CN102114491A - 物料热处理装置 - Google Patents

Abstract

一种物料热处理装置，包含：一固定单元、一转动管组及一推料单元。该固定单元包含二基座及一外筒，该二基座分别设有一容料空间及一与该容料空间相连通的料孔，该容料空间形成于该基座内，该外筒设有一控温空间以及与该控温空间相连通的输入口及输出口，该控温空间形成于该外筒内；该转动管组包含一内管、一第一动力单元，该内管可转动的连接设置于该二基座之间并穿设于该外筒，该第一动力单元用以驱动该内管产生相对于该基座及外筒的转动；该推料单元包含一转轴、至少一螺旋叶片、一第二动力单元，该转轴可转动的设置于该内管内，该至少一螺旋叶片设置于该转轴的表面，该第二动力单元用以驱动该转轴产生转动。

Description

物料热处理装置

技术领域

本发明关于一种物料热处理装置，特别是一种高热效率的物料热处理装置。

背景技术

一般而言，现有物料热处理装置通常用以对一物料进行各种热处理，例如热脱附(Desorption)、热裂解(Pyrolysis)、烘焙(Torrefaction)或干燥(Dryer)等热处理，仅需通过调整不同温度或压力等制程条件便可进行不同的热处理。举例而言，若该物料为含油土壤，则可通过该现有物料热处理装置对该含油土壤进行热脱附，以使该含油土壤中所含的有机或无机物脱附而出，以降低该含油土壤的受污染程度；或者，若该物料为有机污泥，则可通过该现有物料热处理装置对该有机污泥进行热裂解，以将该有机污泥中所含的有机成分转换为燃油或燃气做进一步的利用；或者，若该物料为生质材料，可通过该现有物料热处理装置对该生质材料进行烘焙，以使生质材料产生炭化以作进一步的利用；也可单纯对该物料进行干燥处理。

现有物料热处理装置，如中国台湾公告第M292046号专利《生质能气化炉》所示，其用以将生质能燃料进行燃烧利用。该生质能气化炉包含一气化炉本体、一气化空气管路及一燃烧室，该气化炉本体设有一生质燃料投入口；该气化空气管路设置于该气化炉本体内；该燃烧室设置于该气化炉本体内，且该燃烧室设有燃烧室进口及燃烧室出口。然而，由于该气化空气管路及燃烧室皆以固定方式设置，使得整体的热利用效率不佳，且易造成热垢堆积的缺点。

另一现有物料热处理装置，如中国台湾公告第M292047号专利《螺旋脱附设备》所示，其是用以对土壤进行热脱附处理。该螺旋脱附设备包含一外筒、一内筒及一转轴，该外筒开设有一进气口及一排气口，该内筒穿设固定于该外筒，且该内筒的外壁与该外筒的内壁之间形成一空间，该内筒设有一土壤输入端、一土壤输出端及一抽气口；该转轴表面设有数个叶片且可旋转的设置于该内筒内；一工作气体由该进气口通入该外筒内，以作为热源于该内筒及外筒之间的空间对该内筒进行加热，并由该排气口离开该外筒。

上述第M292047号的现有物料热处理装置将欲进行热脱附的物料(例如受污染的土壤)通过该物料输入端送入该内筒中，通过该转轴旋转使该数个叶片搅拌并带动该土壤由该土壤输入端向该土壤输出端移动；同时，由于该内筒如前述受该工作气体加热，使得该内筒相对于该物料也具有高温。如此，该物料于该内筒中进行搅拌并往前推动的过程中将持续受热，而使该物料进行热脱附的现象。

然而，上述第M292047号的现有物料热处理装置中，由于该工作气体由该进气口通入该外筒后，便持续将热量释放予该内筒，直至该工作流体由该排气口离开该外筒，因此，越靠近该进气口的工作流体温度越高，越靠近该排气口的温度越低。相对的，也造成越靠近进气口的内筒管壁温度越高；反之，越靠近排气口的内筒管壁温度越低，使得该内筒位于同一径向上的管壁温度不均。如此，将使得该物料于该内筒内向前推动的过程中，受到不同温度的内筒管壁加热，使该物料受热不均匀，可能造成该物料过度加热或加热不足的现象，进而造成该物料内的污染物脱附效果不佳以及热效率低落的缺点。

