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Documentation Ros

  1. 1. 
 VUE D'ENSEMBLE DE L'UTILISATION DE LA BIOMASSE POUR LA PRODUCTION D'ÉNERGIE
 1 RainOrShine*Save*Energy Energy Consulting www.rainorshine.ca
  2. 2. 
 La biomasse est un terme qui rassemble une grande quantité de matériel, de nature très variée. La biomasse peut être constitué par des résidus de cultures destinées à l'alimentation humaine ou animale, à partir de plantes cultivées spécifiquement à des fins énergétiques (par exemple, la production de biodiesel ou de l'alcool), à partir de résidus forestiers, les déchets d'activités industrielles (tels que des copeaux de bois ), à partir de déchets de fermes d'élevage (par exemple pour produire du biogaz) ou même de la partie organique des déchets urbains. Les utilisations possibles de la biomasse allant de la simple combustion du bois pour produire de la chaleur, l'utilisation de carburants alternatifs comme le biodiesel ou du bioéthanol dans les moyens de transport pour la production de chaleur et / ou d'électricité dans les centrales électriques. Mais nous pouvons effectivement parler renouvelable que si vous jouez dans le temps et l'espace dans lequel ils sont utilisés: dans un an, vous pouvez emporter l'environnement de nombreuses tonnes de biomasse, combien cette année que le jeu de territoire. Techna*Sa*Entreprise 2 RainOrShine*Save*Energy
  3. 3. 
 Les types de plantes On peut distinguer différents types de plantes qui utilisent la biomasse pour l'énergie: • plantes pour la production de biocarburants (bioéthanol et biodiesel); • installations pour la production de biogaz par combustion dans les centrales électriques au gaz, l'obtention • la chaleur et / ou de l'électricité; • les plantes à produire de la chaleur et / ou de l'énergie électrique par combustion de • biomasse solide (bois, paille, etc.) ou liquides (huiles d'origine végétale, tels que • de soja, de tournesol, de colza, de palme, etc.); • usines de gazéification (par dissociation moléculaire pour produire • "Gaz de synthèse") de la biomasse et de la combustion ultérieure du gaz de synthèse. L'application de différentes technologies doit être dimensionné en fonction des matières premières disponibles et selon les besoins de la logistique et de l'énergie du site d'installation. Voici quelques exemples de technologies sur le marché international, le but de ce document est de proposer un peu de donner un aperçu des utilisations possibles de la biomasse pour l'énergie. Techna*Sa*Entreprise 3 RainOrShine*Save*Energy
  4. 4. 
 LE CYCLE ORGANIQUE DE RANKINE Théorie Le principe du cycle organique de Rankine est basée sur un turbo-alternateur à travailler comme une turbine à vapeur normale pour transformer l'énergie thermique en énergie mécanique et enfin en électricité par un générateur électrique. Au lieu de la vapeur d'eau du système ORC se vaporise un fluide organique, caractérisé par un poids moléculaire supérieur à celui de l'eau, ce qui provoque une rotation lente de la turbine, la pression plus faible et par conséquent une érosion lente des pièces métalliques et les lames. Cycle*Organique*de* Rankine*est*un*cycle* thermodynamique*qui* convertissent*l'énergie* thermique*en* technologie*de*la*SIO* de*l'énergie*mécanique* est*similaire*à*un* traditionnels*turbines*à* vapeur,*mais*la* différence*importante. Biomasse Récupération de chaleur Géothermie Techna*Sa*Entreprise 4 RainOrShine*Save*Energy
  5. 5. 
 Comment ORC marche ! En particulier, en référence à une biomasse de la centrale de cogénération normale, le processus est basé sur le cycle thermodynamique qui suit: • une source de chaleur chauffe l'huile thermique à une température élevée, habituellement d'environ 300 ° C, dans un circuit fermé; • l'huile thermique est distribué dans le module ORC en circuit fermé. Nell 'ORC le liquide organique évapore à travers un système adéquat d'échangeurs de chaleur (avec pré-chauffage et évaporateur); • la vapeur organique se développe dans la turbine, produisant de l'énergie mécanique, puis transformée en électricité par un générateur; • la vapeur est ensuite refroidie et condensée par un fluide dans un circuit fermé. L'eau de refroidissement est chauffée à environ 80-90 ° C et peut être utilisé pour différentes applications nécessitant de la chaleur (par exemple, de systèmes de chauffage.); • le condensât liquide organique est pompé dans le régénérateur pour fermer le circuit et recommencer le cycle. Techna*Sa*Entreprise 5 RainOrShine*Save*Energy
  6. 6. 
