CN103305242B - 生质物焙烧方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种生质物焙烧方法及其装置，生质物焙烧装置包含有：一外筒，其一端具有一进气口与一进料口，该外筒的另端具有一排气口与一出料口；以及一内筒，其能够转动地设于该外筒内部，该内筒的外壁具有一外刮板，该内筒的一端，即面对该出料口的一端具有至少一出口，该内筒的周侧具有多个孔，该内筒的内部相通该进料口。本发明利用一具有多孔设计的内筒，以提供多处热媒介的进气点，而使焙烧温度均匀，以缩短生质物焙烧时间，并提升焙烧性能，另外，于焙烧过程中所产生的裂解气体，经净化后部分裂解气体进行热交换后，能再次进行焙烧反应，其余部分则作为燃料使用，以降低生质物焙烧的耗能。
Description
技术领域
本发明涉及一种生质物焙烧方法及其装置，特别涉及一种焙烧生质物，以使生质物转变为生质煤的方法及其装置。
背景技术
近年生质物热化学转换技术受到世人的瞩目，特别是生质焙烧工艺，其是将生质物于无氧或缺氧、温度200～350℃的条件下，经数分钟或数小时裂解，所获的固态产物，该固态产物称为生质煤(Bio-coal)。
生质焙烧的主要目的在于将生质物转换成更均质化与热质更高的固态燃料，以取代现有的化石燃料，如煤炭，并且生质煤于燃烧所产生的二氧化碳远低于现有的化石燃料，故有助于降低二氧化碳的排放。
现有的生质煤是以快速碳化或焙烧的方式制成，而快速碳化或焙烧的装置是为机械式，常见的机械式装置包含有旋转窑式反应器与移动床式碳化反应器。
然而现有的机械式装置，却有下述的缺点：
一、以机械式装置进行生质物焙烧产制生质煤，依据研究显示，焙烧温度因素对于生质煤品质影响甚大，该品质为热值、可磨度指数(HardgroveGrindabilityIndex，HGI)与能量效率，故焙烧反应器的设计需要良好的热传导效果与良好的温度控制。
二、现有的快速碳化系统反应时间较长，可能由数分钟至数小时，而体积较大的反应器内部的温度可能不均匀，造成反应器内部局部温度过高或过低；若局部温度过高，可能导致过度裂解或碳化；局部温度过低，可能焙烧程度不足，导致焙烧品质不均匀。
综合上述，现有的生质煤因其所使用的装置，仍会产生上述的缺点，所以现有生质煤的机械式装置尚有可以进步的空间。
发明内容
有鉴于上述的缺点，本发明的目的在于提供一种生质物焙烧方法及其装置，其利用内筒的多孔设计，于生质物焙烧装置的多个位置设置有热媒介进气点，该热媒介能够为一焙烧气体、一高温无氧气体或一高温缺氧气体，以使焙烧温度均匀分布，而且内筒具有外刮板能以不同速率移除较微细的生质物，避免生质物焙烧装置产生阻塞的情况，并可通过转速控制掉落于外筒与内筒间生质物的焙烧程度，使尺寸较微细生质物也可与内筒生质物具有相同焙烧程度，提升整体生质煤的均匀度。另外，本方法也利用裂解气体作为热媒介或辅助燃料，以建立无氧或缺氧的焙烧环境与降低生质物焙烧的耗能。
为了达到上述的目的，本发明的技术手段在于提供一种生质物焙烧装置，其包含有：
一外筒，其一端具有一进气口与一进料口，该外筒的另端具有一排气口与一出料口；以及
一内筒，其能够转动地设于该外筒内部，该内筒的外壁具有一外刮板，该内筒的一端，即面对该出料口的一端具有至少一出口，该内筒的周侧具有多个孔，该内筒的内部相通该进料口。
为了达到上述的目的，本发明还提供一种生质物焙烧方法，其步骤包含有：
提供一高温气体给一热交换器，该热交换器加热一无氧/缺氧的空气，该空气形成一热媒介；
提供一生质物给一生质物焙烧装置，该热媒介提供给生质物焙烧装置，以使该生质物形成一生质煤与一裂解气体，该裂解气体经过一净化，经净化后的部分裂解气体则至该热交换器，以使该裂解气体再度被加热，以使该裂解气体成为该热媒介，并提供给该生质物焙烧装置。
如上所述的本发明的生质物焙烧方法及其装置，其是利用循环气体，即热媒介形成裂解气体，裂解气体是别提供给一高温燃烧器与热交换器，以作为辅助燃料或热媒介，而建立无氧或缺氧的焙烧环境与降低生质物焙烧的耗能。
焙烧装置的内筒的外刮板能移除累积于外筒的内壁处的生质物，以使内筒顺利转动，并控制其生质物焙烧时间，使这类生质物焙烧程度与内筒内生质物焙烧程度相近，另外，外刮板也能够加强内筒的机械结构，以避免内筒变形。
内筒的多孔的设计是使热媒介能均匀地提供给内筒，以使生质物受热温度均匀，并能降低生质物焙烧装置的整体体积、焙烧时间与提升生质煤的品质。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1本发明的一种生质物焙烧装置的第一实施例的侧视示意图；
图2本发明的生质物焙烧装置的第一实施例的俯视示意图；
图3本发明的生质物焙烧装置的第一实施例的局部示意图；
图4本发明的一内筒与一外筒的局部示意图；
图5本发明的生质物焙烧装置的第二实施例的侧视示意图；
图6本发明的生质物焙烧装置的第三实施例的侧视示意图；
图7本发明的一种生质物焙烧方法的第一实施例的流程示意图。
其中，附图标记
1外筒
10进气口
11进料口
110阀
12辅助进气口
13出料口
130阀
14清洁口
15出气口
2内筒
20孔
21内刮板
22外刮板
23出口
3转动模块
30齿轮箱
31第一中心轴
32机械轴封
33第二中心轴
34轴承
40、41高温微粒分离单元
50生质物
51干燥单元
52生质物焙烧装置
53生质煤冷却单元
54高温燃烧器
55热交换器
56微粒分离单元
57高温微粒分离单元
θ倾斜角度
D间距
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，所属技术领域中具有通常知识者可由本说明书所揭示的内容，轻易地了解本发明的其他优点与功效。
请配合参考图1与图2所示，本发明的一种生质物焙烧装置的第一实施例，其具有一外筒1、一内筒2与一转动模块3。
外筒1相对于一地面是呈一倾斜角度θ，该倾斜角度θ为2～6度，外筒1的一端具有一进气口10与一进料口11，进料口11耦连接至少一阀110，如图2所示，外筒1的一侧具有至少一辅助进气口12，外筒1的另端具有一出料口13、一清洁口14与一出气口15，出料口13耦连接至少一阀130，该阀130、110为一旋转阀。
内筒2能够转动地设于外筒1的内部，内筒2的外壁与外筒1的内壁之间具有一间距D，内筒2与进料口11相通，内筒2的周侧具有多个孔20，该孔的孔径为1～40mm，内筒2的内部具有多个内刮板21，内筒2的外壁具有一外刮板22，外刮板22是以螺旋设于内筒2的外壁，外刮板22的高度为该间距D的1/2至4/5之间，请配合参考图4所示，内筒2的另端，即面对出料口13的一端具有至少一出口23。
转动模块3具有一齿轮箱30、一第一中心轴31、一机械轴封32、一第二中心轴33与一轴承34。
齿轮箱30与第一中心轴31设于外筒1具有进气口10的一端，第一中心轴31的一端耦接齿轮箱30，第一中心轴31的另端穿过机械轴封32与外筒1，并耦接内筒2，齿轮箱30耦接一动力装置，该动力装置非本发明的重点所在，故不于此多做赘述，特先陈明。
第二中心轴33设于外筒1具有出气口15的一端，第二中心轴33的一端穿过轴承34，并耦接内筒2。
如上述各图所示，转动模块3使内筒2开始转动，一生质物是由进料口11进入内筒2的内部，若生质物的尺寸约小于孔1～40mm的孔径，则生质物会掉落至外筒1的内壁处，并顺着倾斜角度，朝向出料口13下滑动或滚动，或者可于外筒1进一步设有另一出料口，以清除/输送该掉落的生质物，另外，因外刮板22是与内筒2连动，所以于外刮板22旋转输送作用下，该掉落的生质物是朝向出料口13下滑动或滚动；再者，该掉落的生质物也可直接由清洁孔14处以清洁工具清理。
外刮板22的另一用途是当生质物累积于外筒1的内壁处时，为使内筒2顺利转动，外刮板22转动可将生质物予以移除，并控制其焙烧程度。
外刮板22的再一用途是加强内筒2的机械结构强度，以避免内筒2因高温呈变形的情况。
一热媒介分别由进气口10与辅助进气口12进入外筒1的内部，并由孔20进入内筒2的内部，以加热生质物，而使该生质物形成一生质煤与一裂解气体，裂解气体是由出气口15排出；其中热媒介能够为一焙烧气体、一高温无氧气体或一高温缺氧气体。
内刮板21是使生质物能均匀搅动并分布于内筒2的内部，孔20是使位于内筒2内部，使热媒介通过孔20进入内筒2内部，使生质物能够均匀受热，以提升焙烧品质，而使焙烧均匀化。
多个孔20的设计，其为多点进气模式，以克服受热不均匀的缺点，并能够降低生质物焙烧装置的整体的体积、焙烧时间与提升生质煤的品质。
承上所述，孔20的目的在于使一热媒介能够均匀提供给内筒，并使热媒介直接与生质物接触，进而提升生质物焙烧处理效能与焙烧产物的品质，并可利用旋转的内筒2控制生质物的焙烧时间。
