[发明专利]在生物燃料生产过程中确定总碾磨流量

说明书

技术领域

本发明一般涉及生物燃料生产领域。更具体地，本发明涉及用于在生物燃料生产过程中确定总碾磨流量的系统和方法。 

背景技术

生物燃料生产厂 

在图1中示出生物燃料生产厂或生产过程的示例性高层设计，图1图示了如何通过若干级处理生物质(biomass)以生产生物燃料和一个或更多个副产品。可以看出，首先，将生物质提供给碾磨和蒸煮过程，其中，生物质被分解以增加表面积体积比。这样增加表面积允许新鲜水(FW)与生物质表面积充分相互作用以实现可发酵糖溶解在水中。更具体地，原始给料生物质，例如谷物等等，(例如通过传送机)被输送给一个或更多个碾磨机，碾磨机碾磨该给料并且将碾磨的生物质提供给浆体容器。蒸煮水也被加入浆体容器中，其中蒸煮水可以是新鲜水、来自工厂中的其它过程的循环水和可能包括小百分比生物质的回流的组合。于是可以蒸煮生物质/水浆体的混合物以促使增加溶液中生物质-水接触的量并且增加碳水化合物生物质与非碳水化合物生物质的分离。在蒸煮之后，生物质浆体被提供给蒸煮和/或液热(hydro-heating)单元(例如快煮单元)，该蒸煮和/或流体加热单元可以用于从生物质浆体将水份蒸发或去除。处理后的浆体于是被存储在液化容器中，该液化容器用于进一步使浆体液化，并且发酵进料从液化容器被提供给分批发酵器，如图所示。如图1所示，碾磨/蒸煮过程通常是连续的过程，其中，通过各个碾磨和蒸煮子过程连续处理生物质。 

因此，碾磨和蒸煮单元的输出(即发酵进料或浆体)，包括液化的输出，于是被传送给发酵过程，在发酵过程中，一个或更多个发酵单元(桶)用于使碾磨和蒸煮过程所产生的生物质/水浆体发酵。发酵过程可能需要或不需要向该过程添加额外的新鲜水以控制给分批发酵单元(在本文中也称为发酵器)的物料的前后一致性。在发酵单元中，生物质通过酵母和酶被转化成生物燃料，以及副产品如二氧化碳、水和不可发酵的生物质(固 体)。随着发酵的进行，发酵醪或浆体中更多的糖被转化成生物燃料。 

发酵过程的输出被传送给蒸馏过程，例如一个或更多个蒸馏单元，以将生物燃料与水、二氧化碳和不可发酵的固体分离。如果生物燃料必须被脱水成水分程度少于5％(按体积)，则可以通过称为分子筛的处理单元处理生物燃料。然后，处理最后得到的生物燃料以保证其变性并且不用于人类使用(human-consumption)。蒸馏单元将生物燃料与水分离。釜馏物(不可发酵的固体和酵母残留物)，即蒸馏单元的最重的输出，被传送给釜馏物处理，以便进一步开发来自生物燃料生产过程的副产品。釜馏物处理单元将额外的水与块状固体分离，并且可以将这些水再循环到碾磨和蒸煮单元。 

回到碾磨过程，在现有技术系统中，到碾磨机和到浆体容器(在与蒸煮水混合之后)的给料的流量是由星形给料器提供和调节的，并且通常通过给料器的特定容量和旋转速率进行估计。但是，由于各种不可控制的影响，如给料水份含量、流动性(粘性)等等，这种估计相当不精确。因此，由于没有对该处理的输入的精确测量，所以不能精确确定生物燃料过程的性能或效率。 

因此，用于在生物燃料生产过程中确定总碾磨流量的改进的系统和方法是期望的。 

发明内容

提出了用于在生物燃料生产过程中确定总碾磨流量的系统和方法的各个实施例。 

可以接收来自由一个或多个碾磨机、回流(backset)、以及至少一个水源供给的过程的测量到的生物质浆体流量值和浆体密度值。由一个或多个碾磨机、回流(backset)、以及至少一个水源供给的过程优选地包括一个或更多个浆体混合或保存容器，并且浆体包括生物质固体和水。例如，所述过程可以包括或被包括在生物燃料工厂的碾磨/蒸煮过程中。还可以接收表示浆体的生物质固体百分比的浆体成分值。要注意的是，由于固体值和水值是互补的，所以浆体成分值可以直接表示浆体的生物质固体百分比，例如30％固体，或者间接表示浆体的生物质固体百分比，例如70％水。 

可以接收测量到的回流流量值、回流密度值和指示回流的生物质固体百分比的回流成分值。在优选实施例中，从耦合到生物燃料过程的传感器 接收测量到的生物质浆体流量值和浆体密度值以及测量到的回流流量值。例如，生物燃料生产过程，特别是碾磨/蒸煮过程，可以装备有各种传感器以测量这些参数或值。如同浆体成分值一样，由于固体值和水值是互补的，所以回流成分值可以直接表示回流的生物质固体百分比，例如30％固体，或者间接表示回流的生物质固体百分比，例如70％水。