生质变成生质煤的超级烘焙法制造技术

一种烘焙系统，包含至少一个含有一种液体热传剂的槽和一个输送带系统。热传剂提供生质碎片的热接触，以便将生质碎片加热成生质煤。输送带系统以一第一方向将生质运过至少一个槽，并将生质煤以与第一个方向相反的第二个方向运过至少一个槽。热传剂可能是油、烷烃或熔盐。输送带系统系将连续的生质碎片运送到槽内。烘焙设备更进一步包含气体收集系统，以收集和分离烘焙程序时可冷凝的挥发性有机化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是有关一种生产燃料的设备和方法，特别是有关于一种将生质变成生质煤的烘焙系统和程序。
技术介绍
与在约900°C用于生质的热解相反，烘焙是在一般大气和无氧条件下，且在200°C至320°C下对生质的热化学处理。若留下一些挥发物，且固体内的C、H和O原子重新进行化学的排列，则生质变成烘焙的生质(亦称为生质煤)能在较低温下发生。经由烘焙所产生的生质煤在现有的燃煤发电厂内是可以使用的，不同的生质原料可以烘焙形成生质煤。在烘焙时，水蒸气由生质释出，且由生质连续移除水蒸气以帮助驱动绿色生质的分解。传统的烘焙程序有其缺点。由于发电厂使用粒子尺寸小于0.2毫米(mm)的煤粉，故需要质量管理以保证生质煤的所需研磨性。并且，生质原先的含水量为50%左右，但生质煤的含水量则需相当低。甚至，在烘焙时需驱除烘焙程序期间产生的一些挥发物而不能失去太多潜在的燃料含量。所有的烘焙程序需要相当多的能源，以将生质变成生质煤。例如,需要能源来切碎木材(或竹子)，将秣草(或软枝草)烧成煤块，加热生质以便由生质驱除水份，运送生质到烘焙系统，并且将生质煤由烘焙系统运送到目的地。因此，若目标是生产具有竞争价格的生质煤，重要的是生产设备要有高的能源效率。由于能量损失随表面积的增加而增加，但生产速率是随体积的增加而增加，在烘焙程序内的高产量是达到能源效率和经济竞争性的关键。为了降低能源消耗，建议使用烘焙时由生质释出的挥发性有机化合物(VOCs)作为热源。VOCs可能被送到一个反应器或火炉，然后产生烟道气以加热生质。该方法有技术和经济的问题。首先，烟道气不是一种有效率的热传剂。其次，建造一个排除空气的气体系统的连续设备是一个挑战。在烟道气的整批过程内，需要花很多小时以使温度高到足以驱除水份并将生质加热到烘焙的情况。第三，若烘焙的热是衍生自一部分生质的燃烧，则会产生相当多的煤烟而造成空气污染。第四，当使用木材作为生质时，在烘焙时木材不会产生足够的VOCs。为了获得一种较高质量的产品，需将VOCs与天然气混合，因而增加生产成本和二氧化碳的碳足迹。亦建议使用高温蒸汽作为干净的热源来加热生质。然而，水可能渗透到最终的产品，而对生质煤的质量产生负面的影响。美国专利7，942，942(「942专利」)揭露一个以热烷烃或油来烘焙生质的弯曲的管路设备。在942专利内，生质经由一个暖油/烷烃的预热段进入一个无氧的环境，而在一个热油/烷烃的中段烘焙，并以生质煤经由一个暖油/烷烃的后冷却段离开。以外部加热或冷却将每一段维持在一个固定的温度，导致额外的能量损失，尤其是当生质内的水蒸发且在随后的再冷凝程序 中没有再捕集潜热时。并且，油/烷烃留在生质煤的孔内，并且残存的油/烷烃可能占有高达生质煤重量的40%，使生质煤不适合磨碎以供现代燃煤发电厂使用。甚至，因为每单元热值的油比煤贵，所产生的含大量残存油的生质煤并不经济。一个使热生质煤经由一个维持在280 T (138°C )的后冷却油口离开并暴露在空气中的设计，亦会造成一个安全问题。由仍热的生质煤释出或由中烘焙段移至弯曲管的末端冷却段的残存VOCs，如具有低闪火点的甲醇和甲烷，可能引起火灾或甚至造成爆炸。
技术实现思路
