TW201200238A - Contrivance and method for the thermal pretreatment of solid feedstocks in a concentrically staged fluidised bed - Google Patents

Description

201200238 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 · 本發明係關於在分級式流體化床中熱預處理固態能量 原料，該等原料包括（例如）生物燃料及其他高反應性燃 料、化石燃料及殘餘物。該分級式配置由兩個同心配置之 處理區組成，該等處理區中之每一者可就滞留時間及溫度 加以調整。 【先前技術】 預處理意謂烘乾或培燒原料。培燒（亦稱為「溫和敎 解意謂在低於約3G(rc之溫度下的有機原料（諸如，生 =質）之分解反應。在高於彻t之溫度下’僅小部分之固 態材料以焦炭之形式殘留，纟彻。〇下，約2〇心。之山毛 樓木材殘留，而在約25η：τ，約8()机％至95札％ (取決 於生物f之類型）以固態材料之形式殘留。在22〇。〇至35(TC 下對生物質的處理具有如下效果：因纖維結構而產生之韌 度降低。此使得後續額外粉碎較容易且相當大程度 粉碎所需之能量需求。 f · :級流體化床之典型特性為移走之產物顆粒之滞留時 B刀佈》尤其旨在進行培燒之狀況下，此為不利的，此係 因為其將由於不同滯留時間導 要變化。 t^素組成具非所 【發明内容】 因此，本發明之目的在於允許更均勻地 顆粒之滯留時間分佈以便使顆粒滯留時間相等。：：：： 201200238 地配置流體化床’且在不同處理區中執行熱處理，且判定 不同處理區之幾何組態來努力達成此等目的。 藉由使用用於熱預處理含有水之固態原料的流體化床 反應器來達成本發明之目的，該流體化床反應器包含： •用於固持具有至少兩個同心配置之處理區之分級式 固定流體化床的器件，其中 •該等處理區中之每一者具有用於流體化氣體之至少 一個單獨氣體入口，且 •該等個別處理區僅藉由溢流連接， •每一處理區藉由一溢流堰與相鄰處理區分離， •最外部處理區配備有一用於原料之進料器件，且 •最内部處理區配備有一用於經預處理之原料之排出 口 ° 【實施方式】 本發明之一具體實例提供部分地降低且相對於進料器 件偏移180度之溢流堰。若組態涉及若干同心配置之處理 區’則可知:供若干溢流堰’該等溢流堪均部分地降低且相 對於各別外部處理區之溢流偏移1 80度。 本發明之另一具體實例提供在該等處理區中之至少一 者中之底流堰。 本發明之又一具體實例提供每一處理區中之單獨氣體 出口器件。提供喷嘴、開口、槽或鐘形物作為用於流體化 氣體之氣體入口器件。 藉由用於在流體化床反應器中分級地操作之流體化床 6 201200238 中熱預處理固態原料的古&七$二、丄+ 化庆J·右δ I、6 # 法來達成本發明之目的，該流體 化床具有至ν兩個同心配置之處理區，其中 •將該固態原料饋人至該流體化床之最外部處理區，立 中經由«化氣體攪拌且流體化該流體化床， ^ •針對該流體化床之每一級調整出一特定溫度及一特 定滯留時間， •針對各級別單獨地控制該流體化氣It之溫度， •欲在該流體化床中流體化之材料經由溢流堰自各別 外部處理區流入至各別内部處理區中，且 •欲在該流體化床中流體化之材料與產物一起自最内 部處理·區之底部排出。 可適用於例示性具體實例且可適用於根據本發明之其 他可能（但未展示）具體實例者，其係可根據針對各別處 理區所計劃之滯留時間的需要而個別地選擇處理區之尺 寸0 進料扭轉機（feeding screw ) 2自外部供應處理區4， 旨在達成顆粒之最大滯留時間。此意謂存在兩種組態： 1 )經由如圖1、圖2及圖3中展示之溢流實施自處理 區4至下一處理區之固體傳送，在此狀況下進料扭轉機將 定位於下部床範圍中。 