name landbouwrestproduct omvat veel materialen die voorheen niet gebruikt konden worden in elektriciteitscentrales, die gemengd met kolenas volgens de uitvinding economisch rendabel gebruikt kunnen worden.To this end, the invention provides a mixture of biomass and coal ash. The coal ash appears to have a neutralizing effect on corrosive combustion products from biomass. When burning a mixture of biomass and coal ash originating from burning coal, the corrosion problems appear to be reduced compared to burning the same biomass without added coal ash. The invention makes it possible to use types of biomass in combustion for electricity generation that previously could not be used because the corrosion occurring damaged the plant too much to be economically viable. This implies an increase in the range of biomass that can be made suitable for generating "green electricity". Moreover, coal ash is a relatively inexpensive product, which is available in the form of bottom ash and / or fly ash from coal-fired power plants. The use of coal ash in electricity production from biomass improves the efficiency of electricity production as a whole. Agricultural residual product in particular comprises many materials that previously could not be used in power plants, which can be used economically profitably when mixed with coal ash according to the invention.
Bij voorkeur wordt de samenstelling van het mengsel dusdanig gekozen dat de totale hoeveelheid vast restproduct na verbranding ten hoogste 15 gewichtsprocent is van het mengsel voor de verbranding, meer bij voorkeur ten hoogste 10 gewichtsprocent. Bij voorkeur zijn de biomassa en de kolenas in hoofdzaak homogeen gemengd. Door een homogene menging wordt het neutraliserende effect van de kolenas optimaal benut. Tevens blijkt homogene vermenging de verbrandingseigenschappen van het mengsel te verbeteren, waardoor de hoeveelheid vast restproduct na verbranding relatief klein is.Preferably, the composition of the mixture is selected such that the total amount of solid residual product after combustion is at most 15% by weight of the mixture before combustion, more preferably at most 10% by weight. The biomass and the coal ash are preferably substantially homogeneously mixed. Thanks to a homogeneous mixing, the neutralizing effect of the coal ash is optimally utilized. Homogeneous mixing also appears to improve the combustion properties of the mixture, so that the amount of solid residual product after combustion is relatively small.
De inschatting van de te verwachten hoeveelheid restproduct kan vooraf bepaald worden uit de scheikundige samenstelling van de biomassa en kolenas. Een dergelijke berekening kan worden gebaseerd op de aanname dat biomassa als vast restproduct in hoofdzaak kaliumoxide (K2O) en natriumoxide (Na2Ü) oplevert, en kolenas in hoofdzaak aluminiumoxide (AI2O3) en zwavel (S). Een andere mogelijkheid om een geschikte mengverhouding te bepalen is het uitvoeren van empirische testen met behulp van proefmengsels.The estimate of the expected quantity of residual product can be determined in advance from the chemical composition of the biomass and coal ash. Such a calculation can be based on the assumption that biomass as a solid residual product mainly produces potassium oxide (K2O) and sodium oxide (Na2O), and coal ash mainly alumina (Al2O3) and sulfur (S). Another possibility to determine a suitable mixing ratio is to perform empirical tests using test mixtures.
Het is voordelig indien het mengsel ten minste 4 gewichtsprocent kolenas omvat. Een dergelijke hoeveelheid kolenas geeft een bijzonder goede neutralisering van corrosie door de biomassa bij verbranding.It is advantageous if the mixture comprises at least 4% by weight of coal ash. Such an amount of coal ash gives a particularly good neutralization of corrosion by the biomass during combustion.
In een voorkeursuitvoering omvat het mengsel tussen 4 en 10 gewichtsprocent kolenas. Bij een dergelijke hoeveelheid wordt een goede neutralisering van corrosie bij verbranding gerealiseerd, en blijft tevens de hoeveelheid vast restproduct na verbranding beperkt. Het vaste restproduct na verbranding omvat zowel vliegas als bodemas.In a preferred embodiment, the mixture comprises between 4 and 10 weight percent coal ash. With such an amount, a good neutralization of corrosion during combustion is achieved, and the amount of solid residual product after combustion also remains limited. The solid residual product after combustion comprises both fly ash and bottom ash.
