用于高效烘焙生物质的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于高效烘焙生物质的方法和系统。所述系统包括用于加热可选地被预干燥的生物质的第一区域和用于烘焙被加热生物质的绝热第二区域。第二区域具有被连接到第一区域的出口的入口和用于取出设置在第二区域底部的烘焙生物质的器件，从而生物质可通过重力向下运动通过第二区域。用于加热的器件设置在第一区域，而不是设置在第二区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高效烘焙生物质的方法和装置
本专利技术涉及生物质烘焙(torrefaction of biomass)领域。具体说,涉及用于高效烘焙生物质的方法和装置。
技术介绍
为了能与化石燃料能量载体(例如煤、油和天然气)竞争和将其替换，木质纤维生物质从一些形式的预处理方法获益以克服固有的缺陷。预处理方法烘焙已经显示为可以改善生物质燃料性质，例如能量密度、水含量和研磨性、供给和疏水性能[1-4]。这些改善使得能建立作为关键工序的烘焙过程，以有助于生物质原始材料扩大市场。烘焙是一种热预处理方法，其通常在基本上惰性(无氧气)的环境下在约220-600°C的温度处发生。在处理过程期间，除了被烘焙生物质外，包括不同有机物的易燃气体从生物质原料产生。从木质纤维生物质制造烘焙材料的过程可包括四个阶段:I)干燥步骤，其中生物质中含有的自由水被去除；2)加热步骤，其中物理结合的水被释放且材料的温度被提高到期望的烘焙温度；3)烘焙阶段，其中材料实际被烘焙，且其在材料温度达到约220°C -230°C时开始。在该阶段期间，生物质被部分地分解且释放不同类型的挥发物，例如羟基丙酮、甲醇、丙醛、短链羧酸等。具体说，烘焙阶段特征在于在220°C -230°C的温度下半纤维素分解，且在更高的烘焙温度下纤维素和木质素也开始分解且释放挥发物；纤维素在305-375°C的温度下分解且木质素逐渐在250-500°C温度范围内分解；4)冷却步骤，终止工序，且有助于操作。烘焙处理在材料冷却到220°C -230°C以下时终止
技术实现思路
在工业规模的烘焙过程中，简单、鲁棒且能量高效的烘焙装置提供主要竞争优势。由此，本专利技术提供用于烘焙生物质的新的方法和新的系统。在一个方面，本专利技术涉及对可选地经预干燥的生物质的烘焙，包括步骤:a)将可选地被预干燥的生物质在至少一个加热区域加热，从而生物质的温度达到烘焙温度范围；和b)在烘焙区域中通过将温度保持在烘焙温度范围内而将从步骤a)而来的被加热生物质烘焙，其中从步骤a)而来的被加热生物质在烘焙区域的顶部被供应到烘焙区域，且烘焙材料在烘焙区域的底部从烘焙区域取出，从而生物质通过重力向下运动通过烘焙区域。在另一方面，本专利技术涉及用于烘焙生物质的系统，包括:第一区域，用于对可选地被预干燥的生物质加热；和绝热的第二区域，用于烘焙被加热的生物质，所述第二区域具有连接到第一区域出口的入口，一器件，用于取出设置在第二区域底部的烘焙生物质，从而生物质可通过重力向下运动通过第二区域。其中，用于加热的器件设置在第一区域，而不是设置在第二区域。【附图说明】图1显示了用于烘焙生物质的系统。图2显示了图1公开的烘焙装置随时间的典型温度变化。 图3显示了图1公开的烘焙装置随时间的典型温度变化。【具体实施方式】定义烘焙:一种预处理，其中生物质在基本惰性的(氧气减少或无氧气)的环境下被加热到高于220°C但是低于600°C的温度，以生产烘焙生物质和包括易燃气体的烘焙气体。供应到根据本专利技术实施例的烘焙反应的氧气以这样的方式和/或这样的量供应，其使得在很大程度上其不与生物质反应。代替地，这样的氧气与烘焙气体反应。在烘焙阶段，生物质的一部分，具体说是半纤维素，分解且给出不同类型的有机挥发物。在以原始、湿的生物质开始的烘焙处理中，实际的烘焙阶段以干燥阶段和加热阶段开始，在干燥阶段中生物质中含有的自由水被去除，且在加热阶段中将生物质加热到期望的烘焙温度。加热区域:烘焙反应器中容纳室(compartment)的具体区域，相对于烘焙反应器的生物质入口位于烘焙区域上游，包括用于具体调节所述具体区域中温度的器件，且其中生物质的温度在烘焙之前被增加到接近期望的烘焙温度的温度。烘焙区域:烘焙反应器中容纳室的具体区域，相对于烘焙反应器的生物质入口位于加热区域下游，包括用于具体调节所述具体区域中温度的器件，且其中预先被加热的生物质的温度基本被保持恒定在期望的烘焙温度达到期望的烘焙时间，其中期望的烘焙温度为220°C到600°C的范围。干燥区域:烘焙反应器中容纳室的具体区域，相对于烘焙反应器的生物质入口位于烘焙区域上游，包括用于具体调节所述具体区域中温度的器件，且其中生物质在加热前被干燥到水含量低于10%。烘焙时间:材料温度基本保持恒定在烘焙温度的时间。烘焙区域中材料的驻留时间可以称为烘焙时间。