2)首先經由如圖4中展示之底流實施自處理區4之固 體傳送’在此狀況下進料扭轉機將定位於上部床範圍中。 取決於大流量’亦可構想跨圓周分佈之若干進料扭轉 機。 201200238 向每一處理區供應溫度個別地受控之流體化氣體。 歸因於同心組態（亦即，反應器3及隔離壁8之圓度）， 流體，氣體5及】〇可經饋人以使得在處理區之流體化床中 及在每一處理區中產生迴旋。 •反應器3之外壁可設計成具有雙重壁且供應額外加熱 介質。 、 使得熱另外在處理區之間 理區9經歷焙燒，則熱自 -隔離壁8可具有導熱設計， 交換。若處理區4經歷烘乾且處 内部傳送至外部。 ▲内部處理區之底部可為圓錐形的，且卸料扭轉機_ 5又^為冷卻扭轉機。 以下各者可用作流體化氣體： -惰性氣體，諸如氮氣或二氧化碳或其混合物， •空氣或「空乏」空氣，其為空氣添加氮氣以（例如） 降低氧氣含量， 川'〜柯肌甘稠助燃燒系敍 :4為一般慣例°所產生之熱煙道氣與空氣及/或象 混合至所請求溫度且接著用作流體化氣體。 再循環氣體；若（例如）經除塵之廢氣Μ之部分 = 其可與新鮮氣體（亦即，煙道氣、惰性氣體: 山“且再加熱，且接著供應至裝置作為流體化氣體 軋體分配板可經設計以使得每一處理區具備 氣體分配器。為此，可推薦兩種變型： 、 喷嘴盤，變型卜有利的是：圖1展示具有平坦氣體 8 201200238 配板之處理區4。在此狀況下’可推薦如在流體化床中常用 開放」噴嘴盤，固體可（例如）在雜質之狀況下或若 反應器待排空歷時一停機時間而經由肖「開放」喷嘴盤向 下排出>6•如圖2至圖5中展示，底部為大體圓錐形的， 則「開放」噴嘴盤亦為可行的。 噴觜盤’變型2 :此處，針對所有氣體分配器表現一大 體圓錐形底部。為允許排空反應器1 8可具備多個襟翼 (以p)，使得固體之總量可進人内部處理區9且經由中心排 出口排出。 本發明經由六個圖加以更詳細地解釋。 、圖1展示具有兩個處理區之變型的實例。原才斗i經由 進料扭轉機2饋人至反應器3之第—處理區心處理區4經 L體化氣體5而攪拌及流體化。舉例而言，流體化氣體: 之：度經選擇以使得原料在第一處理區4中經歷烘乾。來 匕氣體及經蒸發之水之廢& 6離開處理區4。流體化 二用及不間斷原料供應允許經烘乾原料卜經由溢流7連續 :送至第二處理區9中。該兩個處理區藉由隔離壁8分離 J -為同。的。處理區9經由流體化氣體1 〇流體化。流 化氣體U)之溫度可根據所請求處理之需要來設定。若原 ^之培燒待執行’則流體化氣體Μ之溫度經選擇以使得 :理區9之流體化床中建立（例如）2机之平均溫度。 =心氣體10及在培燒期間釋放之氣體分量之廢氣η 離開處理區9。經處理之吝你丨q 區9之底部排出 物13經由卸料扭轉機12在處理 201200238 。圓2展示類似於圖1之兩級裝置。與圖1相比，處理 區4之底部正如反應器3之壁為圓錐形的。 圖3展示根據本發明之具有三個同心處理區4、及9 =裝置’該三個同心處理區中之每一者經歷單獨流體化作 用。圖4展示根據本發明之具有三個同心處理區4、ΐ6^ 之裝置’目亥個同心虚裡p 士 £中之母一者具備單獨流體化氣 处理區4及16自身經由底流堰22來分區。經流 體化之固體在經由隔離壁 須首先穿過底_22 ^ 4㈣9或16之前必 自隔離壁8設計作為溢流堰。由來 自供乾區段之經釋放之k节，知 ^ 摔作模弋彳篆/飞及經釋放之揮發物（取決於 細作棋式）的流體化翁體 、成的所有廢氣17離開流體化床 《興裂地載滿粉塵之反廊 ^ 處理或排至… 廢氣17接著在進-步使用或 處：排至大乳中之前穿過粉塵分離器… 例而§，將粉塵分 α ψ舉 過^ 具有所需反吹氣體21之 靜電集塵器或其他虞虽則技術水準之旋風器' 氣體分離之粉塵丨 。楗i、。如所示，已與 反應器。未表示另一有利變型 ^原枓一起再饋入至 供應至產物流13之變型。 