KR20140032460A - System for the torrefaction of lignocellulosic material - Google Patents
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Abstract
압축화된 반탄화 리액터 베셀은 베셀의 상단을 통해 아래로 수직으로 연장한 회전 샤프트(shaft); 상기 베셀 내에서 상기 샤프트에 동축으로 각각 다른 높이에 있는 스크래퍼(scraper) 장치들; 상기 스크래퍼 장치가 상기 트레이 어셈블리의 트레이 바로 위에 있도록 상기 스크래퍼 장치의 각각의 하나에 연결되는 트레이를 포함하며, 상기 트레이는 개방 메쉬이거나 상기 트레이를 통해 바이오매스의 통로에 불침투성이며; 각각의 트레이는 상기 트레이로부터 상기 바이오매스를 전달하고 상기 트레이 어셈블리들 중 하나의 저부 트레이에 아래로 전달하는 방출 개구를 포함하며, 가장 낮은 상기 트레이 어셈블리에서 상기 방출 개구는 상기 베셀에서 상기 바이오매스의 더미(pile)에 상기 바이오매스를 전달하며, 반탄화된 상기 바이오매스를 통해 상기 베셀의 바닥 방출 포트는 방출된다.The compressed semi-carbon reactor vessel includes a rotating shaft extending vertically down through the top of the vessel; Scraper devices at different heights coaxial to the shaft within the vessel; A tray connected to each one of the scraper devices such that the scraper device is directly over the tray of the tray assembly, the tray being open mesh or impermeable to passage of biomass through the tray; Each tray includes a discharge opening that delivers the biomass from the tray and down to the bottom tray of one of the tray assemblies, wherein the discharge opening in the lowest tray assembly is a portion of the biomass in the vessel. The biomass is delivered to a pile, and the bottom discharge port of the vessel is released through the semi-carbonized biomass.
Description
본 출원은 2011년 6월 28일 발행된 미국 특허 출원 번호 61/502,116에 우선권을 청구하고 2011년 6월 28일 발생된 미국 특허 출원 번호 61/501,900에 관련된다. 이번 출원들의 전체는 리퍼런스에 의해 구체화된다.This application claims priority to US Patent Application No. 61 / 502,116, issued June 28, 2011, and is related to US Patent Application No. 61 / 501,900, issued June 28, 2011. The entirety of these applications is embodied by reference.
본 발명은 대개 나무 그리고 다른 바이오매스를 포함하는 리그노셀룰로즈(lignocellulosic) 물질과 같은 바이오매스 물질의 반탄화(torrefaction)를 위한 방법과 관련하며 특히 그러한 물질의 반탄화를 위한 압축된 리액터 베셀(reactor vessel)과 관련한다.
The present invention relates generally to a method for torrefaction of a biomass material, such as lignocellulosic material, which comprises wood and other biomass, in particular a compressed reactor vessel for the semicarbonization of such material. vessel).
반탄화는 예를 들면 나무와 같은 바이오매스를 입력 바이오매스에 대해 증가된 에너지 밀도를 갖는 효율적인 연료로 바꾸는 데 적용될 수 있다. 예를 들면, 나무는 대개 헤미셀룰로즈(hemicelluloses), 셀룰로즈 및 리그닌(lignin)을 함유한다. 반탄화는 나무로부터 유기적인 휘발 성분들을 제거한다. 반탄화는 또한 바이오매스의 헤미셀룰로즈 부분의 긴 다당류 체인들을 단량체로 분해(depolymerize)할 수 있고 (집적 토대 상에) 증가된 에너지 밀도와 향상된 분쇄성(grindability)을 갖도록 소수성(hydrophobic)의 단단한 가연성 연료 제품을 생산할 수도 있다. 반탄화가 바이오매스의 화학 구조를 변화시키기 때문에, 반탄화된 바이오매스는 석탄 화력 설비로 태워질 수 있고(반탄화된 나무 또는 바이오매스는 낮은 랭크의 석탄의 것들과 비슷한 특징을 갖는다) 높은 등급의 연료 펠렛들로 압축화될 수 있다. Semi-carbonization can be applied, for example, to convert biomass such as wood into efficient fuels with increased energy density relative to the input biomass. For example, trees usually contain hemicelluloses, cellulose and lignin. Semi-carbonization removes organic volatile components from the tree. Semi-carbonization can also depolymerize the long polysaccharide chains of the hemicellulose part of the biomass into monomers, and hydrophobic, hard, flammable to increase energy density and improved grindability (on an integrated foundation). It can also produce fuel products. Since semi-carbonization changes the chemical structure of biomass, semi-carbonized biomass can be burned into coal-fired plants (semi-carbonized wood or biomass has characteristics similar to those of low rank coal) and high grade Can be compressed into fuel pellets.
반탄화는 대개 산소가 부족한 대기에서 200 내지 400 oC 또는 200 내지 350 oC의 상대적으로 낮은 온도에서, 또는 열분해(pyrolysis)로 알려진 공정을 위해 사용되는 범위 밖의 온도에서 바이오매스의 열처리와 관련한다. 산소가 부족한 대기는 대기에서 산소의 백불율보다 낮은 산소 백분율을 가질 수 있다. 반탄화 공정은 미국 특허 출원 번호 61/235,114에 묘사되어 있다. Semi-carbonization is usually between 200 and 400 in an oxygen-deficient atmosphere It relates to the thermal treatment of biomass at o C or at relatively low temperatures of 200 to 350 o C, or at temperatures outside the range used for the process known as pyrolysis. An atmosphere that lacks oxygen can have a percentage of oxygen that is lower than the white light rate of oxygen in the atmosphere. Semi-carbonization processes are described in US patent application Ser. No. 61 / 235,114.
복수 개의 트레이들을 갖는 압축되지 않은 리액터 베셀들은, 미국 공개 특허 2010/0083530('530 출원)에 묘사된 것처럼, 반탄화가 사용되어 왔다. '530 출원은 반탄화가 대기압에서 작동하는 리액터 베셀에서 행해져야 한다고 말한다. 대기압에서 베셀을 작동시키는 것이 유리하다는 것을 언급함으로써, '530 출원은 베셀이 대기압 이상으로 작동되지 말아야 한다는 것을 가르친다. '530 출원의 0061 문단을 보라.Uncompressed reactor vessels with a plurality of trays have been used for semi-carbonization, as described in US Published Patent 2010/0083530 ('530 Application). The '530 application states that semi-carbonization should be done in reactor vessels operating at atmospheric pressure. By mentioning that it is advantageous to operate the vessel at atmospheric pressure, the '530 application teaches that the vessel should not be operated above atmospheric pressure. See paragraph 0061 of the '530 application.
복수 개의 트레이들을 갖는 압축된 리액터 베셀들은 산화를 통해 펄프로부터 리그닌을 제거(delignify)하기 위하여 펄프 제작소에서 사용되어 왔다. 복수 개의 트레이들을 갖는 펄핑(pulfing) 리액터 베셀의 예들은 미국 특허 3,742,735('735 특허) 및 3,660,225('225 특허)에 개시되어 있다. 복수 개의 트레이 베셀들은 리액터 내에서 수직 배치된 트레이들을 통해 펄프가 떨어지는 것을 허용한다. 트레이들은 펄프가 베셀을 통해 아래로 분리된 배치들로 떨어지는 것을 허용한다. 펄링 리액터 내에서 산소가 풍부한 환경은 리그닌 제거 및 펄프의 표백(bleaching)을 촉진한다. '735 특허 및 '225 특허는 나무 또는 다른 바이오매스 물질의 반탄화를 위한 산소가 부족한 환경을 갖는 펄핑 리액터 베셀을 사용하는 것을 제안하지는 않는다.Compressed reactor vessels with a plurality of trays have been used in pulp mills to deignify lignin from pulp through oxidation. Examples of pulping reactor vessels having a plurality of trays are disclosed in US Pat. Nos. 3,742,735 ('735 patent) and 3,660,225 (' 225 patent). The plurality of tray vessels allows the pulp to fall through the trays arranged vertically in the reactor. The trays allow the pulp to fall into separate batches down through the vessel. Oxygen-rich environments within the pearling reactor promote lignin removal and bleaching of the pulp. The '735 and' 225 patents do not suggest the use of a pulping reactor vessel having an oxygen deficient environment for the semi-carbonization of wood or other biomass materials.
압축되지 않은 리액션 베셀들을 갖는 어려움은 반탄화된 물질에 주어진 양의 열을 전달하기 위해 요구되는 가스의 큰 부피를 다루기에 필요로 되는 그들의 큰 사이즈이다. 대기압에서 단위 체적 당 가스의 질량은 20 바아 게이지(bar gauge)(290psig) 이상과 같은 실질적인 압력에서 단위 체적당 가스의 질량보다 실질적으로 작다. 가스의 체적 흐름 율(flow rate)은 물질, 파이프, 열교환기의 베드(bed)에서 압력 강하에 영향을 주고, 같은 열 효율을 수행하기 위하여 더 큰 장치 및 더 높은 에너지 소비를 요구한다.The difficulty with uncompressed reaction vessels is their large size needed to handle the large volume of gas required to transfer a given amount of heat to the semi-carbonized material. The mass of gas per unit volume at atmospheric pressure is substantially less than the mass of gas per unit volume at substantial pressures such as at least 20 bar gauge (290 psig). The volumetric flow rate of gas affects the pressure drop in the bed of material, pipes, heat exchangers, and requires larger devices and higher energy consumption to achieve the same thermal efficiency.
압축된 가스는 주어진 체적 흐름율을 위해 가스의 질량을 증가시킨다. 압축되지 않은 베셀에 대해, 압축된 리액션 베셀은 압축된 가스의 사용으로 인해 더 작은 체적을 가질 수 있다. 바이오매스로 열을 전달하기 위한 가스의 능력은 가스의 질량에 비례한다. 그것의 질량이 크면 클수록 가스는 바이오매스를 더 빨리 가열할 수 있다.
Compressed gas increases the mass of the gas for a given volume flow rate. For an uncompressed vessel, the compressed reaction vessel may have a smaller volume due to the use of compressed gas. The ability of a gas to transfer heat to biomass is proportional to the mass of the gas. The greater its mass, the faster the gas can heat up the biomass.
기술에 잘 알려진 것처럼, 압축된 리액션 베셀들은 압력을 받는 베셀에서 가스 및 물질들을 유지하기 위해 실(seal)들과 다른 장치들을 요구한다. 마찬가지로, 압력 전달 장치는 입력이 요구되거나 피드 시스템에서 베셀로 유입된 물질이 유입되도록 가압하는 가압 베셀이 요구된다. 아울러 가압된 리액션 베셀들은 가압 가스와 가압 가스를 위한 도관(conduit)들을 필요로 한다.
As is well known in the art, compressed reaction vessels require seals and other devices to retain the gases and materials in the vessel under pressure. Likewise, the pressure delivery device requires a pressurized vessel that requires input or pressurizes the material introduced into the vessel from the feed system. Pressurized reaction vessels also require pressurized gas and conduits for pressurized gas.
새로운 리액션 베셀은 바이오매스 물질의 반탄화를 위해 실질적인 압력 하에 산소가 부족한 뜨거운 가스를 사용하여 바이오매스를 건조하거나 가열하는 수직으로 적층된 트레이들을 갖는 것을 개념으로 한다. 적층된 트레이들은 상대적으로 컴팩트한 수직적인 리액터 베셀에서 바이오매스를 위한 움직이는 베드가 되는 것을 제공한다. 게다가, 베셀은 대기압에서 수행되는 반탄화를 위한 리액션 베셀보다 실질적으로 더 작을 수 있다. 산소가 부족한 가스(Oxygen deprived gas)는 베셀을 통해, 그리고 가스를 재가열하는 압축된 도관을 통해 순환될 수 있다.The new reaction vessel is based on the concept of having vertically stacked trays for drying or heating the biomass using hot oxygen-deficient hot gases under substantial pressure for the semi-carbonization of the biomass material. Stacked trays provide for being a moving bed for biomass in a relatively compact vertical reactor vessel. In addition, the vessel may be substantially smaller than the reaction vessel for semi-carbonization carried out at atmospheric pressure. Oxygen deprived gas can be circulated through the vessel and through a compressed conduit that reheats the gas.
베셀은 일정하게 각각의 트레이를 통해 가열하며 이를 통해 반탄화된 물질은 베셀 내에서 각 높이에서 일정하게 가열된다. 각각의 트레이 상에서 물질의 일정한 가열을 달성하기 위해 각각의 트레이 상에서 물질의 베드를 통한 산소가 부족한 가스의 흐름은 트레이 상에서 취급되는 건조 물질의 킬로그램당 가스의 1 내지 6킬로그램의 범위 내에서 규칙적이다. 각각의 트레이 상에서 물질의 베드를 통한 건조 물질에 대한 산소가 부족한 가스의 흐름 비율은 1 내지 3의 범위와 같은 다른 범위를 가질 수도 있다.The vessel is constantly heated through each tray, through which the semi-carbonized material is uniformly heated at each height within the vessel. The flow of oxygen deficient gas through the bed of material on each tray to achieve constant heating of the material on each tray is regular within the range of 1 to 6 kilograms of gas per kilogram of dry material handled on the tray. The flow rate of the oxygen-deficient gas to dry material over the bed of material on each tray may have other ranges, such as in the range of 1-3.
