[发明专利]用于制备生物炭的方法及其装置

说明书

用于制备生物炭的方法和装置，其中使位于蒸馏器(1)中的生物源原料(2)热解和使通过热解产生的可燃的热解气体燃烧，用于产生热烟气，其中将蒸馏器(1)时间上相继地引入至少一个反应器室(31、31a、31b、31c)中并且借助烟气在所述反应器室中进行热解。在这种情况下，至少尽可能封闭蒸馏器(1)以防止热烟气进入，和位于蒸馏器(1)中的原料(2)的加热仅间接借助烟气通过蒸馏器(1)的加热进行。

技术领域

本发明涉及用于制备生物炭的方法和装置，其中使位于蒸馏器中的生物源原料热解和使通过热解产生的可燃的热解气体在燃烧室中燃烧以产生热烟气，其中将蒸馏器时间上相继地引入至少一个反应器室中并且借助流入至少一个反应器室的烟气在所述反应器室中进行热解，其中，至少尽可能封闭蒸馏器以防止热烟气进入，和位于蒸馏器中的原料的加热仅间接借助烟气通过蒸馏器的加热通过分隔壁进行，并且其中围绕各个蒸馏器的空间为位于蒸馏器的外壁与分隔壁之间的空间。

这样的设备和这样的装置由US 2013/0011803 A1已知。

由US 5 725 738 A已知用于制备生物炭的方法和装置，其中使位于蒸馏器中的生物源原料热解和使通过热解产生的可燃的热解气体燃烧以产生热烟气，其中将蒸馏器时间上相继地引入反应器室中并且借助烟气进行热解，其中位于蒸馏器中的原料的加热仅间接借助烟气通过蒸馏器的加热进行，和其中使热解气体穿过围绕各个蒸馏器的环形空间输送至燃烧室，在所述燃烧室中产生烟气。

背景技术

热解是热转化过程，其中由有机原料在排除氧气的情况下产生热解气体和生物炭。原料热解时所处的温度为介于250℃与900℃之间。热解的持续时间为介于数分钟与数小时之间。

生物炭由林业和农业产品，特别是由木材制备，将其用作木炭、用作土壤改良剂、用作肥料载体、用作堆肥助剂、用作饲料添加剂、用作营养补充剂、用作制药工业中的原料和用作技术目的(例如用于过滤空气、水等)的原料。尤其是对于生物炭作为工业原料的用途而言，在生产时需要高质量和单独的批次的认证。

通过现代技术方法，可以将具有高达新鲜物质的50重量％的水含量的生物源原料热解成高品质的生物炭。在这些方法的情况下，使在热解时产生的热解气体燃烧。在这种情况下产生的热的一部分用于干燥和加热之后供应的生物源原料和辅助热解。将绝大部分热量用于加热目的，或者在热电联产电厂中用于联产电和热。

已知的是，通过连续运转的热解方法制备生物炭，其中将生物源原料连续地与热烟气加载至螺杆式反应器中。在这种方法中，在500℃至700℃的温度和在15min至45min范围内的停留时间进行原料的热解。将在这种情况下产生的热解气体例如在除尘器中净化，然后燃烧。由此产生的热烟气一方面用于加热反应器，另一方面借助热交换器用于能量获取。

然而，在该方法的情况下由于连续的材料生产量和穿过反应器的强烈的材料运动，出现强烈的粉尘排放，必须在热解气体燃烧之前和之后将其分离。另外，在该方法的情况下存在对粒化尺寸(Stückigkeit)和对原料的水含量的高要求。此外，由于连续运行方式，仅可能不充分地跟踪生产条件。

另外已知的是，将生物源原料分批放入蒸馏器中，所述蒸馏器分别单独用热烟气加载，以引发和辅助热解。由此在单独的批次中进行热解，其过程可以通过热烟气进行控制，由此可以进行所产生的生物炭的单个批次的质量控制。然而在该方法的情况下也存在烟气作用于由于它们在热解时吸收的气态或颗粒状排放物的有害物质的不利之处。该已知方法还不能摆脱不连续性的不利之处，因为不连续地进行原料的供应、热烟气的供给、经冷却的烟气的排出和所产生的生物炭的卸料。

蒸馏器方法的进一步发展将所产生的热解气体用于覆盖能量需求。在这些方法的情况下原料还必须满足关于粒化尺寸和水含量的限定的框架条件，因此需要用于材料分解和用于干燥的复杂的预备步骤。此外，通常必须将从蒸馏器离开的热解气体在其燃烧之前进行冷却，以分离出蒸馏产物，因为只有这样才可以使热解气体燃烧和用于加热反应器。这些另外的方法步骤提高了装置的复杂性并且通常还造成经污染的废水。