TWI558635B - 纖維生質物料連續定量分配方法與裝置 - Google Patents

Description

纖維生質物料連續定量分配方法與裝置

本發明係有關於一種纖維生質物料連續定量分配方法與裝置，尤指涉及一種克服纖維生質物料之流動性不佳、輸送出料易阻塞卡料及不易定量等缺點，於工廠製程各單元設備中之輸送能保持其流動性，並具有纖維生質物料連續定量分配功能，可使其能連續進出料同時定量分配至各連接桶槽以便於進行下一程序之需求，特別係指可達縮短製程、節省輸送設備數量、及降低操作成本之功效者。

利用糧食以外之纖維生質原料為料源生產環境友好之生物基產品，如化工產品、綠色能源及綠色材料等是實現可持續發展必經之路。然而不論是直接應用纖維生質原料於混摻、造粒、塑膠工業或動物飼料等產業，或者是提取纖維生質原料內所需物質(如糖)同時破壞或降低包覆纖維素與半纖維素外層之木質素等所產生之遮蔽效應之解聚前處理程序，其於各操作單元設備間之纖維生質物料連續輸送設備與處理量為影響工廠製程操作效率之重要關鍵元件。輸送設備通常可以分為兩大類：一種為機械輸送，另一種為氣力輸送，然對於需要大量、連續且穩定之纖維生質原料或處理後物料之粉體供應之應用，例如纖維酒精廠、纖維生質精煉廠、及生質造粒廠等，由於纖維物料長短不一、性質不均勻、蓬鬆易架橋、流動性不佳且輸送不易，當利用氣力 輸送時，極易造成管線及設備之阻塞而產生輸送之困難；而機械輸送方法環節較多，常會受到空間限制，效率較低，此外，不易於連續輸送時同時達成定量分配纖維生質原料或處理後物料至下一程序需求。

承上述，對於需要大量、連續且穩定之纖維生質原料或處理後物料之粉體供應之應用，例如纖維酒精廠、纖維生質精煉廠、及生質造粒廠等，其於各操作單元設備間之纖維生質處理後之物料連續輸送設備，一般係以螺旋輸送機進行輸送物料之設備。然而螺旋輸送機雖是一項成熟之機械設備，在產業界中已被廣泛地應用，但若應用於具有蓬鬆易架橋且流動性不佳之纖維生質原料或處理後物料之連續輸送，往往會產生輸送出料易阻塞壓實而卡料跳機之現象，此外，纖維生質原料或物料往往長短不一且性質不均勻，不易於連續輸送時同時達成定量分配至下一程序需求，因此往往需要兩個螺旋輸送機作為定量裝置，而增加設備與操作成本。故，一般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。

有鑑於此，本案之發明人特針對前述習用發明問題深入探討，並藉由多年從事相關產業之研發與製造經驗，積極尋求解決之道，經多次實料測試及修改設計，成功開發出本發明『纖維生質物料連續定量分配方法與裝置』，藉以改善習用之種種問題。

本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種克服纖維生質物料之流動性不佳、輸送出料易阻塞卡料及不易定量等缺點，於工廠製程各單元設備中之輸送能保持其流動性，並具有纖維生質物料連續定量分配功能，可使其能連續進出料同時定量分配至 兩個桶槽以便於進行下一程序如解聚前處理或酵素水解反應等之需求，以達縮短製程、節省輸送設備數量、及降低操作成本之功效，並可提升產業競爭力之纖維生質物料連續定量分配方法與裝置。

本發明之次要目的係在於，提供一種以螺旋板逐漸增加間距之設計概念以利纖維生質物料輸送，並利用撥料板整平物料配合料位計進行計量之纖維生質物料連續定量分配方法與裝置。

本發明之另一目的係在於，提供一種利用糧食以外之纖維生質原料為料源生產環境友好之生物基產品連續生產製程之纖維生質物料連續定量分配方法與裝置。

本發明之再一目的係在於，提供一種對於需要大量、連續且穩定之纖維生質原料或處理後物料之纖維生質物料供應，例如纖維酒精廠、纖維生質精煉廠、及生質造粒廠等具有應用潛力之纖維生質物料連續定量分配方法與裝置。

