到的生物质的水分含量，蒸汽爆破过程至少部分地分解 接收到的生物质的整体结构。（见例如图4B，其示出具有通过木质素围绕并粘结在一起的 纤维素纤维的纤维束的生物质切屑）在最后一段中，应用来自高压蒸汽供应端的至少大气 压力十四倍的蒸汽对生物质内部存在的任何气体和流体进行加热和加压，W在内部经由具 有提高的水分含量和降低的粘结性的生物质的快速降压分裂接收到的生物质的整体结构。
[0023] 在实施例中，蒸汽爆破单元108的两段或更多段包含至少热水化处理段和蒸汽爆 破段。
[0024] 热水化处理段具有用W接收生物质的切屑的输入腔W及将低压饱和蒸汽应用到 含有生物质切屑的容器中的低压蒸汽供应输入端。热水化处理段经配置W接收呈切屑形式 的生物质，包含叶子、针叶、茎皮W及木材。热水化处理段在高于木质素的玻璃化转变点的 溫度下将低压蒸气应用到生物质，W便软化并提高生物质的水分含量，因此在蒸汽爆破段 中生物质的纤维素纤维可W简单地自呈切屑形式的生物质在内部分裂。在实施例中，使用 蒸汽将生物质切屑加热到高于60°C。低压蒸汽供应输入端在大约常压PSI的压力下在高 于60摄氏度但低于145摄氏度的高溫下将低压饱和蒸汽应用到含有生物质切屑的容器中， 从而开始分解、水化处理并软化接收到的呈切屑形式的生物质。低压供应输入端可W由战 略上围绕容器放置的若干喷嘴构成。一组溫度传感器对接收到的生物质切屑的高溫提供反 馈。控制系统经配置W保持生物质切屑在热水化处理段中停留8到20分钟的滞留时间，所 述滞留时间足够长W在生物质移出到蒸汽爆破段之前用水分浸透生物质切屑。对于来自树 的树干的木块存在更短的滞留时间，且对于树枝、针叶等存在更长的滞留时间。
[00巧]热水化处理段可能经由螺旋进给系统将已经过软化且水分含量提高的生物质切 屑馈送到蒸汽爆破段。控制系统将蒸汽爆破段的压力维持在热水化处理段中存在的压力的 10到30倍并且维持在高溫下，例如160到270°C的溫度，优选地，190°C到220°C。压力可W 在180到450磅/平方英寸（PSI)下（优选地，300PSI)。蒸汽爆破段进一步将生物质的水 分含量升高到按重量计至少40 %，并且优选地，按重量计50 %到60 %的水分含量。按重量 计的水分百分比可W是水的重量除W由生物质切屑加上水重量构成的总重量。在蒸汽爆破 段中，经软化且含水的生物质切屑暴露于高溫和高压蒸汽中持续3分钟到15分钟的充分时 间段，W在部分中空的纤维素纤维和生物质材料的整体结构中的其它多孔区域内部形成高 压蒸汽。（见例如图4C，其示出具有通过木质素围绕并粘结在一起的纤维素纤维的纤维束 但是在放大时具有许多多孔区域的生物质切屑。）
[00%] 在热水化处理段之后，呈切屑形式的经软化生物质经过I)挤压和2)压缩的任何 组合成为插塞形式，其接着被馈送到连续式螺旋输送机系统。连续式螺旋输送机系统将呈 插塞形式的生物质移动到蒸汽爆破段中。连续式螺旋输送机系统使用呈插塞形式的生物质 防止来自在蒸汽爆破段中存在的高压蒸汽的回爆的反压影响热水化处理段。可W使用其它 方法，例如1)止回阀和2)分段移动生物质，其中每段可通过打开和关闭机构分离。
