TWI664282B - 高熱值衍生性燃料製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種高熱值衍生性燃料製造方法，包括：A.取得一有機污泥，於該有機污泥內混合添加一廢棄物；B.於該有機污泥內添加一黏結劑；C.對於該有機污泥進行成型處理；D.對於該有機污泥進行脫氧處理，藉以獲得一衍生性燃料；E.對於該衍生性燃料進行密封包裝。藉以可獲得含水率達到7%以下及熱值可高達6,250至7,180kcal/kg的該衍生性燃料，可供作為輔助燃料使用。

Description

高熱值衍生性燃料製造方法
本發明係有關於一種對於有機污泥內混合添加有一廢塑膠或一鋁粉，於進行脫氧處理後，以獲得一高熱值之衍生性燃料的製造方法。
目前一般之有機污泥，其處理方式係為掩埋或是堆肥，但堆肥耗費時間久、成本高，且發酵過程惡臭。又一般廢油之處理方式則為加熱、離心、過濾，可作為輔助燃料，但尚無可一併同時處理有機污泥與廢油之解決技術。
常見之固態廢棄物衍生燃料(RDF-5)，主要係將廢棄物經由破碎、分選、乾燥、混合添加劑及成型等處理程序，製成一固態錠型燃料。由於RDF-5的主要特性為大小適中、熱值相當均勻(約為煤的2/3)、易於運輸及儲存。尤其在常溫下可儲存6至12個月之久而不會腐敗，因此適合於做為燃料利用。可直接應用於鍋爐等裝置，以做為主要燃料使用。
因此申請人曾申請核准有中華民國105年4月1日所公告之發明第I527770號「有機污泥與廢食用油整合性處理方法、衍生性燃料、飼料添加物」專利案，其係揭露包含下列步驟：(1)混拌步驟：以一含水率大於75%的有機污泥為原料，一澱粉類廢食材為一黏結劑進行均勻混拌，其中該有機污泥之重量份為80至98，該澱粉類廢食材之重量份2至20，經混拌形成一混拌物。(2)成型步驟：將(1)混拌步驟之該混拌物塑形為一成型物。(3)調理改質步驟：將(2)成型步驟之該成型物置入一廢食用油中進行調理改質，其中該廢食用油之工作溫度介於100℃至200℃，調理改質時間為5分鐘至30分鐘。及(4)分離步驟：將完 成上述(3)調理改質步驟之該成型物分離於該廢食用油，使該成型物成為一終產物。藉以能提升前述有機污泥之熱值並大幅降低含水率，以利於長期保存。
惟該專利前案所製造出衍生性燃料之熱值不足，故於使用上不盡理想。
爰此，有鑑於目前相關之衍生性燃料製造方法，係具有上述之缺點。故本發明提供一種高熱值衍生性燃料製造方法，包含有下列步驟：A.取得一有機污泥，於該有機污泥內混合添加一廢棄物：該廢棄物係為一廢塑膠或一鋁粉，該廢塑膠之添加比例係為5%至12%，其餘則為該有機污泥，或該鋁粉之添加比例係為1%至3%，其餘則為該有機污泥；B.於該有機污泥內添加一黏結劑：於該有機污泥中加入有該黏結劑，藉以對該有機污泥進行裹粉處理，已混合有該廢棄物之該有機污泥與該黏結劑添加之重量份係分別為100：4至100：20；C.對於該有機污泥進行成型處理；D.對於該有機污泥進行脫氧處理，藉以獲得一衍生性燃料：將該有機污泥利用廢棄之一食用油進行油炸，已混合有該廢棄物及該黏結劑之該有機污泥與該食用油添加之重量份係分別為100：12至100：30，其油炸溫度為110℃至200℃，油炸時間為5分鐘至30分鐘，使該有機污泥形成為一衍生性燃料，該衍生性燃料之含水率達到7%以下，該衍生性燃料的熱值達到6,000kcal/kg以上。
本發明進一步包含有一步驟E.對於該衍生性燃料進行密封包裝，係以一塑膠膜或是以一鋁箔透過抽真空的方式將該衍生性燃料進行封膜或密封，並且透過該塑膠膜或鋁箔於燃燒時能提高其熱值，以及增加運輸上的安全性與投料的便利性。
上述步驟A該有機污泥之含水率係為85%以下，係經過一微波除水處理，使該有機污泥之含水率迅速從85%降至40%以下，該微波除水處理係採 用一工業型微波爐對該有機污泥進行處理，該工業型微波爐之消耗功率為2kW，工作電流係為2至6安培，微波除水時間為4至10分鐘。
上述步驟C已混合有該廢棄物及該黏結劑之該有機污泥的含水率係為85%以下，係經過一微波除水處理，使該有機污泥之含水率迅速從85%降至40%以下，該微波除水處理係採用一工業型微波爐對該有機污泥進行處理，該工業型微波爐之消耗功率為2kW，工作電流係為2至6安培，微波除水時間為4至10分鐘。
