旋转摩擦干燥器及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可再生的能源，并且尤其涉及一种不基于化石燃料并且减少排放到大气中的温室气体二氧化碳的能源。更具体地，本公开涉及可燃生物质的生产方法，所述可燃生物质包括但不限于:干燥或烘烤的生物质；生物碳；木醋酸(例如，焦木酸)、碳、或者生物制品材料。
【背景技术】
[0002]本段内容仅提供涉及本公开的【背景技术】信息而可能不构成现有技术。用于干燥和/或气化生物质材料的旋转螺杆式方法使用简单的摩擦力以持续地在整个螺杆长度上压缩生物质，并且通过狭窄的开口(已知为压缩区域)施加额外的压缩。由这些摩擦力产生的热量足以干燥生物质，或者所述方法可以调整为以连续的方式进行气化。如目前设计并操作的，这些旋转螺杆式干燥器为易爆、粗暴、不完全以及无法控制但是低成本的干燥、部分高温分解、高温分解、以及气化的方法提供了基础。
【发明内容】
[0003]在本发明的一个实施例中，旋转螺杆式干燥器设置成包括进口段、出口段、定位成将进口段和出口段分开的减压区域、多级式压缩螺杆、联接至螺杆的混合装置、定位在减压区域中的至少一个废料排出口、以及位于出口段的至少一个释放出口。进口段包括进入喉部，并且各个段(进口段和出口段)的温度是可控的。多级式压缩螺杆的一部分位于进口段、减压区域、以及出口段中。可选择地，位于减压区域中的所述至少一个废料排出口可以联接至真空系统。
[0004]根据本公开的其他方面，旋转摩擦干燥器还包括联接至出口段中的释放出口的后冷却装置。所述后冷却装置可以包括向上的释放出口和面朝下的释放出口。
[0005]根据本公开的其他方面，所述混合装置包括位于螺杆的螺纹中的多于一个的小销。该小销可以具有等于螺纹的深度的大致2%至大致98%的长度。小销可以定位在螺杆的位于减压区域中的部分上。
[0006]在本发明的另一实施例中，用于分离水、固体材料、以及化学物质的混合物的方法包括:提供如本文描述的旋转摩擦干燥器或气化器；将水、固体材料、以及化学物质的混合物给送到进口段中以形成生物质；在使所述生物质行进通过进口段进入到减压区域中时混合并受热，由此形成处理过的材料；使水蒸气以蒸气的形式通过位于减压区域中的废料排出口排出旋转摩擦干燥器；在处理过的材料从减压区域行进到出口段时使所述处理过的材料进一步混合并且受热；使所述化学物质和固体材料通过位于出口段中的释放出口排出旋转摩擦干燥器；并且收集所述化学物质或固体材料中的至少一者。可选择地，所述方法还可以包括施加真空以有助于将水蒸气通过位于减压区域中的废料排出口移除。所述方法还可以包括将换向磨体直接布置在旋转螺杆摩擦干燥器的进入喉部上方。所述方法还可以包括通过使用震动给料器控制通过旋转螺杆摩擦干燥器的进入喉部的给料速率。
[0007]根据本公开的另一方面，将进口段中的温度维持在生物质的燃点温度以下。在固体材料从出口段移除时选择所述固体材料成为干燥生物质、部分焙烤的生物质、烘烤的生物质、生物碳以及碳中的一者。在固体材料从旋转摩擦干燥器排出时将所述固体材料布置在螺旋系统中，所述螺旋系统设计成有助于将固体材料的温度降低至其燃点温度以下。
[0008]选择与水和固体材料分离的化学物质成为焦油、油、以及木醋酸中的一者或更多者。允许所述化学物质通过后冷却装置中的向上的释放出口排出旋转摩擦干燥器，并且允许固体材料通过后冷却装置中的向下的释放出口排出旋转干燥器。
[0009]根据本发明的另一实施例，根据本文描述的方法分离并且收集的化学物质或固体材料存储起来，或者在多种情况中使用。
[0010]根据本文提供的描述，将明了本发明能够应用的另外的领域。应该理解的是，本发明的描述和具体示例旨在仅用于实现说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
【附图说明】
[0011]为使本公开可以被很好地理解，现在将以示例的形式参考附图来描述本公开的多个实施例，所述附图包括:
[0012]图1是根据本公开的教导组装好的旋转摩擦干燥器或气化器的示意图；以及
[0013]图2是根据本公开的教导的将水、固体材料、以及化学物质的混合物分离的方法或者工艺的流程图。
[0014]本文描述的附图仅用于说明的目的，而不旨在以任何方式限制本公开的范围。
【具体实施方式】
[0015]下文的描述本质仅为示例性的，而不旨在限制本公开、应用以及使用。本公开的旋转摩擦干燥器具有优于2006年12月6日授权的U.S.Patent N0.7，144，558 (该专利文献题为“木质气化装置”)以及U.S.Patent N0.8，667，706 (该专利文献题为“旋转式生物质干燥器”)中描述的木质气化装置的改进，上述两个专利文献的内容通过整体引用被结合到本文中。
[0016]根据本公开的一个方面，根据本文的教导设计并且操作的旋转螺杆式干燥器设置了通过增加由减压区域分隔开的两段式螺杆以将水蒸气与木醋酸蒸发物分离的装置。参考图1，旋转螺杆式干燥器I的减压区域20可以位于给料段(进口段)10的进入喉部15与出口段30中的废料排出口 35之间的任何位置，并且可替代地，所述减压区域可以位于给料段和出口段之间大致中间的位置。该减压区域20还将具有沿螺杆7的位置，用于使蒸汽废料通过管体3中的外端口 25排出，因为在处理过程中要将水分以蒸汽的形式从生物质中排出。在进入减压区域20之前产品的温度优选地低于生物质的燃点温度。可以通过由蒸汽膨胀产生或真空辅助的自然抽吸释放蒸汽，所述蒸汽可能包括或者可能不包括从生物质逸散的一些低挥发性混合物。
[0017]继续参考图1，根据本公开的另一方面，由于目前的设计允许一部分生物质在不进行热处理、和/或烘烤或者气化的情况下通过，因此可以将一种混合装置附加至螺杆7。所述混合装置可以是位于给料螺纹9的根部的小销40，所述小销围绕直径径向地或者随机地并且间断地或者均匀地间隔布置，或者所述混合装置可以是其他混合装置，其目的在于混合生物质材料。所述小销40的尺寸范围可以是螺杆的螺纹深度(d)的大致2%至大致98%。所述混合装置可以位于沿整个螺杆的长度的任何位置。可替代地，所述混合装置定位成使得混合装置位于减压区域中，所述减压区域具有或者不具有气态材料的排放口。
[0018]旋转摩擦干燥器中所述混合装置的设计和使用提供了优于旋转摩擦干燥器或气化器的现有设计的两个优点。这些优点包括:1)减少或消除不期望的废气的混合，以及2)减少或消除对生物质不均匀的热处理。本公开的干燥方法可以包括两种蒸发输出物，I)第一种主要为蒸汽，而2)第二种主要不具有蒸汽，而主要为木醋酸蒸发物。可替代地，还可以有在输出口处由旋转摩擦干燥/气化方法产生的所有气态/蒸发态产物的混合输出物，所述输出口联接有用于将气态输出物分离成可能具有价值的不同流体的装置。
[0019]根据本公开的另一方面，通过使用后冷却装置及方法将固体以及蒸发物/气体从旋转摩擦干燥器释放