CN104619971A - 将生物质原料的能量转移至至少一个能量用户的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种生产能量的方法，包括：在主容器单元(8)中自生物质原料生产可燃气体，将产生的可燃气体供应至用户单元(2,3)，将来自该用户单元的能量转移至至少一个能量用户(7)。该方法包括回收热并产生加压的过热蒸汽，将生物质原料间歇地装载至至少一个容器(8')中，该至少一个容器(8')包含于主容器单元(8)中，利用加压的过热蒸汽对装载的至少一个容器(8')进行加压，使加压的过热蒸汽穿过该装载的加压的至少一个容器(8')，由此使该生物质原料与加压的过热蒸汽接触，用于产生该可燃气体，将产生的可燃气体与仍然过热蒸汽一起供应至用户单元(2,3)。本发明还涉及一种设备。

Description

将生物质原料的能量转移至至少一个能量用户的方法和设备
发明领域
本发明涉及一种生产能量的方法，包括：在主容器单元中自生物质原料生产可燃气体，通过在氧气存在下使该可燃气体燃烧来将所生产的可燃气体引入至用户单元中，将来自用户单元的能量转移至至少一个能量用户。本发明还涉及一种用于生产能量的对应设备。
背景技术
在已知的燃气轮机发电厂中，可燃气体产生自固体燃料的气化，例如生物燃料，泥煤和褐煤的气化。这样产生的可燃气体传输至燃气轮机组上游的燃烧室中，且该燃气轮机组与发电机和压缩机组连接，以用于将压缩的助燃空气供应至燃烧室。
闭锁料斗通常用于目前的固体可燃气体发生器的进料。惰性气体，例如氮气，用于起火和自燃防护的目的。对该固体燃料通常进行利用翻滚床等进行机械粉碎，然后进行过滤，而生产的可燃气体是凉的。
从气体发生器运行中回收能量是已知的，其用于将由此提取的热转移至发电的单独的蒸汽轮机中。
发明内容
本发明的目的是至少解决背景技术中发电方法和设备的问题，并提供能全面提高设备的整体效益的方法和设备。该目标通过上述的方法实现，其通过回收用户单元下游的排出气流中的热量，并利用该回收的热量在蒸汽发生器中产生加压过热的蒸汽，将生物质原料间歇地装载至至少一个容器中，该至少一个容器包含于主容器单元中，对装载的至少一个容器利用加压的过热蒸汽来加压，使加压的过热蒸汽通过装载的和加压的至少一个容器，由此使加压的过热蒸汽接触该生物质原料并对其热处理，以生产该可燃气体，将生产的可燃气体与仍然过热的蒸汽一起在基本维持原来压力情况下供应至用户单元，并且将固体生物质残基自该至少一个容器间歇地排出。
因此，有可能在发电厂中在一定程度上将由固体燃料生产可燃气体的过程整合，由此可获得不复杂的且更有效率的生产过程。这使得能改善操作、设备成本和效率，由此提高设备的总体效益。
本文中，术语“生物质原料”包括树木原料、泥煤、农业上的废物和其他类型的废物和褐煤。
本文中，“生物质残余物”是指在经主容器单元处理之后的固体残余物，其主要为碳，例如烤过的生物燃料、木炭及类似物。
在主容器单元中使用加压的过热蒸汽是有利的，且其设置为穿过被装载的和加压的至少一个容器，因为这样能有效接触原料并对其热处理。使加压的过热蒸汽穿过至少一个容器，这确保了能达到并维持预期的温度。
该加压的过热蒸汽也是优异的保护气体，能防止被引入的可燃气体被无意地点燃。加压的过热蒸汽是重要的载能体，它对于本发明的方法的全部能量效率是有利的，因为它能在本方法的不同步骤中优异且低成本低回收能量。
因此利用加压的过热蒸汽升高并保持主容器单元中的压力而无需任何附加设施。通常，主容器单元中达到的温度为250至500℃。在该温度范围内，约10％至60％的生物质原料将被气化，这取决于例如温度水平材料性质、压力等参数。生产的可燃气体主要为CO、CH4、CxHy、(气化焦油)等。
本文中“过热蒸汽”是指在整个过程中蒸汽总是高于露点以上，同样适用于蒸汽与可燃气体混合的情况。这意味着在可燃气体生产过程中连至入口到达燃烧室的所有路径中都没有出现冷凝。使蒸汽成为过热的过程是由通常的压力和温度决定的。由此，不含有堵塞部分因为这样可避免可能出现的液体水。
本发明中主容器内部以及在用户单元的设备整个上游有30至80bar的压力，甚至更高压力。
根据本发明，以上优势通过把自固体生物质原料生产可燃气体的过程在高压下进行并使加压的过热蒸汽通过负载的和加压的至少一个容器。由此还有可能自动地实现有利的高温，这对于本发明的方法和设备以非常高效和节能地运行是必要的。
根据本发明的方法预计的气体压力是容易达到的，例如通过简单地将回收的水泵至蒸汽发生器中达至需要的压力水平。无论如何，已发现对于处理效率重要的是在高压下且利用仍然过热的蒸汽将可燃气体供应至用户单元。