Bij voorkeur heeft de kolenas een gemiddelde deeltjesgrootte met een diameter kleiner dan 3 mm. Bij dergelijke gemiddelde deeltjesgrootte blijken de verbrandingseigenschappen van het mengsel optimaal en wordt een optimale vermindering van de corrosie bewerkstelligd.The coal ash preferably has an average particle size with a diameter of less than 3 mm. With such an average particle size, the combustion properties of the mixture appear to be optimum and an optimum reduction in corrosion is achieved.
Het is voordelig indien de gemiddelde deeltjesgrootte van de kolenas ten hoogste 20% afwijkt van de gemiddelde deeltjesgrootte van de biomassa. Aldus wordt een optimale verbranding van de biomassa en een optimale corrosievermindering bewerkstelligd.It is advantageous if the average particle size of the coal ash deviates at most 20% from the average particle size of the biomass. An optimum combustion of the biomass and an optimum corrosion reduction is thus achieved.
Het is voordelig indien de kolenas in hoofdzaak bodemas omvat. Bodemas blijkt doorgaans een betere corrosievermindering te geven dan vliegas. Bodemas vertegenwoordigt doorgaans een lagere commerciële waarde dan vliegas, en heeft het een betere beschikbaarheid. Een ander voordeel van bodemas ten opzichte van vliegas is dat bodemas doorgaans relatief weinig of geen zware metalen zoals kwik (Hg) en cadmium (Cd) bevat, hetgeen gunstig voor de verdere verwerking of opslag van het na verbranding verkregen vaste restproduct. In tegenstelling tot vliegas is de deeltjesgrootte van bodemas zoals verkregen in elektriciteitscentrales vaak te groot voor een goede menging met de biomassa. Om de gewenste deeltjesgrootte te verkrijgen dient bodemas daarom vaak eerst verkleind te worden, bijvoorbeeld door vermaling.It is advantageous if the coal ash comprises substantially bottom ash. Bottom ash generally appears to provide a better corrosion reduction than fly ash. Bottom ash generally represents a lower commercial value than fly ash, and it has better availability. Another advantage of bottom ash over fly ash is that bottom ash generally contains relatively little or no heavy metals such as mercury (Hg) and cadmium (Cd), which is favorable for the further processing or storage of the solid residual product obtained after combustion. In contrast to fly ash, the particle size of bottom ash as obtained in power plants is often too large for good mixing with the biomass. To achieve the desired particle size, bottom ash must therefore often first be reduced, for example by grinding.
Het is voordelig indien de kolenas ten minste 50 gewichtsprocent aluminiumsilicaten omvat. De aanwezigheid van een dergelijk gehalte aluminiumsilicaten in de kolenas blijkt een vermindering te geven de corrosie bij verbranding van het mengsel in vergelijking met kolenas met een lager percentage aluminiumsilicaten. Aluminiumsilicaten worden doorgaans aangeduid met de chemische formule AI2O3.2S1O2 als repeterende eenheid met een molecuulgewicht van 222 kg/mol.It is advantageous if the coal ash comprises at least 50% by weight of aluminum silicates. The presence of such a content of aluminum silicates in the coal ash appears to reduce the corrosion on combustion of the mixture compared to coal ash with a lower percentage of aluminum silicates. Aluminum silicates are generally referred to with the chemical formula AI2O3.2S1O2 as a repeating unit with a molecular weight of 222 kg / mol.