[0027] 蒸汽爆破段可W在高达85化Si下操作但是优选地保持低于45化si。一组传感器 可W检测操作压力。插塞式螺旋进给机沿着蒸汽爆破段传送切屑。高压蒸汽被引入到插塞 式螺旋进给机在称为蒸汽混合输送机的区段中。高压供应输入端可W由战略上围绕蒸汽混 合输送机放置的若干喷嘴构成。经由插塞式螺旋进给机精确地控制通过蒸汽爆破段馈送的 生物质切屑材料的比率。通过控制系统单独地控制蒸汽爆破段内的滞留时间。在蒸汽爆破 段中，呈插塞形式的生物质暴露于来自高压蒸汽输入端的至少160摄氏度和160PSI的高溫 和高压蒸汽中持续5分钟（并且优选地，大约10分钟），直到水分渗透生物质的整体结构的 多孔部分并且生物质中的所有流体和气体上升到高压。在实施例中，蒸汽爆破段具有一组 溫度和压力传感器W及控制系统，其中生物质暴露于来自第二蒸汽输入端的至少188摄氏 度和160PSI的高溫和高压蒸汽中持续5分钟到20分钟之间，直到水分渗透生物质的整体 结构的多孔部分。
[0028] 如所论述，当系统在生物质切屑中具有一定水平的湿度/水分W提供爆破源时蒸 汽爆破过程最佳地作用。因此通常，当在蒸汽爆破反应器中时切屑的水分大体上为按重量 计至少50%到55%。在蒸汽爆破单元108的蒸汽爆破段中，在含有具有经软化木质素的生 物质切屑的室中，压力和溫度升高到比热水化处理段中具有生物质切屑的容器的操作环境 高至少二十度的升高的溫度W及比室中的常压高十四倍的升高的压力，但是具有比热水化 处理段中设置的时间段更短的持续时间。
[0029] 连续式螺旋输送机系统将呈插塞形式的生物质通过蒸汽爆破段馈送到精炼段。蒸 汽爆破段禪合到精炼段，精炼段具有一个或多个刀片，其经配置W在经加压生物质通过出 口孔离开蒸汽爆破段到维持在低于蒸汽爆破段内压力的=分之一的压力下的吹洗管线之 前机械地揽拌经加压生物质W便在内部分裂经加压生物质。在精炼段中的机械揽拌经配置 W使得呈颗粒形式的所得生物质具有生物质颗粒的平均尺寸的更一致的大小分布。精炼段 的刀片机械地揽拌经加压且湿润的生物质并且将揽拌后的生物质送到孔口出口。
[0030] 在实施例中，小开口形成出口并且进入维持在大约4到10己的压力下的管或其它 容器区域中，并且在高压下的任何内部流体或气体膨胀W在内部分裂生物质。在一些情况 下，来自蒸汽爆破反应器中的高压的压降一直向下至大气压力。在任一情况下，在管中或在 蒸汽爆破段中的出口与旋流器除水段之间的其它容器中发生的较大压降快速地下降。在实 施例中，快速地进行压降，方法是通过将在160到450PSI之间的生物质的整体结构伸入在 显著减压（例如4到10己）下的管中，W引起在压力下降后或归因于在压力下降低于其蒸 气压后液体水"闪蒸"成蒸气而导致的内部"爆破"蒸汽快速膨胀，其在内部将呈切屑形式 的生物质分裂成生物质细小颗粒。在另一实施例中，蒸汽爆破段的蒸汽爆破反应器部分含 有专用排出机构，其经配置W将生物质切屑材料"爆破"到大气压力下的下一段。排出机构 打开并将来自高压蒸汽爆破反应器的生物质释放出此反应器排出出口阀口或口到泄料槽 的进给管线中。
[0031] 因此，出自此段中的蒸汽爆破反应器的经加压蒸汽或过热水快速地下降W引起爆 破，运将生物质切屑分解成细小颗粒。（见例如图4D，其示出爆破成生物质细颗粒453的生 物质切屑。）构成生物质的原始纤维束爆破成形成离散的细粉末颗粒的碎片。（见例如图 4A到4C，其示出具有通过木质素围绕并粘结在一起的纤维素纤维的纤维束的生物质切屑 的不同放大水平并与图4D形成对比。）
[0032] 在容器/吹洗管线的末端处，水分和生物质切屑被挤出反应器排出口到在大致大 气压力下的容器，例如吹洗管线。部分中空的纤维和生物质材料的其它多孔区域内部的高 压蒸汽或水转换成蒸气使得生物质细胞爆破成细颗粒的潮湿粉末。生物质的整体结构包含 木质素和围绕多个纤维素纤维的半纤维素的有机聚合物。生物质的整体结构在此SEP步骤 中在内部分裂，此SEP步骤使用至少水分、压力和热量来释放和暴露纤维素纤维，W使其能 够（作为实例）在生物质气化反应期间直接起反应而不是仅在木质素和半纤维素层已首先 反应从而接着暴露纤维素纤维之后起反应。高溫还减少了分解生物质的结构所需的能源/ 力，因为存在促进沿着中层的纤维分离的木质素软化。