有利地是，构成主容器单元的至少一个容器的间歇运行在本发明方法的压力和温度下进行，这可能产生性质优异的可燃气体。关于装载和卸载的间歇运行简化了对于各种生物质原料的处理，该处理对于连续处理中的预处理和供应是复杂的，其中在产生的可燃气体的后处理过程中也需要与产生的可燃气体对应的压力和温度由此获得需要的过程参数。
本发明的方法特别适用于具有10-20mm或更大的粒度的生物质原料，用于间歇批量处理。
在所有过程中，可升高处理温度以从给定的原料供应中获得更多的气体燃料。
对用户单元排出的气流中的热进行回收能利用排出气中的蒸汽的载热性质进行热交换。回收的热通常可直接用于在蒸汽发生器中产生加压的过热蒸汽。
主容器单元为可燃气体的生产装置，其包括例如闸阀单元的装置，该闸阀单元用于引入生物质材料，由此能进行加压。
应理解，闸阀单元应被理解为包括用于固体材料等进料装置的常规的阀门和水闸，它们可用于间歇地加入固体生物质材料，例如生物燃料、泥煤或褐煤。
通过在压力下产生过热蒸汽进行热回收，这使得能够产生增压过程同时使用产生的过热蒸汽作为处理贡献者。这是因为使固体燃料经受过热蒸汽的处理使其达到最终的固体燃料温度，这产生了碳化，如果该过程没有氧气则主要通过热分解。固体残余物适用于外部使用，或者甚至在本过程中在附加的气化处理后，或者在某些情况下，甚至为固体形式。
这意味着在进行的过程的主要时间里固体燃料优选达到需要的温度。该温度通常还优选为来自从固体燃料生产可燃气体的装置处理的固体燃料的出口温度。
除了碳化产生固体，当固体燃料为生物质例如，树木和农业和其他废物材料、泥煤和褐煤，且使这些固体燃料在上述温度水平经受过热蒸汽处理时，该过程也产生了一定量的可燃气体。
本发明特别适用于包含纤维的固体生物质材料，因为在燃料中的纤维成分通过处理过程将变成易碎的并且随后容易被粉碎。在该设备中的进一步处理和/或外部处理和使用将被简化。例如，这使得可使用更简单的随后的气体发生器设备。
通过加压和装载状态的主容器单元的连续的蒸汽流能对燃料有效快速地加热并进行相关的传热。该燃料的相当多的蒸汽流和热量也使得能够加热设备上的金属零件，由此防止粘性物质凝结。这可通过该设备的外部隔热来增强。
升高的温度也防止在该燃料上形成粘的沉积物，并防止其堵塞成不需要的结块。粘性焦油通常出现于温度低于约200℃的情况。因此在设备内部的优选的高于250℃的温度确保了不会出现此种堵塞。
因理解，设备设计和运行决定了是否引入该设备的所有燃料都用于该设备的运行，或者其零件将在外部使用。
优选该过热蒸汽的供应设置为能影响原料的至少部分碳化。
优选地，加压的过热的蒸汽被引入并保持为气流以流入主容器单元，由此生物质原料被处理为液化状态。
除了加压的效果，液化还加快了处理速度并减少了堵塞的可能。蒸汽以及气体甚至再循环的可燃气体/蒸汽混合物，根据情况可以用作液化气体，以以下一种或多种形式：主容器单元、辅助加工容器单元(见下文)。
向流化床中加入砂颗粒、白云石颗粒或类似物以增强流化作用和产生的流化床的运行，这也在本发明的范围内。
优选主容器单元包括多个容器，这些容器被控制为将来自主容器单元的可燃气体和蒸汽以均匀流体提供至用户单元。一种可能是设置为顺序操作或使至少这些容器一个在另一个之后工作。使用多个并联的容器可容易地将这些容器设置为更均匀地且至少连续地释放可燃气体。
重要的是，以非常有利的方式供应至主容器单元的蒸汽也将作为处理过程中的惰性气体，因为它保护并防止不需要的燃料的不受控制的自燃。
在有利的优选实施例中，将该卸载的固体生物质残余物供应至辅助加工容器单元中，在该单元中这些残余物优选在加压环境下在过热蒸汽存在下被连续气化以形成可燃气体。这有许多优势：来自辅助加工容器单元的可燃气体可与来自主容器单元的可燃气体混合以使可燃气流均匀化以提供至用户单元。优选地，排放的固体生物质残余物被粉碎然后供应至辅助加工容器单元中。如上所述，该粉碎是简单的，因为在主容器单元中的处理已使生物质残余物是易碎的。优选地，该残余物被研磨至粒度<2mm，优选<1mm，由此在辅助加工容器单元中的气化可容易地实现。还能容易地维持辅助加工容器单元中的连续运行。
粉碎的残余物具有高的能量密度，并且能容易地连续引入至辅助加工容器单元中。
优选地，在辅助加工容器单元中处理固体生物质残余物，且其中处理温度范围高于主容器单元中的处理温度范围。通常，主容器单元中约250-500℃的温度范围和优选约280-350℃的温度范围产生了低比例的气体(10-20％的能含量)和优异的经预处理的易碎的固体残余物，该残余物易于粉碎以用于后续处理。当辅助加工容器单元中的温度达到约400-600℃的范围时，且优选为约430-500℃时，生物质原料中约40-60％的能含量将形成为可燃气体且剩余部分将为具有精细颗粒的粉碎的木炭。该粉碎的木炭可用于，例如，制成丸类制品等。