트레이들의 각각을 통한 산소가 부족한 가스의 흐름은 연속적일 수 있다. 산소가 부족한 가스는 산소가 전부 빠지지 않을 필요가 있다. 가스는 반탄화를 받는 중 물질에 열을 가하거나 물질로부터 열을 제거하는 열 전달 매개체이다. 가스는 물질 및 트레이들을 통해 흐른다. 트레이에서 물질을 통한 산소가 부족한 가스의 흐름은 물질을 가열하고, 가스가 물질보다 더 높은 온도에 있도록 한다. 가스의 일정한 흐름은 반탄화 상호 작용이 가스보다 더 뜨겁게 되는 물질을 야기시키고 방열이 있는 물질을 냉각시킬 수도 있다. 물질이 과열되면, 반탄화 상호 작용이 과하게 상호 작용할 수 있다. 따라서, 가스의 일정한 흐름은 가스와 대략 같은 온도가 되도록 각각의 트레이에서 물질의 온도를 조절한다.The oxygen-deficient gas flow through each of the trays can be continuous. Gases that lack oxygen need to be free of oxygen. Gas is a heat transfer medium that heats or removes heat from a material while it is semi-carbonized. The gas flows through the material and the trays. The flow of oxygen-deficient gas through the material in the tray heats the material and causes the gas to be at a higher temperature than the material. The constant flow of gas may cause the material to become semi-carbonized interaction hotter than gas and may cool the heat dissipating material. If the material is overheated, the semicarbon interactions may interact excessively. Thus, a constant flow of gas regulates the temperature of the material in each tray to be at about the same temperature as the gas.
바이오매스 물질은 리액터 베셀에서 모든 트레이에서 15 내지 60분의 총보유 기간을 가질 수 있다. 이러한 보유 기간은 물질이 반탄화를 겪는 트레이들 및 물질이 리액션 후에 냉각되는 저부 트레이들을 포함할 수 있다. 리액션 베셀에서 보유 기간은 베셀에서 처리되는 물질에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들면 베셀에서 총보유 기간은 나무와 같은 리그노셀룰로즈를 위하여 15 내지 25분일 수 있다.The biomass material may have a total retention period of 15 to 60 minutes in all trays in the reactor vessel. This retention period may include trays in which the material undergoes semi-carbonization and bottom trays in which the material is cooled after reaction. The retention period in the reaction vessel may be selected based on the material to be processed in the vessel. For example, the total retention period in a vessel may be 15 to 25 minutes for lignocellulosic such as trees.
각각의 트레이는 바이오매스 물질이 베셀에서 다음의 저부 높이에 있는 트레이로 떨어지는 파이-세그먼트(pie-segment) 형상의 개구를 가질 수 있다. 바이오매스 물질은 베셀 주위를 트레이 상에서 이동한 후 개구를 통해 떨어진다. 스크래퍼는 개구를 향해서 트레이 위로 물질을 슬라이딩할 수 있다. 스크래퍼의 회전 속도는 각각의 트레이 상에서 원하는 보유 기간을 제공하도록 선택된다. 보유 기간은 베셀에서 트레이들의 각각을 위해 일정할 수 있다. 보유 기간은 (선택적으로) 바이오매스의 건조, 반탄화 및 냉각을 수행하는 트레이들의 수 그리고 이러한 각각의 공정들을 수행하도록 요구되는 기간에 기초하여 선택될 수 있다. Each tray may have a pie-segment shaped opening where the biomass material falls from the vessel to the tray at the next bottom height. The biomass material moves on the tray around the vessel and then falls through the opening. The scraper can slide the material over the tray towards the opening. The rotational speed of the scraper is selected to provide the desired retention period on each tray. The retention period may be constant for each of the trays in the vessel. The retention period may (optionally) be selected based on the number of trays that perform drying, semi-carbonization and cooling of the biomass and the period required to perform each of these processes.
방법은 바이오매스의 반탄화를 위하여 반탄화 리액터 베셀을 사용하여 적층된 트레이들을 갖는 것을 개념으로 하며 다음을 구비한다: 바이오매스 물질이 리액터에서 수직으로 적층된 트레이들의 상부 트레이 상에 놓이도록 베셀의 상부 입구에 바이오매스를 피딩(feeding)하는 단계; 바이오매스가 적층된 트레이들의 각각에서 베셀 주변으로 움직일 때 3 내지 20 바아(bar)의 압력 하에 베셀 내로 주입된 산소가 부족한 가스를 갖는 바이오매스 물질을 가열하고 건조하는 단계; 저부 트레이 상에 바이오매스를 놓은 트레이의 각각의 입구를 통해 바이오매스를 지나게 함으로써 트레이를 통해 아래로 바이오매스를 떨어뜨리는(cascading) 단계; 반탄화 리액터 베셀의 저부 출구로부터 반탄화된 바이오매스를 방출하는(discharging) 단계, 및 리액터의 저부 높이로부터 방출된 가스를 순환하고 베셀의 상부 영역으로 가스를 피딩하는 단계.The method is based on the concept of having trays stacked using a semi-carbon reactor vessel for the semi-carbonization of biomass and includes the following: The biomass material is placed on the upper tray of trays stacked vertically in the reactor. Feeding the biomass to the upper inlet; Heating and drying the biomass material with the oxygen deficient gas injected into the vessel under a pressure of 3 to 20 bar when the biomass is moved around the vessel in each of the stacked trays; Cascading the biomass down through the tray by passing the biomass through each inlet of the tray that placed the biomass on the bottom tray; Discharging the semi-carbonized biomass from the bottom outlet of the semi-carbon reactor vessel, and circulating the gas discharged from the bottom height of the reactor and feeding the gas to the upper region of the vessel.
산소가 부족한 가스는 과열된 스팀, 질소 및 다른 산소가 아닌(non-oxygen) 가스들 또는 본 발명의 목적에 적합한 산소가 빈약한(lean) 가스들을 포함할 수 있다. 바이오매스는 압력 전달 장치로 베셀을 피딩하기 전에 압축될 수 있다. 트레이들은 메쉬, 스크린일 수 있고 또는 관통부들 또는 슬롯들을 가질 수 있고, 바이오매스의 가열 및 건조가 바이오매스 및 트레이들을 통해 가스를 통과시키는 것을 포함한다. 스크래퍼 장치는 아치 형상의 경로에서 트레이를 가로질러 바이오매스를 이동시키기 위해 회전할 수 있다. 선택적으로, 트레이들은 스크래퍼 장치와 바이오매스가 베셀에 대해 회전하지 않을 동안에 회전할 수 있다. 각각의 트레이들에서 개구는 베셀 내의 샤프트에서 베셀의 벽으로 연장하는 삼각형의 부분일 수 있다.Oxygen deficient gases may include superheated steam, nitrogen and other non-oxygen gases or lean gases suitable for the purposes of the present invention. The biomass may be compressed before feeding the vessel to the pressure delivery device. The trays may be mesh, screen or have penetrations or slots, and heating and drying of the biomass includes passing gas through the biomass and trays. The scraper device may rotate to move the biomass across the tray in an arched path. Optionally, the trays can rotate while the scraper device and biomass are not rotating relative to the vessel. The opening in each tray may be a portion of a triangle extending from the shaft in the vessel to the wall of the vessel.
가스는 다수의 높이에서 베셀 내로 주입될 수 있으며 가스는 상부 높에서 주입되는 가스보다 저부 높이에서 주입될 때 더 뜨겁다. 가스가 방출되는 베셀의 아래 높이에서, 바이오매스는 트레이를 통해 하방으로 계속 떨어질 수 있다.Gas can be injected into the vessel at multiple heights and the gas is hotter when injected at the bottom height than the gas injected at the top height. At the height below the vessel from which gas is released, the biomass may continue to fall downward through the tray.
적층된 트레이 어셈블리들을 갖는 반탄화 리액터 베셀을 사용하여 리그노셀룰로즈 바이오매스의 반탄화를 다음을 포함하는 것을 개념으로 한다: 리액터 내에서 수직으로 적층된 복수 개의 트레이 어셈블리들의 상부 트레이 어셈블리 상에 바이오매스 물질을 놓도록 반탄화 리액터 베셀로의 상부 입구에 바이오매스를 계속적으로 피딩하는 단계; 각각의 트레이 어셈블리의 트레이에 의해 지지되는 동안 바이오매스가 베셀 내에서 이동할 때, 베셀 내로 주입된 가스로 바이오매스 물질을 가열하고 건조하는 단계, 및 다음의 저부 트레이 어셈블리의 트레이 상에 바이오매스를 놓는 트레이들의 각각에 있는 개구를 통해 바이오매스를 지나게 함으로써 트레이들을 통해 바이오매스를 아래로 떨어뜨리는 단계; 반탄화 리액터의 저부 출구로부터 반탄화된 바이오매스를 방출하는 단계, 및 리액터 베셀로부터 리액터로 다시 추출된 가스를 순환하는 단계를 포함하며, 가스는 바이오매스의 산화를 실질적으로 하지 않으며 적어도 3 바아 게이지의 압력 하에 있고 적어도 200 내지 250 oC 범위의 온도를 갖는다. The concept of semi-carbonization of lignocellulosic biomass using a semi-carbon reactor vessel with stacked tray assemblies includes the following: biomass on the upper tray assembly of a plurality of tray assemblies stacked vertically in the reactor. Continuously feeding the biomass to the top inlet to the semi-carbon reactor vessel to place the material; When the biomass moves within the vessel while being supported by the tray of each tray assembly, heating and drying the biomass material with the gas injected into the vessel, and placing the biomass on the tray of the next bottom tray assembly. Dropping the biomass down through the trays by passing the biomass through the openings in each of the trays; Releasing the semi-carbonized biomass from the bottom outlet of the semi-carbonized reactor, and circulating the gas extracted from the reactor vessel back to the reactor, wherein the gas does not substantially oxidize the biomass and at least 3 bar gauge Under a pressure of at least 200 to 250 o have a temperature in the C range.
트레이 어셈블리의 각각의 트레이들은 메쉬, 스크린을 갖거나 관통부를 가지며, 바이오매스의 가열 및 건조는 바이오매스 및 트레이들을 통해 가스가 지나가는 것을 포함한다. 트레이 어셈블리에서 어느 홀들 및 개구들은 트레이 어셈블리를 형성하는 데 사용되는 물질보다 양질의 메쉬 또는 스크린 물질에 의해 덮어질 수 있다. 각각의 트레이 어셈블리를 들어가는 가스는 트레이 어셈블리 바로 위로부터 가스를 배출하는 방출 파이프와 실질적으로 같은 높이에 있는 파이프를 통해 지나갈 수 있다. 게다가, 각각의 트레이 어셈블리는 트레이 위의 회전하는 스크래퍼 장치와 트레이 아래 있는 방출 가스 챔버를 포함할 수 있다.Each of the trays of the tray assembly has a mesh, screen, or penetrating portion, and heating and drying of the biomass includes passing gas through the biomass and trays. Certain holes and openings in the tray assembly may be covered by a mesh or screen material of higher quality than the material used to form the tray assembly. Gas entering each tray assembly may pass through a pipe that is substantially flush with the discharge pipe that exhausts the gas from directly above the tray assembly. In addition, each tray assembly may include a rotating scraper device above the tray and a discharge gas chamber below the tray.
반탄화를 위한 트레이 어셈블리 내로 주입되는 가스는 건조 또는 냉각을 위해 트레이 어셈블리들에 주입되는 가스보다, 예를 들면 5 내지 60oC 더 뜨거울 수 있다. 아울러, 베셀의 바닥에서 모든 트레이 어셈블리들의 아래에 있는 빈 공간은 바이오매스가 더미(pile)를 형성할 수 있다. 빈 공간은 그것이 베셀로부터 방출되기 전에 바이오매스의 반탄화를 마무리하고 반탄화된 바이오매스를 냉각하는 데 사용될 수 있다. 냉각 존으로 주입된 냉각 가스는 냉각 트레이 어셈블리들에 주입되는 가스보다 더 차가울 수 있고, 냉각 존은 대기에 노출되고 냉각 트레이 어셈블리들이 반탄화 상호 작용을 멈추거나 약하게 하기 위하여 반탄화된 바이오매스를 냉각할 때 바이오매스가 자동-연소하기 시작하는 온도 아래로 반탄화된 바이오매스를 냉각한다. 가스 흐름이 빈 공간에서 바이오매스 물질의 흐름에 동시에 이루어지거나 역류로 흐르는 것이 가능하다.The gas injected into the tray assembly for semicarbonization may be, for example, 5 to 60 ° C. hotter than the gas injected into the tray assemblies for drying or cooling. In addition, the empty space below all tray assemblies at the bottom of the vessel may allow biomass to form a pile. The empty space can be used to finish the semicarbonization of the biomass and cool the semicarbonized biomass before it is released from the vessel. The cooling gas injected into the cooling zone may be colder than the gas injected into the cooling tray assemblies, the cooling zone being exposed to the atmosphere and cooling the semi-carbonized biomass to stop or weaken the semi-carbon interactions. Cooling the semi-carbonized biomass below the temperature at which the biomass begins to auto-combust. It is possible for the gas flow to be simultaneously with the flow of biomass material in the empty space or to flow in countercurrent.
트레이 어셈블리들 및 냉각 존으로부터 방출된 가스들은 블로워(blower)들 또는 컴프레서(compressor)들에 다시 순환될 수 있다. 순환되는 가스들은 가스가 컴프레서 또는 블로워로 흐르기 전에 사이클론(cyclone), 콘덴서(condenser) 또는 파티클들 및 응축된 부산물들을 분리하는 필터를 통해 지나갈 수 있다. 반탄화 트레이 어셈블리로 다시 순환하는 가스들은 반탄화 트레이 어셈블리들로 주입되기 전에 가열될 수 있다. 트레이 어셈블리들로부터 방출된 가스들의 부분은 반탄화 트레이 어셈블리들 또는 다른 공정 단계들로 다시 순환되는 가스들에 더해지는 열에너지를 발생시키기 위해 연소기(combuster)로 안내될 수 있다. The gases released from the tray assemblies and the cooling zone can be circulated back to the blowers or compressors. The circulated gases may pass through a filter separating cyclone, condenser or particles and condensed by-products before the gas flows into the compressor or blower. Gases circulating back to the semi-carbonized tray assembly may be heated before being injected into the semi-carbonized tray assemblies. The portion of gases released from the tray assemblies can be directed to a combustor to generate thermal energy that is added to the gases circulated back to the semi-carbonized tray assemblies or other process steps.
