申请/专利权人：比奥恩德夫公司

申请日：2016-01-22

公开（公告）日：2020-07-28

公开（公告）号：CN107532098B

主分类号：F23B10/00(20110101)

分类号：F23B10/00(20110101);C10L9/08(20060101);C10L5/44(20060101)

优先权：["20150123 SE 1550069-7"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.28#授权;2018.01.26#实质审查的生效;2018.01.02#公开

摘要：本发明涉及一种用于烘焙生物质并燃烧生成的烘焙气体的方法及系统。在烘焙反应过程中由生物质释放的烘焙气体从反应器中排出并进入第一燃烧区。二次空气流被引入到第一燃烧区以燃烧烘焙气体从而获得热烟道气。部分热烟道气被引导至混合装置。其余热烟道气被引导至第二燃烧区以完全燃烧烟道气。在第二燃烧区获得的完全燃烧的烟道气被引导至热回收装置，其中烟道气的温度降低。部分冷烟道气被引导至混合装置，其与热烟道气混合从而获得冷却的烟道气流。冷却的烟道气流被转移至烘焙反应器中以直接加热生物质。

主权项：1.一种用于烘焙木质纤维素生物质及燃烧生成的烘焙气体的方法，该方法包括以下步骤：a对烘焙反应器中预干燥木质纤维素生物质进行烘焙从而获得烘焙的生物质和烘焙气体；b通过由流过喷射式燃烧器的一次空气流产生的下压力，烘焙气体从所述烘焙反应器排出到喷射式燃烧器中并进入第一燃烧区；c将二次空气流流入所述第一燃烧区以亚-化学计量氧气速率部分地燃烧所述排出的烘焙气体从而获得热烟道气；d通过将第一热烟道气流从所述第一燃烧区转移至气体混合装置，从而将在步骤c获得的所述热烟道气分为第一热烟道气流和第二热烟道气流；e将所述第二热烟道气流转移至第二燃烧区；f以等于或超过化学计量的氧气速率将三次空气流流入所述第二燃烧区以进一步燃烧所述第二热烟道气流从而获得进一步燃烧的烟道气流；g将进一步燃烧的烟道气流转移至热回收装置，其中在步骤f中获得的进一步燃烧的烟道气流的温度降低从而获得冷烟道气流；h将在步骤g获得的冷烟道气部分转移至所述气体混合装置使所述冷烟道气流与第一热烟道气流混合从而获得部分冷却的烟道气流；和i将从步骤h获得的所述部分冷却的烟道气流转移至所述烘焙反应器使得所述预干燥木质纤维素生物质与所述部分冷却的烟道气流直接接触从而通过所述部分冷却的烟道气流直接加热所述预干燥木质纤维素生物质；其中在步骤g中获得的所述冷烟道气通过设置在所述热回收装置和所述气体混合装置之间的风扇被引导至所述气体混合装置。

全文数据：用于生物质的节能烘焙的方法及系统技术领域[0001]本发明涉及生物质的烘焙领域。尤其涉及一种用于生物质的节能烘焙的方法及系统。背景技术[0002]为了能够与如煤、石油及天然气等化石燃料能源载体竞争并替代它们，木质纤维素生物质将会从某种形式的预处理方法中获益从而克服固有缺点。预处理方法烘焙可以改善生物质燃料的质量，例如热值、能量密度、含水量、碾磨特性、进料和疏水特性。这些改进建立了烘焙作为促进生物质原料市场扩张的关键过程。烘焙是一种热预处理方法，其通常在约220°C-600°C的温度下在基本惰性无氧环境中发生。在加工过程中，除了烘焙的生物质之外，包含不同有机化合物的可燃气体也从生物质原料中释放出来。[0003]从木质纤维素生物质生产烘焙材料的过程可以说包括四个阶段：[0004]1干燥步骤，其中除去保留在生物质中的游离水；[0005]2加热步骤，其中物理结合的水被释放并且材料的温度升高到所需的烘焙温度；[0006]3烘焙阶段，其中材料实际上被烘焙并且当材料温度达到22rc-230°c时开始烘焙。在该阶段，部分生物质分解并且释放不同类型的挥发物，如羟基丙酮、甲醇、乙醛、短羧酸和其他碳氢化合物。特别地，烘焙阶段的特征在于在22TC-23TC的温度下分解半纤维素，并且在更高的烘焙温度下，纤维素和木质素也开始分解和释放挥发物;纤维素在3〇5°C-375°C的温度下分解，木质素在250°C_500°C的温度范围内逐渐分解；[0007]4冷却步骤，终止过程并方便处理。一旦材料冷却到220°C-230°C以下，烘焙过程就终止。附图说明[0008]图1示出了使用本发明的烘焙过程的一些流量和温度；[0009]图2示出了根据本发明的用于生物质烘焙和所产生的烘焙气体燃烧的系统的示例。发明内容[0010]烘焙反应器的节能加热是烘焙的生物质生产成本的重要因素。在本领域中众所周知的是，在烘焙过程中从生物质原料中释放的烘焙气体可以燃烧，并且燃烧产生的热量可以用于加热烘焙反应器。