PT80436B

PT80436B - Procede d'utilisation du gaz de pyrolyse et installation de pyrolyse perfectionnee pour la mise en oeuvre du procede

Info

Publication number: PT80436B
Application number: PT80436A
Authority: PT
Original assignee: Framatome Sa
Priority date: 1984-05-18
Filing date: 1985-05-10
Publication date: 1986-12-15
Also published as: FI79133B; FR2564479B1; FI851956A0; BR8502334A; ES8608032A1; FI79133C; EP0165839A1; ES543906A0; PT80436A; NO851982L; DK218585D0; FR2564479A1; DK218585A; FI851956L

Description

Descrição do objecto do invento que

FRAMATOMB & CIE., francesa, industrial com sede em Tour Fiat -1 place de la Coupole, 92400 C0URBBVOIB, França, pretende obter em Portugal, para «PROCBSSO DB UTILIZAÇÃO DB GAS DB PIROLISB E INSTALAÇÃO DB PIROLISB APERFEIÇOADA

PARA REALIZAR 0 PROCBSSO"

0 presente invento refere-se a um processo de utilização do gás de piróllse e instalação de piróllse aperfeiçoada para execução do processo.

0 presente invento tem por objecto um processo de utilização dos gases de piróllse extraídos de uma instalação de produção de carvão de madeira através de piróllse de blomassa.

Para valorizar determinadas madeiras, nomeadamente madeira de corte, pode realizar-se a piróllse para a produção de carvão de madeira destinado a várias utilizações.Para este efeito, utiliza-se um aparelho de piróllse que pode ser constituído, por exemplo por um forno alongado,carregado com uma camada de blomassa e ligado a um circuito de circulação de gases quentes através desta camada.Por exemplo, coloca-se um queimador sobre a camada de blomassa para produzir os gases quentes e o fundo do forno é munido de uma parte permeável,constituída por exemplo por uma grelha que cobre uma caixa ligada a um circuito de aspiração. Força-se assim os gases a atravessarem a camada de blomassa transformando esta em carvão de madeira evacuada por melo de um dispositivo de extracção colocado na extremidade jusahte do forno. Tendo os gases de piróllse atravessado a carga, são evacuados por um circuito de aspiração munido de um ventilador aspirador e ligado à caixa colocada sob a grelha.

Os gases de piróllse assim aspirados são queimados no

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queimador colocado sobre a carga para produzir os gases quen

tes necessários à pirólise. Do mesmo modo, podem ser utilizados para a secagem da madeira antes do seu enfornamento no

pirolisador.

No entanto, para uma determinada quantidade de carvão de madeira fornecido pelo pirolisador, aspira-se um débito de gás de pirólise bastante superior ao que pode ser assim utilizado.

Constatou-se, por exemplo, que para tratar madeira cuja humidade foi levada a 15/ à entrada do pirolisador, e tendo em conta o débito de gases reciclados no queimador do pirólisador, aspira-se no circuito de evacuação dos gases um pou co mais de 1 Nm3 por kg de madeira, tendo este gás um PCI médio de 5xlO⁶ KJ/Hm³.

<Assim, tratando uma tonelada por hora de madeira a 15/ de humidade, recupera-se, apoé reciclagem do débito de gás necessário no qúeimador, cerca de 10ó0 Nm^/h de gás de pirólise. Ora, a secagem da quantidade correspondente de madei£

ra apenas absorve 2,3x10° KJ que correspondem a um pouco mais de 400 Nm^ de gás. Portanto, dispõe-se para uma tonelada de madeira por hora, de cerca de 600 Νβ3 de gás de pirólise que correspondem a um poder calorífico de 3xlO^CJ,

Até ao momento utilizavam-se os gases de pirólise para alimentar fornos, caldeiras ou secadores colocados na proximidade do pirolisador, não justificando a quantidade de gás produzido e o seu valor calorífico um circuito de distribuição. No entanto, nem sempre se dispõe, na proximidade do pi rolisador, de aparelhos susceptíveis de utilizarem os gases produzidos, tanto mais que, para evitar 0 transporte de madeira, prefere-se normalmente transformá-la imediatamente em carvão de madeira na proximidade do local de corte, isto é em geral, num local isolado.