在主容器单元和辅助加工容器单元中的压力都优选为50-80bar的范围。
如有必要，取决于过程参数、流速等，有可能将过热的蒸汽与主容器单元和辅助加工容器单元两者中任选供应的氧气混合或引入至一起，以提高温度并支持气化。通常，在压力下供应的受控制的空气可供应至主容器单元的入口处，以影响受控制的有限的燃烧，由此增加燃料温度。
氧气/空气可与供应的蒸汽混合，因此空气和蒸汽在该入口处混合或在入口之前混合。
优选地，对从主容器单元和辅助加工容器单元的容器流入至用户单元的可燃气体流进行调节以维持向用户单元连续均化的可燃气体供应。这可以不同方式实现，例如，通过在燃料输送管道中设置恒流阀和/或中间均化累加器。
优选一部分的流出主容器单元的可燃气体和蒸汽进入至辅助加工容器单元中。这有利地使得能在辅助加工容器单元中达到需要的较高温度。
在辅助加工容器单元中的处理后残留的固体生物质残余物任选被输送至气体发生器中，在该气体发生器中它们在过热蒸汽存在在以及任选供应氧气情况下被气化。
优选的用户单元被连接以向压缩机组提供动力/电，并用于接收由压缩机组供应的助燃气体。
本发明还涉及一种生产能量的设备，包括：用于从生物质原料生产可燃气体的主容器单元，用于将产生的可燃气体输送至用户单元，在该用户单元中该可燃气体在存在氧气的情况下燃料，用于将来自用户单元的能量转移至至少一个能量用户的装置。本发明的设备包括具有热交换装置的蒸汽发生器，该热交换装置设置为对用户单元的排出气流中的热量进行回收，并设置为利用该回收的热量产生加压的过热蒸汽流，用于间歇地将生物质原料装载至至少一个容器中的装置，该至少一个容器包括于主容器单元中，用于将加压的过热蒸汽引入以对该装载的至少一个容器进行加压的装置，用于使加压的过热蒸汽流流过该装载的和加压的至少一个容器的装置，这样以使该生物质原料与加压的过热蒸汽接触，以对该生物质原料加热并产生该可燃气体。用于将生产的可燃气体与仍然过热的蒸汽一起在基本不变的压力下供应至用户单元的供应装置，和用于从至少一个容器间歇地卸载固体生物质残余物的卸载装置。该对应的方法的优点也通过本发明的设备获得。下级的设备特征产生了关于上述的对应方法特征描述的优势。
优选地，压缩机单元设置有分裂的出口，用于在不同压力水平排出压缩空气。这样的优势是，供应至主容器单元和辅助加工容器单元的压缩空气可在选定的压力下输送，该选定的压力通常高于输送至用户单元的压缩空气的压力。其原因是包含材料的导管、阀和不同容器的通道导致特定的流阻和压降问题。本发明的该方面将有助于克服这些问题。
优选地，能量用户为产生电能的发电机。
优选地，可燃气体和蒸汽在燃烧室上游或在燃烧室中混合。
优选通过凝结器回收排出气流中的水，该凝结器将水供应至蒸汽发生器，用于生产过热的蒸汽并且对排出气中的水分和余热通过冷凝过程回收。优选地，通过冷凝回收的余热被用于对生物质材料进行预处理，例如干燥。
还可能的是，粉碎的木炭为来自主容器单元和/或来自辅助加工容器单元的残基，如有必要，在分解之后，该粉碎的木炭进入至用于单元，用于与可燃气体一起燃烧，并且特别是粉碎的木炭在气流中输送至用户单元中，该气流也包括过热蒸汽。
可燃气体通常至少部分地为热解气体的形式(没有氧的过程)。
有利地，该用户单元包括作为涡轮装置、内燃机或具有涡轮加载装置的内燃机的动力单元。
优选供应至用户单元的可燃气体与过热的蒸汽以可调节的比例混合。
优选从卸载的固体生物质残余物回收热，以用于对固体生物质原料预处理以进一步回收该过程中的热。
还优选地，设置为将供应至主容器单元和辅助容器单元中并在其中使用的蒸汽的至少一部分传输至用户单元中，因为这在化学计量法上简化了随后的能量回收和设备运行。
有利地，设置有固体燃料干燥器，用于接收原料并将干燥的燃料输送至主容器单元中。
在本发明的有利方面中，该设备包括用于将处理的残留固体燃料输送至燃烧室的设备。这具有很多优点。由此可能对燃烧室的燃料供应提供更快的调节，由此通过简单的供应固体燃料，以及必要时供应可燃气体来控制整个设备。通过设置例如固体-气体搅拌器的装置和适当的导管和阀门，还可以设置为将处理的残留固体燃料与可燃气体和蒸汽混合，然后作为固体燃料颗粒物的流供应，该固体燃料颗粒物以可燃气体/蒸汽作为供应至燃烧室的运载气体。
当可燃气体-蒸汽混合器设置于燃烧室的上游或燃烧室中时，有可能在该气体中获得较低的温度，然后过滤。这还导致在可燃气体中增加蒸汽含量以促进燃烧。
优选地，设置有凝结器用于回收排出气流中的水，该凝结器具有连接部用于将水供应至蒸汽发生器。
