背景技術(shù)：

國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(nrel)于2002年11月nrel/sr-510-33000提出了生物乙醇生產(chǎn)設(shè)備和熱電聯(lián)供(chp)設(shè)備協(xié)同定位的概念，以在生物燃料生產(chǎn)中利用chp熱和電力。該報(bào)告提出了使用剩余生物質(zhì)(biomass)(稱為木質(zhì)素(lignin))作為chp燃料的一部分的想法。

christensen等人在專利us2010041119a用于將纖維素材料轉(zhuǎn)化為乙醇的方法和設(shè)備中定義了一種用于熱水解的方法和裝置。該專利定義了在連接到電網(wǎng)的chp裝置中木質(zhì)素的分離和共燒。

st1/ahokas等人在wo2009141495(a1)中定義了用于生物乙醇生產(chǎn)的方法和裝置。該專利指出干物質(zhì)將被用作生物燃料以部分地提供將在水解、發(fā)酵、蒸發(fā)和脫水裝置中使用的熱。

veoliawatersolutions&tech/hoejsgaard在wo2013117686(a1)中定義了用于使用固體物質(zhì)作為燃料的連續(xù)水解的裝置。

water&wastewater國(guó)際雜志在09/01/2012期刊上提出了實(shí)際廢水和污泥處理中的熱水解的示例。結(jié)論是，當(dāng)利用熱水解處理廢水污泥但不干燥時(shí)達(dá)到最佳能量平衡。經(jīng)干燥的污泥產(chǎn)生更好的能量生產(chǎn)，但是在干燥處理中要求比通過(guò)燃燒較少潮濕的污泥獲得的能量更多的能量。

vtt/alakangas2000(芬蘭使用的燃料的特性)根據(jù)干質(zhì)量含量和有效熱值估計(jì)了基于生物的燃料的能量效率。

化石燃料產(chǎn)生對(duì)自然有害的排放物。生物燃料的生產(chǎn)要求外部能量。用于生物燃料生產(chǎn)的外部能量的生產(chǎn)在生產(chǎn)單位生物燃料所要求的能量方面降低了生物燃料生產(chǎn)的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

包括方法和系統(tǒng)的實(shí)施方式以獨(dú)立權(quán)利要求中所陳述的內(nèi)容為特征。其它實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中限定。

一些實(shí)施方式提供來(lái)自可再生生物質(zhì)的交通燃料、熱和電力的自給自足生產(chǎn)，并且使得能夠存儲(chǔ)能量源以供隨后用作控制和補(bǔ)償電力。

附圖說(shuō)明

在下面的描述中，將參考以下附圖來(lái)描述實(shí)施方式，在附圖中：

圖1示出了根據(jù)實(shí)施方式的系統(tǒng)的示例；

圖2示出了根據(jù)實(shí)施方式的系統(tǒng)中的材料流的示例；

圖3示出了根據(jù)實(shí)施方式的水解裝置的示例；

圖4示出了根據(jù)實(shí)施方式的方法的示例；

圖5示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于自給自足能量生產(chǎn)的系統(tǒng)中的處理示意圖的示例；

圖6是根據(jù)實(shí)施方式的系統(tǒng)中的能量流的示例；

圖7示出了根據(jù)實(shí)施方式的系統(tǒng)中的熱隔離的示例；

圖8示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于系統(tǒng)的控制器的示例；以及

圖9示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于控制系統(tǒng)的方法的示例；

圖10示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于系統(tǒng)的熱電聯(lián)供設(shè)備的示例；以及

圖11示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于控制消化的系統(tǒng)和方法；

圖12示出了根據(jù)實(shí)施方式回收用于水解的熱能；

圖13示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于系統(tǒng)的干燥循環(huán)；

圖14示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于外部電能源的控制電力。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施方式是示例性的。盡管說(shuō)明書(shū)可能在文本的多個(gè)位置處提及了“一個(gè)”或“一些”實(shí)施方式，但是這并不一定意味著每個(gè)引用都是對(duì)相同實(shí)施方式做出的，或者特定特征僅適用于單個(gè)實(shí)施方式。不同實(shí)施方式的單個(gè)特征也可以組合以提供其它實(shí)施方式。

圖1示出了根據(jù)實(shí)施方式的系統(tǒng)的示例。該系統(tǒng)100包括熱電聯(lián)供(chp)設(shè)備102、用于將生物氣饋送到交通燃料生產(chǎn)單元104的接口114、到區(qū)域加熱系統(tǒng)106a和電網(wǎng)106b的接口114、以及水解裝置108、消化裝置110、干燥器116和熱回收單元112、以及顆粒機(jī)105，它們被可操作地聯(lián)接以傳遞熱、處理的中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物。所述聯(lián)接可以通過(guò)包括例如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的管道、熱傳遞單元和閥的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)處理生物質(zhì)原料并產(chǎn)生熱、電力、生物燃料和/或顆粒。優(yōu)選地，生物燃料是由交通燃料生產(chǎn)單元處理的生物氣，并且所述生物氣適于在例如汽車(chē)的交通工具中用作交通燃料。該系統(tǒng)是自給自足的，使得不需要外部能量源來(lái)處理生物質(zhì)。應(yīng)當(dāng)理解，可以在啟動(dòng)階段之后實(shí)現(xiàn)操作的自給自足階段，其中第一批次(batch)的生物質(zhì)被處理以獲得用于處理后續(xù)批次的能量。在足夠量的生物質(zhì)原料已經(jīng)被處理并且經(jīng)干燥的生物質(zhì)(例如顆粒)已經(jīng)被生產(chǎn)以用于為chp設(shè)備加燃料以生成用于后續(xù)批次的生物質(zhì)的處理的電力和熱之后可以到達(dá)所述自給自足階段的操作。

chp設(shè)備執(zhí)行經(jīng)干燥的生物質(zhì)的燃燒和從燃燒中獲得的熱產(chǎn)生電力。生物質(zhì)的燃燒可以用于加熱水以獲得用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)用于產(chǎn)生電力的交流發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)的水蒸氣，即蒸汽。參考下面的圖10描述chp設(shè)備的示例。

消化裝置通過(guò)對(duì)由水解裝置處理的生物質(zhì)進(jìn)行厭氧消化而產(chǎn)生生物氣。消化裝置可以具有一個(gè)或更多個(gè)容器，其中通過(guò)厭氧消化處理生物質(zhì)。生物質(zhì)可以在消化中作為多個(gè)批次被處理，或者消化裝置可以是連續(xù)處理裝置。優(yōu)選地，每個(gè)容器都具有混合設(shè)備，以使生物質(zhì)在該容器內(nèi)循環(huán)。所述混合設(shè)備混合生物質(zhì)并釋放用于生物質(zhì)的甲烷。

交通燃料生產(chǎn)單元從消化裝置獲得生物氣，并且通過(guò)從生物氣中提取不期望的物質(zhì)將生物氣提煉成高品級(jí)生物甲烷。從消化中獲得的生物氣包括ch4、co2、h2o、s2和其它不期望的物質(zhì)。交通燃料生產(chǎn)處理從消化裝置獲得的生物氣，并產(chǎn)生符合國(guó)家和國(guó)際規(guī)定的提煉生物氣。提煉生物氣符合國(guó)家和國(guó)際規(guī)定，并具有87-98％的甲烷(ch4)。交通燃料生產(chǎn)單元可以是任何類(lèi)型的生物燃料凈化目的裝置，包括但不限于基于膜或水洗技術(shù)的裝置。

干燥器獲得由消化裝置處理的生物質(zhì)。干燥器從生物質(zhì)中除去水分。結(jié)果產(chǎn)生了固體生物質(zhì)(sbm)。sbm的干物質(zhì)含量可以在40至95％的范圍內(nèi)。所述干燥器包括三個(gè)部分：

1)機(jī)械干燥器(md)

2)熱干燥器預(yù)加熱器(tdp)