Além disso, o carvão de madeira extraído do pirolisador não é comercializável na totalidade e quando é ensacado,

recupera-se uma quantidade não negligenciável de partículas

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de pequenas dimensões, chamadas finos que, até à data,eram perdidas.

0 presente invento tem por objecto um processo que permite, ao mesmo tempo, utilizar os finos recuperados do carvão de madeira e os gases de pirólise e tornar assim autónoma em energia a instalação de produção de carvão de madeira, utilizando de maneira óptima, o poder calorífico da madeira cortada.

De acordo com o presente invento, faz-se passar a parte disponível dos gases de pirólise através de uma camada de material carbonada efectuada no interior de um forno de reformação e constituída por partículas finas não comercial! záveis extraídas do carvão de madeira produzido no forno de pirólise, sendo a referida camada de partículas finas aquecida a alta temperatura por meio de injecção de um gás comburante, e extrai-se do forno de reformação um gás pobre depurado à base de CO e Hg utilizável, após eliminação da água, para a produção da energia necessária ao funcionamento autónomo da instalação,

A instalação para a execução do processo compreende, portanto, um meio de recuperação no carvão de madeira, extraído do forno de pirólise, das particulas finas de dimensões inferiores ao limite comercializável, para formar no in terior do forno de reformação uma camada de partículas finas recuperadas, meios de injecção de um gás comburante na camada de partículas para o aquecimento desta a alta temperatura, um circuito de aspiração dos gases de pirólise através da carga por meio da qual é evacuado um gás pobre depurado e meios de produção de energia para o funcionamento autónomo da instalação a partir deste gás pobre.

0 presente invento será descrito com mais pormenor fazendo referência a uma forma de realização dada a título de exemplo e representada esquemáticamente na figura anexa.

A instalação compreende um forno de pirólise 1 constituído, no exemplo representado, por um recinto alongado mu56.330

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nido de um fundo 11 horizontal ou ligeiramente inclinado e constituído, pelo menos do lado montante, por uma grelha 12 que cobre uma caixa 13 ligada a um circuito aspirador 2. 0 material combustível, constituído, por exemplo, por madeira cortada em bocados é carregada por meio de um elevador 31 num forno de secagem 32 que permite fazer passar a taxa de humidade do teor normal de cerca de 5°% para um teor de 1$ em água. 0 material 3θ seco dessa maneira evacuado do secador 32 é carregado por meio de um elevador 33 na tremonha 14 de carregamento do forno. No interior deste último, um dispositivo constituído, por exemplo, por um êmbolo de impulsão accionado por um motor 15 faz avançar progressivamente o material ao longo do fundo inclinado 11. 0 material forma assim no interior do recinto uma camada sobre a qual se fazem chegar gases quentes produzidos por um queimador 16 alimentado com gás comburante e combustível. Á caixa 13 está ligada, por intermédio do circuito 2 a um ventilador aspirador 21 e faz assim com que os gases quentes produzidos pelo quei mador 16 atravessem a camada de material 3. Esta passagem dos gases quentes através da madeira, provoca a trnasformação por pirólise, da carga 3 ⁸³¹ carvão de madeira que é evacuado na extremidade jusante do forno por um dispositivo de extracção 17. Os gases quentes que atravessam a camada de material carregam-se com produtos de destilação de madeira e o gás de pirólise aspirado pela caixa 13 contem vapor de água, azoto, gás carbónico, hidrogénio e diferentes hidrocar bonetos em fase vapor. Este gás beneficia de um poder calorífico não negligenciável e é portanto utilizado directamente no queimador 16 no qual é injectado por meio de um circui to 22 ramificado em derivação no circuito aspirador 2. 0 cir cuito de aspiração 2 alimenta igualmente um outro ramo derivado 23 que dirige uma outra parte do gás de pirólise para o queimador do secador 32.

Á parte disponível dos gases de pirólise é evacuada por

um outro ramo 25 do circuito de aspiração 2 que desemboca na

parte superior de um forno de cuba 4 destinado a realizar a

reformação dos gases de pirólise.

