TW202217191A - 熱裂解爐連續運作方法及其裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係一連續入料熱裂解爐，該連續入料熱裂解爐爐體內設有一連續加熱室，連續加熱室設有複數個電熱管進行熱裂解廢棄物，該連續加熱室具有一上爐道及一下爐道，該上爐道相對於爐層道的另一端開口方向位置處上方接設有該入料槽，其中該入料槽頂端設置有一第三轉動葉片，入料槽室下方則為一入料口連接導通於上爐道內第一螺旋葉片桿葉片位置上將廢棄物壓送至入料口後落入上爐道內位置後繼續推送，該連續加熱室之上爐道及下爐道一端間在連通一爐層道，該連續加熱室之上爐道及下爐道連接一第一螺旋葉片桿及一第二螺旋葉片桿，該第一螺旋葉片桿葉片將入料廢棄物推送至爐層道掉落至下爐道，該第二螺旋葉片桿葉片推送方向係將爐層道掉落入料廢棄物推送進行熱裂解程序，該連續入料熱裂解爐於該連續加熱室之上爐道及下爐道外裝設有複數道的電熱管加熱上爐道及下爐道進行熱裂解程序，透過抽氣裝置經管路將加熱裂解廢棄物所產生的廢燃氣排出。

Description

熱裂解爐連續運作方法及其裝置

本發明係為一種熱裂解爐連續運作方法及其裝置，主要係指一種可提供連續進料將電線、塑膠、電路板或廢電池等廢棄物加熱至一定高溫燃燒裂解，同時將所排放的廢氣以真空抽離方式進行油水分離及過濾等作業，進而回收高純度的回收油、炭黑，同時可淨化排氣的功效之運作方法及其裝置。

隨著社會的演進，社會上不斷的生產製造各類的電線、電纜、塑膠、電路板以及鋁箔包等製品，這類製品大量製造生產後經使用後就會衍生大量的廢棄物產生，然而這類型的廢棄物材質的特性是無法自然分解的，以電路板為例，根據往年統計，全球每年約產5億噸電子垃圾，且以13%的年增長率快速增長，廢舊塑料的總量也將急劇增長，如果處理不當不僅會嚴重的污染自然環境，造成資源的大量流失，其中的重金屬也會對環境和人類健康產生巨大的危害。

而所述的各類電線、電纜、塑膠、電路板以及鋁箔包等製品因此發產出各種的廢棄物回收技術，其中熱裂解技術是目前解決有機固廢最有效也是最根本的辦法，不光能解決廢塑料等有機固廢的污染問題，而且能夠生產出新能源，熱裂解反應為在缺氧的環境及加熱的狀態下，有機廢棄物物質之巨大分子鏈被切斷、裂解成低分子鏈的油氣，油氣再經過冷凝及分離過程，得到高附加價值的回收油、炭黑、金屬等資源化物質，在不同溫度，不同條件下裂解程度不一樣，產生的產物也不同，可以在相應條件下得到不同的產品加以利用，或最大限度的熱能回收。

但隨著再生回收的資源化物質於回收處理後，相當比例的回收產品因為品質與原生產品品質仍有差距，因此該類再生回收的產品能再利用的效率無法提高，也是另一個層面的問題，因此如何提昇再生的回收油、炭黑、金屬等資源化物質品質也是重要待克服的技術課題。

本發明之主要特徵在於其運作於一熱裂解爐，該熱裂解爐爐體的一端開設有一爐口，爐體內設有一加熱室，爐體的爐口外裝設有一門板，該門板能開啟或閉合於爐口外，加熱室內環設有複數個電熱管，該門板閉合密封該爐口後進行熱裂解廢棄物，其包含有以下步驟：入料步驟，將待進行熱裂解廢棄物置入爐體加熱室內；密閉抽氣步驟，廢棄物置入爐體加熱室內，並於該門板閉合密封該爐口後，開動該抽氣裝置將密封後的加熱室內氣體抽出，形成類真空的狀態並持續抽氣；加熱裂解步驟，於爐體加熱室內氣體抽出過程中開啟電熱管於加熱室內加熱進行熱裂解的加熱程序，透過抽氣裝置經管路將加熱裂解廢棄物所產生的廢燃氣排出，其中熱裂解程序的溫度係依廢棄物種類控制於攝氏度600°~750°間進行熱裂解；排出廢燃氣進行油水分離程序後進行再生油聚集程序回收油品。