本发明人己经意识到，用于加热烘焙反应器的特别节能的方法涉及烘焙气体部分或全部燃烧，从而获得热烟道气来自部分或完全燃烧的烘焙气体），并通过直接引入反应器内的热烟道气加热烘焙反应器使得生物质直接与热烟气接触。本发明人进一步意识到，使用热烟气直接加热烘焙反应器内的生物质存在一些挑战。例如，重要的是能够控制烟道气中含氧量不会太高，因为这可能导致管道和容器内的气体和或烟尘爆炸。能够控制烟道气的温度和流量以及与烟道气一起重新引入的未燃烧的烘焙气体的浓度也是重要的。此外，使用，例如风扇来循环高温例如超过85TC烟道气是有挑战性的。这些风扇一般需要被冷却而且这些冷却可能会导致存在于未燃烧的烘焙气体中的化合物沉淀precipitationofcompounds冷却在风扇的冷却表面上。[0011]本发明人发明了一种有效克服这些挑战的方法及系统。[0012]因此，本发明的第一方面涉及一种用于烘焙生物质并燃烧生成的烘焙气体的方法，该方法包括以下步骤：[0013]a对烘焙反应器中任选的预干燥生物质进行烘焙从而获得烘焙的生物质和烘焙气体[0014]b通过由流过喷射式燃烧器的一次空气流产生的下压力，烘焙气体可以从烘焙反应器排出并进入第一燃烧区，[0015]c将二次空气流流入第一燃烧区以至少部分地燃烧排出的烘焙气体从而获得热烟道气[0016]d通过将第一热烟道气流从第一燃烧区转移至气体混合装置，从而将从步骤c获得的热烟道气分为第一热烟道气流和第二热烟道气流[0017]e将第二热烟道气流转移至第二燃烧区[0018]f以等于或超过化学计量的氧气速率将三次空气流流入第二燃烧区以进一步燃烧第二热烟道气流从而获得进一步燃烧的烟道气流[0019]g将进一步燃烧的烟道气流转移至热回收装置，其中在步骤f中获得进一步燃烧的烟道气流的温度降低从而获得冷烟道气流[0020]h将在步骤g获得的冷烟道气部分转移至气体混合装置使冷烟道气流与第一热烟道气流混合从而获得部分冷却的烟道气流[0021]i将从步骤h获得的部分冷却的烟道气流转移至烘焙反应器使得任选的预干燥生物质与所述部分冷却的烟道气流直接接触从而通过部分冷却的烟道气流直接加热任选的预干燥的生物质[0022]本发明的第二方面涉及一种用于烘焙生物质并燃烧生成的烘焙气体的系统，该系统包括i一用于烘焙任选预干燥生物质的烘焙反应器，该烘焙反应器具有[0023]-生物质入口和生物质出口，其中可以在烘焙过程中沿着生物质输送方向将生物质从生物质入口输送至生物质出口，[0024]-至少一个用于烘焙气体的出口，以及[0025]-至少一个用于热烟道气的入口，将其引导至烘焙反应器使得进入所述入口的热烟道气可以与存在于烘焙反应器内的生物质直接接触[0026]ii一喷射式燃烧器，包括[0027]•用于烘焙气体的入口[0028]•用于一次空气的入口，以及[0029]-一用于空气烘焙气体混合物的出口[0030]其中所述用于喷射式燃烧器的烘焙气体的入口连接至用于烘焙反应器的烘焙气体的出口使得烘焙气体可以从烘焙反应器中排出到喷射式燃烧器中并且与喷射式燃烧器内的一次空气混合。[0031]iii位于紧邻用于喷射式燃烧器的空气烘焙气体混合物的出口下游的第一燃烧区，使得空气烘焙气体混合物能够流过喷射式燃烧器进入第一燃烧区并且其中第一燃烧区包括[0032]-一用于热烟道气的第一出口[0033]-一用于热烟道气的第二出口，以及[0034]用于二次空气的入口[0035]iv第二燃烧区，具有；[0036]-一连接至第一燃烧区的热烟道气的第二出口的热烟道气的入口[0037]-一用于三次空气的入口，以及[0038]-一用于进一步燃烧的烟道气的出口[0039]v—热回收装置，具有连接至用于第二燃烧区的进一步燃烧的烟道气的出口的入口以及用于冷烟道气的出口[0040]Vi—气体混合装置，用于将从第一燃烧区的热烟道气出口排出的热烟道气与从热回收装置的冷烟道气的出口排出的冷烟道气'混合，其中所述气体混合装置包括[0041]-一用于冷烟道气的入口，连接至热回收装置的冷烟道气的出口[0042]-一用于热烟道气的入口，连接至第一燃烧区的热烟道气的第一出口[0043]-一用于热烟道气的出口，连接至烘焙反应器的热烟道气的至少一个入口[0044]附图中使用的附图标记列表:[0045]1.烘焙反应器[0046]2.生物质入口[0047]3.生物质出口[0048]4.