方即，用以將粉塵19直接 圖5展示本發明之另一有 之表示，構成處理區令之 、貫例。基於根據圖4 中之反應器之頭邱t卜降的隔離壁延伸遠至圖5 及15之可能性 杈供早獨廢氧流出口 6、11 置。因此’舉例而▲⑴°例如）引起個別隨後處理或處 幻而卜提供個別粉塵移除為可能的。使用 10 201200238 部分流中之—者或若干者來將流體化氣體u)供應至另一處 :區亦為可能的。舉例而言，使自中心處理區"多走之廢 m再循環且至少部分地供應流體化氣體5或㈣為有利 的。此將取決於溫度位準而需要再加熱、在需要之狀況下 的粉塵移除，及壓力之增加。 圖6展示本發明之又一有利具體實例。基於圖i或圖2 :表-，圖6展示溢流堪8之經最佳化組態。溢流堪8 :::成溢流7之凹座23。在處理區"流體化之顆粒將 較佳地在溢流堰8之此最低點處溢出至下—處理區 :座23與進料扭轉機2面對面地配置（此將相當大地延長 時間且顯著地使滯留時間分佈均勻化)，則將形 【圖式簡單說明】 本發明經由六個圖加以更詳細地解釋。 圖I展示具有兩個處理區之變型的實例 圖2展示類似於圖1之兩級裝置； 圖3及圖4中之每_ 心處理區之裝置； 者展示根據本發 明之具有三個同 步有利具體實例 圖5及圖6展示本發明之進一 【主要元件符號說明】 1 :原料 2 :進料扭轉機 3 :反應器 4 :處理區 11 201200238 5 :流體化氣體 6 :廢氣 7 .溢流 8 :隔離壁/溢流堰 9 :處理區 I 0 :流體化氣體 II ‘·廢氣 1 2 :卸料扭轉機 1 3 :產物 1 4 :流體化氣體 1 5 :廢氣 1 6 :處理區 17 :廢氣 1 8 :粉塵分離器 1 9 :粉塵 2 0 :經除塵之廢氣 2 1 :反吹氣.體 22 :底流堰 23 :凹座 12

Claims (1)

1. 201200238 七、申請專利範圍： 固態原料的流體化床反 i·一種用於熱預處理含有水之 應器，其特徵在於 該流體化床反應器具備用於固持且 付/、有至少兩個同心配 置之處理區之一分級式固定流體化床的器件，其中 該等處理區中之每一者具有用於流體化氣體之 個單獨氣體入口，且 該等個別處理區僅藉由溢流連接， 每一處理區藉由一溢流堰與相鄰處理區分離， 最外部處理區配備有一用於原料之進料器件，且. 最内部處理區配備右_用於奴 w ^ 用於經預處理之原料之排出 2. 如申請專利範圍第！項之流體化床反應器，其特徵在 於U化床反應、器具備一溢流Μ，該溢流堪部分地降低 且相對於該進料器件偏移180度。 3. 如申請專利範圍第2項之流體化床反應器，其特徵在 於該机體化床反應器具備若干溢流堰，該等溢流堰均部分 地降低且相對於各別外部處理區之該溢流偏移丨8〇度。 4. 如申明專利範圍第1項至第3項令任一項之流體化床 反應盗，其特徵在於該流體化床反應器在該等處理區中之 至 >、一者_具傷一底流堪。 5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之流體化床 反應益，其特徵在於每一處理區具備單獨氣體出口器件。 6. 如申請專利範圍第1項至第5項令任一項之流體化床 13 201200238 反應器，其特徵在於用於流體化氣體之該氣體入口具備喷 嘴、開口、槽或鐘形物。 7· —種用於在一流體化床反應器中分級地操作之一流 體化床中熱預處理固態原料的方法’該流體化床反應器具 有至少兩個同心配置之處理區，該方法特徵在於 將該固態原料饋入至該流體化床之最外部處理區，其 中經由流體化氣體攪拌且流體化該流體化床， 針對该流體化床之每一級調整出一特定溫度及一特定 滯留時間， 針對該等各級別單獨地控制該等流體化氣體之溫度， 欲在該流體化床中流體化之材料經由溢流ϋ自各別外 部處理區流入至各別内部處理區中，且 右人在U化床中流體化之材料與產物一起自最内部 處理區之底部排出。 八、圖式： (如次頁） 14