束的 实例生物质切屑451的不同放大水平。
[0096] 图4D示出了爆破成生物质细颗粒453的实例生物质切屑，包含第一生物质切屑 451。
[0097] 图4E示出了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 451。
[0098] 图5示出了经配置W产生包含合成气体产物的化学制品的福射热化学反应器的 实施例的流动示意图。多外壳福射热化学反应器514包含具有环形腔的耐火容器534,环形 腔具有内壁。福射热化学反应器514具有由实屯、材料制成的两个或更多个福射管536。一 个或多个福射管536定位在带耐火内衬的容器534的腔内部。
[0099] 发热的热源538对管536的空间内部加热。因此，每个福射管536用在管536的 每个末端处的发热的热源538 (例如，蓄热式燃烧器或燃气燃烧器）从内部加热。每个福射 管536通过管536的每个末端处的热量插入口W及可能地通过位于两个末端之间的一个或 多个热量插入口用火和来自燃烧器的气体从内部加热。一个或多个天然气燃气燃烧器538 的火焰和经加热气体充当发热的热源，其在900°C与1800°C之间的溫度下供应到多个福射 管并且连接到福射管536的两个末端。每个管536可W由SiC或其它类似材料制成。 阳100] -个或多个进给管线542将生物质和反应气体供应到化学反应器514的顶部或上 部部分中。用于生物质颗粒和蒸汽的进给管线542在用于在内部加热的福射管536的带耐 火内衬的容器534中的入口点下方进入。进给管线112经配置W将包含1)生物质颗粒、 2)反应气体、3)蒸汽、4)热传递辅助颗粒、或5)上述四种中的任一种的化学反应物供应到 福射热化学反应器中。通过福射热促进的化学反应在具有内部火的多个福射管536外部进 行。通过福射热促进的化学反应在带耐火内衬的容器534的腔的内壁W及一个或多个福射 管536中的每一个的外壁内进行。 阳1〇U 化学反应可W是包含1)生物质气化（化血+肥0-CO+肥+肥0巧）W及2)其它类 似控类分解反应中的一个或多个的吸热反应，其使用福射热在福射热化学反应器514中进 行。蒸汽化20)与炭的摩尔比在1:1到1:4的范围内，并且溫度足够高W在不存在催化剂 的情况下进行化学反应。 阳102] 至福射热反应器设计中的用作原材料的生物质颗粒具有W下有利效果：通过更有 效地将福射热传递到气体夹带的颗粒而提高并且能够维持超过1200摄氏度的工艺气体溫 度、对于给定量的生物质进给提高产生一氧化碳和氨气的合成气组分的气化炉良率、W及 经由减少焦油和C化締控的产生而改进工艺卫生。用于福射热反应器的控制系统使从反应 器的表面传递的福射热匹配生物质颗粒的流动速率W产生W上优势。 阳103] 控制系统控制燃气燃烧器538 W供应热能到化学反应器514,从而帮助使得化学 反应器产生的福射热具有高热通量。化学反应器514的内表面经对准Wl)吸收并再发射 福射能量、2)高度反射福射能量、W及3)运些的任何组合，从而维持附件超高热通量化学 反应器514的操作溫度。因此，耐火容器的腔内壁和一个或多个管536中的每一个的外壁 发射福射热能源到（例如）生物质颗粒W及在给定管536的外壁与耐火容器的内壁之间存 在的任何其它热传递辅助颗粒。因此，耐火容器经由管536从沿着耐火容器的顶部和底部 定位的燃烧器538吸收或反射浓缩能源W引起通过热福射和反射的能源传输，从而将热通 量大体上输送到化学反应器内部的生物质颗粒、热传递辅助颗粒W及反应气体。隔热耐火 容器的腔的内壁W及多个管536通过或者吸收福射并将其再福射到热传递辅助颗粒或者 将入射福射反射到热传递辅助颗粒而充当福射分配器。福射热化学反应器514使用主要通 过福射的热传递而不是对流或传导促进的超高热通量和高溫。
