1.本发明涉及一种如独立权利要求的前序部分中所阐述的方法和设备，该独立权利要求涉及一种利用热处理制造非能量性（non
‑
energent）的、即起到例如所谓的碳汇作用的生质煤（biocoal）的方法和装置。


背景技术：

2.传统汤普森转化器类型设备的使用基于将待处理的原料供应到存在于所述设备中所包括的处理空间中的一个或多个螺旋输送机，所述待处理的原料由所述输送机在所述处理空间的纵向方向上运送，同时被间接加热。在输送机内部的原料通过从输送机传递到待处理原料的热量而碳化，所述原料从输送机的第二端排出到收集输送机上，该收集输送机将碳化原料输送出处理空间。在这种解决方案中，在螺旋输送机内产生的热解气体传统上在待处理的原料的行进方向上并与待处理的原料一起从螺旋输送机的排出端迁移到收集室内，并从那里进一步沿着连接导管迁移到螺旋输送机空间下方的燃烧炉内以便燃烧。烟道气从燃烧炉排出到螺旋输送机空间中，其中，包含在烟道气中的热量在通过排出单元从处理空间中去除之前通过对流热传递输送到螺旋输送机。
3.激活所讨论类型的设备要求在启动实际的碳化过程之前，燃烧炉全部被加热到足够高的温度，例如其中具有可燃的固体燃料，以使热解气体能够燃烧，并且此后该过程以所谓的自维持方式运行。因此，所讨论的解决方案是费力且缓慢的，尤其是在初始启动方面。
4.在这样的实现方式中，目前也可以获得上述类型的解决方案，即燃烧炉设置有例如用于保持辅助火焰的煤油燃烧器，一个进一步的实现方式是将在与螺旋输送机装置的行进方向相反的方向上输送的热解气体导入燃烧炉中，以便用上述燃烧器火焰燃烧。
5.在上述类型的成套装备中，目前最显著的缺点是由于在螺旋输送机的加热中应用间接或对流热传递，所述成套装备的保守的“体积效率[ w/m3]”。首先，这显著延长了在实际的连续碳化过程可以开始之前设备的冷启动时间。另一方面，一个主要缺点是炉空间的预热需要使用固体燃料相当长的时间段，或者使用由单独的燃料产生的连续辅助火焰以使热解气体能够燃烧。因此，目前的技术不能提供可以以合理的投资和操作成本实现的碳分离方法。
[0006]
例如，国际专利申请wo 2011/004073公开了一种通过热处理分离碳的方法，在该方法中，待处理的物质通过供给装置被带到与基本为汤普森转化器类型的处理空间连接的输送机装置。借助于相对于处理空间封闭的输送机装置使待处理的物质在处理空间的纵向方向上在处理空间中移动，由此，通过从处理空间到容纳在输送机系统中的待处理的物质的热传递而形成的热解气体在输送机系统内部沿与输送方向相反的方向被输送，并被输送出输送机系统，以在设置在处理空间中的燃烧空间中燃烧该热解气体。形成的烟道气借助于排出装置从处理空间排出，并且热处理的物质借助于排出元件从输送机装置排出以用于进一步处理。在这一方面，首先通过连续的气体燃烧器装置燃烧热解气体，其次，基本上通过来自气体燃烧器装置的火焰和来自燃烧空间的壁的直接辐射来进行输送机系统在处理
空间中的热传递。
[0007]
然而，即使这种解决方案本身也不能实现非能量性生质煤的生产，使得所述生质煤中所含的pah化合物将处于足够低的水平。


技术实现要素：

[0008]
根据本发明的本方法和设备的目的是提供关于上述问题的决定性改进，并由此显著提高可用的现有技术。为了实现这个目的，本发明的方法和设备的主要特征在于在针对其的独立权利要求的特征部分中已经呈现的内容。
[0009]