用于烘焙气体的出口[0049]5a用于部分冷却的烟道气的入口[0050]5b用于部分冷却的烟道气的入口[0051]5c用于部分冷却的烟道气的入口[0052]6喷射式燃烧器[0053]7用于烘焙气体的入口[0054]8用于一次空气的入口[0055]9用于空气烘焙气体混合物的出口[0056]10第一燃烧区[0057]11燃烧室[0058]12用于热烟道气的第一出口[0059]13用于热烟道气的第二出口[0060]14用于二次空气的入口[0061]15第二燃烧区[0062]16用于热烟道气的入口[0063]17用于三次空气的入口[0064]18用于进一步燃烧的烟道气的出口[0065]19锅炉热回收装置）[0066]20锅炉入口[0067]21用于冷烟道气的出口[0068]22气体喷射器混合装M[0069]23风扇[0070]24用于冷烟道气的入口[0071]25用于气体喷射器的热烟道气的入口[0072]26用于气体喷射器的部分冷却的烟道气的出口[0073]27氧气供应装置[0074]28空气预加热器[0075]29烟道气到烟囱[0076]30生物质千燥机[0077]31空气风扇AirFan[0078]32生物质进入干燥机[0079]33生物质离开干燥机[0080]34传热介质进入锅炉[0081]35传热介质离开锅炉[0082]36传热介质进入生物质干燥机[0083]37传热介质离开生物质干燥机[0084]38空气到空气预加热器[0085]39空气到空气风扇[0086]40丙烷入口具体实施方式[0087]本发明涉及一种用于烘焙生物质并燃烧生成的烘焙气体的方法及系统。根据本发明，通过一次空气流流过喷射式燃烧器产生的下压力，在烘焙反应期间从生物质释放的烘焙气体可以从烘焙反应器排出并进入第一燃烧区。二次空气流被引入到第一燃烧区以低于化学计量stoichiometric氧气的条件燃烧烘焙气体从而获得热烟道气。部分热烟道气被引导至混合装置，例如气体喷射器，其中其将与冷烟道气混合，以在被引导至烘焙反应器之前将来自第一燃烧区的热烟道气部分地冷却用于直接加热存在于反应器内的生物质。其余热烟道气被引导至第二燃烧区，通过引入的三次空气流在或超过化学计量氧气条件下彻底燃烧烟道气。在第二燃烧区获得的完全燃烧的烟道气被引导至热回收装置，例如锅炉，其中热量被回收并且烟道气的温度会降低至约60°C-300°C。通过将所述冷烟道气流入混合装置中与热烟道气混合从而使部分冷烟道气用于冷却、流动和或压迫热烟道气进入烘焙反应器中。冷烟道气可以，例如，通过风扇被引导至混合装置。由于冷烟道气完全燃烧，即，几乎没有未燃烧的烘焙气体，本发明解决了由于烘焙气体的凝结而使风扇结垢的问题。此外，风扇不需要在高温下操作，如果使用热烟道气而不是冷烟道气来驱动系统中的气流，则是这种情况。本发明还具有其他一些优势。例如，可以通过调节空气流进入第一和或第二燃烧区来控制热烟道气进入烘焙反应器的温度、氧气速率和流量。[0088]因此，本发明第一方面涉及一种用于烘焙生物质及燃烧生成的烘焙气体的方法，该方法包括以下步骤：[0089]a对烘焙反应器中任选的预千燥生物质进行烘焙从而获得烘焙的生物质和烘焙气体[0090]b通过由流过喷射式燃烧器的一次空气流产生的下压力，烘焙气体可以从烘焙反应器排出并进入第一燃烧区，[0091]c将二次空气流流入第一燃烧区以至少部分地燃烧排出的烘焙气体从而获得热烟道气[0092]d通过将第一热烟道气从第一燃烧区转移至气体混合装置，从而将从步骤c获得的热烟道气分为第一热烟道气和第二热烟道气[0093]e将第二热烟道气转移至第二燃烧区[0094]f以等于或超过化学计量的氧气速率将三次空气流流入第二燃烧区以进一步燃烧第二热烟道气从而获得进一步的燃烧的烟道气流[0095]g将进一步燃烧的烟道气流转移至热回收装置，其中在步骤f中获得进一步燃烧的烟道气流的温度降低从而获得冷烟道气流[0096]h将在步骤g获得的冷烟道气部分转移至气体混合装置使冷烟道气流与第一热烟道气流混合从而获得部分冷却的烟道气流[0097]i将从步骤h获得的部分冷却的烟道气流转移至烘焙反应器使得任选的预干燥生物质与所述部分冷却的烟道气流直接接触从而通过部分冷却的烟道气流直接加热任选预干燥的生物质。[0098]步骤i中生物质的加热将会有助于存在于烘焙反应器中的生物质的烘焙。烘焙过程中释放的烘焙气体将会连同热烟道气一起排出然后在燃烧区燃烧。因此，烟道气不要太稀释是有益的。因此，如果可以控制该方法使得在步骤h中获得的部分冷却的烟道气流未完全燃烧但包含一定量的未燃烧的烘焙气体是有益的。能够控制部分冷却的烟道气流的温度和氧气水平也是有益的。这可以根据本发明的方法实现，通过控制在步骤c中获得的热烟道气的温度，其又可以通过控制二次气流进入第一燃烧区的流动和或控制三次气流进入第二燃烧区的流动来实现。该流动还可以控制烘焙气体燃烧的程度。在大多数情况下，希望在步骤c中烘焙气体不会完全燃烧，以防止系统中的烘焙气体和烟道气的可燃混合物太稀释。