3)熱干燥器(td)。

首先將生物質(zhì)接收到md，然后將由md干燥的生物質(zhì)輸送到tdp。在tdp中預(yù)加熱生物質(zhì)之后，將生物質(zhì)輸送到td。因此，首先在md中干燥生物質(zhì)以提取盡可能多的水。用于機(jī)械干燥器的一個(gè)優(yōu)選裝置是使用螺旋壓榨干燥器，因?yàn)樗梢猿ジ哌_(dá)50％干物質(zhì)含量的水分，但是其它裝置是可接受的，只要它們能夠有效地除去大量的濕度。md可以被隔離以保持生物質(zhì)的大部分熱。sbm可以從干燥器被饋送到顆粒機(jī)105，以用于將sbm處理成顆?；驁F(tuán)塊，以使得能夠更容易地實(shí)現(xiàn)干燥處理和儲(chǔ)存?？蛇x顆粒機(jī)可以協(xié)同定位到干燥器上。

tdp是熱交換器單元，其從生物質(zhì)回收包括在水蒸汽(即蒸汽)中的熱能，并且然后將一部分熱能帶回到該處理。其可以是md與td之間的熱隔離輸送機(jī)的類(lèi)型。輸送機(jī)可以用于將部分干燥的生物質(zhì)從md移動(dòng)到tdp和td。熱能連接管道可以從td的端部中的生物質(zhì)回收蒸汽，并將其輸送到tdp，其中蒸汽通過(guò)熱交換器釋放。蒸汽中的濕度可以在tdp之后返回到所述處理。

所述td包括：

1)在水解裝置與td之間的蒸汽收集管道

2)建立與生物質(zhì)的熱連接的干燥器單元，如旋轉(zhuǎn)干燥器、帶式干燥器或?qū)後尫诺讲糠指稍锏纳镔|(zhì)的類(lèi)似物

3)收集管道，以將干燥器蒸汽返回到tdp。

熱回收單元是熱能收集和循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供從系統(tǒng)的一部分到另一部分的熱的回收和饋送。熱回收單元提供系統(tǒng)的自給自足，使得至少在系統(tǒng)的啟動(dòng)階段之后和當(dāng)連續(xù)操作時(shí)不需要外部電源。熱回收單元可以由在系統(tǒng)的各個(gè)部分之間(例如在水解裝置與td之間以及在水解裝置內(nèi))收集和饋送蒸汽的管道形成。圖5中示出了上述干燥器的結(jié)構(gòu)，其中可以詳細(xì)參考干燥器在處理生物質(zhì)時(shí)的操作。

水解裝置執(zhí)行生物質(zhì)的水解。在水解中，生物質(zhì)與水和水蒸氣(即蒸汽)混合，以用于滅菌和水解。所述水解裝置包括一個(gè)或更多個(gè)加熱和加壓的容器單元，其能夠處理超過(guò)15巴的操作壓力。因此，所述容器適于在200℃以上加熱生物質(zhì)以用于生物質(zhì)的滅菌和衛(wèi)生化。在水解中，使用水將碳水化合物分解成較小的部分。以這種方式，在水解裝置中處理的生物質(zhì)可以比在不執(zhí)行水解的情況下更容易和更快地在消化裝置中轉(zhuǎn)變成生物氣。水解溫度和壓力根據(jù)所論述的生物質(zhì)而變化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果顯示200℃的溫度足以向大多數(shù)生物質(zhì)提供水解。在圖3中更詳細(xì)地論述了水解容器的結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，水解裝置和消化裝置可以根據(jù)厭氧消化系統(tǒng)的尺寸、系統(tǒng)尺寸和處理的期望控制點(diǎn)在單個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)?？梢允褂孟嗤萜鱽?lái)執(zhí)行生物質(zhì)的水解和消化。因此，水解可以是厭氧消化的四個(gè)階段中的一個(gè)：水解、酸生成、乙酸生成和甲烷生成。

在一個(gè)實(shí)施方式中，可以基于在容器中執(zhí)行的厭氧消化的階段不同地布置容器在消化裝置中的位置，使得可以提供生物處理的效率。例如，酸生成可以在比乙酸生成和甲烷生成更冷的容器中進(jìn)行。因此，執(zhí)行酸生成的容器可以位于比進(jìn)行乙酸生成或甲烷生成的容器更少被加熱和/或具有更低熱絕緣的區(qū)域中。

控制器101可以連接到系統(tǒng)中的裝置，以用于監(jiān)測(cè)和控制所述處理?？刂破骺梢赃B接到一個(gè)或更多個(gè)傳感器，所述傳感器包括例如來(lái)自包括可操作地聯(lián)接到水解裝置、熱回收單元、消化裝置、干燥器和接口中的一個(gè)或更多個(gè)的濕度傳感器、重量傳感器、ph傳感器和/或壓力傳感器、溫度傳感器的組中的一個(gè)或更多個(gè)，以用于監(jiān)測(cè)由系統(tǒng)處理的生物質(zhì)的批次中的相應(yīng)限制。

圖2示出了根據(jù)實(shí)施方式的系統(tǒng)中的材料流的示例。該系統(tǒng)可以是圖1中所示的系統(tǒng)。在203中，生物質(zhì)原料被接收到系統(tǒng)中以進(jìn)行處理。生物質(zhì)可以首先在執(zhí)行生物質(zhì)的滅菌和厭氧消化的生物燃料處理裝置(bfpd)或生物燃料處理單元207中被處理。所述厭氧消化可以在幾個(gè)階段中執(zhí)行，其中一些階段可以具有如上所述的用于水解裝置208的專用容器。在下文中，材料流被描述為具有用于在水解裝置208中的水解和在消化裝置210中的消化、酸生成、乙酸生成和甲烷生成的其它階段的單獨(dú)容器(在圖2中僅描述了一個(gè)容器)。水解裝置208和消化裝置210可以被包括在bfpd中。水解裝置具有一個(gè)或更多個(gè)容器，其中每個(gè)容器執(zhí)行生物質(zhì)原料的水解。由水解裝置處理的生物質(zhì)被饋送到消化裝置210。消化裝置包括一個(gè)或更多個(gè)容器，其中執(zhí)行生物質(zhì)的厭氧消化。

所述消化產(chǎn)生生物氣和被消化的生物質(zhì)。被消化的生物質(zhì)被饋送到干燥器216，并且從消化裝置獲得的生物氣經(jīng)由接口204被饋送到交通燃料生產(chǎn)單元205。在干燥器中，從生物質(zhì)中除去水并且產(chǎn)生固體生物質(zhì)(sbm)。在交通燃料生產(chǎn)單元中，生物氣被提煉成交通燃料，例如生物甲烷。作為副產(chǎn)品，交通燃料生產(chǎn)單元可能產(chǎn)生二氧化碳，co2。sbm被從干燥器饋送到chp設(shè)備202，其中sbm被燃燒，并且從而產(chǎn)生電力和熱。所述電力可以經(jīng)由接口206a被饋送到電網(wǎng)以用于分配，并且所述熱可以經(jīng)由接口206b被饋送到區(qū)域加熱系統(tǒng)。所述熱可以作為熱水、水蒸汽(即蒸汽)或適于熱傳遞的任何其它介質(zhì)被傳遞到區(qū)域加熱。

圖3示出了根據(jù)實(shí)施方式的水解裝置的示例。水解裝置可以被安裝到圖1的系統(tǒng)。水解裝置可以包括多個(gè)容器302a、302b，使得可以同時(shí)處理多個(gè)批次的生物質(zhì)原料。每批次可以在多個(gè)階段中進(jìn)行處理。以這種方式，可以增加來(lái)自水解裝置的經(jīng)處理的生物質(zhì)的輸出，并且可以提供水解的能量效率。所述能量效率可以通過(guò)在水解的不同階段中的多個(gè)批次之間的熱的傳遞來(lái)提供。

水解裝置可以包括用于向容器饋送熱的輸入閥306a、306b。所述熱可以是水蒸汽(即蒸汽)的形式。在水解的不同階段中，可以控制輸入閥以從chp或從另一水解容器饋送熱?？梢愿鶕?jù)在渦輪機(jī)之后還是之前獲得蒸汽，在不同的溫度下獲得來(lái)自chp的熱。渦輪機(jī)之后的蒸汽可以具有比在渦輪機(jī)之前來(lái)自鍋爐的蒸汽的溫度(大約500℃)更低的溫度(大約125℃)。

輸入閥304a、304b使得能夠?qū)⑺蜕镔|(zhì)原料饋送到容器。輸出閥310a、310b使得能夠?qū)⒂酂彷斔统鋈萜鳎栽谙到y(tǒng)的其它部分或另一水解容器中使用。在圖3中，從容器傳遞出的熱量由箭頭314a、314b示出。所述熱可以例如在干燥器中使用。另一方面，所述熱可以在水解裝置內(nèi)被饋送到另一水解容器。以這種方式，當(dāng)針對(duì)多個(gè)批次在連續(xù)階段中執(zhí)行水解時(shí)，在不同階段中處理的批次可以交換熱，使得來(lái)自在一個(gè)容器302a中處理的一個(gè)階段的余熱可以被傳遞到在另一個(gè)容器302b中處理的可能要求更多熱的另一階段。

蒸汽罩308a、308b可以安裝在輸出閥和容器之間。蒸汽罩從容器接收水蒸汽(即蒸汽)，并且降低蒸汽的壓力，使得阻止來(lái)自容器的熱處理生物質(zhì)進(jìn)入蒸汽輸出閥并且朝向系統(tǒng)的其它部分或另一水解容器。由于壓力被降低，固體生物質(zhì)可以例如在容器和/或蒸汽罩中關(guān)于從容器到輸出閥的蒸汽的流動(dòng)方向保持向上。

容器具有輸出閥312a、312b，以允許經(jīng)處理的生物質(zhì)能夠傳遞到消化裝置。

圖3的水解裝置可以在根據(jù)實(shí)施方式的用于生物質(zhì)的滅菌和水解的方法中使用。該方法包括可以由每個(gè)容器執(zhí)行的三個(gè)階段：

1)在第一階段中，利用來(lái)自chp裝置蒸汽的熱能加熱容器302b中的生物質(zhì)。根據(jù)發(fā)電渦輪機(jī)之后的chp蒸汽輸出溫度，將生物質(zhì)加熱至120-125℃。

2)在第二階段中，通過(guò)從容器302a中的第三加熱階段回收熱來(lái)加熱容器302b中的生物質(zhì)。根據(jù)第三階段加熱的生物質(zhì)的溫度(165-200℃)，溫度在容器302b中到140-160℃之間升高。生物質(zhì)溫度將大致是第一階段和第三階段的平均值。

3)在第三階段中，容器302b中的生物質(zhì)在渦輪機(jī)之前利用來(lái)自chp處理的非常熱的蒸汽(>+200℃)進(jìn)行加熱，并且其將生物質(zhì)的溫度升高到用于最終水解和滅菌溫度的165-200℃之間的水平。所述最終溫度取決于待處理的生物質(zhì)的類(lèi)型和希望的處理溫度。

在水解的第三階段完成之后，可以通過(guò)打開(kāi)蒸汽輸出閥310b來(lái)清空水解容器，并且在打開(kāi)蒸汽輸出閥之后，可以打開(kāi)生物質(zhì)輸出閥312b，以用于將生物質(zhì)從水解容器傳遞到消化裝置。蒸汽罩防止經(jīng)處理的生物質(zhì)進(jìn)入蒸汽輸出閥310b。

在上面參考圖3描述的水解中，水解容器被連接，使得熱能(例如熱或水蒸氣，即蒸汽)可以從在一個(gè)水解容器中處理的該批次的第三階段被回收到用于加熱階段2的另一水解容器中。容器之間的連接可以由管道提供，該管道可以是系統(tǒng)的熱回收單元的一部分。

在具有足夠的熱傳導(dǎo)時(shí)間的優(yōu)化應(yīng)用中，一半的回收熱能可以從一個(gè)容器中的水解階段3傳遞到另一個(gè)容器中的水解階段2。在某些設(shè)備中，來(lái)自chp裝置的廢氣也可以在加熱水解階段2時(shí)使用。

圖4示出了根據(jù)實(shí)施方式的方法的示例。該方法可以由圖1中所示的系統(tǒng)執(zhí)行。水解裝置可以根據(jù)圖3的示例。該方法可以產(chǎn)生圖2中所示的材料流。

該方法可以在系統(tǒng)處于操作的自給自足階段中開(kāi)始402?？梢栽趩?dòng)階段之后實(shí)現(xiàn)操作的自給自足階段，其中，第一批次的生物質(zhì)被處理以獲得用于處理后續(xù)批次的能量。在足夠量的經(jīng)干燥的生物質(zhì)(例如顆粒)已經(jīng)被生產(chǎn)以便給chp設(shè)備加燃料以生成用于后續(xù)批次的生物質(zhì)的處理的電力和熱之后可以到達(dá)所述自給自足階段。

在'a'404中，生物質(zhì)原料可以被接收到水解裝置中。優(yōu)選地，對(duì)接收的生物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理。該預(yù)處理可以包括去除任何多余的材料(例如石頭和沙子)和/或清潔和粉碎生物質(zhì)。水床可以用于清潔生物質(zhì)?？梢允褂煤线m的粉碎裝置將生物質(zhì)粉碎成所期望的顆粒大小。

生物質(zhì)可以包括來(lái)自藻類(lèi)或含油植物的生物乙醇生產(chǎn)處理和生物柴油生產(chǎn)的廢生物質(zhì)，其中通過(guò)對(duì)生物質(zhì)施加壓力從植物中提取油。生物質(zhì)還可以包括基于動(dòng)物的生物質(zhì)，例如肥料和動(dòng)物遺骸。

水解可以是熱水解處理，其中生物質(zhì)的溫度升高至160至180攝氏度之間的水平。也可以使用高壓。水解可以包括生物質(zhì)的衛(wèi)生化(hygienization)。所述衛(wèi)生化可以通過(guò)將生物質(zhì)的溫度設(shè)置為70攝氏度達(dá)60分鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)。水解處理可以包括例如如上文結(jié)合圖3所描述的幾個(gè)階段。

在使用三個(gè)階段的水解中，當(dāng)通過(guò)倚靠每個(gè)階段的溫度和時(shí)間的目標(biāo)值對(duì)溫度和時(shí)間的測(cè)量來(lái)控制時(shí)，將熱饋送到一個(gè)批次，由此基于滿足當(dāng)前階段的溫度和時(shí)間的目標(biāo)值將該批次從當(dāng)前階段傳遞到新階段。用于水解的熱、蒸汽和水可以從chp獲得。

在'b'406中，可以將由水解裝置處理的生物質(zhì)饋送到消化裝置。在消化裝置中，生物質(zhì)經(jīng)歷厭氧消化。所述消化可以在一個(gè)或更多個(gè)容器中執(zhí)行，每個(gè)容器執(zhí)行厭氧消化處理的一個(gè)或更多個(gè)階段。所述厭氧消化處理的階段包括：水解、酸生成、乙酸生成和甲烷生成。水解裝置和消化可以如上所述在單個(gè)容器中執(zhí)行，由此步驟404和406可以組合。然而，如果水解在單獨(dú)裝置中執(zhí)行，則可以執(zhí)行厭氧消化的剩余階段，從而進(jìn)行酸生成、乙酸生成和甲烷生成。

在示例中，消化裝置是部分生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物氣的密閉容器或容器。其是能夠保持液體或半固體生物質(zhì)的容器。其具有用于生物質(zhì)的一個(gè)入口連接、用于生物氣排出的一個(gè)輸出端和用于被消化的生物質(zhì)排出的一個(gè)輸出端。圖11示出了消化裝置的示例。

優(yōu)選地，所述消化是嗜熱的。這可以通過(guò)將溫度保持在50-55℃之間來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一方面，其它厭氧消化處理可以應(yīng)用于生物質(zhì)。厭氧消化處理的一個(gè)示例是嗜溫處理。在嗜溫處理中，可以保持34℃的處理溫度。

在408'c'中，在消化裝置中獲得的生物氣可以被饋送到交通燃料生產(chǎn)單元。

在410'd'中，可以從水解裝置回收熱。

在412'e'中，由消化裝置處理的生物質(zhì)可以通過(guò)從水解裝置回收的熱進(jìn)行干燥。在消化裝置中未轉(zhuǎn)化為生物氣的剩余生物質(zhì)可以被從消化裝置饋送到干燥器。生物質(zhì)可以被干燥成固體生物質(zhì)(sbm)以用于chp裝置中的能量產(chǎn)生。

