专利名称：产生工艺用热和/或电能的方法
技术领域：
本发明涉及产生工艺用热和/或电能供给机器(20)用于生产和/或精加工纤维幅、尤其是纸幅或纸板幅的方法。
至今，通过燃烧化石燃料或废产品来产生用于造纸机的工艺用热。在远的发电站产生用于造纸机的电能。
本发明的目的是创造改进的最初提到的这类方法。尤其，使用可再生能源和/或替代燃料也应该是可能的。
根据本发明，通过从生产和/或精加工纤维幅的过程中所得到的废产品中产生具有最大可能氢比例的气体，并且将此富含氢的气体用来产生必需的工艺用热和/或必需的电能来实现这个目的。
根据本发明的这个方面，具体地也可以使用可再生能源和/或替代燃料，而在这样情况下尤其可以将废产品用于合理的用途，所述废产品来自有助于生产和/或精加工纤维幅的机器或在生产和/或精加工纤维幅中涉及的造纸机。此外，目前能量的分散产生也是可能的。
具体地，可以使用树皮(bark)、纤维、切边料(edge cuttings)和/或同类物质作为废产品。
还可以将使用的废产品首先转变成甲醇。替代地或除此之外，尤其使用所谓的DMFC(直接的甲醇燃料电池)也是可能的。
根据本发明方法的优选的实施方面，首先将使用的废产品输送到转化炉(reformer)。在这种情况下，使用的废产品的氢碳可以用转化炉，例如通过自热转化(autothermic reforming)、部分氧化(partial oxidation)或蒸气转化(vapor reforming)，转化为富含氢的和富含一氧化碳的气体。
为了将一氧化碳转化为另一种的富含氢的气体，转化炉之后可以有一个或多个转换阶段。
尤其是如果转化炉或转换阶段之后有至少又一个用于进一步还原一氧化碳的处理阶段，这也是优势。
根据有利的实施方案，转化炉之后有变压吸附(pressure swing adsorption)的阶段。替代地或除此之外，该转化炉之后也可以有，例如，作为进一步处理阶段的选择性氧化(selective oxidation)阶段。
如果在生产和/或精加工纤维幅的过程中所得到的废产品不足以满足能量需求，则可以将附加的氢碳和/或附加的H2进料到转化炉中。在这种情况下，例如，以天然气、生物质(biomass)、木材薄片和/或同类物质的形式提供附加的氢碳是可能的。如果H2是可得到的，意味着例如如果有H2管网(grid)，可以具体地如已描述的另外提供H2。
优选在每种情况下在机器需要的那个位置产生工艺用热和/或电能。换句话说，在每种情况下可以在待加热或待供给电能的机器的具体部件之上、之中或附近产生工艺用热和/或电能。
通过燃料电池从获得的富含氢的气体和/或从例如取自管网或储罐的附加的氢来产生工艺用热和/或电能是有利的。通过优选燃烧获得的氢或甲醇和/或例如取自管网或储罐的附加的氢来产生工艺用热是优选的。
在下文中使用代表性的实施方案并参考附图来更详细地描述本发明，其中
图1是生物质(氢碳)转化成氢(H2)的图，和图2是产生工艺用热和/或电能供给机器用于生产和/或精加工纤维幅的工艺流程图。
在下文中参考图1和2完全通过实施例来描述产生工艺用热和/或电能供给机器用于生产和/或精加工纤维幅、尤其是纸幅或纸板幅的根据本发明方法的有利实施方案。因此所述的机器可以是，例如，包括上游备料(stockpreparation)部分和用于精加工纤维幅或纸幅的任何部件的造纸机。
首先，从生产和/或精加工纤维幅过程中所得到的废产品中产生具有最大可能氢比例的气体。然后将此富含氢的气体用来产生必需的工艺用热和/或必需的电能。
该废料可以是，例如，树皮，对后续生产过程无用的纤维、切边料和/或同类的物质，意味着一般意义上的生物质或氢碳。除了生物质之外，尤其是使用天然气、醇和/或同类的物质是可能的。
还可以将使用的废产品首先转化为甲醇。
图2显示了生物质(氢碳)转化为氢(H2)的图，由此，除了生物质之外，使用例如，天然气、醇和/或同类物质也是可能的。
如在图2中明显的，可以将生物质或使用的废产品首先进料到转化炉10。用此转化炉10，将涉及的氢碳(CnHm)转化为富含氢的气体和富含一氧化碳的气体。为了这个目的，将空气以及氢碳CnHm进料到转化炉10中。在自热转化和蒸气转化的情况下，额外供应水。在部分氧化的情况下，仅仅供应空气。通过转化炉10的上游作业(upstream operation)，可以将各自的能源载体(例如，生物质)通过燃烧转化为氢或富含氢的气体。在研究中的情况下，例如，这发生在约800℃温度下。
可用转化炉10，例如，通过自热转变、部分氧化或蒸气转变，将生物质或使用的废产品的氢碳CnHm转化为富含氢和富含一氧化碳的气体。为了将一氧化碳转化为另一种富含氢的气体，转化炉10之后可以有转换阶段12。
在研究的情况下，之后有，例如，蒸气转化阶段，其中氢是分两步从氢碳CnHm中获得的。在第一步中首先将氢碳CnHm在转化炉10中转化为富含氢的气体和富含一氧化碳的气体。然后分离出所得到的一氧化碳(CO)并且在第二步，即在转换阶段12中将其与水或蒸汽混合以产生另外的氢级分(hydrogen fraction)。可应用的反应方程式如下
因此H2和CO是不分离的。CO和H2O“选择性地”相互反应。
转化炉10或转换阶段12之后可以有至少又一个用于进一步还原一氧化碳的处理阶段。
在这种情况下，转化炉10或转换阶段12后面可以有，例如，作为进一步处理阶段的变压吸附阶段14和/或选择性氧化阶段16。
变压吸附(PSA)阶段可以具体包括下列阶段-在高压下吸附-压力下降-在低压下用产品气体冲洗(flushing)-用未处理的气体或产品气体增加压力在选择性CO氧化(阶段16)的情况下，可以通过供应氧或空气并在催化剂的帮助下将一氧化碳有选择地氧化为CO2。由此至少大量地保持了合成气的氢含量。
