用于高效烘焙生物質(zhì)的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于高效烘焙生物質(zhì)的方法和系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括用于加熱可選地被預(yù)干燥的生物質(zhì)的第一區(qū)域和用于烘焙被加熱生物質(zhì)的絕熱第二區(qū)域。第二區(qū)域具有被連接到第一區(qū)域的出口的入口和用于取出設(shè)置在第二區(qū)域底部的烘焙生物質(zhì)的器件，從而生物質(zhì)可通過重力向下運(yùn)動(dòng)通過第二區(qū)域。用于加熱的器件設(shè)置在第一區(qū)域，而不是設(shè)置在第二區(qū)域。
【專利說明】用于高效烘焙生物質(zhì)的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物質(zhì)烘焙(torrefaction of biomass)領(lǐng)域。具體說,涉及用于高效烘焙生物質(zhì)的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了能與化石燃料能量載體(例如煤、油和天然氣)競(jìng)爭(zhēng)和將其替換，木質(zhì)纖維生物質(zhì)從一些形式的預(yù)處理方法獲益以克服固有的缺陷。預(yù)處理方法烘焙已經(jīng)顯示為可以改善生物質(zhì)燃料性質(zhì)，例如能量密度、水含量和研磨性、供給和疏水性能[1-4]。這些改善使得能建立作為關(guān)鍵工序的烘焙過程，以有助于生物質(zhì)原始材料擴(kuò)大市場(chǎng)。烘焙是一種熱預(yù)處理方法，其通常在基本上惰性(無氧氣)的環(huán)境下在約220-600°C的溫度處發(fā)生。在處理過程期間，除了被烘焙生物質(zhì)外，包括不同有機(jī)物的易燃?xì)怏w從生物質(zhì)原料產(chǎn)生。
[0003]從木質(zhì)纖維生物質(zhì)制造烘焙材料的過程可包括四個(gè)階段:
[0004]I)干燥步驟，其中生物質(zhì)中含有的自由水被去除；
[0005]2)加熱步驟，其中物理結(jié)合的水被釋放且材料的溫度被提高到期望的烘焙溫度；
[0006]3)烘焙階段，其中材料實(shí)際被烘焙，且其在材料溫度達(dá)到約220°C -230°C時(shí)開始。在該階段期間，生物質(zhì)被部分地分解且釋放不同類型的揮發(fā)物，例如羥基丙酮、甲醇、丙醛、短鏈羧酸等。具體說，烘焙階段特征在于在220°C -230°C的溫度下半纖維素分解，且在更高的烘焙溫度下纖維素和木質(zhì)素也開始分解且釋放揮發(fā)物；纖維素在305-375°C的溫度下分解且木質(zhì)素逐漸在250-500°C溫度范圍內(nèi)分解；
[0007]4)冷卻步驟，終止工序，且有助于操作。烘焙處理在材料冷卻到220°C -230°C以下時(shí)終止

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在工業(yè)規(guī)模的烘焙過程中，簡(jiǎn)單、魯棒且能量高效的烘焙裝置提供主要競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
[0009]由此，本發(fā)明提供用于烘焙生物質(zhì)的新的方法和新的系統(tǒng)。
[0010]在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及對(duì)可選地經(jīng)預(yù)干燥的生物質(zhì)的烘焙，包括步驟:
[0011]a)將可選地被預(yù)干燥的生物質(zhì)在至少一個(gè)加熱區(qū)域加熱，從而生物質(zhì)的溫度達(dá)到烘焙溫度范圍；和
