CN102216686A - 运行用来生产生物乙醇的设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行用来生产生物乙醇的设备(1)的方法，在所述方法中使生产过程的有机废产物、特别是DGS和DDGS燃烧，将如此获得的有效热又输送给设备(1)本身。燃烧过程在流化床锅炉(2)中发生。从在其中发生燃烧过程的所有室(9，11)中抽走如此多的热量，使得在任何位置都不超过废产物的灰烬的熔融温度、特别是700℃。以这种方式形成细小颗粒状的灰烬，该灰烬主要混入流化床(9)中并且易于清除。有效热一部分从在燃烧时形成的烟气中获得、一部分从为遵守最高温度而从燃烧过程中抽走的热量中获得。

Description

运行用来生产生物乙醇的设备的方法
技术领域
本发明涉及一种运行用来生产生物乙醇的设备的方法，在该方法中使生产过程的有机废产物、特别是DGS和DDGS燃烧，并将如此获得的有效热又输送给设备本身。
背景技术
已知，在用于生产生物乙醇的设备中，燃烧有机废产物并将如此获得的有效热又使用在该设备本身中，该有机废产物以酒糟的形式、但也能以干燥的颗粒状产物的形式出现并且特别是被称为DGS和DDGS。这例如可以从网络百科词典WIKIPEDIA(维基百科)2008年10月的主题词“生物乙醇”下获悉。在所引文献中没有公开关于这种燃烧过程的类型和在此期间出现的温度的内容。
现在最常见的DGS或DDGS的处理方式是作为牲畜饲料、作为肥料、作为在沼气设备中的底物以及在生物质热电站中的燃烧物。在这些处理方式中，有机废产物要从生物乙醇设备的地点被运送至处理地点。
发明内容
因此本发明的目的是：这样设计开头所述类型的方法，使得总体上能够更有效地运行用于生产生物乙醇的设备和节约成本地处理有机废产物。
所述目的根据本发明以下述方式实现，
a)在流化床锅炉中燃烧所述废产物，从发生燃烧过程的所有室中抽走/除去如此多的热量，使得在任何位置都不会超过废产物的灰烬的熔融温度、特别是700℃；
b)所述有效热一部分从在燃烧时形成的烟气中获得、一部分从为遵守最高温度而从燃烧过程中抽走的热量中获得。
本发明建立在公开于上述引用文献“维基百科”中的基本构思上：由生物乙醇生产过程产生的有机废产物不在其它地点进行处理，而是在生产现场当地燃烧，如此获得的有效热又在设备本身中消耗。在生物乙醇生产设备中存在多种使用热量的可能性，其可以用于制造蒸汽，或者用于直接加热设备部件或材料。
本发明超出该已知的基本构思并提出：在流化床锅炉中实施所述燃烧过程。如果在流化床锅炉中如此进行燃烧过程，使得在任何位置都不超过废产物的灰烬的熔融温度，则得到细小的颗粒状的固态灰烬，该灰烬混入流化床中并且可以毫无问题地从所述流化床中清除。如果不是像本发明提出的那样从燃烧过程中抽走能量，则温度会升高到一值，在该值时形成的灰烬会熔融。然而流态的灰烬与(如在根据本发明的方法中那样形成的)固态的细小颗粒状的灰烬相比难以清除得多。
根据本发明提出的将燃烧室冷却至一在废产物的灰烬的熔融温度之下的温度(的方法)不会带来热效率的显著的损失，这是因为被抽走的热量如同包含在烟气本身中的热量那样被使用。
由于在根据本发明的方法中存在于流化床锅炉中的较低的温度，可以省略流化床锅炉的壳体的耐火的炉衬。这一点不仅具有显著的成本优点，而且由于较小的质量，与存在炉衬时相比还能快得多地启动和冷却流化床锅炉。
如上所述，根据本发明的方法的一种有利的实施方式是，将所述有效热量至少部分地用于产生蒸汽。
为了从燃烧过程中抽走热量，可以使用至少一个热交换器，该热交换器由载热介质流过。热交换器的几何形状和安装位置根据相应的当地情况如此选择，使得实现了在燃烧过程中遵守最高温度的目标。
所述载热介质可以是水。该变型方案尤其是在力求能直接产生蒸汽的场合中是有利的。
替代地，所述载热介质可以是传热油。通过传热油，首先从燃烧过程中卸载热量。该热量的进一步的使用是任意的。
出于能量原因，如果用于产生流化床的空气通过从所述流化床锅炉排出的烟气来预加热，则是有利的。