Het meest bij voorkeur omvat de kolenas ten minste 80 gewichtsprocent aluminiumsilicaten omvat. Kolenas met een dergelijk relatief hoog gehalte aan aluminiumsilicaten bewerkstelligt een zeer goede onderdrukking van corrosie bij verbranding van het mengsel, en maakt het daardoor mogelijk minder kolenas te gebruiken hetgeen leidt tot een verlaging van de hoeveelheid vast restproduct na verbranding. Kolenas met een dergelijk percentage aluminiumsilicaten wordt bijvoorbeeld verkregen bij de verbranding van SA Middelburg, Kleinkopje of Kromdrai kolen. De uit deze kolen vergregen kolenas kan een gemiddeld gewichtspercentage van 85% aluminiumsilicaten hebben.Most preferably, the coal ash comprises at least 80 weight percent aluminum silicates. Coal ash with such a relatively high content of aluminum silicates achieves a very good suppression of corrosion during combustion of the mixture, and thereby makes it possible to use less coal ash, which leads to a reduction in the amount of solid residual product after combustion. Coal ash with such a percentage of aluminum silicates is obtained, for example, from the combustion of SA Middelburg, Kleinkopje or Kromdrai coal. The coal ash expanded from these coal can have an average weight percentage of 85% aluminum silicates.
Het is voordelig indien het mengsel alkalimetalen en aluminiumsilicaten omvat in een molaire verhouding van ten minste 1 eenheid AI2O3.2S1O2 per 2 eenheden alkalimetaal. Bij een dergelijke verhouding treedt een sterke vermindering van corrosie van de installatie bij verbranding van het mengsel op in vergelijking met een lagere hoeveelheid aluminiumsilicaten. De alkalimetalen die in biomassa aangetroffen worden zijn in hoofdzaak natrium en/of kalium. In verbrandingsmengsels worden de alkalimetalen aangetroffen in de vorm van natriumchloride (NaCl) of kaliumchloride (KC1), en met name de corrosieve verbindingen natriumoxide (Na20) en kaliumoxide (K20).It is advantageous if the mixture comprises alkali metals and aluminum silicates in a molar ratio of at least 1 unit of Al2 O3.2SO2 per 2 units of alkali metal. At such a ratio, a sharp reduction in corrosion of the plant occurs upon combustion of the mixture compared to a lower amount of aluminum silicates. The alkali metals found in biomass are essentially sodium and / or potassium. In combustion mixtures, the alkali metals are found in the form of sodium chloride (NaCl) or potassium chloride (KCl), and in particular the corrosive compounds sodium oxide (Na20) and potassium oxide (K20).
Met name de alkalimetaaloxiden worden gezien als oorzaak van het corrosieprobleem bij de verbranding van biomassa. Basis voor de neutralisatie van de alkalimetaaloxiden door kolenas is de binding van de alkalimetalen aan de aluminiumsilicaten, volgens de volgende netto chemische reactie, waarin M= Na of K:The alkali metal oxides in particular are seen as the cause of the corrosion problem in the combustion of biomass. The basis for the neutralization of the alkali metal oxides by coal ash is the binding of the alkali metals to the aluminum silicates, according to the following net chemical reaction, in which M = Na or K:
(1)(1)
Tijdens de verbrandingsreactie zullen de aanwezige alkalimetaalzouten bij volledige verbranding uiteindelijk als alkalimetaaloxides gebonden worden aan de aluminiumsilicaten.During the combustion reaction, the alkali metal salts present will, upon complete combustion, eventually be bound to the aluminum silicates as alkali metal oxides.
Het is voordelig indien het mengsel alkalimetalen en aluminiumsilicaten omvat in een molaire verhouding van ten minste 1,2 eenheden AI2O3.2S1O2 per 2 eenheden alkalimetaal. Aldus wordt een goede neutralisatie van de corrosieve alkalimetaaloxiden verzekerd.It is advantageous if the mixture comprises alkali metals and aluminum silicates in a molar ratio of at least 1.2 units of Al2 O3.2SO2 per 2 units of alkali metal. A good neutralization of the corrosive alkali metal oxides is thus ensured.
