專利名稱：啤酒糟的熱利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濕啤酒糟的一種熱利用方法，其中濕酒糟在第一干燥階段被機(jī)械預(yù)干燥，在第二干燥階段被熱干燥，最后通過燃燒或氣化進(jìn)行熱利用，本發(fā)明還涉及用于實施此方法的一種裝置。
在啤酒生產(chǎn)過程中，大量產(chǎn)生的濕啤酒糟，當(dāng)考慮處理或者利用時，就成了問題。每百升啤酒產(chǎn)生約20公斤濕啤酒糟，所以在大型啤酒廠每星期有數(shù)百噸的啤酒糟等待處理或利用。
雖然啤酒糟按照組分是一種有價值的飼料；但是合理地利用啤酒糟作飼料是困難的。只有在冬天才有啤酒糟作為飼料順利銷售的可能性，然而在夏天產(chǎn)生比在冬天更大量的啤酒糟。另外，啤酒糟不經(jīng)干燥不能貯存。但干燥處理很昂貴，這是因為根據(jù)對飼料的要求，只能進(jìn)行間接干燥而這意味一種非常糟糕的傳熱過程。相應(yīng)的干燥器很昂貴，而且能耗也很高。此外，由于牲蓄存欄量回落，啤酒糟作為飼料銷售今后將越來越難。通過發(fā)酵長期存放啤酒糟本身又有缺點(diǎn)，即估計成本很高(《Brauwelt》Nr39(1991)，1704-1707頁)。
雖然啤酒糟符合堆肥要求，形成一種用高價值產(chǎn)品用于改良土壤，但其銷售市場更小，而且制造成本高，以至不能回收成本。
啤酒糟也適合于生產(chǎn)沼氣，但沼氣設(shè)備需要很高的投資。
對啤酒糟來說一種在能量回收方面切實可行的利用方法就是直接燃燒。期刊《Brauwelt》Nr.26(1988)，1156-1158頁上所載《啤酒糟的能量利用》，公開了一種如開始時所述的從啤酒糟中回收能量的方法。但由于集中實施預(yù)干燥(啤酒糟初始重量含水率為75至80％)以及由于啤酒糟相對低的熱值，啤酒糟燃燒設(shè)備的實際工作效果很差。
能量最佳利用的前提取決于啤酒糟被干燥具有可自燃性，這在含水量約55％時可以實現(xiàn)。
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)和困難，其任務(wù)是發(fā)明一種開始時所述類型的方法以及一種用于實施此方法的裝置，使得啤酒糟在能量方面最佳的即盡可能帶來效益的利用成為可能。尤其應(yīng)該能夠采用盡可能來自外部的能量消耗把啤酒糟干燥到下述程度，即啤酒糟不用助燃便作熱利用，即被燃燒或氣化。
對于開始時所述類型的方法來說，通過如下措施解決該任務(wù)即在第二干燥階段，利用在啤酒廠的能量系統(tǒng)中產(chǎn)生的廢氣加熱已經(jīng)被機(jī)械脫水的啤酒糟。啤酒生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣是在燃燒天然氣用于產(chǎn)生蒸汽時產(chǎn)生的。
除燃燒外，氣化已被預(yù)干燥的啤酒糟也是可能的，這時產(chǎn)生一種可燃?xì)怏w作為中間產(chǎn)品。
氣化時產(chǎn)生的氣體適于進(jìn)行能量利用，最好作為能源用于啤酒廠能源系統(tǒng)中的蒸汽生產(chǎn)，例如作為天然氣的附加氣體，這樣，就能被啤酒廠中現(xiàn)有的鍋爐設(shè)備通過燃燒進(jìn)行能量利用。
為了機(jī)械干燥啤酒槽，最好實施一種借助于電場或者高頻場脫去毛細(xì)水的補(bǔ)充性的干燥過程。
機(jī)械干燥適于實現(xiàn)至少按質(zhì)量計65％的含水率，最好實現(xiàn)至少62％的含水率。
為了對已經(jīng)過機(jī)械預(yù)干燥的啤酒糟進(jìn)行熱干燥，可以相宜地使用附加的太陽能。
啤酒糟的熱干燥適于實現(xiàn)能夠自燃的含水率，最好實現(xiàn)至少按質(zhì)量計55％的含水率。