在所述流化床的上方被引入时会被点燃的废产物原则上应被直接引入到所述流化床中，以便使该废产物尽可能均匀地分布并且完全燃烧。
在废产物在所述流化床的上方被引入时不会被点燃的情况中，需要区分情况：如果所述废产物的性质使得该废产物在所述流化床的上方的气体流中上升，则所述废产物应被直接引入所述流化床中。如果所述废产物的性质使得该废产物在所述流化床的上方的气体流中下沉，则所述废产物应在所述流化床的上方被引入。在选择废产物的引入位置时，应使得废产物尽可能最好地混合和燃烧。
附图说明
下面借助附图详细阐述本发明的实施例，该唯一的附图示意性示出用于实施根据本发明的方法的设备。
具体实施方式
总地以附图标记1标记的设备包括作为主部件的流化床锅炉2，该流化床锅炉2的基本结构是已知的。其壳体3由三个同轴的部段3a、3b、3c组成，这三个部段全都是旋转对称的。最下面的部段3a是柱形的，在该最下面的部段3a的上方连接有一锥形扩展的部段3b，最后在该锥形扩展的部段3b的上方安装有再度为柱形的部段3c。壳体3由壁厚度约为10mm至15mm的耐高温的钢制成、不具有耐火的炉衬，如在已知的这种类型的流化床锅炉中的一般情况那样。
壳体3的最下面的区域3a通过水平的风嘴底4分成两个腔。下部腔4a用作空气腔。风机5出于在下文中阐述的原因可选择性地直接通过管路25或者通过热交换器13从外部大气中吸取空气并且将该空气输送至空气腔4a内。天然气作为燃烧气体通过示意性示出的管路7被输送至与空气腔4a连接的燃烧器6，燃烧空气8也被输送至燃烧器6。
在上部腔4b中并且直到伸入壳体3的部段3b中为止，设置有流化床9，该流化床由颗粒状的、惰性的和耐热的材料、特别是沙子制成。在流化床9的上(物面)水平的上方，由生物乙醇生产过程(产生)的要燃烧的废产物可以通过示意性示出的管路10被引入壳体3的内部，其中该废产物可以是DGS或DDGS。根据上述内容，这个引入位置尤其适合于较为潮湿的、较重的且不容易被点燃的废产物。
壳体3的位于流化床9上方的内室11用作稳定室。热的烟气能通过管路12从该稳定室中排出并且经由热交换器13被输送至蒸汽发生器14。蒸汽发生器14可具有任意已知的构造方式(其无需赘述)。水经由管路26进入蒸汽发生器14中，在该情况下所希望的过程最终产物、即热蒸汽经由管路15排出而冷却的烟气经由管路16排出，该烟气然后可被输送至烟囱。
不仅在流化床9中而且在壳体3的位于流化床9的上方的自由的内室11中都安装有热交换器17、18。热交换器17、18可以具有任意的形式，只要该热交换器能执行下述(任务)：该热交换器必须能将壳体3的整个燃烧室、即由流化床9占据的室以及位于其上的自由室11在燃烧废产物时冷却至一位于废产物的灰烬的熔点之下的温度。该温度必须可靠地、尽可能恒定地在炉3的整个内室中降低。在这里所考虑的燃烧DGS或DDGS的情况下，这意味着，在任何位置都不允许超过约650℃至700℃的温度。热交换器17、18必须为此以何种方式设计，可以通过简单的、用于各种要燃烧的废产物和流化床锅炉2的相应几何形状的实验来确定。
热交换器17、18位于热载体循环回路中，在该热载体循环回路中传热油借助泵19保持运行。为此，循环管路20从泵19的压力侧开始首先经过热交换器18、然后延伸至下部热交换器17。传热油从那里继续经由管路20被引导至热交换器21，该热交换器21本身安装在蒸汽发生器14的内部，在那里从传热油抽走热量并且释放该热量以帮助产生蒸汽。然后，冷却的传热油返回至泵19。
上述设备1以下述方式运行：
在启动设备1时，首先利用风机5将空气输入空气腔4a，该空气经由管路22或者经由管路25或经由热交换器13从环境空气中吸取。因为在这个时刻热交换器13还是冷的，所以被吸取的空气在这两种情况下都具有环境温度。
被吹入空气腔4中的空气穿过风嘴板4并且流化位于其上的、由沙子组成的床，从而形成真正的流化床9。