압축된 반탄화 리액터 베셀은, 실질적으로 수직으로 연장한 베셀 벽; 베셀의 상단을 통해 아래로 수직으로 연장한 회전 샤프트; 베셀 내에서 샤프트에 동축으로 각각 다른 높이에 있는 스크래퍼 장치들; 트레이 어셈블리; 베셀 벽에 있는 복수의 가스 방출 개구들; 및 반탄화된 바이오매스가 방출되는 베셀의 바닥 방출 포트;를 포함하며, 스크래퍼 장치가 트레이 어셈블리의 트레이 바로 위에 있도록 각각의 트레이 어셈블리가 스크래퍼 장치의 하나에 연결되며, 트레이 어셈블리들 중 적어도 어느 하나는 상기 트레이와, 트레이 아래 있는 가스 방출 통로와, 트레이 위에 있는 가스 유입 통로를 포함하며, 트레이는 개방 메쉬이거나 다른 방법으로 가스가 흐르도록 하는 투기성이고 트레이를 통해 바이오매스의 통과에 불침투성이며, 각각의 트레이는 트레이로부터 바이오매스를 전달하고 트레이 어셈블리들 중 저부 하나의 트레이에 아래로 전달하는 방출 개구를 포함하며, 가장 낮은 트레이에서 방출 개구는 베셀 내에서 바이오매스의 더미(pile)에 바이오매스를 전달하며, 가스 방출 개구들 중 적어도 하나는 가스 방출 통로에 정렬되며, 가스 방출 개구들 중 다른 하나는 가장 낮은 트레이 어셈블리 아래 그리고 바이오매스의 더미 위의 높이에 있는 것을 개념으로 한다.
The compressed semi-carbon reactor vessel includes a vessel wall extending substantially vertically; A rotating shaft extending vertically down through the top of the vessel; Scraper devices at different heights coaxial to the shaft within the vessel; Tray assembly; A plurality of gas outlet openings in the vessel wall; And a bottom discharge port of the vessel from which the semi-carbonized biomass is discharged, wherein each tray assembly is connected to one of the scraper devices such that the scraper device is directly above the tray of the tray assembly, and at least one of the tray assemblies And a tray, a gas discharge passage below the tray, and a gas inlet passage above the tray, wherein the tray is open mesh or otherwise permeable to allow gas to flow and is impermeable to passage of biomass through the tray, respectively. The tray of the discharge chamber includes a discharge opening that delivers the biomass from the tray and down to the tray of the bottom one of the tray assemblies, wherein the discharge opening in the lowest tray transfers the biomass to a pile of biomass within the vessel. And at least one of the gas outlet openings is a gas It is arranged in the output path, and the other one of the gas discharge opening is in the lowest tray assembly below and above the biomass pile height concept.
본 명세서 내에 포함되어 있음.
Are included herein.
도 1은 베셀의 전벽이 베셀의 내부 구성 요소들의 묘사를 허용하도록 제거되는 압축된 리액터 처리 베셀의 앞 및 상부의 사시도이다.
도 2는 베셀의 전벽이 베셀의 내부 구성 요소의 묘사를 허용하도록 제거되는 압축된 리액터 처리 베셀의 앞 및 하부의 사시도이다.
도 3은 베셀의 지지 다리들 및 바닥 방출 출구를 묘사하는 압축된 리액터 처리 베셀의 저부 영역의 사시도이고, 베셀의 내부에서 집중 부분을 보여준다.
도 4는 압축된 리액터 처리 베셀의 바닥에서 상부로 본 도면이다.
도 5는 묘사의 목적으로 제거된 베셀의 4분의 1 부분을 가진 압축된 리액터 처리 베셀의 측면도이다.
도 6은 묘사의 목적으로 제거된 베셀의 4분의 1 부분을 가진 압축된 리액터 처리 베셀의 상부에서 본 측면도이다.
도 7은 트레이 어셈블리들의 부분을 묘사한 압축된 리액터 처리 베셀의 부분의 단면의 근접 도면이다.
도 8은 압축된 처리 베셀의 개방 상부를 도시하고 베셀의 외벽은 트레이 어셈블리의 구성 요서들을 묘사하도록 제거된 도면이다.
도 9는 압축된 처리 베셀의 개방 상부의 저면도이다.
도 10은 수직 샤프트와 샤프트를 위한 저부 지지부를 묘사한 압축된 처리 베셀의 부분의 수직 단면도이다.
도 11은 트레이 어셈블리의 스포크 휠 스크래퍼 구성 요소의 사시도이다.
도 11a는 스크래퍼 장치의 스포크들 또는 블레이드들의 하나의 저부 모서리의 확대된 부분의 개략적인 다이어그램이다.
도 12는 트레이 어셈블리의 트레이 및 바닥 플레이트의 사시도이다.
도 13은 압축된 리액터 베셀의 집중 부분의 사시도이다.
도 14는 부분으로부터 방출된 가스를 허용하는 스크린을 보여주는 집중 부분의 확대된 도면이다.
도 15는 트레이에서 바이오매스의 내외 가스 흐름을 묘사하는 트레이 어셈블리의 개략적인 다이어그램이다.
도 15a는 트레이에서 본보기의 슬롯, 홀 또는 개구를 묘사한 트레이의 수직 단면의 확대된 도면이다.
도 16 내지 도 18은 압축된 리액터 처리 베셀을 사용하여 본보기의 반탄화 공정을 보여주는 공정 흐름 다이어그램들이다.1 is a perspective view of the front and top of a compressed reactor treatment vessel in which the front wall of the vessel is removed to allow depiction of the internal components of the vessel.
2 is a perspective view of the front and bottom of the compressed reactor treatment vessel in which the front wall of the vessel is removed to allow depiction of the internal components of the vessel.
3 is a perspective view of the bottom region of the compressed reactor treated vessel depicting the support legs and the bottom discharge outlet of the vessel, showing a concentrated portion inside the vessel.
4 is a view from the bottom to the top of the compressed reactor treatment vessel.
5 is a side view of a compressed reactor treated vessel having a quarter portion of the vessel removed for depiction purposes.
6 is a side view from the top of a compressed reactor treated vessel having a quarter portion of the vessel removed for depiction purposes.
7 is a close-up view of a cross section of a portion of a compressed reactor treatment vessel depicting portions of tray assemblies.
8 shows the open top of the compressed processing vessel and the outer wall of the vessel is removed to depict the components of the tray assembly.
9 is a bottom view of the open top of a compressed processing vessel.
10 is a vertical sectional view of a portion of a compressed processing vessel depicting a vertical shaft and a bottom support for the shaft.
11 is a perspective view of the spoke wheel scraper component of the tray assembly.
11A is a schematic diagram of an enlarged portion of one bottom edge of the spokes or blades of the scraper device.
12 is a perspective view of a tray and a bottom plate of the tray assembly.
13 is a perspective view of a concentrated portion of the compressed reactor vessel.
FIG. 14 is an enlarged view of a concentrated portion showing a screen allowing gas released from the portion.
15 is a schematic diagram of a tray assembly depicting gas flow in and out of biomass in a tray.
15A is an enlarged view of a vertical section of a tray depicting slots, holes, or openings of an example in the tray.
16-18 are process flow diagrams showing an exemplary semi-carbonization process using a compressed reactor treatment vessel.
리퍼런스는 다른 도면들에서 같은 요소들이 같은 참조 번호를 부여하는 도면들에 만들어질 것이다.References will be made to the drawings in which like elements in the different figures bear the same reference numerals.
도 1 및 도 2는 상부 출구(14)를 통한 바이오매스(12)의 공급으로부터 바이오매스 물질을 수용, 처리, 건조 및 냉각하는 압축된 처리 베셀(10)을 묘사한다. 바이오매스는 나무 칩(chip)들, 나무 펄프 또는 다른 분쇄된 셀룰로즈 물질일 수 있다. 베셀 내에서 상부의 일련의 건조 트레이 어셈블리(16) 위로 움직이는 동안, 바이오매스는 건조된다. 게다가 또는 선택적으로, 바이오매스는 베셀(10) 내로 유입되기 전에 건조될 수 있다.1 and 2 depict a
압축된 베셀로의 상부 입구(14)는, 대기압에서 바이오매스의 출처로부터 압축된 베셀 내로 바이오매스를 피딩(feeding)하기 위해, 종래의 로터리 밸브 또는 플러그 스크루 피더(feeder)와 같은, 연속적인 피딩, 압력 고립 장치에 결합될 수 있다. 베셀(10)은 베셀 내에서 바이오매스가 건조하게 남아 있도록 하는 가스 상태에서 작동한다.The
바이오매스는 베셀을 들어가기 전에 건조기(21)가 바이오매스를 주변 온도의 온도에서, 또는 80oC 내지 120oC 또는 더 높게 미리 가열한다면 베셀로의 입구(14)에 피딩될 수 있다. 바이오매스는 압축되고 뜨겁고 산소가 부족하거나 빼앗긴 가스에 이해서 베셀 내에서 가열된다. 베셀로 들어간 가스들은 200 내지 600oC 범위의 온도 특히 250 내지 400oC, 250 내지 300oC 및 300 내지 380oC의 어느 온도에 있을 수 있다.The biomass may be fed to the
바이오매스는 상부 입구(14)를 통해 압력 처리 베셀(10)을 들어가고 상부 입구는 베셀의 탑 또는 상부 부분에서 단일의 인렛 오리피스 또는 입구 오리피스들의 어레이들일 수 있다. 바이오매스는 베셀을 들어가기 전에 미리 건조될 수 있거나 바이오매스는 베셀의 상부 영역 내에서 선택의 건조 존(트레이들, 15)에서 건조될 수 있다. 건조 존 아래에, 바이오매스는 반탄화 존(41, 트레이들 및 선택적으로 트레이들 아래에 있는 챔버)을 들어간다. The biomass enters the
베셀(10) 내에서 상부 입구 바로 아래에는 입구로부터 바이오매스를 받고 건조 트레이 어셈블리(16)의 상부 트레이의 추적부 부분으로 바이오매스를 안내하는 슈트(chute)일 수 있다. 추적부는 상부 트레이에서 방출 개구(64, 도 12)에 인접한다. 바이오매스는, 바이오매스가 트레이로의 개구의 선단 모서리를 넘어 지나고 다음의 저부 트레이의 추적부로 떨어지기까지, 추적부 상으로 떨어지고 트레이를 가로질러 아크 경로에서 이동된다. 추적부는 트레이 상에서 바이오매스의 경로에 대해 트레이에서 개구로부터 가장 먼 트레이의 영역이다. 트레이의 추적부 상에 바이오매스를 놓는 것은 베셀을 들어가는 바이오매스가 트레이의 거의 완전한 회전 기간 동안 상부 트레이 상에서 보존되는 것을 보장한다.Just below the upper inlet in the
각각의 개구부(64, "개구(opening)"로 언급될 수 있음)들은 바람직하게는 트레이 바로 위 및 아래에 있는 트레이들에서 개구(64)들을 수직으로 정렬하지는 않는다. 개구들이 수직으로 정렬된다면, 바이오매스는 하나의 개구부로부터 그리고 즉시 밑에 있는 트레이의 지지면 상에 머무는 일 없이 밑에 있는 트레이에서 개구부를 통해 떨어질 수 있다.Each opening 64 (which may be referred to as an "opening") preferably does not vertically align the
개구부(64)들은 각각의 개구가 개구의 바로 위의 트레이의 상부 부분의 추적부 위에 있도록 수직으로 어긋나게 배치(stagger)될 수 있다. 트레이의 추적부는 스크래퍼 장치(56)의 회전 방향으로 개구부에 인접하게 뒤에 있다. 저부 트레이 상의 추적부 위에 개구부(64)를 정렬함으로써, 바이오매스는 개구부를 통해 추적부 상으로 떨어진다. 스크래퍼가 회전할 때, 바이오매스는 추적부로부터 개구부로 아크 형상의 경로에서 트레이의 완전한 상부면을 가로질로 미끄러진다. 각각의 트레이의 상부면 상에 바이오매스를 유지하는 것은 트레이 상에 바이오매스의 보존 기간을 최대화하고, 따라서 바이오매스가 (상부 트레이에서) 가열되고 건조되는 것을 허용하고 (저부 트레이에서) 반탄화를 겪도록 한다.The
선택적인 건조 트레이 어셈블리(들)(16) 바로 위에 건조된 바이오매스 물질이 반탄화 상호 작용을 야기시키는 조건들에 영향 받도록 하나 또는 이상의 반탄화 트레이 어셈블리(18)들이 배치된다. 반탄화 트레이 어셈블리들 아래에 선택적인 냉각 트레이 어셈블리(들)(20)이 배치된다. 각각의 트레이 어셈블리(16, 18, 20)들의 구조는 실질적으로 동일할 수 있다. 각각의 트레이 어셈블리는 바이오매스가 산소가 부족한 가스의 흐름에 노출되는 효과적으로 이동하는 베드(moving bed)이다.One or more
압축 리액션 베셀 내로, 통하여, 로부터의 가열된 가스의 흐름은, 바이오매스가 반탄화를 위해 원하는 온도로 가열되는 베셀의 상부 높이에 있는 트레이 어셈블리들을 통해 뜨겁고 압축된 가스의 흐름을 촉진시키도록 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 것처럼, 뜨거운 산소가 부족한 가스는 상단 입력 매니폴드(86)를 통해 베셀(10)의 상부 부분 내로 주입될 수 있고 가스 유입 노즐(34)들은 베셀의 상부 부분에 있는 트레이 어셈블리(16, 18, 20)의 다양한 높이들에서 배치될 수 있다.The flow of heated gas from, into, and into the compression reaction vessel may be configured to facilitate the flow of hot and compressed gas through tray assemblies at the top height of the vessel where the biomass is heated to the desired temperature for semi-carbonization. Can be. As shown in FIG. 1, hot oxygen deprived gas can be injected into the upper portion of the
베셀에서 다양한 높이로 흐르는 산소가 부족한 가스는 트레이 어셈블리들을 다양하게 하는 온도들 및 조합들로 있을 수 있다. 예를 들면, 베셀의 가장 높은 높이로 유입되는 뜨거운 가스(86)는 베셀에 피딩되는 건조된 바이오매스(12)의 예를 들면 100oC 온도보다 예를 들면 10 내지 40oC만큼 약간 더 높은 온도일 수 있다. 베셀의 연속되는 저부 높이에서 유입되는 뜨거운 가스들은 유입되는 뜨거운 가스에 인접한 베셀에서 바이오매스의 온도 위에서 약간 더 증가적으로 뜨거울 수 있다. 선택적으로, 건조 및 반탄화를 위해 유입되는 가스들은 실질적으로 같은 온도 및 구성일 수 있고, 바이오매스를 냉각하는 가스들은 베셀에서 다른 쿨러로부터 방출되는 재순환되는 가스들일 수 있다. 예를 들면, 건조 트레이들로부터의 방출 가스는 반탄화 높이로부터의 그것보다 더 차가울 것이고, 반탄화에 요구되는 온도보다 아래에 있을 것이다.The oxygen deprived gas flowing at various heights in the vessel may be at temperatures and combinations that vary the tray assemblies. For example,
건조, 반탄화 및 냉각을 위한 트레이 어셈블리들의 수는, 물질이 베셀(10)을 들어가기 전에 선택적인 건조 장치(21)가 바이오매스를 건조하는지를 수반한, 다양한 요인들, 반탄화 및 냉각 존(22, 24) 또는 냉각 스크루(68, 도 16)가 반탄화가 냉각되는 저부 온도에서 반탄화 상호 작용이 발생되는 온도로부터 바이오매스를 냉각시킬 수 있는 범위에 의존할 수 있다.The number of tray assemblies for drying, semi-carbonization, and cooling depends on a variety of factors, including the carbonization and
예를 들면, 트레이 어셈블리들의 총 수는 N이고 5내지 15의 범위에 있을 수 있다. 건조 트레이 어셈블리들(16)의 수(DTA)는 0 또는 1(도 16에 도시됨)일 수 있거나 다음의 알고리즘에 기초하여 결정될 수 있다;For example, the total number of tray assemblies may be N and range from 5 to 15. The number DTA of the drying
DTA = N * LDTA = N * L
여기서 L은 0.2 내지 0.3의 범위에 있다.Where L is in the range of 0.2 to 0.3.
