ĐỐT SẤY
Đốt Sấy loại bỏ ẩm và và chất bay hơi khỏi sinh khối, để lại than sinh học.
Quá trình đốt sấy sinh khối, ví dụ như gỗ hoặc ngũ cốc, là một dạng nhiệt phân nhẹ ở nhiệt độ trung bình từ 200 đến 320 °C. Đốt sấy thay đổi tính chất sinh khối để cung cấp chất lượng nhiên liệu tốt hơn cho quá trình đốt cháy và khí hóa.
Đốt sấy tạo ra sản phẩm tương đối khô, làm giảm hoặc loại bỏ khả năng phân hủy hữu cơ của phần sinh khối. Đốt sấy kết hợp với quá trình làm đậm đặc tạo ra chất mang nhiên liệu với năng lượng đậm đặc có nhiệt trị thấp hơn (LHV) từ 20 đến 21 GJ/tấn (LHV).[1] Đốt sấy làm cho vật liệu trải qua các phản ứng Maillard. Sinh khối đốt cháy có thể được sử dụng làm chất mang năng lượng hoặc làm nguyên liệu thô được sử dụng trong sản xuất nhiên liệu và hóa chất dựa trên nguồn gốc sinh học.[2]
Sinh khối có thể là một nguồn năng lượng quan trọng.[3] Tuy nhiên, có rất nhiều nguồn sinh khối tiềm năng đa dạng, mỗi nguồn có những đặc điểm riêng. Để tạo ra các chuỗi sinh khối sinh ra năng lượng hiệu quả, quá trình đốt cháy sinh khối, kết hợp với quá trình làm đậm đặc (tạo viên hoặc đóng bánh), là một bước đầy hứa hẹn để vượt qua các thách thức lưu giữ và vận chuyển trong việc phát triển các giải pháp năng lượng bền vững quy mô lớn, bằng cách giúp vận chuyển và lưu trữ dễ dàng hơn. Viên hoặc than bánh có mật độ cao hơn, chứa ít độ ẩm hơn và ổn định hơn trong quá trình bảo quản so với sinh khối mà chúng được tạo ra.
Quy trình
Đốt sấy là một phương pháp xử lý sinh khối bằng nhiệt hóa học ở 200 đến 320 °C (392 đến 608 ºF). Nó được thực hiện trong điều kiện áp suất khí quyển thông thường và không có oxy. Trong quá trình đốt cháy, nước chứa trong sinh khối cũng như các chất bay hơi thừa được giải phóng, và các polymer sinh học (cellulose, hemiaellulose và lignin) bị phân hủy một phần, tạo ra nhiều loại khác nhau của chất dễ bay hơi.[4] Sản phẩm cuối cùng là vật liệu đen, khô, rắn còn lại[5] được gọi là sinh khối đốt hoặc than sinh học.
Trong quá trình này, sinh khối thường mất 20% khối lượng (cơ sở cốt khô) và 10% nhiệt trị mà không có sự thay đổi đáng kể về thể tích. Năng lượng này (các chất dễ bay hơi) có thể được sử dụng làm nhiên liệu đốt nóng cho quá trình sấy. Sau khi sinh khối bị đốt cháy, nó có thể được cô đặc lại, thường là thành than bánh hoặc viên nhỏ bằng cách sử dụng thiết bị cô đặc thông thường, để tăng mật độ khối lượng và năng lượng cũng như cải thiện các đặc tính kỵ nước của nó. Sản phẩm cuối cùng có thể đẩy nước và do đó có thể được bảo quản trong không khí ẩm hoặc mưa mà không có sự thay đổi đáng kể về độ ẩm hoặc nhiệt trị, không giống như sinh khối ban đầu.
Lịch sử của quy trình đốt sấy bắt đầu từ đầu thế kỷ 19, và các thiết bị khí hóa đã được sử dụng trên quy mô lớn trong Thế chiến thứ hai.[6]
Giá trị gia tăng của sinh khối đốt
Sinh khối đốt và làm đặc có một số lợi thế ở các thị trường khác nhau, khiến nó trở thành một lựa chọn cạnh tranh so với viên nén gỗ sinh khối thông thường.
Mật độ năng lượng cao hơn
Mật độ năng lượng 18–20 GJ/m³ – so với hàm lượng nhiệt từ 26 đến 33 gigajoules trên một tấn của than antraxit tự nhiên – có thể đạt được khi kết hợp với quá trình cô đặc (tạo viên nén hoặc đóng bánh) so với các giá trị 10–11 GJ/m³ đối với sinh khối thô, giúp giảm 40–50% chi phí vận chuyển. Điều quan trọng là, ép viên hoặc đóng bánh chủ yếu làm tăng mật độ năng lượng. Chỉ riêng việc Đốt sấy thường làm giảm mật độ năng lượng, mặc dù nó làm cho vật liệu dễ dàng tạo thành viên hoặc bánh hơn.