生质煤是由出口23掉落至出料口13处，而阀110是调节生质物进入外筒1内部的量，并能限制含氧的空气进入外筒1的内部，阀130则调节生质煤离开出料口13的数量。
请配合参考图5所示，本发明的生质物焙烧装置的第二实施例，本发明是为本发明的生质物焙烧装置的第一实施例的进一步衍生，故元件符号沿用本发明的生质物焙烧装置的第一实施例，特先陈明。
于本实施例中，外筒1、内筒2与转动模块3是等同于上述的本发明的生质物焙烧装置的第一实施例，而二者的差异点在于，出气口15耦接有一高温微粒分离单元40，高温微粒分离单元40系位于外筒1的外部，该高温微粒分离单元40能够为一旋风分离器或一移动式颗粒床过滤器的其中之一，旋风分离器与移动式颗粒床过滤器是为现有技术，故不在此多做赘述。
请配合参考图6所示，本发明的生质物焙烧装置的第三实施例，本发明是为本发明的生质物焙烧装置的第二实施例的进一步衍生，高温微粒分离单元41位于外筒1的内部，并且耦接出气口15，如上所述的裂解气体经高温微粒分离单元41分离(过滤)微粒后，并由出气口15排放至外部，该高温微粒分离单元41为一旋风分离器。
请配合参考图7所示，本发明的生质物焙烧方法的第一实施例，其步骤包含有：
提供一燃料给一高温燃烧器54，以产生一高温气体，该高温气体提供给一热交换器55，热交换器55加热一无氧/缺氧的空气，使其成为一热媒介，其中热媒介能够为一焙烧气体、一高温无氧气体或一高温缺氧气体。
提供一生质物50给一干燥单元51，一高温气体提供给干燥单元51，以干燥生质物50，经过使用的气体提供给一微粒分离单元56，以过滤该气体所具有的微粒，经过滤的气体排放至一大气中，该微粒分离单元56为一袋滤器。
提供一经干燥的生质物50给一生质物焙烧装置52，热媒介提供给生质物焙烧装置52，以使生质物50形成一具有高温的生质煤与一裂解气体，部分的裂解气体则提供给高温燃烧器54，因该裂解气体具有可燃烧成分，故可充作燃料提供给高温燃烧器54，该生质物焙烧装置52的温度为200～350℃，生质物焙烧反应时间为10～90分钟。
其余的裂解气体经过一高温微粒分离单元57，该裂解气体经过高温微粒分离单元57分离其所具有的微粒后，其将该裂解气体予以净化，部分的经净化的裂解气体则至热交换器55，以使该裂解气体再度被加热，以成为该热媒介，藉以提供给生质物焙烧装置52，其余部分的经净化的裂解气体则提供给高温燃烧器54，以供该高温燃烧器56燃烧，因该裂解气体具有可燃烧成分，该高温微粒分离单元57为一旋风分离器或一移动式颗粒床过滤器的其中之一。
提供具有高温的生质煤给一生质煤冷却单元53，以冷却生质煤，而使生质煤的温度降低至常温。
综合上述，本发明的生质物焙烧方法及其装置，其是利用多点进气模式，即内筒2的多孔20的设计，如图1所示，热媒介能均匀地提供给内筒2，而使热媒介直接接触生质物，以使生质物受热温度均匀，并能降低生质物焙烧装置的整体体积与焙烧时间，以及提升生质煤的品质。
另外，外刮板22能移除累积于外筒1的内壁处的生质物，以使内筒2顺利转动，并控制生质物焙烧程度，而且外刮板22能够加强内筒2的机械结构，以避免内筒2变形。
如图7所示，本发明是利用循环气体，即热媒介形成裂解气体，并且经净化后的裂解气体是提供给高温燃烧器54与热交换器，以作为辅助燃料或热媒介，并建立无氧或缺氧的焙烧环境与降低生质物焙烧的耗能。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (24)
1.一种生质物焙烧装置，其特征在于，包含有：
一外筒，其一端具有一进气口与一进料口，该外筒的另端具有一排气口与一出料口；以及
一内筒，其能够转动地设于该外筒内部，该内筒的外壁具有一外刮板，该内筒的一端，即面对该出料口的一端具有至少一出口，该内筒的周侧具有多个孔，该内筒的内部相通该进料口；
其中，一生质物由该进料口进入该内筒；
一热媒介由该进气口进入该外筒的内部，并由该多个孔进入该内筒的内部，以加热该生质物，且该热媒介通过该多个孔而均匀地提供给该内筒，并使该热媒介直接接触该生质物。
2.根据权利要求1所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该外刮板以螺旋设于该内筒的外壁。
3.根据权利要求2所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该内筒的外壁与该外筒的内壁之间具有一间距，该外刮板的高度为该间距的1/2至4/5之间。