另一现有物料热处理装置，如中国台湾公告第I265052号专利《热脱附土壤污染物的系统》所示，其包含数个螺旋脱附炉、一生质能气化炉及数个旋风集尘器。该些螺旋脱附炉均包含一外筒、一内筒、一转轴及数个螺旋叶片，该外筒开设有一输入口及一输出口，该内筒穿设固定于该外筒，且该内筒的外壁与该外筒的内壁之间形成一空间，该设有螺旋叶片的转轴可旋转的设置于该内筒内，该些螺旋脱附炉彼此为垂直重叠设置；该生质能气化炉用以加热以提供一高温的工作流体，该高温的工作流体由该输入口通入该外筒内，以于该内筒及外筒之间的空间对该内筒进行加热，作为该些螺旋脱附炉的热源，并由该输出口离开该外筒；该些旋风集尘器组设于该些螺旋脱附炉的后端，以将由该些螺旋脱附炉热脱附出的气体分离成蒸汽与粉尘。

然而，由于上述第I265052号的现有物料热处理装置同样具有该内筒位于同一径向上的管壁温度不均的缺点，使得该物料受热不均匀，进而造成土壤内的污染物脱附效果不佳以及热效率低落的缺点。

再且，上述现有物料热处理装置仅通过该转轴转动带动该螺旋叶片推动物料，有物料搅拌混合效果不佳的缺点，也将影响到物料的热处理效果。再且，该现有物料热处理装置的内筒也固定于该外筒，因此容易造成该物料附着于该内筒表面而堆积结垢的缺点。

基于上述原因，其有必要进一步改良上述现有物料热处理装置。

发明内容

本发明目的乃改良上述缺点，以提供一种物料热处理装置，以提供高热效率为目的。

本发明次一目的是提供一种物料热处理装置，以提升物料混合效果。

本发明又一目的是提供一种物料热处理装置，以防止物料于管壁堆积结垢。

本发明再一目的是提供一种物料热处理装置，以自由控制推料速度。

根据本发明的物料热处理装置，包含：一固定单元、一转动管组及一推料单元。该固定单元包含二基座及一外筒，该二基座分别设有一容料空间及一与该容料空间相连通的料孔，该容料空间形成于该基座内，该外筒位于该二基座间且设有一控温空间、一输入口及一输出口，该控温空间形成于该外筒内，该输入口及输出口分别与该控温空间相连通；该转动管组包含一内管、一第一动力单元，该内管可转动的连接设置于该二基座之间并穿设于该外筒，使得该内管穿过该控温空间并与该容料空间相连通，该第一动力单元用以驱动该内管产生相对于该基座及外筒的转动；及该推料单元包含一转轴、至少一螺旋叶片、一第二动力单元，该转轴可转动的设置于该内管内，该至少一螺旋叶片设置于该转轴的表面，该第二动力单元用以驱动该转轴产生转动。

