CN102361964A - 生产含碳燃料的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种生产含碳燃料(10)的方法,其中通过压缩含碳原材料(2)和添加预定量的促进所述燃料热利用的添加剂(4)来形成所述燃料(10),并且所述添加剂(4)的化学成分中包含钙元素和/或镁元素,且包含或者不包含碳元素。根据本发明,在第一方法步骤中,压缩含碳原材料(2),以这种方式生产压制燃料物品(6),然后把所述添加剂(4)添加到该压制燃料物品(6)的至少一个区域(6a)内。

Description

生产含碳燃料的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种生产含碳燃料的方法和装置。该燃料可用于,比如,把含碳原材料转换成优选地为液态燃料。这种情况下,人们早就从现有技术得知可以用这种方式气化生物质以获得燃料。如DE 102 27 074A1中已公开的用于气化生物质的方法和用于气化生物质的设备。其中,这些物质在以气密的方式从气化反应器中分离的燃烧室内燃烧,并且来自该燃烧室的热能被引入到该气化反应器中。
背景技术
众所周知,在现有技术中,可再生原材料比如木材、麦秆、干草和含油植物,可用作化石能量载体的替代品,比如燃油和天然气。此外,废物和废料通常也被用作次生原料并被投入到热利用中。
EP 1837390A1公开了一种加工未处理木材和类似燃料的方法和装置。其中,这种燃料经过干燥阶段后,可准备用于产生热量。在这种情况下,通过添加生石灰来加工纯粹的生物燃料,并且该混合物可用于直接产热或者在混合后通过压缩产热。添加生石灰可减少该燃料中水的含量。
对于已知的,例如污水污泥,由于世界范围的限制性指令,所述污水污泥也日益用作热气化的原材料。然而,传统的初级原材料载体,比如煤,作为能量载体,其重要性在将来会逐步增加。含碳燃料可直接被转换成热能,该转换也可用于生产更高性能的燃料或者气体或生物燃料。
在这方面,已知的工艺为对燃料进行发酵、燃烧、油转换以及气化。在这方面,公知的是在将近800摄氏度的高温下进行这种燃料的热转换。为了进行这种转换,原材料应具有低水分含量。在这方面,众所周知,原材料是在使用前粉碎的,比如剁碎、切碎、绞碎,然后进行干燥和压紧,再然后该原材料以压缩的形式进入转换过程。这种情况下,以现有技术进行原材料的压紧,比如,使用液压或者机械压力压紧,使得在随后的处理工艺过程中处理得更加容易。
在实际的热转换工艺中,比如燃烧或者气化,在现有技术中会形成块、熔渣或者玻璃化灰,这也增加了清理相应设备的难度。因此,在现有技术中,把石灰或者白云石添加到燃料中,以这种方式增加灰融化点或者灰软化点。
一些生物质,比如麦秸,由于具有高氯化物或者钾含量,这些生物质的灰软化点大约为800摄氏度,明显低于比如木材的1200摄氏度的灰软化点。对于林木以及废材的压制物品,添加石灰提高了灰融化点或者灰软化点,并且允许在热转换过程中以高于1200摄氏度的温度使用该压制燃料物品,这也相应地用于高矿物含量的废料和污水污泥生产出的压制物品。
而且,从现有技术已知把原材料预先同添加剂混合,比如粉状石灰,然后压缩该混合物。然而,这在压缩操作中产生了缺点,换言之,该操作削弱了压制物品的强度。
发明内容
因此,本发明的目的是改进用于气化设备的燃料。尤其是,本发明的目的是提供一种装置和方法,通过该装置和方法,可将能提高燃料气化可能性的添加剂加入到燃料中。此外,还提供了能够定量添加这种添加剂或者添加可变量的添加剂的可能性。进一步地,提供了一种降低灰尘的方法,用于提供加入了例如石灰的原材料。
根据本发明,通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求10所述的装置,可实现该目的。从属权利要求提供有利的实施例和进一步的发展。
在根据本发明的一种用于生产含碳燃料的方法中,该燃料,尤其作为用于热利用的原材料,通过压缩含碳原材料和添加预定量的促进燃料热利用的添加剂而形成,该添加剂包含具有或者不具有碳的钙元素和/或镁元素的化合物。通常,可使用碱土金属盐。
