TWI465376B - 用以將生質饋入壓力容器之螺旋輸送器 - Google Patents

Description

用以將生質饋入壓力容器之螺旋輸送器 發明領域

本發明是有關於用以將生質饋入一處於過壓的容器的一種方法以及一種裝置。一較佳的應用是將潮溼的生質進料至一加壓汽化器以供生產合成氣。

發明背景

從2增壓至100巴(bar)，特別是從12至40巴來運轉汽化設備，對於以汽化設備來生產合成氣本身是所欲的。這特別適用於工業設備，於其合成氣被進一步加工成其他產物並且合成氣或它的反應產物應該被饋入一處於壓力的管線網，或在一渦輪機中被燃燒。

具有相當過壓的生質汽化設備目前不是使用旋轉閥(Zellradschleusen)就是壓力閥(Druckschleusen)，此時一體化的螺旋輸送器是在無閥的各個壓力梯度下，將生質輸送至汽化設備中。該既有技術被載於：,,Analyse und Evaluierung der thermochemischen Vergasung von Biomasse,,Schriftenreihe,,Nachwachsende Rohstoffe,,Band 29,Landwirtschaftsverlag GmbH,(2006)。與此相關者為第54-59頁與第72-73頁的表2-7。

標準螺旋輸送器，其中螺旋在入-以及出口之間的整個區域延伸，通常僅有部分地被填充。來自於壓力容器的氣體可以逆著輸送方向回流。甚至在此螺旋輸送器完全填充下，透過輸送材料的填塞，在螺旋線之後會有一空間形成，而使氣體可回流其內。

在喀斯魯研究中心，一個以,,Bioliq,,為名，將生質轉換為可泵抽的流體的方法被開發。該方法在DE 10 2004 019 203 B3中被公開。該方法使得對抗高壓來輸送由此而產生的流體變成可行的。然而卻付出高昂的代價來生產該流體。

在相關領域中亦將褐煤送入以略為過壓來運轉的流化層供產生用於蒸氣發電廠的熱，對於將生質輸送至處於壓力的容器而言沒有超過2bar的輸送被推導出。例如，在DE 198 43 255 A1中被公開的管鏈條，或在DE 44 31 366 A1中被公開的活塞輸送器。

發明概要

本發明之課題在於，透過一種簡易可靠的輸送裝置的改良來開發超過2巴的壓力範圍。

該課題是利用依據申請專利範圍第1項的一種方法以及一種裝置來予以解決。本發明的較佳實施態樣被載述於申請專利範圍第2至14項中。

生質是一種非常複雜的原料。就熱化學汽化為合成氣而言例如就要考慮到：‧具有不同含水量以及性質相當不同的木材，例如木屑以及木片，‧能源作物例如濕重、青貯的、經壓乾或乾燥的、粗-或細塊的，‧與固態生質混合的油，‧穀物與纖維，‧所有種類的食品以及來自於食品工業的廢料，‧畜牧業的排泄物。

生質應該以均質物或在一盡可能廣泛的混合物中以一螺旋輸送器在抗過壓下被輸送。

依據申請專利範圍第1項，輸送段的進一步填塞是可藉由該螺旋輸送器被建構成在它的末端設置有一填塞區，而能在抵抗該處於壓力的容器下來達成，該填塞區的特徵為缺少輸送元件。該填塞區的長度應該要比螺旋管的直徑或者要比蝸桿軸(Schneckenwelle)與螺旋管(Schneckenrohr)間的空隙還大，藉此，一動壓力(Staudruck)經由一壁摩擦力而被產生並且可以關閉原先被形成在螺旋線之後的空間。

依據申請專利範圍第2項，該填塞區具有一縮窄斷面，該縮窄斷面透過一增高的阻力來填塞生質。該縮窄斷面必須考量生質的結塊性。

依據申請專利範圍第3項，該縮窄斷面透過一可調式背壓裝置而被形成。藉此可以產生一用於不同性質的生質的填塞輸送段。

依據申請專利範圍第4項，該背壓裝置是由一可調式心軸所構成，它的尖端也可以是圓的。

依據申請專利範圍第5項，該背壓裝置可以透過一錐形縮窄管件而被構成。一個這樣的裝置在EP 1 586 439 A1中被用來說明螺旋式擠壓機，除了這個適於抵抗壓力梯度來輸送的裝置，還有一個適於依據本發明之方法的操作指南被推薦。