[0012]b)在烘焙區(qū)域中通過將溫度保持在烘焙溫度范圍內(nèi)而將從步驟a)而來的被加熱生物質(zhì)烘焙，其中從步驟a)而來的被加熱生物質(zhì)在烘焙區(qū)域的頂部被供應(yīng)到烘焙區(qū)域，且烘焙材料在烘焙區(qū)域的底部從烘焙區(qū)域取出，從而生物質(zhì)通過重力向下運(yùn)動(dòng)通過烘焙區(qū)域。
[0013]在另一方面，本發(fā)明涉及用于烘焙生物質(zhì)的系統(tǒng)，包括:
[0014]第一區(qū)域，用于對(duì)可選地被預(yù)干燥的生物質(zhì)加熱；和
[0015]絕熱的第二區(qū)域，用于烘焙被加熱的生物質(zhì)，所述第二區(qū)域具有連接到第一區(qū)域出口的入口，[0016]一器件，用于取出設(shè)置在第二區(qū)域底部的烘焙生物質(zhì)，從而生物質(zhì)可通過重力向下運(yùn)動(dòng)通過第二區(qū)域。
[0017]其中，用于加熱的器件設(shè)置在第一區(qū)域，而不是設(shè)置在第二區(qū)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1顯示了用于烘焙生物質(zhì)的系統(tǒng)。
[0019]圖2顯示了圖1公開的烘焙裝置隨時(shí)間的典型溫度變化。 [0020]圖3顯示了圖1公開的烘焙裝置隨時(shí)間的典型溫度變化。
【具體實(shí)施方式】
[0021]定義
[0022]烘焙:
[0023]一種預(yù)處理，其中生物質(zhì)在基本惰性的(氧氣減少或無氧氣)的環(huán)境下被加熱到高于220°C但是低于600°C的溫度，以生產(chǎn)烘焙生物質(zhì)和包括易燃?xì)怏w的烘焙氣體。供應(yīng)到根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的烘焙反應(yīng)的氧氣以這樣的方式和/或這樣的量供應(yīng)，其使得在很大程度上其不與生物質(zhì)反應(yīng)。代替地，這樣的氧氣與烘焙氣體反應(yīng)。在烘焙階段，生物質(zhì)的一部分，具體說是半纖維素，分解且給出不同類型的有機(jī)揮發(fā)物。在以原始、濕的生物質(zhì)開始的烘焙處理中，實(shí)際的烘焙階段以干燥階段和加熱階段開始，在干燥階段中生物質(zhì)中含有的自由水被去除，且在加熱階段中將生物質(zhì)加熱到期望的烘焙溫度。
[0024]加熱區(qū)域:
[0025]烘焙反應(yīng)器中容納室(compartment)的具體區(qū)域，相對(duì)于烘焙反應(yīng)器的生物質(zhì)入口位于烘焙區(qū)域上游，包括用于具體調(diào)節(jié)所述具體區(qū)域中溫度的器件，且其中生物質(zhì)的溫度在烘焙之前被增加到接近期望的烘焙溫度的溫度。
[0026]烘焙區(qū)域:
[0027]烘焙反應(yīng)器中容納室的具體區(qū)域，相對(duì)于烘焙反應(yīng)器的生物質(zhì)入口位于加熱區(qū)域下游，包括用于具體調(diào)節(jié)所述具體區(qū)域中溫度的器件，且其中預(yù)先被加熱的生物質(zhì)的溫度基本被保持恒定在期望的烘焙溫度達(dá)到期望的烘焙時(shí)間，其中期望的烘焙溫度為220°C到600°C的范圍。
[0028]干燥區(qū)域:
[0029]烘焙反應(yīng)器中容納室的具體區(qū)域，相對(duì)于烘焙反應(yīng)器的生物質(zhì)入口位于烘焙區(qū)域上游，包括用于具體調(diào)節(jié)所述具體區(qū)域中溫度的器件，且其中生物質(zhì)在加熱前被干燥到水含量低于10%。
[0030]烘焙時(shí)間:
[0031]材料溫度基本保持恒定在烘焙溫度的時(shí)間。烘焙區(qū)域中材料的駐留時(shí)間可以稱為烘焙時(shí)間。
[0032]水平:
[0033]本發(fā)明中術(shù)語“水平”的含義與本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的相同，即是垂直于垂直平面的平面且平行于地平線的平面。然而在本發(fā)明中，與水平平面相差小角度(例如10° )的平面也稱為水平面。由此，例如“水平加熱腔室”還包括加熱腔室，其與水平平面相差一小的角度(例如10° )。