냉각 트레이 어셈블리(20)들의 개수(CTA)는 도 16에 도시된 것처럼 2일 수 있고 또는 다음의 알고리즘에 기초하여 결정될 수 있다;The number CTA of the cooling
CTA = N - (N * M)CTA = N-(N * M)
여기서 M은 0.7 내지 0.8의 범위에 있다.Where M is in the range of 0.7 to 0.8.
반탄화 트레이 어셈블리(16)의 개수(TTA)는,도 16에서 4개의 TTA들과 같이, DTA 및 CTA의 각각보다 더 클 수 있거나 다음의 알고리즘에 기초하여 결정될 수 있다;The number TTA of the
TTA = ((N * L) + 1) - ((N * M) -1)TTA = ((N * L) + 1)-((N * M) -1)
베셀에서 트레이 어셈블리들의 개수 및 건조, 반탄화 및 냉각 트레이 어셈블리들의 비율은 베셀을 위한 디자인 요구들에 의존할 것이다. 예를 들면, 베셀에서 트레이 어셈블리들의 총 개수는 4 내지 20 및 6 내지 15의 범위 중 어느 것일 수 있다. 건조 트레이 어셈블리들 및 냉각 트레이 어셈블리들의 비율은 각각 트레이 어셈블리들의 총 개수의 15 내지 30%의 범위에 있을 수 있다. 반탄화를 위한 트레이 어셈블리들의 비율은 트레이 어셈블리들의 총 개수의 7 내지 40%의 범위에 있을 수 있다. 이러한 범위들은 실시예이고 트레이 어셈블리들의 개수에 기초하여 제한이 정해지지 않는다. 예를 들면, 베셀은 건조 트레이 어셈블리들을 가지지 않거나 냉각 트레이 어셈블리들을 가지지 않고, 반탄화를 위한 트레이 어셈블리들을 전부 가질 수 있다.The number of tray assemblies and the ratio of drying, semi-carbonizing and cooling tray assemblies in the vessel will depend on the design requirements for the vessel. For example, the total number of tray assemblies in the vessel may be in the range of 4-20 and 6-15. The proportion of dry tray assemblies and cooling tray assemblies may range from 15 to 30% of the total number of tray assemblies, respectively. The proportion of tray assemblies for semi-carbonization may be in the range of 7-40% of the total number of tray assemblies. These ranges are embodiments and are not limited based on the number of tray assemblies. For example, the vessel may have no dry tray assemblies or cold tray assemblies, and may have all tray assemblies for semi-carbonization.
반탄화는 중앙 트레이 어셈블리들에서 발생할 수 있다. 반탄화가 발생하는 중앙 트레이 어셈블리들의 범위는 트레이 어셈블리들의 총 개수의 15 내지 85%, 30 내지 60%, 15 내지 100% 중 어느 것일 수 있다. 반탄화가 발생하는 것은 트레이 어셈블리들 대부분이거나 전부이며, 바이오매스의 건조는 베셀의 외부에서 그리고 상류에 있는 건조기에서 완전히 또는 부분적으로 발생할 수 있으며, 선택적인 냉각은 베셀의 저부 영역 또는 베셀의 방출과 가까운 냉각 스크루에서 반탄화된 바이오매스의 더미에서 발생할 수 있다.Semi-carbonization can occur in the center tray assemblies. The range of center tray assemblies in which semi-carbonization occurs can be any of 15 to 85%, 30 to 60%, 15 to 100% of the total number of tray assemblies. Semi-carbonization occurs in most or all of the tray assemblies, and drying of the biomass can occur completely or partially outside of the vessel and upstream of the vessel, and optional cooling may be associated with the discharge of the bottom region or vessel of the vessel. It can occur in a pile of semi-carbonized biomass in a near cooling screw.
입구 노즐들 및 방출 노즐들은 그들의 대응하는 트레이 어셈블리들에 따라서 도 16에 넘버링되어 있다. 상부 트레이 어셈블리(16)는, 열교환기(84)로부터 또는 냉각 트레이 어셈블리로부터 방출된 가스로부터 또는 베실(10)의 존으로부터 가스를 받는 상부 입구(86)로부터 뜨거운 산소가 부족한 가스를 받는다.Inlet nozzles and discharge nozzles are numbered in FIG. 16 according to their corresponding tray assemblies. The
바이오매스(12)의 공급은, 10 내지 50밀리미터 사이의 길이, 10 내지 50밀리미터의 너비 그리고 5 내지 20밀리미터의 두께의 차원을 갖도록 깍이거나 잘리는 리그노셀룰로즈 물질과 같은 것을 제공할 수 있다. 깍인 두께는 20 내지 30, 15 내지 25, 3 내지 10밀리미터와 같은 다른 범위 내에 있을 수 있다. 이러한 깍인 차원(chip dimension)들은 나무로 가장 적합할 수 있다. 다른 깍인 차원들은 나무 또는 바이오매스로 사용되는 나무가 아닌 물질의 종류에 의존하여 적합해질 수 있다.The supply of
트레이 어셈블리(16, 18, 20)들의 적층 하에, 베셀(10)은 반탄화 존(22)과 선택적인 저부 냉각 존(24)을 가질 수 있다. 반탄화 존(22) 및 저부 냉각 존(24)은 가장 낮은 트레이(20) 아래의 압력 리액터 베셀의 중공의 영역들일 수 있으며, 압력 베셀의 높이의 저부 2분의 1 또는 3분의 2를 확장할 수 있다. 압력 베셀은 원하는 작동 상태에 기초하여 직경 또는 또는 높이와 같은, 바이오매스 물질의 구성 및 베셀을 통해 흐르는 바이오매스의 체적 비율과 같은 차원들을 가질 수 있다. 일반적으로, 산업적인 스케일(scale) 유닛들을 위하여, 압력 베셀은 100피트(33미터) 이상의 높이, 9피트(3미터) 이상의 직경을 가질 수 있다.Under the stack of
압력 리액터 베셀의 저부 냉각 존(24)은 베셀의 바닥을 통해 그리고 바닥 방출 포트(26)로 바이오매스의 일정한 이동을 제공하기 위해 1차원적인 집중과 같은 집중 부분을 포함할 수 있다. 집중 부분은 안드리츠 그룹(Andritz Group)에 의해 판매되고 미국 특허 5,500,083; 5,617,975 and 5,628,873에 묘사된 다이아아몬드백(DIAMONDBACK) 집중 부분일 수 있다.The
압력 리액터 베셀의 저부 존(24)은 반탄화를 위해 사용되는 틀이 어셈블리들보다 저부 온도에서 유지될 수 있다. 저부 존(24)은 트레이 어셈블리들 내에서 처리되고 저부 존으로 떨어지는 반탄화된 바이오매스 물질의 더미를 보관할 수 있다.The
저부 존에서 온도는 265oC, 240oC or 200oC 아래에 있을 수 있고, 게다가 또는 선택적으로 저부 존(24)에서의 온도는 반탄화된 트레이 어셈블리들을 들어가는 뜨거운 가스들의 최대 온도보다 적어도 15 내지 40oC 더 낮을 수 있다. 저부 존에서 온도를 제어 또는 유지하기 위해 냉각 가스는 리액터 베셀을 통해 바이오매스의 하방으로의 흐름과 함께 동시에 흐르는 냉각 가스를 제공하기 위해 유입 노즐(92, 도 16)과 같은 것 내측으로 저부 존의 상부 부분으로 유입될 수 있다. 이러한 가스들이 바이오매스의 흐름과 역류로 흐르는 더 바람직할 수 있고, 더미들의 상단 방항으로 바이오매스와 함께 들어가는 뜨거운 오염 가스들로 대체할 수 있다. 선택적으로, 냉각 가스는 노즐(94)들을 통해 저부 영역의 바닥 부분으로 유입될 수 있으며, 노즐들은 베셀을 통해 축 방향으로 그리고 상방으로 연장하는 중앙 파이프의 부분일 수 있다. 노즐(94)을 통해 들어가는 냉각 가스는 바이오매스 흐름과 가로 방향(cross-currently)으로 흐른다. 아울러, 냉각 가스 노즐(94)들은 가스가 베셀의 일측에서 주입되고 베셀의 반대측에서 방출되도록 베셀을 통해 가로 방향의 가스 흐름을 제공하도록 마련될 수 있다. 냉각 가스들의 유입 및 방출은 저부 존(24)의 여러 높이들에서 발생할 수 있다. 냉각 트레이 어셈블리들 및 냉각 존으로 유입되는 냉각 가스들의 온도는 더 냉각되는 냉각 가스들이 베셀의 저부 높이들로 들어가도록 제어될 수 있다. 반탄화된 바이오매스 물질은 베셀의 바닥에서 자동 연소되는 온도 아래 있을 수 있거나 또는 바이오매스가 대기로 노출된 후 압력 변이 장치를 통해 적어도 통과될 때의 온도에 있을 수 있다.The temperature in the bottom zone may be below 265 o C, 240 o C or 200 o C, in addition or optionally the temperature in the
도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 압력 리액터 베셀은 베셀과 지면 사이에 수직으로 연장하는 지지 다리(28)들에 의해 지지될 수 있다. 지지 다리들은 방출 포트(26)가 장착되고 베셀 아래에서 장착되는 방출 장치를 허용하는 베셀의 바닥을 올린다. 선택적인 지지 구조들은 스커트(skirt) 배열 또는 다이아아몬드백(DIAMONDBACK) 집중 부분 위의 베셀 상에서 몇?의 중앙 지점에 위치되는 지지 링의 사용을 포함할 수 있다. 지지 링과 같은 것은 몇몇의 적절한 방식으로 구축된 구조에 부착될 수 있다. As shown in FIGS. 3 and 4, the pressure reactor vessel may be supported by
압력 베셀은 개방될 때 베셀의 냉각 및 집중 존들로의 접근을 제공하는 접근 및 관찰 포트(30)를 포함할 수 있다. 접근 및 관찰 포트는 베셀의 작동 동안 대개 닫혀 있다. 관찰 포트는 베셀의 내부를 보는 것을 제공하기 위해 투명한 창을 포함할 수 있다. 투명한 창들 또는 보이는 유리들을 갖는 다른 관찰 포트들은 베셀 내에서 접근 및 관찰 포트(30)에서보다 다른 위치들에 위치될 수 있다. The pressure vessel may include an access and
도 5는 압축된 처리 베셀(10)의 수직단면 다이어그램이다. 수직 샤프트(32)는 베셀과 동축이며, 베셀에서 트레이 어셈블리(16, 18, 20)들을 통해 적어도 위로 연장한다. 샤프트(32)의 상부 부분은 베셀의 상단으로부터 연장하고 토션 지지를 위해 베셀의 상단에 고정된 모터 및 기어 어셈블리(33)에 의해 회전 구동된다. 샤프트(32)의 저부 단부는 베셀에서 가장 낮은 트레이의 아래에 있는 베어링 및 브라켓에 의해 지지될 수 있다. 마찬가지로 샤프트의 상단은 베셀의 상단에서 베어링으로 지지되고 기어 및 모터 어셈블리에 연결된다. 스파돈 저널(spadone journal)은 베어링 및 브라켓 어셈블리(35)에 샤프트(32)를 회전 가능하게 결합시킬 수 있다.5 is a vertical sectional diagram of a
도 6은 설명을 위해 제거된 베셀의 4분의 1을 가진 베셀(10)의 상단 및 측부의 사시도이다. 샤프트(32)는 베셀의 상단을 넘어 위로 연장한다. 샤프트의 상단 상에서 스플라인은 모터 및 기어 어셈블리 내로 꼭 맞는다. 상단 플레이트(38, 도 5)는 베셀의 상단을 밀봉하고 샤프트 베어링, 모터 및 기어 어셈블리(33)를 위한 지지를 제공한다.6 is a perspective view of the top and sides of the
도 6 내지 도 12는 트레이 어셈블리(16, 18, 20)들의 구조 및 작동을 나타낸다. 트레이 어셈블리(16, 18, 20)들은 각각 관통되고, 스크린되고, 메쉬가 있거나 트레이를 통해 가스들이 통과하고 섬유와 같은 바이오매스 물질의 통과를 차단하도록 하는 구조를 갖는 수평 트레이(40)를 구비한다. 트레이(40)는 고리 모양(annular)이고 샤프트(32)로부터 베셀(10)의 원형 벽(42)의 내측면으로 반경 방향으로 연장할 수 있다. 트레이는 또한 수평이거나 일반적으로 평평할 수도 있다. 트레이는 베셀에 고정되고 샤프트에 회전하지 않을 수 있다. 예를 들면, 트레이는 수평으로 배치되고 샤프트(32)와 베셀의 벽(42) 사이의 베셀에서 개방 영역을 실질적으로 덮는 관통된 스틸 메쉬일 수 있다. 트레이(10)를 형성하기 위해 사용될 수 있는 다른 물질들은 구멍이 뚫리거나 레이저 컷에 의한 개구들, 슬롯들 또는 홀들에 의해 관통된 스틸 플레이트들을 포함할 수 있다.6-12 show the structure and operation of the