在大多数情况下，还希望在步骤i中流入烘焙反应器的部分冷却的烟道气具有最高的可能温度，因为它也可以防止系统中的烘焙气体和烟道气的可燃混合物太稀释。太稀释的烘焙气体和烟道气混合物可能由于缺乏燃烧产物而难以燃烧。众所周知，绝热火焰温度低于1500°C的气体混合物难以完全燃烧。可以通过控制冷烟道气流入气体混合装置来控制部分冷却的烟道气的温度。以相同的方式控制存在于部分冷却的烟道气中的氧气量也是可能的。这是有益的，因为冷烟道气可能含有太高的氧气水平并且会导致烘焙反应器中爆炸的风险。通过减少冷烟道气进入气体混合装置的流量来减少部分冷却的烟道气中的氧气水平。然后在冷烟道气中存在的氧气过量将在混合装置中与在步骤c中产生的足量的未完全燃烧的热烟道气接触时燃烧。[0099]步骤c中的完全燃烧还依赖于在步骤c中至少增加的化学计量的氧气量。这增加了在烘焙反应器中引入的部分冷却的烟道气流中氧气浓度太高而爆炸的风险。因此，在一个优选的实施例中，在亚-化学计量的氧气速率下进行步骤c中的燃烧。在实施例中，步骤c中获得热烟道气的入值（lambdavalue是0.5-0.8。[0100]本发明人已经发现，能够将控制量的附加辅助固体、流体或气态燃料添加到第一燃烧区是有益的，这有助于更好地控制在步骤c中获得的热烟道气的A值，以及更好地控制在步骤c中获得的烟道气的燃烧温度。辅助燃料的任选添加也使得控制烘焙反应器中的温度更容易。使用额外的燃料也可用在烘焙系统的起动阶段用于预热。在一个实施例中，附力口辅助燃料是气态的。在一优选的实施例中，气态辅助燃料在进入喷射式燃烧器之前被添加至步骤b中获得的烘焙气流。[0101]在一个实施例中，步骤c中获得的热烟道气温度高于850°C，例如髙于90TC、例如高于100TC、例如850°C-132TC之间。在一个优选的实施例中，步骤c中的燃烧是。在一个实施例中，步骤g中获得的冷烟道气温度在60°C-30TC之间。在一个实施例中，步骤h中获得的部分冷却的烟道气流温度在600°C-1000°C之间。在一个实施例中，存在于步骤c中获得的热烟道气中的烘焙气体在步骤f中完全燃烧。[0102]本发明人己经发现，如果一次空气流的预加热温度至少是250°C，二次空气流的预加热温度至少是450°C并且三次空气流的预加热温度至少是400。：，可以实现生物质更有效的加热。因此，在一个实施例中，在步骤b之前一次空气流的预加热温度至少是250-C，优选地在35〇°C-550°C之间。在一个实施例中，在步骤c之前，二次空气流的预加热温度至少是45TC，优选地在55TC-70TC之间。在一个实施例中，在步骤f之前，三次空气流的预加热温度至少是400°C，优选地在500°C-600。：之间。[0103]在一个优选的实施例中，一次空气流、二次空气流、和或三次空气流在位于第二燃烧区的下游但在热回收装置的上游的空气加热器中进行预加热，其中使用来自步骤f中获得的进一步燃烧的烟道气流的热量来加热空气。在一个实施例中，空气加热装置是管状的。在一个实施例中，空气加热装置包括管且步骤f中生成的进一步燃烧的烟道气流在管中流动，以及一次空气流、二次空气流和或三次空气流在管外部流动使其能够通过进一步燃烧的烟道气流而被预加热。[0104]在一个实施例中，气体混合装置是气体喷射器。在一个实施例中，冷烟道气通过设置在热回收装置的冷烟道气的出口和气体混合装置之间的风扇被引导至气体混合装置。从而风扇仅仅与几乎没有烘焙气体的冷烟道气接触。因此，由于烘焙气体的凝结造成风扇结垢的问题可以被避免，以及与风扇过热有关的问题。在一个实施例中，气体混合装置通过内侧上的陶瓷衬来保护以免受气体高温。在一个实施例中，气体混合装置和下游管道由水直接喷雾注射来保护以免于过高温度。[0105]不是用于将热烟道气的流动驱动至烘焙反应器的冷烟道气的部分必须从系统中释放出来。这可以，例如，通过烟囱释放烟道气来实现。因此，在一个实施例中，在步骤g中获得的冷烟道气被转移至烟_。大多数烘焙过程进行之前是干燥步骤，其中生物质的含水量降低。这是一个能量需求的步骤，本发明人已经认识到，在热回收装置中回收的能量可用于干燥过程。因此，在一个实施例中，该方法进一步包括在步骤a之前在预干燥器中预干燥生物质的步骤，并且在步骤d中回收热量，以及至少部分所述热量用于预干燥器中生物质的预干燥。在一个实施例中，步骤g中获得的至少部分冷烟道气的剩余能量用于预干燥生物质。[0106]在一个实施例中，步骤a中获得的烘焙生物质在冷却装置中被冷却到低于20TC的温度。