CN110494548B - 用气体处理生物质的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用气体处理生物质的系统和方法，所述系统包括：至少一个导管(2)，包括：至少一个生物质入口(3)和至少一个生物质出口(4)，至少一个气体入口(5)和至少一个气体出口(6)。所述系统还包括：运输单元(7、8)，其配置成将生物质移动通过所述导管而从所述至少一个生物质入口(3)到所述至少一个生物质出口(4)，从而限定生物质运输方向，并且其中所述系统配置成使得从至少一个气体入口(5)流到至少一个气体出口(6)的气体交叉于生物质运输方向。

Description

用气体处理生物质的系统
技术领域
本发明涉及用气体(例如含氮蒸汽)处理生物质的系统、用含氮蒸汽处理生物质的方法、用空气处理生物质的方法，以及该系统作为干燥单元和/或生物过滤器的用途。
背景技术
在用可再生能源替代化石能源时，生物质可能发挥关键作用。首先，生物质可以转化为液体燃料和生物气(biogas)，它们是化石燃料的直接替代品。其次，生物质可以转化为可以用作肥料或生长介质的产品，例如用于蘑菇的基质。
将生物质转化为燃料或其他产品的处理将取决于生物质的类型。基于植物物质(例如树木和作为秸秆的农作物)的生物质也被称为木质纤维素生物质。木质纤维素生物质包括木质纤维素，其中可发酵糖与木质素结合。木质素形成植物的结构骨架，而糖是生物质的能量来源，其可以发酵成燃料或燃料前体(如乙醇)。然而，为了从植物中获取可发酵糖，必须破坏与木质素的结合。
因此，木质纤维素生物质转化的关键步骤是从生物质中提取木质素。传统上这通过用气态或液态氨溶液处理生物质来完成。氨导致木质素溶解，而纤维素保持在固相中，然后溶解的木质素从系统中除去，使其不会再凝结到生物质上。该步骤也称为氨预处理。
氨预处理的效率反映在除去的木质素的程度以及处理的保持时间上。效率将取决于操作条件(例如温度和压力)，以及氨浓度、接触时间和氨与生物质之间的接触表面积的程度。
WO1609494[1]描述了用于生物质预处理的系统，其中生物质通过反应室挤出，同时暴露于化学品、高温和压力。生物质进料可以是含水的和非压实的。该方法导致约20秒的快速保持时间。
WO2016/116113[2]描述了用于生物质预处理的系统，其中含氮蒸汽被抽吸通过生物质，所述生物质可以是切割的秸秆或以其他方式预处理的生物质。在60-95℃且pH 7-9或7-10的操作条件下，含氮蒸汽实际上是氨。为了提高系统的效率，含氮蒸汽可以来自干燥器，其中干燥器是原始(raw，未加工的)生物质在氮处理之前在其中被干燥的单元。氮处理的保持时间为20分钟至12小时。
尽管在生物质预处理方面取得了进展，但仍需要更有效的生物质预处理。此外，氨是潜在的危险化学品，并且需要这样的预处理方法，即，可以控制来自该过程的环境排放，并且通过降低人员暴露的风险来提高工作安全性。
发明内容
本公开提供了一种用于处理生物质的系统，其中通过改善生物质与处理气体之间的接触表面积而获得令人惊讶的高效处理。改善的接触表面积导致更多的时间有效处理和成本有效处理，并且进一步促进可以有效地处理更大量的生物质。因此，该系统和方法特别适用于生物质的大规模和工业规模处理。
本发明的第一方案涉及一种系统1，所述系统包括：
-至少一个导管2，包括：
-至少一个生物质入口3和至少一个生物质出口4，
-至少一个气体入口5和至少一个气体出口6，和
-运输单元7、8，其配置成使生物质移动通过导管而从至少一个生物质入口3到至少一个生物质出口4，从而限定生物质运输方向，
其中，所述系统被配置成使得从所述至少一个气体入口5流到所述至少一个气体出口6的气体交叉(cross，相交)于所述生物质运输方向。
在第一方案的优选实施例中，气体是蒸汽。在第一方案的另一个优选实施例中，气体是空气。在第一方案的又一个优选实施例中，气体是排放气(exhaust gas)。
因此，本公开的优选方案涉及系统1，所述系统包括：
-至少一个导管2，包括：
-至少一个生物质入口3和至少一个生物质出口4，
-至少一个蒸汽入口5和至少一个蒸汽出口6，和
-运输单元7、8，配置成使生物质移动通过导管而从至少一个生物质入口3到至少一个生物质出口4，从而限定生物质运输方向，
其中，所述系统被配置成使得从所述至少一个蒸汽入口5流到所述至少一个蒸汽出口6的蒸汽交叉于所述生物质运输方向。
本公开的第二方案涉及用含氮蒸汽处理生物质的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供生物质3，
b)提供包括含氮蒸汽流的至少一个导管2，
c)将生物质引入到所述至少一个导管2的第一端3中，
d)通过运输装置沿导管输送生物质，
e)从导管2的第二端4移除生物质，
由此用含氮蒸汽处理生物质。
本公开的第三方案涉及用空气处理生物质的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供生物质，
b)提供包括空气流的至少一个导管2，
c)将生物质引入到所述至少一个导管的第一端3中，
d)通过运输装置7、8沿着导管输送生物质，
e)从导管的第二端4移除生物质，
由此用空气处理生物质。
本公开的第四方面涉及将根据第三方案的系统作为干燥单元和/或生物过滤器的用途。
附图说明
下面将参考附图更详细地描述本发明。
图1：示出了包含N-蒸汽机的生物质转化系统的示例，其中生物质(如秸秆)被转化为具有增加值(例如，增加蛋白质含量)的产品，并用于(a)生物气进料、(b-c)农业基质、垫料(litter，褥草)、饲料/草料和(d)肥料。
图2A：示出了本公开的实施例，其中N-蒸汽机1被配置为连续地操作。在图2A中的右侧示出了沿着N-蒸汽机的纵向尺寸的横截面视图，并且在图2A的左侧示出了侧视图或端视图A-A，即，示出了从生物质被引入的下端看过去的N-蒸汽机的较短尺寸。包括以毫米为单位的尺寸的示例。附图标记表示如下：N-蒸汽机系统1、导管2、生物质入口3、生物质出口4、蒸汽入口5、蒸汽出口6、运输单元7、8(以第一传送带7和第二传送带8为例)、安全阀9、生物质运输方向10、加湿装置11、隔离件12。
图2B：示出了本公开的实施例，其中N-蒸汽机1被配置为连续操作。其中示出了与图2A类似的横截面图和端视图A-A，并且包括以毫米为单位的尺寸和角度的示例。图2B中所示的实施例包括与图2A相同的特征，并且另外还包括分配装置13、一个或多个集水器17、以及用于相对于湿度和/或温度测量氮(N)和/或氨(NH3)浓度的传感器18。
图2C：示出了本公开的实施例，其中分别从下端(左)和上端(右)以立体图示出了N-蒸汽机。该实施例可以包括与图2A-图2B中相同的特征，并且另外在两端处示出了可拆卸地附接的山墙(gable)14、15以及活板门(trapdoor)16。
图3A示出了本公开的N-蒸汽机的实施例，其包括隔离层12，沿着N-蒸汽机的纵向尺寸以横截面图示出了N-蒸汽机(主图)，并且另外还示出了端视图(左)和俯视图(底部)。包括以毫米为单位的尺寸和角度的示例。
图3B：示出了本公开的N-蒸汽机的实施例，其包括隔离层12，以与图3A相同的视图示出了N-蒸汽机。包括以毫米为单位的尺寸的示例。
图4A-图4B：示出了本公开的实施例，其中以立体图示出了N-蒸汽机，并且其中N-蒸汽机被封装在隔离层12中，并且包括布置在生物质出口附近的可拆卸地附接的山墙14，从生物质出口可以接近N-蒸汽机以进行维护或检查。
图5A：示出了本公开的实施例，其中以立体图示出了N-蒸汽机，并且其中N-蒸汽机分别未被隔离层封装(左)，或是被封装在隔离层12中(右)。实施例还包括布置在生物质入口附近的可拆卸地附接的山墙15，从生物质入口可以接近N-蒸汽机以进行维护或检查。
图5B：示出了本公开的实施例，其中以立体图示出了N-蒸汽机，并且其中N-蒸汽机被封装在隔离层12中，并且包括可拆卸地附接的山墙15和活板门16，从活板门可以接近N-蒸汽机以进行维护或检查。
图6：示出了用于处理生物质的系统的实施例，其包括连续操作的N-蒸汽机1.3。该图在示例1中进一步描述。
图7：示出了用于处理生物质的系统的实施例，其包括连续操作的N-蒸汽机2.3，其中该系统还可用于生产磷(P)肥料。该图在示例2中进一步描述。
图8：示出了用于处理生物质的系统的实施例，其包括连续操作的N-蒸汽机3.17，其中N-蒸汽机被集成并用于来自干燥单元的蒸汽/烟气的过滤和/或清洁，并结合生物气基质的生产。该附图在示例3中进一步描述。
