[发明专利]处理生物质的方法和装置

说明书

本发明涉及处理材料如生物质或废物的方法，包含：

-含有一定量的残留水分的材料的供应，

-焙干反应器的供应，

-在焙干反应器中加热材料至焙干反应器中的低氧气氛下的焙干温 度，其中将所述材料转变成焙干材料。

术语“材料”和“原材料”用于此以表示各种材料和原材料。在本专利申请 中，术语“材料”和“原材料”不仅指生物质或废物，而且指任何有机材料。由 于材料含有碳，其通常是可燃的。材料可例如源于(农业)残余物或废物。

这样的方法是已知的。在未处理状态下，许多材料是相对潮湿的。材料 通常含有游离(非结合)和(不紧密)结合水。结合或不紧密结合水被天 然原材料自身吸收。例如，植物源的生物质，如修剪和割的草，天然含有 相当量的水分。

而且，作为清洗它或使其处于可选择的水处理以减少生物质的盐含量的 结果，生物质可以是非常潮湿的。去除盐是期望的，因为用作燃料的生物 质中的盐更迅速地导致电站的燃烧室中的腐蚀形成。这些盐也降低了生物 质燃料的燃烧期间产生的灰的质量，其妨碍了此灰的利用。水溶性盐可特 别地从植物源的生物质如麦秆中洗去。

原材料通常具有的含水量为5-15％，也就是在该材料中含有的残余水分 量。将具有残余水分的材料引入焙干反应器中。焙干是一种对材料的热化 学处理方法。在此方法中，材料在低氧(亚化学剂量量的氧)或无氧气氛 中加热，通常在大气压下加热至200-320℃。氧的缺乏阻止了材料的燃烧。 代替的，材料被焙干，其由于气体的消除而导致质量的损失。此质量的损 失通常总计为约30％，而能值仅减少10％。因此由焙干产生的燃料具有较 高的卡值。

焙干也导致材料的结构发生化学变化。材料失去其机械强度和弹性，因 此其更加容易磨碎。而且，焙干过的材料是疏水性的，其因而保持干燥和 对大气湿度不敏感。当通过焙干生产的材料被储存时，腐坏和过热的风险 非常小。

材料的温度在焙干反应器中上升。然而，在材料的焙干发生之前，残余 的水分必须首先被从材料中蒸发。在焙干反应器中，材料通过蒸发残余水 分被实质上完全干燥。仅当残余水分被蒸发后，才发生材料的实际焙干。 一旦材料的温度超过约200℃，焙干就开始。然而，焙干温度通常较高，为 约250℃。

当残余水分在焙干反应器中蒸发时，相当大量的蒸汽在焙干反应器中产 生。这能导致相对迅速移动的蒸汽流在反应器中流动，其增加了反应器的 压力下降。而且，蒸发残余水分需要的能量比焙干需要的能量大很多。特 别的，在基于气体与材料直接接触的焙干反应器中，相对大量的热气必须 以高进口温度引入焙干反应器中，其进一步增加了通过焙干反应器的气体 的量。这妨碍了处理方法的执行。

本发明的目的是提供一种用于处理材料的改进方法。

此目的依据本发明达成，其中焙干反应器包括干燥室和焙干室，含有残 余水分的材料在干燥室中通过残余水分的蒸发被基本上完全干燥，干燥的 材料的焙干基本上在焙干室中进行，材料沿运输方向经由焙干反应器输送， 在干燥室中的材料的干燥通过将与材料同向流经干燥室的热干燥气体引入 其中进行，焙干反应器的焙干室中的材料的焙干通过将与材料反向流经焙 干反应器的焙干室的热焙干用气体引入其中而进行。

依据本发明，材料在干燥室中干燥，其后，材料在焙干室中焙干。干燥 室和焙干室在此形成两个分离的空间。不同于已知的方法，依据本发明的 残余水分从材料中的蒸发和材料的焙干因此形成两个分开的阶段，每个阶 段可被最优化。

材料在干燥室中几乎被完全干燥，其需要相当大量的能量。残余水分从 材料中蒸发是有效率的，因为材料和热气体彼此同向移动。干燥室特别设 计为用于材料的干燥。

当引入热气体时，其例如直接与材料接触，焙干反应器中的材料的温度 上升至焙干温度。由于此热气体与材料反向流动，热气体的温度“跟随”材料 的温度。材料的温度和热气体的温度在材料的传送方向上都上升。那么热 气体的进口温度仅需要稍微高于出口处的材料温度。仅有非常小的“热点” (hot spot)风险在干燥材料中发生，或者未受控制的焙干或高温分解发生。 仅相当小量的能量需要被引入焙干室中，其允许改进的能量输入的配量和/ 或精细调节。结果，焙干室中的焙干温度可精确设置和控制。