Bij voorkeur omvat de molaire verhouding niet meer dan 2 eenheden AI2O3.2S1O2 per 2 eenheden alkalimetaal. Aldus blijft de hoeveelheid vast restproduct na verbranding minimaal. Indien de kolenas en de biomassa vooraf aan de verbranding gemengd wordt, bijvoorbeeld in pelletvorm, dan worden goede resultaten behaald met een dergelijke relatief lage molverhouding. Wanneer het kolenas tijdens de verbranding van de biomassa aan de biomassa dient te worden toegevoegd, dan is vaak een overmaat van meer dan 2 eenheden AI2O3.2S1O2 per 2 eenheden alkalimetaal nodig om een vergelijkbare vermindering van corrosie te bereiken.Preferably, the molar ratio does not comprise more than 2 units of Al 2 O 3. 2 S 2 O 2 per 2 units of alkali metal. Thus, the amount of solid residual product after combustion remains minimal. If the coal ash and the biomass are mixed before combustion, for example in pellet form, good results are achieved with such a relatively low molar ratio. If the coal ash is to be added to the biomass during the combustion of the biomass, an excess of more than 2 units of Al2O3.2S1O2 per 2 units of alkali metal is often required to achieve a comparable reduction in corrosion.
In een voorkeursuitvoering bestaat de biomassa in hoofdzaak uit restproducten afkomstig uit landbouw en/of bosbouw. Voor dergelijke restproducten wordt een opvallende verbetering in verbrandingseigenschappen waargenomen wanneer deze voorafgaand aan de verbranding gemengd worden met kolenas. In het bijzonder vallen onder dergelijke restproducten vruchtresten afkomstig van granen, vruchten en oliezaden voorbeelden hiervan zijn: uitmaalsels van tarwe, gerst, haver, rogge,rijst, maïs, ook bekend als "bran"; resten na suikerproductie zoals bietenpulp en bagasse; resten na sapproductie zoals citruspulp en andere vruchtenpulp; resten na winning plantaardige olie, de zogenaamde oliezadenschroten; en resten na zetmeelwinning zoals aardappelvezels en maniocresten. Dergelijke restproducten bestaan uit materiaal waarvoor doorgaans geen rendabele hoogwaardige toepassing bestaat. De uitvinding maakt het mogelijke deze materialen nu hoogwaardig toe te passen voor de opwekking van energie.In a preferred embodiment, the biomass consists essentially of residual products from agriculture and / or forestry. For such residual products, a noticeable improvement in combustion properties is observed when mixed with coal ash prior to combustion. In particular, such residual products include fruit residues from grains, fruits and oil seeds. Examples of these are: mills from wheat, barley, oats, rye, rice, maize, also known as "bran"; residues after sugar production such as beet pulp and bagasse; residues after juice production such as citrus pulp and other fruit pulp; residues after extraction of vegetable oil, the so-called oil seed scraps; and residues after starch extraction such as potato fibers and maniocres. Such residual products consist of material for which there is generally no cost-effective, high-quality application. The invention now makes it possible to use these materials in a high-quality manner for the generation of energy.
Het is voordelig indien de biomassa restproducten omvat afkomstig uit de landbouw, geselecteerd uit de groep bestaande uit tarwe, hop, gerst, maïs, zonnebloem, stro, palmvrucht, rijst, en tapioca. Dergelijke landbouwrestproducten hebben een goede beschikbaarheid, maar waren voorheen niet geschikt voor verbranding wegens problemen op het gebied van corrosie en vaste restproducten.It is advantageous if the biomass comprises residual products from agriculture selected from the group consisting of wheat, hops, barley, maize, sunflower, straw, palm fruit, rice, and tapioca. Such agricultural residual products have good availability, but were previously not suitable for incineration due to problems in the field of corrosion and solid residual products.