在414'f'中，可以從干燥器回收熱。

在416'g'中，從干燥器回收的熱可以被饋送以預(yù)加熱所接收的生物質(zhì)原料。

在418'h'中，從干燥器回收的熱可以被饋送到區(qū)域加熱(106a)。

在420'i'中，電力的生產(chǎn)可以由來(lái)自干燥器的經(jīng)干燥的生物質(zhì)加燃料。電力可以在chp中由經(jīng)干燥的生物質(zhì)的燃燒產(chǎn)生。熱可以在熱(例如蒸汽)進(jìn)入渦輪機(jī)之前和/或在熱已經(jīng)行進(jìn)通過(guò)渦輪機(jī)之后從chp被回收。在渦輪機(jī)之前的熱比在渦輪機(jī)之后的熱更熱。所回收的熱可以被饋送以進(jìn)行水解、消化、干燥和/或區(qū)域加熱。圖10中示出了熱回收，其示出了熱電聯(lián)供設(shè)備的示例。

在經(jīng)干燥的生物質(zhì)已經(jīng)在chp裝置中燃燒之后，可以從經(jīng)干燥的生物質(zhì)的灰燼中收集鉀和磷。假定大多數(shù)有害化合物在燃燒處理中由于高溫(700-800℃)而被破壞?；覡a可用作肥料。

在422中，該方法在來(lái)自chp、水解裝置和/或干燥器的熱已經(jīng)被回收并在預(yù)加熱、消化、干燥和/或區(qū)域加熱中被使用之后結(jié)束。該方法在經(jīng)干燥的生物質(zhì)已經(jīng)被生產(chǎn)用于通過(guò)chp給電力的生產(chǎn)加燃料之后結(jié)束。由chp產(chǎn)生的熱可以在水解、消化、干燥和/或區(qū)域加熱中使用。電力可以用于為交通燃料生產(chǎn)單元供電。

應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)系統(tǒng)處于連續(xù)操作階段時(shí)(其中至少一個(gè)批次的生物質(zhì)已經(jīng)被干燥用于給chp加燃料)，上述方法可以在系統(tǒng)(例如圖1中的系統(tǒng))中連續(xù)地執(zhí)行。因此，可以在系統(tǒng)的操作期間重復(fù)該方法，并且可以重新執(zhí)行該方法的步驟。以這種方式，可以處理多個(gè)批次的生物質(zhì)，并且從所接收的批次獲得的能量可以用于處理隨后接收的批次的生物質(zhì)。優(yōu)選地，執(zhí)行該方法的系統(tǒng)處理每批次的生物質(zhì)原料，使得可以從該生物質(zhì)原料獲得熱、經(jīng)干燥的生物質(zhì)、電力和交通燃料。經(jīng)干燥的生物質(zhì)可以被粒化以在chp中使用。

圖5示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于自給自足能量生產(chǎn)的系統(tǒng)中的處理示意圖的示例。在所描述的處理示意圖中，通過(guò)可以根據(jù)圖1中的系統(tǒng)配置的包括chp55、水解裝置57、消化裝置51、交通燃料生產(chǎn)單元52、干燥器54、水解裝置57的系統(tǒng)處理生物質(zhì)原料。因此，chp55、水解裝置57、消化裝置51、交通燃料生產(chǎn)單元52和干燥器54可以對(duì)應(yīng)于圖1中的chp102、水解裝置108、消化裝置110、交通燃料生產(chǎn)單元104和干燥器116。系統(tǒng)中的材料流可以如圖2所示。水解裝置可以如圖3中描述那樣來(lái)實(shí)現(xiàn)。處理示意圖可以實(shí)現(xiàn)圖4的處理。

所述處理示意圖說(shuō)明如下處理：

在系統(tǒng)中接收生物質(zhì)原料515a、515b。優(yōu)選地，生物質(zhì)原料被預(yù)處理(例如經(jīng)粉碎的生物質(zhì))并且與來(lái)自chp的水和水蒸汽(即蒸汽)511、513混合，并且被輸送到生物燃料處理單元以用于水解和滅菌。所述生物燃料處理單元可以指水解裝置或組合水解裝置和消化裝置的功能的單元。

如圖3所示，在生物燃料處理單元中，滅菌和水解發(fā)生在三個(gè)階段中：

a)水解和滅菌的第一階段是利用來(lái)自chp的熱511加熱生物質(zhì)。

b)水解和滅菌的第二階段是利用在第三階段加熱之后從生物質(zhì)中回收的熱512加熱生物質(zhì)。

c)生物質(zhì)水解和滅菌的第三階段是利用來(lái)自chp的非常熱的蒸汽513加熱生物質(zhì)。

在水解和滅菌之后，將經(jīng)滅菌的生物質(zhì)514輸送到消化裝置。生物氣在消化裝置中通過(guò)酸生成(acidogenesis)、乙酸生成(acetogenesis)和甲烷生成(methanogenesis)的處理階段產(chǎn)生。在甲烷生成的處理階段之后，結(jié)果或處理是生物氣520和經(jīng)處理的生物質(zhì)540。

生物氣520被輸送到交通燃料生產(chǎn)單元52，其中，生物氣520被提煉成高品級(jí)甲烷、生物甲烷燃料530。從生物氣520中除去二氧化碳531、水532和其它不期望的物質(zhì)，如硫533。

經(jīng)處理的生物質(zhì)540被收集并傳遞到干燥器單元。首先在機(jī)械干燥器54a中干燥生物質(zhì)，得到部分干燥的生物質(zhì)541和營(yíng)養(yǎng)豐富的廢棄水544。

部分干燥的生物質(zhì)541經(jīng)由位于熱干燥器預(yù)加熱器54d中的熱隔離輸送機(jī)54c傳遞到熱干燥器54b。干燥器蒸汽542從熱干燥器54b被傳遞到熱干燥器預(yù)加熱器54d，其中其在熱干燥器54b之前加熱部分干燥的生物質(zhì)541。蒸汽和冷凝水545返回到該處理。

在熱干燥器54b中，部分干燥的生物質(zhì)541利用來(lái)自形成sbm551和干燥器蒸汽542的bfpd57的水蒸氣(例如蒸汽)543被加熱。

sbm551可以儲(chǔ)存在sbm儲(chǔ)存器56中并且用作chp設(shè)備55中的燃料以被燃燒產(chǎn)生熱水和蒸汽560形式的能量，其可以進(jìn)一步用于產(chǎn)生電力561。

該系統(tǒng)可以包括用于連接消化裝置和機(jī)械干燥器的快捷管路(short-cutpiping)53。在批次污染的情況下，被污染的批次將經(jīng)由快捷管路被引導(dǎo)到干燥器。以這種方式，可以對(duì)消化裝置中被污染的容器進(jìn)行滅菌并且利用來(lái)自熱電聯(lián)供裝置55的熱水560進(jìn)行洗滌。

圖6是根據(jù)實(shí)施方式的系統(tǒng)中的熱能流的示例。所述熱能流參照熱進(jìn)行描述，但熱也可以是熱水或蒸汽，即水蒸氣。參考對(duì)應(yīng)于圖1中的水解裝置108、干燥器116和消化裝置110的水解裝置622和熱干燥器623來(lái)描述所述熱能流。水解裝置可以如圖3中所描述的那樣來(lái)配置。干燥器的結(jié)構(gòu)可以如圖5中所描述的。

在601中，熱從chp被接收到水解裝置622。所述水解可以在三個(gè)階段604、605、607中執(zhí)行。來(lái)自chp的熱可以用于將被接收到水解的生物質(zhì)加熱到用于水解的第一階段604的期望溫度。在來(lái)自由水解裝置處理的批次608的最后階段607水解之后的熱可以被饋送609到由水解裝置處理的下一批次的第二階段605。水解的第三階段可以接收來(lái)自chp的熱603。從chp到第一階段的熱601可以在chp中的渦輪機(jī)之后被回收，而到第三階段的熱603可以在渦輪機(jī)之前從chp被回收。

