逆流氧增强型烘焙制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在烘焙反应器中烘焙任选经预干燥的生物质从而得到经烘焙的生物质和烘焙气体的方法，其中在反应器中的第一位置处向烘焙反应器供给含氧气体，从而使得在热形成下氧和烘焙气体成分反应，以及其中在烘焙反应器第二位置处从烘焙反应器排出烘焙气体，以及其中所述第一位置位于所述第二位置沿烘焙反应器中生物质输送方向的下游，从而使得烘焙气体以和生物质输送呈逆流方式移动通过烘焙反应器，以及其中当进入烘焙反应器时，任选经预干燥的生物质的温度在30～230℃，优选在50～200℃，优选在60～180℃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】逆流氧增强型烘焙
本专利技术涉及生物质烘焙(torrefaction of biomass)领域。特别地涉及一种烘焙方法，其提高烘焙过程中能量产率、增大经烘焙材料的能量密度，以及减少用于将经烘焙材料研磨成细粉所需的能量。背景为了能够媲美和取代化石燃料能量载体，例如煤、石油和天然气，通过某种形式的预处理方法的木质纤维生物质会有利于克服固有缺陷。已经证实预处理方法烘焙改进了生物质燃料质量，例如热值、能量密度、水含量、研磨特性、送料(feeding)和疏水性[1_4]。这些改进建立了作为推进生物质原材料市场扩张的关键方法的烘焙。烘焙是通常在基本惰性(无氧)的环境中，在大约220~600°C的温度下进行的热预处理方法。在该方法过程中，包含不同有机化合物的可燃性气体从该生物质原料以及经烘焙的生物质中释放出来。通常来说，由木质纤维生物质来制造经烘焙材料的方法包括四个阶段:1)干燥步骤，其中将保留在生物质中游离的水分除去；2)加热步骤，其中释放物理结合水，然后将该材料的温度提高至所需的烘焙温度；3)烘焙阶段，该阶段中该材料实质上进行烘焙，并且从该材料温度到达大约220~230°C时开始。在这个阶段期间，该生物质部分地分解并且释放不同类型的挥发物，例如羟基丙酮、甲醇、丙醛、短羧酸和其它碳氢化合物。特别地，烘焙阶段的特征为在220~230°C的温度下半纤维素的分解，以及在更高的烘焙温度下纤维素和木质素(Iignin)也开始分解并释放出挥发物，其中纤维素在305~375°C的温度下分解而木质素在250~500°C的温度范围内逐渐分解。4)冷却步骤，用来终止该方法并且易于处理。该材料冷却至在220~230°C以下后立即终止烘焙过程。专利技术简述和化石燃料(例如煤、石油和天然气)相比，基于可再生生物质的燃料已经被描述为具有更低的热值、更低的能量密度和由此造成更高的运输成本。生物质的烘焙结合致密化，例如制粒过程(pelletisation)或者压块(briquetting)过程，已经被描述为用于提高能量密度和减少生物质输送和储存成本的有希望的步骤，这是因为和构成它们的生物质相比，经烘焙的粒料(pellet)和压块(briquette)可以更致密、具有更小的含湿量、更高的热值和储存期间更高的稳定性。鉴于大部分现存的用于生产热能和发电的发电厂是基于化石燃料(例如化石煤)来设计的，如果经烘焙的生物质能够用作这些先前存在的工厂中的燃料，那么这会是有利的。一种该类型的发电厂是设计成燃烧粉碎的煤的粉碎的煤粉末电厂。如果使用同样的设备能够将经烘焙的生物质加工成细粉而不需对现存粉碎的燃煤工厂进行改造，这会是有利的。由经烘焙的材料得到粉末的另一个优点是其可以用于现存的用于生产合成气的煤粉末气化工艺中。然而，研磨经烘焙的生物质是耗能过程，因此保持经烘焙的材料研磨成粉末所需的能量尽可能低是重要的。