De uitvinding verschaft tevens pellets, in hoofdzaak bestaand uit een mengsel van biomassa en kolenas volgens de uitvinding. Pellets vormen een goed doseerbare en verwerkbare vorm van het mengsel volgens de uitvinding. Bovendien maken pellets het mogelijk de menging van biomassa en kolenas voorafgaand aan het verbrandingsproces te optimaliseren, hetgeen een betere verbranding geeft dan het in situ mengen van kolenas en biomassa in de verbrandingsinstallatie.The invention also provides pellets consisting essentially of a mixture of biomass and coal ash according to the invention. Pellets form a well-metered and processable form of the mixture according to the invention. In addition, pellets make it possible to optimize the mixing of biomass and coal ash prior to the incineration process, which results in better combustion than the mixing of coal ash and biomass in the incinerator in situ.
In een voorkeursuitvoering hebben de pellets een gemiddelde lengte van tussen 10 en 40 mm en een gemiddelde diameter tussen 4 en 10 mm. Het meest bij voorkeur hebben de pellets een gemiddelde diameter tussen 6 en 8 mm. Bij deze afmetingen hebben de pellets een bijzonder geschikt verbrandingsgedrag, dat bruikbaar is in verschillende soorten verbrandingsinstallaties.In a preferred embodiment, the pellets have an average length of between 10 and 40 mm and an average diameter of between 4 and 10 mm. Most preferably, the pellets have an average diameter between 6 and 8 mm. With these dimensions, the pellets have a particularly suitable combustion behavior that can be used in various types of incineration plants.
De uitvinding verschaft tevens een werkwijze voor het vervaardigen van een mengsel volgens de uitvinding, omvattende het vermengen van biomassa en kolenas. Het vermengen van de biomassa en kolenas in vooraf bepaalde hoeveelheden kan gebeuren in gangbare menginstallaties. Eventueel worden de biomassa en/of de kolenas voorafgaand aan het vermengen tot een vergelijkbare deeltjesgrootte vermalen. Eventueel wordt het mengsel na het vermengen gedroogd om een verbeterde verbrandingswaarde te verkrijgen.The invention also provides a method for manufacturing a mixture according to the invention, comprising the mixing of biomass and coal ash. The mixing of the biomass and coal ash in predetermined quantities can be done in conventional mixing installations. Optionally, the biomass and / or the coal ash are ground to a comparable particle size prior to mixing. Optionally, the mixture is dried after mixing to obtain an improved combustion value.
Het is voordelig indien het mengsel na het vermengen gepelleteerd wordt. Aldus is het mengsel beter hanteerbaar. Voor het pelleteren kunnen gangbare pelleteermachines gebruikt worden.It is advantageous if the mixture is pelleted after mixing. The mixture is thus easier to handle. Conventional pelletizing machines can be used for pelletizing.
De uitvinding verschaft daarnaast een werkwijze voor het verbranden van een mengsel van biomassa en kolenas volgens de uitvinding. De energie die vrij komt bij verbranding van een mengsel van biomassa en kolenas kan gebruikt worden voor het opwekken van zogenaamde ‘groene’ elektrische stroom.The invention also provides a method for burning a mixture of biomass and coal ash according to the invention. The energy that is released when a mixture of biomass and coal ash is burned can be used to generate so-called "green" electric power.
De uitvinding verschaft ook het gebruik van kolenas als additief voor de verbranding van biomassa. Het gebruik van kolenas als additief voor de verbranding van biomassa vermindert corrosie en vervuilingsproblemen, en ontsluit diverse soorten biomassa voor verbranding in elektriciteitscentrales die voorheen door dergelijke problemen economisch en technisch gezien ongeschikt waren.The invention also provides the use of coal ash as an additive for the combustion of biomass. The use of coal ash as an additive for the combustion of biomass reduces corrosion and pollution problems, and discloses various types of biomass for combustion in power plants that were previously economically and technically unsuitable for such problems.
