旋轉(zhuǎn)摩擦干燥器及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可再生的能源，并且尤其涉及一種不基于化石燃料并且減少排放到大氣中的溫室氣體二氧化碳的能源。更具體地，本公開涉及可燃生物質(zhì)的生產(chǎn)方法，所述可燃生物質(zhì)包括但不限于:干燥或烘烤的生物質(zhì)；生物碳；木醋酸(例如，焦木酸)、碳、或者生物制品材料。
【背景技術(shù)】
[0002]本段內(nèi)容僅提供涉及本公開的【背景技術(shù)】信息而可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。用于干燥和/或氣化生物質(zhì)材料的旋轉(zhuǎn)螺桿式方法使用簡(jiǎn)單的摩擦力以持續(xù)地在整個(gè)螺桿長(zhǎng)度上壓縮生物質(zhì)，并且通過(guò)狹窄的開口(已知為壓縮區(qū)域)施加額外的壓縮。由這些摩擦力產(chǎn)生的熱量足以干燥生物質(zhì)，或者所述方法可以調(diào)整為以連續(xù)的方式進(jìn)行氣化。如目前設(shè)計(jì)并操作的，這些旋轉(zhuǎn)螺桿式干燥器為易爆、粗暴、不完全以及無(wú)法控制但是低成本的干燥、部分高溫分解、高溫分解、以及氣化的方法提供了基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)螺桿式干燥器設(shè)置成包括進(jìn)口段、出口段、定位成將進(jìn)口段和出口段分開的減壓區(qū)域、多級(jí)式壓縮螺桿、聯(lián)接至螺桿的混合裝置、定位在減壓區(qū)域中的至少一個(gè)廢料排出口、以及位于出口段的至少一個(gè)釋放出口。進(jìn)口段包括進(jìn)入喉部，并且各個(gè)段(進(jìn)口段和出口段)的溫度是可控的。多級(jí)式壓縮螺桿的一部分位于進(jìn)口段、減壓區(qū)域、以及出口段中。可選擇地，位于減壓區(qū)域中的所述至少一個(gè)廢料排出口可以聯(lián)接至真空系統(tǒng)。
[0004]根據(jù)本公開的其他方面，旋轉(zhuǎn)摩擦干燥器還包括聯(lián)接至出口段中的釋放出口的后冷卻裝置。所述后冷卻裝置可以包括向上的釋放出口和面朝下的釋放出口。
[0005]根據(jù)本公開的其他方面，所述混合裝置包括位于螺桿的螺紋中的多于一個(gè)的小銷。該小銷可以具有等于螺紋的深度的大致2%至大致98%的長(zhǎng)度。小銷可以定位在螺桿的位于減壓區(qū)域中的部分上。
[0006]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，用于分離水、固體材料、以及化學(xué)物質(zhì)的混合物的方法包括:提供如本文描述的旋轉(zhuǎn)摩擦干燥器或氣化器；將水、固體材料、以及化學(xué)物質(zhì)的混合物給送到進(jìn)口段中以形成生物質(zhì)；在使所述生物質(zhì)行進(jìn)通過(guò)進(jìn)口段進(jìn)入到減壓區(qū)域中時(shí)混合并受熱，由此形成處理過(guò)的材料；使水蒸氣以蒸氣的形式通過(guò)位于減壓區(qū)域中的廢料排出口排出旋轉(zhuǎn)摩擦干燥器；在處理過(guò)的材料從減壓區(qū)域行進(jìn)到出口段時(shí)使所述處理過(guò)的材料進(jìn)一步混合并且受熱；使所述化學(xué)物質(zhì)和固體材料通過(guò)位于出口段中的釋放出口排出旋轉(zhuǎn)摩擦干燥器；并且收集所述化學(xué)物質(zhì)或固體材料中的至少一者?？蛇x擇地，所述方法還可以包括施加真空以有助于將水蒸氣通過(guò)位于減壓區(qū)域中的廢料排出口移除。所述方法還可以包括將換向磨體直接布置在旋轉(zhuǎn)螺桿摩擦干燥器的進(jìn)入喉部上方。所述方法還可以包括通過(guò)使用震動(dòng)給料器控制通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺桿摩擦干燥器的進(jìn)入喉部的給料速率。
[0007]根據(jù)本公開的另一方面，將進(jìn)口段中的溫度維持在生物質(zhì)的燃點(diǎn)溫度以下。在固體材料從出口段移除時(shí)選擇所述固體材料成為干燥生物質(zhì)、部分焙烤的生物質(zhì)、烘烤的生物質(zhì)、生物碳以及碳中的一者。在固體材料從旋轉(zhuǎn)摩擦干燥器排出時(shí)將所述固體材料布置在螺旋系統(tǒng)中，所述螺旋系統(tǒng)設(shè)計(jì)成有助于將固體材料的溫度降低至其燃點(diǎn)溫度以下。
[0008]選擇與水和固體材料分離的化學(xué)物質(zhì)成為焦油、油、以及木醋酸中的一者或更多者。允許所述化學(xué)物質(zhì)通過(guò)后冷卻裝置中的向上的釋放出口排出旋轉(zhuǎn)摩擦干燥器，并且允許固體材料通過(guò)后冷卻裝置中的向下的釋放出口排出旋轉(zhuǎn)干燥器。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，根據(jù)本文描述的方法分離并且收集的化學(xué)物質(zhì)或固體材料存儲(chǔ)起來(lái)，或者在多種情況中使用。