[0107]本发明人已经发现，如果步骤h中获得的部分冷却的烟道气流，相对于生物质流在反应器的上游部分以及到反应器的下游部分，被引导至烘焙反应器;并且如果烘焙气体在这两个位置之间中的位置排出，那么控制烘焙反应器内的烘焙温度更加容易。因此，在一个实施例中，步骤i包括步骤h中获得的部分冷却的烟道气流被引入在位于烘焙反应器的上游区域的第一位置处到位于烘焙反应器的下游部分的第二区域，并且其中步骤b中排出的烘焙气体从所述第一位置和所述第二位置之间中的一个位置中排出。例如，所述第一位置可以位于烘焙反应器的第一个四分之一处，并且第二位置可以位于烘焙反应器的最后四分之一处。烘焙气体可以，例如，从对应于烘焙反应器的三分之二地方的一个位置处排出。[0108]在另一个实施例中，在步骤h中获得的部分冷却的烟道气流可以被引入至位于烘焙反应器的上游区域的多个位置中的第一区域和或位于烘焙反应器的下游部分的第二区域中的多个位置中，并且其中在步骤b中排出的烘焙气体可以从所述第一区域和所述第二区域之间中的一个位置中排出。[0109]本发明人之前已经指明，可以通过引入受控量的氧气至烘焙反应器来控制烘焙反应器中的温度，参见W012158118,优选地，应该添加含氧气体使得当前含氧气体排出方向与烘焙反应器内的生物质运输相反。因此，在一个实施例中，受控量的含氧气体被添加至步骤h中获得的部分冷却的烟道气，从而获得富氧部分冷却的烟道气并且之后所述富氧部分冷却的烟道气被引入至一个或多个位置中的第二区域。在一个实施例中，在步骤h中获得的，没有添加含氧气体的部分冷却的烟道气被引入至第一位置或第一区域。在一个实施例中，含氧气体是空气。[0110]在一个实施例中，在步骤a中，烘焙反应器内的任选预干燥生物质的烘焙是在220°C-450°C的温度下执行，优选地是230°C-400°C，优选地是270°C-360°C，最优选地是300°C_360°C。在一个实施例中，生物质是木质纤维素生物质。在一个实施例中，木质纤维素生物质是一种植物材料，例如农业残留物或林业残留物。在一个实施例中，植物材料是作为木材的，例如软木或硬木。在一个实施例中，木材是木肩。在一个实施例中，木屑的尺寸介于lcra到10cm之间。在一个实施例中，木质纤维素生物质是泥炭或树皮。在一个实施例中，生物质从云杉、桉树、芦苇草、稻草、桦木、松木和或桤木中选择。[0111]本发明的第二方面涉及一种用于烘焙生物质并且燃烧生成的烘焙气体的系统，包括i一用于烘焙任选预千燥的生物质的烘焙反应器，其具有生物质入口和生物质出口，其中生物质可以在烘焙过程中沿着生物质输送方向从生物质入口输送至生物质出口，[0112]-至少一个用于烘焙气体的出口，以及[0113]-至少一个用于热烟道气的入口，将热烟道气引导至烘焙反应器使得进入所述入口的热烟道气可以与存在于烘焙反应器内的生物质直接接触[0114]ii—喷射式燃烧器，包括[0115]—一用于烘焙气体的入口[0116]-—用于一次空气的入口，以及[0117]-—用于空气烘焙气体混合物的出口[011S]其中所述用于喷射式燃烧器的烘焙气体的入口连接至用于烘焙反应器的烘焙气体的出口使得烘焙气体可以从烘焙反应器中排出到喷射式燃烧器中并且与喷射式燃烧器内的一次空气混合。[0119]iii位于紧邻用于喷射式燃烧器中的空气烘焙气体混合物的出口下游的第一燃烧区，使得空气烘焙气体混合物能够流过喷射式燃烧器进入第一燃烧区并且其中第一燃烧区包括[0120]-一用于热烟道气的第一出口和[0121]-一用于热烟道气的第二出口，以及[0122]-一用于二次空气的入口[0123]iv第二燃烧区，具有；[0124]—一用于热烟道气的入口，连接至第一燃烧区的热烟道气的第二出口[0125]-一用于三次空气的入口，以及[0126]—一用于进一步燃烧的烟道气的出口[0127]v—热回收装置，具有连接至出口的入口，以用于第二燃烧区的进一步燃烧的烟道气，和用于冷烟道气的出口[0128]vi—气体混合装置，用于将从第一燃烧区的热烟道气出口排出的热烟道气与从热回收装置的冷烟道气的出口排出的冷烟道气混合，其中所述气体混合装置包括[0129]-一用于冷烟道气的入口，连接至热回收装置的冷烟道气的出口[0130]-一用于热烟道气的入口，连接至第一燃烧区的热烟道气的第一出口[0131]-一用于部分冷却的烟道气的出口，连接至烘焙反应器的部分冷却的烟道气的至少一个入口。[0132]第一燃烧区和第二燃烧区可以，例如，构成独立的燃烧室。然而，也可以将两个燃烧区放在单个燃烧室中。对于后者，燃烧室可以是细长的，并且两个燃烧区可以通过，例如收缩部分开。在一个实施例中，第一燃烧区是第一燃烧室，并且第二燃烧区是第二燃烧室。在另一个实施例中，第一燃烧区和第二燃烧区都存在于共同的燃烧室中。