De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van het volgende voorbeeld. VoorbeeldThe invention will now be explained with reference to the following example. Example
Tarwegries is als biomassa ongeschikt voor verbranding in elektriciteitscentrales wegens corrosieproblemen en asproblemen. De corrosieproblemen worden met name toegeschreven aan een hoog gehalte kaliumoxide en chloride. Tarwegries levert bij verbranding tevens een relatief grote hoeveelheid as op: gemiddeld 5,5 gewichtsprocent ten opzichte van het gewicht voor verbranding. Ter vergelijking, houtpellets leveren gemiddeld 0,3 gewichtsprocent as op ten opzichte van het gewicht voor verbranding. Het blijkt dat door het bijmengen van kolenas voorafgaand aan de verbranding, de corrosieproblemen en asproblemen van tarwegries bij verbranding tot een acceptabel niveau kunnen worden teruggebracht. Deze methode blijkt tevens toepasbaar op bijproducten van andere graansoorten.Wheat grits is unsuitable as biomass for incineration in power plants due to corrosion problems and ash problems. The corrosion problems are mainly attributed to a high content of potassium oxide and chloride. Wheat grits also yield a relatively large amount of ash when incinerated: an average of 5.5% by weight compared to the weight before incineration. For comparison, wood pellets yield an average of 0.3% by weight of ash relative to the weight for incineration. It appears that by blending coal ash prior to incineration, the corrosion problems and ash problems of wheat grits during incineration can be reduced to an acceptable level. This method also appears to be applicable to by-products from other cereals.
Tarwegries heeft een hoog kaliumgehalte dat bij verbranding resulteert corrosief kaliumoxide. Tarwegries werd gemengd met kolenas afkomstig van de verbranding van SA Middelburg kolen, die een gehalte van 85 gewichtsprocent aluminiumsilicaten bevatten. Van de kolenas werd de bodemas gebruikt, hoewel de vliegas in principe ook geschikt is. Voor gebruik werden de kolenas en de biomassa vermalen tot deeltjes met een gemiddelde deeltjesgrootte kleiner dan 3 mm. De deeltjes werden vervolgens in vooraf bepaalde verhoudingen gemengd (zie de navolgende berekening), en vervolgens gepelleteerd in een gangbare pelleteermachine die ook voor houtpellets gebruikt wordt. De pellets werden vervolgens verbrand in een installatie voor het opwekken van elektriciteit. In vergelijking met verbranding van 100% biomassa trad aanzienlijk minder corrosie en vervuiling van warmtewisselaars op bij de verbranding van landbouwrestproduct van tarwegries gemengd met kolenas.Wheat grits has a high potassium content that results in corrosive potassium oxide when burned. Wheat grits were mixed with coal ash from the incineration of SA Middelburg coal, which contained 85% by weight aluminum silicates. The bottom ash of the coal ash was used, although the fly ash is in principle also suitable. Before use, the coal ash and biomass were ground to particles with an average particle size of less than 3 mm. The particles were then mixed in predetermined ratios (see the following calculation), and then pelleted in a conventional pelletizing machine that is also used for wood pellets. The pellets were then burned in an electricity generation plant. Compared to burning 100% biomass, considerably less corrosion and contamination of heat exchangers occurred during the burning of agricultural residual product from wheat grits mixed with coal ash.
Voor de mengverhoudingen van kolenas en biomassa werd uitgegaan van het volgende model en de netto reactie waarmee kaliumoxide K2O wordt weggevangen.For the mixing ratios of coal ash and biomass, the following model and the net reaction with which potassium oxide K2O is captured was assumed.