 Efficacité Le cycle ORC a une efficacité énergétique globale élevée: 98% de la puissance thermique initiale de l'huile diathermique est transformé pour 20% de l'énergie électrique et 78% en chaleur, avec des pertes thermiques extrêmement limitée, seulement 2% , en raison de l'isolation thermique, l'éclat et les pertes du générateur; le rendement électrique obtenu en non-CHP est beaucoup plus élevé (24% et plus). Avantages Avantages techniques • Haute efficacité de cycle • Très haute efficacité de la turbine • Faibles contraintes mécaniques de deux turbines à basse vitesse périphérique • Turbine à bas régime, permettant à l'entraînement direct du générateur électrique sans réducteur dans de nombreuses applications • Aucune érosion des lames, grâce à l'absence d'humidité dans les buses de vapeur Avantages opérationnels • Procédures de démarrage-arrêt simples • Fonctionnement automatique et continu • Pas de participation de l'opérateur nécessaire • fonctionnement silencieux • Haute disponibilité (généralement 98%) • Haut rendement à charge partielle • Réduction du coût de l'entretien Techna*Sa*Entreprise 6 RainOrShine*Save*Energy
  7. 7. 
 Les biocombustibles ! Le carburant le plus couramment utilisé pour le processus de cogénération sont: • la biomasse forestière, comme la sciure, des copeaux de bois, l'écorce et le bois traité • autres biomasse, tels que la paille, la balle de riz et de la bio-boues • les déchets à haute teneur en matières organiques Biomass • simple and efficient generation of electric power and heat from biomass Geothermal • electricity from geothermal resources with medium-to-low- temperatures, generally ranging between (90° C - 180° C). Waste heat • by recovering heat ORC Plant Techna*Sa*Entreprise 7 RainOrShine*Save*Energy
  8. 8. 
 Applications
 Biomasse Les centrales de cogénération avec ORC permettent de produire avec une grande efficacité et facilité d'utilisation de l'électricité et de la chaleur à partir de biomasse de bois. L'énergie produite est généralement comprise entre 200 kW et 15 MW d’électricité. Il est adapté pour: • Les plantes qui fournissent des réseaux de chauffage urbain • grandes scieries • Les fabricants de pellets Fabricants de MDF / OSB • Serre et des Sociétés vitivinicole Récupération de la chaleur L'ORC peut produire de l'électricité en récupérant la chaleur des procédés industriels, les moteurs alternatifs et les turbines à gaz. La puissance des unités est généralement comprise entre 200 kW et 15 MW d'électricité. Il est adapté pour: • Cimenterie • Verrerie • aciéries • Fours non ferreux • raffineries • Moteurs à combustion interne et les turbines à gaz
 Techna*Sa*Entreprise 8 RainOrShine*Save*Energy
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 Géothermie
 Les unités ORC permettent de produire de l'électricité à partir de ressources géothermiques de la température moyenne à faible, généralement comprise entre 100 ° C et 180 ° C Il est adapté pour: • Les systèmes géothermiques de la température moyenne à faible • Ingénierie des systèmes géothermiques
 Techna*Sa*Entreprise 9 RainOrShine*Save*Energy
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 PYROLYSE DE LA BIOMASSE La pyrolyse est la décomposition thermique de la biomasse se produisant en l'absence d'oxygène. Il est la réaction chimique fondamentale qui est le précurseur à la fois des processus de combustion et la gazéification se produit naturellement et dans les deux premières secondes. Les produits de la pyrolyse de biomasse comprennent biochar, bio-huile et de gaz, y compris le méthane, l'hydrogène, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone. Selon l'environnement thermique et la température finale, pyrolyse donneront principalement biochar à basse température, inférieure à 450 0C, lorsque le taux de chauffage est assez lent, et principalement des gaz à des températures élevées, supérieures à 800 0C, avec des taux de chauffage rapide. À une température intermédiaire et sous taux de chauffage relativement élevées, le produit principal est la bio-huile. Techna*Sa*Entreprise 10 RainOrShine*Save*Energy
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 Pyrolyse peut être effectuée à relativement petite échelle et à des endroits éloignés qui améliorent la densité d'énergie de la ressource de la biomasse et de réduire les coûts de transport et de manutention. Pyrolyse offre un moyen souple et attractif de conversion de la biomasse solide dans un liquide facilement stocké et transporté, qui peut être utilisé avec succès pour la production de chaleur, d'électricité et de produits chimiques. Techna*Sa*Entreprise 11 RainOrShine*Save*Energy
  12. 12. 
 Matière première pour la pyrolyse Un large éventail de charges d'alimentation de la biomasse peut être utilisée dans des procédés de pyrolyse. Le processus de pyrolyse est très dépendante de la teneur en humidité de la charge, qui devrait être de l'ordre de 10%. A des teneurs plus élevées d'humidité, des niveaux élevés de l'eau sont produits et à des niveaux inférieurs il ya un risque que le processus ne produit que de la poussière à la place de l'huile. Traitement des matières premières de la biomasse tels que les graminées vivaces, les plantes ligneuses et les résidus agricoles en produits utiles carburant est l'un des composants les plus critiques d'un système robuste de l'énergie renouvelable. Types de pyrolyse Processus de pyrolyse peuvent être classés comme pyrolyse lente ou pyrolyse rapide. La pyrolyse rapide est actuellement le système de pyrolyse plus largement utilisé. Pyrolyse lente faut plusieurs heures pour compléter et se traduit par le biochar comme produit principal. D'autre part, la pyrolyse rapide donne 60% de bio-huile et prend quelques secondes pour la pyrolyse complète. En outre, il donne 20% et 20% biochar gaz de synthèse. Procédés de pyrolyse rapide comprennent en plein coeur lit fixe pyrolyse, pyrolyse rapide ablative, pyrolyse rapide cyclonique, et des systèmes de pyrolyse rapide de base de rotation. Techna*Sa*Entreprise 12 RainOrShine*Save*Energy 250 kg/h biomass fast pyrolysis plant for power generation, Wellman Process Engineering Ltd., Oldbury, England
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 Les caractéristiques essentielles d'un processus de pyrolyse rapide sont: • Chauffage et la chaleur des taux de transfert très élevés, qui nécessitent une alimentation finement moulu. • Température de la réaction contrôlée avec précaution d'environ 500 ° C dans la phase vapeur • Le temps de séjour des vapeurs de pyrolyse dans le réacteur inférieure à 1 s • La trempe (refroidissement rapide) des vapeurs de pyrolyse pour donner le produit bio-huile. Produits Syngas La pyrogazéification est le processus de gazéification de la biomasse avec la génération de gaz de synthèse à faible contenu de méthane, brûlé dans des Un diagramme de flux de processus du processus de pyrolyse rapide de BTG Techna*Sa*Entreprise 13 RainOrShine*Save*Energy
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 centrales de cogénération appropriés permet de produire de l'énergie électrique et thermique. Les plantes peuvent être alimentés avec de la biomasse lignocellulosique avec l'humidité de 9-20%. Le processus de pyrogazéification, alternative à la combustion, est aujourd'hui la technologie la plus avancée pour les centrales d'énergie avec un impact environnemental réduit. En obtenant comme produit final un gaz de synthèse , ce qui permet, en plus d'utiliser regain d'énergie sur le lieu de production, le stockage dans des gazomètres. La pyrogazéification consiste en une double thermochimie de réaction de clivage, divisée en deux étapes dans deux réacteurs successifs entre eux et formant une partie de ladite plante: que la première étape de pyrolyse et de gazéification comme la deuxième. Bio-Oil La bio-huile est un liquide brun foncé et a une composition similaire à la biomasse. Il a une densité beaucoup plus élevée que les matières ligneuses, ce qui réduit les coûts de stockage et de transport. Bio- huile ne convient pas pour une utilisation directe dans les moteurs à combustion interne standard. Sinon, l'huile peut être mis à niveau vers soit un carburant spécial de moteur ou par des procédés de gazéification à un gaz de synthèse, puis bio-diesel. La bio-huile est particulièrement intéressante pour la co- combustion, car il peut être plus facilement manipulé et brûlé à combustible solide et est moins cher à transporter et à stocker. Il est dans ces applications que la bio-huile peut offrir des avantages majeurs sur la biomasse solide et la gazéification en raison de la facilité de manipulation, le stockage et la Techna*Sa*Entreprise 14 RainOrShine*Save*Energy
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 combustion dans une centrale existante lorsque les procédures de démarrage spéciaux ne sont pas nécessaires. En outre, la bio-huile est également une source vitale pour une large gamme de composés organiques et de produits chimiques de spécialité. Huile pyrolytique est aujourd'hui utilisé pour alimenter les brûleurs spécifiques pour produire de la chaleur et de l'énergie, tandis que dans un avenir proche, il sera possible de l'affiner pour alimenter les moteurs de traction. Biochar Les préoccupations croissantes concernant le changement climatique ont apporté biochar en vedette. La combustion et la décomposition de la biomasse et les résidus agricoles résultats ligneuses dans l'émission d'une grande quantité de dioxyde de carbone. Le biochar peut stocker ce CO2 dans le sol conduisant à une réduction des émissions de GES émissions et l'amélioration de la fertilité des sols. En plus de son potentiel de séquestration de carbone, le biochar a plusieurs autres avantages. Techna*Sa*Entreprise 15 RainOrShine*Save*Energy
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 • Le biochar peut augmenter les nutriments disponibles pour la croissance des plantes, la rétention d'eau et de réduire la quantité d'engrais en empêchant le lessivage des éléments nutritifs du sol. • Le biochar réduit les émissions de méthane et d'oxyde nitreux du sol, ce qui réduit encore les émissions de GES. • Le biochar peut être utilisé dans de nombreuses applications comme un remplacement pour d'autres systèmes d'énergie de la biomasse. • Le biochar peut être utilisé comme amendement de sol pour augmenter le rendement de la croissance des plantes. 55 utilisation du biochar Conclusions Pyrolyse de la biomasse a été d'attirer beaucoup d'attention en raison de son rendement élevé et de bonnes caractéristiques de performance environnementale. Il fournit également une occasion pour le traitement des résidus agricoles, de déchets de bois et de déchets solides municipaux en énergie propre. En outre, le biochar séquestration pourrait faire une grande Techna*Sa*Entreprise 16 RainOrShine*Save*Energy
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 différence dans les émissions de combustibles fossiles dans le monde et d'agir comme un acteur majeur sur le marché mondial du carbone avec son robuste technologie de production, propre et simple. #1 Exemple Installation pour la production de l'huile de pyrolyse et la production d'électricité Centrale à biomasse d'une puissance de 12,8 MW et une production de 100 000 MWh d'électricité par année, permettra d'économiser (en quantité égale d'énergie produite) environ 14.000 tonnes d'équivalent pétrole et plus de 35 000 tonnes d'émissions de CO2 dans l'atmosphère chaque année. Il convient également de souligner que le processus de génération de l'énergie électrique à travers la production et l'utilisation d'un bio-liquide, l'huile de pyrolyse précisément, est plus "propre" que la simple combustion de la biomasse, car il permet de contrôler les émissions en atmosphère plus efficacement. Schéma conceptuel du système
 Module 1 pour la production de bio-liquide (huile de pyrolyse) à partir de la biomasse ligneuse: * Section manutention de la biomasse * Section de séchage de la biomasse * Section RTPTM (processus thermique rapide) Technologie Evergent consolidé aux Etats-Unis pour la production de pyrolyse. Module 2 production d'électricité, avec la possibilité de génération d'énergie thermique: * Moteurs à cycle Section de Diesel * Section de récupération d’énergie Techna*Sa*Entreprise 17 RainOrShine*Save*Energy
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 ! Paramètres généraux du système L'investissement requis pour la construction de la centrale représente environ € 35.000.000 Manipulation et séchage de la biomasse Moteurs à cycle diesel et récupération d'énergie Intégration de l'énergie MODULE 2: Système de production d'électricité et de la chaleur MODULE 1: Production d'huile Système de pyrolyse (bio-huile) Puissance installée 12.8 MW Heures de service 7.920 heures / an Production 100 millions de kWh / an Biomasse moyenne des capacités 10,96 ton/heure Quantité biomasse 86.842 ton/heure Alimentation Bois vierge et recyclée (non contaminés) en bûches ou copeaux Tonnes d'équivalent pétrole économisés 14.000 TEP CO2 économisée 35.000 tonnes Techna*Sa*Entreprise 18 RainOrShine*Save*Energy
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 #2 Example plants de pyrogazéification Plante de 50 kWe pyrogazéification Il est une plante innovante, entièrement automatisé, qui peut être équipé avec sèche intégré; la conception a été soigneusement étudié en suivant les lignes directrices de l'optimisation de la performance électrique, les niveaux de bruit, les dimensions et la simplicité des opérations: le résultat est logé dans un petit normes pour les conteneurs. En plus de la version traditionnelle avec une puissance en utilisant copeaux, il est prévu une version de plug-in avec des granulés industriels. Plante de 999 kWe pyrogazéification Vous pouvez livrer la mise en place plus de plantes en parallèle puissance supérieure. Voici à titre d'exemple une plante en voie d'achèvement se compose de n ° 3 lignes en parallèle à partir de 333 kWe chacun. L'entrée de la biomasse peut être constitué de copeaux de bois tel qu'il est (avec environ 40% de teneur en eau), on sèche ou de granulés industriels; Techna*Sa*Entreprise 19 RainOrShine*Save*Energy
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 cette dernière solution conserve les avantages de la pastille classique pour la propreté et la réduction des dimensions de la mémoire par rapport aux copeaux séchés, combinés avec la disponibilité facile et de facilité de déchargement et l'alimentation de l’installation. Techna*Sa*Entreprise 20 RainOrShine*Save*Energy
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 LE SYSTÈME DÉVOLATILISATION Le système dévolatilisation pouvoir dessiner à base de carbone à une chaleur extrême dans un système en boucle fermée continue. La charge est distribuée au niveau moléculaire et un gaz Btu est produit de haute qualité charbon actif. Le processus en boucle fermée est dépressurisé et fonctionne à pas plus de deux atmosphères.  Produire de l'énergie propre: Chaque unité est un système d'auto-suffisante qui produit de haute qualité 600-750 Btu de gaz de synthèse, ce qui génère 1,25 MW d'électricité. Créer des produits financiers En plus de soulager le fardeau et le coût de l'élimination des déchets, le système produit de haute qualité, de gaz à moyen Btu et de carbone qui peut être utilisé ou revendu. Les gaz de synthèse de haute qualité 600-750 Btu peuvent être utilisés pour produire de l'énergie ou aller directement aux industries locales pour leurs besoins de chauffage et de production. Produit de carbone produit par le Techna*Sa*Entreprise 21 RainOrShine*Save*Energy
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 procédé peut être utilisé pour de nombreuses applications en fonction de la région du monde comme les engrais, les sources de carburant, des charges pour les applications de caoutchouc et de plastique, etc. Fournir un retour sur investissement rapide Les avantages économiques l'emportent sur le coût de solutions énergétiques. Usines de valorisation énergétique ne comportent pas de frais de démarrage, mais le transport des déchets est coûteux, et le coût de l'électricité est une escalade avec le coût du carburant. Ce type d'installation est considéré comme un carburant renouvelable, mais les systèmes sont une solution abordable sans les coûts de basculement, des crédits d'énergie / incitations ou des crédits de carbone alternatives. Le discriminateur principale est l'efficacité d'un système qui produit / gaz de synthèse haute qualité Btu qui assure un rendement sur investissement rapide. Basé sur le design unique, la technologie est l'un des coûts les plus bas pour la tonne d'élaboration du secteur. Techna*Sa*Entreprise 22 RainOrShine*Save*Energy
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 Protéger l’environnement Le système n'a pratiquement pas d'émissions dues à un procédé breveté de dévolatisation et est auto-suffisante, en utilisant moins de 10-15% de l'énergie produite à exploiter l'ensemble du système. Le processus en boucle fermée est dépressurisé et fonctionne à pas plus de deux atmosphères. Ceci réduit considérablement le risque d'un système de gaz sous pression, ce qui permet ensuite les domaines de la sécurité plus faible que celles qui sont nécessaires avec d'autres systèmes de gaz sous pression. Avoir une solution portable Contrairement centrales traditionnelles de grande taille, ce système peut être la production d'énergie dans les six mois de la fin. En outre, les systèmes sont portables; systèmes montés sur châssis peuvent être livrés sur un site, et assemblés pour rendre l'énergie dans trois semaines. Le système peut alors être démonté et déplacé vers un autre site. Techna*Sa*Entreprise 23 RainOrShine*Save*Energy
  24. 24. 
 Résoudre les problèmes de gestion des déchets Techna*Sa*Entreprise 24 RainOrShine*Save*Energy • Automobile résidus de déchiquetage • Déchets solides • Tire Derived Fuel • Les engrais animaux - restes de plantes de rendu • Coques Nuts - Tous les types • Coquilles de noix de coco • Semences Potagères (maïs, riz, etc.) • Les déchets de bois (sciure, écorce, etc.) • Fumier • Documents - Tous les types • Plastique • Charbon actif usé (régénérée) • Râpé tapis • Déchets de bois traité • Les déchets d'emballage • Les résidus de jardin - Tous les types • Démolition débris • Résines • Les sols contaminés • Après sable de fonderie (régénérée) • Absorbants usés • Égouts Grit • Les résidus de récolte - Tous les types Plant de dévolatilisation

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