[0034]垂直:
[0035]本發(fā)明中術(shù)語“垂直”的含義與本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的相同，即垂直于水平平面的平面。然而在本發(fā)明中，與垂直平面相差小角度(例如10° )的平面也稱為垂直面。由此，例如“垂直反應(yīng)器”還包括與垂直平面相差小角度(例如10° )的反應(yīng)器。
[0036]詳細(xì)描沭
[0037]在第一方面，本發(fā)明涉及用于對(duì)可選地被預(yù)干燥生物質(zhì)進(jìn)行烘焙的方法，包括步驟:
[0038]a)將可選地被預(yù)干燥的生物質(zhì)在至少一個(gè)加熱區(qū)域加熱，從而生物質(zhì)的溫度達(dá)到烘焙溫度范圍；和
[0039]b)在烘焙區(qū)域中通過將溫度保持在烘焙溫度范圍內(nèi)而將從步驟a)而來的被加熱生物質(zhì)烘焙，其中從步驟a)而來的被加熱生物質(zhì)在烘焙區(qū)域的頂部被供應(yīng)到烘焙區(qū)域，且烘焙材料在烘焙區(qū)域的底部從烘焙區(qū)域取出，從而生物質(zhì)通過重力而向下運(yùn)動(dòng)通過烘焙區(qū)域。
[0040]該方法與現(xiàn)有技術(shù)所述的方法相比具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)楸桓稍锴壹訜岬纳镔|(zhì)在烘焙區(qū)域的頂部被供應(yīng)到烘焙區(qū)域、且在烘焙區(qū)域的底部從烘焙區(qū)域取出烘焙材料，所以在烘焙區(qū)域不需要可動(dòng)部件。代替地，材料通過重力運(yùn)動(dòng)通過烘焙區(qū)域，這提供了簡(jiǎn)單且便宜的構(gòu)造。進(jìn)一步地，這樣的構(gòu)造提供了能量高效的烘焙處理過程:在烘焙區(qū)域不需要加熱器件。烘焙區(qū)域絕熱從而在加熱步驟期間達(dá)到的溫度范圍能被保持就足夠了。
[0041]材料在烘焙區(qū)域中 的駐留時(shí)間通過烘焙區(qū)域中材料層高度(或體積，如果橫截面面積不恒定的話)和材料從底部被取出的速率確定。取出率例如可以通過控制布置在烘焙區(qū)域底部的運(yùn)輸裝置的速度而被控制，所述運(yùn)輸裝置例如運(yùn)輸螺桿。層的高度取決于填充的初始程度、在底部的取出率和在頂部的供應(yīng)率。如果在頂部的供應(yīng)率比在底部的取出率更高，則高度將增加，且如果底部的取出率比在頂部的供應(yīng)率更高，則高度將減少。烘焙區(qū)域中材料的駐留時(shí)間可以被控制，以便控制材料烘焙的程度。由此，烘焙區(qū)域的填充的初始程度、向烘焙區(qū)域頂部的供應(yīng)率和/或從烘焙區(qū)域的底部的取出率可以被控制，以控制材料烘焙的程度。
[0042]由此，在一個(gè)實(shí)施例中，烘焙材料通過運(yùn)輸裝置例如運(yùn)輸螺桿而從底部取出，且運(yùn)輸裝置的速度例如可被控制，以便控制材料在烘焙區(qū)域中的駐留時(shí)間。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，烘焙區(qū)域中的至少一個(gè)傳感器讀取烘焙區(qū)域中層的高度。在一個(gè)實(shí)施例中，從所述傳感器而來的讀數(shù)用于控制生物質(zhì)在烘焙區(qū)域中的駐留時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，將從傳感器而來的讀數(shù)與參考值相比，如果度數(shù)與參考值相差得超過預(yù)定誤差值，則烘焙區(qū)域底部的取出率和/或烘焙區(qū)域頂部的供應(yīng)率被調(diào)整。