如果在生产和/或精加工纤维幅过程中所得到的废产品不足以满足能量需求，则可以向转化炉10中供应附加的氢碳。在这种情况下，可以将这些附加的氢碳以例如天然气、生物质、木材薄片和/或同类物质的形式供应给转化炉10。
在每种情况下，优选在机器需要的位置产生工艺用热和/或电能。换句话说，在每种情况下，可以在待加热或待供给电能的具体部件之上、之中或附近产生工艺用热和/或电能。
如在图2中明显的，尤其可用至少一个燃料电池18从获得的富含氢的气体产生工艺用热和/或电能。因此优选通过燃烧获得的氢或甲醇来产生工艺用热。
图2显示了产生用于造纸机20的工艺用热或电能的工艺流程图，其中将木材、纤维和/或同类物质供应给造纸机并且传递纸张10。
又如在这个工艺流程图中明显的，将造纸机20中得到的废物或生物质进料到转化炉10。在研究的情况下，额外将天然气送入这个转化炉10。
在一方面将通过转化炉10获得的氢H2直接地送到造纸机20中作为燃料。在另一方面，将通过转化炉10产生的氢H2送到至少一个燃料电池18中，其在研究的情况下传递工艺用热和电能二者供给造纸机20。
参考标记的列表10转化炉12转换阶段阶段14变压吸附阶段阶段16选择性氧化阶段阶段18燃料电池20造纸机
权利要求
1.产生工艺用热和/或电能供给机器(20)用于生产和/或精加工纤维幅、尤其是纸幅或纸板幅的方法，其特征在于从生产和/或精加工纤维幅过程中所得到的废产品中产生具有最大可能氢比例的气体，并且将此富含氢的气体用来产生必需的工艺用热和/或必需的电能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将树皮、纤维、切边料和/或同类物质用作废产品。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于首先将使用的废产品转化为甲醇和/或使用DMFC(直接的甲醇燃料电池)。
4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于首先将使用的废产品进料到转化炉(10)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于通过自热转化用转化炉(10)将使用的废产品的氢碳转化为富含氢和富含一氧化碳的气体。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于通过部分氧化用转化炉(10)将使用的废产品的氢碳转化为富含氢和富含一氧化碳的气体。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于通过蒸汽转化用转化炉(10)将使用的废产品的氢碳转化为富含氢和富含一氧化碳的气体。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，其特征在于转化炉(10)之后有用于将一氧化碳转化成另一种富含氢的气体的转换阶段(12)。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的方法，其特征在于转化炉(10)或转换阶段(12)之后有用于进一步还原一氧化碳的至少又一个处理阶段(14，16)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于转化炉(10)之后有作为进一步处理阶段的用于变压吸附的转换阶段(14)。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于转化炉(10)之后有作为进一步处理阶段的用于选择性氧化的转换阶段(16)。
12.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于如果在生产和/或精加工纤维幅的过程中所得到的废产品不足以满足能量需求，则将附加的氢碳和/或附加的H2进料到转化炉(10)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于将附加的氢碳以天然气、生物质、木材薄片和/或同类物质的形式供应到转化炉(10)中。
14.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于在每种情况中在机器(20)需要的位置产生工艺用热和/或电能。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于在每种情况中在待加热或待供给电能的机器(20)的具体部件之上、之中或附近产生工艺用热和/或电能。
16.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于用至少一个燃料电池(18)从所获得的富含氢的气体和/或从例如取自管网或储罐的附加的氢中产生工艺用热和/或电能。
17.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于优选通过燃烧获得的氢或甲醇和/或例如取自管网或储罐的附加的氢来产生工艺用热。
全文摘要
本发明涉及产生工艺用热和/或电能的方法，所述的热能和/或电能供给机器用于生产和/或精加工纤维材料幅、尤其是纸幅或纸板幅，在这期间，从生产和/或精加工纤维材料幅的过程中所得到的废产品中产生具有最大可能氢比例的气体，并且将此富含氢的气体用来产生必需的工艺用热和/或必需的电能。
文档编号H01M8/10GK1918738SQ200580004425
公开日2007年2月21日 申请日期2005年1月21日 优先权日2004年2月10日
发明者费边·多林 申请人:沃依特制纸专利有限责任公司