本發明的另一主要特徵在於運作於一連續入料熱裂解爐，該連續入料熱裂解爐爐體內設有一連續加熱室，連續加熱室設有複數個電熱管進行熱裂解廢棄物，其包含有以下步驟：該連續加熱室具有一上爐道及一下爐道，該上爐道相對於爐層道的另一端開口方向位置處上方接設有該入料槽，其中該入料槽頂端設置有一第三轉動部並樞設有第三轉動葉片，入料槽室下方則為一入料口連接導通於上爐道內第一螺旋葉片桿葉片位置上，透過該第三轉動部驅動該第三轉動葉片將廢棄物壓送至入料口後落入上爐道內位置後繼續推送；該連續加熱室之上爐道及下爐道一端間在連通一爐層道，該連續加熱室之上爐道及下爐道相對於爐層道的另一端開口位置處設置有一第一轉動部及第二轉動部，該第一轉動部係以一轉動馬達連接一第一螺旋葉片桿，該第二轉動部係以一轉動馬達連接一第二螺旋葉片桿，該第一螺旋葉片桿葉片將入料廢棄物推送至爐層道掉落至下爐道，該第二螺旋葉片桿葉片推送方向係將爐層道掉落入料廢棄物往相對的一端推送，該連續入料熱裂解爐於該連續加熱室之上爐道及下爐道外裝設有複數道的電熱管加熱上爐道及下爐道進行熱裂解程序，該連續入料熱裂解爐於該連續加熱室之上爐道及下爐道外裝設有複數道的電熱管加熱上爐道及下爐道進行熱裂解程序，透過抽氣裝置經管路將加熱裂解廢棄物所產生的廢燃氣排出。

本發明熱裂解爐連續運作方法及其裝置，主要係針對熱裂解爐裝置及運作方式進行改善藉以獲得更高純度的回收油以及碳黑，請參考圖1所示本發明較佳實施例所示之熱裂解爐運作方法步驟圖，本發明的運作步驟中主要包含有入料步驟S1、密閉抽氣步驟S2、加熱裂解步驟S3、油水分離步驟S4、儲油步驟S5以及淨氣步驟S6，其中密閉抽氣步驟S2影響熱裂解後的油氣品質。

再請參照圖2所示之本發明較佳實施例的熱裂解爐結構示意圖，為了方便進料進行熱裂解，以及完成熱裂解後的取料，設置了一熱裂解爐10，其中熱裂解爐10係一軌道式的中空爐體，熱裂解爐10於爐體的一端開設有一爐口101，在本較佳實施例中熱裂解爐10於爐體兩端處皆開設有一爐口101，爐體內設有一加熱室102，爐體內底部設有一對軌道103，進一步的爐體的爐口101外裝設有一門板11，該門板11並樞接於爐口101處的爐體連結，使門板11能開啟或閉合於爐口101外，其中該門板11係可於閉合行程時密封該爐口101外，於開啟行程時與爐口101產生足夠間距提供軌道車13通過進出，而軌道車13係可以一台或複數台連結進入爐體內的軌道103上行動，並於車台上置放待進行熱裂解各類電線、電纜、塑膠、電路板以及鋁箔包等製品廢棄物於其中，加熱室102內上方及側邊等適當加熱位置環設有複數個電熱管12，藉以於軌道車13移動至爐體內加熱室102並於該門板11閉合密封該爐口101後於軌道車13周圍加熱進行熱裂解的加熱程序，而爐體上方則裝設有抽氣裝置並連接一管路P，藉以將加熱裂解廢棄物所產生的廢燃氣EG排出。

請參照圖3之本發明較佳實施例的熱裂解裝置示意圖，而本發明整體的熱裂解裝置更進一步包括熱裂解爐10以管路P連結一冷凝裝置50，該冷凝裝置50係將管路P自熱裂解爐10所導入的廢燃氣EG進行冷凝以進行油水分離程序後，將油水分離後的油氣OA再經管路P導出，冷凝裝置50再以管路P連結一儲油裝置30，經油水分離後的油氣OA經管路P再進入到儲油裝置30後進行再生油聚集程序回收油品，在本較佳實施例中的再生油係指重油或燃料油等可再利用的油品，儲油裝置30再以管路P連結後方的空氣過濾裝置40，其中該空氣過濾裝置40依序再以管路P串接燃燒裝置41、塵降裝置42以及洗滌裝置43，而儲油裝置30經再生油聚集程序後所排出的氣流AF再經管路P通過前述的燃燒裝置41再燃燒、塵降裝置42分離塵屑以及洗滌裝置43沖洗後排出符合法規的乾淨空氣CA。

再請參照參照圖4之本發明另一較佳實施例的熱裂解裝置示意圖，本發明之加熱室102內可進一步於軌道車13移動至爐體內加熱室102並於該門板11閉合密封該爐口101後，於軌道車13側向及底部設置複數個電熱管14以提供加熱進行熱裂解的加熱程序獲致不同的加熱效果。

