旋轉摩擦干燥器及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發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的生產方法，所述可燃生物質包括但不限于:干燥或烘烤的生物質；生物碳；木醋酸(例如，焦木酸)、碳、或者生物制品材料。
【背景技術】
[0002]本段內容僅提供涉及本公開的【背景技術】信息而可能不構成現有技術。用于干燥和/或氣化生物質材料的旋轉螺桿式方法使用簡單的摩擦力以持續地在整個螺桿長度上壓縮生物質，并且通過狹窄的開口(已知為壓縮區域)施加額外的壓縮。由這些摩擦力產生的熱量足以干燥生物質，或者所述方法可以調整為以連續的方式進行氣化。如目前設計并操作的，這些旋轉螺桿式干燥器為易爆、粗暴、不完全以及無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。
【發明內容】
[0003]在本發明的一個實施例中，旋轉螺桿式干燥器設置成包括進口段、出口段、定位成將進口段和出口段分開的減壓區域、多級式壓縮螺桿、聯接至螺桿的混合裝置、定位在減壓區域中的至少一個廢料排出口、以及位于出口段的至少一個釋放出口。進口段包括進入喉部，并且各個段(進口段和出口段)的溫度是可控的。多級式壓縮螺桿的一部分位于進口段、減壓區域、以及出口段中。可選擇地，位于減壓區域中的所述至少一個廢料排出口可以聯接至真空系統。
[0004]根據本公開的其他方面，旋轉摩擦干燥器還包括聯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%的長度。小銷可以定位在螺桿的位于減壓區域中的部分上。
[0006]在本發明的另一實施例中，用于分離水、固體材料、以及化學物質的混合物的方法包括:提供如本文描述的旋轉摩擦干燥器或氣化器；將水、固體材料、以及化學物質的混合物給送到進口段中以形成生物質；在使所述生物質行進通過進口段進入到減壓區域中時混合并受熱，由此形成處理過的材料；使水蒸氣以蒸氣的形式通過位于減壓區域中的廢料排出口排出旋轉摩擦干燥器；在處理過的材料從減壓區域行進到出口段時使所述處理過的材料進一步混合并且受熱；使所述化學物質和固體材料通過位于出口段中的釋放出口排出旋轉摩擦干燥器；并且收集所述化學物質或固體材料中的至少一者。可選擇地，所述方法還可以包括施加真空以有助于將水蒸氣通過位于減壓區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螺桿摩擦干燥器的進入喉部上方。所述方法還可以包括通過使用震動給料器控制通過旋轉螺桿摩擦干燥器的進入喉部的給料速率。
[0007]根據本公開的另一方面，將進口段中的溫度維持在生物質的燃點溫度以下。在固體材料從出口段移除時選擇所述固體材料成為干燥生物質、部分焙烤的生物質、烘烤的生物質、生物碳以及碳中的一者。在固體材料從旋轉摩擦干燥器排出時將所述固體材料布置在螺旋系統中，所述螺旋系統設計成有助于將固體材料的溫度降低至其燃點溫度以下。
[0008]選擇與水和固體材料分離的化學物質成為焦油、油、以及木醋酸中的一者或更多者。允許所述化學物質通過后冷卻裝置中的向上的釋放出口排出旋轉摩擦干燥器，并且允許固體材料通過后冷卻裝置中的向下的釋放出口排出旋轉干燥器。
[0009]根據本發明的另一實施例，根據本文描述的方法分離并且收集的化學物質或固體材料存儲起來，或者在多種情況中使用。
[0010]根據本文提供的描述，將明了本發明能夠應用的另外的領域。應該理解的是，本發明的描述和具體示例旨在僅用于實現說明的目的，而不旨在限制本公開的范圍。
【附圖說明】
[0011]為使本公開可以被很好地理解，現在將以示例的形式參考附圖來描述本公開的多個實施例，所述附圖包括:
[0012]圖1是根據本公開的教導組裝好的旋轉摩擦干燥器或氣化器的示意圖；以及
[0013]圖2是根據本公開的教導的將水、固體材料、以及化學物質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明的目的，而不旨在以任何方式限制本公開的范圍。
【具體實施方式】
[0015]下文的描述本質僅為示例性的，而不旨在限制本公開、應用以及使用。本公開的旋轉摩擦干燥器具有優于2006年12月6日授權的U.S.Patent N0.7，144，558 (該專利文獻題為“木質氣化裝置”)以及U.S.Patent N0.8，667，706 (該專利文獻題為“旋轉式生物質干燥器”)中描述的木質氣化裝置的改進，上述兩個專利文獻的內容通過整體引用被結合到本文中。
[0016]根據本公開的一個方面，根據本文的教導設計并且操作的旋轉螺桿式干燥器設置了通過增加由減壓區域分隔開的兩段式螺桿以將水蒸氣與木醋酸蒸發物分離的裝置。參考圖1，旋轉螺桿式干燥器I的減壓區域20可以位于給料段(進口段)10的進入喉部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。該減壓區域20還將具有沿螺桿7的位置，用于使蒸汽廢料通過管體3中的外端口 25排出，因為在處理過程中要將水分以蒸汽的形式從生物質中排出。在進入減壓區域20之前產品的溫度優選地低于生物質的燃點溫度。可以通過由蒸汽膨脹產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逸散的一些低揮發性混合物。
[0017]繼續參考圖1，根據本公開的另一方面，由于目前的設計允許一部分生物質在不進行熱處理、和/或烘烤或者氣化的情況下通過，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螺桿的長度的任何位置。可替代地，所述混合裝置定位成使得混合裝置位于減壓區域中，所述減壓區域具有或者不具有氣態材料的排放口。
[0018]旋轉摩擦干燥器中所述混合裝置的設計和使用提供了優于旋轉摩擦干燥器或氣化器的現有設計的兩個優點。這些優點包括:1)減少或消除不期望的廢氣的混合，以及2)減少或消除對生物質不均勻的熱處理。本公開的干燥方法可以包括兩種蒸發輸出物，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物。可替代地，還可以有在輸出口處由旋轉摩擦干燥/氣化方法產生的所有氣態/蒸發態產物的混合輸出物，所述輸出口聯接有用于將氣態輸出物分離成可能具有價值的不同流體的裝置。
[0019]根據本公開的另一方面，通過使用后冷卻裝置及方法將固體以及蒸發物/氣體從旋轉摩擦干燥器釋放