根据另一有利方面，来自蒸汽发生器上游的用户单元的排出气流供应有来自用户单元下游设置的辅助燃烧室的排出气。这使得能提高蒸汽的产生，而不要求过多量的压缩空气，后者对于以下情况是必须的：如果相应量的热必须通过引入压缩空气以在气化系统中产生。相反，辅助燃烧室可以低压工作并且甚至直接在大气压下利用空气工作。这对应以下优势：1.在排出气中有更少的NOx气体含量。2.具有更低的N气体含量的更清洁的可燃气体。3.该过程中对于压缩空气有较低要求，这反过来减少了压缩机工作的需求，结果，有更好的发电效率并使整体工厂设备更经济。
辅助燃烧室设置于用户单元的下游，其也协同再加热设备用于在特定位置加热气流，例如，有助于减少该设备的废气气排放(低的N含量)。这些再加热设备也在其他位置以及在以下描述的设备中吸收气流中的热，并将吸收的热转移用于再加热。
压缩机组被合适地偶联，用于向辅助加工容器单元中提供助燃空气，该辅助加工容器单元优选设置为用于接收来自蒸汽发生器的蒸汽和/或在主容器单元压力下混合的生产的可燃气体/蒸汽，用于辅助的目的，例如液化。
将辅助加工容器单元产生的可燃气体供应至用户单元使得：一方面更容易产生连续的燃料流，另一方面能够继续对固体燃料进行热处理，并通过受控制的有限的进气来在辅助加工容器单元中升温并达到所需的水平。
对应的优势关于对应的设备权利要求特征来获得。
附图说明
以下将参考附图通过实施例较详细地对本发明进行描述，其中：
图1-10显示了根据本发明的设备的不同布局。
具体实施方式
在附图中，相同或相近的元件利用相同的标号来表示。本说明书中，对于相同或相似的特征不会重复描述。下文中，参见以上的用于说明的解释性的实施例，参考标号不与具体的附图明显相关。关于不同的实施例和附图进行解释的具体的特征，可在其他实施例中相互组合及使用。
图1描述了发电厂，其中用户单元包括燃烧室2和燃气轮机组3，其中用于利用固体燃料(在此为生物质原料)制备可燃气的装置用1来表示。这样生产的可燃气体被输送至燃烧室2，该燃烧室2自身以已知方式生产可燃气，该可燃气在高压下被输送至燃气轮机组3。接下来涡轮机组3驱动发电机7来产生电能，同时也驱动压缩机组4以将空气压缩以用于燃烧，被压缩的空气输送至燃烧室2中。进入压缩机组4的空气用50表示。
通常将固体燃料传送至用于收集中间体的筒仓12中，该中间体为含有约10％至20％的水分的相对干的固体燃料，这表明该固体燃料在进入筒仓12之前进行了某种形式的干燥处理。在显示的实施例中，这通过导管54来完成，该导管54用于将涡轮机组3下游的凝结器15中回收的余热转移至干燥剂容器45中，该干燥剂容器45用于容纳通过入口44进入的生物质材料。可通过导管46将干空气转移至干燥剂容器45中，然后排出以对生物质原料进行脱湿。
为了向燃烧室2中提供可燃气，将筒仓12设置为通过闸阀单元5间歇地输送材料，该闸阀单元5由多个水闸、普通阀门、连接至主容器单元8的进料螺杆等组成，该主容器单元8可包括一个或多个并联的容器8'以进行顺序操作。为了从主要容器单元8获得均等化的，即连续流动的可燃气，需要有两个或多个用于顺序操作的并联的容器8'。
在蒸汽发生器6中对蒸汽加热，该蒸汽发生器6设置于燃气轮机组3下游的排气管线中。这提供了压力下的过热蒸汽，该过热蒸汽穿过导管22并经过蒸汽分配器21，该蒸汽分配器21与累加器14连接，和与主容器单元8经阀26连接的支线，以间歇地对该主容器单元8的容器8'增压。
进一步地，当这些容器处于用于对固体燃料进行热处理的加压和负载状态功能时，来自蒸汽发生器6的过热蒸汽将连续供应至主容器单元8中包含的容器8'。这通过以下实现：当通过提供穿过容器8'和穿过其中处理的燃料的过热蒸汽流来加压至操作压力(该实施例通常约为20-70bar)，由此在容器8'内部达到约250℃-350℃的温度，优选为约280℃-300℃。由此通过热分解将固体燃料碳化。同时产生一定量的可燃气，该可燃气与蒸汽一起经过导管或导管20传输至燃烧室2以使该可燃气燃烧。25表示单个容器8'下游的阀门。24表示减压阀。
数字13表示用于平衡压力和流入连接件19的累加器，该连接件19在主容器单元8的下游导管中。
在主容器单元8中的残余物被全部处理后，现在为碳化固体燃料，其将被输送至辅助加工容器单元9中。27表示调节自单个容器8'输送情况的阀门。在辅助加工容器单元9的入口处任选具有燃料磨，该燃料磨可用于粉碎残余物(现为碳化的固体燃料)以获得对于随后的气化的更好的性质。
通过导管38，可燃气和蒸汽混合物流体能自导管20分开，以进入辅助加工容器单元9。47表示用于调节流入辅助加工容器单元9的气流的调节器单元。