附图说明

图1：本发明的物料热处理装置的剖面图。

图2：本发明设有进料单元的物料热处理装置的剖面图。

图3：本发明设有搅拌元件的推料单元的物料热处理装置的剖面图。

主要元件符号说明：

1固定单元        11基座        111容料空间        112料孔

113结合孔        114气孔       12基座             121容料空间

122料孔          123结合孔     124气孔            13外筒

131控温空间      132输入口     133输出口          134穿孔

135阀门          136轴承       137温度感测器      138绝热层

2转动管组        21内管        211入料口          212出料口

22第一动力单元   23第一转速控制器 24温度感应器    25压力感应器

3推料单元        31转轴        32螺旋叶片         33第二动力单元

34第二转速控制器 35搅拌元件    4物料              5工作流体

6输料单元        61输料管      62输料轴           63螺旋输料叶片

64第三动力单元

具体实施方式

为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

请参照图1所示，本发明的物料热处理装置包含一固定单元1、一转动管组2及一推料单元3，该转动管组2结合于该固定单元1，该推料单元3结合于该转动管组2。

请参照图1所示，本发明的固定单元1包含二基座11、12及一外筒13。本发明的该二基座11、12分别设有一容料空间111、121、一料孔112、122及一结合孔113、123。该容料空间111、121分别形成于该基座11、12内；该料孔112、122及结合孔113、123分别开设于该基座11、12并与该容料空间111、121相连通。举例而言，本实施例的基座11用以供一物料4输入，该基座12用以供该物料4输出。其中，请另参照图2所示，该二基座11、12较佳分别另开设有一气孔114、124，该气孔114、124分别与该容料空间111、121相连通，以供适度调节该基座11、12的容料空间111、121内的压力，以及通过将该气孔114、124连接一空污处理设备，以将热处理过程中所产生的气体抽引至该空污处理设备进行处理或分离。

请再参照图1所示，本发明的外筒13位于该二基座11、12之间，该外筒13设有一控温空间131、一输入口132、一输出口133及二穿孔134。该控温空间131形成于该外筒13内；该输入口132及输出口133分别开设于该外筒13的管壁，并分别与该控温空间131相连通，以供一工作流体5通过该输入口132流入该控温空间131内，并通过该输出口133流出该控温空间131；该工作流体5可选择为蒸汽、生质能燃烧尾气或者煤油等流体，以通过该工作流体5于该控温空间131内对该内管21进行加热，且较佳通过一设置于该输入口132的阀门135控制该工作流体5进入该控温空间131的流量。该二穿孔134分别开设于该外筒13的相对二端。其中，请参照图2所示，该外筒13较佳另设有数个轴承136、数个温度感测器137及一绝热层138，本实施例较佳另于该二穿孔134处分别设置该轴承136，且靠近该输入口132及输出口133处较佳分别设有该温度感测器137，以监控该工作流体5流进与流出该外筒13的温度；该绝热层138较佳设置于该外筒13的表面，以避免热量逸散。

请再参照图1所示，本发明的转动管组2包含一内管21及一第一动力单元22，该内管21可转动的穿过于该二穿孔134且较佳结合于该轴承136上，该内管21的二端分别可转动的结合于该基座11、12的结合孔113、123，如此，使得该内管21穿过该控温空间131并与该容料空间111、121相连通。该内管21设有一入料口211及出料口212，该入料口211设置于该内管21的一端，用以供欲进行热处理的物料4输入该内管21，如含油土壤、有机污泥或生质材料等物料；该出料口212设置于该内管21的另一端，以供该物料4输出该内管21；该第一动力单元22用以驱动该内管21，以产生相对于该基座11、12及外筒13的转动，该第一动力单元22可选择为马达，该第一动力单元22较佳选择以齿轮带动或其他方式间接驱动方式驱动该内管21转动，以方便该第一动力单元22的配置。其中，请另参照图2所示，该转动管组2较佳另包含一第一转速控制器23、数个温度感应器24及数个压力感应器25，该第一动力单元22较佳与该第一转速控制器23电连接，以通过该第一转速控制器23控制该第一动力单元22及内管21的转速，以调整该内管21受该工作流体5的加热程度及加热均匀度。该温度感应器24设置于该入料口211及出料口212处，用以监控物料4进出该内管21的温度；该压力感应器25设置于该入料口211及出料口212处，用以监控物料4进出该内管21的压力，进而适当调整该内管21的转速。

请再参照图1所示，本发明的推料单元3用以将该物料4由该入料口211推送至该出料口212，可选择采取各种方式达成。举例而言，本实施例的推料单元3包含一转轴31、至少一螺旋叶片32及一第二动力单元33。该转轴31可转动的设置于该内管21中，该螺旋叶片32设置于该转轴31的表面，以通过该螺旋叶片32将上述的物料4于该内管21内由入料口211向该出料口212推送；该第二动力单元33用以驱动该转轴31产生旋转，该第二动力单元33可选择为马达。该推料单元3较佳另包含一第二转速控制器34，该第二动力单元33较佳与该第二转速控制器34电连接，以通过该第二转速控制器34控制该第二动力单元33及该转轴31的转速，以方便该第一动力单元22的配置。