根據(jù)一種優(yōu)選的實施形式，在機(jī)械干燥時形成的壓榨水被絕氣過濾，由此產(chǎn)生的含甲烷氣體被進(jìn)行能量利用，最好被作為能源用于啤酒廠能源系統(tǒng)中的蒸汽生產(chǎn)。
在干燥過的啤酒糟燃燒時產(chǎn)生的廢氣被很合算地與啤酒廠蒸汽鍋爐中形成的廢氣共同處理。
根據(jù)一種優(yōu)選的變體，由啤酒糟和其它有機(jī)生物廢料組成的混合物被進(jìn)行熱利用。
用于實施本方法的裝置，配有一臺為啤酒糟形成第一干燥階段的機(jī)械干燥器，一臺為已被機(jī)械脫水的啤酒糟形成第二干燥階段的熱干燥器，以及一臺通過燃燒或者是比已被干燥過的啤酒糟用于熱利用的設(shè)備，這套裝置的特征在于，一條從啤酒廠能源系統(tǒng)的蒸汽鍋爐中引出廢氣的管道通入到熱干燥器內(nèi)。
用于啤酒糟熱利用的設(shè)備最好具有一臺燃燒鍋爐，該燃燒鍋爐宜配備一套蒸汽發(fā)生設(shè)備，而蒸汽發(fā)生設(shè)備最好與啤酒廠的能源系統(tǒng)相聯(lián)結(jié)。
為了節(jié)約投資，一條從燃燒鍋爐引出的廢氣排出管道通入到啤酒生產(chǎn)裝置的一臺排氣裝置中，在此情況下來自熱干燥器的廢氣排出管道宜同樣地通入到啤酒生產(chǎn)裝置的排氣裝置中。
根據(jù)另一種優(yōu)選實施形式，上述裝置中的熱利用設(shè)備擁有一套氣化設(shè)備，這時，一條來自氣化設(shè)備并且排出氣化器中所產(chǎn)生氣體的管道宜通往啤酒廠能源系統(tǒng)某臺蒸汽鍋爐的燃燒器。
機(jī)械干燥器最好設(shè)計成篩帶式壓榨機(jī)或螺桿擠壓機(jī)。
對流式干燥器適宜作為熱干燥器。
熱干燥器最好具有一臺可以用太陽能驅(qū)動的干燥設(shè)備。
根據(jù)另一合適的實施形式，熱法干燥處理，包括了在一個整套設(shè)備中進(jìn)行的氣化與燃燒過程的干燥過程，在此情況下，從顯示了熱干燥氣比與燃燒過程的裝置排出廢氣的管道，被直接導(dǎo)引給啤酒廠能源系統(tǒng)的蒸汽鍋爐。
此外，熱干燥過程可以增配一臺可以用太陽能驅(qū)動的干燥設(shè)備。
下面將借助兩個在附圖中表現(xiàn)的實施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中

圖1和2分別展示一個按照某種結(jié)構(gòu)變體的方法示意圖。
首先濕啤酒糟，在第一干燥階段2在一臺按圖1所示設(shè)計為螺桿擠壓機(jī)的機(jī)械干燥器3中，達(dá)到含水率為65至62％的范圍內(nèi)。但在上述水份條件下不采用輔助燃燒措施，啤酒糟的燃燒仍是不可能的。因此需要在第二干燥階段4繼續(xù)進(jìn)行干燥，在此干燥階段，通過熱變換實施對已被機(jī)械脫水的啤酒糟5的干燥。
按照圖1為此目的配置了一臺被設(shè)計為滾筒干燥器的熱干燥器6。該滾筒干燥器6直接被經(jīng)由管道17送到的煙氣加熱，煙氣來源于安裝在啤酒生產(chǎn)裝置8中的鍋爐10。鍋爐10被經(jīng)由管道9送到的天然氣加熱；蒸汽輸送管以11表示。部分煙氣可以經(jīng)過支管12直接送往廢氣處理裝置的廢氣鼓風(fēng)機(jī)13。來自滾筒干燥器6的煙氣排出管道14也通入到上述廢氣處理裝置內(nèi)。
利用這種熱干燥把含水率降到55％以下，這樣啤酒糟15點(diǎn)火后即可自燃，也就是說不需要輔助燃燒。干燥過的啤酒糟15的燃燒借助于燃燒鍋爐17上的燃燒器16實現(xiàn)，燃燒鍋爐中裝有蒸汽發(fā)生設(shè)備18。在蒸汽發(fā)生設(shè)備18中產(chǎn)生的蒸汽可以被合理地用于啤酒生產(chǎn)，也就是說，可以節(jié)約用于燃?xì)忮仩t10上天然氣燃燒器17的天然氣。排灰口以20表示。
