TWI641784B - 爐體設備 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種以生物質做為燃料的爐體設備，該爐體設備包括作用爐、過濾系統、出料系統。作用爐通過助燃氣管與排氣系統相連接，過濾系統將碳化完畢之碳化生物質過濾，之後以其下部之一出料系統出料。作用爐也可以將生物質氣化後以過濾系統將可燃氣導入鍋爐燃燒，此外，也可以將生物質裂解後以過濾系統將可燃氣導入鍋爐燃燒，並將碳化完畢之碳化生物質過濾，而裂解油也以過濾系統將裂解油過濾，之後以其下部之一出料系統出料。

Description

爐體設備

本發明提供了一種爐體設備，尤指一種具有兩個料倉，可以製造碳質顆粒，並以過濾、冷凝產生乾淨可燃氣體之爐體設備。

近年來，因為溫室效應引發氣候變遷造成環境重大災害，促使減碳議題成為各國政府與民間所關注之焦點，因此，各國之電力公司正積極發展多種再生能源。

就現階段而言，眾多再生能源確實在遭遇了不小的瓶頸，以技術而論便是如何更加減少溫室氣體排放、符合國家減少排碳設定目標等，且預期未來隨溫室氣體減排放法之立法通過，將使各個產業面臨更為直接之減排壓力。

其中，由於生質燃料之二氧化碳淨排放為零，具有實質減少排碳之功效，因此生質能源已經發展為僅次於石油、煤炭及天然氣的全球第四大初級能源。

此外，生質能源亦是目前使用最廣泛的一種再生能源，雖現有傳統燃煤火力發電鍋爐混燒生物質燃料之應用在國外已經發展相當成熟，確實對於溫室氣體排放減量具有正面且顯著效益，但各國混燒之生物 質各有差異，其混燒方式亦與料原多寡、設備現況及政策內容等條件息息相關。

有鑑於國內生質燃料之數量及來源有限，在「不修改設備」與「有多少燒多少」等預定條件下，以現有機組共磨混燒生質燃料經評估為確實可行方案，其現有機組之進料系統、粉煤機及燃燒器之容量或功能通常被視為混燒比例之主要限制因素，因此各國對於該些限制仍追求更進一步的突破。

為解決先前技術所提及之問題及限制因素，本發明提供了一種爐體設備，該爐體設備包括一送料系統、一作用系統、一排氣系統以及一出料系統。

其中，該作用系統與該送料系統連接，該作用系統包含一第一料倉、一第二料倉、一作用爐及一鼓風機，該第一料倉與該送料系統連接，該第二料倉與該第一料倉連接，該作用爐與該第二料倉連接，該鼓風機與該作用爐連接。

該排氣系統設有一排氣管，該排氣系統分別與該第一料倉、該第二料倉及該作用爐連接，該過濾系統與該作用爐連接，而該出料系統與該過濾系統連接。

本發明選用與煤炭燃料特性較為接近之碳化生物質燃料，將可以直接降低混燒過程對於設備運轉及人員操作之影響。

1‧‧‧爐體設備

10‧‧‧送料系統

100‧‧‧電動機

101‧‧‧供料器

20‧‧‧作用系統

200‧‧‧第一料倉

201‧‧‧第二料倉

202‧‧‧作用爐

203‧‧‧料位計

204‧‧‧鼓風機

30‧‧‧排氣系統

301‧‧‧排氣管

302‧‧‧助燃氣管

40‧‧‧過濾系統

50‧‧‧出料系統

501‧‧‧灑水系統

60‧‧‧儲料箱

圖1係本發明爐體設備之結構示意圖。

為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：請參照圖1，圖1係本發明爐體設備之結構示意圖。如圖1所示，本發明之該爐體設備1包含送料系統10、一作用系統20、一排氣系統30以及一出料系統50。

其中，該作用系統20與該送料系統10連接，該送料系統10包含供料器101及電動機100，該供料器101與該電動機100連接，而該作用系統20包含一第一料倉200、一第二料倉201、一作用爐202及一鼓風機204，其中該作用爐202更包含料位計203。

該第一料倉200與該送料系統10連接，該第二料倉201與該第一料倉200連接，該作用爐202與該第二料倉201連接，該鼓風機204與該作用爐202連接。

該排氣系統30設有排氣管301，該排氣系統30分別與第一料倉200、第二料倉201及作用爐202連接，而過濾系統40與該作用爐202連接，出料系統50則與該過濾系統40連接，此外，該出料系統50與灑水系統501連接。而該排氣系統更包含一助燃氣管302，該助燃氣管302與該作用爐202之鍋爐連接。

當運用本實施例開始運作時，技術人員會將各種生物質原料送入送料系統10之供料器101中，之後供料器101會透過電動機100自主運轉，帶動履帶等元件輸送生物質原料，將生物質原料送入第一料倉200中， 然實際上履帶等元件之選用係為本實施例所選用，本發明不以此為限。

接著生物質原料會儲存於第一料倉200中，爾後落入第二料倉201，在本發明中，第一料倉200及第二料倉201為生物質原料進入作用爐202之前置過濾或處理系統，技術人員可依照需求設計，在該第一料倉200或該第二料倉201中加入各種過濾或吸附層，例如活性碳、濾紙或濾網、吸液層等，甚至是密度分層用的液體、酵素及催化劑等，除可避免不得進入作用爐202之生物質原料落入作用爐燃燒之外，更可使之後作用爐202中之反應條件更為純淨，本發明不以此為限。