(2)(2)
Voor effectief wegvangen van kaliumoxide dienen aluminiumsilicaten te minste in een stöchiometrische verhouding in het mengsel aanwezig te zijn, te weten één mol aluminiumsilicaten op twee mol kalium. Eén kilo tarwegries bevat ongeveer 13,7 gram kalium. Uitgaand van het molgewicht van kalium, 39 g/mol, is hiervoor dus ongeveer 39 g AI2O3.2.S1O2 (molgewicht 222 g/mol) nodig, hetgeen overeenkomt met 45g kolenas met een percentage van 85% aluminiumsilicaten. In totaal bevat het mengsel dus 4,5 gewichtsprocent kolenas en 95,5 gewichtsprocent biomassa. Na volledige verbranding blijft de kolenas en het onverbrandbare deel van de biomassa over, dus 4,5 + 5,5= 10 gewichtsprocent van het gewicht voor verbranding. Een dergelijke hoeveelheid restproduct is acceptabel. Het aan de alumiumsilicaten gebonden K2OFor effective capture of potassium oxide, aluminum silicates must be present in the mixture at least in a stoichiometric ratio, namely one mole of aluminum silicates to two moles of potassium. One kilo of wheat grits contains approximately 13.7 grams of potassium. Starting from the molecular weight of potassium, 39 g / mol, this therefore requires approximately 39 g of Al2 O3.2.SO2 (mol weight of 222 g / mol), which corresponds to 45 g of coal ash with a percentage of 85% aluminum silicates. In total, the mixture therefore contains 4.5% by weight of coal ash and 95.5% by weight of biomass. After complete combustion, the coal ash and the non-combustible part of the biomass remain, ie 4.5 + 5.5 = 10% by weight of the weight before combustion. Such an amount of residual product is acceptable. The K2O bound to the aluminum silicates
bleek in verhouding met ongebonden K2O aanzienlijk minder corrosieve schade aan de verbrandingsinstallatie toe te brengen.in comparison with unbound K2O, it was found that it caused considerably less corrosive damage to the incinerator.
Claims (21)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE2007/0435A BE1019595A3 (en) | 2007-09-06 | 2007-09-06 | MIXTURE OF BIOMASS AND METHOD FOR COMBINATION THEREOF. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE200700435 | 2007-09-06 | ||
| BE2007/0435A BE1019595A3 (en) | 2007-09-06 | 2007-09-06 | MIXTURE OF BIOMASS AND METHOD FOR COMBINATION THEREOF. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1019595A3 true BE1019595A3 (en) | 2012-09-04 |
Family
ID=46724749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE2007/0435A BE1019595A3 (en) | 2007-09-06 | 2007-09-06 | MIXTURE OF BIOMASS AND METHOD FOR COMBINATION THEREOF. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE1019595A3 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10584298B2 (en) | 2015-11-26 | 2020-03-10 | Valmet Technologies Oy | Method for manufacturing biomass based fuel configured to reduce a chemical and/or mechanical effect of flue gas on heat transfer surfaces |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12159A (en) * | 1855-01-02 | Composition for fuel | ||
| GB497786A (en) * | 1937-03-25 | 1938-12-28 | Albert Leeds Stillman | Improvements in the treatment of solid or liquid fuel |
| US3249075A (en) * | 1963-03-08 | 1966-05-03 | Combustion Eng | Additive mixtures to combat high temperature corrosion and ash bonding during the operation of furnaces |
| DE3640908A1 (en) * | 1986-11-29 | 1988-06-01 | Metallgesellschaft Ag | Process for burning salt-rich coal |
| US6405664B1 (en) * | 2001-04-23 | 2002-06-18 | N-Viro International Corporation | Processes and systems for using biomineral by-products as a fuel and for NOx removal at coal burning power plants |
| BG105368A (en) * | 2001-03-22 | 2002-09-30 | "Минпроект" Еад | Method and composition of improvers for humus-less reclamation of disturbed terrains |
| EP1541533A1 (en) * | 2003-12-08 | 2005-06-15 | Terval S.A. | Process for drying and agglomerating biomass having a low dry matter content |
| US20060260186A1 (en) * | 2005-04-29 | 2006-11-23 | Iversen Steen B | Method and apparatus for converting organic material |
-
2007
- 2007-09-06 BE BE2007/0435A patent/BE1019595A3/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12159A (en) * | 1855-01-02 | Composition for fuel | ||