因此，本专利技术人已经认识到需要降低将烘焙生物质研磨成细粉所需能量的烘焙工艺。在许多情形下，优选的是加压锅炉系统(或气化系统)，这是因为能够保持这些锅炉(或者气化系统)的尺寸小于非加压系统。如果使用可泵送的浆料来代替粉末向该系统进料通常是更有效并且更便宜，就粉末而言，需要向输送燃料施加昂贵的压缩功以形成高压。因此，许多这样的系统设计成用于使用可泵送的燃料，例如液体和浆料。为了能够使用经烘焙的生物质作为上述这样的锅炉和气化系统中的燃料，可以将经烘焙的生物质研磨成粉末并且和液体混合以制造可泵送的衆料(pumpable slurry)或者可挤出的糊料(extrudable paste)。如果经烘焙材料为高热值的，那么至少部分地使用水来稀释粉碎的经烘焙材料会是可能的。鉴于输送和处理其它液体燃料将没有(或者更少)必要，这将是有利的。然而，如果经烘焙材料的热值低，那么加入水会是不可行的，这是因为所产生浆料的低能量值能够阻止该浆料在锅炉里的充分燃烧。因此，迫切希望经烘焙的生物质具有高热值。除了有利于使水基浆料作为加压系统中的燃料，具有高热值的材料(该材料随后经过致密化后能量密度增大)也减少了运输和储存成本。本专利技术人由此认识到需要增大烘焙后的生物质的热值的改进的烘焙工艺。 生物质原料的烘焙包括以下步骤:干燥生物质以降低其含湿量，加热该生物质至烘焙温度，并在期望的烘焙温度下烘焙该生物质。所有这些步骤要求以加热形式提供能量。本专利技术人已经认识到，如果加热和烘焙过程快速，能够使烘焙反应器的尺寸更小并且由此更便宜。为了保持成本较低，尽可能有效地利用能量同样重要。因此，本专利技术人认识到需要也降低了加热和烘焙时间的改进的且更为能量有效的烘焙工艺。和现有的烘焙工艺相比，本专利技术通过提供烘焙工艺意外地解决了上述提到的问题。I)在固定的能量产率(energy yield)下,增大热值2)在固定的热值下，增大烘焙工艺中的能量产率3)在固定的能量产率下，降低用于将经烘焙的生物质研磨成细粉所需的能量4)在固定的烘焙度(torrefaction degree)下,增大能量产率、质量收率(massyield)和热值，以及降低用于研磨至细粉所需的能量5)能量利用更加有效并且减少加热和烘焙时间本专利技术的第一方面涉及用于在烘焙反应器中烘焙任选经预干燥的生物质从而得到经烘焙的生物质和烘焙气体的方法，以及其中在反应器中的第一位置处向烘焙反应器供给含氧气体，从而使得在热形成下氧和烘焙气体成分反应，以及其中在烘焙反应器第二位置处从烘焙反应器排出烘焙气体，以及其中第一位置位于第二位置沿烘焙反应器中生物质输送方向的下游，从而使得烘焙气体以和生物质输送呈逆流方式移动通过烘焙反应器，以及其中当进入烘焙反应器时，任选经预干燥的生物质的温度在30~225°C，优选在50~200 °C，优选在 60 ~180。。。本专利技术的第二方面涉及用于制造粉碎的经烘焙生物质的方法，其包括以下步骤:a)在烘焙反应器中烘焙任选经预干燥的生物质，从而得到经烘焙的生物质和烘焙气体，以及其中在反应器中的第一位置处向烘焙反应器供给含氧气体，从而使得在热形成下氧和烘焙气体成分反应，以及其中在烘焙反应器第二位置处从烘焙反应器排出烘焙气体，以及其中第一位置位于第二位置沿烘焙反应器中生物质输送方向的下游，从而使得烘焙气体以和生物质输送呈逆流方式移动通过烘焙反应器；b)研磨所得到的经烘焙的生物质，从而得到粉碎的经烘焙的生物质，其中该粉碎的经烘焙的生物质优选包含具有平均直径小于1000微米，优选小于500微米，优选小于200微米，优选小于100微米的颗粒。