也可如图3所示，该推料单元3另包含至少一搅拌元件35，该搅拌元件35设置于该转轴31的表面，用以对该物料4做进一步的搅碎分散，且该搅拌元件35较佳与该至少一螺旋叶片32交错设置于该转轴31的表面，以使推送物料4的速度及搅拌该物料4的效果更为均匀稳定，该搅拌元件35可选择为搅拌刀或搅拌杆，以分别用以破碎或搅拌该物料4。

如此，便可以上述该固定单元1、转动管组2及推料单元3共同构成本发明的物料热处理装置。

请参照图1及2所示，当使用本发明的物料热处理装置时，举例而言，本实施例选择以生质能燃烧尾气作为该工作流体5，且较佳以该阀门135控制该工作流体5进入该控温空间131的流速，以于该控温空间131内对该内管21进行加热。同时，通过该第一转速控制器23控制该第一动力单元22，以驱动该内管21进行旋转，如此，该内管21可通过转动以于该控温空间131内均匀受热，使得位于同一径向上的内管21管壁的温度较为平均，而不会有现有物料热处理装置的内筒同一径向上各点管壁温度不一的缺点。

请再参照图1及2所示，该物料4由该基座11的料孔112输入该容料空间111后，通过该第二转速控制器34控制该第二动力单元B，以驱动该转轴31旋转，而通过该螺旋叶片32推动该物料4由该入料口211向该出料口212前进，并通过该搅拌元件35对该物料4进行均匀搅拌。该物料4往前螺旋推进的过程中，该内管21的持续旋转不但可增加该物料4的搅拌混合均匀度，也可避免该物料4附着于该内管21而结垢，避免因结垢造成该内管21的导热效率降低的缺点；也可使该物料4持续与该内管21同一径向上的各点管壁接触而均匀受热，以提高热效率，进而对该物料4进行热处理，使该物料4中所含的水汽、有机或无机污染物形成气态分离物而与固体产物分离，便可完成对物料4的热处理，而完成热处理后的固体产物便由该出料口212输出。热处理过程中所产生的气态分离物可通过回收方式或空污防治技术进行收集分离，避免产生空气污染。如此，可避免现有物料热处理装置以不均匀的管壁温度对该物料4加热，使得本发明的物料热处理装置可提升该物料4的热处理效率。

请再参照图1及2所示，其中，于热处理过程中，可通过前述的温度感测器137感测该输入口132及输出口133的工作流体5的温度，若该输入口132及输出口133处的工作流体5的温度差不大，表示该内管21的受热效果不佳，则可通过该第一转速控制器23提高该第一动力单元22及该内管21的转速，以提高该内管21的受热效果；另可通过设置于该出料口212的温度感应器24确认该物料4于该出料口212的温度，若温度过高，则可提高该内管21的转速使该物料4的受热更为均匀，或者提高该转轴31的转速，以增加该物料4于该内管21内的推进速度，以避免该物料4于该内管21内的滞留时间过久而过度加热，进而影响了热处理效果。

此外，也可通过设置于该入料口211及出料口212的压力感应器25检测该物料4于该入料口211及出料口212的压力差，若压力差过大，则可通过该第二转速控制器34降低该第二动力单元33及转轴31的转速，以避免过多物料4输入该内管21而造成阻塞；也可通过该气孔114、124调节该容料空间111、121的压力，以供该气态分离物由该气孔114、124排出。因此，本发明通过该温度感测器137、第一转速控制器23、温度感应器24、压力感应器25及第二转速控制器34的设置，可精确掌控该热处理程序的进行，且可提高对该物料4的加热均匀度，进而提升热处理效率，而不会产生如现有物料热处理装置加热不均而造成热处理效率低落的现象。