上述廢塑膠係呈一粒狀或一粉狀。
上述黏結劑係為一廢棄之澱粉食材，該澱粉食材包含一甘薯粉、一太白粉、一玉米粉、一米飯、一粥或一漿糊。
上述步驟C係利用一擠出成型單元對於該有機污泥進行擠出成型處理，該有機污泥經由該擠出成型單元擠出成型為一塊狀、一條狀、一棒狀、一柱狀、一片狀、一球狀或一顆粒狀。
上述有機污泥係為一紙漿污泥。
上述食用油包含過期食品廢棄的植物性食用油、動物性食用油或其組合，該植物性食用油包含一橄欖油、一大豆油、一沙拉油或一葵花油，該動物性食用油包含一豬油、一牛油或一羊油。
上述廢塑膠係不含氯及不含苯環，該廢塑膠則包含一聚乙稀、一亮面紙、一防水紙或一防水膜，又該鋁粉係選自鋁金屬加工過程中或研磨拋光所產生的一工業廢棄物之粉屑。
根據上述技術特徵係具有下列之優點：
1.利用有機污泥經由脫氧處理，以廢棄之食用油予以油炸過，藉由食用油中之油脂取代有機污泥中之水分，不僅可以大幅降低有機污泥之含水率，外層藉由油脂與氧阻隔，避免污泥中微生物滋生細菌達到除臭效果並提高 其熱值，熱值並且高於一般衍生性燃料(3,500至5,000kcal/kg)及煤碳(標準值約6,000Kcal/kg)之熱值標準，可供作為輔助燃料使用。
2.所獲得之有機污泥不必經過長時間乾燥耗能程序，可以節省烘乾所需成本及時間。
3.所製成之固態衍生性燃料的原料來源皆為廢棄物，包括有機污泥、廢食用油、過期食品所製成之黏結劑及特定工業製程所產生的廢棄物，或是不含氯與苯環，燃燒時不會產生氯(戴奧辛前驅物)的廢塑膠，故可一次解決有機污泥、廢棄食用油、過期食品及廢塑膠等多項廢棄物所造成的環境污染、掩埋場負荷與避免黑心油重煉回售等問題。
4.並於有機污泥中添加鋁粉，利用鋁粉之高活性、表面積大與高熱值(燃燒熱為30MJ/kg=換算熱值為7,164kcal/kg)，可以提高衍生燃料之熱值。 又該鋁粉係選自鋁金屬加工過程中或研磨拋光所產生的一工業廢棄物之粉屑，藉以能解決鋁金屬加工過程中，研磨拋光所產生的工業廢棄物(粉屑)之處理回收問題。
5.為了增加固態之衍生性燃料於運輸過程中之安全性與投料鍋爐燃燒的便利性，係採取類似茶葉真空包裝方式，於一定重量產物套上塑膠袋(膜)或是鋁箔予以抽真空處理的包裝方式，可避免與空氣接觸，並且透過燃燒包裝用的鋁箔，藉以增加其高熱值。
6.不僅解決生活或工業塑膠廢棄物，同時也減輕掩埋場和焚化爐處理設施的負擔，可創造高熱值高價值的藍色經濟，能源用於發電，不會產生氯，符合歐洲有限制排放氣體中氯含量<0.5%之規範。
7.於一般日常生活中或工業製程所產生之廢塑膠，其處理方式僅能透過焚化爐燃燒產生熱，並無法合法掩埋，因此利用選擇回收不含氯及不含 苯環的廢塑膠或是鋁箔，一方面可增加高熱值，另一方面又能兼顧到運輸安全與鍋爐投(進)料便利性，皆為循環經濟，創造永續再利用。
[第一圖]係為本發明之製造流程圖。
[第二圖]係為本發明衍生性燃料外觀係呈塊狀之示意圖。
[第三圖]係為本發明衍生性燃料外觀係呈條狀之示意圖。
[第四圖]係為本發明顆粒狀衍生性燃料密封包裝後之示意圖。
[第五圖]係為本發明柱狀衍生性燃料密封包裝後之示意圖。
[第六圖]係為本發明棒狀衍生性燃料密封包裝後之示意圖。
請參閱第一圖所示，本發明實施例係包括有下列步驟：
A.取得一有機污泥，於該有機污泥內混合添加一廢棄物。該有機污泥係可為一紙漿污泥。該有機污泥之含水率係為85%以下，而經過一微波除水處理，使該有機污泥之含水率迅速從85%降至40%以下。該微波除水處理係採用一工業型微波爐對該有機污泥進行處理，該工業型微波爐係採用消耗功率為2kW，工作電流係為2至6安培，微波除水時間為4至10分鐘，即可迅速使其含水率降至40%以下。利用微波除水處理後所獲得之該有機污泥，其所加入之該廢棄物係可為不含氯(Cl)、不含苯環，且用於燃燒時不會產生戴奧辛前驅物的工業與生活廢棄物的一廢塑膠之回收料，該廢塑膠之回收料的型式包括回收的粉料或塑膠粒，又該廢塑膠則包含：可回收之一聚乙稀(PE)、一亮面紙、一防水紙或一防水膜，該廢塑膠之添加比例係為5%至12%，其餘則為該有機污泥。又該廢棄物進一步係可為活性大之一鋁粉，該鋁粉係可選自鋁金屬加工過程中或研磨拋光所產生的工業廢棄物(粉屑)，該鋁粉之添加比例係為1%至3%，其餘則為該有機污泥。利用該鋁粉的活性大，可再提高燃燒時的熱值。