在一个实施例中，系统进一步包括空气预加热器，用于加热一次、二次和或三次空气，并且所述空气预加热器位于第二燃烧区和热回收装置之间，从而可以使用从第二燃烧区的进一步燃烧的烟道气的出口流出的烟道气中的热量来加热一次、二次和或三次空气。[0133]在一个实施例中，气体混合装置是气体喷射器。在一个实施例中，该系统进一步包括一风扇，风扇具有一入口连接至热回收装置的冷烟道气的出口，和具有一出口连接至混合装置的冷烟道气的入口。在一个实施例中，烘焙反应器至少包括用于部分冷却的烟道气的第一入口和第二入口，并且用于部分冷却的烟道气的第一入口位于烘焙反应器的上游区域，以及用于部分冷却的烟道气的第二入口位于烘焙反应器的下游区域。例如，所述第一入口可以位于烘焙反应器的第一个四分之一处，并且第二入口可以位于烘焙反应器的最后四分之一处。烘焙反应器的第一个四分之一处应该理解为最靠近反应器的生物质入口的四分之一处，以及最后一个四分之一处为最靠近烘焙反应器的生物质出口的四分之一处。在一个实施例中，烘焙反应器的烘焙气体的至少一个出口位于热烟道气的第一入口和第二入口之间。至少一个烘焙气体出口可以，例如，位于对应于烘焙反应器的第二个或第三个四分之一的某个地方的一个位置处。在一个实施例中，该系统进一步包括一氧气供应装置，用于通过热烟道气的第二入口将含氧气体受控供应至烘焙反应器。[0134]在一个实施例中，系统进一步包括一预干燥器，预干燥器具有[0135]-加热装置[0136]-—生物质原料入口，以及[0137]-一预干燥生物质的出口[0138]其中预干燥生物质的出口连接至烘焙反应器的生物质入口。[0139]在一个实施例中，热回收装置包括热交换器，其连接至于预干燥器的加热装置，使得在热回收装置回收的热量可以用于加热预干燥器内的生物质。在一个实施例中，热回收装置是锅炉。在一个实施例中，该系统进一步包括一烟囱，其连接至热回收装置的冷烟道气的出口，使得不是引导至气体混合装置的冷烟道气可以通过所述烟囱离开系统。在一个实施例中，烘焙反应器包括用于将任选的预干燥的生物质从生物质入口输送至生物质出口的一螺旋面式螺杆或刮板输送机。在一个实施例中，螺旋面式螺杆是螺旋面式螺杆飞行件或焊接在中心管上的螺旋面式螺杆飞行件或者是螺旋形螺纹进料器。在一个实施例中，该系统进一步包括一冷却装置，其具有一用于热烘焙生物质的入口和一用于冷却的烘焙生物质的出口，其中用于热烘焙生物质的入口连接至烘焙反应器的生物质出口。[0140]第一、第二、第三、和第四方面的实施例都彼此适用mutatismutandis。[0141]具体实施例的详细描述[0142]示例1[0143]图1示出了使用本发明的烘焙过程的一些流量和温度。x轴显示以秒为单位的时间，左y轴显示以摄氏度为单位的温度，右y轴显示以每分钟实际公升的流量。曲线（1示出了烘焙反应器中的温度，曲线（2示出了添加到反应器中的烟道气流量除以系数10,曲线3示出了添加到混合装置的冷却气体。在该实验中使用氮气作为模拟冷烟道气的冷却气体。曲线⑷示出了添加到反应器的烟道气的温度除以系数2。图1中的图标清楚地表明，可以通过调节添加到反应器的烟道气的温度和流量来控制并稳定烘焙反应器中的温度。这可以在时间22000秒通过添加冷却气体看出，增加流入反应器的热气体，反过来这又增加了烘焙温度。烟道气温度从25000到35000秒的波动是二次空气和三次空气比例变化和过程稳定时间的结果。[0144]示例2[0145]图2公开了一种用于烘焙预干燥的生物质的烘焙反应器（1。生物质干燥机具有一生物质入口（32和生物质出口（33，生物质通过生物质干燥机30从入口（32输送到出口33。生物质出口（33在烘焙反应器⑴处连接至生物质入口（2。所述烘焙反应器⑴具有生物质入口（2和生物质出口（3。生物质可以在烘焙过程中沿着生物质输送方向从生物质入口⑵输送到生物质出口（3。烘焙反应器进一步包括用于烘焙气体的出口⑷，和三个不同的用于部分冷却的烟道气的入口（5a、5b、5c，其导入至烘焙反应器（1使得进入所述入口（5a、5b、5c的热烟道气可以与存在于烘焙反应器Q内的生物质直接接触。该系统进一步包括喷射式燃烧器6。所述喷射式燃烧器⑹包括用于烘焙气体的入口（7，和用于一次空气的入口（8，和用于空气烘焙反应气体混合物的出口（9。其中所述用于喷射式燃烧器⑹的烘焙气体的入口⑺连接至用于烘焙反应器的烘焙气体的出口⑷使得烘焙气体可以从烘焙反应器（1中排出到喷射式燃烧器6中并且与喷射式燃烧器6内的一次空气混合。该系统进一步包括位于燃烧室（11内的第一燃烧区（10。燃烧区（10位于紧邻喷射式燃烧器6的用于空气烘焙反应气体混合物的出口⑼的下游，使得空气烘焙反应气体混合物可以流过喷射式燃烧器6进入第一燃烧区（1〇。