5a. biopaliwa 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka ›...

51
BIOPALIWA

Upload: others

Post on 04-Jul-2020

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

BIOPALIWA

Page 2: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Dlaczego biopaliwa?

1. Efekt cieplarniany

2. Wyczerpywanie się ropy naftowej

3. UzaleŜnienie krajów UE od importu paliw: import gazu i ropy naftowej wzrośnie do 70% do 2030 r.

4. Utrudnienia w bezpośrednim energetycznym uŜytkowaniu biomasy spowodowane:- zawilgoceniem, stanem skupienia, rozmiarami i rozproszeniem

biomasy,

Page 3: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Główny cel polityki paliwowy UE w zakresie biomasy

Wytworzenie z biomasy biopaliw będących pełnowartościowym substytutem paliw kopalnych.

Page 4: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Biopaliwa – stałe

Page 5: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Najczęściej spotykane postacie drewna –jako paliwa

Dawniej Dziś

Page 6: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

BRYKIETOWANIE/GRANULOWANIE BIOMASY

Page 7: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

WaŜniejsze operacje przetwarzania biomasy na biopaliwa stałe

- suszenie (w suszarniach, lub sezonowanie),

- rozdrabnianie (w rębakach, sieczkarniach, mielenie w młynach),

- tłoczenie,

- spajanie,

- granulowanie/brykietowanie.

Page 8: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Suszarka bębnowa o wydajności od 200 do 800 kg/h

Page 9: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Rębak

Page 10: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Niektóre procesy brykietowania/granulowania surowców roślinnych

Materiały roślinne zawierają: celulozę, ligninę, skrobię, białka, Ŝywice, woski i tłuszcze.

Podczas zagęszczania, pod działaniem temperatury, ciśnienia i wilgoci, substancje te ulegają przemianom fizycznym i chemicznym: - Ŝelatynizacja skrobi,- kleikowania białka,- stapiania Ŝywicy i ligniny itd.

ObniŜa to opory tarcia między cząstkami materiału i o ścianki kanału komory zagęszczającej, co zmniejsza energochłonność procesu i poprawia właściwości mechaniczne produktu.

Page 11: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Cechy waŜne biomasy typu ligninoceluloza dla procesu brykietowania/granulowania biomasy

- wilgoć w zakresie 8-18%, zbyt duŜa wilgoć rozsadza brykiet podczas prasowania,

- lepsze rozdrobnienie rozdrobnienie ułatwia spajanie,

- rodzaj materiału: jego gęstość i zdolność do spajania pod działaniem określonego ciśnienia i temperatury,

- właściwości fizykochemiczne: skład chemiczny udział i rodzaj substancji mineralnej, wartość opałowa.

Page 12: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Znaczenie rozdrobnienia biomasy do wytwarzania peletów i brykietów

- w przypadku wytwarzania brykietów, biomasa jest rozdrabniana w granulatorach do rozmiarów 0-5 mm,

- w przypadku wytwarzania peletów przeznaczonych do spalania w kotłach pyłowych konieczny jest dodatkowy młyn rozdrabniający biomasę do rozmiarów 0-1 mm.

Page 13: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Porównanie składników drewna iglastego i liściastego

Page 14: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Materiały drzewne do brykietowania/granulowania

Wióry

Trociny

Pyły

Kora

Zrębki

Zrębki

Page 15: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Słoma jako materiał do brykietowania/granulowania

1. Słoma składa się głownie z celulozy, hemicelulozy i ligniny.

2. Do brykietowania najbardziej przydatna jest słoma: Ŝytnia, pszenna, rzepakowa, gryczana i kukurydzy.

3. Słomę w celu przygotowania do brykietowania rozdrabnia się do sieczki.

4. Wilgotność słomy do brykietowania powinna wynosić ok. 15%

Page 16: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Sieczka do spajania słomy

Sieczka do spajania – otrzymywana jest przez rozdrobnienie słomy w młynach bijakowych wyposaŜonych w sita do regulacji rozkładu cząstek po długości. Długość najczęściej występującej frakcji jest w zakresie od kilku do kilkunastu mm.

Page 17: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

PELETY

Page 18: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Pelety drzewne

Page 19: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Wytwarzanie peletów drzewnych

Surowcem dla granulatu drzewnego są odpady drzewne np:

trociny a proces produkcji zawiera następujące fazy:

1) suszenie

2) mielenie surowca

3) zagęszczanie

4) tłoczenie na matrycach i chłodzenie

5) przechowanie w workach 16-25 kg lub big bagach 1 000 kg.