[0033] 因此，在内部在蒸汽爆破段中，在蒸汽爆破反应器中存在机械机构开口（例如，阀 口或口）或仅仅小孔。反应器填充有在高压力下可能呈插塞形式的经软化生物质切屑，并 且在将那些经软化生物质切屑暴露于低压一段时间之后，W物理方式将含有木质素、纤维 素纤维和半纤维素的生物质的纤维束的整体结构分裂成碎片并且彼此分离。当在蒸汽爆破 反应器中在不太苛刻的条件下（例如，175到185摄氏度和160PSI)操作蒸汽爆破过程时， 那么小纤维碎片大小的颗粒自排出口排出并且在更苛刻的条件下（例如，300PSI)产生非 常非常精细的颗粒。
[0034] 来自所述段的产生为潮湿的细颗粒形式的生物质具有小于50微米厚且小于500 微米长的平均尺寸。在实施例中，蒸汽爆破段禪合到精炼段，精炼段具有一个或多个刀片， 其经配置W在经加压生物质通过出口孔离开蒸汽爆破段到吹洗管线之前机械地揽拌经加 压生物质，并且所产生的具有降低的水分含量的生物质细颗粒包含成碎裂的、撕破的、撕碎 的及其任何组合的并且可W大体上具有小于30微米厚且小于250微米长的平均尺寸的纤 维素纤维。所产生的那些潮湿的生物质细颗粒随后被馈送到生物质气化炉114的进给区。
[0035]在内部将纤维束中的生物质的整体结构分裂成纤维素纤维、木质素和半纤维素的 片段和碎片引起W下所有=者：1)相比于接收到的呈切屑形式的生物质，呈细颗粒形式的 生物质的表面积增大，2)消除在开始纤维素纤维的反应之前使木质素和半纤维素的外层起 反应的需要，W及3)呈细颗粒形式的生物质的粘度发生改变W如同沙粒而不是如同纤维 流动。
[0036] 由SEP反应器产生的至生物质的形态改变可W包含：
[0037] a.没有完整的纤维结构存在，而是所有部件爆破从而引起更多表面积，运导致在 生物质气化炉中的更高反应速率；
[00測b.纤维呈现弯曲，它们分层，细胞壁被暴露并破裂；
[0039] C.一些木质素保持依附纤维素纤维的细胞壁；
[0040] d.半纤维素被部分地水解且连同木质素一起被部分地溶解；
[0041] e.木质素与碳水化合物/多糖（即半纤维素和纤维素）之间的粘结大部分断裂； W及
[0042] f.本文中所论述的许多其它改变。
[0043] 所形成的潮湿的细颗粒可W是例如平均直径20到50微米厚并且长度小于100微 米。应注意，1英寸=25, 400微米。因此，生物质作为切屑来自削片机单元104时平均高达 1英寸长且0. 25英寸厚，并且作为潮湿的细颗粒时变成平均直径20到50微米厚且长度小 于100微米，运在大小上减小了超过2000倍。饱和生物质切屑的剧烈爆破分解在W比呈切 屑形式的生物质的多孔区域中的饱和高压水分可自生物质的结构逸出的速率更迅速的速 率下发生。
[0044] 应注意，不需要细胞或纤维束的外部机械分离，实际上所述过程使用蒸汽来从内 部向外爆破细胞。（见图4E，其示出具有被磨损的或部分地分离成个别纤维的一束纤维的 生物质切屑，生物质切屑451。）在生物质切屑上使用沈P产生纤维素和具有一些木质素涂 层的半纤维素的细小颗粒。（见图4D，其示出实例生物质切屑，包含第一生物质切屑451，分 解成生物质细颗粒453。）此呈细粒形式的木质素、半纤维素和纤维素的复合物具有高密度 的可W在系统中移动/传送的高表面积。
[0045] 所产生的生物质细颗粒向下游被馈送到生物质气化炉114W用于在生物质气化 炉114的反应器中的快速生物质气化反应，因