水解可以產(chǎn)生在水解裝置內(nèi)未使用的余熱610。該余熱620可以被饋送以預(yù)加熱被接收到水解裝置的生物質(zhì)602。另一方面，余熱611、612可以被饋送以在熱干燥機(jī)和/或區(qū)域加熱中使用。余熱中的一些611可以在熱干燥器中使用，并且余熱中的一些可以在區(qū)域加熱中使用。如果在熱干燥器或區(qū)域加熱中不使用余熱，則可以在水解之前饋送621余熱以預(yù)加熱生物質(zhì)原料602。

另一方面，余熱610可以附加地或替代地被饋送611到熱干燥器以在干燥生物質(zhì)時(shí)使用。另一方面，在熱干燥器623中未使用的余熱610可以被饋送621到水解裝置以在干燥生物質(zhì)時(shí)使用。

厭氧消化消耗一些熱能613。此外，被消化的生物質(zhì)的機(jī)械干燥也消耗熱能614。

在熱干燥器623中，從水解裝置、chp、消化裝置和熱干燥器616回收的熱可以被回收并在熱預(yù)干燥器615中使用618，或者被饋送以預(yù)加熱在水解裝置中接收到的生物質(zhì)。一些熱能可能被留在固體生物質(zhì)619中。

應(yīng)當(dāng)理解，chp產(chǎn)生可用于為系統(tǒng)中的操作供電的電力，所述操作包括生物質(zhì)的預(yù)處理、使消化裝置中的生物質(zhì)循環(huán)、顆粒的生產(chǎn)、交通燃料的生產(chǎn)以及處理的自動(dòng)化，例如操作閥和輸送帶。多余的電力可以被饋送到電網(wǎng)。

圖7示出了根據(jù)實(shí)施方式的系統(tǒng)中的熱隔離700的示例。所述熱隔離可以包括熱隔離塊702和熱輻射隔離704。所述隔離塊可以是例如礦棉。所述輻射隔離可以是金屬箔。系統(tǒng)或系統(tǒng)的部分可以通過(guò)熱隔離被隔離并且位于熱隔離空間706中，其中非移動(dòng)空氣用作隔離。該系統(tǒng)可以是圖1中所描述的系統(tǒng)。所述熱隔離可以用于隔離圖1中所示的系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)部分。因此，系統(tǒng)的每個(gè)部分都可以通過(guò)三層隔離來(lái)隔離，所述三層隔離包括：1)用于減少熱傳導(dǎo)的隔離塊層；2)用于將熱輻射返回到裝置的金屬箔層；3)非移動(dòng)空氣形式的隔離層。

實(shí)施方式涉及一種升級(jí)現(xiàn)有chp設(shè)備的方法?，F(xiàn)在參考圖2中的項(xiàng)，bfpd207、交通燃料生產(chǎn)單元和干燥器可以與現(xiàn)有chp裝置組合。以這種方式，可以處理生物質(zhì)以為chp中的電力和熱的生產(chǎn)加燃料。傳統(tǒng)化石燃料chp可以被轉(zhuǎn)化為由可再生能操作的chp和可再生交通燃料的生產(chǎn)設(shè)備。

圖8示出了根據(jù)實(shí)施方式的系統(tǒng)的控制器800的示例。所述控制器800可以是圖1的系統(tǒng)中的控制器。所述控制器包括用于與系統(tǒng)的裝置以及傳感器、閥和輸送帶中的一個(gè)或更多個(gè)進(jìn)行通信的接口單元814。處理單元(pu)802被連接到接口單元以用于與系統(tǒng)進(jìn)行通信。存儲(chǔ)器804和選擇器單元812可以被連接到處理單元。所述存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)用于由處理單元執(zhí)行的指令。所述處理單元可以如用于控制熱的回收、材料的控制流和系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)的指令所指示的那樣操作通信單元和選擇器單元。

所述通信可以是有線的或無(wú)線的。有線連接可以通過(guò)電布線被植入，例如作為以太網(wǎng)連接或現(xiàn)場(chǎng)總線(例如，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(profibus))。無(wú)線連接可以例如使用基于ieee802.11的無(wú)線局域連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。

選擇器單元可以選擇要在用于處理生物質(zhì)的系統(tǒng)中使用的參數(shù)808、810。所述參數(shù)可以包括處理生物質(zhì)的不同部分或階段的溫度值、濕度值、ph值、壓力值和/或重量值中的一個(gè)或更多個(gè)值。選擇器單元可以基于正被處理的生物質(zhì)的類(lèi)型來(lái)執(zhí)行要使用的參數(shù)的選擇。還可以使用從傳感器獲得的信息來(lái)確定系統(tǒng)的部分和由系統(tǒng)處理的多個(gè)批次的生物質(zhì)中的至少一個(gè)批次之間的熱流的特性。所述熱流的特性可以在確定系統(tǒng)中的參數(shù)時(shí)使用。

應(yīng)當(dāng)理解，控制器中的單元之間的連接可以是電連接，并且所述單元中的一個(gè)或更多個(gè)可以組合成單個(gè)單元，或者特定單元的功能可以在其它單元之間劃分。

選擇器單元、控制器和接口單元可以被提供為單獨(dú)單元，或者它們可以被集成到單個(gè)單元中?？梢愿鶕?jù)需要在所述單元的每個(gè)中提供存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)信息，所述信息包括但不限于處理參數(shù)、重量值、ph值、溫度值和壓力值以及計(jì)算機(jī)程序代碼。單獨(dú)單元可以如上所述通過(guò)有線和無(wú)線連接進(jìn)行通信。單元還可以在計(jì)算機(jī)、擴(kuò)展總線卡、電路、芯片、處理器、微控制器或它們的組合中實(shí)現(xiàn)。

圖9示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于控制系統(tǒng)的方法的示例。該方法可以由圖1中的控制器來(lái)執(zhí)行。所述控制器可以實(shí)現(xiàn)為圖8中的描述。當(dāng)控制器被安裝到用于處理生物質(zhì)的系統(tǒng)時(shí)，該方法可以開(kāi)始902。圖1中示出了系統(tǒng)的示例。該系統(tǒng)優(yōu)選地達(dá)到其自給自足地操作的操作階段，或者至少一個(gè)水解容器已經(jīng)達(dá)到水解的最后階段。水解可以具有如上所述的三個(gè)階段。

在904中，打開(kāi)水解容器的熱輸出閥。熱輸出閥可以是連接到熱回收單元的熱輸出閥。熱通過(guò)輸出閥從容器被釋放。熱可以經(jīng)由熱回收單元被傳遞到另一水解容器、消化裝置、干燥器或區(qū)域加熱。

在906中，可以測(cè)量水解容器的溫度和/或壓力。溫度傳感器和/或壓力傳感器可以被安裝到水解容器以測(cè)量水解容器內(nèi)的溫度或壓力。還可以測(cè)量所經(jīng)過(guò)的時(shí)間?？梢躁P(guān)于處理中的一個(gè)或更多個(gè)事件來(lái)測(cè)量時(shí)間。事件可以是在904中的熱閥的打開(kāi)。因此，可以測(cè)量溫度、時(shí)間和壓力中的一個(gè)或更多個(gè)，并且可以連續(xù)地或者由事件(例如熱閥的打開(kāi))觸發(fā)進(jìn)行測(cè)量。

如果在908中，時(shí)間、壓力和/或溫度的測(cè)量值超過(guò)針對(duì)相應(yīng)值設(shè)置的閾值，則該方法可以進(jìn)行到910，其中生物質(zhì)輸出閥被打開(kāi)以用于將生物質(zhì)傳遞到消化裝置。可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)置用于時(shí)間、壓力和溫度的閾值，使得可以將來(lái)自水解容器的熱回收的效率保持為高，同時(shí)優(yōu)化作為每單位時(shí)間處理生物質(zhì)測(cè)量的處理的產(chǎn)量。如果在908中未超過(guò)設(shè)定閾值，則該方法繼續(xù)到906。

在實(shí)施方式中，可以在確定水解裝置內(nèi)的壓力水平的降低低于壓力的閾值之后打開(kāi)生物質(zhì)輸出閥。以這種方式，從水解容器流出的生物質(zhì)流可以保持在控制下并且避免對(duì)可能在附近的人員的危險(xiǎn)。