[0044]在一個(gè)實(shí)施例中，烘焙溫度范圍為220-600°C，例如220-500°C，例如220_450°C，例如 220-400 0C，例如 230-600 0C，例如 230-500 °C，例如 230-450 °C，例如 230-400 °C，優(yōu)選240-5000C，優(yōu)選 240-400°C，優(yōu)選 240_350°C，最優(yōu)選為 270-350°C。
[0045]溫度優(yōu)選地在烘焙區(qū)域保持相對(duì)恒定，以有助于控制烘焙處理。由此，烘焙溫度范圍，其在步驟a)中被達(dá)到，且在步驟b)被保持，優(yōu)選地為50°C或更小的范圍。由此，烘焙溫度范圍例如可以為300-350°C或350-400°C。更優(yōu)選，溫度范圍為40°C或更少的范圍，例如30 °C或更少，例如20°C或更少，例如I (TC或更少。
[0046]加熱區(qū)域和烘焙區(qū)域可以分離，從而材料在不同區(qū)域中的駐留時(shí)間可以被分開控制。例如，材料可以通過運(yùn)輸裝置而被運(yùn)輸通過加熱區(qū)域，所述運(yùn)輸裝置例如傳動(dòng)帶或運(yùn)輸螺桿。由此，這樣的運(yùn)輸裝置的速度可以被控制，以控制材料在加熱區(qū)域中的駐留時(shí)間。在優(yōu)選實(shí)施例中，生物質(zhì)水平方向被運(yùn)輸通過加熱區(qū)域沿。在烘焙區(qū)域中材料的駐留時(shí)間的控制如上所述。
[0047]優(yōu)選地，烘焙區(qū)域被隔離，使得沒有外部能量被提供到烘焙區(qū)域。由于隔離和由于烘焙反應(yīng)期間通過生物質(zhì)產(chǎn)生的放熱熱量，由此在烘焙區(qū)域溫度可以保持基本上恒定。
[0048]發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，烘焙區(qū)域中的溫度可通過將受控量的空氣或氧氣噴射到烘焙區(qū)域中而得到調(diào)節(jié)。在烘焙階段期間，噴射的空氣/氧氣與從生物質(zhì)釋放的氣體反應(yīng)。在氣體部分地氧化時(shí)，熱量被釋放到周圍氣體和要被烘焙的材料，由此在沒有進(jìn)一步供應(yīng)外部加熱的情況下升高溫度。出人意料地，發(fā)明人已經(jīng)可以證明，盡管氧氣被引入(數(shù)據(jù)未示出)，但仍可以保持烘焙裝置中的受控溫度。發(fā)明人甚至展示出，烘焙區(qū)域中的溫度可通過控制噴射的氧氣量(數(shù)據(jù)未示出)而被控制，這消除了將外部熱量供應(yīng)到烘焙區(qū)域的需要。在存在氧氣的情況下烘焙裝置中溫度保持穩(wěn)定和受控，而且沒有生物質(zhì)的氧化，這一事實(shí)是令人驚訝的，尤其是相比于現(xiàn)有技術(shù)中所述的烘焙處理，其中已經(jīng)努力確保以氧氣排盡的方式執(zhí)行烘焙處理。因此 ，在一個(gè)實(shí)施例中，含有氧氣的氣體被供應(yīng)到烘焙區(qū)域。
[0049]發(fā)明人已經(jīng)可以證明，與在烘焙區(qū)域的底部供應(yīng)含有氧氣的氣體相比，如果含有氧氣的氣體在烘焙區(qū)域的底部供應(yīng)且如果烘焙氣體在烘焙區(qū)域的頂部從烘焙區(qū)域取出從而氣體通過烘焙區(qū)域向上游運(yùn)動(dòng)的話，(與生物質(zhì)運(yùn)輸逆向)，則更易于在烘焙區(qū)域中控制溫度。
[0050]因此，在優(yōu)選實(shí)施例中，含有氧氣的氣體被供應(yīng)到烘焙區(qū)域中的第一位置，從而氧氣在熱量的存在下與烘焙氣體的成分反應(yīng)，且其中烘焙氣體在烘焙反應(yīng)器的第二位置處從烘焙反應(yīng)器取出，且其中第一位置在烘焙區(qū)域中相對(duì)于生物質(zhì)運(yùn)輸方向位于第二位置的下游，從而烘焙氣體與生物質(zhì)的運(yùn)輸逆向地運(yùn)動(dòng)通過烘焙區(qū)域。
