Ocena efektywności techniczno-ekonomicznej sprzężonego układu toryfikacja-peletyzacja-współspalanie biomasy

• Autorzy: Jarosław Zuwała , Marcin Kopczyński , Jolanta Chrobak

Warianty tytułu

Coupled Torrefaction-Pelletization Process for Biomass Co-Firing, Techno-Economic Issues

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

W ostatnich latach w Polsce obserwuje się szybki wzrost produkcji energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (OZE), głównie dzięki rozwojowi technologii współspalania biomasy z paliwami kopalnymi. Wprowadzenie biomasy do obiektów zaprojektowanych do spalania paliw kopalnych wiąże się jednak z występowaniem pewnych ograniczeń technologicznych. Spowodowało to szybki rozwój procesów wstępnego przygotowania (waloryzacji) biomasy przed jej energetycznym wykorzystaniem celem polepszenia jej właściwości. Obiecującą metodą waloryzacji biomasy wydaje się być proces toryfikacji, czyli termicznej konwersji w temperaturze rzędu 220-300°C w warunkach obojętnych. W porównaniu z biomasą surową toryfikat z niej wytworzony charakteryzuje się korzystniejszymi właściwościami fizyko-chemicznymi jako paliwo. Toryfikat jest materiałem jednorodnym, charakteryzuje się większą zdolnością przemiałową, wyższą wartością energii chemicznej na jednostkę objętości, a dzięki właściwościom hydrofobowym jest odporny na warunki atmosferyczne. Większa gęstość energetyczna biomasy toryfikowanej przyczynia się do oszczędności w łańcuchu dostaw paliwa w produkcji energii odnawialnej. W przeliczeniu na jednostkę energii szacunkowy koszt transportu toryfikatu jest o około 20-50% mniejszy. (abstrakt oryginalny)

EN

In recent years, Poland has seen a rapid increase in electricity production from renewable energy sources (RES), mainly due to technological developments of biomass co-firing with fossil fuels. However, the introduction of biomass to facilities designed for combustion of fossil fuels is associated with the occurrence of certain technological limitations. This has resulted in the rapid development of biomass pre-treatment technologies (valorization) before use in power-plants in order to improve the biomass' properties. Torrefaction seems to be a promising approach to the valorization of biomass. Torrefaction is a thermochemical treatment of biomass at 200 to 320°C. It is carried out under atmospheric pressure and in the absence of oxygen. Compared with raw biomass, the solid product of torrefaction has much better physico-chemical properties as a fuel. Torrefied biomass is homogeneous, has a greater grindability, higher energy density, and a higher hydrophobic property (it is resistant to weather conditions). The higher energy density of torrefied biomass contributes to savings in the supply chain. When torrefied, biomass densified through pelletisation results in a more energy-dense product - so-called TOPs (torrefied pellets) which have properties similar to coal. The transportation cost of torrefied pellets per energy unit is about 20-50% less then raw biomass.(original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Biomasa; Efektywność energetyczna; Biopaliwa

EN

Biomass; Energy efficiency; Biofuels

• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2014
• Tom: 17
• Numer: z. 4
• Strony: 147--158

Twórcy

autor

Jarosław Zuwała

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

autor

Marcin Kopczyński

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

autor

Jolanta Chrobak

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

Bibliografia

• Arias i in. 2008 - Arias, B., Pevida, C., Fermoso, J., Plaza, M.G., Rubiera, F. I Pis, J.J. 2008. Influence of torrefaction on the grindability and reactivity of woody biomass. Fuel Process Technol 89(2), s. 169-175.
•   Beekes, M. I Cremers, M. 2012. Realising a co-firing dream. Power Eng Int. 20 (8), 64-70.
•   Bergman, P.C.A., 2005. Combined torrefaction and pelletisation - The TOP process, ECN publication, Report ECN-C-05-073, https://www.ecn.nl.
•   Bridgeman i in. 2008 - Bridgeman, T.G., Jones, J.M., Shield, I. I Williams, P.T. 2008. Torrefaction of reed canary grass, wheat straw and willow to enhance solid fuel qualities and combustion properties, Fuel 87, s. 844-856.
•   Gołofit-Szymczak, M. I Ławniczek-Wałczyk, A. 2011. Biomasa jako źródło zagrożeń biologicznych. Bezpieczeństwo pracy 12, s. 17-19.
•   Finnforest, www.metsawood.com/us.
•   URE 2013. Biuletyn Urzędu Regulacji Energetyki http://www.ure.gov.pl.
•   Uslu i in. 2008 - Uslu, A., Faaij, A. I Bergman, P. 2008. Pre-treatment technologies, and their effect on international bioenergy supply chain logistics. Techno-economic evaluation of torrefaction, fast pyrolysis and pelletisation. Energy 33, s. 1206-1223.
•   Kleinschmidt, CP. 2010. Statusoverzicht en impactanalyze van torrefactie in Nederland, Arnhem: KEMA/Agentschap NL, p. 48.
•   Koppejan i in. 2012 - Koppejan, J., Sokhansanj, S., Melin, S. I Madrali, S. 2012. Status overview of torrefaction technologies. IEA Bioenergy Task 32 report, Enschede.
•   Kopczyński, M. I Zuwała, J. 2012. Biomasa toryfikowana - nowe paliwo dla energetyki. Chemik t. 6, s. 540-551.
•   Kopczyński, M. I Zuwała, J., 2013. Toryfikacja biomasy drogą do eliminacji barier technologicznych wielkoskalowego jej współspalania. Polityka Energetyczna - Energy Policy Journal t. 16 z. 4, s. 271-284.
•   Mectorrefaction, www.mectorrefaction.com.
•   Melin, S. 2011. Torrefied wood - a new emerging energy carrier. Materiały konferencyjne, Clean coal power coalition CCPC, 9 Marzec.
•   Nordin, A. 2012. Torrefaction torrefiering av biomassa e teknik och utveckling. C, Panndagarna Värme- och Kraftföreningens conference, 1 Luty, Panndagarna, Örnsköldsvik.
•   Peters, M.S. I Timmerhaus, K.D. 1991. Plant design and economics for chemical engineers, Mc Graw - Hill International Editions, Singapore.
•   Poradnik przygotowania przemysłowych studiów Feasibility, United Nations, Warszawa 1993.
•   Prins i in. 2006 - Prins, M.J., Ptasinski, K.J. I Janssen, F.J.J.G., 2006. More efficient biomass gasification via torrefaction, Energy 31, s. 3458-3470.
•   Thamer, D. 2012. Torrefaction of biomass: ACB technology and overview of ANDRITZ activities. Materiały konferencyjne, IEA clean coal centre/VGB Powetech: cofiring biomass with coal workshop, 27-28 March, Copenhagen.
•   Zuwała, J. I Hrycko, P. 2005. Analiza efektów energetycznych i ekologicznych procesu współspalania węgla i biomasy w kotle pyłowym OP-230. Polityka Energetyczna - Energy Policy Journal t. 8, z. spec.
•   Witt i in. 2012 -Witt, J., Bienert, K. I Schaubach, K. 2012. Production of pellets from torrefied wood and introduction to SECTOR project, BalBic Project Kick-Off-Workshop, 23th March 2012 Salaspils at LSFRI Silava library, www.dbfz.de.