应当注意，通过本发明的方法和设备获得的最重要的益处包括其操作原理的简单性和有效性、适于其实现的装备储备及其用途。通过本发明，可以生产含有非常少量pah化合物、在最好的情况下根本没有pah化合物的非能量性生质煤，这可以通过利用由输送到输送机系统中的水产生的水蒸气在输送机系统内热处理待处理的原料来实现。本发明可以技术上极其简单和有效的方式实现，首先，通过使用连续操作的输送机装置，该输送机装置设置有相对于环境基本气密的供给元件和排出元件。因此，可以防止氧气供应到输送机装置内的热解气体中，由此当所述气体相对于在输送机装置内部沿纵向方向行进的待处理的原料以逆流原理朝向输送机装置的供应端行进时，随着其中的热量传递到沿相反方向移动的待处理的原料中，所述气体被有效地冷却，从而使得热解气体能够在理想的温度下被引导到气体燃烧器以用于燃烧。
[0010]
在处理空间中利用足够大容积的燃烧室首先能够在高于eu废物焚化衍生物所需的850℃的温度下以两秒的停留时间燃烧烟道气。此外，燃烧室后段中目前存在的条件有利于sncr (选择性非催化还原)氮反应，即温度为800
‑
1100℃和氧化气氛。
[0011]
用本发明的方法构造的设备具有最佳的体积效率，因为在处理空间中，从具有直接辐射热(辐射热传递与温度的四次方成比例)的一个或多个气体燃烧器的火焰向输送机装置进行热传递，这首先加速了非能量性生质煤生产过程的启动，因为输送机装置的表面温度随着来自气体火焰的直接辐射而增加，这比起对流热传递要快得多。因此，借助于本发明，因此可以组装一种设备，该装置在尺寸上比其目前可用的对应部件小得多并且更紧凑，并且其投资、维修和维护成本自然果断地也比传统解决方案的那些成本更负担得起。
[0012]
本发明的方法和设备的其他优选实施例在与其相关的从属权利要求中呈现。
附图说明
[0013]
在随后的描述中，将参考附图详细地回顾本发明，附图描绘了利用本发明的方法起作用的设备的一般操作原理。
具体实施方式
[0014]
本发明首先涉及一种通过热处理制造非能量性生质煤的方法，该生质煤诸如用作散热器，所述方法包括利用供应元件1a将待处理原料x引入到存在于汤普森转化器类型处理空间2中并相对于该处理空间封闭的输送机装置3的内部，以使待处理原料x在处理空间2中沿处理空间的纵向方向s移动，从而将由于从处理空间向存在于输送机装置3中的待处理原料x传热而由该原料x产生的热解气体y从输送机装置导出，以在处理空间的燃烧室4中燃
烧该热解气体。所产生的烟道气y' 通过排出装置5从处理空间中去除，并且所产生的非能量性生质煤x'利用排出元件1b从输送机装置中去除，以便进一步处理。特别参照所附的示例性工艺流程图，热解气体y利用最优选地连续操作的气体燃烧器装置7燃烧，并且在处理空间2中用于输送机装置3的热传递通过来自气体燃烧器装置7的火焰和来自燃烧室4的壁的基本上直接的辐射进行。另外，热解气体y在输送机装置3内以相对于处理空间的纵向方向s的逆流被引导向输送机装置的供应端i，以将热解气体中存在的热量传递至沿处理空间的纵向方向s移动的待处理的原料x中，并且将冷却的热解气体y输送至气体燃烧器装置7。通过将水z供应至输送机装置3的内部，包含在待产生的非能量性生质煤x'中的pah化合物的量借助于水蒸气z'被减少/消除，水z从输送机装置的排出端ii被引导至输送机装置3的内部，以用于将蒸气流z'与热解气体y一起以相对于处理空间的纵向方向s的逆流朝向输送机装置的供应端i运送。
[0015]