根据本发明,在第一步骤中,用这种方式压缩含碳原材料并生产压制燃料物品,然后把添加剂添加到该压制燃料物品的至少一个区域内,优选地为该压制燃料物品的至少一个表面上。优选地,添加剂的添加应该在热利用之前,换言之,尤其地,应该在该燃料送入气化炉之前。
根据本发明,通过在压缩该原材料之后添加该添加剂,可更精确地对添加到该压制燃料物品的添加剂进行定量。因此,该燃料,比如来自初级原料例如迅速再生能源木材、残木和废木、林木、木片、麦秸、干草,和化石起源原材料比如煤,以及次生原材料比如废料和废物,以压缩的形式制成压制燃料物品,然后添加添加剂,例如石灰,由此提高热利用工序中的灰融化点或者灰软化点。
如上所述,由于优选地随后进行热利用工序,所以该添加剂添加在压制燃料物品的一个表面上。然而,也可以不把添加剂添加到压制燃料物品的一个表面上,而是比如通过套管或者类似物品,把该添加剂引入该压制燃料物品的内部。通过本发明的流程,添加剂对燃料的量的比值也可以灵活的方式变化,并且更进一步地,如上所述,通过添加添加剂,该压制燃料物品的稳定性不会有不好的变化。
基于该燃料的矿物成分,在实际生产工序之后,也就是压紧燃料之后,该添加剂可以期望的量应用于该压制燃料物品,使得在热利用工序中该压制燃料物品的灰融化点或者灰软化点被调整到适于单独用于该燃料的工序的最佳等级,该等级防止形成块,减少熔渣或者防止灰的玻璃化。
优选地,该添加剂为石灰或者含石灰的物质。然而,也可使用具有或者不具有碳的含钙和/或镁的其他化合物,尤其是碳酸钙岩石,比如白垩或者白云石,还可以是氧化镁和/或氧化钙。
优选地,液态物质被应用到压制燃料物品中,该液态物质包含添加剂或者其本身就是添加剂。因此,通过把添加剂,尤其是把具有某一液体稠度的和/或不同厚度的添加剂应用到压缩物品中,优选地应用到其表面上,来处理并产生该压制燃料物品,该压缩物品也可为比如团块或者球团的形式。
应用该液态形式的添加剂,可防止在进一步输送具有添加剂的压制燃料物品的过程中,该添加剂被吹离或者磨损。
优选地,该添加剂被添加到该压制燃料物品的几个表面或者表面段。这就意味着该添加剂可用于该表面的整体或部分,应用于一个面或者几个面上,或者在内表面或者外表面。
在进一步的优选方法中,通过刷涂该添加剂、喷洒该添加剂、压紧该添加剂、把该压制燃料物品浸入该添加剂中、以及上述的组合等等,把所述添加剂添加到表面上。在这种情况下,比如,通过印刷、刷涂、浸入或者喷洒装置,比如滚筒、刷子,能够用浸渍浴或者用喷嘴添加该添加剂,比如石灰。
如上所述,在应用的过程中,该添加剂以某一液体稠度存在,该添加剂可具有粘的或者稀的液体稠度。这取决于最佳的添加剂对燃料的量的比值。
优选地,除了促进热利用的实际物质,比如石灰,还添加了其他物质,比如水和/或粘合剂。这里,该添加剂由石灰和水组成。
优选地,添加剂中石灰的含量可变化,其目的在于能够适应该方法的不同应用环境。
在又一个优选的方法中,该添加剂包含水或者粘合剂。比如石灰也可能以液态存在,并且除了水之外,可能还包含粘合剂,其中粘合剂能够改变液体状态的稠度。同时,也可以首先在压制燃料物品表面附着粘合剂层,然后在该粘合剂层上再附着添加剂。
进一步地,在应用该添加剂的过程中,使用了该压制燃料物品的一个粗糙表面。这种情况下,相应的稀液体添加剂也能够应用在该压制燃料物品的里边,或者渗透其中。优选地,该添加剂以一定的量添加到该压制燃料物品内使得促进热利用的物质的重量含量在0.5%和10%之间,优选地在1%和3%之间(基于该压制燃料物品的总重量)。
在又一个优选的方法中,沿着预定传输区域传输该压制燃料物品。这种情况下,可以首先通过压紧来生成该压制燃料物品,然后传输该物品。如上所述,通过给该压制燃料物品的表面增加添加剂,尤其是增加石灰,在随后的热利用工序中可单独为该燃料调整或者提高灰融化点或者灰软化点。
