專利名稱：產(chǎn)生工藝用熱和/或電能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生工藝用熱和/或電能供給機(jī)器(20)用于生產(chǎn)和/或精加工纖維幅、尤其是紙幅或紙板幅的方法。
至今，通過燃燒化石燃料或廢產(chǎn)品來產(chǎn)生用于造紙機(jī)的工藝用熱。在遠(yuǎn)的發(fā)電站產(chǎn)生用于造紙機(jī)的電能。
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造改進(jìn)的最初提到的這類方法。尤其，使用可再生能源和/或替代燃料也應(yīng)該是可能的。
根據(jù)本發(fā)明，通過從生產(chǎn)和/或精加工纖維幅的過程中所得到的廢產(chǎn)品中產(chǎn)生具有最大可能氫比例的氣體，并且將此富含氫的氣體用來產(chǎn)生必需的工藝用熱和/或必需的電能來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。
根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，具體地也可以使用可再生能源和/或替代燃料，而在這樣情況下尤其可以將廢產(chǎn)品用于合理的用途，所述廢產(chǎn)品來自有助于生產(chǎn)和/或精加工纖維幅的機(jī)器或在生產(chǎn)和/或精加工纖維幅中涉及的造紙機(jī)。此外，目前能量的分散產(chǎn)生也是可能的。
具體地，可以使用樹皮(bark)、纖維、切邊料(edge cuttings)和/或同類物質(zhì)作為廢產(chǎn)品。
還可以將使用的廢產(chǎn)品首先轉(zhuǎn)變成甲醇。替代地或除此之外，尤其使用所謂的DMFC(直接的甲醇燃料電池)也是可能的。
根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選的實(shí)施方面，首先將使用的廢產(chǎn)品輸送到轉(zhuǎn)化爐(reformer)。在這種情況下，使用的廢產(chǎn)品的氫碳可以用轉(zhuǎn)化爐，例如通過自熱轉(zhuǎn)化(autothermic reforming)、部分氧化(partial oxidation)或蒸氣轉(zhuǎn)化(vapor reforming)，轉(zhuǎn)化為富含氫的和富含一氧化碳的氣體。
為了將一氧化碳轉(zhuǎn)化為另一種的富含氫的氣體，轉(zhuǎn)化爐之后可以有一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換階段。
尤其是如果轉(zhuǎn)化爐或轉(zhuǎn)換階段之后有至少又一個(gè)用于進(jìn)一步還原一氧化碳的處理階段，這也是優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)有利的實(shí)施方案，轉(zhuǎn)化爐之后有變壓吸附(pressure swing adsorption)的階段。替代地或除此之外，該轉(zhuǎn)化爐之后也可以有，例如，作為進(jìn)一步處理階段的選擇性氧化(selective oxidation)階段。
如果在生產(chǎn)和/或精加工纖維幅的過程中所得到的廢產(chǎn)品不足以滿足能量需求，則可以將附加的氫碳和/或附加的H2進(jìn)料到轉(zhuǎn)化爐中。在這種情況下，例如，以天然氣、生物質(zhì)(biomass)、木材薄片和/或同類物質(zhì)的形式提供附加的氫碳是可能的。如果H2是可得到的，意味著例如如果有H2管網(wǎng)(grid)，可以具體地如已描述的另外提供H2。
優(yōu)選在每種情況下在機(jī)器需要的那個(gè)位置產(chǎn)生工藝用熱和/或電能。換句話說，在每種情況下可以在待加熱或待供給電能的機(jī)器的具體部件之上、之中或附近產(chǎn)生工藝用熱和/或電能。
通過燃料電池從獲得的富含氫的氣體和/或從例如取自管網(wǎng)或儲(chǔ)罐的附加的氫來產(chǎn)生工藝用熱和/或電能是有利的。通過優(yōu)選燃燒獲得的氫或甲醇和/或例如取自管網(wǎng)或儲(chǔ)罐的附加的氫來產(chǎn)生工藝用熱是優(yōu)選的。
在下文中使用代表性的實(shí)施方案并參考附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1是生物質(zhì)(氫碳)轉(zhuǎn)化成氫(H2)的圖，和圖2是產(chǎn)生工藝用熱和/或電能供給機(jī)器用于生產(chǎn)和/或精加工纖維幅的工藝流程圖。
在下文中參考圖1和2完全通過實(shí)施例來描述產(chǎn)生工藝用熱和/或電能供給機(jī)器用于生產(chǎn)和/或精加工纖維幅、尤其是紙幅或紙板幅的根據(jù)本發(fā)明方法的有利實(shí)施方案。因此所述的機(jī)器可以是，例如，包括上游備料(stockpreparation)部分和用于精加工纖維幅或紙幅的任何部件的造紙機(jī)。