本發明的熱裂解爐運作方法上進一步具有以下特徵：

入料步驟S1：將一台或複數台置放待進行熱裂解各類電線、電纜、塑膠、電路板以及鋁箔包等製品廢棄物的軌道車13進入爐體加熱室102內。

密閉抽氣步驟S2：軌道車13進入爐體加熱室102內，並於該門板11閉合密封該爐口101後，開動該抽氣裝置將密封後的加熱室102內氣體抽出，形成類真空的狀態並持續抽氣。

加熱裂解步驟S3：於爐體加熱室102內氣體抽出過程中開啟電熱管12於加熱室102內軌道車13周圍加熱進行熱裂解的加熱程序，透過抽氣裝置經管路P將加熱裂解廢棄物所產生的廢燃氣EG排出，其中熱裂解程序的溫度係依廢棄物種類控制於攝氏度600°~750°間進行熱裂解，經熱裂解程序後的廢棄物可得高純度的炭黑。

油水分離步驟S4：該冷凝裝置50係將管路P自熱裂解爐10所導入的廢燃氣EG進行冷凝以進行油水分離程序後，將油水分離後的油氣OA再經管路P導出。

儲油步驟S5：經油水分離後的油氣OA經管路P再進入到儲油裝置30後進行再生油聚集程序回收油品。

淨氣步驟S6：儲油裝置30經再生油聚集程序後所排出的氣流AF經管路P通過燃燒裝置41進行燃燒步驟S61、塵降裝置42進行塵降步驟S62分離塵屑以及洗滌裝置43進行洗滌步驟S63沖洗後，再透過排氣步驟S64排出乾淨空氣。

另請參照圖5所示之本發明第三較佳實施例的熱裂解爐運作方法步驟圖、圖6本發明第三較佳實施例的熱裂解爐部分外觀示意圖以及圖7所示之本發明第三較佳實施例的熱裂解爐A-A’部分剖示圖，本發明除了前述熱裂解爐10以外，更包括有連續入料熱裂解爐20的設計，該連續入料熱裂解爐20主要包含由爐體之連續加熱室201、入料槽21以及排廢管23所構成，其中該連續加熱室201在本發明第三較佳實施例中係為設計為具有一上爐道2011及一下爐道2013，上爐道2011及下爐道2013一端間在連通一爐層道2012之Ｕ型爐體結構設計，進一步的該連續加熱室201之上爐道2011及下爐道2013相對於爐層道2012的另一端開口位置處設置有一第一轉動部202及第二轉動部203，該第一轉動部202係以一轉動馬達連接一第一螺旋葉片桿2021向上爐道2011內部延伸至爐層道2012處，該第二轉動部203係以一轉動馬達連接一第二螺旋葉片桿2031向及下爐道2013內部延伸至爐層道2012處，該第一轉動部202轉動時其第一螺旋葉片桿2021葉片推送方向係將入料廢棄物推送至爐層道2012掉落至下爐道2013，而該第二轉動部203轉動時其第二螺旋葉片桿2031葉片推送方向係將爐層道2012掉落入料廢棄物往相對的一端推送，該連續加熱室201底部設有支撐座205使其具有足夠高度進行連續進料及出料。

連續入料步驟S7：所述的上爐道2011相對於爐層道2012的另一端開口方向位置處上方接設有該入料槽21，其中該入料槽21內部係為漏斗狀之入料槽室211，入料槽室211頂端槽口上設置有一固定部212，該固定部212上設置有一第三轉動部213並樞設有第三轉動葉片214，入料槽室211下方則為一入料口215連接導通於上爐道2011內第一螺旋葉片桿2021葉片位置上，使廢棄物入料透過廢棄物管FP自外部輸送進入入料槽21內部後，透過該第三轉動部213驅動該第三轉動葉片214將廢棄物壓送至入料口215後落入上爐道2011內第一螺旋葉片桿2021葉片位置後繼續推送。

進一步的該下爐道2013相對於爐層道2012的另一端開口位置處方向下方設置導通有一放料管204，該放料管204內部具有一排放空間2042，該放料管204連結下爐道2013另一端開設有一排料口2044，排放空間2042以一轉動葉片2041將運行通過連續加熱室201之上爐道2011至下爐道2013熱裂解程序後落下的廢棄物殘渣推送向外至排料口2044，其中該放料管204上方設有一入水口2043藉以將水注入冷卻廢棄物殘渣。