도 15a는 트레이에서 본보기의 슬롯, 홀 또는 개구(100)을 묘사하기 위해 트레이의 수직 단면을 확대한 도면이다. 바이오매스가 흐름 화살표(102)의 방향으로 트레이의 표면을 지나 이동함에 따라, 가스는 바이오매스를 통해 그리고 트레이 아래에서 가스 통로(52)의 개구를 통해 아래로 흐른다. 선택적으로 그리고 도 15a에 도시된 것처럼, 그것(100)은 수직단면에 있어서 대개 일정한 상부 부분(104) 및 하방으로 수직단면에 있어서 확장하는 저부 부분(106)을 포함할 수 있다. 슬롯, 홀 또는 개구(100)의 상부 부분은 트레이의 두께의 30 내지 50퍼센트일 수 있다. 아울러 슬롯, 홀 또는 개구의 상부 림은 도 15에 도시된 것처럼, 추적 모서리와 같은 베벨(bevel)일 수 있다. 베벨(108)은 슬롯, 홀 또는 개구의 상부 림 상에서, 특히 림의 추적 모서리 상에서 잡힌 바이오매스로부터 섬유를 피하는 데 도움을 준다. 슬롯, 홀 또는 개구는 미세한 메쉬 또는 스크린 물질로 덮어질 수 있다.15A is an enlarged view of the vertical cross section of the tray to depict slots, holes or
트레이 바로 아래에는 트레이(40)와 플레이트(44) 사이의 가스 통로(52)에서 바닥을 형성하는 견고한 고리 모양의 바닥 플레이트(44)가 있다. 가스 통로는 바이오매스 그리고 트레이와 바닥 플레이트(44) 사이의 가스 통로에 대응되는 높이들에서 베셀의 벽(42)에 장착되는 방출 노즐(36)들에 배출되는 트레이를 통해 잡아당겨지는 가스들을 위해 있다. 배플 플레이트(46, 48, 50)들은 바닥 플레이트(44) 상에 장착되고 트레이로 가스 통로를 통해 상방으로 연장한다. 배플 플레이트들은 방출 노즐(36)들로의 입구들을 향하여 가스들을 안내한다. 배플 플레이트들은 반경 방향을 갖는 짧은 연장 플레이트(46), 긴 연장 플레이트(48) 그리고 가스 통로를 위한 끝 벽을 형성하는 원형의 벽 플레이트(50)를 포함할 수 있다. 반경 방향의 긴 플레이트(48)는 삼각형의 스크린 세그먼트들 내측으로 가스 경로를 나눈다. 예를 들면, 각각의 트레이는 4개에서 8개의 스크린 세그먼트들을 가질 수 있다. 파이(pie) 형상의 세그먼트들로 형성되는 트레이와 아울러, 플레이트(44)는 파이 형상의 세그먼트들일 수 있고 반경 방향의 긴 플레이트(48)들은 이러한 세그먼트들의 각각에 측벽을 형성할 수 있다.Just below the tray is a rigid annular
배플 플레이트들은 스크린을 위한 지지 및 트레이(40)의 그레이팅(창살, grating)을 제공한다. 원형의 벽 플레이트는 방출 노즐(36)로의 입구로 가스들이 흐르는 것을 허용하고 유입 노즐(34)을 위한 파이프가 바닥 플레이트(44)를 통해 베셀의 벽으로부터 지나고 다음의 저부 트레이 어셈블리로 개방하도록 허용하는 개방 슬롯들을 구비할 수 있다.The baffle plates provide support for the screen and grating of the
트레이(40)들은 압축된 처리 베셀(10)의 벽(42)의 내면에 의해 지지될 수 있다. 벽(42)은 각각의 트레이의 외측 림을 놓는 고리(hanger)들, 융기부재(ridge)들 또는 다른 지지 표면들을 구비할 수 있다. 트레이들은 베셀을 열고 베셀의 안 및 밖에서 트레이들을 슬라이딩시킴으로써 베셀에서 제거되고 대체되고 재배치될 수 있다.The
선택적으로, 트레이들, 회전하는 스크래퍼들 그리고 샤프트는 카트리지 어셈블리로서 구성될 수 있고 주요하게 베셀의 상단 머리 플레이트로부터 지지될 수 있다. 카트리지 어셈블리는 전체로서 삽입되거나 베셀로부터 제거될 수 있다. 반회전 클린들 또는 피스(piece)들은 카트리지 어셈블리가 베셀 내에서의 회전하는 것을 방지하기 위해 베셀 벽들에 고정될 수 있다.Optionally, the trays, the rotating scrapers and the shaft can be configured as a cartridge assembly and mainly supported from the top head plate of the vessel. The cartridge assembly may be inserted as a whole or removed from the vessel. Semi-rotating cleans or pieces may be secured to the vessel walls to prevent the cartridge assembly from rotating in the vessel.
슈트(116)를 통해 흐르는 바이오매스는 베셀의 선택적인 저부 부분(80)으로 낙하한다. 바이오매스는 저부 부분에서 바이오매스를 임의로 보관하는 저부 부분에서 더미를 형성할 수 있다. 더미에 있을 동안, 바이오매스는 반탄화 상호 작용을 계속적으로 겪는다. 반탄화된 바이오매스는 출구(116)로부터 방출된다.Biomass flowing through the chute 116 falls to the
회전하는 스크래퍼 장치의 대안으로서, 트레이들은 샤프트와 함께 회전할 수 있다. 정지된 스크래퍼 장치는 고정된 위치에 있을 수 있고 트레이를 넘어 연장하는 반경 방향의 아암(arm)들을 구비할 수 있다.As an alternative to the rotating scraper device, the trays can rotate with the shaft. The stationary scraper device may be in a fixed position and may have radial arms that extend beyond the tray.
유입 노즐(34)들은 가스 통로를 통해 연장할 수 있고 바닥 플레이트(44)를 통해 연장하는 출구(53)을 구비할 수 있다. 출구(53)는 하나의 트레이 어셈블리의 바닥 플레이트와 바닥 플레이트 바로 아래의 트레이 어셈블리의 트레이(40) 사이에 형성되는 바이오매스 통로(54) 내측으로 가스를 방출한다. 바이오매스 통로는 베셀(10)에서 바이오매스를 수용하는 부피가 있다. 각각의 트레이를 위한 유입 노즐(34)들의 개수는 일정하고 베셀의 작동 요구에 기초하여 선택된다. 노즐들의 개수의 선택은, 트레이 상에서 바이오매스를 통해, 일정한 흐름 분배 및 가스 온도로, 일정한 가스 흐름을 제공하도록 충분할 수 있다. 예를 들면, 6 내지 8개의 유입 노즐들은 각각의 트레이로 일정한 가스 흐름을 제공하는 데 사용될 수 있다.
유입 노즐(34)들은 트레이 상에서 바이오매스의 킬로그램당 가스의 1내지 4킬로그램을 제공하도록 구성될 수 있다. 유입 노즐들에 의해 공급되는 가스의 부피는 바이오매스의 킬로그램당 1 내지 6킬로그램, 1 내지 12킬로그램 또는 1 내지 24킬로그램일 수도 있다.
유입 노즐은 트레이(40), 바닥 플레이트(44) 및 배플 플레이트(46, 48, 50)로 제작될 수 있다. 예를 들면, 트레이의 각각의 파이 형상의 세그먼트, 바닥 플레이트, 배플 플레이트들 및 유입 노즐은 미리 제작될 수 있고 베셀에서 지지 구조로 예를 들면 반경 방향의 스포크(spoke)들로 설치될 수 있다. 아울러, 이러한 제작된 트레이 어셈블리 세스먼트들 또는 제작된 트레이 어셈블리들은 상단 플레이트(38)를 제거하고 적절한 높이들로 베셀 내에서 제작된 어셈블리들을 아래로 낯춤으로써 베셀 내에서 설치될 수 있으며, 어셈블리들은 배치되는 것이다. 일단 배치되면, 유입 노즐은 베셀(10)의 측벽(42)에서 노즐 개구에 결합된다. 마찬가지로, 트레이 어셈블리가 베셀에서 배치되면, 외부 배플 플레이트(50)에서 개구는 베셀의 측벽(42)에 장착되는 방출 노즐(36)과 함께 정렬된다.Inlet nozzles may be made of
각각의 트레이 아래에는 베셀의 외벽 상에서 실질적으로 같은 높이에 배치되고 베셀 주변으로 일정한 각도로 분류되는 하나 또는 이상의 가스 방출 노즐(36)이 있을 수 있다. 가스 방출 노즐들의 개수는 가스 유입 노즐과 같거나 다를 수 있다. 예를 들면, 하나, 2개 또는 3개의 가스 방출 노즐들은 각각의 트레이 아래에 있거나 또는 선택적으로 각각의 트레이 세그먼트를 위해 하나 있을 수 있다. 가스 유입 노즐(34)들은, 특히 산소가 부족한 가스가 그것이 베셀을 들어갈 때 확장한다면, 가스 방출 노즐보다 더 작은 직경을 가질 수 있다. 노즐(34, 36)들을 위한 가스 입구 매니폴드들은 두꺼운 벽의 파이프들이거나 또는 스틸로 제작될 수 있다. 각각의 트레이에 대해, 가스는 가스 유입 노즐(34)들을 통해 베셀을 들어가고, 트레이 상에서 바이오매스 물질을 통해 그리고 트레이를 통해 지나가고, 방출 노즐(36)들을 통해 베셀로부터 방출된다. Below each tray may be one or more
도 11은 각각의 트레이 어셈블리의 바이오매스 통로를 통해 바이오매스를 이동시키는 스크래퍼 장치(56)를 보여준다. 스크래퍼 장치(56)는 반경 방향의 스크래퍼 스포크(spoke)들 또는 블레이드들, 중앙 칼라(collar) 그리고 외부 고리 모양의 링(56)을 포함할 수 있다. 링(56)은 벽(42)의 3 내지 5밀리미터 내와 같이, 베셀(10)의 벽(42)에서 가깝다. 블레이드(60)들의 저부 모서리들은 트레이의 상부 표면에서 예를 들면 트레이의 3 내지 10밀리미터 내에 있도록 가깝다. 블레이드들의 상부 모서리들은 예를 들면 10 내지 25밀리미터에 있도록 다음의 더 높은 트레이 어셈블리의 바닥 플레이트에서 가깝다. 스크래퍼 장치의 스포크들 또는 블레이드들은 칼라와 링 사이를 연장하는 반경 방향의 라인들과 평행하고 정렬된다. 선택적으로, 스포크들 또는 블레이드(60)들은 (도 11에 도시된 것처럼) 회전의 각도에 대해 15 내지 20도의 각도로 반경 방향의 라인들에 대해 기울어질 수 있으며, 블레이드들은 회전의 각도에 대해 곡면을 이루거나 뒤쪽으로 기울어질 수 있다.11 shows a
도 11a는 스크래퍼 장치의 스포크들 또는 블레이드(60)들의 하나의 저부 모서리의 확대된 부분의 개략적인 다이어그램이다. 슬롯과, 파이프 또는 다른 가스 통로(112)는 저부 모서리 상에 마련되고 통로(112)의 반경 방향의 길이를 따라 배치되는 개구들 또는 노즐들을 포함할 수 있다. 고압 가스의 출처(114)는 베셀의 샤프트(32)를 따라 통로(112)에 결합된다. 고압 가스 출처(114)는 베셀 외부에 있을 수 있고 도 11에서는 설명 목적을 위해 홀로 샤프트에 도시되었다. 통로(112) 및 노즐(114)들을 따라 흐르는 고압 가스는 개구들을 통해 가스가 자유롭게 흐르는 것을 확신하도록 트레이에서 개구(100)들을 깨끗하게 하는 데 적용된다. 선택적으로, 고압 가스 출처(114)는 에어 펌프 또는 블로워와 같은 흡입 출처일 수 있다. 통로(112) 및 노즐(114)들에 적용되는 흡입은 개구들로부터 섬유 및 파편을 제거한다. 통로(112)를 갖는 블레이드가 트레이 위에서 회전함으로써, 트레이서 개구(100)들은 청소된다. 트레이에서 개구들의 청소는 베셀(10)에서 바이오매스의 처리와 함께 동시 발생될 수 있다.11A is a schematic diagram of an enlarged portion of one bottom edge of the spokes or
스크래퍼 장치(56)는 베셀 내측으로 장치를 아래로 슬라이딩시킴으로써 제작되고 설치될 수 있다. 중앙 칼라는 용접되거나 다른 방법으로 샤프트에 고정될 수 있다. 스크래퍼 바아의 직경은 작은 간격을 갖는 베셀의 내경에 일치할 수 있다. 중앙 칼라는 스크래퍼 장치가 샤프트와 회전하도록 샤프트(32)에 고정될 수 있다. 스크래퍼 장치(56)의 높이는 바이오매스 공간(54)의 높이와 거의 같을 수 있거나 도 15에 도시된 것처럼, 트레이 상에서 바이오매스(66)의 대략 원하는 두께일 수 있다.The
샤프트(32)의 회전은 트레이(40)들의 각각 바로 위의 스크래퍼 장치(56)를 회전시킨다. 바이오매스는 스크래퍼 장치의 스포크(60)들 사이의 체적을 채우거나 부분적으로 채운다. 그것의 개별적인 트레이에 대한 스크래퍼 장치의 회전은 트레이를 가로질러 바이오매스 물질을 이동시킨다. 바이오매스 물질이 트레이를 가로질러 이동함에 따라 물질은 일정한 온도에서 산소가 부족한 가스의 일정한 흐름에 노출된다. 가스는 베셀의 외벽에 개구를 갖거나 트레이 및 바이오매스 공간(54) 위의 바닥 플레이트(44)에 있는 개구(53)를 갖는 가스 유입 노즐(34)들을 통해 베셀을 들어간다. 바닥 플레이트에서 개구(53)는 하나의 방출 포트이거나 트레이 상에서 바이오매스 위에 배치되는 가스 방출 포트의 어레이를 갖는 가스 분배 매니폴드(55)일 수 있다. 개구(53)는 트레이 상에서 바이오매스 위로 산소가 부족한 가스를 분배하는 것을 돕도록 벌어질(flare) 수 있다. 가스 분배 매니폴드(53)는 파이프들의 배열 및 노즐들과 피팅되는 파이프일 수 있고 트레이 어셈블리에 조립된다. 개구 또는 가스 분배 매니폴드는 완전한 트레이 상에서 바이오매스 위로 가스를 일정하게 분배하기 위해 마련될 수 있다. 일정한 가스 분배를 달성하기 위해, 각각의 트레이 세그먼트를 위한 적어도 하나의 노즐과 같은 복수 개의 유입 노즐들은 베셀의 벽 주위로 배치될 수 있다.Rotation of the