[0051]在一個(gè)實(shí)施例中，含有氧氣的氣體在烘焙區(qū)域的底部被供應(yīng)，從而氧氣在熱量的存在下與烘焙氣體的成分反應(yīng)，且其中烘焙氣體在烘焙區(qū)域的頂部從烘焙區(qū)域取出，從而烘焙氣體運(yùn)動(dòng)通過烘焙反應(yīng)器(與生物質(zhì)的運(yùn)輸逆向)。在一個(gè)實(shí)施例中，含有氧氣的氣體在位于烘焙區(qū)域的最低20%處、優(yōu)選最低5%處、優(yōu)選最低1%處的位置被供應(yīng)，且烘焙氣體從對(duì)應(yīng)于烘焙區(qū)域的最高20%處、優(yōu)選最高5%處、優(yōu)選最高1%處的位置被取出。
[0052]在最優(yōu)選實(shí)施例中，含有氧氣的氣體被供應(yīng)到烘焙區(qū)域且烘焙氣體從加熱區(qū)域取出，從而烘焙氣體與生物質(zhì)的運(yùn)輸逆向地運(yùn)動(dòng)通過烘焙區(qū)域且通過加熱區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，烘焙氣體從相對(duì)于加熱區(qū)域的第一個(gè)20%、優(yōu)選地第一個(gè)5%、優(yōu)選地第一個(gè)1%的位置取出。術(shù)語“第一個(gè)20%”意思是與加熱區(qū)域的生物質(zhì)入口最近的20%處。在一個(gè)實(shí)施例中，含有氧氣的氣體在烘焙區(qū)域的最低20%、優(yōu)選最低5%、優(yōu)選最低1%的位置處被供應(yīng)。由此，由烘焙區(qū)域中氧氣和烘焙氣體之間的反應(yīng)產(chǎn)生的熱量可用于在加熱區(qū)域中干燥和加熱生物質(zhì)。因?yàn)楹姹簹怏w以與生物質(zhì)的運(yùn)輸逆向的關(guān)系取出，發(fā)明人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，可在烘焙區(qū)域的頂部噴射額外氧氣，以提高加熱區(qū)域的溫度，而不讓烘焙區(qū)域中有太高溫度。由此，在一個(gè)實(shí)施例中，額外氧氣在烘焙區(qū)域的頂部處被添加或在相對(duì)于烘焙區(qū)域的最高10%、優(yōu)選最高5%、優(yōu)選最高1%處的區(qū)域被添加。
[0053]在替換實(shí)施例中，含有氧氣的氣體在烘焙區(qū)域頂部被供應(yīng)到烘焙區(qū)域，從而氧氣在熱量存在下與在烘焙區(qū)域中形成的烘焙氣體成分反應(yīng)，且其中負(fù)壓形成在烘焙區(qū)域的底部，從而氣體向下運(yùn)動(dòng)通過烘焙區(qū)域。但是該實(shí)施例不是很優(yōu)選，因?yàn)榘l(fā)明人已經(jīng)證明，在含有氧氣的氣體在反應(yīng)器的頂部被供應(yīng)時(shí)且在氣體與生物質(zhì)同時(shí)在烘焙區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)，難以在烘焙區(qū)域保持穩(wěn)定溫度。
[0054]通過反應(yīng)產(chǎn)生的熱量遍及烘焙區(qū)域中的生物質(zhì)層。使用氧氣增加烘焙區(qū)域中的溫度是能量高效的且有助于高效地控制烘焙溫度，而不需要將外部能量供應(yīng)到烘焙區(qū)域。
[0055]在一個(gè)實(shí)施例中，通過烘焙區(qū)域中烘焙氣體和氧氣之間的反應(yīng)而產(chǎn)生的熱氣體的一部分從烘焙區(qū)域的頂部釋放且被引導(dǎo)到加熱區(qū)域和/或干燥區(qū)域，以在加熱區(qū)域和/或干燥區(qū)域中提高溫度。
[0056]在一個(gè)實(shí)施例中，生物質(zhì)為木質(zhì)纖維生物質(zhì)，例如木材，例如木片。
[0057]本發(fā)明的另一方面涉及用于烘焙生物質(zhì)的系統(tǒng)，包括:
[0058]第一區(qū)域，用于對(duì)可選地被預(yù)干燥的生物質(zhì)進(jìn)行加熱；和絕熱的第二區(qū)域，用于烘焙被加熱的生物質(zhì)，所述第二區(qū)域具有入口，所述入口連接到第一區(qū)域的出口，用于取出烘焙生物質(zhì)的器件設(shè)置在第二區(qū)域的底部，從而生物質(zhì)通過重力向下運(yùn)動(dòng)通過第二區(qū)域，其中用于加熱的器件設(shè)置在第一區(qū)域，而不是在第二區(qū)域。
[0059]在一個(gè)實(shí)施例中，第一區(qū)域設(shè)置在加熱腔室中，所述加熱腔室包括螺桿或傳動(dòng)帶，用于將生物質(zhì)運(yùn)輸通過第一 區(qū)域。
[0060]在另一實(shí)施例中，加熱腔室是水平的，螺桿或傳動(dòng)帶沿水平方向延伸，用于水平運(yùn)輸生物質(zhì)。在另一實(shí)施例中，加熱腔室平行于水平平面或偏離水平小于45的角度，例如小于40。,例如小于35° ,例如小于30° ,例如小于25° ,例如小于20° ,例如小于15°。
[0061]在一個(gè)實(shí)施例中，絕熱的第二區(qū)域設(shè)置在垂直反應(yīng)器中。在一個(gè)實(shí)施例中，絕熱的第二區(qū)域設(shè)置在反應(yīng)器中，所述反應(yīng)器平行于垂直平面或與垂直平面偏離小于45°的角度，例如小于40°例如小于35° ,例如小于30° ,例如小于25° ,例如小于20°，例如小于15。。
[0062]在一個(gè)實(shí)施例中，第二區(qū)域包括用于噴射含有氧氣的氣體到第二區(qū)域的至少一個(gè)氧氣入口。在一個(gè)實(shí)施例中，氧氣入口連接到用于將含有氧氣的氣體受控地供應(yīng)到第二區(qū)域的氧氣供應(yīng)器件。在一個(gè)實(shí)施例中，第二區(qū)域包括用于烘焙氣體的出口。在一個(gè)實(shí)施例中，用于烘焙氣體的出口相對(duì)于第二區(qū)域中生物質(zhì)的運(yùn)輸方向位于氧氣入口的上游。在優(yōu)選實(shí)施例中，用于烘焙氣體的出口位于第一區(qū)域中，優(yōu)選地相對(duì)于生物質(zhì)入口在對(duì)應(yīng)于第一區(qū)域的第一個(gè)20%、優(yōu)選第一個(gè)5%、優(yōu)選第一個(gè)1%的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包括含有氧氣的氣體來源，所述來源連接到氧氣供應(yīng)器件。
[0063]在一個(gè)實(shí)施例中，氧氣入口設(shè)置在第二區(qū)域的最低20%、優(yōu)選最低5%、優(yōu)選最低1%的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，用于烘焙氣體的出口布置在第二區(qū)域的最高20%、優(yōu)選最高5%、優(yōu)選最高1%的位置處。
[0064]在一個(gè)實(shí)施例中，用于烘焙氣體的出口布置在第一區(qū)域，從而烘焙氣體通過第一和第二區(qū)域與生物質(zhì)運(yùn)輸逆向地被取出。優(yōu)選地，用于烘焙氣體的出口位于對(duì)應(yīng)于第一區(qū)域的第一個(gè)20%位置處，優(yōu)選是第一區(qū)域的第一個(gè)5%、優(yōu)選第一個(gè)1%。[0065]在替換實(shí)施例中，氧氣入口布置在第二區(qū)域的頂部且風(fēng)扇布置為連接到第二區(qū)域的底部，從而可以在第二區(qū)域的底部提供負(fù)壓。由此，氣體可以通過第二區(qū)域取出。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括含有氧氣的氣體來源，所述來源連接到氧氣供應(yīng)器件
[0066]在一個(gè)實(shí)施例中，第二區(qū)域包括用于測(cè)量第二區(qū)域中生物質(zhì)水平的至少一個(gè)傳感器。所述測(cè)量值可用于控制第二區(qū)域中生物質(zhì)的駐留時(shí)間。
_7] 示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述 [0068]圖1a顯示了用于烘焙生物質(zhì)的系統(tǒng)，其具有生物質(zhì)入口 1，其中生物質(zhì)通過供應(yīng)螺桿2而被引入到烘焙裝置中。生物質(zhì)在干燥區(qū)域3中被干燥。熱量通過加熱介質(zhì)(例如熱氣體)而被供應(yīng)到干燥區(qū)域，所述加熱介質(zhì)經(jīng)過干燥區(qū)域加熱介質(zhì)入口 4。加熱介質(zhì)通過干燥區(qū)域加熱介質(zhì)出口 5離開干燥區(qū)域。經(jīng)干燥的生物質(zhì)從干燥區(qū)域3被運(yùn)輸?shù)郊訜釁^(qū)域6，在加熱區(qū)域中生物質(zhì)的溫度被提高到烘焙溫度范圍。熱量通過經(jīng)過加熱區(qū)域加熱介質(zhì)入口 7的加熱介質(zhì)而供應(yīng)到加熱區(qū)域6。加熱介質(zhì)通過加熱區(qū)域加熱介質(zhì)出口 8離開加熱區(qū)域6。干燥區(qū)域3和加熱區(qū)域6位于公用的水平反應(yīng)器中，且材料在干燥區(qū)域3和加熱區(qū)域6中的運(yùn)輸通過公用的運(yùn)輸螺桿調(diào)節(jié)，所述運(yùn)輸螺桿還將材料供應(yīng)到包括烘焙區(qū)域11的垂直反應(yīng)器的頂部。烘焙材料在烘焙區(qū)域底部從烘焙區(qū)域取出，從而生物質(zhì)通過重力向下運(yùn)動(dòng)通過烘焙區(qū)域11。沒有外部熱量供應(yīng)到烘焙區(qū)域11，且在烘焙區(qū)域的頂部使用第一 IR測(cè)溫儀10和在烘焙區(qū)域11的底部使用第二 IR測(cè)溫儀12，通過測(cè)量生物質(zhì)的表面溫度而監(jiān)測(cè)烘焙溫度。通過在烘焙區(qū)域11的頂部噴射含有氧氣的氣體、從而氧氣在熱量存在下與在烘焙區(qū)域中形成的烘焙氣體成分反應(yīng)，烘焙區(qū)域11中生物質(zhì)的溫度可被調(diào)整。在烘焙區(qū)域的底部提供負(fù)壓，從而氣體向下運(yùn)動(dòng)通過烘焙區(qū)域11。通過與氧氣反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量由此遍及烘焙區(qū)域11的生物質(zhì)層。冷卻區(qū)域運(yùn)輸螺桿14讓烘焙材料從烘焙區(qū)域11的底部運(yùn)動(dòng)通過冷卻區(qū)域13，在冷卻區(qū)域中烘焙材料通過用于冷卻的器件15被冷卻到低于100°C的溫度。冷卻還可經(jīng)由運(yùn)輸螺桿14供應(yīng)。生物質(zhì)在烘焙區(qū)域中的駐留時(shí)間通過冷卻區(qū)域運(yùn)輸螺桿14的旋轉(zhuǎn)速度和烘焙區(qū)域14中層的高度確定。烘焙區(qū)域11中層的高度通過進(jìn)入烘焙區(qū)域的材料運(yùn)輸速率確定，且通過材料運(yùn)輸離開烘焙區(qū)域11的速率確定。材料運(yùn)輸?shù)胶姹簠^(qū)域11中的速率通過干燥區(qū)域3和加熱區(qū)域6中運(yùn)輸螺桿的旋轉(zhuǎn)速度而確定，且材料運(yùn)輸?shù)胶姹簠^(qū)域以外的速率通過冷卻區(qū)域運(yùn)輸螺桿14的旋轉(zhuǎn)速度確定。
[0069]圖1b顯示了圖1的同一系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于在生物質(zhì)存在于該系統(tǒng)時(shí)對(duì)其烘焙。
[0070]圖2和3顯示了圖1公開的烘焙裝置的典型溫度變化。盡管在烘焙區(qū)域中沒有外部能量供應(yīng)，但烘焙區(qū)域的溫度保持恒定。如果溫度將減少，可在烘焙區(qū)域的頂部噴射氧氣以提高溫度。
【權(quán)利要求】