自廢棄物殘渣自排料口2044排出後落入下方設置的收集料槽22的集中槽體221內堆放，並設有一排水口222將水流出以瀝乾廢棄物殘渣，該排廢管23中心為排放管體232，一端設有一導料口230，該排廢管23另一端相對於該導料口230位置設有一第四轉動部231，該第四轉動部231於排放管體232內設有一連動的第四轉動葉片2311延伸至該導料口230處，該排放管體232靠近該第四轉動部231位置開設有一排料口233，透過第四轉動部231轉動第四轉動葉片2311藉以將該導料口230位置處瀝乾的廢棄物殘渣推送至排料口233排放至廢棄物殘渣收集桶24收集。

連續加熱裂解步驟S8：再請參照圖8所示之本發明第三較佳實施例的熱裂解爐B-B’部分剖示圖，其中該連續入料熱裂解爐20於該連續加熱室201之上爐道2011及下爐道2013外裝設有複數道的電熱管30，藉以加熱連續加熱室201之上爐道2011及下爐道2013周圍加熱進行熱裂解的加熱程序，透過抽氣裝置經管路P將加熱裂解廢棄物所產生的廢燃氣EG排出，其中熱裂解程序的溫度係依廢棄物種類控制於攝氏度600°~750°間進行熱裂解，經熱裂解程序後的廢棄物可得高純度的炭黑。

該連續入料熱裂解爐20上方接設有一自內部導通的管路P以連結一冷凝裝置50，該冷凝裝置50係將管路P自連續入料熱裂解爐20所導入的廢燃氣EG進行冷凝以進行油水分離程序後，將油水分離後的油氣OA再經管路P導出，冷凝裝置50再以管路P連結一儲油裝置30，依序經前述油水分離步驟S4、儲油步驟S5以及淨器步驟S6進行油水分離，並將油氣OA經管路P再進入到儲油裝置30後進行再生油聚集程序回收油品，在本較佳實施例中的再生油係指重油或燃料油等可再利用的油品，儲油裝置30再以管路P連結後方的空氣過濾裝置40，其中該空氣過濾裝置40依序再以管路P串接燃燒裝置41、塵降裝置42以及洗滌裝置43，而儲油裝置30經再生油聚集程序後所排出的氣流AF再經管路P通過前述的燃燒裝置41再燃燒、塵降裝置42分離塵屑以及洗滌裝置43沖洗後排出符合法規的乾淨空氣CA。

綜上，本發明透過前述實施例之爐體加熱室內加熱進行熱裂解的加熱程序產生的廢燃氣EG相較於傳統單純熱裂解產生的廢燃氣經過油水分離後更具有純度高的油氣純度，所得的油品純度更高，而廢棄物熱裂解後所得的炭黑品質亦佳，為重要功效，本發明的實施技術特徵未見於習知的前案或公開技術中，已符合發明專利申請要件，爰依法提出專利申請。

10:熱裂解爐 101:爐口 102:加熱室 103:軌道 11:門板 12:電熱管 13:軌道車 20:連續入料熱裂解爐 201:連續加熱室 2011:上爐道 2012:爐層道 2013:下爐道 202:第一轉動部 2021:第一螺旋葉片桿 203:第二轉動部 2031:第二螺旋葉片桿 204:放料管 2041:轉動葉片 2042:排放空間 2043:入水口 2044:排料口 205:支撐座 21:入料槽 211:入料槽室 212:固定部 213:第三轉動部 214:第三轉動葉片 215:入料口 22:收集料槽 221:集中槽體 222:排水口 23:排廢管 230:導料口 231:第四轉動部 2311:第四轉動葉片 232:排放管體 233:排料口 24:收集桶 30:儲油裝置 40:空氣過濾裝置 41:燃燒裝置 42:塵降裝置 43:洗滌裝置 50:冷凝裝置 AF:氣流 CA:乾淨空氣 EG:廢燃氣 FP:廢棄物管 OA:油氣 P:管路 S1:入料步驟 S2:密閉抽氣步驟 S3:加熱裂解步驟 S4:油水分離步驟 S5:儲油步驟 S6:淨氣步驟 S61:燃燒步驟 S62:塵降步驟 S63:洗滌步驟 S64:排氣步驟 S7:連續入料步驟 S8:連續加熱裂解步驟

