Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Research of biomass pyrolysis process in installation with circulating carbonizer

Magdalena Antonina Falkiewicz

Abstract

The first part of the work defines the concept of biomass and lists the types of raw materials used for energy purposes that are as follows: wood and waste from forestry, energy crops (in Poland the most popular are basket willow, Virginia mallow, Miskanthus and Jerusalem artichokes), agricultural waste such as straw, oilcake and municipal and industrial waste. Net calorific values and elemental composition of biomass and coal were compared. Next, the thermochemical conversion of biomass, which include combustion and co-combustion, gasification, pyrolysis and liquefaction, are discussed briefly. There are also mentioned biochemical transformation of biomass which lead to biofuels (trans-esterification, fermentation). The following section presents the use of charcoal, which is one of the products of wood pyrolysis. The process of carbon activation and examples of application of active carbon has been given. Gasification of charcoal as a method of obtaining more functional form of gas fuel is described as well as further ways of generator gas synthesis. Charcoal is also used in metallurgy, building sector and agriculture. In presented work the subject of the study was the process of wood chips pyrolysis. First part of the study was carried on alder chips at 430°C using different residence times at a given temperature - from a few to 70 minutes. Then the same procedure was carried out at 450 °C. The tests were repeated using beech chips. In each of the experiments, the yield of charcoal and liquid fraction was studied. The second stage of the research was the analysis of the composition of gases and liquid fractions produced in the pyrolysis process. According to the results the largest yield of charcoal obtained by carrying the process at 430°C for about 10 minutes and for about 30 minutes at 450°C. The pyrolysis gas consists mainly of carbon dioxide, nitrogen, carbon monoxide and methane and, to a lesser extent, hydrogen and oxygen. Large amounts of nitrogen may be the result of carrying out the pyrolysis in the air atmosphere. The concentration of combustible gases increases as the process progressed. The dependence of gas composition on the type of chips used in the pyrolysis process was found.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Magdalena Antonina Falkiewicz (FC) Magdalena Antonina Falkiewicz,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Badanie procesu pirolizy biomasy w instalacji z cyrkulacyjnym karbonizatorem
Supervisor
Krzysztof Krawczyk (FC/CChT) Krzysztof Krawczyk,, Chair of Chemical Technology (FC/CChT)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair of Chemical Technology (FC/CChT)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
05-02-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Paweł Maksimowski (FC/DH-EM) Paweł Maksimowski,, Department Of High-Energetic Materials (FC/DH-EM)Faculty of Chemistry (FC) Krzysztof Krawczyk (FC/CChT) Krzysztof Krawczyk,, Chair of Chemical Technology (FC/CChT)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
biomasa, piroliza biomasy, zastosowanie węgla drzewnego
Keywords in English
biomass, biomass pyrolysis, use of charcoal
Abstract in Polish
W pierwszej części pracy zdefiniowano pojęcie biomasy oraz wymieniono rodzaje surowców używanych do celów energetycznych. Wyróżniono tutaj drewno oraz odpady pochodzące z leśnictwa, rośliny energetyczne (w Polsce najpopularniejsze to wierzba szybkorosnąca, ślazowiec pensylwański, miskanty i topinambur), odpady rolne takie jak słoma, makuchy oraz odpady komunalne i przemysłowe. Porównano wartości opałowe i skład pierwiastkowy biomasy i węgla kamiennego. Następnie omówione zostały pokrótce termochemiczne procesy przetwarzania biomasy, do których zalicza się spalanie oraz współspalanie z paliwami kopalnymi, zgazowanie, pirolizę, upłynnianie. Wspomniano też o biochemicznych przemianach (reakcje transestryfikacji, fermentacja alkoholowa) prowadzących do otrzymywania biopaliw. W dalszej części przedstawiono zastosowania węgla drzewnego, który jest jednym z produktów pirolizy drewna. Został opisany proces aktywacji węgla w celu otrzymania węgla aktywnego oraz podano przykłady jego zastosowań. Scharakteryzowano proces zgazowania węgla drzewnego jako sposób przetworzenia w bardziej funkcjonale paliwo gazowe, a także podano dalsze drogi syntezy gazu generatorowego. W pracy wymieniono również zastosowanie węgla drzewnego w metalurgii, rolnictwie i budownictwie. W prezentowanej pracy zbadano proces pirolizy biomasy zrębków drzewnych. Badania prowadzono w pierwszej kolejności stosując zrębki olchowe w temperaturze 430°C z zastosowaniem różnych czasów przebywania w zadanej temperaturze – od kilku do 70 minut. Następnie ten sam sposób postepowania przeprowadzono w temperaturze 450°C. Badania powtórzono z użyciem zrębków bukowych. W każdym z doświadczeń badano wydajność węgla drzewnego oraz kondensatu. Drugim etapem badań była analiza składu gazów i frakcji ciekłej powstających w procesie pirolizy. Otrzymane wyniki wskazują, że największe wydajności węgla drzewnego w 430°C uzyskuje się przez kilkuminutowe przetrzymanie surowca w zadanej temperaturze lub przez 30 - minutowe przebywanie surowca w temperaturze 450°C. Wykazano, że gaz pirolityczny składał się głównie z dwutlenku węgla, azotu, tlenku węgla oraz metanu. Zawierał też mniejsze ilości wodoru i tlenu. Duże ilości azotu mogą być wynikiem prowadzenia pirolizy w atmosferze powietrza. Zaobserwowano również wzrost stężenia gazów palnych w miarę postępu procesu. Stwierdzono zależność składu gazu od rodzaju użytych zrębków w procesie pirolizy.
File
  • File: 1
    praca_inż._-_Falkiewicz_Magdalena_-_278354.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 29964

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT624b69650627406da42b66f33b58d1c5/
URN
urn:pw-repo:WUT624b69650627406da42b66f33b58d1c5

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page