依據申請專利範圍第6項，該螺旋輸送器被用作為螺旋式擠壓機來實施。該螺旋式擠壓機的末端必須依據申請專利範圍第1項被建構成有如不具有螺旋線的填塞區。

依據申請專利範圍第7項，該填塞區亦可具有一臨時加寬斷面。在這個區域中，較大的生質部分可以被較小的生質部分所包圍而產生一較為氣密的填料。

依據申請專利範圍第8項，對於生質的某些技藝而言的優點在於，其經由螺旋管上的加熱面以及，或在蝸桿軸中而被加熱。由此生質可以被黏合並且因而更為緊密。如果以過程熱來加熱，本方法亦能提升該過程的效率。

依據申請專利範圍第9項，對於生質的某些技藝而言的優點在於，該螺旋輸送器被當作為雙螺旋來實施。雙螺旋會促成生質微粒黏合以及較佳的混合。

依據申請專利範圍第10項，適宜的是在該填塞區的末端設置一用於生質的切割裝置。該切割裝置可以由固定式切刀或一機械驅動式切割裝置所組成。這兩種方式的組合對於下面的程序亦是有利的。

依據申請專利範圍第11項，若產生各種不同的較大生質微粒並且輸送至該螺旋輸送器中，一較為氣密的填料在填塞區中被獲得。

依據申請專利範圍第12項的優點在於，由較硬與較軟的生質所構成的混合物(例如木材與青貯料的混合物)被輸送至螺旋輸送器。這使得氣密填料易於在填塞區中被形成。

依據申請專利範圍第13項，一氣密填料在填塞區中的形成亦透過利用一流體將生質予以製成漿狀來達成。這可以是例如水或來自於冷壓生質的搾壓液(Presssaft)。

依據申請專利範圍第14項，經預熱之生質的進料較佳地對於在螺旋輸送器的填塞區中之耐壓填料的形成產生作用。

圖式簡單說明

本發明將藉助第1-5圖來例示說明。

第1圖顯示具有一圓柱形填塞區的螺旋輸送器。

第2圖顯示具有一錐形縮窄填塞區的螺旋輸送器。

第3圖顯示在填塞區末端處的一切割裝置。

第4圖顯示在第3圖中所示之切割裝置的另一視圖。

第5圖顯示一螺旋輸送器，其被建構成有如螺旋式擠壓機。

較佳實施例之詳細說明

第1圖顯示一由一螺旋管1所構成的螺旋輸送器，其延伸處形成一填塞區2。該輸送元件是由一螺旋線3以及一蝸桿軸4所構成，該蝸桿軸4經由一離合器(Kupplung)5與一驅動器(Antrieb)6連接。可取自一此處未述及之容器的生質7抵達在螺旋輸送器3、4的進料斗9中的旋轉閥8上方，並且被當作為填料經由該在螺旋輸送器末端10的填塞區2被推往處於過壓之壓力容器11。對於維修工作而言，在螺旋輸送器與壓力容器11之間設置一阻斷元件(Absperrorgane)12是適宜的。因為一來自於固態生質的填料未完全地氣密，一唧吸元件(Absaugung)13在進料斗9處的設置是適宜的。此唧吸元件較佳地具有一用於體積流率的測定裝置與一用於一來自壓力容器11的氣體的偵測器。根據這些數據可以準確地改變被加入的生質之特性。填料的密度經由混合不同的生質、經由加熱以及利用一流體予以製成漿狀而改變。對於生質7應該要被進料至一反應器以產生合成氣的情況來說，生質的含水量經混合成漿應儘可能地保持在60%以下，藉此汽化的效率不致下降太多。

