TWI502191B - Method for measuring the ignition temperature of biomass - Google Patents

Description

生質物著火溫度量測方法

本發明是有關於一種溫度量測方法，特別是指一種生質物著火溫度量測方法。

為紓解全球氣候暖化的問題，多數國家均積極研究開發能取代部份石化燃料之替代能源，以期能降低二氧化碳的排放。依據國際能源總署的統計，生質物相關能源的開發已成為全球第四能源，次於石油、煤與天然氣。生質物中主要含有固定碳、揮發物與灰分，屬於易燃性物質，且未經熱處理的生質物所含揮發物多超過70%，明顯超過燃煤。因此，在工業應用時，生質物相關燃料是否容易著火，進而導致工安問題，往往是使用者所關心的課題，惟至今尚無一套能用以評估生質物燃料的著火特性之試驗方法。

如L.D.Smoot and P.J.Smith,“Coal combustion and gasification”,1985,Penum Press,New York and London，關於生質物燃料的著火之研究，煤料之著火溫度會隨揮發物含量的增加而增加，顯示揮發物之含量直接影響到含碳物質的著火行為。由於揮發物含量高，生質物在 受熱後會大量釋放出易燃之揮發物。由於揮發物燃點低，因而會先著火燃燒，最後才是含碳物質的燃燒。

基此，以下本發明主要是分析生質物燃料所釋出揮發物之著火溫度，而非乾餾後的殘留碳。

因此，本發明之一目的，即在提供一種用以量測生質物燃料之著火溫度，以提供使用者在安全措施上的參考之生質物著火溫度量測方法。

於是，本發明生質物著火溫度量測方法，包含一加熱步驟、一監測步驟，以及一接收判斷步驟。在該加熱步驟是以等加溫速率對一生質物進行加熱。在該監測步驟中，是利用一設置於所述生質物上方之感光元件於加熱過程中持續地偵測所述生質物的亮度，同時利用一溫度感測元件於加熱過程中持續地偵測所述生質物的溫度。而在該接收判斷步驟中，所述生質物加熱至著火燃燒的瞬間，該感光元件會偵測到所述生質物亮度增加並同時輸出一亮度異常訊號至一控制單元，由該控制單元同步記錄該溫度感測元件當時所感測到的溫度並以此作為所述生質物的著火溫度。

本發明之功效在於利用該感光元件測得所述生質物瞬間著火時，由該控制單元同步記錄該溫度感測元件當時所感測到的溫度並以此作為所述生質物的著火溫度，進而能提供使用者在安全措施上的參考。

21‧‧‧加熱步驟

22‧‧‧監測步驟

23‧‧‧接收判斷步驟

24‧‧‧烘乾步驟

3‧‧‧加熱系統

31‧‧‧金屬片

311‧‧‧凹槽

41‧‧‧感光元件

42‧‧‧溫度感測元件

43‧‧‧控制單元

5‧‧‧生質物

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方法流程圖，說明本發明生質物著火溫度量測方法之一較佳實施例；圖2是一方塊示意圖，輔助說明圖1；圖3是一示意圖，輔助說明圖2；圖4是一方法流程圖，說明該較佳實施例還可包含一烘乾步驟；圖5是一關係圖，說明5種生質物試驗樣品之揮發物含量與加熱溫度的關係；以及圖6是一關係圖，說明5種生質物試驗樣品之著火溫度與加熱溫度的關係。

參閱圖1，本發明生質物著火溫度量測方法之一較佳實施例，其包含一加熱步驟21、一監測步驟22，以及一接收判斷步驟23。

參閱圖1、2、3，在該加熱步驟21中，是將一待測的生質物5置於一加熱系統3，以電熱方式進行等加溫速率的加熱。由於該加熱系統3為已知，因此不再贅述其細部構造設計。不同的地方是在於該加熱系統3還包括一可拆離地設置於頂面處之金屬片31，該金屬片31具有一凹槽311，所述生質物5是放置於該凹槽311內以接受加熱處理。特別說明的是，所述生質物5是選自所列其中之一： 油棕果短纖、竹子、蔗渣、小葉欖仁、稻穀。而等加溫速率在本實施例中是以25℃/分鐘做說明。

在該監測步驟22中，是利用一設置於所述生質 物5上方之感光元件41於加熱過程中持續地偵測所述生質物5的亮度，同時利用一設於位於該凹槽311下方且用以接觸該金屬片31底面對應該凹槽311位置處之溫度感測元件42，於加熱過程中持續地偵測該金屬片31的溫度。在本較佳實施例中，該溫度感測元件42是以熱電偶做說明。

另外，在該接收判斷步驟23中，所述生質物5 加熱至著火燃燒的瞬間，該感光元件41會偵測到所述生質物5亮度增加並同時輸出一亮度異常訊號至一控制單元43，該控制單元43可為電腦，於接收到該亮度異常訊號後會同步記錄該溫度感測元件42當時所感測到的溫度並以此作為所述生質物5的著火溫度。