第一燃烧区（1〇进一步包括用于热烟道气的第一出口（1¾和用于热烟道气的第二出口（13。第一燃烧区（10还具有用于二次空气的入口（14，使得空气可以被引导至第一燃烧区（10中，以燃烧存在于第一燃烧区10中的烘焙气体。由第一燃烧区（10中的烘焙气体燃烧生成的部分烟道气通过用于热烟道气的第一出口（12排出，并且烟道气的其余部分通过用于热烟道气的第二出口（13排出。在该实施例中，用于热烟道气的第二出口（1¾是燃烧室11内的收缩部，其将第一燃烧区（10与第二燃烧区（1¾分离。因此，燃烧室内的收缩部还构成了用于第二燃烧区的热烟道气的入口（I6，使得来自第一燃烧区（10的热烟道气通过燃烧室（11的收缩部流入第二燃烧区（I5。第二燃烧区（15进一步包括用于三次空气的入口（17。在第一燃烧区（1〇中烘焙气体以亚-化学计量水平燃烧，因此部分烘焙气体没有完全燃烧。在第二燃烧区（15中，空气通过用于三次空气的入口（17以在或超过化学计量速率被引入，使得烘焙气体完全燃烧。在该步骤生成的烟道气通过存在于燃烧室11的第二燃烧区（15中的用于进一步燃烧的烟道气的出口（18离开燃烧室（11。该热烟道气之后被引导至空气预加热器28，其中该烟道气在通过连接至空气预加热器28的入口（20进入锅炉（19和用于冷烟道气的出口（21之前被冷却。冷烟道气通过位于气体喷射器22和锅炉20之间的风扇23被引导至气体喷射器22。冷烟道气通过气体喷射器22的用于冷烟道气的入口（24流入气体喷射器22，其中其与从第一燃烧区（10的用于热烟道气的第一出口（12排出的热烟道气混合。所述热烟道气通过用于气体喷射器22的热烟道气的入口（25流入气体喷射器。热烟道气和冷烟道气的混合物的温度大约是600°C-1000°C。这些气体通过部分冷却的烟道气的出口（26从气体喷射器22流出，并且通过用于部分冷却的烟道气的入口〇5a、5b、5c被引入烘焙反应器（1。该系统进一步包括氧气供应装置27，用于通过位于烘焙反应器1的下游部分的用于部分冷却的烟道气的入口（5a将含氧气体受控供应至烘焙反应器。该系统进一步包括空气预加热器28，用于加热一次、二次和三次空气。空气预加热器28位于第二燃烧区（15和锅炉（19之间，从而可以使用从第二燃烧区（15的用于进一步燃烧的烟道气的出口（18流出的烟道气的热量来加热一次、二次和或三次空气。到空气预加热器28的冷空气来自空气风扇（31。空气风扇（31具有空气入口（39并且空气风扇出口38连接至空气预加热器28。不是用于该系统内的部分冷却的烟道气循环的冷烟道气从锅炉20转移至烟囱（29。在锅炉（19中，烟道气将热量传输至传热介质，传热介质通过传热介质出口（35离开锅炉（19，该传热介质出口（35通过传热介质入口（36连接至生物质干燥机30。在通过在锅炉（19处连接到传热介质入口（34的热介质转移出口（37离开之前，将传热介质在生物质千燥机30中冷却。为了能够增加通过用于烘焙气体的入口⑺进入喷射式燃烧器6的可燃气体的发热值，可以将丙烷通过丙烷入口（40添加到烘焙气体管道中，丙烷入口（40位于用于烘焙气体的入口⑺和用于烘焙气体的出口⑷之间。[0146]参考文献[0147][1]M.JPrinsetal.Moreefficientbiomassgasificationviatorrefaction.Energy2006,31,15,3458-3470.[0148][2]P.C.A.Bergmanetal.TorrefactionforEntrainedFlowGasificationofBiomass；ReportC--05-067；EnergyResearchCentreofTheNetherlandsECN:Petten,TheNetherlandsJuly2005;[0149][3]K.Hakanssonetal.Torrefactionandgasificationofhydrolysisresidue.16thEuropeanbiomassconferenceandexhibition，Valencia，Spain.ETAFIorence，2008.[0150][4]A.Nordin,L.Pommer,I.Olofsson,K.Hakansson,M.[0151]Nordwaeger,S.ffiklundLindstrom,M.Brostrom,T.[0152]Lestander，H.Orberg，G.Kalen，Swedish[0153]TorrefactionRDprogram.FirstAnnualReport2009-12-182009.