在912中，該處理可以在生物質(zhì)已從水解容器中去除之后結(jié)束。之后，該水解容器可以重新加載可以分階段處理的下一批次的生物質(zhì)。在下一批次的水解的最后階段中，可以從902再次執(zhí)行該方法。

圖10示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于系統(tǒng)的熱電聯(lián)供設(shè)備的示例。chp設(shè)備包括鍋爐1002、渦輪機(jī)1004、發(fā)電機(jī)1008和煙囪1014。chp設(shè)備可以是圖1中所示的系統(tǒng)的一部分。圖2示出了該系統(tǒng)的材料流。所述材料流可以作為圖4中所描述的處理的一部分獲得。由系統(tǒng)處理的經(jīng)干燥的生物質(zhì)在鍋爐中燃燒，并且來(lái)自鍋爐的廢氣可以被饋送到煙囪。經(jīng)干燥的生物質(zhì)可以在燃燒之前被粒化。所述鍋爐產(chǎn)生蒸汽，即，被饋送到驅(qū)動(dòng)用于產(chǎn)生電力1012的發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)的水蒸氣。chp設(shè)備可以包括必要的裝置，包括用于將來(lái)自鍋爐的廢氣1016和/或來(lái)自渦輪機(jī)的蒸汽1006、1018形式的熱能回收到系統(tǒng)中的水解裝置、消化裝置和熱干燥器的管道、管路和閥。當(dāng)chp設(shè)備包括多于一個(gè)渦輪機(jī)時(shí)，熱能1006可以在最后一個(gè)渦輪機(jī)之前被回收和/或熱能1018可以在最后一個(gè)渦輪機(jī)之后被回收。以這種方式，針對(duì)熱能的高需求，蒸汽1006可以在用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)渦輪機(jī)之后但是在蒸汽進(jìn)入最后一個(gè)渦輪機(jī)之前被回收。另一方面，如果對(duì)熱能的需求低，則可以在chp設(shè)備中的所有渦輪機(jī)之后回收蒸汽1018。所描述的chp設(shè)備提供可適于為了處理水解裝置、消化裝置和干燥器中的生物質(zhì)饋送的熱能的量。

本設(shè)備包括可以在實(shí)施方式中使用的處理器和存儲(chǔ)器。例如，控制器、接口單元和選擇器單元可以是軟件應(yīng)用程序或模塊或被配置為算術(shù)運(yùn)算的單元，或者作為由操作處理器執(zhí)行的程序(包括額外的或更新的軟件例程)。包括軟件例程、小應(yīng)用程序和宏的程序(也稱為程序產(chǎn)品)可以存儲(chǔ)在任何設(shè)備可讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)中，并且它們包括用于執(zhí)行特定任務(wù)的程序指令。用于實(shí)現(xiàn)實(shí)施方式的功能所要求的所有修改和配置可以作為例程來(lái)執(zhí)行，其可以被實(shí)現(xiàn)為額外的或更新的軟件例程、應(yīng)用電路(asic)和/或可編程電路。此外，軟件例程可以下載到設(shè)備中。諸如控制器或相應(yīng)控制器模塊的設(shè)備可以被配置為計(jì)算機(jī)或微處理器，諸如單芯片計(jì)算機(jī)元件，其至少包括用于提供用于算術(shù)運(yùn)算的存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)器和用于執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算的操作處理器。所述操作處理器的示例包括中央處理單元。所述存儲(chǔ)器可以是可拆卸地連接到設(shè)備的可移動(dòng)存儲(chǔ)器。

圖11示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于控制消化的系統(tǒng)和方法。所述消化可以是在圖1的系統(tǒng)中的消化裝置中執(zhí)行的厭氧消化。圖11的系統(tǒng)和方法可以提供控制厭氧消化的程度。在該系統(tǒng)和方法中，測(cè)量由消化裝置處理的批次的重量和從消化裝置輸出的生物氣的濕度，以用于確定生物質(zhì)的消化的終止。

控制消化的程度可以用于控制用于熱和電力生產(chǎn)的作為生物甲烷和固體生物燃料的所生產(chǎn)的生物燃料、交通燃料的量。有利于更多固體生物燃料生產(chǎn)以產(chǎn)生更多熱和電力，所述厭氧消化將在所有可消化的生物質(zhì)轉(zhuǎn)變成生物氣之前中斷。為了確保自給自足操作，需要產(chǎn)生足夠的固體生物質(zhì)以為該處理提供足夠的熱能。還可能因?yàn)榻?jīng)濟(jì)情況希望控制生物氣和固體生物燃料的量，例如在寒冷氣候的冬天，需要比交通燃料更多的電力和熱能，并且然后在經(jīng)濟(jì)上有利于生產(chǎn)更多固體生物燃料和更少生物氣。

通過(guò)來(lái)自厭氧消化裝置1106的被消化的生物質(zhì)1103的量控制所產(chǎn)生的固體生物質(zhì)的量。生物質(zhì)1101由輸入泵ad1104經(jīng)由輸入閥ad1105被泵送到ad裝置1106，在那里生物質(zhì)被消化。消化結(jié)果是生物氣1102和被消化的生物質(zhì)1103。為了設(shè)置處理已經(jīng)達(dá)到消化程度并且被消化的生物質(zhì)1103的期望量可用的時(shí)間點(diǎn)，控制單元1112監(jiān)測(cè)由重量傳感器1107測(cè)量的ad裝置1106中的生物質(zhì)的重量變化，添加生物氣輸出1102中的水蒸氣的質(zhì)量作為基于來(lái)自氣體體積計(jì)1110的信息和來(lái)自濕度測(cè)量1111的信息的函數(shù)或者通過(guò)其它方式稱量生物氣中的水量。

例如，1101中的生物質(zhì)的批次重量為1000kg，并且批次的干物質(zhì)重量為100kg，根據(jù)該信息，我們知道水的量mwaterinbiomassin為900kg。我們將期望量的被消化生物質(zhì)(mdigestedbiomassout)設(shè)定為55％，等于批次中的55kg。在來(lái)自重量傳感器1107的質(zhì)量信息(madbatch)為945kg并且通過(guò)來(lái)自氣體體積計(jì)1110和濕度測(cè)量1111裝置的信息測(cè)量的生物氣輸出中的水(mwaterinbiogasout)1102為10kg的時(shí)間點(diǎn)處，批次就緒并且可以從由操作輸出泵ad1109并且打開(kāi)輸出閥1108的控制單元1112控制的ad裝置1006移動(dòng)。生物質(zhì)批次中的干物質(zhì)含量是：

mdigestedbiomassout＝madbatch+mwaterinbiogasout-mwaterinbiomassin

mdigestedbiomassout＝945kg+10kg-900kg

mdigestedbiomassout＝55kg。

圖12示出了根據(jù)實(shí)施方式的回收用于水解的熱能。熱能的回收可以在圖1的系統(tǒng)中執(zhí)行。熱能可以從由水解裝置處理的生物質(zhì)回收。所述水解裝置可以是圖3中的水解裝置。因此，可以在由水解裝置處理后根據(jù)從水解裝置中去除的一批次的生物質(zhì)中回收熱。下一批次的生物質(zhì)可以通過(guò)由從經(jīng)處理批次的生物質(zhì)中回收的熱回收的熱被加熱。當(dāng)熱從經(jīng)處理批次傳遞到將由水解裝置處理的下一批次時(shí)，經(jīng)處理批次的生物質(zhì)被冷卻并且可以被饋送到消化裝置。