本發明之又一目的係在於，提供一種可應用於生產纖維糖類、纖維醇類、纖維有機酸等生質燃料與生質化學品之纖維生質原料解聚前處理製程，亦可應用於纖維生質物料之混摻、造粒、塑膠工業或動物飼料加工工業等產業之纖維生質物料連續定量分配方法與裝置。

為達以上之目的，本發明係一種纖維生質物料連續定量分配裝置，係可連續輸送與出料，其包括：一固體渣料暫存槽，其內部具有螺旋輸送功能，係連接一固液分離設備，供存放由工廠製程中前段單元設備產物經由該固液分離設備之分離而產出之纖維生質物料；一物料輸送機，係穩定輸送該固體渣料暫存槽內之纖維生質物料；一承接進料槽，係包括一進料槽體、一撥料板及一料位計，為承接經由該物料輸送機輸送該固體渣料暫存槽內之纖維生質物料，以該撥料板整平物 料並配合該料位計進行計量；一連續螺旋輸送設備，係包括一主體，一位於該主體中心且外緣配置有螺旋板之螺旋軸，以及一用以驅動該螺旋軸運轉之馬達，該主體中間係與該承接進料槽底部連接，並在該承接進料槽沿左、右方向延伸而出形成該主體左、右端，該主體左、右端在遠離該承接進料槽之終端下方各設有一出料口，位於該主體中間之螺旋板之固定間距維持不變，而分別向該主體左、右端鄰近該承接進料槽之一端延伸至其終端出料口之螺旋板之間距係逐漸增加，同時於該主體左、右端之螺旋軸末端各具有一反向撥料葉片；以及一控制系統，係與該固體渣料暫存槽、該物料輸送機、該承接進料槽、及該連續螺旋輸送設備電連接，該控制系統連接該承接進料槽之料位計與該連續螺旋輸送設備之馬達，用以控制進料計量，並控制該連續螺旋輸送設備之正反轉與輸送速率，使纖維生質物料可選擇向右端及左端輸送以利連續進料出料同時定量分配至各出料口銜接之桶槽，以便於下一程序之進行。

於本發明上述實施例中，該纖維生質物料係為纖維生質原料或處理後之物料，且該纖維生質原料係選自稻稈、蔗渣、芒草、狼尾草、柳枝稷、玉米稈、木材及竹子。

於本發明上述實施例中，該物料輸送機係為皮帶式輸送機、螺旋式輸送機、或浮流式輸送機。

於本發明上述實施例中，該料位計分為高、中、低三段料位控制，係監測物料處於高、中、低狀態並產生不同之監測信號，該控制系統根據該不同之監測信號產生不同之驅動信號控制該物料輸送機與該連續螺旋輸送設備之啟動或停止。