参考所附的工艺流程图，此外，在应用本发明的方法时，尤其重要的是，在供应1a待处理的原料x之前，在处理空间2的纵向方向s上发生热解气体y'的去除。以错误的顺序进行上述操作基本上破坏了工艺的可用性，由此，例如，上述操作中涉及的管道变得容易堵塞，并且当以高生产能力运行工艺时，物质能够上升到气体管道中。对于本发明方法的可靠操作，进一步特别重要的是，要小心地控制输送机装置内待处理原料的表面高度，这尤其从管理压力和焦油积聚的观点来看是绝对必要的。另一主要的重要方面是热解气体在其温度和湿度方面的控制，因为在没有水供应的情况下，只要待处理的原料是干燥的，气体管道实际上将迅速堵塞。待处理的原料的润湿在实践中是一种挑战性的操作，进一步导致该工艺损失其生产能力的一部分，这通过根据所附的工艺流程图将水雾z供应到热解气体y'中以管理其水分和温度来避免。
[0016]
通过将蒸汽流z'与热解气体y一起，以相对于处理空间的纵向方向s的逆流，朝向输送机装置的供应端i引导，在水蒸汽和待处理原料之间提供了尽可能有效的工艺，因此，在本方法的另一个优选实施例中，在将待产生的非能量性生质煤x'从输送机装置3中去除之前，通过水蒸汽的作用将所述生质煤裂解和冷却。
[0017]
在本发明方法的另一优选实施例中，待处理的原料x在处理空间2中用输送机装置3处理，该输送机装置相对于处理空间处于超压，并设置有相对于环境基本气密的供应和排出元件1a、1b，这优选通过使用一个或多个电机驱动的和可无级调节的，诸如变速驱动的螺旋输送机3a等来实现。
[0018]
当向输送机装置3供应待处理的原料时，可以利用例如根据芬兰专利119125号的方法和供应系统，尤其是用于实现首先以连续的方式从上方供应待处理的原料，另一方面，使得处理气体不能以不受控制的方式从输送机装置内部或从处理空间逃逸到环境中。
[0019]
在又一个优选实施例中，在将输送机装置3引入处理空间2之后，立即用一个或多个气体燃烧器7；7a最有效地加热输送机装置3，所述气体燃烧器以与输送机装置同向的关系安装在处理空间的入口壁2a上。
[0020]
在另一优选实施例中，输送机装置3、诸如一个或多个螺旋输送机3a的输送能力可以沿处理空间的纵向方向s改变，尤其是用于减小待处理原料x从输送机装置3的供应端i朝向其排出端ii的层厚度。因此，输送机装置3优选地可例如与螺旋输送机3a一起实现，该螺旋输送机在其上游端设置有较小的节距并且在其下游端设置有较大的节距。
[0021]
还可以利用单独的燃烧空气风扇来实现用于气体燃烧器装置7、诸如用于一个或多个并联的气体燃烧器7a的空气供应。另一方面，与气体燃烧器7a相关，进一步还可以优选地使用例如喷射器风扇，用于通过喷射器喷嘴将热解气体y吸入到气体燃烧器中。
[0022]
在另一优选的实施例中，也可以利用本发明的方法通过分开的供应元件1a将例如在所附工艺流程图中所示的彼此不同的原料x、w引入到输送机装置内来处理彼此不同的原料，从其输送的原料在被螺旋输送机3a推向处理空间的同时彼此混合。在这种背景下，自然也可以以这样的方式进行，即，各种原料在单独的混合空间中彼此混合，并且利用单个供应元件输送到输送机装置3中。
[0023]
在又一个优选实施例中，在处理空间中进行氮还原，例如通过使用附加的喷嘴装置1s以用于向燃烧室4供应含氨介质，诸如尿素喷雾、氨水溶液等，利用所谓的sncr (选择性非催化还原)方法来进行氮还原。通过将上述喷嘴装置放置在标记气体火焰燃烧区的端部的点处，通过喷嘴装置喷射的介质蒸发，由此所产生的氨被混合，并且具有足够长的时间来影响烟道气以用于有意义的氮气反应。此外，在本发明的方法中，优选地例如利用λ传感器进一步确保燃烧被持久地提供有过量空气。