图9：示出了用于处理生物质的系统的实施例，其包括连续操作的N-蒸汽机4.3，与用于基质和蘑菇生产的系统集成。该附图在示例4中进一步描述。
图10：示出了用于处理生物质的系统的实施例，其包括连续操作的N-蒸汽机5.3，与用于生物气基质生产的系统集成。该附图在示例5中进一步描述。
图11：示出了本公开的实施例，其中气体/蒸汽入口和气体/蒸汽出口布置于导管的纵向侧处。包括尺寸的示例。
图12示出了本公开的实施例，其中限定下运输平面的第一传送带7包括用于气体/蒸汽入口和出口的多个开口19。包括尺寸的示例。
图13是图12的实施例中表示为“B”的区域的放大图，其中进一步详细示出了传送带的多个开口。
图14：示出了图11的实施例中表示为“A-A”的区域的放大图，示出了传感器(例如温度传感器)的位置的实施例。
具体实施方式
氨预处理是将原始木质纤维素生物质转化为适用产品(例如生物燃料、肥料和用于农业用途的基质)的必要步骤。术语“氨预处理”是指使用实际包含氨的液体或气体从生物质中提取木质素的处理。含氮(N)的蒸汽将实际包含氨。因此，用含氮蒸汽处理生物质是氨预处理的示例。氨预处理也可称为“氨N处理”或“N-蒸汽处理”。
通过秸秆的氨处理，可以将小麦秸秆中的原蛋白含量从3.3％增加到8％，将大麦秸秆中的原蛋白含量从4％增加到6.9％，并且将干物质的可消化能含量从7.5增加到9.5MJ/kg。
图1示出了一个系统的一个示例，其中生物质(如秸秆)可以转化为具有增加值(例如，增加的蛋白质含量)的产品(例如纤维)并用于农业基质、肥料、饲料/草料和生物燃料前体。图1中的原料可以是富含碳的任何生物质，包括复杂的废物，例如复杂的农业废物，例如，II类废物，包括作物残余物、秸秆、草等。
用箭头示出图1中系统的处理步骤，其中虚线表示气体(例如N-蒸汽的流动和利用)，实线表示固体材料(例如秸秆的流动和利用)。首先将原料生物质切割和/或研磨至所需的长度和/或大小，示出为在图1中所示的“切割器”或“切割器和/或研磨器”中进行。随后，使生物质经历氨预处理，示出在图1中所示的“N-蒸汽机”中进行。
术语“N-蒸汽机”是指配置成用于用含氮蒸汽处理生物质的系统或设备。然而，在无需系统的进一步改进的情况下，该系统可以应用于用任何其他气体处理生物质，即，气体入口和气体出口可以适用于蒸汽以及任何其他气体，例如空气或来自另一个单元的废气(waste gas)或排放气。因此，当在本文中使用时，术语“N-蒸汽机”可与术语“气体-蒸汽机”互换使用。
从N-蒸汽机中，经处理的具有增加值的固体材料可被转移到以下一个或多个：
a)研磨器和随后的生物气反应器(在图1中示出为“Pre&M-Meso反应器”)，其中生物气进料转化为生物气，
b)研磨器和/或干燥器以及随后的压粒器，以生产用于基质或垫料的颗粒(在图1中示出为“准备使用的”基质和垫料)，和/或
c)调节和/或浇水装置，以产生直接可利用的基质，例如，蘑菇生长基质(在图1中表示为“准备使用的”基质)。
如果原料生物质已经在N-蒸汽机之前的步骤中被研磨，则可能不需要进一步的研磨步骤。例如，如上述过程(b)中所示，来自N-蒸汽机的固体材料可被直接转移到干燥器而不需要经历进一步的研磨步骤。
术语“准备使用的”是指在使用之前能被储存的基质或材料形式。例如，准备使用的蘑菇基质将通过仅添加水和菌丝体而容易地适合于使用。如图1中所示获得的基质将含有来自原始生物质的营养物，即蛋白质、C、N、P、K等。该基质或生物质纤维可以例如通过调节和浇水或压丸而进一步加工成有利的形式，该形式被配置为多孔的，使得该材料能够容易且快速地吸收和保持水，并且进一步配置为用于渗透和蒸发的多孔的，从而避免形成厌氧区。
所生产的颗粒也可用作马、家禽或牛的垫料颗粒。也可以从部分脱气的生物质(即，已通过Pre&M-Meso反应器的生物质的干燥纤维固体，如图1中的实线箭头所示)中生产颗粒。可选地，来自反应器的部分脱气的生物质从反应器中被运输或移动至干燥器，然后移至压粒器，使用如图1所示的“螺旋压力机”。
从N-蒸汽机中，可以从用过的蒸汽中进一步除去氮，并且可以将回收的氮转化为液氮肥料。因此，含氮肥料(如图1中的(d)所示)可以是图1中所示方法的附加产品。
通常通过蒸发去除挥发性含氮化合物的过程被称为“N-分离(stripping，剥离)”，并且该过程示出为在图1中的单元“NS1”和“NS2”中发生。可以应用配置成用于不同操作条件的一个或多个分离单元。因此，在图1中，N-蒸汽被转移到NS1以用于分离和卫生设备(以减少系统上的N负荷)，和/或如果N-蒸汽不再非常温暖则被转移到NS2。
随后分离的气态氮被吸收在NS2中的吸收器(absorber)中，并通过例如添加H2SO4固定在液态NS-肥料中。
来自吸收器的未固定在NS-肥料中的水部分可被收集，并用在用于生产生物气进料的反应器中。水部分会包含一些氮，因此N-水可以再循环，并用于反应器中。可选地，N-水通过“混合器和加热器”，由此它可以用作N源，作为反应器内的加热原料，和/或作为第二稀释液体来控制干物质的比率和/或含N组分(如铵(NH4)，氨(NH3)和氮(N2))的浓度和比率。
来自吸收器NS2的未固定在NS-肥料中的气态部分可以可选地使用生物过滤器散发到周围环境。
来自固体脱气生物质的氮也可以在NS1和NS2单元中通过N-分离被提取。来自螺旋压力机的脱气生物质可以经历分离步骤，示出为图1中的“带筛(band sieve)”，随后所得到的挥发性含氮化合物在NS1和/或NS2单元中被吸收和固定。
为了提高该处理的效率，N-蒸汽机可以使用来自干燥器单元(例如鼓式或带式干燥器)的包含N的温暖湿润的蒸汽。干燥单元是用于处理和/或生产生物质的任何系统的共同特征，并且用于将生物质处理或预处理至适合于产品(例如干纤维)或要执行的工艺步骤(例如焚烧)的期望水分含量。例如，干燥单元可用于预处理或处理生物质(例如暴露过雨水的秸秆)，以及具有高水分含量的农业废物(例如粪肥)。独立的干燥单元通常将排放气散发到周围环境中。来自用于生物质的干燥单元的排放气通常包含温暖湿润的蒸汽，所述蒸汽包含来源于生物质的以氨(NH3)的形式存在的氮(N)。由于N组分和相关气味，直接散发到周围环境对环境和工作场所条件可能都不利。为了最小化排放气对周围环境的不利影响，可以通过过滤器(例如生物过滤器)清洁排放气，或者排放气被收集在N-分离单元中。备选地，干燥单元可以与如图1所示的N-蒸汽机组合，由此来自干燥单元的排放气在N-蒸汽机内被利用和清洁。
生物质发酵包括生物质的干燥。有利地使用鼓式或带式干燥器进行大量干燥，但也可以使用任何干燥装置。干燥可以在图1所示过程的任何步骤之间执行，例如，在生物气反应器中发酵后执行。干燥导致产生氨，或产生温暖湿润的含氮(N)蒸汽。因此，来自干燥器(例如图1中的鼓式或带式干燥器)的排放气将包含气相的氮。
传统地，来自生物质干燥器的N-蒸汽可被收集在一个或多个NS单元中，即，N-分离和卫生单元中。备选地或另外地，温暖湿润的N-蒸汽可被转移到如图8中所示并在示例3中进一步描述的“N-蒸汽机”。
N-蒸汽机利用来自干燥器的包含N的温暖湿润的蒸汽来处理或预处理材料，例如复杂的废物，复杂的农业废物和一些II类废物，包括作物残余物、秸秆、草等。通过这种处理(实际为氨处理)，该材料将变得可用作：i)用于生产生物气的有价值的生物质；ii)用于以颗粒形式添加到纤维状固体基质的纤维材料；iii)可直接用于培养真菌细胞和/或孢子的基质；或iv)可直接用作动物饲料的基质。
干燥器和N-蒸汽机之间的通信
在生物气反应器中发酵后，固体纤维有利地被干燥，如图1所示。此外，为了生产准备使用的基质和颗粒，必要的是使用于颗粒的生物质或纤维干燥，因为水分可能会影响颗粒的成形以及所生产的颗粒的保质期。
因此，在压粒之前，可以干燥用于颗粒的生物质或纤维。可以在任何热处理装置中执行干燥，并且对于大量(生物质或纤维)来说使用鼓式干燥器或带式干燥器可能是有利的。生物质纤维直接从研磨器被引入干燥器中，或者它可以是来自图1所示的反应器的脱气生物质。
干燥过程导致形成含氮(N)的温暖湿润的蒸汽。为了提高图1所示系统的能量效率，来自干燥器的温暖湿润的N-蒸汽可被转移到N-蒸汽机(和/或NS1)。在N-蒸汽机中，蒸汽随后用于氨预处理N-蒸汽机原料。因此，在本发明的实施例中，N-蒸汽机与干燥器单元流体连通。
