[发明专利]生物质烘干系统与方法

说明书

提供了生物质烘干系统，其允许连续的烘焙过程，涉及将生物质颗粒引入到具有低氧气环境的旋转反应器鼓。通过热气流输送颗粒穿过鼓并且同时借此烘干。将离开鼓的气体再循环回到热源以用于在再次进入鼓之前再加热气体。也提供了生物质烘干的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年10月8日提交的美国临时专利申请61/391,442号和2011年8月25日提交的美国专利申请13/218,230号的权益，出于一切目的，通过引用将它们的全文并入本文。

发明背景

技术领域

本公开内容通常涉及生物质烘干系统与方法，特别是其包括纤维素生物质烘干系统与方法。

相关领域的描述

生物质颗粒的烘干为众所周知的并且为其中在低氧气环境中加热生物质颗粒的过程。这导致颗粒内的挥发性化合物蒸发并且降解颗粒的蜂窝结构，产生了部分的质量损失与易碎性的增加。它也导致了剩余的蜂窝结构内的反应，增强产物的防潮性。当在热能/单位重量方面测量时，烘干的颗粒具有提高的能量值。生物质颗粒的烘干程度取决于几个因素，包括所应用的加热水平，所应用的加热时间的长度，以及周围的气体条件(特别是就氧气水平而言)。

目前的系统力图机械地控制加热、停留时间以及氧气水平变量以获得一致的烘干颗粒。倾向于在低水平的氧气条件下烘干生物质颗粒的典型机制使用机械手段输送颗粒(诸如旋转托盘或螺杆)并且在输送表面应用加热用于传导至待烘干的颗粒。此类机制具有各种缺点，包括难以或不可能显著地按比例地扩大容量。随着对烘干的生物质的需求增加，目前机制的有限容量已变成妨碍此类生物质使用的一个问题。因此，申请人相信需要能够始终如一有效地产生烘干的生物质颗粒的改进的方法与系统。这些方法与系统应该基于以下的原则与概念：允许严格的流程控制同时获得大容量，以满足不断增长的需求。

发明概述

本文所述的实施方案提供了生物质烘干系统与方法，特别好地适于以有效与始终如一的方式烘干各种大小的生物质颗粒(特别是包括纤维素生物质颗粒)。所述系统与方法可容易地扩展以满足各种各样的工业需求，并且就监测与调节操作的参数而言提供增强的流程控制，以最佳化或调整所得的烘干的生物质颗粒的特征。

根据一实施方案，生物质烘干系统可概括为包括接收生物质颗粒的入口；配置为围绕其纵轴旋转的反应器鼓，反应器鼓在沿着反应器鼓的长度的多个位置具有位于其中的多个刮板；反应器鼓上游的热源，其在操作期间加热系统中包含的气体至足以烘干生物质颗粒的温度；连接到系统的通风装置，当系统处于运行状态时，产生足以间歇地沿着反应器鼓的长度运输生物质颗粒的穿过反应器鼓的热气流，随着反应器鼓旋转，生物质颗粒被刮板扬起并喷淋穿过热气流；以及至少连接反应器鼓、热源和通风装置的气道，以将离开反应器鼓的部分气体再循环回到热源以再加热气体用于再引入到反应器鼓中。

随着气流间歇地运输生物质颗粒穿过反应器鼓，热气流直接加热生物质颗粒。扬料板被配置为调整生物质颗粒穿过反应器鼓的运动，从而影响反应器鼓内生物质颗粒的停留时间。扬料板可包括，以规则的或不规则的间隔以及至少沿着反应器鼓的纵向长度的三个位置，围绕反应器鼓的内圆周彼此隔开的刮板。通过就相似大小的颗粒而言，相对更密的颗粒移动穿过反应器鼓更慢，以及就相似密度的颗粒而言，相对更大的颗粒移动穿过反应器鼓更慢，扬料板与热气流协同操作以根据颗粒密度和/或大小分类生物质颗粒。

生物质烘干系统还可包括位于反应器鼓下游的料斗，以收集离开反应器鼓的烘干的生物质颗粒并且从系统排出烘干的生物质颗粒。系统还可包括从系统消除废气的管道，其带有控制阀与阻尼器，放置控制阀与阻尼器以调节系统内的压力水平从而阻止氧气的渗入同时使废气能够离开系统。管道，可将废气从系统按路线运送至远程装置以供在辅助或补充的过程中使用废气。例如远程装置可以为燃烧器，其被配置为在操作期间利用废气经由热交换器将热供应给通过反应器鼓的气体。