圖1：係本發明較佳實施例所示的熱裂解爐運作方法步驟圖。

圖2：係本發明較佳實施例的熱裂解爐結構示意圖。

圖3：係本發明較佳實施例的熱裂解裝置示意圖。

圖4：係本發明另一較佳實施例的熱裂解裝置示意圖。

圖5：係本發明第三較佳實施例的熱裂解爐運作方法步驟圖。

圖6：係本發明第三較佳實施例的熱裂解爐部分外觀示意圖。

圖7：係本發明第三較佳實施例的熱裂解爐A-A’部分剖示圖。

圖8：係本發明第三較佳實施例的熱裂解爐B-B’部分剖示圖。

20:連續入料熱裂解爐

201:連續加熱室

2011:上爐道

2012:爐層道

2013:下爐道

202:第一轉動部

2021:第一螺旋葉片桿

203:第二轉動部

2031:第二螺旋葉片桿

204:放料管

2041:轉動葉片

2042:排放空間

2043:入水口

2044:排料口

205:支撐座

21:入料槽

211:入料槽室

212:固定部

213:第三轉動部

214:第三轉動葉片

215:入料口

22:收集料槽

221:集中槽體

222:排水口

23:排廢管

230:導料口

231:第四轉動部

2311:第四轉動葉片

232:排放管體

233:排料口

24:收集桶

FP:廢棄物管

P:管路

Claims (4)

1. 一種熱裂解爐運作方法，主要係運作於一連續入料熱裂解爐(20)，該連續入料熱裂解爐(20)爐體內設有一連續加熱室(201)，連續加熱室(201)內設有複數個電熱管(30)進行熱裂解廢棄物，連續加熱室(201)上方則裝設有抽氣裝置並連接一管路(P)，其包含有以下步驟： 連續入料步驟(S7)，該連續加熱室具有一上爐道(2011)及一下爐道(2013)，該上爐道(2011)相對於爐層道(2012)的另一端開口方向位置處上方接設有該入料槽(21)，其中該入料槽(21)頂端設置有一第三轉動部(213)並樞設有第三轉動葉片(214)，入料槽室(211)下方則為一入料口(215)連接導通於上爐道(2011)內第一螺旋葉片桿(2021)葉片位置上，透過該第三轉動部(213)驅動該第三轉動葉片(214)將廢棄物壓送至入料口(215)後落入上爐道(2011)內位置後繼續推送； 連續加熱裂解步驟(S8)，該連續加熱室之上爐道(2011)及下爐道(2013)一端間在連通一爐層道(2012)，該連續加熱室(201)之上爐道(2011)及下爐道(2013)相對於爐層道(2012)的另一端開口位置處設置有一第一轉動部(202)及第二轉動部(203)，該第一轉動部(202)係以一轉動馬達連接一第一螺旋葉片桿(2021)，該第二轉動部(203)係以一轉動馬達連接一第二螺旋葉片桿(2031)，該第一螺旋葉片桿(2021)葉片將入料廢棄物推送至爐層道(2012)掉落至下爐道(2013)，該第二螺旋葉片桿(2031)葉片推送方向係將爐層道(2012)掉落入料廢棄物往相對的一端推送，該連續入料熱裂解爐(20)於該連續加熱室(201)之上爐道(2011)及下爐道(2013)外裝設有複數道的電熱管(30)加熱上爐道(2011)及下爐道(2013)進行熱裂解程序，該連續入料熱裂解爐(20)於該連續加熱室(201)之上爐道(2011)及下爐道(2013)外裝設有複數道的電熱管(30)加熱上爐道(2011)及下爐道(2013)進行熱裂解程序，透過抽氣裝置經管路(P)將加熱裂解廢棄物所產生的廢燃氣(EG)排出。
2. 如請求項第1項所述之熱裂解爐運作方法，其中該下爐道(2013)相對於爐層道(2012)的另一端開口位置處方向下方設置導通有一放料管(204)，該放料管(204)，該放料管(204)連結下爐道(2013)另一端開設有一排料口(2044)，以一轉動葉片(2041)將運行通過連續加熱室(201)裂解程序後落下的廢棄物殘渣推送向外至排料口(2044)。
3. 如請求項第1項所述之熱裂解爐運作方法，其中該熱裂解爐運作方法設有一排廢管23中心為排放管體(232)，一端設有一導料口(230)，另一端相對於該導料口(230)位置設有一第四轉動部(231)，該第四轉動部(231)於排放管體232內設有一連動的第四轉動葉片(2311)延伸至該導料口(230)處，該排放管體(232)靠近該第四轉動部231位置開設有一排料口(233)。
4. 如請求項第1項所述之熱裂解爐運作方法，其中該抽氣裝置經管路(P)將加熱裂解廢棄物所產生的廢燃氣(EG)排出，經管路(P)進入到儲油裝置(30)後進行再生油聚集程序回收油品，儲油裝置(30)再以管路(P)連結後方的空氣過濾裝置40排出符合法規的乾淨空氣(CA)。

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