4.根据权利要求1所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该外筒相对于一地面呈一倾斜角度。
5.根据权利要求4所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该倾斜角度为2～6度。
6.根据权利要求1所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该孔的孔径为1～40㎜。
7.根据权利要求1所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该内筒的内部具有多个内刮板。
8.根据权利要求1所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该外筒的一侧具有至少一辅助进气口。
9.根据权利要求1所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该外筒具有该出料口的一端进一步具有一清洁口。
10.根据权利要求1所述的生质物焙烧装置，其特征在于，进一步具有一转动模块，转动模块具有：
一齿轮箱与一第一中心轴设于该外筒具有该进气口的一端，该第一中心轴的一端耦接该齿轮箱，该第一中心轴的另端穿过一机械轴封与该外筒，并耦接该内筒；以及
一第二中心轴设于该外筒具有该排气口的一端，该第二中心轴的一端穿过一轴承，并耦接该内筒。
11.根据权利要求1所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该排气口耦接有一高温微粒分离单元。
12.根据权利要求11所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该高温微粒分离单元为一旋风分离器或一移动式颗粒床过滤器的其中之一。
13.根据权利要求12所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该旋风分离器设于该外筒的外部或内部的其中之一。
14.根据权利要求1所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该出料口耦连接至少一阀，该进料口耦连接至少一阀。
15.根据权利要求14所述的生质物焙烧装置，其特征在于，该阀为一旋转阀。
16.一种利用权利要求1-15任意一项所述的生质物焙烧装置的生质物焙烧方法，其特征在于，步骤包含有：
提供一高温气体给一热交换器，该热交换器加热一无氧/缺氧的空气，该空气形成一热媒介；
提供一生质物给该生质物焙烧装置，该热媒介提供给该生质物焙烧装置，以使该生质物形成一生质煤与一裂解气体，该裂解气体经过一净化，经净化的部分的裂解气体则至该热交换器，以使该裂解气体再度被加热，以使该裂解气体成为该热媒介，并提供给该生质物焙烧装置。
17.根据权利要求16所述的生质物焙烧方法，其特征在于，该生质物焙烧装置的温度为200～350℃。
18.根据权利要求16所述的生质物焙烧方法，其特征在于，生质物焙烧反应时间为10～90分钟。
19.根据权利要求16所述的生质物焙烧方法，其特征在于，该高温气体由一高温燃烧器所产生。
20.根据权利要求16所述的生质物焙烧方法，其特征在于，该生质物经一干燥单元所干燥，经干燥的该生质物提供给该生质物焙烧装置，该高温气体提供给该干燥单元，以干燥该生质物。
21.根据权利要求19所述的生质物焙烧方法，其特征在于，部分的裂解气体则提供给该高温燃烧器。
22.根据权利要求19所述的生质物焙烧方法，其特征在于，该裂解气体经一高温微粒分离单元分离其所具有的微粒后，以净化该裂解气体，经净化的部分的裂解气体则至该热交换器，其余部分的裂解气体则提供给该高温燃烧器。
23.根据权利要求22所述的生质物焙烧方法，其特征在于，该高温微粒分离单元为一旋风分离器或一移动式颗粒床过滤器的其中之一。
24.根据权利要求16所述的生质物焙烧方法，其特征在于，该生质煤具有一高温，该生质煤提供给一生质煤冷却单元，以冷却该生质煤，而使该生质煤的温度降低至一常温。
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