The designing of a continuous operation small scale biochar production plant
Lehmus, Aaron (2023)
Diplomityö
2023
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023053150803
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023053150803
Tiivistelmä
Biochar has been gaining popularity as a sustainable and versatile product with a wide range of applications. It can be utilized in improving soil quality, in carbon sequestration and in filtration applications. The problem with the current commercial production facilities is that they are expensive and take time to get operational.
This thesis focuses on planning and implementing changes to a standard small scale heating boiler in order to convert it into a continuous operation biochar producing unit. This would help to grow the biochar market by making the equipment easier and cheaper to acquire, thus promoting the production of biochar.
The modification was made by designing and manufacturing a pyrolysis chamber, a feeding system, a removing system and a cooling system for the process. The tests conducted with this equipment confirmed the functionality of the facility. The pyrolysis temperature in the process is approximately 600 ℃ and it can produce biochar with carbon content more than 80 %. Other attributes also show good compliance with the quality mandates. The estimated biochar production capacity with this unit is 3.4 dm3. Biohiili on kasvattanut suosiotaan ekologisesti kestävänä ja monipuolisena tuotteena, jolla on monia käyttökohteita. Biohiiltä voidaan käyttää maanparannuksessa, hiilensidonnassa ja suodatusratkaisuissa. Haasteena nykyisissä tuotantolaitoksissa on niiden korkeat kustannukset ja pitkät käyttöönottoajat.
Tämä diplomityön tavoitteena on suunnitella ja toteuttaa muutoksia normaaliin pienen kokoluokan lämmityskattilaan ja muokata siitä jatkuvatoiminen biohiilen tuotantoyksikkö. Tämä auttaisi kasvattamaan biohiilimarkkinoita tekemällä laitteiden hankinnasta helpompaa ja halvempaa, mikä edistäisi biohiilen tuotantoa.
Muutostyö tehtiin suunnittelemalla ja rakentamalla pyrolyysikammio, syöttö- ja poisto järjestelmä sekä jäähdytysjärjestelmä osaksi prosessia. Laitteistolla tehdyt testit vahvistivat laitoksen toimivuuden. Pyrolyysilämpötila prosessissa on noin 600 ℃ ja laitteistolla tuotetun biohiilen hiilipitoisuus on yli 80 %. Hiilen muut ominaisuudet myös osoittavat, että laatuvelvoitteet täyttyvät. Biohiilen arvioitu tuotantokapasiteetti tällä yksiköllä on 3,4 dm3.
This thesis focuses on planning and implementing changes to a standard small scale heating boiler in order to convert it into a continuous operation biochar producing unit. This would help to grow the biochar market by making the equipment easier and cheaper to acquire, thus promoting the production of biochar.
The modification was made by designing and manufacturing a pyrolysis chamber, a feeding system, a removing system and a cooling system for the process. The tests conducted with this equipment confirmed the functionality of the facility. The pyrolysis temperature in the process is approximately 600 ℃ and it can produce biochar with carbon content more than 80 %. Other attributes also show good compliance with the quality mandates. The estimated biochar production capacity with this unit is 3.4 dm3.
Tämä diplomityön tavoitteena on suunnitella ja toteuttaa muutoksia normaaliin pienen kokoluokan lämmityskattilaan ja muokata siitä jatkuvatoiminen biohiilen tuotantoyksikkö. Tämä auttaisi kasvattamaan biohiilimarkkinoita tekemällä laitteiden hankinnasta helpompaa ja halvempaa, mikä edistäisi biohiilen tuotantoa.
Muutostyö tehtiin suunnittelemalla ja rakentamalla pyrolyysikammio, syöttö- ja poisto järjestelmä sekä jäähdytysjärjestelmä osaksi prosessia. Laitteistolla tehdyt testit vahvistivat laitoksen toimivuuden. Pyrolyysilämpötila prosessissa on noin 600 ℃ ja laitteistolla tuotetun biohiilen hiilipitoisuus on yli 80 %. Hiilen muut ominaisuudet myös osoittavat, että laatuvelvoitteet täyttyvät. Biohiilen arvioitu tuotantokapasiteetti tällä yksiköllä on 3,4 dm3.