通过把不同量的石灰添加到该压制燃料物品的表面,能够单独为该燃料调整灰融化点或者灰软化点,以在热利用工序中保持最佳的反应器温度。此处要注意的是,上面提及的压制燃料物品可具有不同的灰融化点或者灰软化点,这取决于其成分。
该压制燃料物品的形状可以不同,比如为圆形、椭圆形或角形,包括不同的厚度和长度。通过高度压缩产生的该压制燃料物品在存储的几个月中,尺寸依然稳定,并且该压制燃料物品也不形成团、结块或者融合在一起。因此,即使在较长的存储时间后,根据本发明,该压制燃料物品仍具有良好的浇注和流淌性能并且容易测量。由于该较长的存储时间,通过消除石灰尘的方法把石灰添加到该压制燃料物品也是可取的。
如果在压紧操作后该压制物品具有高温,那么会增加该添加剂或者石灰对该压制燃料物品表面的束缚,并且由于高温,该添加剂能够较为快速地干燥。相对于没有添加剂的压制物品的强度和稳定性,用这种方法处理的含石灰的压制燃料物品没有缺点,这是因为,如上所述,该添加剂优选地应用于其表面。
进一步地,还能够通过不同尺寸的应用区域,来改变添加剂对燃料的量的比值,石灰也能够通过液态形式的添加剂应用到压制物品的几个面上,也就是说,该添加剂为稀液体或粘稠液体都可以,这样能避免形成灰尘。根据本发明的方法,允许在很短的反应时间内以上述方式调整要使用的石灰量,使得根据该燃料的矿物成分可迅速地影响灰融化点或者灰软化点。
本发明进一步涉及把含碳产品转换为优选是液态燃料的方法,其中在第一方法步骤中,通过上面描述的方法产生含碳燃料,然后在气化炉内,优选地在固定床气化炉内,气化该燃料。
然而,在这里,用这种方式生产的燃料也能够进行其他热处理。
本发明进一步涉及一种生产含碳燃料的装置,包括压紧装置以及添加装置,该压紧装置压缩含碳原材料以形成压制燃料物品,该添加装置用于向该原材料添加促进燃料热利用的添加剂。根据本发明,在燃料的传输方向上,相对于该压紧装置,该添加装置安装在下游并配置成使得该添加装置把添加剂添加到该压制燃料物品的至少一个表面或者一个区域。
根据本发明的装置先生产压制燃料物品,然后把该添加剂添加到该压制燃料物品上,优选地覆盖在其表面上。
在有利的实施例中,预定传输区域安装在该压紧装置和该添加装置之间,可沿着该预定传输区域传输压制燃料物品。在这种情况下,也可沿着该传输区域冷却该压制燃料物品。
在又一有利的实施例中,该添加装置包括计量装置以测量添加剂的量。在这种情况下,该计量装置可配置为,例如应用该计量装置改变添加剂内的石灰含量,该计量装置也能够配置为可以从总体上改变到达压制燃料物品的添加剂的量。优选地,该添加装置包括把添加剂应用到该压制燃料物品的喷洒装置或者刷涂装置。
在又一有利的实施例中,该添加装置安装在该压制燃料物品的传输路径之上。在这种情况下,该添加装置可配置成为压制燃料物品连续装料。
附图说明
从附图中可看到进一步有利的实施例,其显示:
图1为根据本发明的装置的示意图。
附图标记说明
1装置
2原材料
4添加剂
6压制燃料物品
8喷头
12压紧装置
13管
14添加装置
15贮存器
18传输区域
20架子
22进料装置
T传输方向
具体实施方式
图1为根据本发明的装置1。该装置1包括压紧装置12,原材料2可通过进料装置22送入该压紧装置12。该压紧装置12由该原材料生产出压制燃料物品6,通过该压紧装置12的管13将该压制燃料物品6推出该装置之外。
附图标记14代表把添加剂4添加到已经压紧的压制燃料物品6的添加装置。这里,该添加装置14可具有用于存储该添加剂4的贮存器15。进一步地,该添加装置14能够包括一个或多个喷头或者喷嘴8,以把该添加剂4应用到该压制燃料物品6中。
此外,可提供混合装置(未示出),该混合装置将该添加剂4,例如促进热利用的物质,和其他物质,比如水,混合在一起。同时也可用该混合装置调整促进热利用的物质的预定含量。
在传输方向T上,该添加装置14之后是冷却和传输区域18,该压制燃料物品6沿着该区域冷却。进一步地,还提供了安装在压紧装置12和添加装置14之间并把另一种添加剂,比如粘合剂,添加到压制燃料物品的应用装置。如图1所示,已经添加有添加剂的压制燃料物品6,沿着添加装置14下游的位于架子20上的传输路径移动。