根據(jù)圖2中所示的實施形式，濕啤酒糟1首先在第一干燥處理階段2內(nèi)利用一臺篩帶式壓榨機(jī)21承受機(jī)械干燥。然后將經(jīng)機(jī)械脫水的啤酒糟送往一臺被設(shè)計為對流式干燥器22的第二干燥階段4的熱干燥器，在第二干燥階段4內(nèi)，啤酒糟5亦如圖1所示，利用來源于啤酒生產(chǎn)裝置8的煙氣被干燥到自燃界限之下的某個含水率。
干燥過的啤酒糟15的熱利用按照圖2在氣化器23中進(jìn)行，氧氣或含氧氣體如空氣經(jīng)篩底送達(dá)氣化器。排灰口以20表示。
在氣化器23中產(chǎn)生的氣體(CO，H2，CO2，N2)具有良好的可燃性，可以作為燃?xì)馓娲【粕a(chǎn)裝置內(nèi)所用的部分天然氣；它們經(jīng)管道25送給天然氣燃燒器19。從燃燒角度而言，上述方法的優(yōu)點(diǎn)在于不需要附加的燃煤鍋爐；并且可以避免燃燒時產(chǎn)生的氮氧化物和硫氧化物。在氣化時產(chǎn)生的氣體主要由一氧化碳、二氧化碳、氫氣以及分子整氮?dú)饨M成。
為了減少或除去啤酒糟中所含的毛細(xì)水，還考慮可為機(jī)械干燥和熱干燥附加其它干燥方法，例如采用高頻場或電磁場的干燥方法。為了幫助熱干燥也可以考慮采用自然能源如太陽能，這時，根據(jù)煙氣的露點(diǎn)溫度，在熱干燥階段4之前或之后提供太陽能。
例子在一家年產(chǎn)量約1.2百萬百升啤酒的啤酒廠，每年產(chǎn)生約24,000噸含水率約80％的啤酒糟1。所產(chǎn)生的啤酒糟1使用壓榨機(jī)(例如螺桿式壓榨機(jī)3)被(機(jī)械)預(yù)干燥到含水率約按質(zhì)量計62％。24,000噸濕啤酒糟被機(jī)械脫水到含水率約按質(zhì)量計62％，產(chǎn)生11,370噸/年壓榨水。由此產(chǎn)生的廢水負(fù)荷達(dá)到113,700kg CSB/年。所產(chǎn)生的壓榨水26最好被送往絕氣凈化裝置，這在圖中未詳示出，在這里將回收到一種可燃的含甲烷氣體。從所述的壓榨水量中產(chǎn)生大約36.400m3沼氣/年。通過燃燒這種含85％甲烷的氣體獲得約300,000KWn/年的能量；這是一種附加的收益。機(jī)械干燥后，啤酒糟5的含水率約為按質(zhì)量計62％。為了確保可自燃性，應(yīng)達(dá)到按質(zhì)量計55％的含水率值。
為了能夠進(jìn)一步降低水份，如前所述，采用其它可供選擇的干燥方法降低毛細(xì)水。為此，在電場(電滲)中提供水份輸運(yùn)?；蛘咭愿哳l場加荷使部分結(jié)合水活化，活化后的結(jié)合水由于在后面的后實機(jī)械壓榨過程而能得到。
按照其它可供選擇的干燥方法的效果，隨后進(jìn)行不同程度的熱法干燥處理，以達(dá)到自燃等級。被機(jī)械和其它方法預(yù)干燥過的啤酒糟5經(jīng)中間倉然后被連續(xù)地送到一臺直接加熱的干燥器(如滾筒干燥器6)中，并且利用由天然氣燃燒產(chǎn)生的140至160℃的熱煙氣，以對流方式被至少干燥到按質(zhì)量計含水率約為55％的自燃等級。
干燥物料15于是被送往用于有機(jī)廢物的燃燒鍋爐17，并被焚燒。啤酒糟的熱值與含水率成線性關(guān)系，在按質(zhì)量計含水率為55％時，熱值約為7.68MJ/kg。因此，燃燒一噸啤酒糟可以替代約190m3天然氣。前述規(guī)模的啤酒廠共需天然氣4.5百萬Nm3/年。通過燃燒啤酒糟可以替代其中的2百萬Nm3天然氣/年，超過總需用量的三分之一。
在燃燒啤酒糟15時，由于其高氮含量，估計將放出大量的氮氧化物。但在鋸屑的專用燃燒鍋爐中用啤酒糟試驗，卻能夠確定即所獲的氮氧化物含量僅為估計的、理論上可能的氮氧化物值的10％。