於本發明上述實施例中，在該主體中心之螺旋板中，分別自該主體左、右端鄰近該承接進料槽之一端始，延伸至其終端出料口止，該螺旋板係依序以每一圈增加5公分間距逐漸遞增。

於本發明上述實施例中，係適用於生產纖維糖類、纖維醇類、纖維有機酸之生質燃料與生質化學品以及生質造粒之產業。

於本發明上述實施例中，當應用於混摻或造粒之製程，該桶槽係為一般集料槽，當應用於解聚前處理與酵素水解之製程，該桶槽係為反應器或水解槽。

本發明更係一種纖維生質物料連續定量分配方法，適於經由如上所述之纖維生質物料連續定量分配裝置進行纖維生質物料連續定量分配，該纖維生質物料連續定量分配方法包括：步驟一：將該固體渣料暫存槽中纖維生質物料，藉由該物料輸送機送至該承接進料槽，利用該撥料板整平物料同時以該料位計監測料位，當料位到達所需料量時，即停止該物料輸送機，並啟動該連續螺旋輸送設備之馬達，使纖維生質物料向左端定速出料至與左端出料口連接之桶槽；以及步驟二：隨後即停止該連續螺旋輸送設備之馬達，再次啟動該物料輸送機，將該固體渣料暫存槽內之纖維生質物料連續送至該承接進料槽直至料位到達所需料量時，即停止該物料輸送機，並啟動該連續螺旋輸送設備之馬達，使纖維生質物料向右端定速出料至與右端出料口連接之桶槽；藉此，重覆上述步驟即可完成纖維生質物料連續定量分配至兩個桶槽，以便於下一程序之進行。

1‧‧‧纖維生質物料

11‧‧‧打碎機

12‧‧‧稀酸槽

13‧‧‧混酸裝置

14‧‧‧固液分離設備

2‧‧‧纖維生質物料連續定量分配裝置

21‧‧‧固體渣料暫存槽

22‧‧‧物料輸送機

23‧‧‧承接進料槽

231‧‧‧進料槽體

232‧‧‧撥料板

233‧‧‧料位計

24‧‧‧連續螺旋輸送設備

241‧‧‧主體

242‧‧‧螺旋軸

243、243a、243b‧‧‧螺旋板

244‧‧‧馬達

245、246‧‧‧出料口

247‧‧‧反向撥料葉片

25‧‧‧控制系統

3a‧‧‧酸解反應槽

31a‧‧‧木糖液儲槽

3b‧‧‧酵素水解槽

31b‧‧‧葡萄糖液儲槽

4‧‧‧集料槽

5‧‧‧桶槽

第1圖，係本發明之應用於生產纖維糖類製程之程序流程示意圖。

第2圖，係本發明之纖維生質物料連續定量分配裝置示意圖。

第3圖，係本發明之纖維生質物料連續定量分配裝置上視示意圖。

第4圖，係本發明之纖維生質物料連續定量分配裝置側視示意圖。

第5圖，係本發明之纖維生質物料連續定量分配方法流程示意圖。

請參閱『第1圖~第5圖』所示，係分別為本發明之應用於生產纖維糖類製程之程序流程示意圖、本發明之纖維生質物料連續定量分配裝置示意圖、本發明之纖維生質物料連續定量分配裝置上視示意圖、本發明之纖維生質物料連續定量分配裝置側視示意圖、及本發明之纖維生質物料連續定量分配方法流程示意圖。如圖所示：本發明應用於生產纖維糖類製程之稀酸水解前處理與酵素水解糖化程序流程，包含纖維生質物料1之打碎機11、稀酸槽12、連續式高效能纖維生質物料之混酸裝置13、固液分離設備14、本發明之纖維生質物料連續定量分配裝置2及酸解反應槽3a、集料槽4、本發明之纖維生質物料連續定量分配裝置2及酵素水解槽3b。

操作方式為先將纖維生質物料1經由打碎機11打碎至適當尺寸後送入連續式高效能纖維生質物料之混酸裝置13進行混酸，與適當酸濃度之稀酸進行室溫混酸，其所壓榨之未吸入纖維生質物料之酸液經固液分離設備14分離後回收至稀酸槽12使用，所產生之混酸物料則進入本發明之纖維生質物料連續定量分配裝置2，分別將定量之混酸物料分送至兩個酸解反應槽3a進行稀酸水解，所得之產物收集於集料槽4，再經固液分離設備14分離，濾液直接進入木糖液儲槽31a，得到木糖水解液產物，而纖維固渣則可利用本發明之纖維生質物料連續定量分配裝置2分送至酵素水解槽3b進行酵素水解生產葡萄糖，並由葡萄糖液儲槽31b回收。

