토리프랙션

Torrefaction
토레프랙션은 바이오매스의 수분과 휘발유를 제거하여 바이오 석탄을 남긴다.

바이오매스(예: 나무나 곡물)의 토르프화(torrefaction of biomass)는 일반적으로 200~320°C 사이의 온도에서 약한 형태의 열분해다. 토레프랙션은 연소 및 기체화 애플리케이션에서 더 나은 연료 품질을 제공하기 위해 바이오매스 특성을 변화시킨다. 토리프랙션은 비교적 건조한 제품을 생산하여 유기 분해 가능성을 감소시키거나 제거한다. 밀도와 결합된 토르 리팩션은 20~21GJ/ton 낮은 난방값(LHV)의 에너지 감지 연료 캐리어를 생성한다.[1] 토리프랙션은 재료가 메이러드 반응을 겪게 만든다. 토레프화 바이오매스는 에너지 운반체 또는 바이오 기반 연료와 화학 물질의 생산에 사용되는 공급 원료로 사용될 수 있다.[2]

바이오매스는 중요한 에너지원이 될 수 있다.[3] 그러나 각각 고유한 특성을 가진 잠재적 바이오매스 공급원이 매우 다양하다. 효율적인 바이오매스 대 에너지 사슬을 만들기 위해 밀도화(펠릿화 또는 연탄화)와 결합된 바이오매스의 토레프레이션은 운송과 보관을 용이하게 하여 대규모 지속 가능한 에너지 솔루션 개발의 물류적 난제를 극복하기 위한 유망한 단계다. 펠레트나 연탄은 추출한 바이오매스보다 밀도가 높고 수분 함량이 적고 저장량이 안정적이다.

과정

Torrefaction은 바이오매스를 200~320℃(392~608ºF)에서 열화학적으로 처리한 것이다. 그것은 대기압에서 그리고 산소가 없을 때, 즉 공기가 없는 상태에서 수행된다. 토르프화 과정에서는 바이오매스뿐만 아니라 불필요한 휘발성 물질이 방출되고, 바이오폴리머(셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리닌)가 부분적으로 분해되어 다양한 종류의 휘발성 물질을 발산한다.[4] 최종 생산물은 토레프화 바이오매스 또는 바이오석탄이라고 불리는 고체, 건조, 검게 그을린 나머지[5] 물질이다.

이 과정에서 바이오매스는 일반적으로 질량의 20%(골건조 기준)와 난방가치의 10%를 잃으며 부피에 주목할 만한 변화가 없다. 이 에너지(볼라타일)는 토리프화 과정을 위한 가열 연료로 사용될 수 있다. 바이오매스는 토레프화 후 질량과 에너지 밀도를 높이고 소수성 특성을 개선하기 위해 보통 재래식 밀도화 장비를 사용하여 연탄재나 펠릿으로 밀도가 높아질 수 있다. 최종 제품은 물을 밀어낼 수 있으므로 원래의 바이오매스와 달리 수분 함량이나 가열 값의 눈에 띄는 변화 없이 습한 공기나 비에 저장할 수 있다.

토크레피션의 역사는 19세기 초로 거슬러 올라가며, 2차 세계대전 당시 가스가 대규모로 사용되었다.[6]

토레프화 바이오매스의 부가가치

토레프화 및 밀도화 바이오매스는 시장마다 여러 가지 장점이 있어 기존 바이오매스 목재 펠릿에 비해 경쟁력 있는 옵션으로 평가된다.

높은 에너지 밀도:

천연 무연탄의 톤당 26~33기가줄과 비교하여 18–20 GJ/m³의 에너지 밀도는 10–11 GJ/m³의 원시 바이오매스 값과 비교하여 밀도(펠릿화 또는 연탄화)와 결합하여 운송 비용을 40–50% 절감할 수 있다. 중요한 것은 펠릿화나 연탄화는 주로 에너지 밀도를 높인다. 토르프랙션만 해도 일반적으로 에너지 밀도가 낮아지지만, 펠릿이나 연탄으로 만들기 쉽게 만든다.

균일한 구성:

토레프화 바이오매스는 유사한 제품 특성을 산출하는 다양한 원시 바이오매스 공급 원료에서 생산될 수 있다. 대부분의 목질 및 초본 바이오매스는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리긴의 세 가지 주요 고분자 구조로 구성되어 있다. 이것들을 함께 리그노셀룰로오스라고 부른다. 토르레프레이션은 주로 이러한 구조에서 수분과 산소가 풍부하고 수소가 풍부한 기능군을 구동시켜 세 가지 사례 모두에서 유사한 차체와 같은 구조를 만들어 낸다. 따라서 대부분의 바이오매스 연료는 원점에 관계 없이 원재 연료의 함량과 구성을 대부분 반영하는 회분 특성을 제외하고 유사한 성질을 가진 토레프화 제품을 생산한다.

소수성 거동:

토레프화 바이오매스는 소수성 성질을 가지고 있다. 즉, 물을 밀어내고, 밀도와 결합하면 야외에서 대량 저장을 가능하게 한다.

생물학적 활동 제거:

모든 생물학적 활동이 중지되어 화재의 위험을 줄이고 썩어가는 생물학적 부패를 막는다.

연마성 개선:

바이오매스의 토레프레이션은 바이오매스의 연마성 향상으로 이어진다.[7] 이는 기존 석탄화력발전소에서 보다 효율적인 공동발사를 유도하거나 화학물질과 운송연료 생산을 위해 유입된 유량가스화를 유도한다.

토레프화 바이오매스 시장

토레프화 바이오매스는 시장마다 부가가치를 더했다. 일반적으로 바이오매스는 CO 배출량을2 낮추기 위한 저비용 저위험 경로를 제공한다.[citation needed] 높은 부피가 필요할 때, 토르레프레이션은 더 밀도가 높은 재료가 저장 및 운반이 더 쉽기 때문에 원거리 공급원의 바이오매스를 가격 경쟁력으로 만들 수 있다.

목재 분말 연료:

석탄 화력발전소의 대규모 공동발사:

  • 토레프화 바이오매스 처리 비용 절감
  • 토레프화 바이오매스는 더 높은 공동 발사 속도를 가능하게 한다.
  • 제품은 다양한 LHV(20–25 GJ/ton) 및 크기(연탄, 펠릿)로 배송할 수 있다.
  • 석탄과 함께 토레프화 바이오매스를 공동 발사하면 순수 발전소 배출량 감소로 이어진다.

강철 생산:

  • 섬유 바이오매스는 용해로에 배치하기가 매우 어렵다.
  • 주입 석탄을 대체하려면 바이오매스 제품은 25GJ/ton 이상의 LHV가 필요하다.

가정용/분산식 난방:

  • 공급망에서 바퀴로 운송하는 비율이 상대적으로 높으면 바이오매스가 비싸진다. 체적 에너지 밀도의 증가는 비용을 감소시킨다.
  • 제한된 저장 공간, 볼륨 밀도 증가 필요성 증가
  • 습기만큼 중요한 수분함량은 연기와 냄새로 이어진다.

바이오매스 대 리퀴드:

  • 토레프화 바이오매스는 처리 비용을 낮춘다.
  • 토레프화 바이오매스는 운송 연료(Fischer-Tropsch 공정) 생산을 위한 '깨끗한' 공급원료로 작용하여 생산비를 절감한다.

기타 용도:

  • 야마하, 마틴, 깁슨, 루티어 다나 부르주아 등 몇몇 기타 제작자들은 토리프레이션을 사용해 기존의 가마 건조나 공기 건조 제공보다 기타 부품에 보다 입체적으로 안정적인 목재를 확보했다.[8][9]

참고 항목

참조

  1. ^ Austin, Anna (April 20, 2010). "French torrefaction firm targets North America". Biomass Power and Thermal. Retrieved February 29, 2012.
  2. ^ Koukoulas, A.A. (2016). "Torrefaction: A Pathway Towards Fungible Biomass Feedstocks?" (PDF). Advanced Bioeconomy Feedstocks Conference.
  3. ^ Johnson, Robin (2007). "Torrefaction - A Warmer Solution to a Colder Climate". World Conservation and Wildlife Trust. Retrieved September 30, 2013.
  4. ^ Bates, R.B.; Ghoniem, A.F. (2012). "Biomass torrefaction: Modeling of volatile and solid product evolution kinetics" (PDF). Bioresource Technology. 124: 460–469. doi:10.1016/j.biortech.2012.07.018. hdl:1721.1/103941. PMID 23026268.
  5. ^ "Torrefaction: The future of energy". Dutch Torrefaction Association (DTA). Archived from the original on November 9, 2018. Retrieved February 29, 2012.
  6. ^ "Torrefaction – A New Process In Biomass and Biofuels". New Energy and Fuel. November 19, 2008. Retrieved February 29, 2012.
  7. ^ Thanapal, S.S.; Chen, W.; Annamalai, K.; Carlin, N.; Ansley, R.J.; Ranjan, D. (2014). "Carbon dioxide torrefaction of woody biomass". Energy & Fuels. 28 (2): 1147–1157. doi:10.1021/ef4022625.
  8. ^ Price, Huw. "ALL ABOUT… TORREFACTION". Guitar.com. Retrieved 13 July 2019.
  9. ^ Administrator. "MARTIN™ - The Journal of Acoustic Guitars C.F. Martin & Co". www.martinguitar.com. Retrieved 2015-10-06.

추가 읽기

  • "프로판까지 토레니 목재 분말"
  • Zwart, R.W.R.; ECN 보고서, ECN-L–11-107, "로지스틱 및 최종 사용자 요구 사항에 기반한 토리프션 품질 관리"
  • Verhoeff, F.; Adell, A.; Boersma, A.R.; Pels, J.R.; Lensselink, J.; Kiel, J.H.A.; Schukken, H.; “TorTech: Torrefaction as key Technology for the production of (solid) fuels from biomass and waste”, ECN report, ECN-E–11-039
  • P.C.A. Bergman; Kiel, J.H.A., 2005, ECN 보고서, ECN-RX-05-180
  • P.C.A. Bergman, Boersma, A.R., Zwart, R.W.R.; Kiel, J.H.A., 2005, "기존 석탄 화력발전소에서의 바이오매스 공동발사를 위한 토레프화 개발", ECN 보고서, ECN-C-05-013
  • Bergman, P.C.A., 2005년, ECN 보고서, ECN-C-05-073, "결합 토렌화 및 펠릿화 – TOP 프로세스"
  • Bergman, P.C.A.; Boersma, A.R.; Kiel, J.H.A.; Prins, M.J.; Ptasinski, K.J.; Janssen, F.G.G.J., 2005, “Torrefied biomass for entrained-flow gasification of biomass”, ECN Report, ECN-C–05-026.