바이오매스 및 트레이를 통해 가스가 이동하면서, 스크래퍼 장치는 트레이 어셈블리를 따르는 아크 형상의 경로에서 바이오매스를 이동시키기 위해 회전한다. 바이오매스가 트레이 어셈블리를 통해 이동하고 도 12에 도시된 것처럼 개구(64)를 통해 방출된다. 개구는 트레이에서 슈트, 덕트 회전문 또는 다른 방출 장치를 포함한다. 개구는 스크래퍼 장치 내에서 그리고 다음의 저부 트레이 어셈블리의 트레이 상으로 개구(64)를 통해 낙하한다. 개구(64)는 다음의 저부 트레이 어셈블리에서 개구(64)에 수직으로 정렬되며 이를 통해 바이오매스가 다음의 저부 트레이 어셈블리에서 슈트 위로 단지 회전하는 스크래퍼 장치의 삼각형의 부분으로 낙하할 수 있다. 슈트들의 이러한 정렬은 바이오매스가 완전한 트레이 위의 아크 내로 이동하고 트레이 어셈블리들의 각각에서 바이오매의 최대 보유 시간을 제공한다. 가장 낮은 트레이는 바이오매스가 냉각 존의 수직 중앙으로 흐르는 것을 허용하도록 중앙 방출 슈트를 갖는 거꾸로 된 콘(cone)일 수 있다.As the gas moves through the biomass and the tray, the scraper device rotates to move the biomass in an arc-shaped path along the tray assembly. Biomass travels through the tray assembly and is discharged through the
도 13 및 도 14는 베셀(10)의 바닥 부분에서 집중 존(24)을 보여준다. 집중 부분은, 집중하는 평평한 측벽들 및 집중하지 않는 이러한 측벽들을 합치는 곡면 벽들을 구비하는 것과 같은 오직 1차원에서 집중하는 영역들을 포함할 수 있다. 일차원적인 집중 부분들은 출구(26)로 흐르는 동안 베셀에서 열중되는 바이오매스 물질의 경향을 감소시킨다. 일차원적인 집중 부분들은 다이아몬드백TM(DiamondbackTM) 영향 아래 있는 안드리츠 그룹에 의해 마케팅되었다. 일차원적인 집중 부분들은 여기에 공개되었을지라도, 모터로 구동되는 이동 바닥 유닛, 예를 들면 스크래퍼들 및 출구 장치 어셈블리들과 같은 베셀의 바닥에서 방출 지점으로 물질을 가져오는 다른 수단들은 사용될 수 있다.13 and 14 show the
도 15는 트레이 어셈블리를 통한 가스 흐름의 개략적인 도면이다. 가스는 함께 정렬괴는 유입 노즐(34)을 통해 흐르고 트레이 어셈블리 바로 위의 가스 통로(52)를 통해 지나간다. 유입되는 산소가 부족한 가스는 아웃렛을 통해 흐르고 트레이 어셈블리에서 바이오매스 공간(54)으로 흐른다. 각각의 트레이 어셈블리를 위한 바이오매스 공간 주변에서 반경 방향으로 배치되는 출구(53)들을 갖는 다수의 유입 노즐(34)들이 있을 수 있다. 가스 흐름은 베드 위로 있는 바이오매스 공간(54)에서 가스 공간을 들어감으로써 바이오매스의 베드의 상부 표면 위로 일정하게 분배된다. 예를 들면, 베드의 두께는 1미터 또는 원하는 바이오매스 효율을 달성하고 베드를 통해 일정하게 가열한 가스들이 흐르도록 하는 다른 두께일 수 있다. 예를 들면, 베드 두께는 150밀리미터 내지 1미터의 범위에 있을 수 있거나 1미터보다 더 클 수 있다. 베드는 트레이(40) 상에 놓인다. 15 is a schematic diagram of gas flow through a tray assembly. The gases together flow through the
가스들은 베드 및 트레이를 통해 아래로 흐르고 가스 통로(52)를 들어간다. 가스는 베셀의 변 주위에 그리고 트레이의 각 세그먼트에서 반경 방향으로 배치되는 방출 노즐(36)들을 통해 가스 경로로부터 배출한다. 가스 방출 노즐(36)들은 트레이 상에서 바이오매스를 통해 가스들의 일정한 흐름을 촉진시키도록 배치될 수 있다. 가스 방출 노즐들의 개수는 가스 유입 노즐(34)들의 개수보다 더 작을 수 있다.Gases flow down through the bed and tray and enter the
도 15a는 트레이(홀, 슬롯 또는 개구(100)를 덮는 데 사용될 수 있는 우수한 메쉬 또는 우수한 스크린 물질이 도시되지 않은)에서 본보기의 슬롯, 홀 또는 개구(100)를 나타낸 트레이의 수직 단면의 확대도이다. 바이오매스가 흐름 화살표(102)의 방향으로 트레이의 표면 위로 이동함에 따라, 가스는 바이오매스를 통해 그리고 트레이 아래의 가스 통로(52)로의 개구를 통해 아래로 흐른다. 슬롯, 홀 또는 개구는 대개 트레이를 통해 일정한 수직 단면을 가질 수 있다. 선택적으로 그리고 도 15a에 도시된 것처럼, 홀, 슬롯 또는 개구(100)는 대개 일정한 수직 단면을 갖는 상부 부분(104)과 아래 방향으로 수직 단면의 영역이 확장하는 저부 부분(106)을 포함할 수 있다. 슬롯, 홀 또는 개구(100)의 상부 부분은 트레이의 30 내지 50 퍼센트의 두께일 수 있다. 아울러, 슬롯, 홀 또는 개구의 상부 림은 도 15a에 도시된 것처럼 추적 부분과 같은 부분이 베벨(108)일 수 있다.15A is an enlarged view of a vertical section of a tray showing an exemplary slot, hole or opening 100 in a tray (not shown with a good mesh or good screen material that can be used to cover the hole, slot or opening 100). to be. As the biomass moves over the surface of the tray in the direction of the
도 16 내지 도 18은 베셀(10)에서 수행될 수 있는 반탄화 공정들의 실시예를 보여주는 공정 흐름 차트들이다. 이러한 공정들의 공통의 특징은 반탄화된 바이오매스 물질이 대기에 감압되고 노출되기에 앞서 냉각되는 것이다. 냉각은, 베셀의 방출(26)의 흐름을 따라, 베셀의 저부 트레이들에서, 냉각 존(24)에서 또는 압축된 냉각 칩 튜브(67)에서 그리고 냉각 스크루(68) 어셈블리들에서 발생할 수 있다. 선택적으로 냉각은 (도시하지는 않았지만) 유체 베드에서 발생할 수 있다. 또한, 존(24)이 냉각 존에 따르는 혼합 리액션 존인 것이 가능하다.16-18 are process flow charts showing an embodiment of semi-carbonization processes that may be performed in
냉각 가스들은 리액터로부터 방출하기 전에 반탄화된 바이오매스를 냉각하기 위해 낮은 트레이들, 냉각 존, 칩 튜브 또는 칩 스크루에 유입될 수 있다. 냉각 가스들은 반탄화 상호 작용을 멈추거나 늦추기 위해 그리고 반탄화된 바이오매스를 베셀의 외부 산소 대기를 위해 안전하고 적합하게 만들기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 반탄화 상호 작용을 멈추거나 늦추기 위한 냉각은 산소 대기를 위해 바이오매스를 적합하게 만들도록 발생할 수 있고, 냉각 존(22)에서 또는 베셀의 흐름을 따르는 압축된 냉각 장치들에서 발생할 수 있다. 반탄화 상호 작용을 멈추거나 늦추기 위한 냉각은 반탄화 상호 작용을 촉진시키기 위해 반탄화 트레이 어셈블리들 내로 유입되는 가스들보다 10 내지 30℃ 더 차가운 냉각 가스들을 요구할 수도 있다. 산소 대기를 위해 반탄화된 바이오매스를 안전하게 만드는 냉각 가스들은 냉각 트레이 어셈블리들에 더해지는 냉각 가스들로부터 추가적인 10 내지 30℃, 또는 10 내지 50℃, 또는 10 내지 80℃, 또는 10 내지 100℃, 또는 20 내지 120℃로 냉각될 수 있다.Cooling gases may enter the lower trays, cooling zones, chip tubes or chip screws to cool the semi-carbonized biomass before exiting from the reactor. Cooling gases can be used to stop or slow the semicarbon interaction and to make the semicarbonized biomass safe and suitable for the vessel's external oxygen atmosphere. For example, cooling to stop or slow the semi-carbon interaction may occur to make the biomass suitable for the oxygen atmosphere and may occur in the
집중 부분에서와 같은 냉각 존(24)으로부터의 가스들은, 도 13 및 도 14에 도시된 것처럼, 베셀의 측벽에 있는 스크린(65)을 통해 철회될 수 있다. 마찬가지로, 냉각 가스들은 저부 냉각 트레이 또는 칩 튜브 및 스크루(68)로부터 철회될 수 있다.Gases from the cooling
냉각된 반탄화 가스는 로터리 밸브와 같은 압력 전달 장치(70)를 통해 지나간다. 압력 전달 장치의 흐름을 따르는 반탄화된 바이오매스의 압력은 대기압일 수 있다. 압력 전달 장치로부터 반탄화된 바이오매스는 스크루 컨베이어(72)와 같은 것을 사용하여 다른 공정들로 이동된다.The cooled semi-carbonized gas passes through a
반탄화 상호 작용이 베셀에서 발생하기 전에, 바이오매스는 200 내지 400 oC의 온도에서 산소가 부족한 환경에서 건조되고 가열될 수 있다. 바이오매스는 그것이 베셀(10)에 도달하기 전에 바이오매스(12) 상에 활동하는 분리된 건조기에서 건조되고 가열될 수 있다. 아울러 또는 선택적으로, 바이오매스는 하나 또는 그 이상의 트레이 어셈블리들을 포함할 수 있는 베셀(10)의 상부 건조 존에서 건조될 수 있다. 바이오매스는 베셀 또는 건조기의 상단 내로 유입되는 예를 들면 과열된 스팀, 질소 또는 그 둘의 혼합물로 바로 가열될 수 있다.Before semi-carbon interactions occur in vessels, biomass is 200 to 400 o Can be dried and heated in an oxygen-deficient environment at a temperature of C. The biomass can be dried and heated in a separate dryer operating on the
베셀을 위해 필요로 되는 뜨거운 산소가 부족한 가스의 부피는 대기압에서 작동하는 베셀과 비교하여 압축된 리액션 베셀(10)에서 극적으로 감소된다. 처리 베셀(10)을 압축함으로써, 바이오매스를 가열하는 데 필요로 되는 뜨거운 가스의 부피는 대기압에서 베셀과 비교하여 2 내지 35의 요인에 의해 감소된다. 베셀을 위한 감소 요인은 베셀에서의 압력에 의존한다. The volume of hot oxygen deprived gas required for the vessel is dramatically reduced in the
압축된 리액터에서 요구되는 감소되는 뜨거운 가스의 부피로 인해, 부피와 그로 인한 사이즈와 베셀(10)의 비용은 대기압에서 작동하는 베셀과 비교하여 중대하게 감소될 수 있다. 뜨거운 가스가 유입되는 압축된 베셀은 베셀에서 가스로부터 바이오매스로 효율적이고 경제적인 열 전달을 제공한다.Due to the reduced volume of hot gas required in the compressed reactor, the volume and thus size and cost of the
베셀은 3 내지 35 바아 게이지(bar gauge)의 범위와 같은 35바아 게이지의 압력에서 예를 들면 산소가 빈약한 가스인 산소가 부족한 가스를 유입함으로써 압축될 수 있다. 압축된 베셀(10)은 가열된 압축 가스가 직접적으로 바이오매스를 가열하는 베셀을 통해 순환하고 바이오매스로 반탄화 상호 작용을 촉진시키는 산소가 부족한 가스 환경에서 작동한다.The vessel can be compressed at a pressure of 35 bar gauge, such as in the range of 3 to 35 bar gauge, by introducing a gas lacking oxygen, for example a gas that is poor in oxygen. The
뜨겁고 산소가 부족한 가스는 예를 들면 과열된 스팀, 질소 또는 이산화탄소와 같은 스팀일 수 있고 반탄화 상호 작용으로부터의 가스 부산물을 보다 적은 양으로 보관할 수 있다. 아울러, 뜨거운 가스는 압력 고립의 흐름을 따르는 또는 고압 전달 장치의 흐름을 따르는 입구에서와 같은 피드 시스템(도시하지 않음)에서 바이오매스 내로 유입될 수 있다. 고압 전달 장치가 있다면, 압력 고립 장치는 베셀(10)로의 입구에서 불필요할 수 있다.The hot, oxygen deficient gas can be, for example, steam such as superheated steam, nitrogen or carbon dioxide and can store less by-products of gas from semi-carbon interactions. In addition, hot gases may be introduced into the biomass in a feed system (not shown), such as at an inlet following the flow of pressure isolation or the flow of a high pressure delivery device. If there is a high pressure delivery device, a pressure isolation device may be unnecessary at the inlet to the
