从纤维素生物燃料废料中生成能量的方法技术

在特定条件下，通过在流化床燃烧器中燃烧纤维素生物燃料废料流、特别是木质素滤饼和废糖浆，从这些废弃产物产生能量。所产生的热量和蒸汽可以用于产生电力和/或用于纤维素生物燃料生产过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从纤维素生物燃料废料中生成能量的方法
技术介绍
本公开涉及使用废料流产生能量。具体来说，本文使用纤维素乙醇生产所形成的废料流。本公开还涉及用于燃烧该产物以及材料的流化床锅炉以及相关领域，例如鼓泡流化床(BFB)锅炉或循环流化床(CFB)锅炉。在燃烧期间，燃料中的化学能在锅炉的炉子中转化为热量。通过锅炉中的吸热表面捕获热量以产生蒸汽。炉子中所用的燃料包括各种固体、液体和气体物质。燃烧将燃料转变为大量的化学物质。在一些应用中，固体生物质废料副产物用作流化床锅炉的燃料。流化床锅炉是一种燃烧固体燃料的方式。一般而言，流化床锅炉包括由堆叠高度的固体颗粒形成的床。流化气体分配格栅(例如开放式底部系统或平板底板系统(flatfloorsystem))位于床下方。开放式底部系统的特征在于宽间隔分配管道，该管道上安装有气泡罩，用于在压力下分配流化气体(通常是空气)以使固体颗粒的床流化。在平板底板系统中，分配管道形成了锅炉的底板。在足够的气体速度下，固体颗粒呈现出类似液体的性质。参考图1，已知设计的示例性鼓泡流化床(BFB)锅炉8(可以从美国俄亥俄州巴比顿市的拜德考克和威尔考克斯公司(TheBabcock&WilcoxCompany,Barberton,Ohio,USA)获得)包括沸腾床10，燃料12通过进料器14输送到沸腾床10上。流化床10适合包含固体颗粒，例如，砂。气密炉烟道(图1中仅示出其下部)包括由管构成的气密管壁16、17，水流过所述管以使得壁冷却。通过管道18将流化气体(例如，空气)引入沸腾床10，并且间隔开的泡罩20有助于去除大的杂质材料(trampmaterial)。在底座灰分去除系统(underbedashremovalsystem)22中，杂质材料向下移动并在通过底部料斗24移除到合适的传送系统等(未显示)之前冷却。来自流化床10上燃烧的热量对墙壁管16、17中的水进行加热，这可以驱动蒸汽发生器或其他有用功。在一些实施方式中，在管壁16、17中的水在闭环再循环路径(通常包括补充水管线)中流动。进料器14可以穿过非水冷耐火炉壁(例如，砖炉壁)而不是如图1的示例性实施方式中的管壁16，或穿过任何其他类型的锅炉壁。预期进料器14所穿过的炉壁包括附加特征件，例如隔热材料、外壳等。纤维素乙醇是由木材、草、或植物的不可食用部分产生的先进类型的生物燃料该类型的生物燃料由木质纤维素生产，木质纤维素是包含大量植物质量的结构材料。木质纤维主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。玉米秸、柳枝稷、芒草、木屑、农业废料、甚至草坪和树木维护的副产物都是含有木质纤维素的原料。纤维素乙醇生物燃料的生产通常需要使用特殊化学品、酶和微生物进行额外处理以分解木质纤维素。结果，纤维素乙醇生产的废弃产物与主要使用谷粒(例如，玉米粒)作为原料的传统淀粉乙醇过程的废弃产物显著不同。纤维素乙醇生物燃料过程通常有两种废料流。一种是木质素滤饼(饼)，其典型的湿度范围35％至60％，并且其余为固体。第二种是糖浆，其典型的湿度范围30％至50％，并且其余为固体。与淀粉乙醇生产的废弃产物不同，由于生产纤维素乙醇生物燃料所需的化学品、酶和微生物的特殊混合物所产生的废弃产物的化学性质，来自纤维素乙醇生物燃料过程的废弃产物通常不能作为饲料或肥料出售。期望提供能够用于获得纤维素乙醇废弃产物中所含的有用能量的方法和装置。
技术实现思路
因此，本公开涉及从纤维素乙醇生物燃料废料产生能量的方法，以及可用于实施那些方法的锅炉/系统。木质素滤饼和废糖浆进料至流化床锅炉，运行锅炉以燃烧这些废弃产物并产生能量。该能量可以是经加热的气体、蒸汽、或电力的形式。该能量可以用于为纤维素乙醇生产过程或其他过程提供动力。本文公开了用于由纤维素乙醇生物燃料废料产生能量的多种方法，其包括：将木质素滤饼进料至流化床；将废糖浆进料至流化床；并且燃烧木质素滤饼和废糖浆以产生能量。木质素滤饼的水分含量可以是约35％至约60％。废糖浆的水分含量可以是约30％至约50％。在具体实施方式中，废糖浆以一个流或多个流的形式进料，所述流导向流化床的平面区域，更具体地说是平面区域的中心。废糖浆通常在约100℉至约200℉的温度下进料至流化床。废糖浆可以与任何固体(即，木质素滤饼)分开进料，以使聚集最小化。流化床的床温度可以是约1200℉至约1500℉。在一些实施方式中，通过流化床产生的烟道气再循环回到流化床。在具体实施方式中，炉壁温度保持在约1000℉或更低。在另外的实施方式中，可以将添加剂引入废糖浆中以减少聚集。然而，通常期望不需要用废糖浆进行进一步加工。流化床的排出速率可以是约5％至约20％。