当用来自干燥器的N-蒸汽进行氨预处理时，可以使用与图1例示相同的N-蒸汽机原料。因此，N-蒸汽机原料可以是复杂的废物，例如秸秆、草等，其首先被切割和/或研磨成所需的长度。
N-蒸汽机或气体-蒸汽机
可以通过所需的处理时间或保持时间来评估气体或氨预处理的效率。术语“保持时间”是指从N-蒸汽机引入和除去生物质之间的时间量，这是充分和完全预处理所需的时间。因此，保持时间直接决定了在给定时间内可以处理的生物质的量。
保持时间通常取决于接触程度和强度，以及如何促进生物质与包含氮的气体或蒸汽之间的接触。
本发明的实施例涉及一种用含氮蒸汽处理生物质的系统，所述系统包括：至少一个导管，包括：至少一个生物质入口和至少一个生物质出口，至少一个蒸汽入口和至少一个蒸汽出口，并且所述系统进一步包括：运输单元，其配置成使生物质移动通过所述导管而从所述至少一个生物质入口到所述至少一个生物质出口，从而限定生物质运输方向，并且其中所述系统被配置为使得从所述至少一个蒸汽入口流到所述至少一个蒸汽出口的蒸汽交叉于生物质运输方向。
更具体地，保持时间将取决于可调节的操作因素，例如温度、pH、N浓度、生物质的水分含量和用于处理的大气的相对湿度。保持时间还可取决于待处理的生物质进料的压实程度或密度或孔隙率。例如，如果原料被紧密地压实，则存在原料的部分与N-蒸汽具有极少或没有直接接触，即，N-蒸汽将极少或没有直接进入原料的表面。因此，在这些情况下将需要更长的保持时间以对完整的原料进行充分的氨处理。另一方面，如果原料未被压实，则原料的所有部分可能与N-蒸汽具有相似的接触；然而，对于具有非压实或低压实原料的情况，在给定时间内待处理的原料的量可能更小。
压实程度(以及因此暴露于氨处理的原料的表面积)将取决于纤维的尺寸。纤维的尺寸和表面积可在图1所示的切割机中调节。
压实程度还将取决于原料如何被引入N-蒸汽机中以及从N-蒸汽机中移除。例如，如果原料在重力作用下堆放在N-蒸汽机内，则压实程度将低于原料在负荷下堆积的情况。此外，负荷越高，压实程度越高。
与分批处理相比，在连续的N-蒸汽机处理中在给定时间内可以处理的生物质的效率或量也得以改善。图2A-图2C示出了配置成连续操作的N-蒸汽机的实施例。在图2A-图2B中的右侧示出了沿着N-蒸汽机的纵向尺寸的横截面视图，并且在图2A-图2B中的左侧示出了从下端之一(即，N-蒸汽机的较短尺寸)看到的侧视图A-A。
N-蒸汽机系统包括导管2，其中生物质通过生物质入口3进入并通过生物质出口4离开，并且其中生物质通过运输单元7、8从生物质入口到生物质出口连续地移动通过导管，从而限定生物质运输方向10。显然，如果生物质运输方向在导管的纵向方向内，则可以在N-蒸汽机内处理更大量或更大数量的生物质。因此，在本发明的实施例中，生物质运输方向沿着导管的纵向方向。
除了沿生物质运输方向移动生物质之外，运输单元可以被配置成控制生物质的压实程度，并且进一步控制生物质的沿生物质运输方向的压实程度。可以通过空间限制来控制和调节单元(例如N-蒸汽机)内的生物质压实程度。因此，在其他类似条件下，沿着具有较小横截面积的导管运输的生物质将比沿具有较大横截面积的导管输送的生物质更被压实。
在本发明的实施例中，运输单元被配置成控制生物质的压实程度。在另一实施例中，运输单元被配置成控制生物质的沿导管的纵向方向的压实程度。在又一实施例中，运输单元被配置成通过导管的横截面积来控制生物质的压实程度。
固有地，由于N-蒸汽处理，进入N-蒸汽机的生物质将具有比离开N-蒸汽机的生物质更低的压实程度。蒸汽处理(包括生物质(如秸秆)的润湿和加湿)会使秸秆坍缩和紧凑。因此，术语增加的“压实程度”既反映了生物质材料密度(以kg/m3为单位)的增加，又反映了材料纤维之间的空气减少(即，以kg/m3增加的容积密度(bulk density))。有利地，运输单元被配置成适应沿导管或生物质运输方向在压实程度方面的固有变化。例如，运输单元可通过调节空间限制来适应生物质密度的增加和更紧密的填装。通常，进入导管的生物质有利地具有对应于生物质密度为200-250kg/m3的生物质压实程度，其包括典型的水分含量为约30％。在导管出口处，生物质内的水分含量通常增加至通常50％，对应于250-300kg/m3的生物质密度。在本发明的实施例中，运输单元被配置成适应于生物质的压实程度。在本发明的又一实施例中，运输单元被配置成适应于生物质的沿导管纵向方向的压实程度。在另一实施例中，运输单元被配置为通过调节导管的横截面积来适应生物质的压实程度的变化。在另一个实施例中，运输单元被配置成适应于生物质压实程度的变化，范围为200-250kg/m3至250-300kg/m3。
用于控制生物质压实程度的运输单元的空间限制可以具有任何形式。例如，运输单元可包括两个或更多个运输平面，所述运输平面被配置成将生物质夹在它们之间。然后在运输单元内通过运输平面运输生物质，所述运输平面在相同的运输方向上且以一致的运输速度被同步和操作。在本发明的实施例中，运输单元包括两个或更多个运输平面，所述运输平面被配置成将生物质夹在所述平面之间。在另一实施例中，所述两个或更多个运输平面被配置为在相同的运输方向10上且以相同的运输速度被同步和操作。
包括运输平面的运输单元内的空间限制或生物质压实程度可以通过运输平面之间的距离以及运输平面之间沿导管的距离的变化来控制。有利地，由于生物质沿着导管的固有压实，运输平面之间的距离沿着导管或生物质运输方向减小。有利地，运输平面之间的距离以线性、指数和/或对数方式减小。对于运输平面之间的线性减小的距离，运输平面之间的距离可以由运输平面之间的倾斜率确定。
在本发明的实施例中，两个或更多个运输平面之间的距离被配置成用于控制生物质的压实程度。在另一实施例中，两个或更多个运输平面之间的距离沿生物质运输方向减小。在又一实施例中，两个或更多个运输平面之间的距离由运输平面之间的倾斜率控制。
可以人工地或通过使用传感器自动地而容易地控制运输平面之间的距离。在本发明的实施例中，两个或更多个运输平面之间的距离由传感器控制。
在图2中，运输单元被例示为两个传送带7、8，其中第一传送带7限定下运输平面，第二传送带8限定第二上运输平面。在图2的N-蒸汽机中被处理的生物质的压实程度和保持时间将取决于传送带，即，平面的运输方向10和运输速度，以及平面的倾斜度和平面之间的距离。
两个传送带形式的运输单元具有简单且易于操作和维护的优点。例如，生物质沿生物质运输方向的压实程度通过传送带的倾斜度被容易地控制。
在本发明的实施例中，运输单元包括两个或更多个传送带。在另一实施例中，运输单元包括两个传送带，其中第一传送带限定下运输平面，第二传送带限定上运输平面。在又一实施例中，第一传送带7的倾斜度在85度以下，更优选地在70度、60度、50度或40度以下，并且最优选地在30度以下，例如20度。在另一实施例中，第二传送带8的倾斜度等于或低于第一传送带7的倾斜度。
图2中包括运输单元和N-蒸汽机的尺寸的示例。在本发明的实施例中，第一传送带和第二传送带之间的距离(即，由下传送带和上传送带限定的两个平面之间的距离)从入口处的580mm减小到出口处的450mm。
传送带可以是与生物质相容的任何材料的并且足以抵抗氨蒸汽，并且传送带的尺寸可以是与所述至少一个导管相容的任何尺寸。在图2例示的实施例中，移动下传送带的环的多个滑轮或鼓状件被配置成在带的上环和下环之间的距离为120mm。带的上环进一步布置在距导管的最近表面180mm的距离处。上传送带放置在距导管的表面可变距离处。从图2可以看出，上传送带与导管的最近表面之间的距离从入口到出口增加。
进入N-蒸汽机的生物质可具有任何压实程度，这取决于生物质的大小以及生物质以何剂量供给到N-蒸汽机。为了确保一致的压实程度，通过分配装置13将生物质供给到生物质入口可能是有利的。因此，分配装置将确保生物质在导管的高度和/或宽度上的均匀分布。分配装置的示例可以是任何自动进给和剂量设备，包括螺旋传送器。螺旋传送器可以通过拒绝不适合导管内部或具有不合适尺寸或形式的生物质的块来确保均匀分配。图2B中示出了包括螺旋传送器13形式的分配装置的N-蒸汽机的示例。分配装置可以进一步确保通过合适的调节手段(例如，螺旋传送器的速度)将合适剂量速率的生物质供给到连续操作的N-蒸汽机中。在本发明的实施例中，该系统还包括生物质分配装置，例如自动进给和剂量设备和/或螺旋传送器。