如第2、3及4圖所示，本發明係一種纖維生質物料連續定量分配方法與裝置，該裝置2係包括一固體渣料暫存槽21、一物料輸送機22、一承接進料槽23、一連續螺旋輸送設備24、及一控制系統25所構成。

上述所提之固體渣料暫存槽21內部具有螺旋輸送功能，其連接上述固液分離設備14，供存放由工廠製程中前段單元設備產物經由該固液分離設備14之分離而產出之纖維生質物料。

該物料輸送機22可為皮帶式輸送機、螺旋式輸送機、或浮流式輸送機，係穩定輸送該固體渣料暫存槽21內之纖維生質物料。

該承接進料槽23係包括一進料槽體231、一撥料板232及一料位計233，為承接經由該物料輸送機22輸送該固體渣料暫存槽21內之纖維生質物料，下方則連接該連續螺旋輸送設備24，以該撥料板232整平物料並配合該料位計233進行計量。

該連續螺旋輸送設備24係包括一主體241，一位於該主體241中心且外緣配置有螺旋板243之螺旋軸242，以及一用以驅動該螺旋軸242運轉之馬達244，該主體241中間係與該承接進料槽23底部連接，並在該承接進料槽23沿左、右方向延伸而出形成該主體241左、右端，該主體241左、右端在遠離該承接進料槽23之終端下方各設有一出料口245、246，由中間進料，再分別由左端終端或右端終端之出料口245或246出料。位於該主體241中間之螺旋板243a之固定間距維持不變，而分別向該主體241左、右端鄰近該承接進料槽23之一端延伸至其終端出料口245、246之螺旋板243b之間距係逐漸增加，同時於該主體241左、右端之螺旋軸242末端各具有一反向撥料葉片247 以避免該處積料阻塞，使纖維生質物料不論是向左端或右端皆可避免阻塞卡料。

該控制系統25係與該固體渣料暫存槽21、該物料輸送機22、該承接進料槽23、及該連續螺旋輸送設備24電連接，該控制系統25連接該承接進料槽23之料位計233與該連續螺旋輸送設備24之馬達244，用以控制進料計量，並控制該連續螺旋輸送設備24之正反轉與輸送速率，使纖維生質物料不論是選擇向左端及右端輸送皆可避免阻塞卡料，具有連續輸送與出料之功能，俾以達到使纖維生質物料能連續進料出料同時定量分配至各出料口245、246銜接之桶槽5，以便於下一程序之進行。其中，該桶槽5可為用於混摻或造粒等製程之一般集料槽4，亦可為用於解聚前處理與酵素水解等製程之反應器(如上述酸解反應槽3a)或水解槽(如上述酵素水解槽3b)。

上述纖維生質物料係為纖維生質原料或處理後之物料，且該纖維生質原料係選自稻稈、蔗渣、芒草、狼尾草、柳枝稷、玉米稈、木材及竹子等。

上述料位計233分為高、中、低三段料位控制，分別可為70L、110L及170L(可因應後端桶槽5之槽體進料量進行設計)，係監測物料處於高、中、低狀態並產生不同之監測信號，該控制系統25根據該不同之監測信號產生不同之驅動信號控制該物料輸送機22與該連續螺旋輸送設備24之啟動或停止。

上述連續螺旋輸送設備24具有連續輸送與出料之功能，其主體241中心之螺旋板243中，分別自該主體241左、右端鄰近該承接進料槽23之一端始，延伸至其終端之出料口245、246止 ，該螺旋板243b係依序以每一圈增加5公分間距逐漸遞增。即螺旋板243b第一圈360度原為10公分長，第二圈則增加至15公分長，第三圈則增加至20公分長，依此類推。