在第2圖中，該生質7借螺旋輸送器3、4之助被推往填塞區2的錐形部分2a。該填塞區的錐形部分2a在此處是透過延伸錐形螺旋管1而被形成。在區2與2a中沒有輸送元件。經由錐形進料口(Einlauf)，該由生質所形成的填料被更為強力地填塞。在螺旋輸送器的末端10處往往適於設置一用於供進一步加工生質的切割裝置14，有如於第3圖與第4圖中所示。該切割裝置在此處是由十字交叉排列的固定式切刀所組成，該等切刀被固定在一內嵌於螺旋輸送器與壓力容器11的凸緣之間的槽(Topf)15中。在此切割裝置14的被動結構(passive Bauweise)處賦予一生質填料的卡榫()。這樣可過量輸送至螺旋輸送器，亦在填塞區2中促成較佳密封。切割的粗細應該透過對於要進料的生質的試驗而被調整。切割裝置14的一主動結構反之不涉及卡榫。

第5圖顯示一螺旋輸送器，其被建構成螺旋式擠壓機以供壓榨植物汁液之用。如果含水量要依據下列程序而被減低時，該結構用在含水量極高的生質，例如青貯料時就非常適宜。該螺旋管1在此處於一特定範圍內設有孔1a或數條棒()。該蝸桿軸4逐漸地或連續地朝末端變粗，以在末端為填塞區2形成一窄縫。為了從生質形成一密壓填料，該螺旋線3不得延伸至該填塞區。往往粗塊生質(例如木片)的尺寸達到像是在密封區2之間隙的大小。這存在有來自於壓力容器的氣體會經由這些微粒的空隙回流的風險。因而就這樣的情形而言，填塞區2於斷面(Abschnitt)2b可被擴大並於斷面2c被再次縮小。經由在斷面2b中由微粒所組成的較大集合體(Kollektiv)及在斷面2c中重新縮窄，可以避免氣體的回流。密封區在斷面2c的大小較佳地經由一可調式背壓裝置(由一錐形管件16、壓縮氣缸17與調節裝置18所構成)而產生。至少3個同步壓縮氣缸17及其調節裝置18於圓周上的配置是較佳的。在密封區的末端2c處設置有一切割裝置，該切割裝置是由位於一旋轉軸19上的切刀所組成。透過切割生質，便於要被送入的生質7垂直投入在螺旋輸送器末端10的壓力容器11。

將生質對抗壓力送入一壓力容器對於用來生產合成氣或碳化氣的汽化設備來說極富經濟價值。另一情形會是一生質的無壓氣化連同所生成的氣體隨後壓縮至所欲的排出壓力。這導致高投資與高虧損。

總結，一用以將生質饋入壓力容器的螺旋輸送器被提議。將一異質固體，例如生質，送入一處於壓力的容器是困難的。至今所使用的旋轉閥與壓力閥有相當多的缺點。使用標準螺旋輸送器至今未能在螺旋線後方形成一通氣管道，其會在壓力容器內造成一壓力損失。這些缺點藉著使用一螺旋輸送器(其螺旋管具有一填塞區，該填塞區沒有輸送元件)而被解決。本發明適於用以將生質加入一處於壓力的汽化設備以供產生合成氣。

1．．．螺旋管

1a．．．孔

2．．．填塞區

2a．．．錐形部分

2b．．．斷面

2C．．．末端

3．．．螺旋線

4．．．蝸桿軸

5．．．離合器

6．．．驅動器

7．．．生質

8．．．旋轉閥

9．．．進料斗

10．．．末端

11．．．壓力容器

12．．．阻斷元件

13．．．唧吸元件

14．．．切割裝置

15‧‧‧槽

16‧‧‧錐形管件

17‧‧‧壓縮汽缸

18‧‧‧調節裝置

19‧‧‧旋轉軸

第1圖顯示具有一圓柱形填塞區的螺旋輸送器。

第2圖顯示具有一錐形縮窄填塞區的螺旋輸送器。

第3圖顯示在填塞區末端的一切割裝置。

第4圖顯示在第3圖中所示之切割裝置的另一視圖。

第5圖顯示一螺旋輸送器，其被建構成有如螺旋式擠壓機。

1‧‧‧螺旋管

2‧‧‧填塞區

3‧‧‧螺旋線

4‧‧‧蝸桿軸

5‧‧‧離合器

6‧‧‧驅動器

7‧‧‧生質

8‧‧‧旋轉閥

9‧‧‧進料斗

10‧‧‧末端

11‧‧‧壓力容器

12‧‧‧阻斷元件

13‧‧‧唧吸元件

Claims (28)