用于供气的导管31将来自压缩机组4的压缩空气引导至辅助加工容器单元9的进气口处，以进行有限的燃烧，由此保持该单元中的温度，继续该碳化过程，并且制造可能进一步形成可燃气的机会，该可燃气与蒸汽一起经导管29被引入至导管20中。将阀门42设置于导管31中以控制压缩的气流。
在混合器中将经过导管29的气流与来自主容器单元8的蒸汽及可燃气混合物混合。混合之后，该气体经热气体过滤器11过滤，然后利用导管20将其补充至燃烧室2中。
将可能的残余固体收集于收集容器9"，以便以后用于外部使用的经导管52的运输。30表示用于回收处理的和未使用的固体燃料中的余热的回路，该热量将转移至干筒仓12中以提高温度并减少引入的材料中的含水量。可通过供应干燥空气来降低该材料中的湿度。
进一步地，图1中显示了蒸汽容器14作为累加器，该累加器用于导管22和蒸汽分配器21中的过热蒸汽。
用于回收热和水的凝结器15设置于涡轮机组3的排出端下游以在该过程中回收排出气中的水分并回收热。与冷凝器15配合的空气冷却器用16表示。51表示排出气排出通道。53表示用于经凝结器15中获得的水引入至蒸汽发生器6中的导管。
设置有阀门以控制空气、蒸汽和可燃气在各种供应导管的不同位置中的流动。图1中没有显示全部的这些阀门，且应注意通常所有的流动都符合规定。
该设备也在部件中和导管中配备有(未显示)传感器，例如温度和流量传感器，用于检测使用的运行条件。CPU接收来自传感器的信号并将调整的信号发送至所述的阀门，作为将检测到的值与预储存的和/或计算的目标值比较时进行的对检测到的值的响应。
简而言之，在一个容器8'中的处理顺序可如下所述：
1.在闸阀单元5中的阀门，在蒸汽供应支线中的阀门26、可燃气管道中的阀门25、用于碳化的固体燃料出口的阀门27——所有这四个与这个容器8'关联的阀门都同时关闭或闭合。
2.阀门24打开用于释放容器8'的压力，并在压力释放完后关闭。
3.闸阀单元5中的阀门打开，将未处理的固体材料引入至容器8'中。当已经引入精确量的材料时阀门关闭。
4.阀门26打开，以利用过热蒸汽对容器8'进行增压并加热。应理解在增压期间，优选对蒸汽相关的参数进行控制以使蒸汽维持在过热状态。作为一个实施例，可能必须的是向略微打开的阀门24提供更高的蒸汽流，例如，以允许额外的蒸汽流通过该容器8'。
5.当精确的压力已达到且可燃气开始形成时，打开阀门25以让蒸汽流和可燃气传输至燃烧室2。对于可燃气和蒸汽流，两个或更多的容器8'可彼此串联起来，甚至对于固体物质流，它们可以并联。
6.当燃料的形成已降低至预定水平以下和/或所包含的燃料的碳化被认为已经完成时，或者仅在选定的时间段之后，阀门25和26关闭，阀门27打开以使碳化的固体燃料流入至燃料容器9中。
7.重复该顺序。在一个容器8'不运行时，运行一个或多个其他的容器8'。不排除多个容器同时运行。
通过释放阀24的压缩气体能被回收并可能至少部分地输送到涡轮中或被储存于单独的容器中以进行各种应用，例如对主容器单元进行再升压。
图2显示了本发明的稍作改良的第二实施例。研磨机9'设置于辅助加工容器单元9的入口处。来自于主容器单元的固体残渣经上述的在辅助加工容器单元9中处理后处于粉碎的状态。
在该处理后剩余的固体物料可控地输入至气体发生器10中用于通过使剩余固体燃料的部分燃烧来气化。不排除除了可燃气之外还有粉状的固体燃料被输送至燃烧室。
用于气体发生器供气的导管23将来自压缩机组4的压缩气引导至气体发生器10的进气口中。
而且，在排气管中可看到，在用户单元(这种情况下涡轮机组3)的下游设置有辅助燃烧室36。该辅助燃烧室36的用途是对于生产更大量的过热蒸汽和/或更高温度向蒸汽发生器中充满所需能量。49表示将导管20中的可燃气体和过热蒸汽输送至辅助燃烧室36的导管。50'表示向辅助燃烧室36供应的氧。
参考数字16'表示与凝结器15配合的区域加热设备。
供应的热水被引导穿过导管59流入至喷水设备58中，该喷水设备58设置于过滤器11的上游的燃料供应导管20中，以在将气体引入至过滤器11中之前使其冷却。
在第二实施例中不存在环路30。此外图2中的实施例的主要特征基本对应于图1。
图3中的实施例显示，与图1实施例相比，没有设置辅助加工容器单元9。可在筒仓12之前进行预处理，但图3中没有显示。41表示用于将过热蒸汽直接输送至导管20中的导管(用于供应燃料和蒸汽)。
用户单元的改变在于涡轮压缩机组3、4已经配备有中间涡轮压缩机组3'、4'。该中间体涡轮压缩机组3'、4'为所谓的顶轴设置，这能提高效率。该中间涡轮压缩机组3'、4'驱动辅助发电机7'。
为了进一步说明顶轴设置，请参考US7721552(B2)(欧洲涡轮机公司)。
此处产生的可燃气体进入压缩机回路，然后进入中间涡轮压缩机组3'、4'的高压压缩机。