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0 forno de cuba 4 é carregado com uma camada de material carbonado 35 constituída por partículas finas recuperadas no carvão de madeira 34 produzido pelo forno de piróllse Com efeito, 0 dispositivo de extracção 17 desemboca num elemento de crivo 5? accionado por um motor 51, que permite separar o carvão de madeira de dimensões comercializáveis dos finos inferiores a um dado limite. 0 carvão de madeira é di rigido para um aparelho de ensacamento 52 enquanto que os fi nos são dirigidos, por meio de um circuito de extracção 53 para uma tremonha de armazenamento 54 que permite introduzir no interior do forno 4 um debito doseado de finos para formar a camada 35·

Na sua base, o forno de reformação 4 é ramificado num circuito de aspiração 6, ligado a um ventilador aspirador 61 e no qual está colocado um condensador 62. Os gases de piróllse introduzidos pelo circuito 25 na parte superior do forno de cuba 4 e aspirado pelo circuito 6 atravessa, portan to, a camada de finos de carbono 41 que é aquecida a uma els_ vada temperatura, na ordem dos 1100 a 1200^eC, em virtude do ar introduzido pelos injectores 42 alimentados por um ventilador 43.

Deste modo, os hidrocarbonetos em fase vapor são transformados em CO e Hg no forno 4 e aspira-se, através do circuito 6, um gás limpo que, após eliminação da água, pode con ter cerca de 10% de hidrogénio e 20% de monóxido de carbono. Este gás é directamente utilizável num grupo electrógeno 7 que compreende um motor térmico 7θ que pode ser um motor de embolo ou uma turbina de gás que acciona um alternador 8.

0 alternador fornece corrente numa linha eléctrica 80 que po de alimentar, não apenas todos os motores dos diferentes ele mentos e ventiladores da instalação, como também 0 conjunto de uma Base-via esquematizada em 8l.

A título de exemplo, o gás de piróllse aspirado pelo

circuito 2 pode ter a seguinte composição;

5,6% H₂; 3,4% CH₄; 0,6% Ar; 28,4% N₂; 14,9% C0₂; 7,8% C0;

37,6% HgO; 0,37% C₂H₄; 0,12% C₂H₆ ; 0,06% CgHg; 1,15% de

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equivalente médio C^Hr^.

0 débito médio dos gases aspirados pelo circuito 2 é de 1,06 Nm^ porKg de madeira com 15$ de humidade, tendo um PCI médio de 5xlO⁶ KJ/NM3.

A secagem da quantidade correspondente de madeira verde consome cerca de 2,3x10^ KJ, ou seja, 460 Nm^ por hora de gás.

Portanto, aspira-se pela parte 25 do circuito de aspiração 2 um débito de gás disponível de cerca de 600 Nnu por to nelada de madeira, tendo um poder calorífico de 3x10° KJ.

No forno de reformação 4, realiza-se a decomposição dos gases 0¾²¹ com produção de hidrogénio, de monóxido e de óxido de carbono e de vapor de água, e, secundar lamente, de metano. As necessidades térmicas para efectuar esta transformação sãc de cerca de 5»6χ1θ5 KJ/Nm3 de gás. Ora, um pirolisador que consome uma tonelada por hora de madeira produz cerca de 300 kg por hora de carvão de madeira dos quais se recuperam 15 kg por hora de finos não comercializáveis. 0 poder calorífico destes finos, que é de 4,8x105 KJ por hora é largamente suficiente para as necessidades térmicas da decomposição dos hidrocarbonetos.

Obtem-se, portanto, à saida do forno de cuba, antes do arrefecimento e filtragem, uma mistura gasosa tendo como com posição média:

7,7$ Hg·, 35$ N₂; 12,5$ C0₂; 14,5$ CO; 2,5$ CH₄; 27,8$ H₂0.

Uma tal mistura possui um Poder Calorífico Inferior (PCI) da ordem de 3,6xl0⁶ KJ/NnÀ

Após arrefecimento e eliminação da água, obtem-se um gás tendo como composição media:

10,6$ H₂; 48,5$ N₂; 17,4$ C0₂; 20$C0; 3,5$ CH₄, tendo

um Poder Calorífico Inferior superior a 1100 Kcal/Nm·^, o que

corresponde a um pouco mais de 2,7x10^ KJ/h para um débito

de gás de cerca de 650 Nm-^/h,

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Mas para fornecer um KW eléctrico, um grupo electrogeno necessita de cerca de 11,7 a 12,1 KJ. 0 gás obtido à saída do ventilador 61, permite, portanto, accionar um grupo electrógeno que tem uma potência de cerca de 200 KW.

Ora, pode considerar-se que o conjunto do pirolisador e dos seus auxiliares, secadores de madeira, separadores, etc... absorvem cerca de 70 KW. Restam, portanto, disponíveis I30 KW que permitem, por exemplo, accionar uma serração e uma Base-via para o pessoal.

Os cálculos precedentes, que foram feitos para uma produção média mostram, portanto, que, graças ao presente inven to, pode-se, utilizando a quase totalidade do poder calorífi co da madeira, fazer funcionar de maneira autónoma uma expio ração florestal que forneça carvão de madeira num local que poderia ser completamente isolado e/ou utilizar os gases de escape do grupo electrógeno para satisfazer as necessidades de secagem da madeira.

J3em entendido, a instalação não foi descrita senão a titulo de exemplo e poderia ser objecto de variantes continuando no quadro de protecção reivindicada. Em particular, poderia utilizar-se um outro tipo de pirolisador para a produção do carvão de madeira.

0 depósito do primeiro pedido para o invento acima descrito foi efectuado em França em 18 de Maio de 1984 sob o n? 84-07729;

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Claims

REIVINDICAÇÕES1®. - Processo de utilização dos gases de pirólise extraídos de uma instalação de produção de carvão de madeira por pirólise de biomassa, compreendendo um forno de pirólise (1) carregado com uma camada de biomassa e munido de meios de circulação de gases quentes através da camada de biomassa (3) para a transformação por pirólise desta em carvão de madeira (34) evacuado numa extremidade a jusante do forno

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(1), sendo os gases de pirólise que atravessaram a carga extraídos do forno por meio de um circuito de evacuação (2) que recupera uma parte dos referidos gases de pirólise para a produção dos gases quentes e para a secagem da biomassa e dirige a parte disponível destes gases de pirólise para um forno de reformação (4), caracterizado pelo facto de, no for no de reformação (4) se fazer passar a parte disponível dos gases de pirólise através de uma camada (35) de material car bonado, constituído por partículas finas não comercializáveis extraídas do carvão de madeira (34) produzido no forno de pirólise (1), sendo a referida camada de particulas finas (35) aquecida a alta temperatura por meio de injecção de um gás carburante, e pelo facto de se extrair do forno de reformação (4) um gás pobre depurado, à base de CO e Hg utilizável após eliminação da água para a produção de, pelo menos, a energia necessária para o funcionamento autónomo da instalação·
2®. - Instalação aperfeiçoada de produção de carvão de madeira por meio de pirólise de biomassa, compreendendo um forno de pirólise (1) munido de um fundo (11) que conte'm uma parte permeável (12), meios de carregamento de biomassa (30) numa extremidade a montante do forno (1) para a formação de uma camada (3) no fundo, meios (ló) de produção de gases quentes sobre a camada (3) de biomassa, um circuito de aspiração dos gases quentes através da camada (3) para a transformação por pirólise da biomassa em carvão de madeira e meios de evacuação do carvão de madeira (34) na extremidade a jusante do forno (1), alimentando o circuito

(2) de aspiração dos gases resultantes da pirólise os circui tos derivados (23, 22) de alimentação de um meio de secagem (32) da biomassa e dos meios (ló) de produção de gases quentes sobre a carga (3), β um forno de reformação no qual desemboca um circuito (2>) de evacuação dos gases de pirólise disponíveis, sendo a referida instalação caracterizada pelo facto de compreender um meio (5) de recuperação no carvão de madeira extraído do forno, das partículas finas de dimensões inferiores ao limite comercializável para formar

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no interior do forno de reformação (4) uma camada (35) de partículas finas recuperadas, meios (42,43) de injecção de um gás carborante na camada de partículas (35) para o aquecimento desta a elevada temperatura, um circuito (6) de aspiração dos gases de pirólise através da carga, por meio do qual é evacuado um gás pobre depurado à base de CO e Hg e

meios (7, 8) de produção de energia para o funcionamento autónomo da instalação a partir do gás pobre que sai do forno de reformação.