Thành phần đồng nhất hơn
Sinh khối đốt cháy có thể được sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu sinh khối thô khác nhau mang lại các đặc tính sản phẩm tương tự. Hầu hết sinh khối thân gỗ và thân thảo bao gồm ba cấu trúc polymer chính: cellulose, hemicellulose và lignin. Cùng nhau chúng được gọi là lignocellulose. Đốt sấy chủ yếu điều khiển độ ẩm và các nhóm chức năng giàu oxy và hydro từ các cấu trúc này, tạo ra các cấu trúc giống như than trong cả ba trường hợp. Do đó, hầu hết nhiên liệu sinh khối, bất kể nguồn gốc, đều tạo ra các sản phẩm đốt cháy có tính chất tương tự – ngoại trừ tính chất tro, phần lớn phản ánh hàm lượng và thành phần tro của nhiên liệu ban đầu.
Đặc tính kỵ nước
Sinh khối đốt cháy có đặc tính kỵ nước, nghĩa là đẩy nước và khi kết hợp với quá trình làm đậm đặc, việc lưu trữ số lượng lớn ngoài trời là khả thi.
Loại bỏ đặc tính vận động sinh học
Tất cả các hoạt động sinh học bị dừng lại, giảm nguy cơ hỏa hoạn và ngừng phân hủy sinh học như sự phân hủy.
Cải thiện khả năng nghiền
Quá trình đốt sấy sinh khối dẫn đến khả năng nghiền của sinh khối được cải thiện.[7] Điều này dẫn đến việc đốt đồng thời hiệu quả hơn trong các nhà máy nhiệt điện than hiện có hoặc quá trình khí hóa dòng chảy cuốn theo để sản xuất hóa chất và nhiên liệu vận tải.
Thị trường cho sinh khối đốt cháy được
Sinh khối đốt cháy được có giá trị gia tăng cho các thị trường khác nhau. Sinh khối nói chung cung cấp một lộ trình chi phí thấp, ít rủi ro để giảm lượng khí thải CO2.[cần dẫn nguồn] Khi cần khối lượng lớn, quá trình đốt cháy có thể làm cho sinh khối từ các nguồn ở xa có giá cạnh tranh vì vật liệu đậm đặc hơn dễ bảo quản và vận chuyển hơn.
Nhiên liệu bột gỗ:
Bột gỗ nung có thể được nghiền thành bột mịn và khi được nén sẽ giống hệt khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG).[cần dẫn nguồn]
Đốt Đồng thời quy mô lớn trong các nhà máy nhiệt điện than:
Sinh khối đốt cháy được giúp chi phí xử lý thấp hơn;
Sinh khối đốt cháy được cho phép tỷ lệ đốt đồng thời cao hơn;
Sản phẩm có thể được phân phối với nhiều loại nhiệt trị LHV (20–25 GJ/tấn) và kích cỡ (dạng than bánh, dạng viên).
Đốt Đồng thời sinh khối đốt với than dẫn đến giảm phát thải ròng của nhà máy điện.
Sản xuất thép:
Sinh khối dạng sợi rất khó triển khai trong lò;
Để thay thế than phun, sản phẩm sinh khối cần có nhiệt trị LHV trên 25 GJ/tấn.
Khu dân cư/sưởi ấm phi tập trung:
Tỷ lệ vận chuyển bằng xe tải tương đối cao trong chuỗi cung ứng khiến sinh khối trở nên đắt đỏ. Tăng mật độ năng lượng thể tích giúp giảm chi phí;
Không gian lưu trữ hạn chế làm tăng nhu cầu tăng mật độ thể tích;
Độ ẩm quan trọng vì độ ẩm dẫn đến khói và mùi.
Sinh khối chuyển thành thể lỏng:
Sinh khối đốt cháy được giúp chi phí xử lý thấp hơn.
Sinh khối đốt cháy được đóng vai trò là nguyên liệu ‘sạch’ để sản xuất nhiên liệu vận tải (quy trình Fischer–Tropsch), giúp tiết kiệm chi phí sản xuất.
Sử dụng nhiều mục đích khác:
Một số nhà chế tạo đàn guitar đã sử dụng quá trình đốt cháy để thu được gỗ ổn định hơn về mặt kích thước cho các bộ phận của đàn guitar so với phương pháp sấy khô truyền thống hoặc sấy khô bằng không khí, bao gồm Yamaha, Martin, Gibson và nghệ nhân làm đàn Dana Bourgeois.[8][9]
Xem bài viết gốc tại đây: https://en.wikipedia.org/wiki/Torrefaction