这使得用于生产可燃气体1以及过热蒸汽发生器6的整个装置能以低压运行，该低压为燃烧室2的入口处常用的。
用于受控制的(通过阀32)供气的导管31将来自压缩机组4的压缩空气引导至主容器单元8的进气口中。由此主容器单元8中已经发生的有限燃烧导致温度升高。
图4中显示了与图3类似的实施例，但具有涡轮增压的(利用涡轮压缩机组3'、4')内燃机3"。该实施例中，类似于图3的实施例，包括主容器单元8的回路中的压力可为相对较低的。55表示用于将来自涡轮增压机的压缩机组的压缩空气与可燃气体混合的容器，混合后该混合气注入至发动机3"中。
7'表示任选的辅助发电机，该发电机由涡轮压缩机组3'、4'的涡轮提供动力。
根据图5中的实施例，其为图4实施例的进一步改进，其中设置有用于通过导管33输送主容器单元8中产生的可燃气体以向外供应的装置。该实施例包括了设备，其中主容器单元8中处理产生的气体将超过用户单元所需的量。
图6显示了图2中显示的实施例的简化版本。其中省略了气体发生器10、过滤器11、喷水设备58和干燥剂容器45。来自辅助加工容器单元9的固体粉末煤直接进入燃烧室2。
图6实施例还具有自燃料导管20靠近辅助加工容器单元9的连接，用于输送主容器单元8和辅助加工容器单元9中产生的可燃气体的一部分，用于通过导管33'向外供应。
37表示用于将“新鲜的”过热蒸汽流直接输送至辅助加工容器单元9的导管。
在图7的实施例中，设置有自气体发生器10的下游的燃料导管20的连接，用于输送主容器单元8、辅助加工容器单元9和气体发生器10中产生的可燃气体的一部分，用于通过导管33"向外供应。
用于蒸汽/可燃气体的加热器56作为(过热的)蒸汽发生器6的一部分，并设置为从该(过热的)蒸汽发生器6提取热并用于使过热的蒸汽和产生的可燃气体的混合物升温。为了此目的，第一在加热导管60自主容器单元8下游的可燃气导管20中的该连接件19分支，由此将待加热的气体混合物引导至蒸汽发生器6处并将被加热的气体混合物引导至某一位置处的可燃气导管20中，其中该导管38在该位置处自导管20分支以进入辅助加工容器单元9。或者，有第二加热导管61自可燃气导管20在从辅助加工容器单元9进入可燃气导管20的入口处或该入口附近分支，以将待加热的气体混合物引入至蒸汽发生器6中，并在某一位置将再次加热的气体混合物再次引入至可燃气体导管20中，该位置位于可燃气导管20的下游且位于气体发生器10的上游。另一替代方案是，设置于可燃气体导管20中用于对辅助加工容器单元9和/或气体发生器10的上游气体混合物再加热的单独的再加热单元(未显示)可具有用于自蒸汽发生器6或自另一加工热源，例如，用于向外供应的可燃气体流提取热的连接件。
对可燃气导管20中的混合气的再加热的方式有利地消除了或至少减少了向辅助加工容器单元9和/或向气体发生器10分别供应氧气的需要，因为这样能有机会通过此种再加热设置在混合气体中达到非常高的温度。为此，无需向图7中显示的气体发生器10提供空气。
因此，通常再加热是特别优选的，因为这有以下优势：1.在排出气中更少的NOx气体含量。2.具有较低的N气体含量的更清洁的可燃气体，特别优选地用于可燃气体/合成气输出。3.该过程中对于压缩空气有较低要求，这反过来减少了压缩机工作的需求，结果，有更好的发电效率和全部的设备成本。
如上所述，再加热与位于用户单元的下游的辅助燃烧室结合是特别有价值的。参见上述讨论。
图8中的实施例是关于图7实施例的进一步发展，其中的改进在于气体发生器10供应有热水，特别是来自于蒸汽发生器排出的水。该水与来自辅助加工容器单元9的固体混合，然后进入气体发生器10，该气体发生器10也经导管23供应有压缩空气以及自蒸汽发生器6通过导管40供应有过热蒸汽。辅助加工容器单元9也经导管28供应有压缩空气以及自蒸汽发生器6通过导管40供应有过热蒸汽。
还有供应至主容器单元8的压缩空气，以增强主容器单元8中的碳化和可燃气体形成过程。参见图3和上述内容。
在图9的实施例中，用户单元仅为与过热蒸汽发生器直接关联的燃烧室2。向包括装置1的回路中提供超压，用于自固体燃料生产可燃气体。31'表示经过阀42向辅助加工容器单元9提供空气的导管。48表示压力或流量调节装置。
图10显示了图9实施例的简化版本，其中省略了辅助加工容器单元9。这样设置是通过导管33来引导过多的可燃气体向外供应。
设置有另一凝结器34用于与用于外部使用的可燃气体进行热交换。将提取的热和水转移以用于在该设备中产生蒸汽。数字35表示与凝结器34共操作的空气冷却器。
本发明可在所附权利要求书的范围内进行改进。即，可以自独立的氧气源向气体发生器10提供气体，以避免与氮含量相关的问题。涡轮和压缩机组可分别包括一个或多个单一步骤。