Page 20: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Wybrane parametry peletów drzewnych

Parametry peletów (zgodne zDIN51731):

Wartość opałowa – 18 MJ/kg

Wilgoć całkowita : 7%

Zawartość popiołu <1 %

Zawartość węgla: 49%

Zawartość siarki i chloru: <0,08%

Gęstość : 1000-1400 kg/m3

Cena: 550 zł/t (netto)

Page 21: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Pelety ze słomy rzepakowej

Page 22: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Słoma rzepakowa do wytwarzania peletów

Page 23: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Zakład wytwarzania peletów ze słomy rzepakowej

Page 24: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Granulator

Page 25: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Suszarnia słomy

Page 26: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

BRYKIETY

Page 27: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Brykiety drzewne

Page 28: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Schemat blokowy brykietowania biomasy

Page 29: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Brykiety drzewne

Brykiet ma kształt walca o średnicy do 50 mm. Parametry brykietu opałowego: Wartość opałowa – 16- 18 MJ/kg Gęstość: 985 kg/m3 Wilgoć całkowita: 6,5 % Zawartość popiołu : 3,5 % Zawartość węgla : 44% Zawartość siarki i chloru : po 0,01%.Cena: 450 zł/t (netto)

Page 30: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Brykiety ze słomy

Page 31: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

WĘGIEL DRZEWNY

Page 32: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Węgiel drzewny - powstawanie

Page 33: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Węgiel drzewny granulowany

Page 34: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Sposób wytwarzania węgla drzewnego: dawniej i obecnie

Page 35: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

TORYFIKACJA BIOMASY(torrefaction)

Page 36: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Toryfikacja biomasy (torrefaction)

Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu termicznym biomasy w średnim zakresie temperatury (250-300oC) celem łatwiejszego jej przemiału.

Uzyskany materiał (biowęgiel – biocoal) moŜe być traktowany jak węgiel i zgazowany w reaktorach przepływowych.

Page 37: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Efekty toryfikacji biomasy

Page 38: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Technologia toryfikacji biomasy

Page 39: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Podatność przemiałowa toryfikowanej biomasy

Page 40: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Surowy toryfikat

Page 41: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Toryfikaty zagęszczone: pelety

Page 42: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Ekonomika toryfikacji biomasy

Page 43: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

UPRAWY ENERGETYCZNE

Page 44: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Charakterystyka upraw energetycznych

Ogólna charakterystyka upraw energetycznych :

• rośliny szybkorosnące

• długoterminowa wydajność plantacji

• odporność na szkodniki i choroby

• ekonomiczność uprawy

Page 45: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Rodzaje upraw energetycznych

1. Wierzba

2. Malwa pensylwańska –ślazowiec pensylwanski

3. Miskant olbrzymi

4. Miskant cukrowy

5. Słonecznik bulwiasty

Page 46: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

BIOPALIWA - CIEKŁE

Paliwa motorowe:

Estery: metylowy/etylowy kwasów tłuszczowych

Alkohole (etanol i metanol)

Page 47: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Biopaliwa: rozwijający się rynek

Page 48: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

BIOPALIWA GAZOWE

Rodzaj gazuCO2%

CO%

CH4%

H2%

N2%

Inne%

War.opał.

MJ/m3

Biogaz z gnojowicy

14÷18 0÷2,1 52÷85 0÷5 0,6÷7,5 H2S0,08÷5,5

16,8÷23

Gaz wysypiskowy

0,1-31,8

-0,3-63,3

-21,9-79,1

O20,3-20,8

0-22,7

Gaz drzewny 45÷55 28÷35 3,5÷12,6

1÷5 – C2H4≈ 2

12,6

Gaz ze zgaz.biomasy

13,3 14,7 3,7 7,3 44,9 H2O16,1

4,8

E [30] 0,9÷0,11

− 96÷98 − 0,6÷0,84

[H2 S] ≤ 20

mg/m3

≥ 31,0

Page 49: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Biogaz –produkcja w UE

50- gaz wysypiskowy

36 – biogazownie rolnicze

14 – zgazowanie osadów ściekowych

Page 50: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Biopaliwa - gazowe

Producenci biogazu w UE :

- Niemcy: 2,4 mln t

- Polska: 62 tys. t

Wytwarzanie energii elektrycznej z biogazu:

- 20 tys. GWh

Page 51: 5a. BIOPALIWA 1 h [tryb zgodno [ci]fluid.wme.pwr.wroc.pl › ~spalanie › dydaktyka › spalanie... · Toryfikacja biomasy (torrefaction) Toryfikacja (torrefaction) polega na traktowaniu

Koszt wytwarzania energii z biogazu