通過在燃燒過程中(較低的燃燒溫度)合適的程序控制可以將NOx-發(fā)射量減小到最低。燃燒過程中出現(xiàn)的另一個問題是產(chǎn)生二氧化硫。通過將啤酒糟的燃燒氣體同天然氣燃燒產(chǎn)生的煙氣一起引入到一臺煙氣凈化處理裝置中，可以確保用于鍋爐焚燒的有機(jī)廢物能夠遵守其各項極限值。同樣地，通過調(diào)整λ值便可控制CO值，從而可能在NOx值和CO值之間的實現(xiàn)最佳。降低NOx的另一種可能性是例如噴入NH3。
本發(fā)明并不局限于上述實施例，而是可以在不同方面改進(jìn)。因此，濕啤酒糟的干燥過程可以采用任意多個干燥階段的法完成，當(dāng)然基本上包括至少一個機(jī)械干燥階段2和至少一個熱干燥階段4。此外，熱干燥、氣化及焚燒也可能組合為整套設(shè)備實施，這同樣符合上面列舉的準(zhǔn)則。
按照本發(fā)明的方法可以擴(kuò)充到下述范圍，即除了啤酒糟之外，還可引入其它有機(jī)廢物如沉積物進(jìn)行處理，以便能夠提高內(nèi)能，從而提高蒸汽的獲量。由啤酒糟和其它有機(jī)廢物組成的混合物的處理，同在工藝說明書中所解釋的那樣，以同樣的方式進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.濕啤酒糟(1)的熱利用工藝，其中濕啤酒糟(1)在第一干燥階段(2)被機(jī)械預(yù)干燥，在第二干燥階段(4)被熱干燥，以及最后通過燃燒或氣化被熱利用，該工藝的特征在于在第二干燥階段(4)，已被機(jī)械脫水的啤酒糟(15)被借助啤酒廠的能源系統(tǒng)中產(chǎn)生的煙氣被加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在啤酒廠中產(chǎn)生的煙氣在為產(chǎn)生蒸汽而燃燒天然氣時形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在氣化啤酒糟時產(chǎn)生的氣體可以進(jìn)行能量利用，最好作為能量載體在啤酒廠能量系統(tǒng)中用于蒸汽生產(chǎn)(圖2)。
4.如權(quán)利要求1至3中一項或幾項所述的方法，其特征在于為了對啤酒進(jìn)行機(jī)械預(yù)干燥，還實施一個利用電場除去毛細(xì)水的補(bǔ)充干燥過程。
5.如權(quán)利要求1至4中一項或幾若所述的方法，其特征在于為了對啤酒糟(1)進(jìn)行機(jī)械預(yù)干燥，還實施一個利用高頻場除去毛細(xì)水的補(bǔ)充干燥過程。
6.如權(quán)利要求1至5中一項或幾項所述的方法，其特征在于啤酒糟的機(jī)械預(yù)干燥進(jìn)行到按質(zhì)量計至少65％，最好至少62％的含水率。
7.如權(quán)利要求1至6中一項或幾項所述的方法，其特征在于太陽能被附加地用于對已作過機(jī)械預(yù)干燥的啤酒糟(5)進(jìn)行的熱干燥。
8.如權(quán)利要求1至7中一項或幾項所述的方法，其特征在于在第二干燥階段(4)啤酒糟(5)被干燥到它能實現(xiàn)自燃的含水率，最好至少被干燥到按質(zhì)量計55％的含水率。
9.如權(quán)利要求1至8中一項或幾項所述的方法，其特征在于對在進(jìn)行機(jī)械預(yù)干燥時產(chǎn)生的壓榨水進(jìn)行絕氣性過濾此時所產(chǎn)生的含甲烷氣體被進(jìn)行能量利用，而且最好作為能量載體在啤酒廠能量系統(tǒng)中被用于蒸汽生產(chǎn)。
10.如權(quán)利要求1至9中一項或幾項所述的方法，其特征在于；在燃燒干燥過的啤酒糟(15)時產(chǎn)生的廢氣同啤酒廠的蒸汽鍋爐中產(chǎn)生的廢氣一起排出(圖1)。
11.如權(quán)利要求1至10中一項或幾項所述的方法，其特征在于由啤酒糟和其它有機(jī)生物廢物組成的混合物被進(jìn)行熱利用。