来自蒸汽发生器6的过热蒸汽可以任选顺序输送至主容器单元、辅助加工容器单元9和气体发生器10中。还可能的是，将来自蒸汽发生器6的过热蒸汽直接引入至这些单元中的任一个中，并将由此排出的混合气体引入至其他单元中的任一个中。还可能的是，将来自蒸汽发生器6的过热蒸汽直接引入至这些单元中每一个中。
重要的是应认识到，如果可燃气体时为了向外供应而生产，参见图5-8和图10及相关的正文段落，则这些可燃气体是非常热的。特别优选的是，对这些可燃气体进行热回收，并且回收的热被传输回至本发明的设备中使用的工艺中。
为此，将导管33、33'和33"(参见图5-8和图10)首先引导通过热交换设备以提取热，然后通过凝结器以从这些可燃气体中提取热和水。这个根据需要在不同压力下进行。由此通过将传热介质，例如蒸汽，引入至加热设备中以加热一个或多个以下设备，由此将提取的热有利地再引入至该过程中：
1.来自压缩机组的压缩空气。2.引入至用户单元的导管20中的燃料-蒸汽混合物。3.水，该水被引入至蒸汽惹生气中，以产生过热蒸汽。4.燃料干燥导管。5.局部加热导管。
这些不同的设备、设施和方法步骤可分别使用或者组合使用。

Claims (29)

1.一种产能的方法，包括：
-在主容器单元(8)中利用生物质原料产生可燃气体，
-将产生的可燃气体供应至用户单元(2,3)用于在存在氧的情况下使可燃气体燃烧，
-将来自用户单元的能量转移至至少一个能量用户(7)，
其特征在于，
-回收用户单元下游的排出气流中的热，并利用回收的热在蒸汽发生器(6)中产生加压过热蒸汽，
-将生物质原料间歇地装载至至少一个容器(8')中，所述至少一个容器(8')包含于所述主容器单元(8)中，
-利用加压的过热蒸汽对装载的至少一个容器(8')进行加压，
-使加压的过热蒸汽流过装载的和加压的至少一个容器(8')，由此使所述生物质原料与加压的过热蒸汽接触并被所述加压的过热蒸汽热处理，用于产生所述可燃气体，
-在基本维持不变的压力下将产生的可燃气体与仍然过热蒸汽一起供应至用户单元(2,3)，和
-从所述至少一个容器(8')中间歇地卸载固体生物质残余物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主容器单元包括多个容器(8')，所述多个容器(8')被控制为将来自所述主容器单元的可燃气体和蒸汽的均化的流供应至用户单元(2,3)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述卸载的固体生物质残余物供应至辅助加工容器单元(9)中，所述固体生物质残余物在加压环境下在过热蒸汽存在下被气化。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述卸载的固体生物质残余物被粉碎然后供应至辅助加工容器单元(9)中。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述辅助加工容器单元(9)中所述固体生物质残余物在高于主容器单元中处理温度范围的温度范围内处理。
6.根据权利要求3，4或5所述的方法，其特征在于，自所述主容器单元(8)排出的可燃气体和蒸汽的一部分进入至所述辅助加工容器单元(9)中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在主容器单元(8)中和有时的辅助加工容器单元(9)中处理后的固体生物质残余物的至少一部分被输送至气体发生器(10)中，在所述气体发生器(10)中所述固体生物质残余物在过热蒸汽存在下以及任选供应氧气情况下被气化。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
对流入至用户单元(2,3)的可燃气体流进行调节以维持向用户单元(2,3)连续均化地供应可燃气体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在主容器单元(8)和有时的辅助加工容器单元(9)中处理后以及任选的分解之后得到的粉碎的残余物与可燃气体一起输送至用户单元(2,3)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述燃料的气化通过供应氧气来支持。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述用户单元(2,3)被偶联以向压缩机组(4)提供动力，并用于接收由压缩机组(4)供应的助燃气体。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述能量用户(7)为产生电能的发电机。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