首先，從生產(chǎn)和/或精加工纖維幅過程中所得到的廢產(chǎn)品中產(chǎn)生具有最大可能氫比例的氣體。然后將此富含氫的氣體用來產(chǎn)生必需的工藝用熱和/或必需的電能。
該廢料可以是，例如，樹皮，對(duì)后續(xù)生產(chǎn)過程無用的纖維、切邊料和/或同類的物質(zhì)，意味著一般意義上的生物質(zhì)或氫碳。除了生物質(zhì)之外，尤其是使用天然氣、醇和/或同類的物質(zhì)是可能的。
還可以將使用的廢產(chǎn)品首先轉(zhuǎn)化為甲醇。
圖2顯示了生物質(zhì)(氫碳)轉(zhuǎn)化為氫(H2)的圖，由此，除了生物質(zhì)之外，使用例如，天然氣、醇和/或同類物質(zhì)也是可能的。
如在圖2中明顯的，可以將生物質(zhì)或使用的廢產(chǎn)品首先進(jìn)料到轉(zhuǎn)化爐10。用此轉(zhuǎn)化爐10，將涉及的氫碳(CnHm)轉(zhuǎn)化為富含氫的氣體和富含一氧化碳的氣體。為了這個(gè)目的，將空氣以及氫碳CnHm進(jìn)料到轉(zhuǎn)化爐10中。在自熱轉(zhuǎn)化和蒸氣轉(zhuǎn)化的情況下，額外供應(yīng)水。在部分氧化的情況下，僅僅供應(yīng)空氣。通過轉(zhuǎn)化爐10的上游作業(yè)(upstream operation)，可以將各自的能源載體(例如，生物質(zhì))通過燃燒轉(zhuǎn)化為氫或富含氫的氣體。在研究中的情況下，例如，這發(fā)生在約800℃溫度下。
可用轉(zhuǎn)化爐10，例如，通過自熱轉(zhuǎn)變、部分氧化或蒸氣轉(zhuǎn)變，將生物質(zhì)或使用的廢產(chǎn)品的氫碳CnHm轉(zhuǎn)化為富含氫和富含一氧化碳的氣體。為了將一氧化碳轉(zhuǎn)化為另一種富含氫的氣體，轉(zhuǎn)化爐10之后可以有轉(zhuǎn)換階段12。
在研究的情況下，之后有，例如，蒸氣轉(zhuǎn)化階段，其中氫是分兩步從氫碳CnHm中獲得的。在第一步中首先將氫碳CnHm在轉(zhuǎn)化爐10中轉(zhuǎn)化為富含氫的氣體和富含一氧化碳的氣體。然后分離出所得到的一氧化碳(CO)并且在第二步，即在轉(zhuǎn)換階段12中將其與水或蒸汽混合以產(chǎn)生另外的氫級(jí)分(hydrogen fraction)?？蓱?yīng)用的反應(yīng)方程式如下
因此H2和CO是不分離的。CO和H2O“選擇性地”相互反應(yīng)。
轉(zhuǎn)化爐10或轉(zhuǎn)換階段12之后可以有至少又一個(gè)用于進(jìn)一步還原一氧化碳的處理階段。
在這種情況下，轉(zhuǎn)化爐10或轉(zhuǎn)換階段12后面可以有，例如，作為進(jìn)一步處理階段的變壓吸附階段14和/或選擇性氧化階段16。
變壓吸附(PSA)階段可以具體包括下列階段-在高壓下吸附-壓力下降-在低壓下用產(chǎn)品氣體沖洗(flushing)-用未處理的氣體或產(chǎn)品氣體增加壓力在選擇性CO氧化(階段16)的情況下，可以通過供應(yīng)氧或空氣并在催化劑的幫助下將一氧化碳有選擇地氧化為CO2。由此至少大量地保持了合成氣的氫含量。
如果在生產(chǎn)和/或精加工纖維幅過程中所得到的廢產(chǎn)品不足以滿足能量需求，則可以向轉(zhuǎn)化爐10中供應(yīng)附加的氫碳。在這種情況下，可以將這些附加的氫碳以例如天然氣、生物質(zhì)、木材薄片和/或同類物質(zhì)的形式供應(yīng)給轉(zhuǎn)化爐10。
在每種情況下，優(yōu)選在機(jī)器需要的位置產(chǎn)生工藝用熱和/或電能。換句話說，在每種情況下，可以在待加熱或待供給電能的具體部件之上、之中或附近產(chǎn)生工藝用熱和/或電能。
如在圖2中明顯的，尤其可用至少一個(gè)燃料電池18從獲得的富含氫的氣體產(chǎn)生工藝用熱和/或電能。因此優(yōu)選通過燃燒獲得的氫或甲醇來產(chǎn)生工藝用熱。
圖2顯示了產(chǎn)生用于造紙機(jī)20的工藝用熱或電能的工藝流程圖，其中將木材、纖維和/或同類物質(zhì)供應(yīng)給造紙機(jī)并且傳遞紙張10。
又如在這個(gè)工藝流程圖中明顯的，將造紙機(jī)20中得到的廢物或生物質(zhì)進(jìn)料到轉(zhuǎn)化爐10。在研究的情況下，額外將天然氣送入這個(gè)轉(zhuǎn)化爐10。
在一方面將通過轉(zhuǎn)化爐10獲得的氫H2直接地送到造紙機(jī)20中作為燃料。在另一方面，將通過轉(zhuǎn)化爐10產(chǎn)生的氫H2送到至少一個(gè)燃料電池18中，其在研究的情況下傳遞工藝用熱和電能二者供給造紙機(jī)20。
參考標(biāo)記的列表10轉(zhuǎn)化爐12轉(zhuǎn)換階段階段14變壓吸附階段階段16選擇性氧化階段階段18燃料電池20造紙機(jī)
權(quán)利要求
1.產(chǎn)生工藝用熱和/或電能供給機(jī)器(20)用于生產(chǎn)和/或精加工纖維幅、尤其是紙幅或紙板幅的方法，其特征在于從生產(chǎn)和/或精加工纖維幅過程中所得到的廢產(chǎn)品中產(chǎn)生具有最大可能氫比例的氣體，并且將此富含氫的氣體用來產(chǎn)生必需的工藝用熱和/或必需的電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將樹皮、纖維、切邊料和/或同類物質(zhì)用作廢產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于首先將使用的廢產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為甲醇和/或使用DMFC(直接的甲醇燃料電池)。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于首先將使用的廢產(chǎn)品進(jìn)料到轉(zhuǎn)化爐(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于通過自熱轉(zhuǎn)化用轉(zhuǎn)化爐(10)將使用的廢產(chǎn)品的氫碳轉(zhuǎn)化為富含氫和富含一氧化碳的氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于通過部分氧化用轉(zhuǎn)化爐(10)將使用的廢產(chǎn)品的氫碳轉(zhuǎn)化為富含氫和富含一氧化碳的氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于通過蒸汽轉(zhuǎn)化用轉(zhuǎn)化爐(10)將使用的廢產(chǎn)品的氫碳轉(zhuǎn)化為富含氫和富含一氧化碳的氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于轉(zhuǎn)化爐(10)之后有用于將一氧化碳轉(zhuǎn)化成另一種富含氫的氣體的轉(zhuǎn)換階段(12)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于轉(zhuǎn)化爐(10)或轉(zhuǎn)換階段(12)之后有用于進(jìn)一步還原一氧化碳的至少又一個(gè)處理階段(14，16)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于轉(zhuǎn)化爐(10)之后有作為進(jìn)一步處理階段的用于變壓吸附的轉(zhuǎn)換階段(14)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于轉(zhuǎn)化爐(10)之后有作為進(jìn)一步處理階段的用于選擇性氧化的轉(zhuǎn)換階段(16)。
12.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于如果在生產(chǎn)和/或精加工纖維幅的過程中所得到的廢產(chǎn)品不足以滿足能量需求，則將附加的氫碳和/或附加的H2進(jìn)料到轉(zhuǎn)化爐(10)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于將附加的氫碳以天然氣、生物質(zhì)、木材薄片和/或同類物質(zhì)的形式供應(yīng)到轉(zhuǎn)化爐(10)中。
14.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在每種情況中在機(jī)器(20)需要的位置產(chǎn)生工藝用熱和/或電能。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于在每種情況中在待加熱或待供給電能的機(jī)器(20)的具體部件之上、之中或附近產(chǎn)生工藝用熱和/或電能。
16.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于用至少一個(gè)燃料電池(18)從所獲得的富含氫的氣體和/或從例如取自管網(wǎng)或儲(chǔ)罐的附加的氫中產(chǎn)生工藝用熱和/或電能。
17.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于優(yōu)選通過燃燒獲得的氫或甲醇和/或例如取自管網(wǎng)或儲(chǔ)罐的附加的氫來產(chǎn)生工藝用熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及產(chǎn)生工藝用熱和/或電能的方法，所述的熱能和/或電能供給機(jī)器用于生產(chǎn)和/或精加工纖維材料幅、尤其是紙幅或紙板幅，在這期間，從生產(chǎn)和/或精加工纖維材料幅的過程中所得到的廢產(chǎn)品中產(chǎn)生具有最大可能氫比例的氣體，并且將此富含氫的氣體用來產(chǎn)生必需的工藝用熱和/或必需的電能。
文檔編號(hào)H01M8/10GK1918738SQ200580004425
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月10日
發(fā)明者費(fèi)邊·多林 申請(qǐng)人:沃依特制紙專利有限責(zé)任公司