熱回收可以由熱交換器單元執(zhí)行。所述熱交換器單元可以包括雙熱交換器組件，以便比僅由一個(gè)熱交換器更有效地冷卻經(jīng)水解的生物質(zhì)。還可以在水解之前在生物質(zhì)預(yù)加熱時(shí)使用更多熱。來(lái)自水解的熱能通過(guò)經(jīng)由熱交換器a1210運(yùn)行經(jīng)水解的生物質(zhì)1201被回收，其中經(jīng)水解的生物質(zhì)1201通過(guò)部分加熱的工藝用水(processwater)1205被冷卻成部分冷卻的生物質(zhì)1202。部分加熱的工藝用水1205從經(jīng)水解的生物質(zhì)1201回收熱能，并且變成加熱的工藝用水1206，以在水解前在生物質(zhì)預(yù)加熱中使用。接下來(lái)，部分冷卻的生物質(zhì)1202通過(guò)泵1207被泵送到熱交換器b1211，在那里其在1204中被工藝用水冷卻成經(jīng)冷卻的生物質(zhì)1203。在熱交換器b1211中的處理中，工藝用水1204被加熱成部分加熱的工藝用水1205。控制單元1209測(cè)量經(jīng)冷卻的生物質(zhì)1203的溫度，并通過(guò)設(shè)置泵1207的速度來(lái)調(diào)節(jié)熱傳遞操作。如果經(jīng)冷卻的生物質(zhì)1203太熱，則控制單元1209將泵1207設(shè)置為較低速度，以使得能夠更好地將熱從生物質(zhì)1201和1202傳遞到工藝用水1204&1205。如果經(jīng)冷卻的生物質(zhì)1203太冷，則控制單元1209將泵1207設(shè)置為較高速度，以使得能夠?qū)⑤^少的熱從生物質(zhì)1201&1202傳遞到工藝用水1204&1205。

例如，工藝用水的溫度為40℃，并且經(jīng)水解的生物質(zhì)的溫度為100℃。首先，將經(jīng)水解的生物質(zhì)在熱交換器a中從100℃冷卻至接近80℃，并且進(jìn)入熱交換器a的部分加熱的工藝用水在熱交換器a中從接近60℃被加熱至接近80℃。接下來(lái)，部分冷卻的生物質(zhì)在熱交換器b中通過(guò)工藝用水從接近80℃冷卻至接近60℃，工藝用水從40℃的溫度被加熱至接近60℃?？梢酝ㄟ^(guò)以較慢的速度驅(qū)動(dòng)泵，使用較冷的工藝用水(例如30℃)或?qū)⒗鋮s水泵送至厭氧消化器來(lái)布置經(jīng)冷卻的生物質(zhì)的進(jìn)一步冷卻。

如果熱量在熱交換器a中被完美地傳遞，則用于生物質(zhì)預(yù)加熱的經(jīng)加熱的工藝用水的溫度和部分經(jīng)冷卻的生物質(zhì)的溫度處于相同溫度，接近80℃。此外，如果熱在熱交換器b中被完美地傳遞，則部分經(jīng)冷卻的生物質(zhì)的溫度和部分經(jīng)加熱的工藝用水的溫度處于相同溫度，接近60℃。如果僅使用熱交換器，則經(jīng)冷卻的生物質(zhì)的溫度和經(jīng)加熱的工藝用水的溫度將接近70℃。

圖13示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于系統(tǒng)的干燥循環(huán)。干燥循環(huán)可以在圖1的系統(tǒng)中的干燥器中被執(zhí)行。如上所述，干燥器可以包括機(jī)械干燥器1302、熱干燥器1304。在消化裝置中消化生物質(zhì)之后，生物質(zhì)可以被接收到干燥器。所接收到的生物質(zhì)可以首先在干燥循環(huán)中通過(guò)機(jī)械干燥器被干燥，并且在機(jī)械干燥器之后通過(guò)熱干燥器被干燥。所述機(jī)械干燥器和所述熱干燥器形成干燥循環(huán)的部分，其中每個(gè)部分都干燥生物質(zhì)特定時(shí)間?；谕ㄟ^(guò)熱干燥器干燥的生物質(zhì)的濕度水平和/或到熱干燥器的可用熱(例如蒸汽)確定干燥循環(huán)中的機(jī)械干燥部分和熱干燥部分的比例。

機(jī)械干燥器1302和熱干燥器1304干燥處理二者可以分別被控制，以確保經(jīng)干燥的生物質(zhì)1305中的期望濕度水平。被消化的生物質(zhì)1301首先在機(jī)械干燥器1302中被干燥。在機(jī)械干燥器之后，將部分干燥的生物質(zhì)1303傳遞到熱干燥器1304。在熱干燥器1304中，干燥部分干燥的生物質(zhì)，直到其達(dá)到期望濕度水平。部分干燥的生物質(zhì)的濕度水平由濕度傳感器1306監(jiān)測(cè)。當(dāng)達(dá)到所期望的干物質(zhì)水平時(shí)，干燥循環(huán)結(jié)束，并且經(jīng)干燥的生物質(zhì)1305從熱干燥器1304被釋放?？刂茊卧?309經(jīng)由濕度傳感器1306監(jiān)測(cè)部分干燥的生物質(zhì)1303的濕度水平?？刂茊卧?309可以調(diào)節(jié)控制閥1308以控制1307中的熱，其干燥熱干燥器1304中的部分干燥的生物質(zhì)1303。控制單元1309還可以控制機(jī)械干燥器控制單元1310以調(diào)節(jié)機(jī)械干燥器1302中的干燥處理的程度和部分干燥的生物質(zhì)1303的濕度水平。

例如，如果濕度水平在可接受水平，則控制單元1309通過(guò)濕度傳感器1306監(jiān)測(cè)經(jīng)干燥的生物質(zhì)1305的濕度水平，控制單元1309可以通過(guò)控制控制閥1308來(lái)調(diào)節(jié)熱量1307。如果經(jīng)干燥的生物質(zhì)輸出1305中的濕度水平在可接受水平，則控制單元1309可以通過(guò)調(diào)節(jié)控制閥1308來(lái)限制1307中的熱量，直到由濕度傳感器1306監(jiān)測(cè)到經(jīng)干燥的生物質(zhì)輸出1305中的濕度在可接受水平為止。這樣熱能可以被傳遞用于其它目的。如果在1307中存在比熱干燥器1304中所需要的更多的熱量，則控制單元1309可以調(diào)節(jié)機(jī)械干燥和熱干燥的水平。在這種情況下，控制單元1309可以驅(qū)動(dòng)機(jī)械干燥器控制單元1310以控制機(jī)械干燥器1302中的干燥處理，以從被消化的生物質(zhì)1301去除較少的濕度并且在機(jī)械干燥處理中節(jié)省電能。在這種情況下，控制單元1309可以調(diào)節(jié)控制閥1308以使1307中的更多熱量對(duì)由濕度傳感器1306監(jiān)測(cè)的干燥的生物質(zhì)輸出1305的結(jié)果執(zhí)行可接受的干燥。

圖14示出了根據(jù)實(shí)施方式的用于外部電能源的控制電力。系統(tǒng)可以包括圖1的系統(tǒng)，并且包括chp裝置1402、水解裝置1416、厭氧消化裝置1417、機(jī)械干燥器1418、熱干燥器1419和顆粒機(jī)1420。該系統(tǒng)可以包括到外部能量源的接口。所述外部能量源可以是電網(wǎng)、風(fēng)車(chē)或太陽(yáng)能設(shè)備。

圖14示出了用于控制電力的系統(tǒng)和方法，其中交通燃料、熱和電力通過(guò)由經(jīng)干燥的生物質(zhì)加燃料的熱電聯(lián)供設(shè)備和/或由從外部能源獲得的熱和電力產(chǎn)生。所述系統(tǒng)可以部分地或完全地由來(lái)自外部能量源的電力運(yùn)行；例如由于在操作的自給自足階段之前的系統(tǒng)的啟動(dòng)階段期間或當(dāng)作為具有外部能量提供者的控制電力提供者(諸如風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)或太陽(yáng)能發(fā)電廠)操作并且在生產(chǎn)高峰期間利用其多余電力生產(chǎn)時(shí)，在chp維護(hù)中斷期間需要處理生物質(zhì)并產(chǎn)生生物燃料。該系統(tǒng)可以與外部能量提供者協(xié)同定位，或者其可以通過(guò)電網(wǎng)連接到外部能量提供者。

