蒸汽爆破黑顆粒是一種可再生的生物質燃料，比傳統的“白色”生物質顆粒更安全、更具成本效益，同時能提供更高的能量輸出。維美德黑顆粒工廠是一套完整的生產工藝和配套設施，配有集成的熱電聯產廠，涵蓋從生物質原料輸入到黑顆粒成品輸出端到端全過程。維美德還提供現有白顆粒工廠改造黑顆粒工廠的服務。

可再生的生物質原料在全球范圍內廣泛使用，且價格具有競爭力。然而，將這種生物質原料運輸至最終用戶通常效率低下，這很大程度上是由于其高含水量，能量密度低。對生物質進行蒸汽爆破預處理解決了這一問題，生成了一種高熱值的物料和有價值的副產品，這種物料非常適合生產耐用、防水的高熱值生物質黑色顆粒。此類顆粒極其適合安全磨粉、長距離運輸，長期露天堆放，使電力公司能夠利用全球豐富的原始生物質資源。

蒸汽爆破工藝

維美德的黑顆粒是通過“蒸汽爆破（steam explosion）”工藝生產的。在該工藝中，生物質原料先經過蒸汽蒸煮，然后快速泄壓。造粒后，該顆粒可被研磨成粉末，適用于在大型電站煤粉鍋爐，生物質氣化爐或其他適配顆粒燃料的系統中燃燒。

“生物質原料在進入蒸汽爆破工藝之前已被干燥，” 維美德生物質轉化總監Mattias Erixon 解釋道。該工廠采用料塞螺旋喂料技術將生物質從緩沖倉中送入正壓反應器中。“該工藝中唯一需要的是蒸汽，并將生物質在反應器中保持一定的時間。”

“系統在連續的進料/出料循環中將物料從反應器中排出，” Erixon 繼續說道。“當物料離開反應器時，它通過一個爆破閥進入爆破管線，連接并隨后將物料送入造粒步驟。生物質的解構發生在物料從反應器系統排出時，此時壓力從高壓降至低壓。當壓力從高壓降至大氣壓時，排出過程中的摩擦和蒸汽爆破共同作用，導致物料被解構。”

生物質材料進入系統時的尺寸相當于初步碎的秸稈或細破碎的木片，但排出時已成為細顆粒，幾乎是粉末狀。這意味著，與需要致密化工藝的烘焙熱處理黑顆粒（torrefied black pellets）不同，在蒸汽爆破和造粒之間無需進一步破碎處理。“對于普通的白顆粒產品，造粒前總是需要不同程度的破碎處理，” Erixon 說，“但蒸汽爆破工藝解決了這個問題。”

我們使用這種預處理技術不僅服務于黑顆粒的新興需求。過去幾年中，我們已交付超過25套此類系統，用于生產蒸汽處理顆粒、纖維素乙醇、生物化學品和沼氣。這是一個高度靈活的工藝步驟，可根據特定的工藝需求進行調整，以 BioTrac™ 命名維美德在系統中提供的設備。

圖：連續運行的BioTrac™反應器

與生物質熱電聯產廠有機結合

黑顆粒工廠可以與熱電聯產系統集成。該系統為干燥過程提供蒸汽，工藝蒸汽和為工廠提供電力，并且通常還能產生多余電力出售給電網。

“這種方案的吸引力取決于上網電價補貼，” Erixon 指出。“但如果只想為工藝提供蒸汽，有更便宜的解決方案比如外購蒸汽，但在某些情況下，將熱電聯產廠與與黑顆粒工廠集成，或將熱電聯產廠升級改造成黑顆粒工廠，在整體可行性方面可能非常有吸引力。您可以使用任何能產生蒸汽用于蒸汽爆破過程以及能量用于干燥過程的裝置。熱電聯產工廠高度模塊化，基于成熟可靠、標準化的組件，可以快速交付和安裝。這些工廠也是高度自動化的，能夠實現無人化24/7 運行。”

建議使用廢料作為熱電聯產工廠的燃料。Erixon解釋道：“我們不會制造黑顆粒，只為在同一工廠燃燒使用它們。我們的思路是，努力制造一種具有高能量價值和特定性質的黑顆粒，通常會建議使用低品位燃料，例如剝皮工藝產生的樹皮。作為工藝殘留物的生物質燃料，或者從市場上購買商業燃料。”

有前景的投資選擇

在顆粒燃料價值鏈中，最關鍵的因素是原材料成本——能夠獲取豐富且低成本的原材料將極大改善顆粒項目的經濟性。蒸汽爆破工藝創造了一個將低品位、低成本材料升級為優質產品的機會。

采用硫酸鹽制漿工藝的現代化紙漿廠產生的廢棄物樹皮就是這樣一種原材料。現代化漿廠效率非常高，可能并不需要將其所有樹皮用于內部消耗。剩余的樹皮就可以被升級為黑顆粒，作為大宗產品在市場上銷售，供工業用途。當然，其他木材加工行業（如鋸木廠）的殘余物或農業殘余物（如空果棕櫚果串，秸稈）也可以使用。

“維美德位于Sundsvall 的中試裝置使用樹皮生產了黑顆粒，目的是驗證產品質量參數。這些中試運行證實了軟木樹皮適合用于生產黑顆粒，這很快可能為熱電行業提供一個極具前景的選擇，” 維美德高級工藝工程師Peter Björklund說道。

成熟技術

Erixon表示，黑顆粒工廠的設計通過盡可能使用標準、成熟的技術，最大限度地降低了任何新技術固有的風險。他舉例說明了剝皮削片機以及木片篩選和儲存系統的使用，“這些產品我們也用在制漿、造紙和能源客戶的方案中。下一步是帶式干燥機，同樣是一個成熟的概念，我們擁有眾多可展示的業績參考。蒸汽爆破工藝的基礎源于其在制漿和纖維板行業已使用數十年的技術，這些技術在超過十年的時間里已得到進一步發展，適用于此類工藝。迄今為止，我們已交付超過二十五BioTrac™裝置，用于不同應用，其產能范圍從每小時50公斤到35,000公斤干生物質不等。此外，我們在瑞典的BioTrac™中試設施是一個極佳的基石，用于在推進交付項目之前驗證各類生物質的性能。有意投資黑顆粒工廠的客戶可以信賴維美德的成熟技術。”