[0104] 煤炭颗粒上通常使用的对流生物质气化炉通常最多到达5到10kW/nT2的热通量。 高福射热通量生物质气化炉将使用明显更大的热通量，是在对流促进的生物质气化炉中存 在的那些量的至少S倍（即，高于25kW/nT2)。通常，在高溫下（壁溫度>950摄氏度）使用 福射，可W用适当地设计的反应器实现更高的通量（高于80kW/nT2的高热通量）。在一些 情况下，高热通量可W是100kW/nT2到250kW/nT2。
[0105] 接下来，可W在通过计算机执行的计算机可执行指令的一般情境中（例如，程序 模块）描述用于控制系统的各种算法和方法。通常，程序模块包含例程、程序、对象、组件、 数据结构等，其执行特定任务或实施具体抽象数据类型。所属领域的技术人员可W将本文 中的描述和/或图实施为计算机可执行指令，其可W在下文论述的任何形式的计算机可读 媒体上实施。一般来说，程序模块可W实施为软件指令、电子硬件的逻辑块W及两者的组 合。软件部分可W存储在机器可读媒体上并且W任何数目的编程语言编写，例如化va、C++、 C等。机器可读媒体可W是硬盘驱动器、外部驱动器、DRAM、磁带机、存储条等但是不涵盖瞬 时信号。因此，可W唯一地使用硬件逻辑、硬件逻辑与软件交互作用或仅使用软件构造算法 和控制系统。 阳106] 然而，本设计的一些特定实施例已经展示本设计不限于运些实施例。例如，来自各 种设备过程的回收废热可W用来预热燃烧空气或可W用于其它类似加热构件。蓄热式气体 燃烧器或常规燃烧器可W用作锅炉的热源。蒸汽甲烧转化可W是/包含S皿（蒸汽控类转 化炉），其使包含控类（烧控、締控、烘控、芳族物、巧喃、酪类、甲酸、酬类、醒类、乙酸等）W 及氧合物的短链控类（<C20)分裂成合成气组分。本设计应被理解为不受本文所述的具体 实施例限制，而是仅通过所附权利要求书的范围来限制。
【主权项】
1. 一种用以从生物质中产生合成气的集成设备，其包括： 蒸汽爆破单元，其具有用以接收生物质切肩用作原料的输入腔、一个或多个蒸汽供应 输入端、以及用以预处理所述生物质以用于后续供应到生物质气化炉的两段或更多段，其 中所述两段或更多段使用应用到所述生物质的热量、压力和水分的组合以使所述生物质成 为潮湿的细颗粒形式，其中所述两段或更多段经配置以至少部分地分解所述接收到的生物 质切肩的整体结构，方法是通过应用来自第一蒸汽供应输入端的蒸汽以开始降低在木质素 与来自所述生物质的纤维素纤维的半纤维素之间的粘结并提高所述接收到的生物质切肩 的水分含量，并且接着在所述段中应用来自第二蒸汽供应输入端的至少大气压力十四倍的 蒸汽对所述生物质内部存在的任何气体和流体进行加热和加压，其中在至所述两段或更多 段的出口孔处，经由所述生物质的快速降压在内部分裂所述经加压生物质的所述整体结 构，其中分裂后的所述生物质产生从所述段离开的具有小于70微米厚且小于500微米长的 平均尺寸的细颗粒形式，并且所产生的那些潮湿的生物质细颗粒随后被馈送到所述生物质 气化炉的进给区；并且 其中所述生物质气化炉具有反应器容器，其经配置以使所述潮湿的细颗粒形式的生物 质起反应，所述潮湿的细颗粒形式的生物质归因于通过所述蒸汽爆破单元的分裂而相比于 所述输入腔中的所述接收到的生物质切肩具有减小的颗粒大小以及整体增大的表面积，其 中所述生物质气化炉具有第三蒸汽供应输入端和一个或多个热源，并且在存在所述蒸汽的 情况下，所述细颗粒形式的生物质在所述反应器容器中以快速生物质气化反应起反应从而 产生至少合成气组分，包含氢气（H2)和一氧化碳（CO)，其中所述蒸汽爆破单元和所述生物 质气化炉是所述集成设备的一部分。2. 