气体或N-蒸汽处理的效率取决于蒸汽流与生物质之间的接触程度。接触得越好且接触在导管内的分布越好，处理效率越高。因此有利的是，气体/蒸汽流分布在所述至少一个导管内，并且进一步分布在布置于运输单元7、8处的生物质的体积内。
可以通过包括用于蒸汽入口和出口的多个开口的运输单元获得气体/蒸汽流在生物质体积内的分布。例如，图2B中例示的传送带7、8可包括沿每个带的长度和宽度放置的多个开口、孔或穿孔，由此放置在导管2中的气体/蒸汽(例如从入口5进入导管的气体/蒸汽或在出口6处离开导管的气体/蒸汽)与生物质具有多个直接接触点。
图12示出了一个实施例，其中限定下运输平面的第一传送带7包括用于气体/蒸汽入口和出口的多个开口19。在另一实施例中，多个开口通过包括多个平面部分的第一传送带获得。例如在传送带的位于生物质出口4附近的部分中示出了所述多个平面部分，在图12中也标记为“B”。在图13中进一步示出了区域B的放大图像。
如图13中进一步看到的，第一传送带包括多个平面部分20，其中每个平面部分被配置成相对于运输平面成角度地位移，使得每个平面部分与运输平面的运输方向形成角度。可以看到角位移导致在相邻的平面部分之间形成开口19。优选地，角位移在45度以下，更优选地在30度、20度、10度以下。
除了相邻平面部分之间的开口19之外，角位移的平面部分还具有这样的优点：由于传送带的开口不与生物质直接接触，因此减少了从运输单元掉落或浪费的生物质的量。
在本公开的实施例中，运输单元包括用于气体/蒸汽入口和出口的多个开口。在优选实施例中，限定下运输平面的第一传送带7包括用于气体/蒸汽入口和出口的多个开口。
在本公开的实施例中，第一传送带包括多个平面部分，其中每个平面部分相对于运输平面成角度地位移。在另一实施例中，角位移在45度以下，更优选在30度、20度、10度以下。
角位移可以通过支撑元件21(例如支撑腿或支撑板)获得，所述支撑元件与平面部分的运输方向相反地放置，例如沿着平面部分的与运输方向相反的边缘放置。图13示出了一实施例，其中支撑元件是支撑板。有利地，支撑元件还用作用于将生物质紧固或固定到运输平面的固定装置。这可以通过延伸超过平面部分并进入所输送的生物质的体积中的支撑元件而获得。例如，如图13所示，支撑元件可以是在平面部分的与运输方向相反的边缘处与平面部分正交且对称放置的支撑板。
在本公开的实施例中，每个平面部分包括与运输方向相反放置的支撑元件21。在另一实施例中，支撑元件被配置成用作生物质的固定装置。在另一实施例中，支撑元件是板，其在平面部分的与运输方向相反的边缘处与平面部分正交并对称放置。
图12-图13示出了一实施例，其中平面部分通过铰链装置进一步固定到传送器上。铰链装置被放置在平面部分的面向运输方向的边缘(即，与支撑元件相反的边缘)处。因此，在图12中的传送器的端部(由“B”表示)处，平面部分围绕铰链旋转，从而便于生物质从传送带和平面部分掉落。
在本公开的实施例中，平面部分通过铰链装置固定。在另一实施例中，铰链装置放置在平面部分的面向运输方向的边缘处。
气体-蒸汽机或N-蒸汽机气氛
保留在气体-蒸汽机/N-蒸汽机内的导管内的生物质暴露于气体/蒸汽流，该气体/蒸汽流在蒸汽入口5处进入导管并在气体/蒸汽出口6处离开导管，如图2所示。当气体/蒸汽从所述至少一个气体/蒸汽入口流到所述至少一个气体/蒸汽出口时，由于气体/蒸汽的流动路径与生物质运输方向交叉，所以生物质暴露于气体/蒸汽。
气体/N-蒸汽处理的效率取决于气体/蒸汽流与生物质之间的接触程度。接触得越好且接触在导管内的分布越好，处理效率越高。因此有利的是，气体/蒸汽流分布在所述至少一个导管内。可以通过包括多个气体/蒸汽入口和出口来获得气体/蒸汽流的分布，并且其中气体/蒸汽入口和出口沿着导管或生物质运输方向放置在不同的距离处。
在一个实施例中，该系统包括两个或更多个气体/蒸汽入口5，以及两个或更多个气体/蒸汽出口6。在另一个实施例中，至少一个气体/蒸汽入口和至少一个气体/蒸汽出口布置于生物质运输方向的上游，并且至少一个气体/蒸汽入口和至少一个气体/蒸汽出口布置于生物质运输方向的下游。
气体/N-蒸汽处理的效率还取决于生物质暴露于其中的气体/N-蒸汽的浓度。例如，在与生物质反应后，N-蒸汽的氮浓度将较低。因此，使用的N-蒸汽对于处理而言效率较低。因此有利的是，在N-蒸汽与生物质接触后被快速地更换，或快速地离开导管，因为它将被使用。这可以通过将气体/蒸汽入口放置在气体/蒸汽出口附近来实现。
正进入所述至少一个导管的生物质将进一步需要比导管出口附近的生物质更多的处理，出口附近的生物质已经沿着导管暴露于气体/蒸汽。因此，有利的是，气体/蒸汽入口和/或气体/蒸汽出口放置成靠近或邻近于生物质入口。图2示出了一个实施例，其中至少一个导管包括两个气体/蒸汽入口和两个气体/蒸汽出口。一个气体/蒸汽入口和出口邻近生物质入口放置，并且另一个气体/蒸汽入口和出口邻近生物质出口放置。
在本发明的实施例中，所述至少一个气体/蒸汽入口5和所述至少一个气体/蒸汽出口6被放置在至少一个导管2的相对侧处，使得气体/蒸汽横跨导管2的纵向方向流过。在另一实施例中，至少一个气体/蒸汽入口和所述至少一个气体/蒸汽出口邻近于生物质入口3放置，且至少一个气体/蒸汽入口和/或至少一个气体蒸汽出口邻近于生物质出口4放置。
有利地，气体/蒸汽包含氮，由此其促进导管内的生物质的氨预处理。进一步有利地，包含蒸汽/气体的氮是来自如图1所示的干燥单元的再循环蒸汽/气体。通过从干燥单元循环气体/N-蒸汽，可以控制和减少从生物质系统的氮排放。因此，本发明的系统提供了更环保的用于处理生物质的方法。除了控制和最小化对环境的氮排放之外，所描述的方法和系统还可以提供改善工作场所健康和安全条件的益处。
因此，可以以不同的系统实施包括流体连接的N-蒸汽机和干燥单元的系统。在示例1-4中进一步描述了实施流体组合的N-蒸汽机和干燥单元的不同系统的示例。
在本发明的实施例中，该系统包括用于干燥生物质的干燥器13。在另一实施例中，干燥器和N-蒸汽单元流体连接。在另一实施例中，来自干燥器的气体排放连接到至少一个蒸汽入口5。
通过减少源自导管中的泄漏的任何泄漏，可以进一步控制和减少从系统的包含蒸汽的氮的排放。当气体/蒸汽在负压下流过导管时，发现导管的泄漏减少并且被更好地控制。这可以通过在气体/蒸汽出口6处以比气体/蒸汽入口5处更高的流速抽吸气体/蒸汽来实现。
在本发明的实施例中，该系统被配置成使得气体/蒸汽在负压下从至少一个气体/蒸汽入口5被抽吸到至少一个气体/蒸汽出口6。
为了促进气体/蒸汽的负压，所述至少一个导管必须配置成承受一定的负压。出于操作安全原因，进一步有利的是，系统包括调节装置，用于在压力超出容许范围之外时起动。因此，有利的是，安全阀附接到系统并且流体连接到至少一个导管。在本发明的实施例中，安全阀是真空阀。在另一个其他实施例中，安全阀是VAM。
在本发明的实施例中，至少一个导管2被配置成承受至少0.1巴、更优选至少0.2或0.3巴的负压。在另一个实施例中，该系统还包括安全阀9，该安全阀被配置成在0.1、0.2或0.3巴的负压下激活。
为了进行生物质的有效氨预处理，有利地在高温、高水分含量和/或中性或弱碱性pH下进行氨预处理。可以通过使用N-蒸汽或含氮蒸汽来获得这样的条件，所述N-蒸汽或氮蒸汽具有高温、高水分含量和/或中性或弱碱性pH。源自干燥单元的N-蒸汽可包括这些性质。
在本发明的实施例中，使用温度为约60至95℃(例如60-65℃、65-70℃、70-75℃、75-80℃、80-85℃或85-90℃)的N-蒸汽执行氨预处理。
在本发明的另一实施例中，使用具有中性或弱碱性pH的N-蒸汽执行氨预处理。在进一步的实施例中，pH为约7至9或7至10，例如7-7.5、7.5-8、8-8.5、8.5-9、9-9.5或9.5-10。
在本发明的又一实施例中，使用水分含量为约60-99％(例如60-70％、70-80％、80-90％、90-99％)并且最优选水分含量90％以上的N-蒸汽执行氨预处理。
如果待处理的生物质不完全干燥，则可以进一步提高氨预处理的效率。如果生物质含有一些水分，则可以改善生物质和N-蒸汽之间的润湿性质或接触角度。因此，N-蒸汽将更容易接触和接近待处理的生物质的表面。因此，进入导管的生物质含有一些水分可能是有利的。这可以通过将加湿装置11放置在生物质的入口3附近来实现，如图2A-图2B所示。加湿装置的示例包括加湿器(例如水和/或蒸汽加湿器)，其中蒸汽和/或水形式的水分通过喷嘴或具有分配歧管的类似夹套(jacket)注入生物质。
