[发明专利]生物质处理方法和生物质处理装置

说明书

在本发明中提供用于处理颗粒状生物质的方法和装置。本发明的方法包括致密成型阶段、第一处理阶段、第二处理阶段和冷却处理阶段；本发明的装置包括：热化学处理室，所述热化学处理室是两阶段紧凑式移动床类型，包括用于预烘焙和烘焙的两个隔室并且具有星形或蛛网形或环形的形式的高温气体分配系统，所述高温气体分配系统配备有用于每个隔室的至少一个高温气体入口和至少一个高温气体出口，以及至少一个颗粒状生物质入口和至少一个颗粒状生物质出口。

相关申请的交叉引用

没有相关申请。

技术领域

本发明涉及生物质处理方法和生物质处理装置，包括但不限于生物质致密成型和烘焙系统。

背景技术

为了减少温室气体(GHG)排放，尤其是减少在燃煤发电厂和重工业(例如冶金工业)中的温室气体排放，可以通过在燃煤炉中共同燃烧生物质以生成可持续的能量来减少温室气体。然而，因为大多数燃煤发电厂是基于粉煤炉，生物质不能在未经预处理的情况下在燃煤发电厂中以较高的混合百分比进行共同燃烧(原因是生物质在其性质方面仍然具有纤维结构)，所以生物质不容易研磨和粉碎。在另一方面，生物质的能量值远低于煤，因此为了使用燃煤发电厂的相同的设备基础设施，生物质的预处理是用以增加能量密度以及可研磨性的强制性措施。另外，从木质基到草本基、到水生基的生物质的宽泛类型范围抑制了生物质的大规模标准化，因此生物质燃料的全球化市场的建立难以实现。为了实现不同的生物质输入、但仅有一个标准生物质输出的多输入单输出(MISO)概念，生物质的致密成型和预处理是达到国家标准化和国际标准化所必须的。

烘焙是不完全的热解过程(图1)，其中，生物质在无氧或低氧的环境中进行热化学预处理。经过烘焙的生物质的最终产物是疏水性的，具有较高的能量密度并且易于研磨，更接近于匹配煤的性质，以使得经过烘焙的生物质在燃煤发电厂中的共同燃烧更容易，不需要对燃煤发电厂中现有的设备基础设施进行成本高昂的改造或添加。

在另一方面，经过烘焙的生物质不容易使用用作胶粘剂的驻留木质素而致密成型为颗粒或压块的形式，原因是所需的高烘焙温度会减小经过烘焙的生物质中的木质素浓度，并且进一步增加驻留木质素的玻璃态转化温度，从而使得常规的颗粒成型机(pelletpress)必须要在超过当前技术限制的较高温度下并且还要以较高的能耗进行操作。为了便于对经过烘焙的生物质进行致密成型处理，通常要加入外部粘结剂。不幸的是，外部粘结剂通常不是疏水性的，从而使得当水分含量高时，具有附加粘结剂的经过烘焙的颗粒或压块自身吸水并且解体，结果造成运输问题和储存问题，尤其是在雨季或者雪季。

在现有技术中，已知在烘焙过程能够开始之前，需要原料是完全干燥的。

美国专利US9347011教导一种烘焙系统，其具有两个独立的、采用不同处理技术的烘焙处理装置，其中，第一处理装置主要用于干燥未经致密成型的湿的生物质，而第二处理装置执行烘焙。第一处理装置是流化床反应器的类型，其具有的原料灵活性有限并且被优化以主要处理木质生物质例如锯屑。在另一方面，用于所述烘焙系统的原料必须是未经致密成型的生物质，原因是经过致密成型的呈颗粒或压块形式的生物质不适合用于流化床反应器。在烘焙之后进行的颗粒或压块形式的后续致密成型是耗能的，并且可能需要用到通常不是疏水性的附加粘结剂。