B.於該有機污泥內添加一黏結劑。對於己混合添加有該廢棄物之該有機污泥，係可加入有該黏結劑，藉以對該有機污泥及該廢棄物進行裹粉處理。該黏結劑係可為一過期食品廢棄之澱粉食材，該澱粉食材包含一甘薯粉、一太白粉、一玉米粉、一米飯、一粥或一漿糊，使該有機污泥中與該廢棄物的分子之間可以更加緊密結合。該有機污泥(包含該廢棄物)與該黏結劑添加之重量份係分別為100：4至100：20。
C.對於該有機污泥進行成型處理。再利用一擠出成型單元對於該有機污泥進行擠出成型處理，使該有機污泥擠出成型為塊狀、條狀、棒狀、柱狀、片狀、球狀或顆粒狀。
D.對於該有機污泥進行脫氧處理，藉以獲得一衍生性燃料。如第二圖及第三圖所示，藉由一脫氧單元對於該有機污泥進行脫氧處理，該脫氧單元係為一油炸裝置，其係先將該有機污泥利用廢棄的一食用油進行油炸之脫氧處理。該食用油包含植物性食用油、動物性食用油或其組合。其中植物性食用油包含橄欖油、大豆油、沙拉油、葵花油。而動物性食用油包含豬油、牛油、羊油。該有機污泥(包含該廢棄物、該黏結劑)與該食用油添加之重量份係分別為100：12至100：30，其油炸溫度為110℃至200℃，油炸時間為5分鐘至30分鐘。利用該脫氧處理，可以使該食用油取代該有機污泥中的水分，藉以大幅降低該有機污泥之含水率。而使該有機污泥形成為該衍生性燃料，該衍生性燃料之含水率達到7%以下，且其熱值高達6,250至7,180kcal/kg。該衍生性燃料之外型係呈塊狀、條狀、棒狀、柱狀、片狀、球狀或顆粒狀。
E.對於該衍生性燃料進行密封包裝。如第四圖、第五圖及第六圖所示，最後將製造完成之該衍生性燃料，予以包裝一塑膠膜或是以一鋁箔透過抽真空(抽氣)的方式進行封膜或密封〔密封包裝後之衍生性燃料之外觀包含顆粒狀、柱狀及棒狀〕，使其不會接觸到空氣中的水分，並且透過該包裝用的鋁 箔，於燃燒時能更進一步的提高其熱值。以及增加運輸上的安全性與投料的便利性。
又依照本實施例所製造而成之衍生性燃料，經由實驗測試，與一般未添加任何廢棄物(廢塑膠或鋁粉)之衍生性燃料進行燃燒熱值的測試比較。
其中，本實施例利用上述方法於添加廢塑膠或鋁粉後所製成之該衍生性燃料，其所能產生的熱值係可高達6,250至7,180kcal/kg，相較於一般的衍生性燃料可提高約200至1,000kcal/kg，即遠高於一般RDF-5之熱值(3,500至5,000kcal/kg)，也高於一般煤炭之熱值(6,000kcal/kg)。適足以證明本發明實施例所揭露之製造方法，確實可以達到獲得高熱值之衍生性燃料的功效，以供作為輔助燃料使用。
本發明實施例上述步驟A中含水率係為85%以下之該有機污泥，需要經過微波除水處理。而該微波除水處理亦可於步驟C對於該有機污泥進行成型處理之前執行，利用微波除水處理使該有機污泥之含水率迅速從85%降至40%以下，然後再利用擠出成型單元對於該有機污泥進行擠出成型處理，使該有機污泥擠出成型為塊狀、條狀、棒狀、柱狀、片狀、球狀或顆粒狀。
惟，以上所述僅為本發明其中之一實施例，當不能以此限定本發明之申請專利保護範圍，舉凡依本發明之申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與替換，皆應仍屬於本發明申請專利範圍所涵蓋保護之範圍內。

Claims (9)

  1. 一種高熱值衍生性燃料製造方法，包含有下列步驟：A.取得一有機污泥，於該有機污泥內混合添加一廢棄物：該廢棄物係為一廢塑膠或一鋁粉，該廢塑膠之添加比例係為5%至12%，其餘則為該有機污泥，或該鋁粉之添加比例係為1%至3%，其餘則為該有機污泥，該有機污泥之含水率係為85%以下，係經過一微波除水處理，使該有機污泥之含水率迅速從85%降至40%以下，該微波除水處理係採用一工業型微波爐對該有機污泥進行處理，該工業型微波爐之消耗功率為2kW，工作電流係為2至6安培，微波除水時間為4至10分鐘；B.於該有機污泥內添加一黏結劑：於該有機污泥中加入有該黏結劑，藉以對該有機污泥進行裹粉處理，已混合有該廢棄物之該有機污泥與該黏結劑添加之重量份係分別為100：4至100：20；C.對於該有機污泥進行成型處理；D.對於該有機污泥進行脫氧處理，藉以獲得一衍生性燃料：將該有機污泥利用廢棄之一食用油進行油炸，已混合有該廢棄物及該黏結劑之該有機污泥與該食用油添加之重量份係分別為100：12至100：30，其油炸溫度為110℃至200℃，油炸時間為5分鐘至30分鐘，使該有機污泥形成為該衍生性燃料，該衍生性燃料之含水率達到7%以下，該衍生性燃料的熱值達到6,000kcal/kg以上。
  2. 一種高熱值衍生性燃料製造方法，包含有下列步驟：A.取得一有機污泥，於該有機污泥內混合添加一廢棄物：該廢棄物係為一廢塑膠或一鋁粉，該廢塑膠之添加比例係為5%至12%，其餘則為該有機污泥，或該鋁粉之添加比例係為1%至3%，其餘則為該有機污泥；B.於該有機污泥內添加一黏結劑：於該有機污泥中加入有該黏結劑，藉以對該有機污泥進行裹粉處理，已混合有該廢棄物之該有機污泥與該黏結劑添加之重量份係分別為100：4至100：20；C.已混合有該廢棄物及該黏結劑之該有機污泥的含水率係為85%以下，係經過一微波除水處理，使該有機污泥之含水率迅速從85%降至40%以下，該微波除水處理係採用一工業型微波爐對該有機污泥進行處理，該工業型微波爐之消耗功率為2kW，工作電流係為2至6安培，微波除水時間為4至10分鐘，然後再對於該有機污泥進行成型處理；D.對於該有機污泥進行脫氧處理，藉以獲得一衍生性燃料：將該有機污泥利用廢棄之一食用油進行油炸，已混合有該廢棄物及該黏結劑之該有機污泥與該食用油添加之重量份係分別為100：12至100：30，其油炸溫度為110℃至200℃，油炸時間為5分鐘至30分鐘，使該有機污泥形成為該衍生性燃料，該衍生性燃料之含水率達到7%以下，該衍生性燃料的熱值達到6,000kcal/kg以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述高熱值衍生性燃料製造方法，進一步包含有一步驟E.對於該衍生性燃料進行密封包裝，係以一塑膠膜或是以一鋁箔透過抽真空的方式將該衍生性燃料進行封膜或密封，並且透過該塑膠膜或該鋁箔於燃燒時能提高其熱值，以及增加運輸上的安全性與投料的便利性。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述高熱值衍生性燃料製造方法，其中，該廢塑膠係呈一粒狀或一粉狀。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述高熱值衍生性燃料製造方法，其中，該黏結劑係為一廢棄之澱粉食材，該澱粉食材包含一甘薯粉、一太白粉、一玉米粉、一米飯、一粥或一漿糊。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述高熱值衍生性燃料製造方法，其中，該步驟C係利用一擠出成型單元對於該有機污泥進行擠出成型處理，該有機污泥經由該擠出成型單元擠出成型為一塊狀、一條狀、一棒狀、一柱狀、一片狀、一球狀或一顆粒狀。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述高熱值衍生性燃料製造方法，其中，該有機污泥係為一紙漿污泥。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述高熱值衍生性燃料製造方法，其中，該食用油包含過期食品廢棄的植物性食用油、動物性食用油或其組合，該植物性食用油包含一橄欖油、一大豆油、一沙拉油或一葵花油，該動物性食用油包含一豬油、一牛油或一羊油。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述高熱值衍生性燃料製造方法，其中，該廢塑膠係不含氯及不含苯環，該廢塑膠則包含一聚乙稀、一亮面紙、一防水紙或一防水膜，又該鋁粉係選自鋁金屬加工過程中或研磨拋光所產生的一工業廢棄物之粉屑。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TW201607900A (zh) * 2014-08-22 2016-03-01 Univ Far East 有機污泥與廢食用油整合性處理方法、衍生性燃料、飼料添加物

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