| GB497786A (en) * | 1937-03-25 | 1938-12-28 | Albert Leeds Stillman | Improvements in the treatment of solid or liquid fuel |
| US3249075A (en) * | 1963-03-08 | 1966-05-03 | Combustion Eng | Additive mixtures to combat high temperature corrosion and ash bonding during the operation of furnaces |
| DE3640908A1 (en) * | 1986-11-29 | 1988-06-01 | Metallgesellschaft Ag | Process for burning salt-rich coal |
| BG105368A (en) * | 2001-03-22 | 2002-09-30 | "Минпроект" Еад | Method and composition of improvers for humus-less reclamation of disturbed terrains |
| US6405664B1 (en) * | 2001-04-23 | 2002-06-18 | N-Viro International Corporation | Processes and systems for using biomineral by-products as a fuel and for NOx removal at coal burning power plants |
| EP1541533A1 (en) * | 2003-12-08 | 2005-06-15 | Terval S.A. | Process for drying and agglomerating biomass having a low dry matter content |
| US20060260186A1 (en) * | 2005-04-29 | 2006-11-23 | Iversen Steen B | Method and apparatus for converting organic material |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DATABASE EPODOC EUROPEAN PATENT OFFICE, THE HAGUE, NL; XP002432603 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10584298B2 (en) | 2015-11-26 | 2020-03-10 | Valmet Technologies Oy | Method for manufacturing biomass based fuel configured to reduce a chemical and/or mechanical effect of flue gas on heat transfer surfaces |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hosseini et al. | Biocement production from silicon-rich plant residues: Perspectives and future potential in Canada | |
| Umamaheswaran et al. | Physico-chemical characterisation of Indian biomass ashes | |
| NL2000224C2 (en) | Biomass material for burning to produce electricity, contains coal ash for reducing corrosion | |
| JP5909299B1 (en) | Pellet for new renewable energy fuel using palm by-product and its manufacturing method | |
| US20080171297A1 (en) | Fuel pellet | |
| CN104508099A (en) | Purification of unrefined edible oils and fats with magnesium silicate and organic acidspurification of unrefined edible oils and fats with magnesium silicate and organic acids | |
| Bandara et al. | Hot water washing of rice husk for ash removal: The effect of washing temperature, washing time and particle size | |
| Silva et al. | Potential application of fish scales as feedstock in thermochemical processes for the clean energy generation | |
| CN101360548A (en) | Sorbent composition to reduce emissions from the burning of carbonaceous fuels | |
| CN101595205A (en) | Compressed fuel of making by renewable organic detritus and/or raw material and preparation method thereof | |
| BE1019595A3 (en) | MIXTURE OF BIOMASS AND METHOD FOR COMBINATION THEREOF. | |
| CA2749104A1 (en) | Methods and compositions for dust control and freeze conditioning | |
| EP2276823A1 (en) | Wood fuels having improved fuel ash properties, and their preparation | |
| CN106967471A (en) | A kind of preparation method of modified greasy filth clean fuel and modified greasy filth clean fuel | |
| JP5069056B2 (en) | Purification method for heavy metal contaminated soil | |
| CN104761065A (en) | Descaling agent | |
| US20140050829A1 (en) | Assembly comprising edible-oil cleaning agent and container, and purification method of edible-oil using same | |
| FR2985734A1 (en) | BIOCOMUSABLE COMPOSITION AND METHOD FOR MANUFACTURING BIOCOMBUSTIBLE | |
| RU2672418C1 (en) | Composition for reducing dust formation | |
| CN106190394A (en) | A kind of clean moulded coal biomass binding agent and preparation method thereof | |
| Uliasz-Bocheńczyk et al. | The elemental composition of biomass ashes as a preliminary assessment of the recovery potential | |
| CN100400562C (en) | Flyash-containing composite material with high water absorption and preparation method thereof | |
| CN101636475A (en) | Fuel | |
| Yadav et al. | Study on comparison of boiler efficiency using husk and coal as fuel in rice mill | |
| US9883653B2 (en) | Animal litter composition with multiple functionalities |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RE | Patent lapsed |
Effective date: 20130930 |