根据本专利技术的烘焙程序,能够经济和有效地将生质变成生质煤。在一个形式内，烘焙系统包含至少一个含有一种液体热传剂的槽。热传剂提供生质碎片的热接触，以便将生质碎片加热成生质煤。提供一个输送带系统以第一方向将生质运过至少一个槽，并将生质煤以一个与第一方向相反的第二方向运过至少一个槽。在另一个形式内，一个将生质烘焙成生质煤的烘焙程序包含:预先干燥生质；在第一方向上经由至少一个含有液体热传剂的槽运送生质，液体热传剂提供生质的热接触以便将生质加热成生质煤；在与第一方向相反的第二方向上经由至少一个槽运送生质煤；和后干燥生质煤。在一个特征内，烘焙程序包含一个捕集冷凝的挥发性有机化合物(VOCs)以供较经济使用的步 骤。在另一个特征内，烘焙系统包含具有不同温度的多个槽，其与进入的生质和离开的生质煤和VOCs之间维持热平衡。烘焙程序的热传剂是由矿物油、烷烃以及有机熔盐等的群组内所选出来的。用于所有形式的生质的有机熔盐最好是一种醋酸钠和醋酸钾的共熔混合物。若对快速烘焙或闪火热解需要较高的操作温度，则可使用碱金属的氟化盐或氯化盐的混合物。在其它特征内，多个槽更进一步包含溶剂槽以洗出离开的生质煤内的矿物油或烷烃。当热传剂是油和烷烃时，溶剂可能是己烷或轻油。当热传剂是有机熔盐时，溶剂可能是温度等于或低于沸点的液态水。在其它特征内，烘焙设备包含能将生质碎片连续送入含有不同液体的多个槽内的一个输送带系统。生质可被加热到约250°C至300°C的温度，时间约10分钟(在较高的温度下)和约I小时(在较低的温度下)。故而，关于本专利技术的优点与精神可以借由以下专利技术详述及所附图式得到进一步的了解。附图说明图1是根据本专利技术的一般原理将生质变成生质煤/挥发物的生产工厂或系统的图解；图2是根据本专利技术的第一具体实施例内图1的生产工厂的一个烘焙单元的图解，其中顶板被除去以观看烘焙单元的内部；图3是图2的右端部分的放大图，显示篮子的动作路径；图4是图2的液体槽的放大图；图5是根据本专利技术的第二具体实施例内一个烘焙单元的图解，其中顶板被除去，并特别显示使用热和温油作为热传介质，使用己烷(或轻油)作为溶剂以洗去油，以及用来蒸发己烷或轻油；图6是根据本专利技术的第三具体实施例内一个烘焙单元的图解，其中顶板再次被除去，并特别显示使用熔盐作为热传介质，和使用一系列由冷至沸腾热水的水槽以洗去熔盐；和图7是包含本专利技术的第三具体实施例内一个烘焙单元的一个完整工厂的图解，其中使用熔融的醋酸碱作为热传剂和作为催化由稀醋酸生产浓液态丙酮的一个方法。具体实施例方式参考图1，一个生产工厂或系统10包含一烘焙单元12，一外部热源14，一过滤器18,和一冷凝器和分离器单元20。借助于联网电力(grid electricity)做成的碎片或煤块形式的生质22被送至烘焙单元12，其中发生烘焙程序将生质22变成生质煤24。生质22可能包含但不限于甘鹿洛、秣草、稻杆、麦杆、竹子、木屑和软枝草。如具有中度热输出的核反应器，或燃烧煤、或天然气、或生产的生质煤的一部分的火炉，有或没有额外的热交换器的外部热源14加热一适当液体30至所要的烘焙温度。热液体30可能是油、烷烃或熔盐，但是亦可使用其它形式的液体而没有背离本专利技术的范围。热液体30被供应到烘焙单元12以作为加热生质22的热传剂。依含水量和小心不损失不必要的热量而定，将生质变成生质煤的杠杆系数通常是在5和20之间。换句话说，I瓦的外部热能的输入在生成的生质煤内能回收5至20瓦之间的热值。过滤器18过滤脏的冷却的液体32，以便将浮渣36由冷却的液体34(通常只比烘焙温度低数。C )分离。循环干净的冷却的液体34以回到外部热源14。浮渣包含有机材料的碎片和破片，以及盖在热交换 液体上的植物矿物质。利用过滤器18将这些浮渣由顶部撇去，或由烘焙单元12内的各个槽的底部除去。如范例中，过滤器18可能是压碎后的由烘焙程序所制成的生质煤。实验室经验证明用过滤器清洁的脏油可能没有可见的固体粒子。「浮渣」有能源价值且可被压缩并与生质煤一起出售。或者，当浮渣被油盖住时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·H·徐，M·J·蔡，罗芬台，
申请(专利权)人：中央研究院，F·H·徐，
类型：
国别省市：