本专利技术的第三方面涉及根据本专利技术方法制造的粉碎的经烘焙的生物质或者浆料或者可挤出的糊料的用途，用于在燃烧过程中产生热和/或电，或者用于在气化过程中制造产物气或者合成气。本专利技术的第四方面涉及用于生物质烘焙的系统，其包括:用于生物质烘焙的具有生物质进口和生物质出口的烘焙反应器，其中在烘焙过程中，能够沿着生物质输送方向将生物质从生物质进口输送至生物质出口，其中烘焙反应器进一步包括至少一个用于向该反应器注入含氧气体的气体进口，以及其中该气体进口连接至用于以受控的方式向该烘焙反应器供给含氧气体的供氧构件(oxygen supply means),以及其中烘焙反应器进一步包括烘焙气体出口，其中该烘焙气体出口位于该反应器中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在烘焙反应器中烘焙任选经预干燥的生物质从而得到经烘焙的生物质和烘焙气体的方法，其中在反应器中的第一位置处向烘焙反应器供给含氧气体，从而使得在热形成下氧和烘焙气体成分反应，以及其中在烘焙反应器第二位置处从烘焙反应器排出烘焙气体，以及其中所述第一位置位于所述第二位置沿烘焙反应器中生物质输送方向的下游，从而使得烘焙气体以和生物质输送呈逆流方式移动通过烘焙反应器，以及其中当进入烘焙反应器时，任选经预干燥的生物质的温度在30～230℃，优选在50～200℃，优选在60～180℃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.18 SE 1150462-8;2011.05.18 SE 1150463-6;21.一种用于在烘焙反应器中烘焙任选经预干燥的生物质从而得到经烘焙的生物质和烘焙气体的方法，其中在反应器中的第一位置处向烘焙反应器供给含氧气体，从而使得在热形成下氧和烘焙气体成分反应，以及其中在烘焙反应器第二位置处从烘焙反应器排出烘焙气体，以及其中所述第一位置位于所述第二位置沿烘焙反应器中生物质输送方向的下游，从而使得烘焙气体以和生物质输送呈逆流方式移动通过烘焙反应器，以及其中当进入烘焙反应器时，任选经预干燥的生物质的温度在30~230°C，优选在50~200°C，优选在60 ~180。。。2.根据权利要求1的方法，其进一步包括研磨所得到的经烘焙的生物质从而得到粉碎的经烘焙的生物质的步骤。3.一种用于制造粉碎的经烘焙的生物质的方法，其包括以下步骤: a)在烘焙反应器中烘焙任选经预干燥的生物质，从而得到经烘焙的生物质和烘焙气体，其中在反应器中的第一位置处向烘焙反应器供给含氧气体，从而使得在热形成下氧和烘焙气体成分反应，以及其中在烘焙反应器第二位置处从烘焙反应器排出烘焙气体，以及其中所述第一位置位于所述第二位置沿烘焙反应器中生物质输送方向的下游，从而使得烘焙气体以和生物质输送呈逆流方式移动通过烘焙反应器； b)研磨所得到的经烘焙的生物质，从而得到粉碎的经烘焙的生物质。4.根据权利要求2或者3中任一项的方法，其中粉碎的经烘焙的生物质包含具有平均直径小于1000微米，优选小于500微米，优选小于200微米，优选小于100微米的颗粒。5.根据前述权利要求中任一项的方法，其进一步包括向粉碎的经烘焙的生物质中加入液体以得到具有40%~80%(w/w)的固体经烘焙生物质浓度的浆料或者可挤出的糊料。6.根据权利要求5的方法，其中液体主要由水组成，并且其中所得到的浆料或者可挤出的糊料具有70%~...

【专利技术属性】
技术研发人员：I奥洛夫森，M诺德维格，E桑德斯特罗姆，L珀莫，A诺丁，
申请(专利权)人：拜奥恩德夫有限责任公司，
类型：
国别省市：