[发明专利]用于连续产生热和电的木质生物质热电联产设施

说明书

本发明提供了一种用于从固体木质生物质连续产生电能和热能的热电联产设施(100)，该固体木质生物质选自呈木片、藤枝、灌木和灌木丛形式的木材、谷物、干草、动物褥草、适当处理的泥、果壳和果仁、适当处理的外皮、纤维培养物及其组合物，所述设施(100)包括通过至少一个互连导管(1”')连接的至少一个第一容器(1')和至少一个第二容器(1”)，所述第一容器(1')包括适于引起所述生物质转化成包含H₂和CO的合成气的部件；所述设施(100)提供在机器上对固体木质起始生物质进行筛选、干燥和压块制造的特定步骤。

技术领域

本发明涉及用于能量回收和节省的系统的领域。更详细地，本说明书涉及用于连续产生电能和热能的热电联产系统的领域，具体地涉及使用固体生物质作为起始燃料的微型热电联产设施系统。又更详细地，本发明涉及用固体生物质给料的特定微型热电联产设施，其特征在于它包括允许优化生物质的特性以改善其性能并优化整个设施操作的特定部件。

背景技术

到目前为止，全球产生的电能大部分来自热马达设施。在这些设施中，所产生的热量首先转换成机械能并随后通过使用发电机来转换成电能。所使用的热量可以来自各种类型的设施。通过非限制性示例方式，来自核电设施，因此来自裂变反应，或更简单地来自热电设施、特别是来自引入的燃料的燃烧，该燃料通常由各种类型的碳物质(诸如油的馏分、生物质、煤等)组成。

已知将热量转换成机械能的工艺通过实质上复杂的热力学循环来进行。无论如何，并且与所发起的循环无关，热力学第二定律阻止变化为完全的；实际上，在其最知名的形式中的一种中，所述定律确认“不可能制造效率为100％的热机”。卡诺定理与此一致，因为它表明马达的热效率以及因此其性能，或者在热能转化成机械能时转换为功的能量的量呈现有限值。这种状况要求并非所有提供的热量都实际转化为功。在任何情况下都清楚的是，能量过剩不会“消失”，这是根据热力学第一定律公知的。更详细地，未用于转化的能量的量通过热力学循环以通常分散在环境中的热量的形式产生。在大多数情况下，此种能量的量是不可忽视的，而是达到相当可观的百分比。这种情况已经引起了本发明领域的技术发展，新型和日益创新的设施的设计和实现，其旨在优化能量回收并因此减少浪费。

事实上，热电联产的目的是回收和使用在热能转换成机械能的循环中未使用的热量中的大部分。事实上，并非偶然，所述量可以用于为建筑物供暖或以蒸汽形式在工业环境中加热，或更简单地用于各种民用用途。性能范围根据热电联产设施的功率而变，到目前为止，热电联产设施的功率从几千瓦到几百千瓦不等。

最近的技术发展是用作可从设施生物质获得的能源的热电联产的领域。例如，文件EP 2 843 031A1描述了基于生物质(诸如稻、壳、干草和锯末)的气化和甲烷化的热电联产的工艺和系统。上述文件的系统更具体地包括气化单元、变换单元、纯化单元和甲烷浓缩单元。

即使可以找到不同类型的生物质热电联产设施，也没有实际的集成式和模块化解决方案提供原位布置生物质，赋予其最佳特性以获得同样最佳的转换、以及产率的再现性。例如，如果生物质由木片表示，则现有系统不在机器上提供对木片的筛选、干燥、储存和制备。通常，燃料的筛选和干燥单元被分配给专门的外部设施，这些外部设施与实际的气化设施没有实际的连续性。

还应考虑到用于气化(生物质热电联产工艺的步骤)的目前设施通常产生相当大量的焦油(高达5％-6％)，焦油必须被定期处理。这涉及相当大的环境和管理困难，其实际上阻碍了与该设施类型相关联的技术的发展，并且尤其是其使用。因此，所使用的前体的特性、特别是木片的特性对于整个工艺的效率是最重要的。目前，仍然没有足够专门的市场能够按照当今市场上的设施建造者的要求提供燃料。这方面与该设施类型的建造者的要求形成鲜明对比，涉及缺乏具有均匀分布和可定义的结构特性的木片。因此，使用木片以用于生产包含H₂和CO的合成气的设施存在实质性失败。木质前体(与其所属物种无关)几乎不符合要求的规格，无论是关于尺寸还是关于湿度等级，并从而产生了相当大的设施操作问题。