12.用于實施如權(quán)利要求1至11中一項或幾項所述方法的裝置，配有一臺為啤酒糟(1)形成第一干燥階段(2)的機(jī)械干燥器(3；21)，并且配置一臺為經(jīng)過機(jī)械脫水的啤酒槽(5)形成第二干燥階段(4)的熱干燥器(6；22)，以及配置一臺通過燃燒或者氣化干燥過的啤酒糟(15)用于熱利用的設(shè)備，該裝置的特征在于一條排出由啤酒廠能量系統(tǒng)的蒸汽鍋爐產(chǎn)生的煙氣的管道(7)通入到熱干燥器(6；22)中。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于用于啤酒糟熱利用的設(shè)備具有一臺焚燒鍋爐(17)(圖1)。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于焚燒鍋爐(17)配置一臺蒸汽發(fā)生設(shè)備(18)(圖1)。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于蒸汽發(fā)生設(shè)備(18)與啤酒廠的能量系統(tǒng)相聯(lián)(圖1)。
16.如權(quán)利要求13至15中一項或幾項所述的裝置，其特征在于來自焚燒鍋爐(17)的煙氣排出管道通入到啤酒生產(chǎn)裝置(8)的某臺廢氣裝置中(圖1)。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于一條廢氣排出管道(14)從熱干燥器(6)通入到啤酒生產(chǎn)裝置(8)的廢氣裝置中(圖1)。
18.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于用于啤酒糟利用的設(shè)備擁有一臺氣化設(shè)備(23)(圖2)。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于一條來自氣化設(shè)備(23)并且排出在氣化器中產(chǎn)生氣體的管道(25)通往啤酒廠能源系統(tǒng)中蒸汽鍋爐上的某臺燃燒器(19)(圖2)。
20.如權(quán)利要求12至19中一項或幾項所述的裝置，其特征在于機(jī)械干燥器具有一臺篩帶式壓榨機(jī)(21)(圖2)。
21.如權(quán)利要求12至19中一項或幾項所述的裝置，其特征在于機(jī)械干燥器具有一臺螺桿式壓榨機(jī)(3)(圖1)。
22.如權(quán)利要求12至21中一項或幾項所述的裝置，其特征在于熱干燥器具有一臺對流式干燥器(22)(圖2)。
23.如權(quán)利要求12至21中一項或幾項所述的裝置，其特征在于熱干燥器具有一臺可用太陽能驅(qū)動的干燥設(shè)備。
24.如權(quán)利要求12至23中一項或幾項所述的裝置，其特征在于熱法干燥過程、氣化過程和焚燒過程綜合在一臺整套的設(shè)備中。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于一條從具有熱干燥、氣化和焚燒功能的設(shè)備中排出熱廢氣的管道直接通往啤酒廠耗能裝置的蒸汽鍋爐。
全文摘要
對于濕啤酒糟(1)的熱利用方法來說,濕啤酒糟(1)在第一干燥階段(2)被機(jī)械預(yù)干燥,在第二干燥階段(4)被加熱干燥,最后通過燃燒或氣化進(jìn)行熱利用。為了能夠經(jīng)濟(jì)合算地實施這種熱利用方法,在第二干燥階段(4)中,借助于在啤酒廠的能源系統(tǒng)中產(chǎn)生的煙氣去加熱已經(jīng)被機(jī)械脫水的麥芽啤酒糟(15)。
文檔編號C12F3/06GK1244908SQ97181355
公開日2000年2月16日 申請日期1997年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月20日
發(fā)明者L·W·克普林格, D·佩爾茨, G·燦克 申請人:奧地利布勞聯(lián)盟股份公司