|
蒸汽爆破黑颗粒是一种可再生的生物质燃料，比传统的“白色”生物质颗粒更安全、更具成本效益，同时能提供更高的能量输出。维美德黑颗粒工厂是一套完整的生产工艺和配套设施，配有集成的热电联产厂，涵盖从生物质原料输入到黑颗粒成品输出端到端全过程。维美德还提供现有白颗粒工厂改造黑颗粒工厂的服务。
可再生的生物质原料在全球范围内广泛使用，且价格具有竞争力。然而，将这种生物质原料运输至最终用户通常效率低下，这很大程度上是由于其高含水量，能量密度低。对生物质进行蒸汽爆破预处理解决了这一问题，生成了一种高热值的物料和有价值的副产品，这种物料非常适合生产耐用、防水的高热值生物质黑色颗粒。此类颗粒极其适合安全磨粉、长距离运输，长期露天堆放，使电力公司能够利用全球丰富的原始生物质资源。
蒸汽爆破工艺
维美德的黑颗粒是通过“蒸汽爆破（steam explosion）”工艺生产的。在该工艺中，生物质原料先经过蒸汽蒸煮，然后快速泄压。造粒后，该颗粒可被研磨成粉末，适用于在大型电站煤粉锅炉，生物质气化炉或其他适配颗粒燃料的系统中燃烧。
“生物质原料在进入蒸汽爆破工艺之前已被干燥，” 维美德生物质转化总监Mattias Erixon 解释道。该工厂采用料塞螺旋喂料技术将生物质从缓冲仓中送入正压反应器中。“该工艺中唯一需要的是蒸汽，并将生物质在反应器中保持一定的时间。”
“系统在连续的进料/出料循环中将物料从反应器中排出，” Erixon 继续说道。“当物料离开反应器时，它通过一个爆破阀进入爆破管线，连接并随后将物料送入造粒步骤。生物质的解构发生在物料从反应器系统排出时，此时压力从高压降至低压。当压力从高压降至大气压时，排出过程中的摩擦和蒸汽爆破共同作用，导致物料被解构。”
生物质材料进入系统时的尺寸相当于初步碎的秸秆或细破碎的木片，但排出时已成为细颗粒，几乎是粉末状。这意味着，与需要致密化工艺的烘焙热处理黑颗粒（torrefied black pellets）不同，在蒸汽爆破和造粒之间无需进一步破碎处理。“对于普通的白颗粒产品，造粒前总是需要不同程度的破碎处理，” Erixon 说，“但蒸汽爆破工艺解决了这个问题。”
我们使用这种预处理技术不仅服务于黑颗粒的新兴需求。过去几年中，我们已交付超过25套此类系统，用于生产蒸汽处理颗粒、纤维素乙醇、生物化学品和沼气。这是一个高度灵活的工艺步骤，可根据特定的工艺需求进行调整，以 BioTrac™ 命名维美德在系统中提供的设备。
图：连续运行的BioTrac™反应器
与生物质热电联产厂有机结合
黑颗粒工厂可以与热电联产系统集成。该系统为干燥过程提供蒸汽，工艺蒸汽和为工厂提供电力，并且通常还能产生多余电力出售给电网。
“这种方案的吸引力取决于上网电价补贴，” Erixon 指出。“但如果只想为工艺提供蒸汽，有更便宜的解决方案比如外购蒸汽，但在某些情况下，将热电联产厂与与黑颗粒工厂集成，或将热电联产厂升级改造成黑颗粒工厂，在整体可行性方面可能非常有吸引力。您可以使用任何能产生蒸汽用于蒸汽爆破过程以及能量用于干燥过程的装置。热电联产工厂高度模块化，基于成熟可靠、标准化的组件，可以快速交付和安装。这些工厂也是高度自动化的，能够实现无人化24/7 运行。”
建议使用废料作为热电联产工厂的燃料。Erixon解释道：“我们不会制造黑颗粒，只为在同一工厂燃烧使用它们。我们的思路是，努力制造一种具有高能量价值和特定性质的黑颗粒，通常会建议使用低品位燃料，例如剥皮工艺产生的树皮。作为工艺残留物的生物质燃料，或者从市场上购买商业燃料。”
有前景的投资选择
在颗粒燃料价值链中，最关键的因素是原材料成本——能够获取丰富且低成本的原材料将极大改善颗粒项目的经济性。蒸汽爆破工艺创造了一个将低品位、低成本材料升级为优质产品的机会。
采用硫酸盐制浆工艺的现代化纸浆厂产生的废弃物树皮就是这样一种原材料。现代化浆厂效率非常高，可能并不需要将其所有树皮用于内部消耗。剩余的树皮就可以被升级为黑颗粒，作为大宗产品在市场上销售，供工业用途。当然，其他木材加工行业（如锯木厂）的残余物或农业残余物（如空果棕榈果串，秸秆）也可以使用。
“维美德位于Sundsvall 的中试装置使用树皮生产了黑颗粒，目的是验证产品质量参数。这些中试运行证实了软木树皮适合用于生产黑颗粒，这很快可能为热电行业提供一个极具前景的选择，” 维美德高级工艺工程师Peter Björklund说道。
成熟技术
Erixon表示，黑颗粒工厂的设计通过尽可能使用标准、成熟的技术，最大限度地降低了任何新技术固有的风险。他举例说明了剥皮削片机以及木片筛选和储存系统的使用，“这些产品我们也用在制浆、造纸和能源客户的方案中。下一步是带式干燥机，同样是一个成熟的概念，我们拥有众多可展示的业绩参考。蒸汽爆破工艺的基础源于其在制浆和纤维板行业已使用数十年的技术，这些技术在超过十年的时间里已得到进一步发展，适用于此类工艺。迄今为止，我们已交付超过二十五BioTrac™装置，用于不同应用，其产能范围从每小时50公斤到35,000公斤干生物质不等。此外，我们在瑞典的BioTrac™中试设施是一个极佳的基石，用于在推进交付项目之前验证各类生物质的性能。有意投资黑颗粒工厂的客户可以信赖维美德的成熟技术。” |