其實施方式如第5圖所示，係本發明之纖維生質物料連續定量分配方法之實施方法流程。當運用時，工廠製程中前段單元設備產物出口，或可為螺旋擠壓、壓榨機等固液分離設備14，當纖維生質物料連續由該固液分離設備14出料時，其固體渣料(濾餅)係置於該固體渣料暫存槽21，並藉由該物料輸送機22送至該承接進料槽23，此時啟動該撥料板232整平物料同時以該料位計233監測料位，當料位到達所需料量時，即停止該物料輸送機22，並啟動該連續螺旋輸送設備24之馬達244，使纖維生質物料向左端定速出料至與左端出料口245連接之桶槽5。隨後即停止該連續螺旋輸送設備24之馬達244，再次啟動該物料輸送機22，將該固體渣料暫存槽21內之纖維生質物料連續送至該承接進料槽23直至料位到達所需料量時，即停止該物料輸送機22，並啟動該連續螺旋輸送設備24之馬達244，使纖維生質物料向右端定速出料至與右端出料口246連接之桶槽5；重覆上述步驟即可完成纖維生質物料連續定量分配至兩個桶槽5，以便於下一程序之進行。

如是，藉由上述揭露之結構與流程構成一全新之纖維生質物料連續定量分配方法與裝置。

本發明所提之纖維生質物料連續定量分配方法與裝置，其特徵在於克服纖維生質物料之流動性不佳、輸送出料易阻塞卡料及不易定量等缺點，以螺旋板逐漸增加間距之設計概念以利纖維生質物料輸送，並利用撥料板整平物料配合料位計進行計量，於工廠製程各單元設備 中之輸送能保持其流動性，並具有纖維生質物料連續定量分配功能，可使其能連續進出料同時定量分配至各連接桶槽以便於進行下一程序之需求，以利進行後續物料製作如與粘結劑或添加劑之混摻、造粒或反應等製程之需求，以達縮短製程、節省輸送設備數量、及降低操作成本之功效，並提升產業競爭力，更為利用糧食以外之纖維生質原料為料源生產環境友好之生物基產品連續生產製程之重要項目。藉此，本裝置對於需要大量、連續且穩定之纖維生質原料或處理後物料之纖維生質物料供應，例如纖維酒精廠、纖維生質精煉廠、及生質造粒廠等具有應用潛力，可應用於生產纖維糖類、纖維醇類、纖維有機酸等生質燃料與生質化學品之纖維生質原料解聚前處理製程，亦可應用於纖維生質物料之混摻、造粒、塑膠工業或動物飼料加工工業等產業。

綜上所述，本發明係一種纖維生質物料連續定量分配方法與裝置，可有效改善習用之種種缺點，克服纖維生質物料之流動性不佳、輸送出料易阻塞卡料及不易定量等缺點，於工廠製程各單元設備中之輸送能保持其流動性，並具有纖維生質物料連續定量分配功能，可使其能連續進出料同時定量分配至各連接桶槽以便於進行下一程序，如解聚前處理或酵素水解反應等之需求，以達縮短製程、節省輸送設備數量、及降低操作成本之功效，提升產業競爭力，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

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；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧纖維生質物料連續定量分配裝置

21‧‧‧固體渣料暫存槽

22‧‧‧物料輸送機

23‧‧‧承接進料槽

231‧‧‧進料槽體

232‧‧‧撥料板

233‧‧‧料位計

24‧‧‧連續螺旋輸送設備

241‧‧‧主體

242‧‧‧螺旋軸

243、243a、243b‧‧‧螺旋板

245、246‧‧‧出料口

247‧‧‧反向撥料葉片

25‧‧‧控制系統

5‧‧‧桶槽

Claims (8)