而經過第一料倉200及第二料倉201篩選過後之生物質原料，落入作用爐202中後，首先技術人員會確認料位計203之料位是否已達到反應料位，之後以反應條件溫度450C°~900C°之溫度厭氧燃燒生物質原料，技術人員可依照其需求調控反應溫度，讓作用爐202成為不同的爐具，並得出不同的產物。例如作為氣化爐時，所得之產物為灰燼及可燃氣；作為碳化爐時，所得之產物為碳及可燃氣；而作為裂解爐時，所得之產物為裂解油及可燃氣，本發明不以此為限。其中利用本實施例燃燒產生之可燃氣體相當乾淨，且具有高純度、清潔、無污染等特性。

本實施例舉以生物質原料棕梠纖維抽絲(EFB palm fiber)為例，遂行熱裂解反應，裂解溫度為450C°，在反應時通以每分鐘十公升之氮氣，其反應結果如下表1所示：

由上表1可得知，利用本實施例所獲得棕梠纖維抽絲之產油率可多達34%，足見本發明之進步性。

本實施例中，作用爐202之熱源係透過鍋爐產生，此外，作用爐202之鍋爐系統可直接利用其先前燃燒生物質原料所產生之可燃氣體，進行燃燒，而鼓風機204可持續性的替作用爐202送氣，調節或維持作用爐202中之氧氣含量。

特別要敘明的是，第一料倉200、第二料倉201以及作用爐202中反應所產生燃燒後或乾淨之可燃氣體，其成份如下表2所示，包含多種氣體。

此外，該些可燃氣體皆可傳送至排氣系統30後以淨化冷凝系統透過多道淨化及冷凝步驟純化，其後將極為乾淨之可燃氣體送至儲料箱60儲存，而其餘氣體則以排氣管301排出。

當作用爐202作為碳化爐使用並燃燒完時，生物質原料會轉化為細小的碳質顆粒，其碳化程度足夠時，直徑會小於過濾系統40之過濾範圍(一般為8毫米(mm)以下)，便可落入過濾系統40下方之出料系統50，然過濾系統40之過濾粒徑可依照需求進行調整，本發明不以此為限。

在本實施例中，該過濾系統40為圓形，且其材質為為耐高溫材料，例如鎢、鉬、鉭、鈮、釩、鉻、鈦、鋯等難熔金屬及稀土金屬的碳化硼、碳化硅、氮化硼、氮化硅、磷化硼、磷化硅等，本發明不以此為限。

本實施例中之出料系統50係為螺旋出料設備，其中該出料系統與灑水系統501連接，由於碳質顆粒落入出料系統50時實際上為相當高溫之狀態，因此透過灑水系統501以微量灑水配合出料系統50之螺旋出料，以 使利用本發明產生之碳質顆粒達到降溫出料之目的。

此外，本實施例中如前述作用爐202反應所產生之可燃氣體可傳送至排氣系統30中的淨化冷凝系統進行多道淨化、冷凝步驟後送至儲料箱60儲存，該些儲存於儲料箱60中之可燃氣體可依照技術人員需求，將儲料箱60進一步透過助燃氣管302與作用爐202中之鍋爐連接，直接提供並作為作用爐202進行厭氧燃燒之燃燒媒介，在本實施例中，表2所載之該些可燃氣體其能量轉換效率之低熱值為6.446兆焦耳/標準立方公尺(MJ/Nm³)。當然，亦可將該儲料箱60與其他設備連接，替其供應可燃氣。

因此，本發明提供了一種爐體設備1，可利用調控溫度的方式產生灰燼、碳、裂解油或可燃氣等多種不同產物，亦減少了對環境的污染。此外，更具有自動化的送料系統10，使之自動操作，大大地降低了勞動的需求，提高生產效率，另一方面能夠獲得更高純度、更清潔、無污染的可燃氣體；另一方面更保證了作用爐202所需燃氣的連續使用，使本發明更具實用意義和推廣價值。

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，即依本發明申請專利範圍及說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。

Claims (8)

1. 一種爐體設備，包括：一送料系統；一作用系統，與該送料系統連接，該作用系統包含：一第一料倉，與該送料系統連接；一第二料倉，與該第一料倉連接；一作用爐，與該第二料倉連接，該作用爐為碳化爐；一鼓風機，與該作用爐連接；一排氣系統，設有一排氣管，該排氣系統分別與該第一料倉、該第二料倉及該作用爐連接；一過濾系統，與該作用爐連接；以及一出料系統，與該過濾系統連接，該出料系統為螺旋出料設備；其中，該出料系統更與一灑水系統連接，該過濾系統過濾8毫米(mm)以上的碳質顆粒。
2. 如請求項1所述之爐體設備，其中該排氣系統更包含一助燃氣管，該助燃氣管與該作用爐之鍋爐連接。
3. 如請求項1所述之爐體設備，其中該送料系統包含一供料器及一電動機，該供料器與該電動機連接。
4. 如請求項1所述之爐體設備，其中該排氣系統包含一淨化冷凝系統。
5. 如請求項1所述之爐體設備，其中該作用爐更包含一料位計。
6. 如請求項1所述之爐體設備，其中該過濾系統之材質為耐高溫材料。
7. 如請求項4所述之爐體設備，其中淨化冷凝系統更與一儲料箱連接。
8. 如請求項1所述之爐體設備，其中該作用爐之反應條件為450~900C°之厭氧燃燒。