건조 및 반탄화 트레이 어셈블리들에서, 뜨거운 가스는 베셀(10)에서 바이오매스를 통해 흐르고 240 내지 300 oC의 범위의 온도에서와 같은 온도, 물질에서 반탄화화 상호 작용을 촉진하는 온도로 바이오매스를 가열한다. 리액터에서 발생되는 뜨거운 가스와 어느 가스는 방출 노즐(36)들을 통해 다양한 높이들에 있는 리액터로부터 배출된다. 가스는 대략 250 내지 280 oC의 온도에서 베셀로부터 방출될 수 있다. 건조를 위해 사용되는 가스들은 반탄화를 위해 사용되는 가스들보다 더 냉각될 수 있다. 건조를 위한 가스들은 반탄화 트레이 어셈블리들로부터 방출되는 가스들일 수 있고, 블로워를 사용하는 것은 가스들에 추가적인 열을 더하는 것 없이 건조 트레이 어셈블리들로 순환된다. 반탄화 트레이들로 되돌아 순환되는 가스들은 반탄화 트레이 어셈블리들로 되돌아가기 전에 열교환기에서 가열될 수 있다.In dry and semi-carbonized tray assemblies, hot gas flows through the biomass in the
방출되는 가스의 부분은 반탄화 시스템의 외부에서 사용을 위해 베셀로부터 제거된다. 방출된 가스의 다른 부분은 열교환기(84)(또는 다른 열 전달 장치)에서 간접적으로 가열되고 베셀(10)의 상단에 있는 가스 입력 매니폴드(24)로 되돌아간다. 열교환기(34)는 예를 들면 대략 250 내지 300 oC 내지 380oC로부터의 방출되는 가스를 가열하는 열에너지를 더할 수 있다. 방출된 가스를 재가열하고 재순환시키는 것은 베셀의 가스 입력 매니폴드로 공급되는 데 요구되는 추가적인 압축되고 가열된 산소가 부족한 가스를 위한 양을 감소시킨다.Part of the gas that is released is removed from the vessel for use outside the semi-carbonization system. The other portion of the released gas is indirectly heated in the heat exchanger 84 (or other heat transfer device) and returned to the
도 16에서 실시예의 공정 흐름은 건조 트레이 어셈블리(16), 4개의 반탄화 트레이 어셈블리(18)들 및 2개의 냉각 트레이 어셈블리(20)들을 갖는 압축된 베셀(10)을 보여준다. 뜨거운 산소가 부족한 가스는 3 내지 20 바아 게이지(300 내지 2000 킬로파스칼)의 높여진 압력에서 또는 5 내지 8바아 게이지의 범위에서 베셀, 블로워(74, 79)들, 열교환기(84)를 통해 순환한다. 건조 트레이 어셈블리(16) 및 반탄화 트레이 어셈블리를 위한 뜨거운 가스들은 열교환기(84)로부터 제공된다. 열에너지는 예를 들면 연소기로부터의 뜨거운 가스(88)들에 의해 열교환기를 통해 흐르는 산소가 부족한 가스들에 더해진다. 열교환기(84)로부터 방출되는 따뜻한 연소 가스들은 연소기로 흐르는 공기를 따뜻하게 하기 위하여 흐를 수 있다.The process flow of the embodiment in FIG. 16 shows a
도 17 및 도 18은 상단 입구(90)로 흐르는 건조 가스가 반탄화 트레이 어셈블리(18)들로 흐르는 산소가 부족한 가스들보다 예를 들면 10 내지 30oC 더 냉각되는 과정을 보여준다. 도 17 및 도 18에서는, 상단 입구(90)로 흐르는 가스가 또한 냉각 트레이 어셈블리(20)로 유입된다.17 and 18 show a process in which the dry gas flowing to the
도 16 내지 도 18의 공정 흐름들에서 보여주는 산소가 부족한 가스는 실질적으로 닫힌 가스 루프 시스템에서 압축된 처리 베셀(10)을 통해 순환된다.The oxygen deficient gas shown in the process flows of FIGS. 16-18 is circulated through the
가스들의 부분은 블리드 오프 가스(90, Bleed off gas)들로서 시스템으로부터 제거될 수 있다. 그 부분은 가장 낮은 하나 또는 몇몇의 반탄화 트레이 어셈블리들, 모든 반탄화 트레이 어셈블리들, 반탄화 트레이 어셈블리들의 중앙 세트 또는 건조 트레이 어셈블리(들)로부터 제거된 가스들로부터의 단지 가스들일 수 있다. 블리드 오프 가스들은 제거되고 나중에 연소되거나 다른 방법으로 처리되는 반탄화 상호 작용 부산물의 높은 집중을 갖도록 선택될 수 있다. 선택적으로, 블리드 오프 가스들은 연소 또는 다른 공정들에서 사용되는 반탄화 상호 작용 부산물의 낮은 집중을 갖는 것에 기초하여 선택될 수 있다.The portion of the gases may be removed from the system as bleed off gases (90). That portion may be the lowest one or several semi-carbonized tray assemblies, all semi-carbonized tray assemblies, a central set of semi-carbonized tray assemblies, or only gases from gases removed from the dry tray assembly (s). Bleed off gases may be selected to have a high concentration of semi-carbon interaction byproducts that are removed and later burned or otherwise processed. Optionally, the bleed off gases can be selected based on having a low concentration of semi-carbon interaction byproducts used in combustion or other processes.
산소가 부족한 가스들은 베셀(10) 및 열교환기(84)를 통해 순환된다. 블로워(74, 76, 78)들은 가스들을 순환시키기 위한 운동력을 제공한다. 반탄화 트레이 어셈블리들로부터의 뜨거운 가스들은, 반탄화 트레이 어셈블리(18)들 및 선택적으로 베셀의 상단 입구(86)로 되돌아가기 전에, 고온 블로워(76, 74)들 및 열교환기(84)를 통해 흐를 수 있다. 복수 개의 블로워(74, 76)들은 많은 반탄화 트레이 어셈블리들을 통해 가스들을 순환시키기 위해 요구되는 흐름 율을 제공하도록 사용될 수 있다. 블로워(74, 76)들 사이의 밸브(80)들은 이러한 블로워들을 통해 평행하게 흐르는 고온 가스들을 허용하도록 열려 있을 수 있다. 밸브(82)들은 고온 블로워(74, 76)들을 통해 흐르는 뜨거운 가스가 저온 블로워(78)를 통해 흐르는 저온 가스들과 섞이는 것을 방지하기 위해 닫혀 있을 수 있다. 밸브(80, 82)들은 베셀로부터 방출되는 냉각 가스들의 비율과 비교하여 베셀로부터 방출되는 뜨거운 가스의 비율에 의존하여 열려 있거나 닫혀 있도록 설치될 수 있다.Gases deficient in oxygen are circulated through the
상대적으로 더 냉각되는 산소가 부족한 가스들은 냉각 트레이 어셈블리(20)들, (스크린(65)을 통해서와 같은) 베셀의 냉각 존(22), 선택적으로 건조 트레이 어셈블리(16)로부터, 그리고 반탄화 트레이 어셈블리들로부터 방출된 더 뜨거운 산소가 부족한산소가 부족한 사용되는 파이프로부터 분리된 파이프를 통한 흐름으로부터 방출된다. 더 냉각된 가스들은 냉각 트레이 어셈블리(20)들 및 선택적으로 바닥 트레이 어셈블리와 정렬되는 노즐(92)을 통해 냉각 존(22)의 상단으로의 유입 노즐(34)들을 통해 그들이 들어가는 베셀에서 가스를 뒤로 푸쉬하는 저온 블로워(78)에 의해 방출 노즐(36)들을 통해 제거된다.Relatively more oxygen-deficient gases may be from the cooling
블리드 오프 가스들은 베셀(10)에서 발생하는 반탄화 상호 작용의 주요 부산물들을 제거하는 수단을 제공한다. 이러한 주요 부산물들은 아세트산, 일산화탄소, 이산화탄소, 포름알데히드, 포름산, 물 및 리그닌 부분들 및 다른 보다 적은 요소들을 포함할 수 있다. 이러한 주요 부산물들은 반탄화 상호 작용이 베셀에서 발생하는 온도 및 압력에서 일반적으로 가스이다. 몇몇의 부산물들은 에어로졸로 있을 수 있거나 블리드 오프 가스들에서 운반되는 미세한 차르(char) 형태일 수 있다. 마찬가지로, 바이오매스로부터의 리그노셀룰로즈 물질의 미세한 파티클들은 그것이 트레이들 및 베셀에서 스크린들을 따라 통과함으로써 가스와 함께 흐를 수 있고 시스템의 외부에 있는 블리드 오프 가스들에 의해 이송될 수 있다. The bleed off gases provide a means of eliminating the major byproducts of the semi-carbon interactions occurring in the
주요 부산물들은 타르와 같은 물질들을 형성하기 위해 합쳐지거나 응축될 수 있다. 베셀에서 그리고 처리 요소들의 흐름을 따라서 응축하는 것이 허용된다면, 타르와 같은 물질들은 베셀 및 요소들의 면, 특히 파이프 및 열교환기들의 내면 상에 놓일 수 있다.Major by-products can be combined or condensed to form tar-like materials. If it is allowed to condense in the vessel and along the flow of the processing elements, materials such as tar can be placed on the face of the vessel and the elements, in particular on the inner surfaces of the pipes and heat exchangers.
리액터 베셀(10) 및 열교환기(84)를 통해 순환되는 가스들은 순환하는 가스들로부터 상호 작용 부산물들을 제거하도록 처리될 수 있다. 베셀(10) 및 열교환기(84)를 통해 가스를 순환시키는 시스템은 상호 작용 부산물들을 제거하는 분리 장치(96)들을 포함할 수 있다. 분리 장치(96)들은, 가스들이 열교환기에서 재가열되기 전에, 액체로 응축되고 제거되는 부산물을 야기시키는 가스들을 냉각시키는 응축 장치일 수 있다. 분리 장치(96)의 다른 예들은 부산물들을 산화시키고, 촉매 반응으로 부산물을 변화시키고, 가스 흐름으로부터 부산물들을 여과시키고 가스 스트림으로부터 파티클들을 분리시키기 위해 원심력을 사용하는 사이클론과 같은 분리기를 지나는 장치들을 포함한다. 이러한 장치(96)들은 단독으로 또는 시스템에서 조합되어 사용될 수 있다. 이러한 요소들에 의해 분리되는 부산물들은 사용 가능한 제품들 내측으로 분리되고 집중되고 정화됨으로써 더 처리될 수 있다. 블리드 오프 가스(90)들은 이러한 부산물들이 가스 형태로 있는 동안 베셀로부터 주요 부산물들을 제거한다. 도 16 및 도 17에 도시된 것처럼, 블리드 오프 가스들은 건조 트레이 어셈블리들 및 특히 건조 트레이 어셈블리를 위한 방출 노즐(36)로부터 방출되는 가스들일 수 있다. 건조 트레이 어셈블리들로부터 방출되는 가스들은 수분으로 풍부하고 반탄화를 시작하는 데 요구되는 온도 아래에 있기 쉽다. 도 18에 도시된 것처럼, 블리드 오프 가스들은 반탄화 트레이 어셈블리(18)들, 특히 이러한 트레이 어셈블리(18)들의 중앙으로부터 더 낮은 높이들에 있는 것들로부터 방출될 수 있다. 반탄화 트레이 어셈블리들로부터 방출되는 가스들에 있는 유기 부산물들의 집중은 베셀(10)로부터 방출되는 가스들과 비교하여 최대 높이에 있을 수 있다.Gases circulated through
블리드 오프 가스(90)들은 가스들이 천연 가스 또는 다른 가스의 연료로 혼합되고 연소되는 연소기로 흐를 수 있다. 연소는 열교환기(84)에서 순환하는 가스들을 재가열하는 데 사용되는 부산물들로부터 열에너지를 방출할 것이다. 연소로부터의 열은 선택적인 건조기(21)에서 바이오매스를 건조시키고 가열하는 데 사용될 수 있다. The bleed off
본 발명이 더욱 실용적이고 바람직한 실시예로 지금 고려되는 것들로 연관하여 묘사되는 반면에, 본 발명은 공개된 실시예들에 한정되지 않고, 그와는 반대로 청구된 청구항들의 취지 및 범위 내에 포함되는 다양한 수정예 및 동등한 배열을 커버하도록 의도될 수 있다. While the invention has been described in connection with what are now contemplated as more practical and preferred embodiments, the invention is not limited to the disclosed embodiments and, conversely, variously encompassed within the spirit and scope of the claimed claims. It may be intended to cover modifications and equivalent arrangements.