1. 一種纖維生質物料連續定量分配裝置，係可連續輸送與出料，其包括：一固體渣料暫存槽，其內部具有螺旋輸送功能，係連接一固液分離設備，供存放由工廠製程中前段單元設備產物經由該固液分離設備之分離而產出之纖維生質物料；一物料輸送機，係穩定輸送該固體渣料暫存槽內之纖維生質物料；一承接進料槽，係包括一進料槽體、一撥料板及一料位計，為承接經由該物料輸送機輸送該固體渣料暫存槽內之纖維生質物料，以該撥料板整平物料並配合該料位計進行計量；一連續螺旋輸送設備，係包括一主體，一位於該主體中心且外緣配置有螺旋板之螺旋軸，以及一用以驅動該螺旋軸運轉之馬達，該主體中間係與該承接進料槽底部連接，並在該承接進料槽沿左、右方向延伸而出形成該主體左、右端，該主體左、右端在遠離該承接進料槽之終端下方各設有一出料口，位於該主體中間之螺旋板之固定間距維持不變，而分別向該主體左、右端鄰近該承接進料槽之一端延伸至其終端出料口之螺旋板之間距係逐漸增加，同時於該主體左、右端之螺旋軸末端各具有一反向撥料葉片；以及一控制系統，係與該固體渣料暫存槽、該物料輸送機、該承接進料槽、及該連續螺旋輸送設備電連接，該控制系統連接該承接進料槽之料位計與該連續螺旋輸送設備之馬達，用以控制進料計量，並控制該連續螺旋輸送設備之正反轉與輸送速率，使纖 維生質物料可選擇向左端及右端輸送以利連續進料出料同時定量分配至各出料口銜接之桶槽，以便於下一程序之進行。
2. 依申請專利範圍第1項所述之纖維生質物料連續定量分配裝置，其中，該纖維生質物料係為纖維生質原料或處理後之物料，且該纖維生質原料係選自稻稈、蔗渣、芒草、狼尾草、柳枝稷、玉米稈、木材及竹子。
3. 依申請專利範圍第1項所述之纖維生質物料連續定量分配裝置，其中，該物料輸送機係為皮帶式輸送機、螺旋式輸送機、或浮流式輸送機。
4. 依申請專利範圍第1項所述之纖維生質物料連續定量分配裝置，其中，該料位計分為高、中、低三段料位控制，係監測物料處於高、中、低狀態並產生不同之監測信號，該控制系統根據該不同之監測信號產生不同之驅動信號控制該物料輸送機與該連續螺旋輸送設備之啟動或停止。
5. 依申請專利範圍第1項所述之纖維生質物料連續定量分配裝置，其中，在該主體中心之螺旋板中，分別自該主體左、右端鄰近該承接進料槽之一端始，延伸至其終端出料口止，該螺旋板係依序以每一圈增加5公分間距逐漸遞增。
6. 依申請專利範圍第1項所述之纖維生質物料連續定量分配裝置，係適用於生產纖維糖類、纖維醇類、纖維有機酸之生質燃料與生質化學品以及生質造粒之產業。
7. 依申請專利範圍第1項所述之纖維生質物料連續定量分配裝置， 其中，當應用於混摻或造粒之製程，該桶槽係為一般集料槽，當應用於解聚前處理與酵素水解之製程，該桶槽係為反應器或水解槽。
8. 一種纖維生質物料連續定量分配方法，適於經由一如申請專利範圍第1項所述之纖維生質物料連續定量分配裝置進行纖維生質物料連續定量分配，該纖維生質物料連續定量分配方法包括：步驟一：將該固體渣料暫存槽中纖維生質物料，藉由該物料輸送機送至該承接進料槽，利用該撥料板整平物料同時以該料位計監測料位，當料位到達所需料量時，即停止該物料輸送機，並啟動該連續螺旋輸送設備之馬達，使纖維生質物料向左端定速出料至與左端出料口連接之桶槽；以及步驟二：隨後即停止該連續螺旋輸送設備之馬達，再次啟動該物料輸送機，將該固體渣料暫存槽內之纖維生質物料連續送至該承接進料槽直至料位到達所需料量時，即停止該物料輸送機，並啟動該連續螺旋輸送設備之馬達，使纖維生質物料向右端定速出料至與右端出料口連接之桶槽；藉此，重覆上述步驟即可完成纖維生質物料連續定量分配至兩個桶槽，以便於下一程序之進行。