在本发明的实施例中，该系统还包括位于生物质入口3处的加湿装置11，用于加湿生物质。
特别地，水分含量高于30％的生物质可以更快地由N-蒸汽处理。因此，有利的是，加湿装置配置成将生物质加湿至30％以上。在本发明的实施例中，在水分含量为约30至50％(例如30-35％、35-40％、40-45％或45-50％)的生物质处执行氨预处理。
为了确保充分润湿的生物质，可能有利的是超出所需的蒸汽和/或水连续注入到导管中并且能被生物质吸收。一部分过量的水和/或过量的冷凝蒸汽可经由一个或多个水收集器17从至少一个导管中被去除。水收集器有利地放置在下端处，并且靠近加湿装置，如图2B所示。在本发明的实施例中，该系统还包括一个或多个水收集器17。
可以通过使用传感器进一步监测和控制至少一个导管内的氨处理。有利地，所述至少一个导管包括一个或多个传感器18，用于测量气体/蒸汽流的温度、相对湿度或水分含量，和/或气体流的NH3和/或N-浓度。基于测量值，可以调节气体/蒸汽流的温度和含量。
传感器可以放置在至少一个导管内的任何位置处，并且有利地，传感器放置在导管的内表面处。进一步有利地，传感器邻近于一个或多个蒸汽入口并且邻近于一个或多个蒸汽出口放置。因此，通过将入口值与出口值进行比较，可以计算生物质内吸附和吸收的热、水分和/或氮(N)的量。在本发明的实施例中，该系统还包括一个或多个传感器18，用于测量蒸汽的温度、相对湿度和/或NH3浓度，其中传感器优选地放置在蒸汽入口和/或蒸汽出口附近。
气体/蒸汽处理的效率将取决于待处理的生物质的温度。有利地，一个或多个温度传感器邻近于运输单元(例如邻近传送带)放置。更有利地，温度传感器放置在传送带内。如图12所示，传送带包括两个滑轮或鼓状件，传送带围绕该滑轮或鼓状件旋转。因此传送带在滑轮之间限定有空间，如图14所示，其是图11中A-A所示区域的放大。因此，温度传感器有利地放置在传送带内，即，放置在滑轮之间限定的空间内。例如，图14示出了温度传感器放置在第二传送带8内的实施例。
在本公开的实施例中，一个或多个温度传感器被放置在传送带内。
为了提高系统的能量效率，将系统隔离可能是有利的。图2A和图3A-图3B示出了隔离层12封装N-蒸汽机(即，所述至少一个导管2)的实施例。出于能量效率的原因，包含进入导管的N-蒸汽的歧管也被隔离可以是有利的。因此，在图2-3所示的实施例中，歧管和至少一个导管都被封装在隔离层内。可选的干燥器的一部分被隔离可以是进一步有利的。
隔离可以具有额外的益处，即，进一步减少和控制了来自导管和歧管的蒸汽泄漏。
在本发明的实施例中，该系统包括隔离装置12，其中隔离装置完全或部分地封装所述至少一个导管2。
在本发明的实施例中，隔离是BALXTHERM类型的。在又一实施例中，隔离是层厚度为150mm至10mm、100mm至50mm或90mm至70mm、更优选为约80mm的层。
图3示出了包括隔离层12的N-蒸汽机的实施例。该图示出了沿着N-蒸汽机的纵向尺寸的横截面图(主图)，并且还示出了侧视图(左)，和俯视图(底部)。
在图4-图5中示出了封装在隔离层中的N-蒸汽机的立体图。有利地，可以从外部接近N-蒸汽机的内部以进行维护和维修，而无需移除整个隔离层。图4示出了可拆卸地附接的山墙14，其放置在用于生物质的出口附近，可以从该山墙进入N-蒸汽机以进行维修。图5示出了可拆卸地附接的山墙15，其放置在用于生物质的入口附近，可以从该山墙进入N-蒸汽机以进行维修。
气体/蒸汽在导管内的分布以及因此气体/N-蒸汽处理的效率也取决于蒸汽/气体入口5和蒸汽/气体出口6的位置。如图2A所示，当气体/蒸汽入口布置于导管的底侧处且气体/蒸汽出口布置于导管的顶部处时，可以获得有利的气体分布。
替代地，蒸汽/气体入口和蒸汽/气体出口布置于导管的纵向侧处，如图11所示。气体入口和出口的这个位置还具有如下优点：由于导管和运输单元内的变化的气体流，减少了从运输单元中下落或浪费的生物质的量。
在本公开的实施例中，气体/蒸汽入口和气体/蒸汽出口布置于导管的纵向侧处。
操作
通过连续操作该系统可以实现大量生物质的有效处理。当运输单元(例如以连续操作的传送带的形式)被连续地操作时，系统可以连续地操作，其中连续的气体流/蒸汽流和连续的进给流进入N-蒸汽机(生物质进料)。
在本发明的实施例中，运输单元被配置为连续地运行。
生物质在N-蒸汽机内的保持时间可以通过运输单元的运输速度(例如传送带的速度)来控制。
在本发明的实施例中，运输单元被配置成使得生物质在所述至少一个导管2内的保持时间为5分钟至12小时、更优选10至60分钟、最优选地20至30分钟。
所描述的系统可用于用包含氮(N)的蒸汽处理生物质的方法，该方法包括以下步骤：
a)提供生物质3，
b)提供至少一个导管2，导管2包括含氮蒸汽流，
c)将生物质引入所述至少一个导管2的第一端3中，
d)通过运输装置沿导管运输生物质，
e)从导管2的第二端4移除生物质，
由此用含氮蒸汽处理生物质。
为了改善生物质与蒸汽之间的接触程度，有利的是，气体/蒸汽流与导管或生物质的运输方向成角度。
在本发明的实施例中，气体/蒸汽流与导管的纵向方向成角度。在另一个实施例中，气体/蒸汽流基本上垂直于导管的纵向方向。
如果生物质是潮湿的，则可以进一步改善生物质与气体/蒸汽之间的接触程度面积和角度。因此，在本发明的又一实施例中，步骤(a)的生物质被进一步加湿。
N-蒸汽机的实施例可用于预处理任何类型的生物质。示例1-2描述了可能使用N-蒸汽机的两个实施例。N-蒸汽机的实施例还可以与生物质干燥单元组合使用。生物质干燥单元产生污染废气，而N-蒸汽机可用于清洁来自任何干燥单元的污染废气。示例3-4示出了使用N-蒸汽机清洁含氮废气的两个实施例。当N-蒸汽和干燥单元相组合时，可以提高两个系统的能量效率。
为了提高系统的能量效率，并进一步减少对环境的有害氮排放，如果该方法与生物质干燥步骤组合则是有利的。如果来自生物质干燥步骤的废气可以再循环，则是更加有利的。
在本发明的实施例中，步骤(a)中提供的生物质已经在干燥器中被干燥。在又一实施例中，来自所述干燥器的废气被引入所述至少一个导管2中并用作步骤(b)中提供的蒸汽流。
为了成本效率，该方法可以通过连续地供应生物质和蒸汽流而以连续方式执行，其中蒸汽流可选地是来自连续操作的干燥器的连续流。在本发明的实施例中，该方法以连续的方式操作。
本公开的系统还可以用作干燥单元或用作生物过滤器。对于作为干燥单元或生物过滤器操作的系统，蒸汽入口5和蒸汽出口6分别作为气体入口和气体出口操作。因此，取代蒸汽，该系统可用于任何气体。
有利地，气体是空气，因此蒸汽入口是空气入口，且蒸汽出口是空气出口。因此，当用空气处理生物质时，该系统可以作为干燥单元操作。
废气可以通过暴露于生物质而被清洁，因为生物质可以吸收污染元素。废气的一个示例是离开N-分离器(NS-2)的气体，如图1所示。因此，有利地，气体是废气，因此蒸汽入口是废气入口，且蒸汽出口是废气出口。因此，当用废气处理生物质时，该系统可以作为生物过滤器操作。
本发明的实施例涉及一种系统1，所述系统包括：
-至少一个导管2，包括：
-至少一个生物质入口3和至少一个生物质出口4，
-至少一个气体入口5和至少一个气体出口6，和
-运输单元7、8，其配置成使生物质移动通过导管而从至少一个生物质入口3到至少一个生物质出口4，从而限定生物质运输方向，
其中，所述系统被配置成使得从所述至少一个气体入口5流到所述至少一个气体出口6的气体交叉于所述生物质运输方向。
在又一实施例中，气体是蒸汽。在另一个实施例中，气体是空气。在另一个实施例中，气体是废气。
本公开的实施例涉及一种用空气处理生物质的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供生物质，
b)提供包括空气流的至少一个导管2，
c)将生物质引入所述至少一个导管的第一端3中，
d)通过运输装置7、8沿着导管运输生物质，
e)从导管的第二端4移除生物质，
由此用空气处理生物质。
本公开的另一个实施例涉及该系统作为干燥单元和/或生物过滤器的用途。
示例
如上所述，可以在用于不同目的的不同系统中实现包括N-蒸汽机(以及可选地包括流体连接的N-蒸汽机和干燥单元)的系统。通过下面提供的实施例进一步描述本发明。
示例1：包含N-蒸汽机的系统
图6示出了用于处理生物质的系统的实施例，其包括连续操作的N-蒸汽机1.3。在N-蒸汽机内使用的含氮蒸汽可以具有任何来源，例如可为来自干燥单元(图6中未示出)的N-蒸汽。