[0024]
在本发明的另一优选实施例中，将添加剂供应至非能量性待产生的生质煤x'中是通过与待输送至输送机装置3中的水z混合来实现的。
[0025]
另一方面，本发明还涉及一种用于实现上述方法的设备，该设备包括：
‑
供应元件1a，用于将待处理的原料x引入到存在于汤普森转换器类型处理空间2中并相对于该处理空间封闭的输送机装置3的内部，以用于使待处理的原料x在处理空间2中沿处理空间的纵向方向s移动，
‑
流动装置8，用于将由于从所述处理空间传递到在所述输送机装置3中存在的所述待处理原料x的热量而由所述待处理原料产生的热解气体y引导远离所述输送机装置，以用于在所述处理空间的燃烧室4中燃烧所述热解气体y，
‑
排出装置5，其用于从所述处理空间去除所产生的燃料气体y'，
‑
排出元件1b，用于从输送机装置上去除所产生的非能量性生质煤x'以进一步处理，以及
‑
最优选地连续操作的气体燃烧器装置7，用于燃烧热解气体y，由此，用于处理空间2中的输送机装置3的热传递适于通过来自气体燃烧器装置7的火焰和来自燃烧室4的壁的基本直接的辐射而发生。另外，输送机装置3内的热解气体y的流动以逆流的方式朝向输送机装置的供应端i发生，以用于将热解气体中存在的热量传递到沿相反方向s移动的待处理原料x中，并且用于将冷却的热解气体y输送到气体燃烧器装置7。该设备还包括用于将水z引导到输送机装置3的内部的供应装置1c，以便借助于水蒸气z'减少/消除待产生的非能量性生质煤x'中包含的pah化合物的量，供应装置1c适于将水引导到输送机装置3的内部，基本上到达输送机装置的排出端ii，以便与热解气体y一起沿处理空间的纵向方向s朝向输送机装置的供应端i 运送蒸气流z'。
[0026]
参照所附的工艺流程图，在本发明的优选实施例中，用于热解气体的排出管道1a'沿纵向方向设置在待处理原料供应装置1a的上游。在所附的工艺流程图中，进一步呈现了用于将水雾输送到热解气体y'中以用于调节其湿度和温度的供应装置1e。此外，该设备优选地包括冷却装置1d，用于利用优选地按照逆流原理实现的水/水蒸气循环来冷却所产生
的非能量性生质煤x '。
[0027]
在设备的另一优选实施例中，其包括输送机装置3，该输送机装置容纳在处理空间2中，相对于处理空间处于超压，并且设置有相对于环境基本气密的供应元件1a和排出元件1b，与其相关的益处已经在上文进行了描述。
[0028]
显然，本发明不限于上文呈现或描述的实施例，而是可以在本发明的基本构思内变化，以便符合给定的预期用途和应用。因此，首先清楚的是，对于燃烧过程，该方法可以通过利用本身常规的控制技术和自动化来进行，例如利用热解气体燃烧中所需的氧分析仪和温度传感器和/或通过使用例如预热燃烧器。分别地，对于待处理的原料的处理，可以为螺旋输送机装置提供必要的监测装置，以便例如通过螺旋输送机装置的操作的无级调节实现最佳碳化和最终温度。当然，可能的是，应用本发明方法的设备优选地进一步设置有例如光学火焰监测分析仪和例如根据附图的“喷枪管（torch tube）”12，所述喷枪管连接到所述输送机装置，并且如果需要，通过利用单独燃烧器的燃烧，热解气体可以通过喷枪管释放，因此喷枪管用作安全阀，从而能够快速紧急关闭所述设备。