利用通过管路7和8被提供有天然气和燃烧空气的燃烧器6，经由风嘴板4被吹入炉3的燃烧室中的空气、并进而流化床9被加热至一温度，在该温度下现在经由管路10引入的、由生物乙醇生产过程产生的废产物开始燃烧。如果该废产物具有足够的能量，则在此启动阶段后可以减少或者完全关断燃烧器6的运行。
利用热交换器17、18(其中泵19泵送传热油通过所述热交换器17、18)，在流化床9和位于其上的自由室11的内部以上述方式维持一温度，该温度处于废产物的灰烬的熔融温度之下。
这意味着，随着时间的推移，固体的、细小颗粒状的且能自由流动的灰烬在流化床9中增加/积聚。因此流化床9的高度在工作中增加。通过利用适合的传感器测量在流化床9上的压力降可以确定，流化床9何时已经达到了不应被超过的确定的高度。然后通过适合的卸载机构(未示出)经由管路27从流化床9卸载包括由灰烬和沙子组成的混合物的材料。这种混合物只要希望的话就能以在此未详细描述的方式被再次分离，从而灰烬可以被清除、而沙子在必要时可以被装回流化床9中。
经由管路12离开流化床锅炉2的烟气能以较小的量携带灰烬颗粒。该灰烬颗粒在必要时能通过位于管路12中的、然而在附图中未示出的旋风分离器从热的烟气中去除。该热的烟气穿过热交换器13并且预加热经由管路22被+风机5吸取并且被吹入流化床锅炉2的空气腔4a中的空气。在接下去的行程上，烟气到达蒸汽发生器14，在那里烟气被冷却，同时伴随着经由管路15排出的蒸汽的产生，从而烟气能作为较冷的烟气经由管路16排到外部大气中。
源自于燃烧过程的、由热交换器17、18从流化床锅炉2抽走的热量经由循环管路20被引入在蒸汽发生器14的内部的热交换器21中。在那里，该热量本身有助于产生蒸汽。

Claims (9)

1.一种用于运行用来生产生物乙醇的设备的方法，在所述方法中，使生产过程的有机废产物、特别是DGS和DDGS燃烧，将如此获得的有效热又输送给设备本身，
其特征在于，
a)所述废产物在流化床锅炉(2)中燃烧，从在其中发生燃烧过程的所有室(9，11)中抽走如此多的热量，使得在任何位置都不超过废产物的灰烬的熔融温度、特别是700℃；
b)所述有效热一部分从在燃烧时形成的烟气中获得、一部分从为遵守最高温度而从燃烧过程中抽走的热量中获得。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述有效热至少部分地用于产生蒸汽。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了从燃烧过程中抽走热量，使用至少一个热交换器(17，18)，所述热交换器由载热介质流过。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述载热介质是水。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述载热介质是传热油。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用从所述流化床锅炉(2)排出的烟气预加热用于产生流化床(9)的空气。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将在所述流化床(9)的上方被引入时会被点燃的废产物直接引入到所述流化床(9)中。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，将具有如下性质的废产物直接引入到所述流化床(9)中，即该废产物在所述流化床(9)的上方被引入时不会被点燃且该废产物的性质为使得所述废产物在所述流化床(9)的上方的气体流中上升。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述流化床(9)的上方引入具有如下性质的废产物，即该废产物在所述流化床(9)的上方被引入时不会被点燃且该废产物的性质为使得所述废产物在所述流化床(9)的上方的气体流中下沉。
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