水平:本专利技术中术语“水平”的含义与本领域技术人员所理解的相同，即是垂直于垂直平面的平面且平行于地平线的平面。然而在本专利技术中，与水平平面相差小角度(例如10° )的平面也称为水平面。由此，例如“水平加热腔室”还包括加热腔室，其与水平平面相差一小的角度(例如10° )。垂直:本专利技术中术语“垂直”的含义与本领域技术人员所理解的相同，即垂直于水平平面的平面。然而在本专利技术中，与垂直平面相差小角度(例如10° )的平面也称为垂直面。由此，例如“垂直反应器”还包括与垂直平面相差小角度(例如10° )的反应器。详细描沭在第一方面，本专利技术涉及用于对可选地被预干燥生物质进行烘焙的方法，包括步骤:a)将可选地被预干燥的生物质在至少一个加热区域加热，从而生物质的温度达到烘焙温度范围；和b)在烘焙区域中通过将温度保持在烘焙温度范围内而将从步骤a)而来的被加热生物质烘焙，其中从步骤a)而来的被加热生物质在烘焙区域的顶部被供应到烘焙区域，且烘焙材料在烘焙区域的底部从烘焙区域取出，从而生物质通过重力而向下运动通过烘焙区域。该方法与现有技术所述的方法相比具有几个优点。因为被干燥且加热的生物质在烘焙区域的顶部被供应到烘焙区域、且在烘焙区域的底部从烘焙区域取出烘焙材料，所以在烘焙区域不需要可动部件。代替地，材料通过重力运动通过烘焙区域，这提供了简单且便宜的构造。进一步地，这样的构造提供了能量高效的烘焙处理过程:在烘焙区域不需要加热器件。烘焙区域绝热从而在加热步骤期间达到的温度范围能被保持就足够了。材料在烘焙区域中 的驻留时间通过烘焙区域中材料层高度(或体积，如果横截面面积不恒定的话)和材料从底部被取出的速率确定。取出率例如可以通过控制布置在烘焙区域底部的运输装置的速度而被控制，所述运输装置例如运输螺杆。层的高度取决于填充的初始程度、在底部的取出率和在顶部的供应率。如果在顶部的供应率比在底部的取出率更高，则高度将增加，且如果底部的取出率比在顶部的供应率更高，则高度将减少。烘焙区域中材料的驻留时间可以被控制，以便控制材料烘焙的程度。由此，烘焙区域的填充的初始程度、向烘焙区域顶部的供应率和/或从烘焙区域的底部的取出率可以被控制，以控制材料烘焙的程度。由此，在一个实施例中，烘焙材料通过运输装置例如运输螺杆而从底部取出，且运输装置的速度例如可被控制，以便控制材料在烘焙区域中的驻留时间。在一个实施例中，烘焙区域中的至少一个传感器读取烘焙区域中层的高度。在一个实施例中，从所述传感器而来的读数用于控制生物质在烘焙区域中的驻留时间。在一个实施例中，将从传感器而来的读数与参考值相比，如果度数与参考值相差得超过预定误差值，则烘焙区域底部的取出率和/或烘焙区域顶部的供应率被调整。在一个实施例中，烘焙温度范围为220-600°C，例如220-500°C，例如220_450°C，例如 220-400 0C，例如 230-600 本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于烘焙可选地被预干燥的生物质的方法，包括步骤：a)将可选地被预干燥的生物质在至少一个加热区域加热，从而生物质的温度达到烘焙温度范围；和b)通过将温度保持在烘焙温度范围而在烘焙区域中将从步骤a)而来的加热生物质烘焙，其中从步骤a)而来的被加热生物质在烘焙区域顶部被供应到烘焙区域，且烘焙材料在烘焙区域底部从烘焙区域取出，从而生物质通过重力向下运动通过烘焙区域，且其中含有氧气的气体被供应到烘焙区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.18 SE 1150458-61.用于烘焙可选地被预干燥的生物质的方法，包括步骤: a)将可选地被预干燥的生物质在至少一个加热区域加热，从而生物质的温度达到烘焙温度范围；和 b)通过将温度保持在烘焙温度范围而在烘焙区域中将从步骤a)而来的加热生物质烘小立m， 其中从步骤a)而来的被加热生物质在烘焙区域顶部被供应到烘焙区域，且烘焙材料在烘焙区域底部从烘焙区域取出，从而生物质通过重力向下运动通过烘焙区域，且其中含有氧气的气体被供应到烘焙区域。2.如权利要求1所述的方法，其中含有氧气的气体被供应到烘焙区域，使得氧气在热量的存在下与烘焙气体的成分反应且其中烘焙气体从加热区域抽出，从而烘焙气体与生物质运输逆向地运动通过烘焙区域且通过加热区域。3.如权利要求1或2所述的方法，其中烘焙材料通过运输装置从底部取出，例如运输螺杆。4.如权利要求3所述的方法，其中运输装置的速度被控制，以控制材料在烘焙区域中的驻留时间。5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中烘焙温度范围为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-...

【专利技术属性】
技术研发人员：I奥洛夫森，M诺德维格，A诺丁，K哈坎桑，
申请(专利权)人：拜奥恩德夫有限责任公司，
类型：
国别省市：