[发明专利]低温下使用的多架炉

说明书

本发明涉及一种用于在不超过350℃的温度下进行热处理的多架炉(1)，其中，架(2)由固定到外壳体(3)上的平盘构成，搅拌臂(5)固定到构成中央轴(4)的全部焊接模块(14)上，搅拌齿(15)焊接到它们各自的搅拌臂(5)上，所有这些元件由金属片或金属板制成，并且加热装置包括传热流体辐射换热器(17、27)，该换热器固定到每个架(2)的不与待处理物质接触的面上。

技术领域

本发明涉及用于固体或液体材料低温转化的工业热反应器技术领域。这里的低温是指适合生物质烘焙方法的温度，通常低于300℃-350℃。

更具体地说，本发明针对那些希望在装运前浓缩和稳定其产品的可燃生物质供应商、希望用绿色燃料替代煤的可燃生物质用户、希望在装运前稳定和浓缩工业污泥的工业污泥或净化站生产商，或用于改进其方法的操作。

背景技术

在能源领域，生物质(biomass，生物量)的概念包括所有可能成为能源的有机物。这种来自植物的有机物是植物吸收的太阳能的一种储存形式。它可以直接使用(能源木材)，也可以在有机物甲烷化(沼气)之后使用，或者在新的化学转化(生物燃料)之后使用。

烘焙是指在不超过350℃的温度下，通常在几乎无氧的条件下，有时在惰性冲洗下，对生物质进行热处理，这使得能够将能量集中在材料中，并使材料更脆，从而更容易破碎。生物质烘焙是一种非常类似于咖啡烘焙的方法。然而，由于咖啡种子呈现理想的球形，在木材烘焙的情况下，因此该方法中材料夹带流体的问题更为明显。

目前已知了工业型烘焙设备，其在第一阶段包括以深度干燥的形式进行的热预处理，以调节生物质的水分。这种预处理释放水，包括结合水，这是木材收缩的根源。干燥的木材包括10％-15％的表面水分和约20％的芯部水分。在第二阶段，通过温和热处理使生物质变得易碎，这严格来说是在无空气的情况下进行烘焙，然后将其粉碎，使得可以将粒度调节到所需的值。在这一步骤中，木材的木质素、纤维素和半纤维素被“降解”。木质素聚合物网络重排；这种现象从160℃开始出现，使木材具有疏水性。因此，烘焙的木材具有大约3％的吸湿平衡。

因此，已知了使用旋转炉、分级炉、液体或蒸汽饱和隧道炉、螺旋炉或流化床类型的技术来烘焙生物质以使其成为改进的燃料的方法。

目前的多炉膛炉是一种成熟的技术。这些竖直布置的炉在大气压下，在250℃至1050℃的温度范围内操作，并且反应表面具有例如高达550m²的能力。其还具有连续混合产物的优点。其用于环境领域(固体废物热解、煤再生和生物质转化)和原材料领域(工业矿石的煅烧和重结晶以及火法冶金)。

图1示意性地示出了根据现有技术的多炉膛炉1，在下面也称为MHF。后者例如可以采取一系列圆形炉膛或加热板2的形式，这些炉膛或加热板2彼此平行地布置在覆盖有耐火材料的钢外壳3中。沿着炉轴线布置的竖直旋转轴4承载设有搅拌器5的臂，即耙形工具，该搅拌器混合在炉的上端6供应给炉的负载物，并使其沿着螺旋路径移动穿过每个炉膛2。材料在两个相邻的炉膛中沿相反方向移动(分别朝向中心和炉外，反之亦然)。为此，连续的炉膛2设置有分别位于炉膛的竖直轴附近和径向端部附近的孔。通常，在上炉膛处提供生物质或负载物，并进行搅动以通过紧挨着的下炉膛上出现的上述孔穿过炉膛，等等。因此，其以这种方式越过并穿过每个炉膛2朝向设备7的底部移动，产物在底部卸载。热气体13，例如烟气，通常从负载物逆流循环，使炉达到所需温度，从而使负载物发生期望的热处理反应(深度干燥、烘焙等)。因此，通过燃烧负载物本身的成分或辅助燃料的成分来产生热量。例如，液体燃料燃烧器8可以通过壳体设置在一些炉膛处。也可以向炉中注入蒸汽来改善对炉的控制。该设备通常在受控环境下操作，并且包括用于控制负载物在炉中的温度和停留时间的机构。可以连续调整负载物供应，以使炉内混合的覆盖物(bed)的厚度保持恒定。