根据权利要求1所述的集成设备，其中所述蒸汽爆破单元的所述两段或更多段包含 至少热水化处理段和蒸汽爆破段，其中所述热水化处理段具有用以接收所述生物质切肩的 所述输入腔，并且所述第一蒸汽供应输入端经配置以在大约常压PSI的压力下在高于60摄 氏度但低于145摄氏度的高温下将低压饱和蒸汽应用到含有所述生物质切肩的容器中，从 而开始分解、水化处理并软化所述接收到的生物质切肩，其中一组温度传感器对所述接收 到的生物质切肩的高温提供反馈，并且其中控制系统经配置以保持所述生物质切肩在所述 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以在所述生物质移出到 所述蒸汽爆破段之前用水分浸透所述生物质切肩。3. 根据权利要求2所述的集成设备，其中所述热水化处理段经由螺旋进给系统将已经 过软化且水分含量提高的所述生物质切肩馈送到所述蒸汽爆破段，所述蒸汽爆破段通过所 述控制系统维持在所述热水化处理段中存在的压力的10到30倍的压力下，并且所述蒸汽 爆破段进一步升高所述生物质的所述水分含量和构成所述生物质的细胞的内部压力。4. 根据权利要求1所述的集成设备，其中在所述热水化处理段之后，所述呈切肩形式 的经软化生物质经过1)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，所述系统将所述呈插塞形式的生物质移动到蒸汽爆破段中，其中在所述 连续式螺旋输送机系统中，所述呈所述插塞形式的生物质防止来自在所述蒸汽爆破段中存 在的常压的至少十四倍下的高压蒸汽的回爆的反压影响所述热水化处理段，并且 其中来自所述生物质气化炉的包含所述氢气（H2)和所述一氧化碳（CO)的所述合成气 组分被馈送到下游甲醇合成反应器以形成甲醇，所述反应器也是所述集成设备的一部分。5. 根据权利要求4所述的集成设备，其中所述蒸汽爆破段耦合到精炼段，所述精炼段 具有一个或多个刀片，其经配置以在所述经加压生物质通过所述出口孔离开所述蒸汽爆破 段到维持在低于所述蒸汽爆破段内压力的三分之一的压力下的吹洗管线之前机械地搅拌 所述经加压生物质以便在内部分裂所述经加压生物质，其中在所述精炼段中的所述机械搅 拌经配置以使得呈颗粒形式的所得生物质具有所述生物质颗粒的平均尺寸的更一致的大 小分布。6. 根据权利要求2所述的集成设备，其中所述蒸汽爆破段具有一组温度和压力传感器 以及所述控制系统，其中所述生物质暴露于来自所述第二蒸汽供应输入端的至少188摄氏 度和160PSI的高温和高压蒸汽中持续5分钟到20分钟之间，直到水分渗透所述生物质的 整体结构的多孔部分并且所述生物质中的所有所述流体和气体上升到所述高压，其中输送 机系统将所述生物质通过所述蒸汽爆破段馈送到所述出口孔，其中所述出口孔的小开口进 入维持在4到10巴的减压下的管中，并且在所述高压下的任何内部流体或气体膨胀以在内 部将所述生物质的所述整体结构分裂成所述潮湿的细颗粒生物质。7. 根据权利要求1所述的集成设备，其中所述蒸汽爆破单元的所述两段或更多段包 含热水化处理段和蒸汽爆破段，其中所述热水化处理段具有第一组温度传感器和控制系 统，其经配置以在高于所述木质素的玻璃化转变点的温度下经由所述第一蒸汽供应输入端 将所述蒸汽应用到所述生物质切肩，以便软化并提高所述生物质的所述水分含量，因此至 少在所述蒸汽爆破段中所述生物质的所述纤维素纤维可以自所述生物质在内部分裂，其中 所述热水化处理段经配置以接收所述生物质切肩，其可包含叶子、针叶、茎皮以及干材，并 且接着所述控制系统使用所述蒸汽将所述热水化处理段中的所述生物质切肩加热到高于 60°C，滞留8到20分钟的时间，且接着将所述生物质送到所述蒸汽爆破段以在部分中空的 纤维素纤