用这种方法生产并填充有添加剂4的压制燃料物品6可以存储或者也可直接送入气化炉中(未示出)。
由于该压制燃料物品6的高温,该添加剂4可快速干燥。另一方面,不引入添加剂到该压紧装置12中,这样可防止磨损。
本申请所公开的所有特征都被宣称对于本发明必不可少,在本发明中,这些特征无论单个还是结合在一起,相对于现有技术都具有新颖性。

Claims (15)

1.一种生产含碳燃料的方法,其中通过压缩含碳原材料(2)和添加预定量的促进该燃料热利用的添加剂(4)来形成该燃料,并且该添加剂(4)包含碱土金属盐,其特征在于,
在第一方法步骤中,用这种方式压缩所述含碳原材料(2)并生产压制燃料物品(6),然后把所述添加剂(4)添加到该压制燃料物品(6)的至少一个区域。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,液体物质被应用到所述压制燃料物品(6),该液体物质包含所述添加剂(4)。
3.根据前述至少一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述添加剂(4)包含石灰(4)。
4.根据前述至少一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述添加剂(4)被添加到所述压制燃料物品(6)的几个表面或者表面段。
5.根据前述至少一项权利要求所述的方法,其特征在于,
通过刷涂所述添加剂、喷洒所述添加剂、压紧所述添加剂、把所述压制燃料物品(6)浸入所述添加剂中、以及上述的组合,把所述添加剂添加到所述表面上。
6.根据前述至少一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述添加剂(4)内的石灰含量可变。
7.根据前述至少一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述添加剂(4)包含水或者粘合剂。
8.根据前述至少一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述压制燃料物品(6)沿着预定传输区域传输。
9.一种把含碳原材料(2)转换成优选地为气态和/或液态燃料的方法,其中,在第一方法步骤中,通过根据前述至少一项权利要求所述的方法,生成含碳燃料,然后在气化炉内气化该燃料。
10.根据前述至少一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述添加剂(4)包含钙元素或者镁元素中的至少一个。
11.根据前述至少一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述添加剂包含碳。
12.一种生产含碳燃料的装置,包括压紧装置(12)以及添加装置(14),该压紧装置(12)压缩含碳原材料以形成压制燃料物品,该添加装置(14)将促进燃料热利用的添加剂(4)添加到原材料,其特征在于,
在该燃料的传输方向(T),相对于该压紧装置(12),该添加装置(14)安装在下游并配置成使得该添加装置(14)把该添加剂(4)添加到该压制燃料物品(6)的至少一个表面。
13.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,
预定传输区域(18)安装在所述压紧装置(12)和所述添加装置(14)之间,所述压制燃料物品可沿着该预定传输区域传输。
14.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,
所述添加装置(14)具有测量所述添加剂的量的计量装置。
15.根据前述至少一项权利要求所述的装置,其特征在于,
所述添加装置(14)安装在所述压制燃料物品(6)的传输路径之上。
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