1.用于烘焙可選地被預(yù)干燥的生物質(zhì)的方法，包括步驟: a)將可選地被預(yù)干燥的生物質(zhì)在至少一個(gè)加熱區(qū)域加熱，從而生物質(zhì)的溫度達(dá)到烘焙溫度范圍；和 b)通過將溫度保持在烘焙溫度范圍而在烘焙區(qū)域中將從步驟a)而來的加熱生物質(zhì)烘小立m， 其中從步驟a)而來的被加熱生物質(zhì)在烘焙區(qū)域頂部被供應(yīng)到烘焙區(qū)域，且烘焙材料在烘焙區(qū)域底部從烘焙區(qū)域取出，從而生物質(zhì)通過重力向下運(yùn)動(dòng)通過烘焙區(qū)域，且其中含有氧氣的氣體被供應(yīng)到烘焙區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中含有氧氣的氣體被供應(yīng)到烘焙區(qū)域，使得氧氣在熱量的存在下與烘焙氣體的成分反應(yīng)且其中烘焙氣體從加熱區(qū)域抽出，從而烘焙氣體與生物質(zhì)運(yùn)輸逆向地運(yùn)動(dòng)通過烘焙區(qū)域且通過加熱區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中烘焙材料通過運(yùn)輸裝置從底部取出，例如運(yùn)輸螺桿。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中運(yùn)輸裝置的速度被控制，以控制材料在烘焙區(qū)域中的駐留時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中烘焙溫度范圍為220°C到600°C，例如 220-500 0C，例如 220-450 °C，例如 220-400 °C，例如 230-600 °C，例如 230-500 °C，例如230-450°C，例如 230-4 00°C，優(yōu)選 240-500°C，優(yōu)選 240-400°C，優(yōu)選 240_350°C，最優(yōu)選為270-350 O。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中生物質(zhì)沿水平方向運(yùn)輸通過加熱區(qū)域。
7.一種用于烘焙生物質(zhì)的系統(tǒng)，包括: 第一區(qū)域，用于加熱可選地被預(yù)干燥的生物質(zhì)；和 絕熱的第二區(qū)域，用于烘焙被加熱生物質(zhì)，所述第二區(qū)域具有入口，所述入口連接到第一區(qū)域的出口； 用于取出烘焙生物質(zhì)的器件，其設(shè)置在第二區(qū)域的底部，從而生物質(zhì)能借助重力向下運(yùn)動(dòng)通過第二區(qū)域； 其中用于加熱的器件設(shè)置在第一區(qū)域，而不是設(shè)置在第二區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中第一區(qū)域設(shè)置在加熱腔室中，所述加熱腔室包括螺桿或傳動(dòng)帶，用于將生物質(zhì)運(yùn)輸通過第一區(qū)域。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中加熱腔室是水平的且螺桿或傳動(dòng)帶沿水平方向延伸，用于水平運(yùn)輸生物質(zhì)。
10.如權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中絕熱的第二區(qū)域設(shè)置在垂直反應(yīng)器中。
11.如權(quán)利要求7-10中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其包括用于將含有氧氣的氣體噴射到第二區(qū)域的至少一個(gè)氧氣入口、和用于烘焙氣體的至少一個(gè)出口，且其中用于烘焙氣體的出口相對(duì)于第二區(qū)域中生物質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆较蛭挥谘鯕馊肟诘纳嫌巍?br> 【文檔編號(hào)】C10L5/44GK103608436SQ201280029802
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月18日
【發(fā)明者】I.奧洛夫森, M.諾德維格, A.諾丁, K.哈坎桑 申請(qǐng)人:拜奧恩德夫有限責(zé)任公司