參閱圖4，本發明生質物5著火溫度量測方法還 包含一烘乾步驟24，在進行該加熱步驟21前，先將所述生質物5置放於一氮氣烘箱(圖未示)內，烘乾溫度為100至105℃，以105℃為最佳，烘乾時間為至少24小時。以烘乾所述生質物5所含的水分，避免水分對於後續作業的干擾，如此可使生質物5著火溫度之量測更精準。

茲以下列實驗例予以進一步詳細說明本發明，唯並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。

所選用的生質物5為油棕果短纖、竹子、蔗渣、小葉欖仁、稻穀，分別經研磨後，再篩選100-200mesh(網 孔)作為試驗樣品。經本方法之烘乾步驟24，於105℃溫度下，烘乾時間為24小時。再於250℃至500℃進行本方法之加熱步驟21的加熱處理，同時實施監測步驟22與接收判斷步驟23。一般而言，加熱溫度在300℃(含)以下稱為焙燒(torrefaction)，300℃以上則稱為碳化(carbonisation)。為作比對，同時選取動力燃煤進行本發明之方法試驗。實驗分析數值如下表1所示：

參閱圖5，上述5種生質物試驗樣品在加熱處理 過程中，加熱溫度越高，該等生質物試驗樣品所含揮發物的含量越低，表示有較多之揮發物在加熱處理過程中先行釋放出。值得一提的是，經250℃焙燒溫度的加熱處理下，該等生質物試驗樣品所含揮發物的含量均高於動力燃煤。 當加熱溫度達到300℃，該等生質物試驗樣品所含揮發物的含量均低於動力燃煤。

參閱圖6，未經加熱處理前，蔗渣之著火溫度為315℃，高於動力燃煤之302℃，其他4種生質物試驗樣品之著火溫度則在261至267℃。

再比較圖5、6，發現蔗渣未經加熱處理，或以 250℃焙燒後，其揮發物含量均高於動力燃煤，但燃點卻意外地高於動力燃煤，顯示蔗渣所釋出的揮發物燃點較高，較不易著火。

參閱圖6，當加熱溫度超過300℃(含)以上，大部份生質物試驗樣品之著火溫度均高於動力煤之著火溫度304℃，除了小葉欖仁之著火溫度為300℃。由此可知，焙燒或碳化處理不但提升生質物5的熱值，且能增加使用的安全性。

綜上所述，本發明生質物著火溫度量測方法藉由上述步驟流程，能準確地量測生質物5之著火溫度，進而提供使用者在安全措施上的參考，能增加使用的安全性，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

41‧‧‧感光元件

42‧‧‧溫度感測元件

43‧‧‧控制單元

5‧‧‧生質物

Claims (7)

1. 一種生質物著火溫度量測方法，包含：一加熱步驟，以等加溫速率對一生質物進行加熱，所述生質物是置於一加熱系統，以電熱方式進行加熱，該加熱系統包括一可拆離地設置於頂面處之金屬片，該金屬片具有一用以承載所述生質物之凹槽；一監測步驟，利用一設置於所述生質物上方之感光元件於加熱過程中持續地偵測所述生質物的亮度，同時利用一溫度感測元件於加熱過程中持續地偵測所述生質物的溫度，其中，該溫度感測元件位於該加熱系統之金屬片的凹槽下方，且用以接觸感測該金屬片之凹槽的溫度；以及一接收判斷步驟，所述生質物加熱至著火燃燒的瞬間，該感光元件會偵測到所述生質物亮度增加並同時輸出一亮度異常訊號至一控制單元，由該控制單元同步記錄該溫度感測元件當時所感測到的溫度並以此作為所述生質物的著火溫度。
2. 如請求項1所述的生質物著火溫度量測方法，其中，在該加熱步驟中，等加溫速率為25℃/分鐘。
3. 如請求項1所述的生質物著火溫度量測方法，其中，所述生質物是選自所列其中之一：油棕果短纖、竹子、蔗渣、小葉欖仁、稻穀。
4. 如請求項3所述的生質物著火溫度量測方法，其中，在 該加熱步驟中，所述生質物是在250℃至500℃進行加熱處理。
5. 如請求項1或2或4所述的生質物著火溫度量測方法，其中，該溫度感測元件為熱電偶。
6. 如請求項5所述的生質物著火溫度量測方法，還包含一烘乾步驟，在進行該加熱步驟前先將所述生質物置放於一氮氣烘箱內，以烘乾所述生質物所含的水分。
7. 如請求項6所述的生質物著火溫度量測方法，其中，在該烘乾步驟中，烘乾溫度為100至105℃，烘乾時間為至少24小時。