1. 一種用於將生質以一螺旋輸送器饋入一壓力容器的裝置，其特徵在於，該螺旋輸送器在其末端處與該壓力容器連接，且在該末端之上流處具有一沒有輸送元件的填塞區，該填塞區的長度係較該螺旋輸送器之一螺旋管的直徑為大。
2. 如申請專利範圍第1項的裝置，其特徵在於，該填塞區具有一縮窄斷面。
3. 如申請專利範圍第1項的裝置，其特徵在於，該縮窄斷面是經由一可調式背壓裝置而被形成。
4. 如申請專利範圍第3項的裝置，其特徵在於，該縮窄斷面是經由一可調式心軸而被形成。
5. 如申請專利範圍第3項的裝置，其特徵在於，該縮窄斷面是經由一可調式錐形縮窄管件而被形成。
6. 如申請專利範圍第1-5項中任一項的裝置，其特徵在於，該螺旋輸送器被用作為螺旋式擠壓機以供施行生質的脫水。
7. 如申請專利範圍第1-5項中任一項的裝置，其特徵在於，該斷面在填塞區中變大並經由背壓裝置再次變小。
8. 如申請專利範圍第1-5項中任一項的裝置，其特徵在於，該螺旋輸送器被建構成可由內和/或由外來加熱。
9. 如申請專利範圍第1-5項中任一項的裝置，其特徵在於，該螺旋輸送器被建構成雙螺旋。
10. 如申請專利範圍第1-5項中任一項的裝置，其特徵在於， 在填塞區的末端設置一用於該生質的切割裝置。
11. 如申請專利範圍第1-5項中任一項的裝置，其特徵在於，粗塊以及細塊生質的一混合物被進料至該螺旋輸送器。
12. 如申請專利範圍第1-5項中任一項的裝置，其特徵在於，將不同硬度的生質予以混合並進料至該螺旋輸送器。
13. 如申請專利範圍第1-5項中任一項的裝置，其特徵在於，該生質是以一流體來被製成漿狀，並且被進料至該螺旋輸送器。
14. 如申請專利範圍第1-5項中任一項的裝置，其特徵在於，該生質經預熱而被進料至該螺旋輸送器。
15. 一種用於將生質以一螺旋輸送器饋入一壓力容器的方法，其特徵在於，該螺旋輸送器在其末端處與該壓力容器連接，且在該末端之上流處具有一沒有輸送元件的填塞區，該填塞區的長度係較該螺旋輸送器之一螺旋管的直徑為大。
16. 如申請專利範圍第15項的方法，其特徵在於，該填塞區具有一縮窄斷面。
17. 如申請專利範圍第15項的方法，其特徵在於，該縮窄斷面是經由一可調式背壓裝置而被形成。
18. 如申請專利範圍第17項的方法，其特徵在於，該縮窄斷面是經由一可調式心軸而被形成。
19. 如申請專利範圍第17項的方法，其特徵在於，該縮窄斷面是經由一可調式錐形縮窄管件而被形成。
20. 如申請專利範圍第15-19項中任一項的方法，其特徵在 於，該螺旋輸送器被用作為螺旋式擠壓機以供施行生質的脫水。
21. 如申請專利範圍第15-19項中任一項的方法，其特徵在於，該斷面在填塞區中變大並經由背壓裝置再次變小。
22. 如申請專利範圍第15-19項中任一項的方法，其特徵在於，該螺旋輸送器被建構成可由內和/或由外來加熱。
23. 如申請專利範圍第15-19項中任一項的方法，其特徵在於，該螺旋輸送器被建構成雙螺旋。
24. 如申請專利範圍第15-19項中任一項的方法，其特徵在於，在填塞區的末端設置一用於該生質的切割裝置。
25. 如申請專利範圍第15-19項中任一項的方法，其特徵在於，粗塊以及細塊生質的一混合物被進料至該螺旋輸送器。
26. 如申請專利範圍第15-19項中任一項的方法，其特徵在於，將不同硬度的生質予以混合並進料至該螺旋輸送器。
27. 如申請專利範圍第15-19項中任一項的方法，其特徵在於，該生質是以一流體來被製成漿狀，並且被進料至該螺旋輸送器。
28. 如申請專利範圍第15-19項中任一項的方法，其特徵在於，該生質經預熱而被進料至該螺旋輸送器。