通过凝结器(15)对排出气流中的水进行回收，所述凝结器(15)将水供应至蒸汽发生器(6)用于生产过热蒸汽。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
所述可燃气体被引入至用户单元(2,3)中，所述用户单元(2,3)包括动力单元，所述动力单元选自涡轮装置、内燃机、具有涡轮加载装置的内燃机中的一种。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
从卸载的固体生物质残余物提取热，用于对固体生物质原料进行预处理。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
来自蒸汽发生器(6)上游的用户单元(2,3)的排出气流被供应/补充有来自辅助燃烧室(36)的排出气。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
产生的可燃气体与仍然过热蒸汽一起利用自蒸汽发生器(6)提取的热来再加热。
18.一种用于产能的设备，包括：
-用于利用生物质原料产生可燃气体的主容器单元(8)，
-将产生的可燃气体供应至用户单元(2,3)的装置，在所述装置中所述可燃气体在氧气存在下燃烧，
-将来自用户单元(2,3)的能量转移至至少一个能量用户(7)的装置，
其特征在于，
-具有热交换装置的蒸汽发生器(6)，所述热交换装置用于回收用户单元(2,3)的排出气流中的热，并利用回收的热产生加压的过热蒸汽，
-装载装置，用于将生物质原料间歇地装载至至少一个容器(8')中，所述至少一个容器(8')包含于所述主容器单元(8)中，
-用于引入加压的过热蒸汽以对装载的至少一个容器(8')加压的装置，
-用于使加压的过热蒸汽流过装载的和加压的至少一个容器(8')的装置，以此用于使所述生物质原料与加压的过热蒸汽接触以对所述生物质原料进行热处理并产生所述可燃气体，
-在基本维持不变的压力下将产生的可燃气体与仍然过热蒸汽一起供应至用户单元(2,3)的供应装置，和
-用于自所述至少一个容器(8')中将固体生物质残余物间歇地卸载的卸载装置。
19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述主容器单元包括多个容器(8')，所述多个容器(8')可控制地将来自主容器单元的可燃气体和蒸汽的均化的流供应至用户单元(2,3)。
20.根据权利要求18或19所述的设备，其特征在于，所述卸载的固体生物质残余物被供应至辅助加工容器单元(9)中，其中所述固体生物质残余物在加压环境下在过热蒸汽中被气化。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，设置有粉碎装置，用于将自所述主容器单元卸载的固体生物质残余物粉碎，然后供应至辅助加工容器单元(9)中。
22.根据权利要求18-21中任一项所述的设备，其特征在于，
其包括调节装置，所述调节装置用于调节可燃气体流以维持向用户单元(2,3)连续均化地供应可燃气体。
23.根据权利要求18-22中任一项所述的设备，其特征在于，
所述用户单元(2,3)被偶联以向压缩机组(4)提供动力，并用于接收由压缩机组(4)供应的助燃气体。
24.根据权利要求18-23中任一项所述的设备，其特征在于，
所述能量用户(7)为产生电能的发电机。
25.根据权利要求18-24中任一项所述的设备，其特征在于，
设置有凝结器(15)，用于回收将被供应至蒸汽发生器(6)中的水，以用于产生排出气流中的过热蒸汽水。
26.根据权利要求18-25中任一项所述的设备，其特征在于，
所述用户单元(2,3)包括动力单元，所述动力单元选自涡轮装置、内燃机、具有涡轮加载装置的内燃机中的一种。
27.根据权利要求18-26中任一项所述的设备，其特征在于，
利用热交换装置自卸载的固体生物质残余物中提取热，以用于对固体生物质原料进行预处理。
28.根据权利要求18-27中任一项所述的设备，其特征在于，
在所述用户单元(2，3)的下游且在蒸汽发生器(6)的上游设置有辅助燃烧室(36)。
29.根据权利要求18-28中任一项所述的设备，其特征在于，设置有再加热器，以从蒸汽发生器(6)中提取热，用于对产生的可燃气体以及过热蒸汽进行加热。
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