请参照图2所示，本发明较佳另于该基座11的料孔112处另设置一输料单元6，该输料单元6包含一输料管61、一输料轴62、一螺旋输料叶片63及一第三动力单元64，该输料管61的一端连接于该入料口211，该输料轴62可转动的设置于该输料管61内，且该螺旋输料叶片63设置于该输料轴62的表面，该第三动力单元64用以驱动该输料轴62产生转动。将该物料4置入该输料管61，通过该输料轴62的旋转，使该螺旋输料叶片63带动该物料4向该料孔112移动。如此，便可通过该输料单元6精确控制该物料4输入该料孔112的进料速率，以避免于该入料口211处的进料速度过快而造成该物料4于该内管21内阻塞。

本发明提供一种物料热处理装置，通过使该内管相对该外筒产生转动，使得该工作流体可均匀对该内管加热，以有效提高加热均匀度及对该物料的热处理效率。

本发明提供一种物料热处理装置，通过使该内管相对该外筒产生转动，以避免该物料附着于该内管而形成结垢的缺点。

本发明提供一种物料热处理装置，通过使该内管及该转轴产生转动，以提高物料于该内管中的混合均匀度。

本发明提供一种物料热处理装置，通过该第一转速控制器及第二转速控制器分别控制该内管及该转轴的转速，以自由控制对该物料的加热效率及热处理效率。

Claims (14)

1.一种物料热处理装置，其特征在于包含：

一个固定单元，包含两个基座及一个外筒，该两个基座分别设有一个容料空间及一个料孔，该容料空间形成于该基座内，该料孔与该容料空间相连通，该外筒位于该两个基座之间，该外筒设有一个控温空间、一个输入口及一个输出口，该控温空间形成于该外筒内，该输入口及输出口分别与该控温空间相连通；

一个转动管组，包含一个内管、一个第一动力单元，该内管能够转动的连接设置于该两个基座之间并穿过设置于该外筒，使得该内管穿过该控温空间并与该容料空间相连通，该第一动力单元用以驱动该内管产生相对于该基座及外筒的转动；及

一个推料单元，包含一个转轴、至少一个螺旋叶片、一个第二动力单元，该转轴能够转动的设置于该内管内，该至少一螺旋叶片设置于该转轴的表面，该第二动力单元用以驱动该转轴产生转动。

2.依权利要求1所述的物料热处理装置，其特征在于，另包含一个输料单元，该输料单元包含一个输料管、一个输料轴及一个螺旋输料叶片，该输料管的一端连接于该入料口，该输料轴能够转动的设置于该输料管内，该螺旋输料叶片设置于该输料轴的表面。

3.依权利要求1所述的物料热处理装置，其特征在于，该第一动力单元以间接驱动方式驱动该内管旋转。

4.依权利要求1所述的物料热处理装置，其特征在于，该外筒的表面另设有一个绝热层。

5.依权利要求1所述的物料热处理装置，其特征在于，该外筒另于输入口及输出口处分别设有一个温度感测器。

6.依权利要求1所述的物料热处理装置，其特征在于，该转动管组另于该入料口及出料口分别设有一个温度感应器。

7.依权利要求1所述的物料热处理装置，其特征在于，该转动管组另于该入料口及出料口分别设有一个压力感应器。

8.依权利要求1所述的物料热处理装置，其特征在于，该外筒另设有两个穿孔，且该内管能够转动的穿过该两个穿孔。

9.依权利要求8所述的物料热处理装置，其特征在于，该外筒于该两个穿孔处分别设有一个轴承供该内管结合。

10.依权利要求1所述的物料热处理装置，其特征在于，至少一个该基座另设有一个气孔与该容料空间相连通。

11.依权利要求1所述的物料热处理装置，其特征在于，该两个基座分别设有一个结合孔供该内管结合。

12.依权利要求1所述的物料热处理装置，其特征在于，该推料单元另包含至少一个搅拌元件，且该搅拌元件设置于该转轴的表面。

13.依权利要求12所述的物料热处理装置，其特征在于，该至少一个搅拌元件与该至少一个螺旋叶片交错设置于该转轴的表面。

14.依以上任一权利要求所述的物料热处理装置，其特征在于，该第一动力单元电连接一个第一转速控制器，该第二动力单元电连接一个第二转速控制器。

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