該系統(tǒng)可以具有至少兩種操作模式，包括：自給自足操作模式，其中交通燃料、熱和電力的生產(chǎn)由從被接收到該處理并被處理成經(jīng)干燥的生物質(zhì)(例如用于給chp設(shè)備加燃料的顆粒)的多個(gè)批次的生物質(zhì)原料獲得的能量提供；以及控制電力提供者操作模式，其中交通燃料、熱和電力的生產(chǎn)由從外部能量源(例如電能源)獲得的能量提供。在上述實(shí)施方式中(例如圖4中)已經(jīng)描述了用于自給自足操作模式的生物質(zhì)原料的處理。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用自給自足操作模式和控制電力提供者操作模式兩者來(lái)獲得用于交通燃料、熱和電力生產(chǎn)的能量，由此chp設(shè)備可以從經(jīng)處理的干燥的生物質(zhì)產(chǎn)生熱和電力并且外部能量源可以用于產(chǎn)生熱和電力。在下文中，在更詳細(xì)的示例中描述該系統(tǒng)。

當(dāng)在控制電力提供者模式下工作時(shí)，chp裝置1402不提供或僅部分地提供chp熱1414和chp電力1407。當(dāng)不產(chǎn)生能量或僅部分產(chǎn)生能量時(shí)，外部電能源1401通過(guò)由控制繼電器1406操作的輸入電力開(kāi)關(guān)1404連接到系統(tǒng)，所述控制繼電器1406由控制單元1405控制。

當(dāng)系統(tǒng)被設(shè)置為由外部電能源1401運(yùn)行時(shí)，控制單元1405控制控制繼電器1406、控制繼電器1410和鍋爐開(kāi)關(guān)1425。

當(dāng)控制單元1405驅(qū)動(dòng)控制繼電器1406來(lái)操作輸入電力開(kāi)關(guān)1404以接通外部電力1403時(shí)，外部電力提供的電能1403被提供給電鍋爐1408、水解裝置1416、厭氧消化裝置1417、機(jī)械干燥器1418、熱干燥器1419和顆粒機(jī)1420。

當(dāng)關(guān)于外部電力1403操作時(shí)，控制單元1405接通鍋爐開(kāi)關(guān)1425以向電鍋爐1408提供電力，其中電加熱裝置1409加熱水1412以產(chǎn)生外部能量提供的熱1413。電鍋爐1408也可以被集成到水解裝置1416。

控制單元1405驅(qū)動(dòng)控制繼電器1410以操作熱三通閥1411，其將外部能量提供的熱1413(作為用于水解1415的熱能)連接到水解裝置1416。

當(dāng)關(guān)于外部電力1403操作時(shí)，該系統(tǒng)以正常方式通過(guò)在水解裝置1416中、在厭氧消化裝置1417中、在機(jī)械干燥器1418中、在熱干燥器1419中以及在顆粒機(jī)1420中處理生物質(zhì)1421，產(chǎn)生生物氣1422和固體生物燃料或顆粒1423以稍后用作chp裝置1402中的控制電力以產(chǎn)生chp熱1414和chp電力1407或以其它方式使用。

為了關(guān)于完全外部電源1401并且在沒(méi)有chp熱1414和沒(méi)有chp電力1407下運(yùn)行系統(tǒng)，控制單元1405操作控制繼電器1406來(lái)驅(qū)動(dòng)輸入電力開(kāi)關(guān)1404以切斷chp電力連接1407。然后，控制單元1405還通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制繼電器1410以操作熱三通閥1411來(lái)切斷chp熱1414。

當(dāng)chp單元1402恢復(fù)使用時(shí)，控制單元1405驅(qū)動(dòng)控制繼電器1406來(lái)操作輸入電力開(kāi)關(guān)1404，以接通chp電力1407并且切斷外部電力1403輸入?？刂茊卧?405還驅(qū)動(dòng)控制繼電器1410以接通chp熱1414并且切斷外部能量提供的熱1413并閉合鍋爐開(kāi)關(guān)1425。

應(yīng)當(dāng)理解，圖8中所描述的一個(gè)或更多個(gè)控制器可以用于實(shí)現(xiàn)實(shí)施方式中所描述的系統(tǒng)和方法。

諸如生物質(zhì)處理系統(tǒng)、可再生能源設(shè)備和交通燃料生產(chǎn)單元的系統(tǒng)和/或?qū)崿F(xiàn)利用實(shí)施方式描述的系統(tǒng)、裝置或單元的功能的其它相應(yīng)裝置、系統(tǒng)或設(shè)備不僅包括現(xiàn)有技術(shù)裝置，還包括用于以下功能的裝置：a)將生物質(zhì)原料接收到水解裝置中；b)將由水解裝置處理的生物質(zhì)饋送到消化裝置；c)將在消化裝置中獲得的生物氣饋送到交通燃料生產(chǎn)單元；d)從水解裝置回收熱；e)通過(guò)從所述水解裝置回收的熱干燥由所述消化裝置處理的生物質(zhì)；f)從干燥器回收熱；g)將從所述干燥器回收的熱饋送到所述水解裝置以在預(yù)加熱所接收的生物質(zhì)原料時(shí)使用；h)將從所述干燥器回收的熱饋送到區(qū)域加熱(106a)；i)通過(guò)來(lái)自所述干燥器的經(jīng)干燥的生物質(zhì)給電力的生產(chǎn)加燃料。

更精確地，它們包括用于實(shí)現(xiàn)利用實(shí)施方式描述的相應(yīng)裝置或系統(tǒng)的功能的裝置，并且它們可以包括用于每個(gè)單獨(dú)功能的單獨(dú)裝置，或者裝置可以被配置為執(zhí)行兩個(gè)或更多個(gè)功能。

本文所描述的技術(shù)和方法可以通過(guò)各種裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，根據(jù)實(shí)施方式的用于系統(tǒng)的控制器可以由一個(gè)或更多個(gè)處理器、微處理器、被設(shè)計(jì)為執(zhí)行本文所描述的功能的其它電子單元、或者它們的組合(例如計(jì)算機(jī)單元)來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于固件或軟件，可以通過(guò)執(zhí)行本文所描述的功能的至少一個(gè)芯片組(例如，過(guò)程、功能等)的模塊來(lái)執(zhí)行實(shí)現(xiàn)。軟件代碼可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中并由處理器執(zhí)行。所述存儲(chǔ)器單元可以在處理器內(nèi)或處理器外部實(shí)現(xiàn)。在后一種情況下，所述存儲(chǔ)器單元可以經(jīng)由如本領(lǐng)域中已知的各種裝置通信地聯(lián)接到處理器。另外，本文所描述的布置的組件可以通過(guò)附加組件重新布置和/或補(bǔ)充，以便于關(guān)于其描述的各個(gè)方面等的實(shí)現(xiàn)，并且如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，它們不限于在給出的圖中闡述的明確配置。

因此，根據(jù)實(shí)施方式，該系統(tǒng)可以包括被配置為執(zhí)行在任何上述實(shí)施方式中描述的功能的處理裝置。在實(shí)施方式中，至少一個(gè)處理器、存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)程序代碼形成用于執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方式的處理裝置的實(shí)施方式。

如所描述的實(shí)施方式也可以以由計(jì)算機(jī)程序定義的計(jì)算機(jī)處理的形式來(lái)執(zhí)行。所述計(jì)算機(jī)程序可以是源代碼形式、目標(biāo)代碼形式或一些中間形式，并且其可以存儲(chǔ)在某種類(lèi)型的載體中，該載體可以是能夠承載程序的任何實(shí)體或裝置。例如，所述計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)或處理器可讀的計(jì)算機(jī)程序分布介質(zhì)上。計(jì)算機(jī)程序介質(zhì)可以是例如(但不限于)記錄介質(zhì)、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、電載波信號(hào)、電信信號(hào)和軟件分發(fā)包。

盡管已經(jīng)根據(jù)附圖參照示例描述了本發(fā)明，但是顯然本發(fā)明不限于此，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)以若干方式修改。因此，所有的詞語(yǔ)和表達(dá)都應(yīng)當(dāng)被寬泛地解釋，并且它們旨在說(shuō)明而不是限制實(shí)施方式。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，隨著技術(shù)的進(jìn)步，本發(fā)明的概念可以以各種方式實(shí)現(xiàn)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，所描述的實(shí)施方式可以但不要求以各種方式與其它實(shí)施方式進(jìn)行組合。