流化床排出速率可以基于主区压差来调整。木质素滤饼和废糖浆可以使用双相燃料进料器进料至流化床。流化床中碱性物质(Na+K)和磷的总浓度可以保持为低于5％钠+钾+磷(Na+K+P)。本文还公开了液体材料处理系统，其包括：液体入口管线；蒸汽入口管线；进水管线；缓冲罐，具有与液体入口管线流体连通的液体入口、与蒸汽入口管线流体连通的蒸汽入口、添加剂端口、循环端口和液体出口；加热器，该加热器流体连接至缓冲罐的液体出口；以及加热器的下游的管道，其分为(a)进料管线，该进料管线具有脉冲阀并通向至少一个进料器出口管线，以及(b)返回管线，该返回管线具有压力调节阀并且通向(i)缓冲罐的循环端口以及(ii)液体的储存处。该系统还可以包括清洁管线，其与蒸汽入口管线和水入口管线流体连通。清洁管线还可以与至少一个进料器出口管线流体连通。缓冲罐还可以包括混合器。本文将进一步讨论本公开内容的这些和其他非限制性方面。附图说明以下是附图的简要说明，其目的是说明本文中公开的示例性实施方式，并不是为了对其进行限定。图1示意性地显示了已知设计的示例性鼓泡流化床(BFB)锅炉。图2是常规固相燃料进料器的横截面透视图。图3是双相燃料进料器的横截面透视图，其可用于将固体燃料和液体燃料进料至流化床锅炉中。图4是显示本专利技术一些其他方面的流化床锅炉的示意图。图5是流化床的平面图，显示了可以引导废糖浆的平面区域和各种位置。图6是用于向流化床锅炉提供废糖浆的系统的图。图7是显示每100磅燃料输入中元素的“反应性”出现的柱状图。具体实施方式参照附图可以更完整地理解本文中公开的组件、步骤和设备。这些附图仅仅是基于便利和易于说明本公开的示意图，因此并不是意在显示装置或其组件的相对大小和尺寸以及/或者明确或限定示例性实施方式的范围。尽管为了清楚起见，在下文中使用了具体的术语，但是这些术语仅仅意在表示用于说明附图中所选择的实施方式的特定结构，并不是意在明确或限定本公开的范围。在附图和下文中，应知晓类似的数字标注表示类似功能的组件。除非上下文明确有其它的说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数的指代物。说明书和权利要求书中使用的术语“包含”可包括“由……组成”的实施方式和“实质上由……组成”的实施方式。本文所用术语“包括”、“包含”、“具有”、“有”、“可以”、“含有”及其变体旨在成为开放式过渡短语、术语或词，其要求所指定的组件/步骤的存在并允许其他组件/步骤的存在。然而，该描述应该被解释为还将组合物或过程描述为所列举的组件/步骤“由......组成”和“基本上由....本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于由纤维素生物燃料废料产生能量的方法，包括：将木质素滤饼进料至流化床；将废糖浆进料至所述流化床；以及燃烧木质素滤饼和废糖浆以产生能量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.07 US 62/346,625;2017.05.22 US 15/601,2301.用于由纤维素生物燃料废料产生能量的方法，包括：将木质素滤饼进料至流化床；将废糖浆进料至所述流化床；以及燃烧木质素滤饼和废糖浆以产生能量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，木质素滤饼的水分含量为约35％至约60％。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，废糖浆的水分含量为约30％至约50％。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，废糖浆作为引导至流化床的平面区域的流进料。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，废糖浆作为引导至流化床的平面区域中心的流进料。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述平面区域是矩形的。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废糖浆在约100℉至约200℉的温度下进料至流化床。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流化床的床温度为约1200℉至约1500℉。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由流化床...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·德泽莱姆，T·弗林，K·海尔，E·韦尔斯，
申请(专利权)人：巴布考克及威尔考克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US