Claims (30)
상기 베셀의 상단을 통해 아래로 수직으로 연장한 회전 샤프트(shaft);
상기 베셀 내에서 상기 샤프트에 동축으로 각각 다른 높이에 있는 스크래퍼(scraper) 장치들;
트레이 어셈블리;
상기 베셀 벽에 있는 복수의 가스 방출 개구들; 및
반탄화(torrefaction)된 상기 바이오매스가 방출되는 상기 베셀의 바닥 방출 포트;
를 포함하며,
상기 스크래퍼 장치가 상기 트레이 어셈블리의 트레이 바로 위에 있도록 각각의 트레이 어셈블리가 상기 스크래퍼 장치의 하나에 연결되며,
상기 트레이 어셈블리들 중 적어도 어느 하나는 상기 트레이와, 상기 트레이 아래 있는 가스 방출 통로와, 상기 트레이 위에 있는 가스 유입 통로를 포함하며, 상기 트레이는 개방 메쉬(mesh)이거나 다른 방법으로 가스가 흐르도록 하는 투기성이고 상기 트레이를 통해 바이오매스의 통로에 불침투성이며,
각각의 트레이는 상기 트레이로부터 상기 바이오매스를 전달하고 상기 트레이 어셈블리들 중 하나의 저부 트레이에 아래로 전달하는 방출 개구를 포함하며, 가장 낮은 상기 트레이에서 상기 방출 개구는 상기 베셀 내에서 상기 바이오매스의 더미(pile)에 상기 바이오매스를 전달하며,
상기 가스 방출 개구들 중 적어도 하나는 상기 가스 방출 통로에 정렬되며, 상기 가스 방출 개구들 중 다른 하나는 가장 낮은 상기 트레이 어셈블리 아래 그리고 상기 바이오매스의 상기 더미 위의 높이에 있는, 압축된 반탄화 리액터 베셀.
A vessel wall extending substantially vertically;
A rotating shaft extending vertically down through the top of the vessel;
Scraper devices at different heights coaxial to the shaft within the vessel;
Tray assembly;
A plurality of gas outlet openings in the vessel wall; And
A bottom discharge port of the vessel from which the torrefactiond biomass is discharged;
Including;
Each tray assembly is connected to one of the scraper devices such that the scraper device is directly above the tray of the tray assembly,
At least one of the tray assemblies includes the tray, a gas outlet passage below the tray, and a gas inlet passage above the tray, wherein the tray is an open mesh or otherwise permits gas to flow. Impermeable and impermeable to the passage of biomass through the tray,
Each tray includes an ejection opening that delivers the biomass from the tray and down to the bottom tray of one of the tray assemblies, wherein at the lowest tray the ejection opening is formed of the biomass within the vessel. Delivering the biomass to a pile,
At least one of the gas outlet openings is aligned with the gas outlet passage, and another one of the gas outlet openings is at a height below the lowest tray assembly and above the pile of biomass. Bessel.
상기 트레이 어셈블리들 및 스크래퍼 장치들은 번갈아 포개지며(interleaved) 상기 베셀의 상기 샤프트를 따라 수직으로 쌓이는 압축된 베셀.
The method of claim 1,
The tray assemblies and scraper devices are alternately interleaved and stacked vertically along the shaft of the vessel.
상기 트레이들은 적어도 하나의 관통된 스틸 메쉬 또는 구멍이 뚫린 스틸 플레이트가 형성되는 압축된 베셀.
3. The method according to claim 1 or 2,
Said trays being formed with at least one perforated steel mesh or perforated steel plate.
상기 트레이에서 관통부(perforation)들은 구멍이 뚫린 홀(hole)들이거나 레이저 컷(laser cut)이거나 슬롯(slot)들인 압축된 베셀.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The perforations in the tray are compressed vessels which are perforated holes, laser cuts or slots.
상기 트레이에서 상기 홀들 또는 상기 슬롯들은 아래 방향으로 증가하는 단면적을 갖는 압축된 베셀.
5. The method of claim 4,
And the holes or slots in the tray have a cross-sectional area that increases in a downward direction.
상기 슬롯 또는 홀들은 각각 일정한 단면의 상부 영역과 증가하는 단멱적을 갖는 하부 영역을 갖는 압축된 베셀.
6. The method of claim 5,
Wherein said slots or holes each have a top region of constant cross-section and a bottom region with increasing cross-sectional area.
상기 홀들 또는 상기 슬롯들의 상부 림은 상기 림의 추적 부분을 따라서 적어도 사면인(beveled) 압축된 베셀.
The method according to claim 4 to 6,
And the upper rim of the holes or slots is at least beveled along the tracking portion of the rim.
상기 트레이 어셈블리들 중 적어도 어느 하나는 고체의 바닥 플레이트를 포함하는 압축된 베셀.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
At least one of the tray assemblies comprises a solid bottom plate.
상기 트레이 어셈블리들 중 하나를 위한 상기 가스 유입 통로는 상기 트레이와 다음의 더 높은 상기 트레이 어셈블리의 고체의 견고한 바닥 플레이트 사이에서 연장하는 압축된 베셀.
9. The method of claim 8,
The gas inlet passage for one of the tray assemblies extends between the tray and a solid, rigid bottom plate of the next higher tray assembly.
가스 분배 매니폴드가 관통하며 상기 바닥 플레이트에 장착되며 상기 가스 유입 통로에 결합되는 압축된 베셀.
10. The method according to claim 8 or 9,
A compressed vessel, through which a gas distribution manifold passes and is mounted to the bottom plate and coupled to the gas inlet passage.
상기 가스 분배 매니폴드는 적어도 하나의 조립 메탈 구조이며, 파이프 부품을 포함하는 압축된 베셀.
11. The method of claim 10,
The gas distribution manifold is at least one assembled metal structure, the compressed vessel comprising a pipe part.
상기 가스 분배 매니폴드는 저부 트레이 어셈블리의 트레이 상에서 바이오매스 위에 가스를 분배하는 적어도 하나는 노즐을 포함하는 압축된 베셀.
The method according to claim 10 or 11,
Wherein the gas distribution manifold comprises at least one nozzle for dispensing gas over the biomass on a tray of a bottom tray assembly.
상기 가스 분배 매니폴드는 다음의 저부 상기 트레이 어셈블리의 트레이 상에서 바이오매스 위로 규칙적으로 가스가 바로 흐르도록 하는 복수 개의 노즐을 포함하는 압축된 베셀.
13. The method according to any one of claims 10 to 12,
Wherein the gas distribution manifold includes a plurality of nozzles that allow gas to flow regularly directly over the biomass on a tray of a tray assembly of the next bottom.
각각의 트레이는 파이(pie) 형상의 트레이 세그먼트들의 환상의(annular) 어레이이며, 상기 방출 개구는 상기 환상의 어레이에서 파이 형사의 개구인 압축된 베셀.
The method according to any one of claims 1 to 13,
Wherein each tray is an annular array of pie shaped tray segments, and wherein said discharge opening is an opening of said pie detector in said annular array.
상기 가스 방출 통로에서 반경 방향으로 연장한 배플 플레이트(baffle plate)들을 더 포함하는 압축된 베셀.
The method according to claim 1, wherein
And a baffle plates extending radially in said gas discharge passageway.
상기 배플 플레이트들은 수직으로 연장하여 상기 트레이 어셈블리의 트레이 및 바닥 플레이트에 부착되는 플레이트들을 포함하는 압축된 베셀.
16. The method of claim 15,
And the baffle plates extending plates vertically and attached to the tray and bottom plate of the tray assembly.
각각의 파이 형상의 트레이 어셈블리는 상기 트레이 및 상기 바닥 플레이트 사이를 수직으로 연장하는 측부 플레이트들을 갖는 압축된 베셀.
17. The method according to any one of claims 14 to 16,
Each pie shaped tray assembly having side plates extending vertically between the tray and the bottom plate.
적어도 하나의 상기 트레이들에 바로 연결된 적어도 하나의 클리닝 노즐(cleaning nozzle)을 더 포함하며, 상기 클리닝 노즐은 상기 관통부들, 슬롯들, 홀들 또는 상기 트레이의 메쉬에 대해 압축된 유체 흐름을 안내하는 압축된 베셀.
18. The method according to any one of claims 1 to 17,
At least one cleaning nozzle directly connected to at least one of said trays, said cleaning nozzle compressing to guide compressed fluid flow relative to said through portions, slots, holes or mesh of said tray. Bessel.
상기 클리닝 노즐들은 상기 스크래퍼 장치의 블레이드의 낮은 모서리에 장착되는 압축된 베셀.
19. The method of claim 18,
And the cleaning nozzles are mounted to the lower edge of the blade of the scraper device.
상기 가스 유입 통로는 상기 베셀의 상기 벽에서 적어도 하나의 가스 주입 포트에 연결하는 압축된 베셀.
20. The method according to any one of claims 1 to 19,
The gas inlet passage connecting to at least one gas injection port at the wall of the vessel.
상기 방출 개구에 연결된 상기 트레이 어셈블리 각각의 세그먼트를 위해 상기 가스 방출 개구들 중 하나가 있는 압축된 베셀.
The method of claim 1, wherein
A compressed vessel with one of the gas outlet openings for each segment of the tray assembly connected to the outlet opening.
상기 스크래퍼 장치는 상기 샤프트로부터 상기 베셀의 상기 벽을 향하여 연장하는 블레이드들을 포함하며, 상기 블레이드들은 상기 샤프트 주위에서 각도로 배치되는 압축된 베셀.
22. The method according to any one of claims 16 to 21,
The scraper device includes blades extending from the shaft toward the wall of the vessel, wherein the blades are disposed at an angle around the shaft.
상기 스크래퍼 장치는 상기 샤프트로 회전하고, 상기 스크래퍼 장치들의 회전은 상기 스크래퍼 장치 아래에서 바로 상기 트레이 위로 상기 바이오매스를 이동시키는 압축된 베셀.
23. The method according to any one of claims 1 to 22,
The scraper device rotates to the shaft, and rotation of the scraper devices moves the biomass directly above the tray directly below the scraper device.
상기 스크래퍼 장치는 상기 샤프트에 부착된 중앙 허브를 포함하며, 상기 스크래퍼 장치의 상기 블레이드들이 상기 허브로부터 외측으로 연장하는 압축된 베셀.
24. The method according to claim 22 or 23,
The scraper device includes a central hub attached to the shaft, wherein the blades of the scraper device extend outwardly from the hub.
상기 블레이드들은 칼라(collar)에 연결된 반지름 방향의 외부 단부들을 포함하며, 상기 칼라는 상기 베셀의 상기 벽에 가까운 압축된 베셀.
25. The method according to any one of claims 22 to 24,
Said blades having radially outer ends connected to a collar, said collar being a compressed vessel close to said wall of said vessel.
각각의 상기 블레이드들은 상기 블레이드 아래의 바로 상기 트레이의 3 내지 5밀리미터, 3 내지 10밀리미터 또는 10 내지 25밀리미터 범위 중 하나인 저부 모서리를 갖는 압축된 베셀.
26. The method according to any one of claims 22 to 25,
Each of said blades having a bottom edge in the range of 3 to 5 millimeters, 3 to 10 millimeters, or 10 to 25 millimeters of the tray immediately below the blade.
상기 블레이드는 각각 상기 블레이드에 대응하는 반경 방향의 선에 대해 상기 스크래퍼 장치의 회전 방향으로 0으로부터 20도까지의 경사를 갖는 압축된 베셀.
27. The method according to any one of claims 22 to 26,
Each of said blades having an inclination from 0 to 20 degrees in the direction of rotation of said scraper device with respect to a radial line corresponding to said blade.
상기 블레이드들은 상기 스크래퍼 장치의 회전 방향으로 굽거나 뒤쪽으로 기운 압축된 베셀.
28. The method according to any one of claims 22 to 27,
Said blades being bent or tilted backwards in the direction of rotation of said scraper device.
상기 스크래퍼 장치의 상기 블레이드들의 적어도 하나는 고압 통로를 받아들이는 반경 방향의 슬롯을 포함하고, 상기 통로는 상기 블레이드 아래에 있는 상기 트레이드에 대해 가스를 안내하는 노즐 또는 상기 트레이로 흡인을 적용하는 흡인 포트들을 포함하는 압축된 베셀.
The method according to any one of claims 22 to 28, wherein
At least one of said blades of said scraper device includes a radial slot for receiving a high pressure passage, said passageway having a suction port for applying suction to said tray or a nozzle for guiding gas to said trade under said blade; Compressed vessel containing the.
상기 트레이 아래에 있는 상기 영역은 반탄화 리액션 존(zone) 및 상기 반탄화 리액션 존 아래에 있는 냉각 존(cooling zone)을 포함하는 압축된 베셀.30. The method according to any one of claims 1 to 29,
The region below the tray includes a semi-carbon reaction zone and a cooling zone below the semi-carbon reaction zone.
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