待处理的生物质可以储存在大容器中，例如行走地板(walking floor)容器1.1，并通过调节装置(例如自动进给和剂量设备1.2)以合适的剂量速率进给到连续操作的N-蒸汽机。自动进给和剂量设备的一个示例是由传感器控制的螺旋传送器。这种大型储存容器可特别适用于秸秆形式的生物质。
在N-蒸汽机之后可以是如图1所示的类似单元和处理步骤。例如，氨蒸汽处理的生物质可用于生产生物气反应器1.10中的生物气进料。为了进一步改善用于生物气反应器的生物气进料，在生物气反应器中的处理之前或期间，可以将N-蒸汽处理的生物质与其他类型和质量的生物质(例如，粪肥1.11)混合。可以在放置在反应器之前的单元(例如动力供给装置1.4)中进行混合。
将存在于生物气反应器中的生物质脱气，并且可以对所生产的气相中存在的氮进一步提取并将其转化为适用的液体N-肥料。为此，包含挥发性含氮化合物的气相经历N-分离。在图6中，N-分离处理包括使用螺旋压力机1.5移动脱气的生物质1.12并将气相移动到N-分离器1.7，然后移动到N-吸收器1.8，经分离的气态氮被吸收在N-吸收器中并固定在液体肥料1.13中。
可以收集来自N-分离器和N-吸收器的未固定在液体肥料中的水部分，并且该水部分被转移到用于生产生物气进料的反应器中。如图6中的箭头所示，水可以通过动力供给装置1.4传输，或者通过如图1所示的“混合器和加热器单元”传输。
来自N-吸收器的未固定在液体肥料中的气态部分可以可选地使用生物过滤器1.14被排放到周围环境中。
使用通风装置1.6、1.9在单元之间转移气态部分。通风装置的示例包括泵和风扇。通风装置可以通过加热的废空气1.15操作。
示例2：包含N-蒸汽机的系统
图7示出了用于处理生物质的系统的另一个实施例，其包括类似于示例1的N-蒸汽机的连续操作的N-蒸汽机2.3，并且类似于示例1，在N-蒸汽机内使用的含氮蒸汽可以具有任何来源，并且例如是来自干燥单元(图7中未示出)的N-蒸汽。
图7的系统类似于示例1之处在于，其还包括行走地板容器2.1、调节装置2.2、螺旋压力机2.5、N-分离器2.7、N-吸收器2.9、生物气反应器2.10和通风装置2.19。通风装置也可以通过加热的废空气2.15操作，并且经分离的氮可被固定在液体肥料器2.13中，并且残余气体可选地使用生物过滤器2.14排放到周围环境。
除了与示例1类似的特征之外，图2的系统还包括生物混合器2.16、用于纤维的缓冲储存器2.17，以及加热器和混合器2.18。图7的系统可以进一步产生其他肥料产品，例如富含氮的液体肥料2.20和磷肥料2.21。
图7中所示的系统和处理可以遵循以下步骤：
a)将脱气的生物质泵送到螺旋压力机2.5。
b)从螺旋压力机中，将固体纤维直接推入缓冲储存器2.17中，并且固体纤维可以从缓冲储存器被转移到生物混合器2.16、干燥器单元或其他位置(未示出)。
c)来自螺旋压力机的废液被泵送到N-分离器2.7和N-吸收器2.9，在废液用作肥料之前可以储存在那里，和/或来自螺旋压力机的废液被泵送到生物-混合器2.16。
d)使用通道通风装置2.19以600-2500mmVs的压力范围(例如600mmVs的压力)将加热的空气吹送通过置于N-分离器2.7内的废液中。单位“mmVs”也称为“毫米水柱”或“[mmH2O]”。
e)使用放置于N-分离器中的任选的成形为螺旋形的加热装置通过加热至80℃以上，并通过添加碱(例如石灰(CaCO3))将pH调节至9以上，将N从废料中分离。
f)N-蒸汽从N-分离器中被吸取并在-400mmVs至-800mmVs范围内的压力(例如-400mmVs的压力)下通过N-蒸汽机。
g)无机材料和其他组分可以沉淀在N-分离器内，并在用作肥料之前作为沉淀的磷(P)被泵送以便浓缩或脱水。
h)来自N-分离器的经N-分离和经加热的废料可以被泵送到加热器和混合器2.18，从而用于调节加热器和混合器内的干物质含量和NH3、NH4及其他含氮组分的浓度。
i)通过行走地板2.1和剂量系统2.2向N-蒸汽机供给生物质。N-蒸汽机也可被供以脱气的生物质，即，来自缓冲储存器2.17的纤维。当生物质连续移动通过N-蒸汽机时，N-蒸汽被吸入通过生物质以进行氨预处理。
j)将经N-蒸汽处理的生物质转移到生物混合器2.16，在那里它可以与其他类型的生物质(例如来自家禽的粪肥)混合，然后转移到加热器和混合器2.18，然后进一步转移到生物气反应器2.10。
k)离开N-蒸汽机的用过的N-蒸汽可以被吸入到N-吸收器2.9，其中，例如，通过加入H2SO4使得蒸汽中包含的氮可与废液结合。
l)来自N-吸收器的废气可以例如通过使其在正压或负压下流过生物过滤器而排放到周围环境中。
示例3：与干燥装置结合的N-蒸汽机
图8示出了用于处理生物质的系统的实施例，其包括连续操作的N-蒸汽机3.17。图8的实施例示出了如何将N-蒸汽机整合并用于过滤和/或清洁来自干燥单元的蒸汽/烟气，并与生物气基质的生产结合。
与示例1-2类似，从行走地板容器3.15和调节装置3.16向N-蒸汽机3.17供给生物质，例如秸秆和/或马粪。从N-蒸汽机排出的经N-蒸汽处理的生物质可以用作生物气基质，并储存在容器中以供使用3.18。
图8还示出了在N-蒸汽机中使用的N-蒸汽从干燥单元3.4(例如鼓状件干燥器)被转移。来自干燥单元的N-蒸汽可以通过泵(例如气旋器3.5)转移到N-蒸汽机。
类似于示例1-2，该系统可进一步包括N-分离器3.7、N-吸收器/洗涤器3.8、和通风装置3.6、3.9，用于在废气相被排放到周围环境之前，例如通过生物过滤器3.14从废气相中提取氮。
因此，在图8的实施例中，N-蒸汽机用作来自干燥单元的废弃蒸汽的过滤和烟气清洁单元。干燥单元的废弃蒸汽通常包括热、液体、氨，并且具有难闻的气味。通过对废弃蒸汽使用N-蒸汽机，能量、液体、氨和气味与N-蒸汽机内的生物质结合，从而再循环回到生物质产品中，而不是被排放到周围环境中导致恶劣的环境和工作安全后果。
如图8所示，干燥单元可用于干燥不同类型的生物质，例如，脱气纤维和/或家禽粪便3.1，和/或农业生物质和/或生物燃料，例如切碎的树皮3.2。在引入干燥单元之前，生物燃料可以可选地例如在燃烧器3.3中进行热处理。
因此，图8的系统可以有利地与包括家禽生产的生产系统集成。
来自干燥单元的经处理的生物质(即，干燥的纤维)，也可以转化成附加产品，例如基质、垫料或肥料颗粒3.22。首先将干燥的纤维从干燥单元3.10转移，移至用于压粒器3.11的进料器中，然后在压粒器3.12中压制成颗粒。然后将颗粒可选地冷却并例如通过筛分而进行分选3.13，然后将它们转移到容器3.14(例如大袋)，并准备用作基质、垫料或肥料颗粒。
因此，图8的系统可以有利地与包括家禽生产和/或垫料和/或肥料颗粒生产的生产系统集成。
示例4：用于基质和蘑菇生产的集成的N-蒸汽机
图9示出了用于处理生物质的系统的实施例，其包括与用于基质和蘑菇生产的系统集成的连续操作的N-蒸汽机4.3。
与示例1-3类似，N-蒸汽机可以被供以生物质(例如秸秆和马粪)，其储存在行走地板容器4.1中，并使用调节装置4.2被转移到连续操作的N-蒸汽机中。可以将经N-蒸汽处理的生物质转移到混合单元4.4中，并且可以将使用过的和废弃的N-蒸汽例如通过生物过滤器排放到周围环境中，和/或暴露于N-分离中以提取氮3.9。
置于混合单元中的经N-蒸汽处理的生物质可以进一步与其他生物质(例如，来自脱气生物质的纤维4.10)混合。
经处理的生物质可被转移并储存在堆肥单元4.5中，从那里它可被转移到巴氏杀菌单元或巴氏杀菌通道4.6。通过该通道，可以向生物质提供氨水4.11的注入、氨空气4.12的排出、和/或热源和/或热交换器4.8。这样，可以生产具有用于蘑菇基质的最佳性质的生物质。因此，该系统可以有利地与蘑菇生产单元4.7组合。
示例5：用于生物气基质生产的N-蒸汽机
图10示出了用于处理生物质的系统的实施例，其包括与用于生物气基质生产的系统集成的连续操作的N-蒸汽机5.3。
与示例1-4类似，N-蒸汽机可被供以生物质(例如，储存在行走地板容器5.1中的秸秆)，并使用调节装置5.2被转移到连续操作的N-蒸汽机中。
可以向N-蒸汽机提供注入到N-蒸汽机5.7中的N-蒸汽或氨水，并且可以使用热源和热交换器5.5以及通风装置5.6来控制N-蒸汽的性质。
来自N-蒸汽机的经N-蒸汽处理的生物质可以被转移到用于生物气基质5.4的容器中，从那里上述生物质可以进一步作为生物气设备5.8的基质被转移。
