冷却烘焙产品和增加烘焙产品的能量产生的方法技术

本发明专利技术涉及用于冷却被烘焙材料的方法和系统，包括将水施加到被烘焙材料，以让材料快速冷却，且其后在公用的冷却设备中进一步冷却被烘焙材料和从材料释放的至少一部分烘焙气体，从而烘焙气体的成分在公用的冷却设备中冷凝在被烘焙材料上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及用于冷却被烘焙材料的方法和系统，包括将水施加到被烘焙材料，以让材料快速冷却，且其后在公用的冷却设备中进一步冷却被烘焙材料和从材料释放的至少一部分烘焙气体，从而烘焙气体的成分在公用的冷却设备中冷凝在被烘焙材料上。【专利说明】
本专利技术涉及生物质烘焙(torrefaction of biomass)领域。具体说,涉及用于高效冷却被烘焙材料的方法和系统，其还增加能量产生和烘焙产品的疏水性且减小冷却设备的堵塞。
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被展示出来，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。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，其填充发生在基本上惰性(无氧气)的环境下约220-600°C的温度处。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被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，其中材料实际上被烘焙，且在材料温度达到约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
在被烘焙材料的冷却处理期间，材料继续释放气体，直到材料的温度减小到约200°C以下。然而，材料需要被进一步冷却到130°C以下，以确保安全的自点火温度。因此，在现有技术中，被烘焙材料已经在冷却设备(例如螺杆冷却器)中被直接地冷却，以将温度降低到130°C以下，例如参见W02009/151367A1。该方法的一个问题是，在冷却处理期间从被烘焙材料释放的气体将在冷却设备的冷表面上冷凝，导致所述装置的结垢或堵塞。该解决方案的另一缺陷是冷却设备十分大，且因此很昂贵，因为被烘焙材料的温度必须从烘焙温度一直降低到安全操作温度，即低于130°C。现有技术所述的被烘焙材料的冷却处理的另一问题是，冷却处理期间释放的气体导致烘焙产品的能量产生减少。由此存在对冷却被烘焙材料的改进方法的需求。专利技术人通过一种用于冷却被烘焙材料的方法已经解决了如上所述的问题，所述方法包括将水施加到被烘焙材料以让材料快速冷却且其后进一步在公用的冷却设备中冷却被烘焙材料和通过材料释放的至少一部分烘焙气体，从而烘焙气体的成分在公用的冷却设备中冷凝在被烘焙材料上。该方法与现有技术所述的方法相比具有几个优点:I)因为材料最初通过水快速冷却，所以在冷却设备中发生更少的冷却，且由此冷却设备可保持较小且因此更便宜。2)通过引入蒸发和烘焙气体，特别是将在通过水快速冷却期间和之后期间的潮湿气体引入冷却设备，冷却设备中的冷却效果被提高。这也有助于较小冷却设备的使用。3)因为在材料进入冷却设备时材料已经冷却，冷却设备内材料释放的气体和被引入到冷却设备中的烘焙气体将在冷的被烘焙材料上冷凝，这将减少在冷却设备中冷表面上的冷凝，这又会减少所述冷却设备的堵塞。4)气体在被烘焙材料上的冷凝增加最终烘焙产品的能量产生(energy yield)。5)气体在被烘焙材料上的冷凝增加了最终烘焙产品的疏水性，这通常是烘焙产物的非常期望的特性。因而，本 专利技术涉及一种烘焙方法，包括步骤:a)让可选地经预处理的生物质经历烘焙，以形成具有220°C以上温度的被烘焙材料和烘焙气体；b)对水施加被烘焙材料以减少被烘焙材料的温度，使得温度不低于120°C，优选为不低于150°C，最优选为不低于190°C ；c)在步骤b)期间和/或在步骤b)之前，在公用的冷却设备中进一步冷却被烘焙材料和材料产生的一部分烘焙气体，从而烘焙气体的成分在公用的冷却设备中冷凝。在另一方面中，本专利技术涉及用于冷却被烘焙材料的系统，包括:烘焙反应器，用于将可选地经预处理的生物质转换为具有250°C以上温度的被烘焙材料和烘焙气体，所述烘焙反应器包括出口 ；水施加设备，用于将水施加到来自烘焙反应器的被烘焙材料，所述水施加设备被布置在烘焙反应器的出口或被布置为连接到烘焙反应器的出口 ；冷却设备，用于进一步冷却在烘焙反应器或水施加设备中产生的被烘焙材料和至少一部分烘焙气体，所述冷却设备被设置为具有用于将被烘焙材料和至少一部分烘焙气体引导到冷却设备入口的器件。【专利附图】【附图说明】图1a显示了烘焙反应器，其连接到用于冷却被烘焙材料的装置，所述装置包括水施加设备和用于进一步冷却的冷却设备。图1b显示了用于冷却被烘焙材料的装置，包括水施加设备和用于进一步冷却的冷却设备。图2a和2b显示了两个不同的烘焙装置。图3和4显示了烘焙反应器中生物质的时间和温度，所述烘焙反应器连接到用于冷却被烘焙材料的装置。箭头表示水冷却。【具体实施方式】定义:烘焙:一种热预处理方法，在220°C以上但在600°C以下的温度下在基本惰性(氧气减少或无氧气)的环境下发生，且其产生被烘焙生物质和易燃气体。在烘焙阶段，生物质的一些部分，特别是半纤维素，分解且释放出不同类型的有机挥发物。在以原始生物质开始的烘焙处理中，实际的烘焙阶段由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。干燥区域:烘焙装置中容纳室(compartment)的具体区域，相对于烘焙装置的生物质入口位于烘焙区域上游，其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之前被干燥到水含量低于10%。加热区域:烘焙装置中容纳室的具体区域，相对于烘焙装置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:烘焙装置中容纳室的具体区域，相对于烘焙装置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，且其中预先经加热的生物质的温度实际上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。连接区域:在烘焙装置中的具体区域，相对于所述烘焙装置的生物质入口位于加热区域紧上游且在烘焙区域紧下游。烘焙时间:材料温度实际上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。详细描沭在第一方面，本专利技术涉及一种烘焙方法，包括的步骤是:a)让可选地经预处理的生物质经历烘焙，以形成具有220°C以上温度的被烘焙材料和烘焙气体；b)对水施加到被烘焙材料，以降低被烘焙材料的温度，使得温度不低于120°C，优选为不低于150°C，最优选为不低于190°Cc)在公用的冷却设备中进一步冷却在步骤a)和/或b)期间产生的至少一部分烘焙气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烘焙方法，包括步骤：a)让可选地经预处理的生物质经历烘焙以产生具有220℃以上温度的被烘焙材料和烘焙气体；b)将水施加到被烘焙材料以降低被烘焙材料的温度，使得温度不被降低得低于120℃，优选地不低于150℃，最优选地不低于190℃；c)在公用的冷却设备中进一步冷却在步骤a)和/或b)期间产生的被烘焙材料和至少一部分烘焙气体，从而烘焙气体的成分在公用的冷却设备中冷凝。

【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：I奥洛夫森，M诺德维格，K哈坎桑，A诺丁，L珀莫，
申请(专利权)人：拜奥恩德夫有限责任公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE