TWI821503B - 固體回收燃料的原料分選系統及其方法 - Google Patents
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Abstract
一種固體回收燃料的原料分選系統及其方法，該方法包含：分選步驟，感測至少一種原料的重量和熱值，並依據所感測的熱值和複數個預定熱值範圍，將原料分成複數個組別；儲料步驟，分別儲存該複數個組別的原料並進行攪拌；調配步驟，計算該複數個組別的原料的總入料量、總熱值及平均熱值，依據指定熱值和指定重量計算該些原料的進料量，並且依據進料量將該複數個組別的原料進料到混合設備中；混合步驟，將進料到該混合設備中的原料混合均勻；以及成型步驟，將所混合的原料製成一固體回收燃料。
Description
本發明涉及一種固體回收燃料（Solid Recovered Fuel，SRF）的原料分選系統及其方法，尤其是利用紡織料、廢機動車輛粉碎殘餘物（Automobile Shredder Residue，ASR）、廢塑料和下腳料製成固體回收燃料的原料分選系統及其方法。
隨著科技的進步，現代化的社會中，車輛的製造及使用已經越來越普遍，隨之而來的問題是大量的車輛報廢後如何處理，以及處理後的殘餘物該如何資源及能源化再利用，以將廢機動車輛對環境造成的影響降到最低，同時實踐永續發展及循環經濟的精神。
廢機動車輛粉碎殘餘物（ASR）的組成成分相當複雜，包含泡綿、塑膠（PE、PP）、橡膠（橡皮、丙烯腈）、合成樹脂（PU、PA、環氧樹脂、苯乙烯化合物）、纖維（紡織物、廢紙、木材）、金屬、玻璃、塵土、油漆以及其他雜質等的難以回收的殘餘物。現今主要處理ASR的方式為焚化或掩埋，但物料複雜的特性使ASR熱值不均勻，考慮到焚化爐操作及使用壽命，業者對ASR的處理意願並不高。
此外，對於其他的生活廢棄物或事業廢棄物，例如紡織料和廢塑料，由於現代化的產品講求多功能設計，因此，多採用複合材料製成各種產品。複合材料雖然可以為產品帶來多樣化的功能，但是，當其使用壽命結束而需要進行廢棄物處理時，將面臨的問題是，複合材料的組成複雜，不利於分類回收，因此，最終也只能採用焚化或掩埋的方式處理。
另外，對於在工廠加工過程中產生的下腳料（多餘物料、邊角料），例如紙類、紡織物或塑料的下腳料，當其無回收再利用價值或回收成本過高時，也只能採用與前述廢棄物相同的處理方式，進行焚化或掩埋處理。
有鑑於掩埋處置會有對土壤及水質產生二次汙染，並且，將廢棄物最小化並減少其掩埋量是當今主要的環保趨勢。目前已知一種能夠回收生活及事業廢棄物，對其進行破碎後篩選出可燃物，從而壓密製成廢棄物衍生燃料（Refuse Derived Fuel，RDF-5），以實現將廢棄物轉變成再生能源的技術。
然而，由於這樣的廢棄物衍生燃料的組成未知且複雜，無法預估其熱值，在使用上具有不方便的缺點，造成市場詢問度不高。
鑑於現有技術遭遇的問題，需要一種固體回收燃料的原料分選系統及其方法，將紡織料、ASR和廢塑料進行篩選以分離不可燃燒物質，並且進行掃描以獲取原料的熱值資訊並與下腳料（例如紙類、紡織物或塑料的下腳料）一起分組儲存，以使原料的熱值資訊明確，從而有利於後續的燃料製備、販售與應用。
因此，本發明提供一種固體回收燃料的原料分選系統，包括：依序串聯的複數個掃描設備，其中的每一個包含入料單元、熱值感測單元及分選單元。其中，該入料單元將至少一種原料入料到該掃描設備中；該熱值感測單元感測該些原料的種類，並且依據該些原料的種類換算該些原料的熱值；並且，該分選單元將熱值與該掃描設備的預定熱值範圍對應的該些原料和熱值不與該掃描設備的預定熱值範圍對應的該些原料分離。並且其中，該複數個串聯的掃描設備中除了最後一個之外的每一個的該分選單元，將熱值不與其預定熱值範圍對應的該些原料送入串聯在其後的該掃描設備中。
在一實施例中，該原料分選系統進一步包括：複數個儲料設備，分別對應地設置在該複數個掃描設備之後並且分別與該複數個掃描設備連接，分別儲存來自與其對應的該掃描設備的該些原料，並且，該複數個儲料設備中的每一個設置有攪拌單元，該攪拌單元對該些原料進行攪拌；以及額外儲料設備，設置在該複數個串聯的掃描設備中的最後一個並與其連接。其中，該複數個串聯的掃描設備中的每一個的該分選單元，將熱值與其預定熱值範圍對應的該些原料送入與其連接的該儲料設備中並儲存；該複數個串聯的掃描設備中的最後一個的該分選單元，將熱值不與其預定熱值範圍對應的額外原料分離出來並送入該額外儲料設備中並儲存。
在一實施例中，該複數個掃描設備中的每一個進一步包含重量感測單元，感測該些原料的重量；並且該原料分選系統進一步包括：調配設備，設置在該複數個儲料設備之後並且與該複數個儲料設備中的每一個連接，且連接到該複數個掃描設備中的每一個，並且包含計算單元和進料單元；混合設備，設置在該調配設備之後並且與其連接；以及成型設備，設置在該混合設備之後並且與其連接。其中，該計算單元對於該複數個儲料設備中的每一個所儲存的該些原料：依據該些原料的熱值和重量計算該些原料分別的總入料量和平均熱值；並且依據一指定熱值、一指定重量、該些總入料量和該些平均熱值，計算該複數個儲料設備所儲存的該些原料分別的進料量。該進料單元從該複數個儲料設備根據該些原料的進料量將該些原料進料到該混合設備中；該混合設備對進料到其中的該些原料進行混合並送料到該成型設備中；並且該成型設備將送料到其中的該些原料製成一固體回收燃料。
在一實施例中，該熱值感測單元是近紅外光感測單元或攝影單元，並且其中，該近紅外光感測單元感測該些原料的近紅外光吸收光譜，依據該些原料的近紅外光吸收光譜判別該些原料的種類，並且依據該些原料的種類換算該些原料的熱值；並且該攝影單元擷取該些原料的影像，依據該些原料的影像判別該些原料的種類，並且依據該些原料的種類換算該些原料的熱值。
在一實施例中，該原料分選系統進一步包括危險物質探測設備、撕碎設備、篩選設備和乾燥設備中的至少一種，設置在該複數個串聯的掃描設備中的第一個之前。其中，該危險物質探測設備，探測並分離該些原料中的危險物質，並且包含爆炸物探測器和X光探測器中的至少一種；該撕碎設備將該些原料撕碎成小塊；該篩選設備將該些原料中的沙土、磁性金屬、非磁性金屬或玻璃從該些原料中分離；並且該乾燥設備對該些原料進行乾燥。
並且，本發明提供一種固體回收燃料的原料分選方法，包括：分選步驟，包含掃描步驟和分組步驟。其中，在該掃描步驟中，感測至少一種原料的種類，並且依據該些原料的種類換算該些原料的熱值；並且，在該分組步驟中，依據該些原料的熱值和複數個預定熱值範圍將該些原料分成複數個組別，並且分離熱值不與該複數個組別對應的額外原料。
在一實施例中，該原料分選方法進一步包括儲料步驟，分別儲存該複數個組別的該些原料以及該些額外原料，並分別對該複數個組別的該些原料以及該些額外原料進行攪拌。
在一實施例中，在該掃描步驟中，進一步感測該些原料的重量；並且，該原料分選方法進一步包括：調配步驟，包含計算步驟和進料步驟；以及混合步驟和成型步驟。其中，在該計算步驟中，對於該複數個組別中的每一個的該些原料：依據該些原料的熱值和重量計算該些原料分別的總入料量和平均熱值；並且依據一指定熱值、一指定重量、該些總入料量和該些平均熱值，計算該複數個組別的該些原料分別的進料量。並且，在該進料步驟中，根據該些原料的進料量將該些原料進料到一混合設備中；在該混合步驟中，對進料到該混合設備中的該些原料進行混合；並且在該成型步驟中，將該些原料製成一固體回收燃料。
在一實施例中，在該掃描步驟中，感測該些原料的近紅外光吸收光譜或擷取該些原料的影像，依據該些原料的近紅外光吸收光譜或影像判別該些原料的種類，並且依據該些原料的種類換算該些原料的熱值。
在一實施例中，該原料分選方法進一步包括危險物質探測步驟、撕碎步驟、篩選步驟和乾燥步驟中的至少一種，在該掃描步驟之前。其中，在該危險物質探測步驟中，探測並分離該些原料中的危險物質；在該撕碎步驟中，將該些原料撕碎成小塊；在該篩選步驟中，將該些原料中的沙土、磁性金屬、非磁性金屬或玻璃從該些原料中分離；並且在該乾燥步驟中，對該些原料進行乾燥。
如上所述，在本發明中，由紡織料、ASR、廢塑料和下腳料組成的原料，經由危險物質探測設備步驟將其中的電池或爆炸物分離；然後，經由篩選設備/步驟將其中的不可燃成份分離；接著，將原料中的可燃物質經由掃描設備/分選步驟分為具有不同熱值範圍的組別，以使各組別的原料的熱值範圍資訊明確。
進一步地，可以依據客戶指定的燃料熱值，透過調配設備/步驟計算具有不同熱值範圍的原料分別的進料量；並且，透過成型設備/步驟將先前調配並進料的原料製成固體回收燃料，以客製化符合客戶需求的固體回收燃料，從而提升產品的使用意願和售價。
此外，對於熱值不落入上述組別或熱值未知的額外原料，還可以透過熱值和種類分析建立資料庫，以供下一次遇到相同原料使用，或者可以獨立地製成額外固體回收燃料，並販售給對於熱值無特定需求的下游廠商，從而可以將原料進行最大化的利用，並最小化廢棄物的掩埋量。
在本發明的以下描述中，將在所屬技術領域具有通常知識者能夠輕易理解範圍內省略現有技術的詳細說明。
本發明提供一種固體回收燃料的原料分選系統及其方法，其中，將紡織料、ASR和廢塑料進行篩選以分離不可燃燒物質，並且進行掃描以獲取原料的熱值資訊並與下腳料一起分組儲存，以使原料的熱值資訊明確，從而有利於後續的燃料製備、販售與應用。
如圖1所示，本發明的固體回收燃料的原料分選系統，包含：危險物質探測設備10、撕碎設備20、篩選設備30、乾燥設備40、複數個掃描設備、均質設備60、複數個儲料設備、調配設備80、混合設備91以及成型設備92。以下將針對本發明的原料分選系統中的各項設備及單元詳細說明。
＜危險物質探測設備10＞
首先，由於本發明的一個目的是提供一種固體回收燃料的原料分選系統，為了確保在固體回收燃料SRF的製造、運送及燃燒過程中，不會因為原料RM中的危險物質（例如：易爆炸的電池、鋰電池或炮竹等），而造成爆炸或其他危險，可以設置有危險物質探測設備10，以探測並分離原料RM中的危險物質。
例如，危險物質探測設備10可以包含爆炸物探測器和X光探測器中的至少一種，其中，爆炸物探測器可以探測諸如炮竹的易爆炸物的存在，而X光探測器可以探測電池、鋰電池的存在。在探測到有危險物質的情況下，危險物質探測設備10可以進一步透過輸送帶和分選單元（如稍後將描述的分選單元50d）將其分離。
＜撕碎設備20＞
在包含諸如紡織料、ASR和廢塑料的原料RM中含有體積較大的塊狀物的情況下，可以將撕碎設備20（例如：撕碎機）設置在篩選設備30（稍後將描述）之前並與篩選設備30連接，以使用撕碎設備20將原料RM撕碎成小塊的物體；或者，當原料RM中含有的物體的體積均小於預定體積（例如，可以有效地使用掃描設備對原料RM進行掃描的體積）的情況下，也可以不設置撕碎設備20，而直接使用篩選設備30對原料RM進行篩選。
＜篩選設備30＞
由於在本發明的原料RM中，除了含有紡織纖維（如人造纖維及天然纖維）、廢塑料和ASR中的泡綿、塑膠、橡膠、合成樹脂、纖維（紡織料、木材）、油漆等可燃燒、具有熱值而具有燃料價值的成份之外，還含有沙土、金屬、玻璃等不具有燃料價值的成份，因此，為了避免不具燃料價值的成份造成固體回收燃料的燃燒效率降低，或使固體回收燃料在燃燒之後產生過多的懸浮微粒和底渣的情況，同時，為了進一步將上述不具燃料價值的成份中的部分成份回收再利用，本發明的原料分選系統設置有篩選設備30，以將原料RM中的沙土、磁性金屬、非磁性金屬或玻璃從原料RM中分離。
具體地，篩選設備30可以包含但不限於以下的至少一種：沙土篩選設備（例如：篩網、風選設備），將原料RM中的沙土分離；磁性金屬篩選設備（例如：磁力分選機），將原料RM中的磁性金屬（例如：鐵、鈷或鎳）分離；非磁性金屬篩選設備（例如：渦電流分選機），將原料RM中的非磁性金屬分離；以及玻璃篩選設備（例如：紅外線分選機），將原料RM中的玻璃分離。
在由篩選設備30篩選而分離的成份中，不具有再利用價值的沙土可以在進行適當處理後進行掩埋或其他廢棄物處理；而具有再利用價值的磁性金屬、非磁性金屬及玻璃則可以回收進行資源再利用。
＜乾燥設備40＞
在透過篩選設備30將原料RM中不具燃料價值的成份分離之後，為了避免固體回收燃料SRF中的水份造成燃燒效率的降低，並且為了避免固體回收燃料SRF中的含水量不恆定，可以進一步在掃描設備（稍後將描述）之前設置乾燥設備40，以對原料RM進行乾燥。
上述危險物質探測設備10、撕碎設備20、篩選設備30和乾燥設備40可以依據原料RM的來源或情況決定是否設置，並且其串聯順序並沒有特別限制，只要是設置在掃描設備（具體地，複數個串聯的掃描設備中的第一個之前，稍後將描述）之前即可。較佳地，危險物質探測設備10應設置在撕碎設備20之前，以避免在撕碎原料的過程中產生爆炸或其他危險。
＜掃描設備和儲料設備＞
在分別使用危險物質探測設備10、撕碎設備20、篩選設備30或乾燥設備40對原料RM進行相關處理之後，可以設置複數個掃描設備和複數個儲料設備，以對原料RM中具有燃料價值的各種成份（例如：紡織料、PE、PP、泡綿、橡膠等）的依據其不同的熱值進行分選並分組儲存。
具體地，可以依序串聯該複數個掃描設備（例如：第一掃描設備51、第二掃描設備52和第三掃描設備53），其中的每一個包含入料單元50a、熱值感測單元50b、重量感測單元50c及分選單元50d。
具體地，在撕碎設備20中，原料RM被撕碎成小於熱值感測單元50b和重量感測單元50c的單次感測範圍的體積，以使熱值感測單元50b和重量感測單元50c可以分別感測每一塊被撕碎的原料RM的熱值和重量。
入料單元50a可以是輸送帶，將被撕碎的原料RM入料到掃描設備中。
熱值感測單元50b可以是近紅外光感測單元（例如：近紅外光光譜儀），感測所入料的每一塊原料（第i
塊原料）（RM1 i
、RM2 i
和RM3 i
）的近紅外光吸收光譜，並根據所感測的吸收光譜判別每一塊原料的種類，並且根據每一塊原料的種類換算每一塊原料的熱值（Q1,i
、Q2,i
或Q3,i
）。
或者，熱值感測單元50b也可以是攝影單元（例如：攝影機、高速攝影機），擷取所入料的每一塊原料的影像，並根據所擷取的影像判別每一塊原料的種類，並且根據每一塊原料的種類換算每一塊原料的熱值。
重量感測單元50c可以是重量感測器，感測每一塊原料的重量（M1,i
、M2,i
和M3,i
）。
具體地，熱值感測單元50b可以連接一資料庫單元，在該資料庫單元中儲存有原料的種類（例如，各種類原料RM的近紅外光吸收光譜資訊或影像資訊）和熱值的對應資訊，以供熱值感測單元50b根據判別的種類換算熱值使用。
此外，熱值感測單元50b和重量感測單元50c可以設置為沿入料方向（例如，輸送帶的輸送方向）彼此相鄰，或者可以設置為在垂直方向上重疊，以使熱值感測單元50b和重量感測單元50c可以分別感測到每一塊原料的熱值和重量資訊，並且便於將每一塊原料的重量與熱值資訊相對應並儲存（（M1,i
，Q1,i
）、（M2,i
，Q2,i
）和（M3,i
，Q3,i
））。
例如，該複數個掃描設備包含第一掃描設備51、第二掃描設備52和第三掃描設備53，其中的每一個依序串聯，分別包含入料單元50a、熱值感測單元50b和重量感測單元50c和分選單元50d。
並且，該複數個儲料設備包含第一儲料設備71、第二儲料設備72和第三儲料設備73，分別對應地設置在第一掃描設備51、第二掃描設備52和第三掃描設備53之後，並且分別與第一掃描設備51、第二掃描設備52和第三掃描設備53連接。
參照圖2，在第一掃描設備51中，入料單元50a將原料RM入料到第一掃描設備51中；熱值感測單元50b和重量感測單元50c分別感測所入料的每一塊原料的熱值和重量；並且分選單元50d將由入料單元50a所入料的原料RM中與第一掃描設備51的預定熱值範圍對應的原料RM（即第一原料RM1）送入與第一掃描設備51連接的第一儲料設備71中儲存並攪拌均勻。
並且，在第一掃描設備51中，分選單元50d將由入料單元50a所入料的原料RM中不與第一掃描設備51的預定熱值範圍對應的原料RM（即，第二原料RM2、第三原料RM3和額外原料RM’）送入串聯在第一掃描設備51之後的第二掃描設備52中。
接著，在第二掃描設備52中，入料單元50a將來自第一掃描設備51的原料RM（第二原料RM2、第三原料RM3和額外原料RM’）入料到第二掃描設備52中；熱值感測單元50b和重量感測單元50c分別感測所入料的每一塊原料的熱值和重量；並且分選單元50d將所入料的原料RM中與第二掃描設備52的預定熱值範圍對應的原料RM（即第二原料RM2）送入與第二掃描設備52連接的第二儲料設備72中儲存並攪拌。
並且，在第二掃描設備52中，分選單元50d將由入料單元50a所入料的原料RM中不與第二掃描設備52的預定熱值範圍對應的原料RM（即，第三原料RM3和額外原料RM’）送入串聯在第二掃描設備52之後的第三掃描設備53中。
然後，在第三掃描設備53中，入料單元50a將來自第二掃描設備52的原料RM（第三原料RM3和額外原料RM’）入料到第三掃描設備53中；熱值感測單元50b和重量感測單元50c分別感測所入料的每一塊原料的熱值和重量；並且分選單元50d將所入料的原料RM中與第三掃描設備53的預定熱值範圍對應的原料RM（即第三原料RM3）送入與第三掃描設備53連接的第三儲料設備73中並儲存。
並且，在第三掃描設備53中，分選單元50d將由入料單元50a所入料的原料RM中不與第三掃描設備53的預定熱值範圍對應的原料RM（即，額外原料RM’）分離出來。
分選單元50d可以是空氣閥，設置在掃描設備的輸送帶（例如，入料單元50a）的末端，並且可以將熱值與掃描設備的預定熱值範圍對應的原料RM和熱值不與掃描設備的預定熱值範圍對應的原料RM分離。
在一實施例中，可以將複數個掃描設備和儲料設備設置為如圖2所示。當感測到在分選單元50d上方的原料RM的熱值符合掃描設備的預定熱值範圍時，分選單元50d可以不釋放氣流而使原料RM往下掉落；而當在分選單元50d上方的原料RM的熱值不符合掃描設備的預定熱值範圍時，分選單元50d可以釋放氣流而將原料RM推送至下一個掃描設備的入料單元50a，從而可以根據是否符合掃描設備的預定熱值範圍而分離原料RM，並且透過串聯複數個掃描設備而對原料RM進行分組。
相反地，在另一實施例中，也可以將複數個掃描設備和儲料設備設置為如圖3所示。當感測到在分選單元50d上方的原料RM的熱值不符合掃描設備的預定熱值範圍時，分選單元50d可以不釋放氣流而使原料RM往下掉落使用輸送帶連接到下一個掃描設備的入料單元50a；而當在分選單元50d上方的原料RM的熱值符合掃描設備的預定熱值範圍時，分選單元50d可以釋放氣流而將原料RM推送至與其連接的儲料設備中並儲存。
具體地，第一掃描設備51、第二掃描設備52和第三掃描設備53的預定熱值範圍分別是第一熱值範圍（例如3000～4000 kcal/kg）、第二熱值範圍（例如4000～5000 kcal/kg）和第三熱值範圍（例如5000～6000 kcal/kg）。
並且，第一儲料設備71、第二儲料設備72和第三儲料設備73分別儲存熱值分別對應於第一熱值範圍、第二熱值範圍和第三熱值範圍的第一原料RM1、第二原料RM2和第三原料RM3。
從而，不與上述熱值範圍對應（即熱值不落入3000~6000 kcal/kg範圍內，或者本身為掃描設備的資料庫單元中未儲存的種類，從而無法獲知熱值的原料）的額外原料RM’被第三掃描設備53的分選單元50d分離出來。
由第一掃描設備51、第二掃描設備52和第三掃描設備53感測的每一塊第一原料RM1 i
、每一塊第二原料RM2 i
和每一塊第三原料RM3 i
的熱值Q1,i
、Q2,i
和Q3,i
（kcal/kg）的資訊與重量M1,i
、M2,i
和M3,i
（kg）的資訊可以分別儲存在第一掃描設備51、第二掃描設備52和第三掃描設備53的記憶體並傳遞到調配設備80（稍後將描述）的記憶體中，或者可以直接傳遞到調配設備80的記憶體中，以供調配設備80估算熱值。
在使用該複數個掃描設備感測原料RM的熱值資訊並進行分組之後，在不設置有均質設備的情況下，可以將複數個儲料設備對應地設置在該複數個掃描設備之後並且與其連接，以分別儲存來自與其對應的掃描設備的原料RM。
較佳地，每一個儲料設備可以設置有攪拌單元70a，以分別將所儲存的各組別的原料RM攪拌均勻。
一般來說，工廠加工過程產生的下腳料成份單純且明確，並且其熱值為已知。因此，除非在下腳料的組成複雜的情況下，需要將下腳料和上述紡織料、ASR和廢塑料一起透過危險物質探測設備10、撕碎設備20、篩選設備30、乾燥設備40和複數個掃描設備進行相關處理之外，一般來說，可以直接將下腳料依據其熱值而分別儲存在對應的儲料設備中（較佳地，可以先進行均質化處理），並且以手動的方式將所儲存的下腳料的重量和熱值資訊輸入到記憶體單元中，並將下腳料與經過危險物質探測、撕碎、篩選、乾燥和掃描處理的紡織料、ASR和廢塑料一起製成固體回收燃料SRF。
＜均質設備60＞
為使固體回收燃料SRF具有更緻密而不易碎裂的結構，並且具有更均勻的熱值，可以進一步將均質設備60設置在掃描設備之後並且與其連接，以在儲存原料之前對原料RM進行均質化，從而減少原料RM的儲存體積，以節省儲料成本。
具體地，均質設備60可以是破碎設備或粉碎設備，或者可以包含依序串聯的破碎設備和粉碎設備。其中，破碎設備（例如：單軸破碎機、多軸破碎機等軸式破碎機）可以將原料RM破碎成第一尺寸以下，並且，粉碎設備（例如：多爪式粉碎機等尺爪式粉碎機）可以進一步將原料RM粉碎成小於第一尺寸的第二尺寸以下，以使原料RM的尺寸更小而適於均勻分散和成型。
較佳地，可以在每一個儲料設備之前均設置有均質設備60，以對各組別的原料RM進行均質化。
＜調配設備80、混合設備91和成型設備92＞
在將原料RM分組並且分別儲存於該複數個儲料設備之後，可以使用調配設備80、混合設備91和成型設備92將原料RM製成固體回收燃料SRF。
具體地，可以將調配設備80設置在該複數個儲料設備之後並且分別與其中的每一個連接；並且將調配設備80連接到該複數個掃描設備中的每一個，以接收由該複數個掃描設備感測的各組別的原料RM的重量和熱值資訊，並根據該些資訊調配各組原料的進料量並估算固體回收燃料的熱值；並且，可以將混合設備91設置在調配設備80之後且與調配設備80連接，並將成型設備92設置在混合設備91之後並且與混合設備91連接，以根據調配的進料量將原料混合均勻並製成固體回收燃料SRF。
調配設備80包含計算單元80a和進料單元80b。將分選後的原料進行熱值估算的詳細流程圖如圖6所示。
首先，如下列式（3）至（5）所示，計算單元80a將由第一掃描設備51所感測的每一塊第一原料RM1 i
的重量M1.i
進行加總，以得到第一原料RM1的總入料量M1
（即，儲存於第一儲料設備71中的第一原料RM1的總重量）。並且，同樣地計算第二原料RM2和第三原料RM3的總入料量M2
、M3
。
接著，如下列式（6）至（8）所示，計算單元80a將由第一掃描設備51所感測的每一塊第一原料RM1 i
的熱值Q1,i
（每單位重量的熱值，kcal/kg）和重量M1.i
（kg）分別相乘後進行加總，以得到第一原料RM的總熱值
Σ(Q1,i
‧M1,i
)（即，儲存於第一儲料設備71中的第一原料RM1的總熱值，kcal）。然後，計算單元80a將第一原料RM1的總熱值Σ(Q1,i
‧M1,i
) 除以第一原料RM1的總入料量M1
，以計算儲存於第一儲料設備71中的第一原料RM1的平均熱值Q1
（kcal/kg）。並且，同樣地計算第二原料RM2和第三原料RM3的總熱值Σ(Q2,i
‧M2,i
) 和 Σ(Q3,i
‧M3,i
) 以及平均熱值Q2
和Q3
。
最後，計算單元80a依據指定熱值Qd
和指定重量Md
（例如，客戶訂單的指定熱值和指定重量），計算第一儲料設備71、第二儲料設備72和第三儲料設備73分別儲存的第一原料RM1、第二原料RM2和第三原料RM3分別的進料量MO,1
、MO,2
和MO,3
。
具體地，如下列式（9）和（10）所示，根據以下原則：（1）第一原料RM1、第二原料RM2和第三原料RM3的總進料量MO,1
+ MO,2
+ MO,3
大於或等於指定重量Md
（即，製作的燃料重量須大於或等於訂單重量）；（2）進料量MO,1
、MO,2
和MO,3
分別小於或等於總入料量M1
、M2
和M3
的原則（即，原料用量須小於或等於庫存量）；以及（3）使進料量MO,1
、MO,2
和MO,3
進可能的接近（平衡各組別原料的用量與儲料量），計算出符合指定熱值Qd
和指定重量Md
的進料量的第一原料RM1、第二原料RM2和第三原料RM3分別的進料量MO,1
、MO,2
和MO,3
。
接下來，進料單元80b可以從第一儲料設備71、第二儲料設備72和第三儲料設備73中根據所計算的進料量MO,1
、MO,2
和MO,3
將第一原料RM1、第二原料RM2和第三原料RM3分別進料到混合設備91中。
混合設備91可以對進料到混合設備91中的第一原料RM1、第二原料RM2和第三原料RM3混合均勻並送料到成型設備92中；並且，成型設備92可以將送料到成型設備92中的第一原料RM1、第二原料RM2和第三原料RM3製成固體回收燃料SRF。
如上所述，本發明的原料分選系統，透過掃描設備的熱值感測單元和分選單元，可以對各自具有不同熱值的原料RM進行分組，以使各組別的原料RM的熱值範圍資訊明確，從而有利於後續的燃料製備、販售與應用。進一步地，透過調配設備對各組的原料RM進行進料量調配，可以客製化符合客戶需求的固體回收燃料，以提升產品的使用意願和售價。
＜額外儲料設備74＞
此外，在本發明中，還可以將額外儲料設備74設置在該複數個串聯的掃描設備中的最後一個（例如，第三掃描設備53）之後並且與其連接。
從而，第三掃描設備53的分選單元50d可以將額外原料RM’送入額外儲料設備74中並儲存。
額外原料RM’包含：掃描設備的資料庫單元未儲存有其種類和熱值的對應資訊的額外原料RM’（種類及熱值資訊未知）；以及熱值不與該複數個掃描設備對應的額外原料RM’。
對於種類及熱值資訊未知的額外原料RM’，可以對其進行熱值資訊及原料種類資訊分析，以將其種類及熱值資訊對應地儲存於掃描設備的資料庫單元，從而，在下一次遇到相同種類的原料時，可以使用先前儲存的資訊來判別原料的種類並進行分組。
或者，還可以進一步將額外儲料設備74連接到調配設備80。如下列式（11）所示，計算單元80a可以將額外儲料設備74中所儲存的每一塊額外原料RM’ i
的重量M’ i
進行加總以得到額外原料RM’的總額外入料量M’ （即，儲存於額外儲料設備74中的額外原料RM’的總重量）。
然後，進料單元80b可以從額外儲料設備74將額外指定重量M’d
的額外原料RM’進料到成型設備92中；並且，成型設備92可以將進料到成型設備92中的額外原料RM’製成額外固體回收燃料SRF’。
同樣地，也可以在額外儲料設備74之前設置有均質設備60，以對額外原料RM’進行均質化，使額外固體回收燃料SRF’更易成型且熱值均勻。
如上所述，本發明的原料分選系統，除了可以透過掃描設備和調配設備將熱值已知的各組別原料透過分組和調配製成客製化的固體回收燃料SRF之外，對於熱值不落入上述組別或熱值未知的額外原料RM’，還可以透過熱值和種類分析建立資料庫，以供下一次遇到相同原料使用，或者也可以獨立地製成額外固體回收燃料SRF’，並販售給對於熱值無特定需求的下游廠商，從而可以將原料RM進行最大化的利用，並最小化廢棄物的掩埋量。
如圖4所示，根據本發明的原料分選系統，本發明提供一種固體回收燃料的原料分選方法，包含：危險物質探測步驟S10、撕碎步驟S20、篩選步驟S30、乾燥步驟S40、分選步驟S50、均質步驟S60、儲料步驟S70、調配步驟S80、混合步驟S91以及成型步驟S92。
以下將針對本發明的固體回收燃料的原料分選方法中的各步驟詳細說明，其中與本發明的固體回收燃料的原料分選系統相同的部分將不再贅述。
＜危險物質探測步驟S10、撕碎步驟S20、篩選步驟S30和乾燥步驟S40＞
首先，與本發明的固體回收燃料的原料分選系統對應地，在執行分選步驟S50之前，可以依據原料RM的情況決定是否執行以下步驟：危險物質探測步驟S10，探測並分離原料RM中的危險物質；撕碎步驟S20，將原料RM撕碎成小塊；篩選步驟S30，將原料RM中的沙土、磁性金屬、非磁性金屬或玻璃從原料RM中分離；乾燥步驟S40，對原料RM進行乾燥。上述步驟的順序並沒有特別限制，只要是設置在分選步驟S50之前即可。
較佳地，應在執行撕碎步驟S20之前執行危險物質探測步驟S10，以避免在撕碎原料的過程中產生爆炸或其他危險
具體地，篩選步驟S30可以包含但不限於以下的至少一種：沙土篩選步驟，將原料RM中的沙土分離；磁性金屬篩選步驟，將原料RM中的磁性金屬分離；非磁性金屬篩選步驟，將原料RM中的非磁性金屬分離；以及玻璃篩選步驟，將原料RM中的玻璃分離。
＜分選步驟S50＞
在分別執行危險物質探測步驟S10、撕碎步驟S20、篩選步驟S30和乾燥步驟S40原料RM進行相關處理之後，可以執行分選步驟S50，以對原料RM中具有燃料價值的各種成份（例如：紡織料、PE、PP、泡綿、橡膠等）依據其不同的熱值進行掃描並分組。
分選步驟S50包含掃描步驟S51和分組步驟S52。
在掃描步驟S51中，可以感測原料RM的種類和重量，並且依據所感測的原料RM的種類換算原料RM的熱值。
具體地，在撕碎步驟S20中，可以將原料RM撕碎成小於掃描步驟S51中對於熱值和重量的單次感測範圍的體積，使得可以在掃描步驟S51中分別感測每一塊被撕碎的原料RM的熱值和重量。
詳細地，在掃描步驟S51中，可以使用近紅外光感測單元或攝影單元感測或擷取所入料的每一塊原料（RM1 i
、RM2 i
和RM3 i
）的近紅外光吸收光譜或影像，以根據近紅外光吸收光譜或影像判別每一塊原料的種類，並且根據每一塊原料的種類換算每一塊原料的熱值（Q1,i
、Q2,i
或Q3,i
）；並且可以使用重量感測器感測每一塊原料的重量（M1,i
、M2,i
和M3,i
）。
並且，可以使用資料庫單元儲存原料的種類（例如，近紅外光吸收光譜或影像）和熱值的對應資訊，以供換算熱值使用。並且可以使用記憶體儲存每一塊原料的重量與熱值的對應資訊（（M1,i
，Q1,i
）、（M2,i
，Q2,i
）和（M3,i
，Q3,i
））。
在分組步驟S52中，依據分選步驟S50所換算的每一塊原料的熱值和複數個預定熱值範圍，將每一塊原料分成與該複數個熱值範圍對應的複數個組別，並且分離不與該複數個預定熱值範圍對應的額外原料RM’。
具體地，該複數個預定熱值範圍可以包含第一熱值範圍、第二熱值範圍和第三熱值範圍；該複數個組別可以包含第一組別G1、第二組別G2和第三組別G3，分別對應於第一熱值範圍、第二熱值範圍和第三熱值範圍。
在分組步驟S52中，根據上述預定熱值範圍，原料RM被分成第一原料RM1、第二原料RM2和第三原料RM3，分別對應於第一組別G1、第二組別G2和第三組別G3。第一原料RM1、第二原料RM2和第三原料RM3的熱值分別對應於第一熱值範圍（例如3000～4000 kcal/kg）、第二熱值範圍（例如4000～5000 kcal/kg）和第三熱值範圍（例如5000～6000 kcal/kg）。
並且，在分組步驟S52中，熱值不與上述預定熱值範圍對應的額外原料RM’被分離出來。
＜均質步驟S60＞
為使固體回收燃料SRF具有更均勻的熱值，可以進一步在儲料步驟S70（稍後將描述）之前執行均質步驟S60以分別對各組別的原料RM進行均質化。此外，由於在儲存原料RM之前先對原料RM進行均質化，可以減少原料RM的儲存體積，以節省儲料成本。
＜儲料步驟S70＞
在執行分選步驟S50以依據所感測的原料RM的熱值對原料RM進行分組並分離出額外原料RM’，並執行均質步驟S60分別對各組別的原料RM進行均質化之後，可以執行儲料步驟S70，分別儲存該複數個組別的原料RM，並分別對該複數個組別的原料RM進行攪拌。
同樣地，除非下腳料的組成複雜，否則可以直接將下腳料依據其熱值分組儲存（較佳地，可以先進行均質化處理），並且以手動的方式將所儲存的下腳料的重量和熱值資訊輸入到記憶體中，並將下腳料與經過危險物質探測步驟S10、撕碎步驟S20、篩選步驟S30、乾燥步驟S40和分選步驟S50的紡織料、ASR和廢塑料一起製成固體回收燃料SRF。
＜調配步驟S80、混合步驟S91和成型步驟S92＞
在將原料RM分組並且分別儲存之後，可以進行調配步驟S80、混合步驟S91和成型步驟S92將原料RM製成固體回收燃料SRF。
將分選後的原料進行熱值估算的詳細流程圖如圖6所示。
調配步驟S80包含計算步驟S81和進料步驟S82。
在計算步驟S81中，首先，如上述式（3）至（5）所示，對於第一組別G1的第一原料RM1，將每一塊第一原料RM1 i
的重量M1,i
進行加總，以得到第一組別G1的第一原料RM1的總入料量M1
。並且，同樣地計算第二組別G2的第二原料RM2的總入料量M2
和第三組別G3的第三原料RM3的總入料量M3
。
接著，如上述式（6）至（8）所示，對於第一組別G1的第一原料RM1，對每一塊第一原料RM1 i
的熱值Q1,i
（kcal/kg）和重量M1.i
（kg）分別相乘後進行加總，以得到第一原料RM的總熱值Σ(Q1,i
‧M1,i
)（kcal）；然後，將第一原料RM1的總熱值Σ(Q1,i
‧M1,i
) 除以第一原料RM1的總入料量M1
，以計算所儲存的第一組別G1的第一原料RM1的平均熱值Q1
（kcal/kg）。並且，同樣地計算第二組別G2的第二原料RM2總熱值Σ(Q2,i
‧M2,i
) 和平均熱值Q2
，以及第三組別G3的第三原料RM3的總熱值 Σ(Q3,i
‧M3,i
) 和平均熱值Q3
。
最後，依據指定熱值Qd
和指定重量Md
，計算所儲存的該複數個組別的原料RM分別的進料量。
具體地，如上述式（9）和（10）所示，根據與第二實施例相同的原則，計算出符合指定熱值Qd
和指定重量Md
的進料量的第一原料RM1、第二原料RM2和第三原料RM3分別的進料量MO,1
、MO,2
和MO,3
。
接下來，在進料步驟S82中，依據所計算的進料量MO,1
、MO,2
、MO,3
分別將第一組別G1的第一原料RM1、第二組別G2的第二原料RM2和第三組別G3的第三原料RM3進料到一混合設備中。
在混合步驟S91中，將進料到該混合設備中的第一原料RM1、第二原料RM2和第三原料RM3混合均勻；並且，在成型步驟S92中，將所混合的第一原料RM1、第二原料RM2和第三原料RM3製成固體回收燃料SRF。
如上所述，本發明的原料分選方法，透過進一步執行分選步驟，可以對各自具有不同熱值的原料RM進行分組，以使各組別的原料RM的熱值範圍資訊明確，從而有利於後續的燃料製備、販售與應用。進一步地，透過執行調配步驟，根據各組別的原料RM進行進料量調配，可以客製化符合客戶需求的固體回收燃料，以提升產品的使用意願和售價。
＜額外固體回收燃料SRF’＞
額外原料RM’包含：掃描設備的資料庫單元未儲存有其種類和熱值的對應資訊的額外原料RM’（種類及熱值資訊未知）以及熱值不與該複數個掃描設備對應的額外原料RM’。
對於種類及熱值資訊未知的額外原料RM’，可以對其進行熱值資訊及原料種類資訊分析，以將其種類及熱值資訊對應地儲存於掃描設備的資料庫單元，從而，在下一次遇到相同種類的原料時，可以使用先前儲存的資訊來判別原料的種類並進行分組。
或者，在本發明中，還可以在儲料步驟S70中進一步儲存分離出來的額外原料RM’。同樣地，也可以在儲存額外原料RM’之前對額外原料RM’進行均質化。
接著，如上述式（11）所示，在計算步驟S81中，可以將儲料步驟S70所儲存的每一塊額外原料RM’ i
的重量M’ i
進行加總，以得到額外原料RM’的總額外入料量M’。
然後，在進料步驟S82中，可以將指定重量M’d
的額外原料RM’進料到成型設備中；在混合步驟S91中，將進料到該混合設備中的額外原料RM’混合均勻；並且，在成型步驟S92中，將所混合的額外原料RM’製成額外固體回收燃料SRF’。
如上所述，透過本發明的原料分選方法，除了可以透過掃描步驟和調配步驟將熱值已知的各組原料透過分組和調配製成客製化的固體回收燃料SRF之外，對於熱值不落入上述組別或熱值未知的額外原料RM’，還可以透過熱值和種類分析建立資料庫，以供下一次遇到相同原料使用，或者也可以獨立地製成額外固體回收燃料SRF’，並販售給對於熱值無特定需求的下游廠商，從而可以將原料RM進行最大化的利用，並最小化廢棄物的掩埋量。
綜上所述，在本發明中，如圖5所示，由紡織料、ASR、廢塑料和下腳料組成的原料，經由危險物質探測設備步驟將其中的電池或爆炸物分離；然後，經由篩選設備/步驟將其中的不可燃成份分離；接著，將原料中的可燃物質經由掃描設備/分選步驟分為具有不同熱值範圍的組別，以使各組別的原料的熱值範圍資訊明確，從而有利於後續的燃料製備、販售與應用。
進一步地，可以依據客戶指定的燃料熱值，透過調配設備/步驟計算具有不同熱值範圍的原料分別的進料量；並且，透過成型設備/步驟將先前調配並進料的原料製成固體回收燃料，以客製化符合客戶需求的固體回收燃料，從而提升產品的使用意願和售價。
此外，對於熱值不落入上述組別或熱值未知的額外原料，還可以透過熱值和種類分析建立資料庫，以供下一次遇到相同原料使用，或者可以獨立地製成額外固體回收燃料，並販售給對於熱值無特定需求的下游廠商，從而可以將原料進行最大化的利用，並最小化廢棄物的掩埋量。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包含在本發明意圖保護之範疇。
10:危險物質探測設備
20:撕碎設備
30:篩選設備
40:乾燥設備
50a:入料單元
50b:熱值感測單元
50c:重量感測單元
50d:分選單元
51:第一掃描設備
52:第二掃描設備
53:第三掃描設備
60:均質設備
70a:攪拌單元
71:第一儲料設備
72:第二儲料設備
73:第三儲料設備
74:額外儲料設備
80:調配設備
80a:計算單元
80b:進料單元
91:混合設備
92:成型設備
G1:第一組別
G2:第二組別
G3:第三組別
RM:原料
RM1:第一原料
RM2:第二原料
RM3:第三原料
RM’:額外原料
S10:危險物質探測步驟
S20:撕碎步驟
S30:篩選步驟
S40:乾燥步驟
S50:分選步驟
S51:掃描步驟
S52:分組步驟
S60:均質步驟
S70:儲料步驟
S80:調配步驟
S81:計算步驟
S82:進料步驟
S91:混合步驟
S92:成型步驟
SRF:固體回收燃料
SRF’:額外固體回收燃料
圖1為本發明的固體回收燃料的原料分選系統示意圖；
圖2為本發明一實施例的掃描設備和儲料設備的局部示意圖；
圖3為本發明另一實施例的掃描設備和儲料設備的局部示意圖；