参考文献
[1]WO1609494
[2]WO 2016/116113

Claims (44)

1.一种用于处理生物质的系统(1)，所述系统包括：
-至少一个导管(2)，包括：
-至少一个生物质入口(3)和至少一个生物质出口(4)，
-至少一个气体入口(5)和至少一个气体出口(6)，和
-生物质运输单元(7、8)，其被配置成使生物质通过所述导管而从所述至少一个生物质入口(3)移动到所述至少一个生物质出口(4)，从而限定生物质运输方向，
-气体流，被配置成从所述至少一个气体入口流动到所述至少一个气体出口，
其中，所述系统被配置成使得所述气体横跨所述导管的纵向方向流动，并且
其中，所述至少一个导管(2)被配置成承受至少0.1巴的负压，使得气体在负压下从所述至少一个气体入口(5)流动到所述至少一个气体出口(6)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个气体入口选自空气入口、蒸汽入口、排放气入口构成的组，并且其中所述至少一个气体出口相应地选自空气出口、蒸汽出口、排放气出口构成的组，优选地，其中所述至少一个气体入口是蒸汽入口，并且所述至少一个气体出口是蒸汽出口。
3.根据权利要求1或2所述的系统，还包括安全阀(9)，所述安全阀被配置成在0.1巴、0.2巴或0.3巴的负压下被激活。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述生物质运输方向沿着所述至少一个导管(2)的纵向方向。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述至少一个气体入口(5)和所述至少一个气体出口(6)放置在所述至少一个导管(2)的相对侧处，使得所述蒸汽横跨所述至少一个导管(2)的纵向方向流动。
6.根据权利要求1或2所述的系统，包括两个或更多个气体入口(5)以及两个或更多个气体出口(6)。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，至少一个气体入口和至少一个气体出口布置于所述生物质运输方向的上游，并且至少一个气体入口和至少一个气体出口布置于所述生物质运输方向的下游。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，至少一个气体入口和至少一个气体出口邻近所述生物质入口(3)布置，并且至少一个气体入口和至少一个气体出口邻近所述生物质出口(4)布置。
9.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述运输单元被配置为适应于所述生物质的压实程度。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述运输单元被配置为适应于所述生物质的沿着所述至少一个导管(2)的纵向方向的压实程度。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述运输单元被配置为通过调节所述至少一个导管(2)的横截面积来适应于所述生物质的压实程度的变化。
12.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述运输单元包括两个或更多个运输平面，所述运输平面被配置成将所述生物质夹在所述平面之间。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述两个或更多个运输平面被配置为在相同的运输方向(10)上且以相同的运输速度同步和操作。
14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述两个或更多个运输平面之间的距离由传感器控制。
15.根据权利要求12所述的系统，其中，所述两个或更多个运输平面之间的距离沿着所述生物质运输方向减小。
16.根据权利要求12所述的系统，其中，所述两个或更多个运输平面之间的距离被配置为控制所述生物质的压实程度。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述两个或更多个运输平面之间的距离由所述运输平面之间的倾斜率控制。
18.根据权利要求12所述的系统，其中，所述运输单元包括两个或更多个传送带(7、8)。
19.根据权利要求12所述的系统，包括两个传送带，其中第一传送带(7)限定下运输平面，并且第二传送带限定上运输平面(8)。
20.根据权利要求17所述的系统，其中，所述第一传送带(7)的倾斜度低于85度，更优选地低于70度、60度、50度或40度，并且最优选地低于30度，例如20度。
21.根据权利要求17所述的系统，其中，所述第二传送带(8)的倾斜度等于或低于所述第一传送带(7)的倾斜度。
22.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述运输单元被配置为，在所述导管(2)内的生物质保持时间为5分钟至12小时之间，更优选地为10分钟至60分钟之间，并且最优选地为20分钟至30分钟之间。
23.根据权利要求1或2所述的系统，还包括所述生物质入口(3)处的加湿装置(11)，用于加湿所述生物质。
24.根据权利要求1或2所述的系统，还包括隔离装置(12)，其中所述隔离装置完全或部分地封装所述至少一个导管(2)。
25.根据权利要求1或2所述的系统，还包括用于干燥生物质的干燥器(13)。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，来自所述干燥器的气体排放连接至所述至少一个蒸汽入口(5)。
27.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述运输单元被配置为连续地操作。
28.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述运输单元包括用于气体入口和气体出口的多个开口，优选地，限定所述下运输平面的所述第一传送带(7)包括用于气体入口和气体出口的多个开口。
29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述第一传送带包括多个平面部分，其中每个平面部分相对于所述运输平面成角度地位移，并且可选地，其中角位移低于45度，更优选地低于30度、20度、10度。
30.根据权利要求29所述的系统，其中，每个平面部分包括与所述运输方向相反地放置的支撑元件(21)。
31.根据权利要求30所述的系统，其中，所述支撑元件被配置为用作所述生物质的固定装置，可选地所述支撑元件是在所述平面部分的与所述运输方向相反的边缘处与所述平面部分正交且对称地放置的板。
32.根据权利要求28所述的系统，其中，所述平面部分由铰链装置固定，其中所述铰链装置可选地放置在所述平面部分的面向所述运输方向的边缘处。
33.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述气体入口和气体出口布置于所述导管的纵向侧处。
34.一种用含氮蒸汽处理生物质的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供生物质(3)，
b)提供至少一个导管(2)，所述导管包括含氮蒸汽流，其中所述蒸汽流在负压下被抽吸通过所述导管，
c)将所述生物质引入所述至少一个导管(2)的第一端(3)中，
d)通过运输装置沿所述导管运输所述生物质，
e)从所述导管(2)的第二端(4)移除所述生物质，
从而用含氮蒸汽处理所述生物质。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述蒸汽流与所述导管的纵向方向成角度。
36.根据权利要求34或35所述的方法，其中，所述蒸汽流基本垂直于所述至少一个导管的纵向方向。
37.根据权利要求34或35所述的方法，其中，步骤(a)的所述生物质被进一步加湿。
38.根据权利要求34或35所述的方法，其中，步骤(a)中提供的生物质已经在干燥器中被干燥。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，来自所述干燥器的排放气被引入所述至少一个导管(2)中并用作步骤(b)中提供的蒸汽流。