[0010]根據(jù)本文提供的描述，將明了本發(fā)明能夠應(yīng)用的另外的領(lǐng)域。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的描述和具體示例旨在僅用于實(shí)現(xiàn)說(shuō)明的目的，而不旨在限制本公開的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0011]為使本公開可以被很好地理解，現(xiàn)在將以示例的形式參考附圖來(lái)描述本公開的多個(gè)實(shí)施例，所述附圖包括:
[0012]圖1是根據(jù)本公開的教導(dǎo)組裝好的旋轉(zhuǎn)摩擦干燥器或氣化器的示意圖；以及
[0013]圖2是根據(jù)本公開的教導(dǎo)的將水、固體材料、以及化學(xué)物質(zhì)的混合物分離的方法或者工藝的流程圖。
[0014]本文描述的附圖僅用于說(shuō)明的目的，而不旨在以任何方式限制本公開的范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下文的描述本質(zhì)僅為示例性的，而不旨在限制本公開、應(yīng)用以及使用。本公開的旋轉(zhuǎn)摩擦干燥器具有優(yōu)于2006年12月6日授權(quán)的U.S.Patent N0.7，144，558 (該專利文獻(xiàn)題為“木質(zhì)氣化裝置”)以及U.S.Patent N0.8，667，706 (該專利文獻(xiàn)題為“旋轉(zhuǎn)式生物質(zhì)干燥器”)中描述的木質(zhì)氣化裝置的改進(jìn)，上述兩個(gè)專利文獻(xiàn)的內(nèi)容通過(guò)整體引用被結(jié)合到本文中。
[0016]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，根據(jù)本文的教導(dǎo)設(shè)計(jì)并且操作的旋轉(zhuǎn)螺桿式干燥器設(shè)置了通過(guò)增加由減壓區(qū)域分隔開的兩段式螺桿以將水蒸氣與木醋酸蒸發(fā)物分離的裝置。參考圖1，旋轉(zhuǎn)螺桿式干燥器I的減壓區(qū)域20可以位于給料段(進(jìn)口段)10的進(jìn)入喉部15與出口段30中的廢料排出口 35之間的任何位置，并且可替代地，所述減壓區(qū)域可以位于給料段和出口段之間大致中間的位置。該減壓區(qū)域20還將具有沿螺桿7的位置，用于使蒸汽廢料通過(guò)管體3中的外端口 25排出，因?yàn)樵谔幚磉^(guò)程中要將水分以蒸汽的形式從生物質(zhì)中排出。在進(jìn)入減壓區(qū)域20之前產(chǎn)品的溫度優(yōu)選地低于生物質(zhì)的燃點(diǎn)溫度?？梢酝ㄟ^(guò)由蒸汽膨脹產(chǎn)生或真空輔助的自然抽吸釋放蒸汽，所述蒸汽可能包括或者可能不包括從生物質(zhì)逸散的一些低揮發(fā)性混合物。
[0017]繼續(xù)參考圖1，根據(jù)本公開的另一方面，由于目前的設(shè)計(jì)允許一部分生物質(zhì)在不進(jìn)行熱處理、和/或烘烤或者氣化的情況下通過(guò)，因此可以將一種混合裝置附加至螺桿7。所述混合裝置可以是位于給料螺紋9的根部的小銷40，所述小銷圍繞直徑徑向地或者隨機(jī)地并且間斷地或者均勻地間隔布置，或者所述混合裝置可以是其他混合裝置，其目的在于混合生物質(zhì)材料。所述小銷40的尺寸范圍可以是螺桿的螺紋深度(d)的大致2%至大致98%。所述混合裝置可以位于沿整個(gè)螺桿的長(zhǎng)度的任何位置?？商娲兀龌旌涎b置定位成使得混合裝置位于減壓區(qū)域中，所述減壓區(qū)域具有或者不具有氣態(tài)材料的排放口。
[0018]旋轉(zhuǎn)摩擦干燥器中所述混合裝置的設(shè)計(jì)和使用提供了優(yōu)于旋轉(zhuǎn)摩擦干燥器或氣化器的現(xiàn)有設(shè)計(jì)的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括:1)減少或消除不期望的廢氣的混合，以及2)減少或消除對(duì)生物質(zhì)不均勻的熱處理。本公開的干燥方法可以包括兩種蒸發(fā)輸出物，I)第一種主要為蒸汽，而2)第二種主要不具有蒸汽，而主要為木醋酸蒸發(fā)物。可替代地，還可以有在輸出口處由旋轉(zhuǎn)摩擦干燥/氣化方法產(chǎn)生的所有氣態(tài)/蒸發(fā)態(tài)產(chǎn)物的混合輸出物，所述輸出口聯(lián)接有用于將氣態(tài)輸出物分離成可能具有價(jià)值的不同流體的裝置。
[0019]根據(jù)本公開的另一方面，通過(guò)使用后冷卻裝置及方法將固體以及蒸發(fā)物/氣體從旋轉(zhuǎn)摩擦干燥器釋放