[發明專利]用于連續產生熱和電的木質生物質熱電聯產設施

在審

• 申請號: 201780081983.8
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN110140012A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 盧西亞諾·迪費利斯;斯特凡諾·曼埃爾菲;瓦萊里奧·曼埃爾菲;伊曼紐爾·梅爾基奧里
• 申請（專利權）人: 復位S.R.L.公司
• 主分類號: F23G5/40
• 分類號: F23G5/40;F23G5/027;F23G7/10
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 陳萬青;姚開麗

本發明提供了一種用于從固體木質生物質連續產生電能和熱能的熱電聯產設施(100)，該固體木質生物質選自呈木片、藤枝、灌木和灌木叢形式的木材、谷物、干草、動物褥草、適當處理的泥、果殼和果仁、適當處理的外皮、纖維培養物及其組合物，所述設施(100)包括通過至少一個互連導管(1”')連接的至少一個第一容器(1')和至少一個第二容器(1”)，所述第一容器(1')包括適于引起所述生物質轉化成包含H₂和CO的合成氣的部件；所述設施(100)提供在機器上對固體木質起始生物質進行篩選、干燥和壓塊制造的特定步驟。

技術領域

本發明涉及用于能量回收和節省的系統的領域。更詳細地，本說明書涉及用于連續產生電能和熱能的熱電聯產系統的領域，具體地涉及使用固體生物質作為起始燃料的微型熱電聯產設施系統。又更詳細地，本發明涉及用固體生物質給料的特定微型熱電聯產設施，其特征在于它包括允許優化生物質的特性以改善其性能并優化整個設施操作的特定部件。

背景技術

到目前為止，全球產生的電能大部分來自熱馬達設施。在這些設施中，所產生的熱量首先轉換成機械能并隨后通過使用發電機來轉換成電能。所使用的熱量可以來自各種類型的設施。通過非限制性示例方式，來自核電設施，因此來自裂變反應，或更簡單地來自熱電設施、特別是來自引入的燃料的燃燒，該燃料通常由各種類型的碳物質(諸如油的餾分、生物質、煤等)組成。

已知將熱量轉換成機械能的工藝通過實質上復雜的熱力學循環來進行。無論如何，并且與所發起的循環無關，熱力學第二定律阻止變化為完全的；實際上，在其最知名的形式中的一種中，所述定律確認“不可能制造效率為100％的熱機”。卡諾定理與此一致，因為它表明馬達的熱效率以及因此其性能，或者在熱能轉化成機械能時轉換為功的能量的量呈現有限值。這種狀況要求并非所有提供的熱量都實際轉化為功。在任何情況下都清楚的是，能量過剩不會“消失”，這是根據熱力學第一定律公知的。更詳細地，未用于轉化的能量的量通過熱力學循環以通常分散在環境中的熱量的形式產生。在大多數情況下，此種能量的量是不可忽視的，而是達到相當可觀的百分比。這種情況已經引起了本發明領域的技術發展，新型和日益創新的設施的設計和實現，其旨在優化能量回收并因此減少浪費。

事實上，熱電聯產的目的是回收和使用在熱能轉換成機械能的循環中未使用的熱量中的大部分。事實上，并非偶然，所述量可以用于為建筑物供暖或以蒸汽形式在工業環境中加熱，或更簡單地用于各種民用用途。性能范圍根據熱電聯產設施的功率而變，到目前為止，熱電聯產設施的功率從幾千瓦到幾百千瓦不等。

最近的技術發展是用作可從設施生物質獲得的能源的熱電聯產的領域。例如，文件EP 2 843 031A1描述了基于生物質(諸如稻、殼、干草和鋸末)的氣化和甲烷化的熱電聯產的工藝和系統。上述文件的系統更具體地包括氣化單元、變換單元、純化單元和甲烷濃縮單元。

即使可以找到不同類型的生物質熱電聯產設施，也沒有實際的集成式和模塊化解決方案提供原位布置生物質，賦予其最佳特性以獲得同樣最佳的轉換、以及產率的再現性。例如，如果生物質由木片表示，則現有系統不在機器上提供對木片的篩選、干燥、儲存和制備。通常，燃料的篩選和干燥單元被分配給專門的外部設施，這些外部設施與實際的氣化設施沒有實際的連續性。

還應考慮到用于氣化(生物質熱電聯產工藝的步驟)的目前設施通常產生相當大量的焦油(高達5％-6％)，焦油必須被定期處理。這涉及相當大的環境和管理困難，其實際上阻礙了與該設施類型相關聯的技術的發展，并且尤其是其使用。因此，所使用的前體的特性、特別是木片的特性對于整個工藝的效率是最重要的。目前，仍然沒有足夠專門的市場能夠按照當今市場上的設施建造者的要求提供燃料。這方面與該設施類型的建造者的要求形成鮮明對比，涉及缺乏具有均勻分布和可定義的結構特性的木片。因此，使用木片以用于生產包含H₂和CO的合成氣的設施存在實質性失敗。木質前體(與其所屬物種無關)幾乎不符合要求的規格，無論是關于尺寸還是關于濕度等級，并從而產生了相當大的設施操作問題。