40.根据权利要求34或35所述的方法，以连续的方式操作。
41.根据权利要求34或35所述的方法，其配置为在根据权利要求1或2所述的系统中执行。
42.根据权利要求1或2所述的系统，被配置成用于执行根据权利要求34或35所述的方法。
43.一种用空气处理生物质的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供生物质，
b)提供至少一个导管(2)，所述导管包括空气流，其中所述空气流在负压下被抽吸通过所述导管，
c)将所述生物质引入所述至少一个导管的第一端(3)中，
d)通过运输装置(7、8)沿所述导管运输所述生物质，
e)从所述导管的第二端(4)移除所述生物质，
从而用空气处理所述生物质。
44.根据权利要求1至33所述的系统作为干燥单元和/或生物过滤器的用途。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116396846B (zh) * 2023-06-09 2023-08-11 保罗蒂姆汉（潍坊）生物科技有限公司 一种基于有机肥的腐熟菌剂生产装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101389746A (zh) * 2006-02-21 2009-03-18 贝肯能量科技两合公司 用于甲烷化具有高固态组分的生物质的生物反应器
WO2009108773A2 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Andritz Inc. System and method for preextraction of hemicellulose through using a continuous prehydrolysis and steam explosion pretreatment process
WO2014047097A1 (en) * 2012-09-19 2014-03-27 Andritz Inc. Method and apparatus for adding steam for a steam explosion pretreatment process
WO2016004482A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-14 Leaf Sciences Pty Ltd Methods for hydrolysing lignocellulosic material

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SK287581B6 (sk) * 2000-08-22 2011-03-04 Gfe Patent A/S Spôsob znižovania počtu životaschopných mikrobiálnych organizmov a/alebo priónov prítomných v organickom materiáli, jednotka na výrobu bioplynu a jej použitie
US7128880B2 (en) * 2002-12-19 2006-10-31 Environmental Technologies Capital Partners Llc Organic recycling with a pipe-cross or tubular reactor
GB0325668D0 (en) * 2003-11-04 2003-12-10 Dogru Murat Intensified and minaturized gasifier with multiple air injection and catalytic bed
US7819976B2 (en) 2007-08-22 2010-10-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Biomass treatment method
US9505984B2 (en) * 2010-05-05 2016-11-29 Carbon Research & Development, Co. Method and apparatus for continuous production of carbonaceous pyrolysis by-products
RU2639542C2 (ru) * 2012-10-08 2017-12-21 Калиста, Инк. Системы ферментации с подачей газа
WO2014124401A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-14 Zilkha Biomass Fuels Ill C Method of producing animal feed and other products containing lignin derivatives
DE202014000237U1 (de) * 2014-01-08 2014-02-18 Traugott Albert Vorrichtung, insbesondere zum Trocknen von feuchten Bio-Massen
JP5713516B1 (ja) 2014-07-15 2015-05-07 株式会社フェアカード カード決済端末及びカード決済システム
ES2926062T3 (es) 2014-12-09 2022-10-21 Sweetwater Energy Inc Pretratamiento rápido
US20180111884A1 (en) 2015-01-22 2018-04-26 Advanced Substrate Technologies A/S Methods for upgrading spent biomass material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101389746A (zh) * 2006-02-21 2009-03-18 贝肯能量科技两合公司 用于甲烷化具有高固态组分的生物质的生物反应器
WO2009108773A2 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Andritz Inc. System and method for preextraction of hemicellulose through using a continuous prehydrolysis and steam explosion pretreatment process
WO2014047097A1 (en) * 2012-09-19 2014-03-27 Andritz Inc. Method and apparatus for adding steam for a steam explosion pretreatment process
WO2016004482A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-14 Leaf Sciences Pty Ltd Methods for hydrolysing lignocellulosic material

Also Published As

Publication number Publication date
US20200010379A1 (en) 2020-01-09
WO2018141888A1 (en) 2018-08-09
DK3577210T3 (da) 2021-02-01
US11820719B2 (en) 2023-11-21
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CN110494548A (zh) 2019-11-22
EP3577210A1 (en) 2019-12-11

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