权利要求：1.一种用于烘焙生物质及燃烧生成的烘焙气体的方法，该方法包括以下步骤：a对烘焙反应器中任选的预干燥生物质进行烘焙从而获得烘焙的生物质和烘焙气体b通过由流过喷射式燃烧器的一次空气流产生的下压力，烘焙气体从所述烘焙反应器排出并进入第一燃烧区，c将二次空气流流入所述第一燃烧区以至少部分地燃烧所述排出的烘焙气体从而获得热烟道气d通过将第一热烟道气流从所述第一燃烧区转移至气体混合装置，从而将在步骤c获得的所述热烟道气分为第一热烟道气流和第二热烟道气流e将所述第二热烟道气流转移至第二燃烧区f以等于或超过化学计量的氧气速率将三次空气流流入所述第二燃烧区以进一步燃烧所述第二热烟道气流从而获得进一步燃烧的烟道气流g将进一步燃烧的烟道气流转移至热回收装置，其中在步骤f中获得的进一步燃烧的烟道气流的温度降低从而获得冷烟道气流h将在步骤g获得的冷烟道气部分转移至所述气体混合装置使所述冷烟道气流与第一热烟道气流混合从而获得部分冷却的烟道气流i将从步骤h获得的所述部分冷却的烟道气流转移至所述烘焙反应器使得所述任选的预干燥生物质与所述部分冷却的烟道气流直接接触从而通过所述部分冷却的烟道气流直接加热所述任选的预干燥生物质。2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤c中获得的所述热烟道气的温度高于850°C，例如高于900°C，例如高于1000°C。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤g中获得的所述冷烟道气温度在60°C-300°C之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤h中获得的所述部分冷却的烟道气流的温度在600°C-100TC之间。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中存在于在步骤c中获得的所述热烟道气中的烘焙气体在步骤f完全燃烧。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述在步骤c中的燃烧以亚-化学计量氧气速率进行。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一次空气流、二次空气流和或三次空气流在位于所述第二燃烧区的下游但在所述热回收装置的上游的空气加热器中进行预加热，且其中使用在步骤f中获得的所述进一步燃烧的烟道气流的热量来加热所述空气。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤g中获得的所述冷烟道气通过设置在所述热回收装置和所述气体混合装置之间的风扇被引导至所述气体混合装置。9.一种用于烘焙生物质及燃烧生成的烘焙气体的系统，该系统包括i一用于烘焙任选预干燥生物质的烘焙反应器，其具有-生物质入口和生物质出口，其中能够在烘焙过程中沿着生物质输送方向将生物质从所述生物质入口输送至所述生物质出口，-至少一个用于烘焙气体的出口，以及-至少一个用于部分冷却的烟道气的入口，引导部分冷却的烟道气至所述烘焙反应器使得进入所述入口的部分冷却的烟道气能够与存在于所述烘焙反应器内的生物质直接接触ii一喷射式燃烧器，包括-一用于烘焙气体的入口-一用于一次空气的入口，以及-一用于空气烘焙气体混合物的出口其中用于所述喷射式燃烧器的烘焙气体的入口连接至用于所述烘焙反应器的烘焙气体的出口，使得烘焙气体能够从所述烘焙反应器中排出到所述喷射式燃烧器中并且与所述喷射式燃烧器内的一次空气混合；iii第一燃烧区，位于紧邻用于所述喷射式燃烧器的空气烘焙气体混合物的出口下游，使得所述空气烘焙气体混合物能够流过所述喷射式燃烧器进入所述第一燃烧区并且其中所述第一燃烧区包括-一用于热烟道气的第一出口和-一用于热烟道气的第二出口，以及-一用于二次空气的入口iv第二燃烧区，具有；-一用于热烟道气的入口，连接至所述第一燃烧区的热烟道气的第二出口-一用于三次空气的入口，以及-一用于进一步燃烧的烟道气的出口V—热回收装置，具有连接至用于所述第二燃烧区的进一步燃烧的烟道气的出口的入口，和用于冷烟道气的出口vi一气体混合装置，用于将从所述第一燃烧区的热烟道气的出口排出的热烟道气与从所述热回收装置的冷烟道气的出口排出的冷烟道气混合，其中所述气体混合装置包括-一用于冷烟道气的入口，连接至所述热回收装置的冷烟道气的出口-一用于热烟道气的入口，连接至所述第一燃烧区的热烟道气的第一出口一一用于部分冷却的烟道气的出口，连接至所述烘焙反应器的部分冷却的烟道气的至少一个入口。_10.根据权利要求9所述的系统，进一'步包括空气预加热器，用于加热所述一次全1、一次空气和或三次空气，并且其中所述空气预加热器位于所述第二燃烧区和所述热回收装置之间，从而能够使用从所述第二燃烧区的进一步燃烧的烟道气的出口流出的烟道气中的热量来加热所述一次空气、二次空气和或三次空气。11.根据权利要求9-1〇所述的系统，其中所述气体混合装置是气体喷射器。12.根据权利要求9-11所述的系统，其中所述系统进一步包括一风扇，风扇具有连接至所述热回收装置的冷烟道气的出口的一入口，和连接至所述混合装置的冷烟道气的入口的-出口13.根据权利要求9-12所述的系统，其中所述烘焙反应器至少包括用于部分冷却的烟道气的第一入口和第二入口，并且其中所述用于部分冷却的烟道气的第一入口位于所述烘焙反应器的上游区域，以及所述用于部分冷却的烟道气的第二入口位于所述烘焙反应器的下游区域。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述至少一个用于烘焙反应器的烘焙气体的出口位于所述用于部分冷却的烟道气的第一入口和第二入口之间。15.根据权利要求13-14所述的系统，进一步包括氧气供应装置，用于通过所述用于部分冷却的烟道气的第二入口将含氧气体受控供应至所述烘焙反应器。

百度查询： 比奥恩德夫公司 用于生物质的节能烘焙的方法及系统

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD