Investigating effects of temperature on fuel properties of torrefied biomass for bio-energy systems

Budde, Pradeep Kumar; Megha, Ronak; Patel, R. K.; Pandey, Jay

doi:10.1080/15567036.2018.1544992

Cited by 16 publications

(5 citation statements)

References 16 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…The heating rate of the SS-RDR was in the range of 7.3-21.4 • C/min, which was higher than that of the thermosyphon-fixed bed torrefaction reactor (TSFR) [11] and the laboratory fixed bed reactor [11,21]. Usually, the flue gas temperature of biomass combustion in an ordinary stove or burner is in the range of 300-700 • C. Thus, only slow pyrolysis of biomass (< 30 • C/min [22]) can be conducted by the SS-RDR.…”

Section: Thermal Characteristics Of Ss-rdrmentioning

confidence: 87%

Thermal and Torrefaction Characteristics of a Small-Scale Rotating Drum Reactor

2020

View full text Add to dashboard Cite

The small-scale rotating drum reactor (SS-RDR) was designed and constructed without using purge gas for the purpose of household application. The thermal and torrefaction characteristics of SS-RDR were studied and compared with other reactor types. It was found that the heat loss at the reactor wall and heat loss from exhaust gas of the SS-RDR were in the range of 6.3–12.4% and 27.9–42.8%, respectively. The increase of flue gas temperature resulted in the decrease of heat loss at the reactor wall and the increase of heat loss from exhaust gas. The heating rate of the SS-RDR was in the range of 7.3–21.4 °C/min. The higher heating value (HHV) ratio, mass yield, and energy yield ofthe SS-RDR were in the range of 1.2–1.6, 35.0–81.0%, and 56.2–96.5%, respectively. A comparison of torrefaction characteristics of various reactor types on HHV ratio-mass yield-iso-energy yield diagram indicated that the torrefaction characteristics of the SS-RDR were better than that of the rotating drum reactor with purge gas.

show abstract

Section: Thermal Characteristics Of Ss-rdrmentioning

confidence: 87%

Thermal and Torrefaction Characteristics of a Small-Scale Rotating Drum Reactor

2020

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Among the developed renewable energy resources (solar, wind, geothermal and biomass) bioenergy is considered one of the largest and promising renewable energy in the world as well as close to CO2-neutral fuel [2]. It directly contributes to preserving the equilibrium of ecosystems by reducing the greenhouse effect [3] and environmental pollution [4]. Moreover, biomass has been widely used for getting heat, power, chemical raw materials and electricity either by using thermochemical conversion (gasification, direct combustion and pyrolysis) or through biological routes (fermentation and anaerobic digestion) [5,6].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Torrefaction is a thermal pre-treatment that involves heating the biomass at a moderate temperature between 200 and 300 o C under an inert atmosphere [10]. The torrefaction includes a reduction in moisture content markedly to <3% and increment in energy density, heating value and carbon content of the biomass by 15-20 wt% [4,11]. Easier storage, delivery, ignitability, milling power and reactivity of the fuel can be improved to a great extent [12].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…According to Budde et al [4], the torrefaction of rice straw exhibited excellent fuel properties at 275 °C while cotton stalk at 250 °C. Yilgin et al [19] performed the torrefaction of beech wood sawdust at light (220 °C), mild (260 °C) and severe (300 °C) temperatures and concluded that mild temperature was the best optimum temperature to get higher calorific values.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Torrefied biomass fuels as a renewable alternative to coal in co-firing for power generation

Sher

Yaqoob

Saeed

et al. 2020

Energy

View full text Add to dashboard Cite

“…Torrefaction is a common method for exploiting biomass as a heating material. Budde et al (2018) examined cotton stalk as a heating material by using torrefaction (300 0 C and 60 min) as a pretreatment method. He resulted at a 36% increase of HHV at 24,6MJ/kg.…”

Section: Runmentioning

confidence: 99%

Industrial processes for the valorization of medical waste fractions

Γιακουμάκης¹

View full text Add to dashboard Cite

Η παρούσα διατριβή καινοτομεί στην έρευνα για την αξιοποίηση κυτταρινούχων/λιγνοκυτταρινούχων κλασμάτων νοσοκομειακών αποβλήτων, με σκοπό την παραγωγή ενέργειας, καυσίμων και υλικών, στο πλαίσιο της κυκλική οικονομίας μηδενικών αποβλήτων. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε εκτεταμένη βιβλιογραφική έρευνα με σκοπό τη συλλογή δεδομένων σχετικά με την παραγωγή των νοσοκομειακών αποβλήτων, τις μεθόδους συλλογής και διαχωρισμού αυτών και τις τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για την αξιοποίηση ή την τελική διάθεσή τους. Βάσει των δεδομένων που συλλέχθηκαν, σχεδιάσθηκε η πειραματική μελέτη, η οποία πραγματοποιήθηκε με σκοπό να αναδείξει την δυνατότητα του βαμβακιού και χαρτιού νοσοκομειακής προέλευσης για την παραγωγή ενέργειας μέσω αύξησης της θερμογόνου δύναμής του καθώς και τη δυνατότητα χρήσης αυτού ως προσροφητικό μέσο για την απορρύπανση υδάτων. Μελετήθηκε, επίσης, η επεξεργασία του νοσοκομειακού βαμβακιού και του χαρτιού με ενζυμική υδρόλυση . Ειδικότερα, για την εξέταση της προσροφητικότητας καθώς και της ανώτερης θερμογόνου δύναμης του βαμβακιού των νοσοκομειακών αποβλήτων πραγματοποιήθηκε φρύξη (κοιν. καψάλισμα, torrefaction). Η προκατεργασία αυτή πραγματοποιήθηκε σε συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας με μέγιστη τους 340 oC και διαφορετικούς χρόνους παραμονής, προκειμένου να μελετηθούν οι παράμετροι που επηρεάζουν την απόδοση της διαδικασίας. Πραγματοποιήθηκαν 14 πειράματα σε υψικάμινο. Για τη μέτρηση της θερμογόνου δύναμης στα δείγματα χρησιμοποιήθηκε θερμιδόμετρο Parr 1341 Plain Jacket Bomb και έγιναν 14 μετρήσεις. Στα ίδια δείγματα ελέγχθηκε και η προσροφητικότητα. Για την προσομοίωση των ρυπασμένων υδάτων δημιουργήθηκε διάλυμα που περιείχε μπλε του μεθυλενίου (Methylene Blue, C16H18ClN3S.xH2O), ενώ οι μετρήσεις των δειγμάτων έγιναν σε φασματοφωτόμετρο HACH DR6000 UV-VIS (λ=664 nm). Για την προσομοίωση των πειραματικών δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν κατάλληλα κινητικά μοντέλα. Αξιοποιήθηκε ο συνδυαστικός παράγοντας σοβαρότητας (Combined Severity Factor, R0) που συνδυάζει σε μία μεταβλητή την επίδραση του χρόνου αντίδρασης και της θερμοκρασίας της φρύξης. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε μέσω του προγράμματος Design Expert ο πειραματικός σχεδιασμός (Design of Experiments, DoE) κατά Box-Behnken για την εφαρμογή της μεθοδολογίας επιφανειακής απόκρισης (Response surface methodology, RSM) με σκοπό τη μελέτη της επίδρασης της όξινης υδρόλυσης(με χρήση θειικού οξέος) στο κλάσμα βαμβακιού και χαρτιού των νοσοκομειακών αποβλήτων, ώστε να συσχετιστεί με το R0 ως προς τα πειραματικά αποτελέσματα. Ο πειραματικός σχεδιασμός αποτελείτο από 15 πειράματα για το βαμβάκι και 15 για το χαρτί. Στη συγκεκριμένη περίπτωση το R0, εκτός του χρόνου αντίδρασης και της θερμοκρασίας, εμπεριέχει και τη συγκέντρωση του οξέος που χρησιμοποιήθηκε. Τα προϊόντα που προέκυψαν από την κατεργασία του βαμβακιού μελετήθηκαν ως προς την προσροφητικότητα τους με 15 μετρήσεις, καθώς και ως προς την ανώτερη θερμογόνο δύναμη με 15 μετρήσεις. Τα πειράματα εκτελέστηκαν σε αντιδραστήρα διαλείποντος έργου (τύπου αυτοκλεί-στου) 3,75 L Parr 4553. Όλα τα παραπάνω πειράματα πραγματοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Προσομοίωσης Βιομηχανικών Διεργασιών του τμήματος Βιομηχανικής Διοίκησης και Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου Πειραιά. Για την ανάλυση της σύστασης των δειγμάτων της στερεής φάσης, χρησιμοποιήθηκε το σύστημα υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης (HPLC) 1260 Infinity II LC System, της Agilent με χρήση στήλης Aminex HPX-87H στους 50 oC, μετά από ποσοτική σακχαροποίηση αυτών με την πραγματοποίηση 30 μετρήσεων για κάθε ένα κλάσμα. Η ίδια διαδικασία χρησιμοποιήθηκε και στην ανάλυση της υγρής φάσης, με σκοπό τον προσδιορισμό της ποσότητας και του είδους των συνολικών σακχάρων και τον έλεγχο για προϊόντα αποικοδόμησης αυτών. Πραγματοποιήθηκαν 30 μετρήσεις για την κάθε μία στερεή φάση (βαμβάκι και χαρτί) και 30 μετρήσεις για την κάθε μία υγρή. Τα στερεά δείγματα χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή ζυμώσιμης γλυκόζης μέσω ενζυμικής υδρόλυσης. Το ενζυμικό μείγμα Cellic® CTec2 της Novozymes A/S χρησιμοποιήθηκε για την υδρόλυση των δειγμάτων η οποία πραγματοποιήθηκε στους 50 oC. Δείγματα ελήφθησαν μετά από 24 και 48 ώρες και στη συνέχεια αναλύθηκαν με τη μέθοδο DNS (δινιτροσαλικυλικού οξέος) και της μεθόδου glucotest με χρήση φασματοφωτόμετρου (30 μετρήσεις στις 24 και 30 στις 48 ώρες για κάθε μέθοδο και κάθε υλικό). Αυτά τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν στο Eργαστήριο Bιοτε-χνολογίας της Σχολής Χημικών Μηχανικών του Μετσόβειου Πολυτεχνείου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, το βαμβάκι στα νοσοκομειακά απόβλητα είχε καλύτερη απόδοση από το χαρτί ως πηγή θερμότητας. Ομοίως, απεδείχθη καλύτερο προσροφητικό υλικό, ιδίως μετά από την επεξεργασία της του με όξινη υδρόλυση. Επίσης, παρουσίασε μεγαλύτερη απόδοση μετατροπής σε ζυμώσιμη γλυκόζη από το χαρτί στα νοσοκομειακά απόβλητα, κάτι που το καθιστά μία πολλά υποσχόμενη πηγή ενέργειας και υλικών στα πλαίσια της κυκλικής οικονομίας μηδενικών αποβλήτων.

show abstract

Investigating effects of temperature on fuel properties of torrefied biomass for bio-energy systems

Cited by 16 publications

References 16 publications

Thermal and Torrefaction Characteristics of a Small-Scale Rotating Drum Reactor

Thermal and Torrefaction Characteristics of a Small-Scale Rotating Drum Reactor

Torrefied biomass fuels as a renewable alternative to coal in co-firing for power generation

Industrial processes for the valorization of medical waste fractions

Contact Info

Product

Resources

About