圖4為本發明的固體回收燃料的原料分選方法流程圖；
圖5為本發明的經危險物質探測、篩選、分選、調配及成型等步驟而將原料製成固體回收燃料的流程圖；以及
圖6為本發明的將分選後的原料進行熱值估算的詳細流程圖。
S10:危險物質探測步驟
S20:撕碎步驟
S30:篩選步驟
S40:乾燥步驟
S50:分選步驟
S51:掃描步驟
S52:分組步驟
S60:均質步驟
S70:儲料步驟
S80:調配步驟
S81:計算步驟
S82:進料步驟
S91:混合步驟
S92:成型步驟
Claims (8)
- 一種固體回收燃料的原料分選系統，包括：依序串聯的複數個掃描設備，其中的每一個包含入料單元、熱值感測單元及分選單元；其中，該入料單元將至少一種原料入料到該掃描設備中；該熱值感測單元感測該些原料的種類，並且依據該些原料的種類換算該些原料的熱值；其中，該熱值感測單元是近紅外光感測單元或攝影單元，該近紅外光感測單元感測該些原料的近紅外光吸收光譜，依據該些原料的近紅外光吸收光譜判別該些原料的種類，並且依據該些原料的種類換算該些原料的熱值；該攝影單元擷取該些原料的影像，依據該些原料的影像判別該些原料的種類，並且依據該些原料的種類換算該些原料的熱值；並且，該分選單元將熱值與該掃描設備的預定熱值範圍對應的該些原料和熱值不與該掃描設備的預定熱值範圍對應的該些原料分離，以及其中，該複數個串聯的掃描設備中除了最後一個之外的每一個的該分選單元將熱值不與其預定熱值範圍對應的該些原料送入串聯在其後的該掃描設備中。
- 如請求項1之原料分選系統，進一步包括：複數個儲料設備，分別對應地設置在該複數個掃描設備之後並且分別與該複數個掃描設備連接，分別儲存來自與其對應的該掃描設備的該些原料，並且，該複數個儲料設備中的每一個設置有攪拌單元，該攪拌單元對該些原料進行攪拌；以及額外儲料設備，設置在該複數個串聯的掃描設備中的最後一個並與其連接；其中，該複數個串聯的掃描設備中的每一個的該分選單元將熱值與其預定熱值範圍對應的該些原料送入與其連接的該儲料設備中並儲存；該複數個串聯的掃描設備中的最後一個的該分選單元將熱值不與其預定熱值範圍對應的額外原料分離出來並送入該額外儲料設備中並儲存。
- 如請求項2之原料分選系統，其中，該複數個掃描設備中的每一個進一步包含重量感測單元，感測該些原料的重量；並且該原料分選系統進一步包括：調配設備，設置在該複數個儲料設備之後並且與該複數個儲料設備中的每一個連接，且連接到該複數個掃描設備中的每一個，並且包含計算單元和進料單元；混合設備，設置在該調配設備之後並且與其連接；以及成型設備，設置在該混合設備之後並且與其連接；其中，該計算單元對於該複數個儲料設備中的每一個所儲存的該些原料：依據該些原料的熱值和重量計算該些原料分別的總入料量和平均熱值；並且依據一指定熱值、一指定重量、該些總入料量和該些平均熱值，計算該複數個儲料設備所儲存的該些原料分別的進料量；該進料單元從該複數個儲料設備根據該些原料的進料量將該些原料進料到該混合設備中；該混合設備對進料到其中的該些原料進行混合並送料到該成型設備中；並且該成型設備將送料到其中的該些原料製成一固體回收燃料。
- 如請求項1至3中任一項之原料分選系統，進一步包括危險物質探測設備、撕碎設備、篩選設備和乾燥設備中的至少一種，設置在該複數個串聯的掃描設備中的第一個之前，其中，該危險物質探測設備，探測並分離該些原料中的危險物質，並且包含爆炸物探測器和X光探測器中的至少一種；該撕碎設備將該些原料撕碎成小塊；該篩選設備將該些原料中的沙土、磁性金屬、非磁性金屬或玻璃從該些原料中分離；並且該乾燥設備對該些原料進行乾燥。
- 一種固體回收燃料的原料分選方法，包括： 分選步驟，包含掃描步驟和分組步驟，其中，在該掃描步驟中，感測至少一種原料的種類，並且依據該些原料的種類換算該些原料的熱值；其中，在該掃描步驟中，感測該些原料的近紅外光吸收光譜或擷取該些原料的影像，依據該些原料的近紅外光吸收光譜或該些原料的影像判別該些原料的種類，並且依據該些原料的種類換算該些原料的熱值，並且，在該分組步驟中，依據該些原料的熱值和複數個預定熱值範圍將該些原料分成複數個組別，並且分離熱值不與該複數個組別對應的額外原料。
- 如請求項5之原料分選方法，進一步包括：儲料步驟，分別儲存該複數個組別的該些原料以及該些額外原料，並分別對該複數個組別的該些原料以及該些額外原料進行攪拌。
- 如請求項5之原料分選方法，其中，在該掃描步驟中，進一步感測該些原料的重量；並且，該原料分選方法進一步包括：調配步驟，包含計算步驟和進料步驟；以及混合步驟和成型步驟；其中，在該計算步驟中，對於該複數個組別中的每一個的該些原料：依據該些原料的熱值和重量計算該些原料分別的總入料量和平均熱值；並且依據一指定熱值、一指定重量、該些總入料量和該些平均熱值，計算該複數個組別的該些原料分別的進料量；並且，在該進料步驟中，根據該些原料的進料量將該些原料進料到一混合設備中；在該混合步驟中，對進料到該混合設備中的該些原料進行混合；並且在該成型步驟中，將該些原料製成一固體回收燃料。
- 如請求項5至7中任一項之原料分選方法，進一步包括危險物質探測步驟、撕碎步驟、篩選步驟和乾燥步驟中的至少一種，在該掃描步驟之前，其中，在該危險物質探測步驟中，探測並分離該些原料中的危險物質； 在該撕碎步驟中，將該些原料撕碎成小塊；在該篩選步驟中，將該些原料中的沙土、磁性金屬、非磁性金屬或玻璃從該些原料中分離；並且在該乾燥步驟中，對該些原料進行乾燥。
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