微波快閃熱裂解系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，用以執(zhí)行微波輔助式快閃熱裂解于工業(yè)級(jí)的規(guī)模狀態(tài)。該微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)包含至少微波產(chǎn)生器；腔體，包含：至少一個(gè)原料進(jìn)料口，至少一塊阻擋板，具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)，至少一個(gè)微波進(jìn)入口，至少一個(gè)濕氣出口，以及至少一個(gè)干式產(chǎn)物出口。本發(fā)明也提供一種使用該系統(tǒng)的方法，以執(zhí)行微波輔助式快閃熱裂解。
【專利說(shuō)明】微波快閃熱裂解系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于利用微波輔助式快閃熱裂解于廢棄物或生物質(zhì)上，以此將物質(zhì)或能源從廢棄物或生物質(zhì)中回收利用。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)論對(duì)于私人企業(yè)或公眾機(jī)構(gòu)，將廢棄物或生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成可循環(huán)利用的不同種類物質(zhì)或能源的重要性日趨重要，并且是目前大規(guī)模投資的重要標(biāo)的。一般來(lái)說(shuō)，是將都會(huì)中所產(chǎn)生的大量垃圾先進(jìn)行初步分類，找出可回收的部分。其余的部分則通過(guò)焚化等方式，轉(zhuǎn)換成能源。
[0003]廢棄物持續(xù)不斷的產(chǎn)生與累積，一直是個(gè)大問(wèn)題。而回收這些廢棄物所需人力、物資、費(fèi)用也是當(dāng)昂貴。然而，讓人深感可惜且不能接受的是，仍有許多有價(jià)值的資源因此而被浪費(fèi)了。
[0004]對(duì)于無(wú)法再回收利用的廢棄物，最常使用焚化的方式從這些廢棄物中回收能源；進(jìn)而將這些能源轉(zhuǎn)化成熱能，并以熱水或蒸汽的式存在。之后，這些形式的能源可用來(lái)取代“貴重”形式的能源。
[0005]分層次來(lái)說(shuō)，交流電形式的電力是現(xiàn)今價(jià)格最低、最有價(jià)值的能源，轉(zhuǎn)換成其他能源也最便利。
[0006]將廢棄物所含有的能源利用焚化方式轉(zhuǎn)化成電力使用，所需代價(jià)很高；若欲獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益回饋，則通常需要大量的植物進(jìn)行轉(zhuǎn)化。尤其這種高代價(jià)必須面對(duì)的是，政府對(duì)空氣污染所頒布的嚴(yán)峻法令與高額的罰金。
[0007]傳統(tǒng)上所知道的熱裂解是應(yīng)用來(lái)自外部的熱源進(jìn)行干餾過(guò)程，有時(shí)也會(huì)結(jié)合本身自燃的現(xiàn)象。例如由木頭和木炭分別產(chǎn)生浙青/焦油和焦炭的過(guò)程即是。而熱裂解也是石化工業(yè)中最令人熟知的“分餾”技術(shù)。
[0008]雖然在1921年發(fā)明了磁控管，其以無(wú)線電管產(chǎn)生微波，但微波技術(shù)真正充斥市場(chǎng)到實(shí)際使用也僅用四分之一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間。在第二次世界大戰(zhàn)后期，微波技術(shù)才真正多項(xiàng)應(yīng)用到各種工業(yè)以及個(gè)人家庭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明 提供一種系統(tǒng)，可于工業(yè)級(jí)規(guī)模進(jìn)行微波輔助式快速(rapid)或“快閃(flash) ”熱裂解。本發(fā)明提供的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，包含至少一個(gè)微波產(chǎn)生器，其連結(jié)至腔體。該腔體包含:至少一個(gè)原料進(jìn)料口，至少一個(gè)阻擋板，具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)，至少一個(gè)微波進(jìn)入口，至少一個(gè)濕氣出口，以及至少一個(gè)干式產(chǎn)物出口。另外，該原料進(jìn)料口用以將原料輸入至該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)上，因此，該原料進(jìn)料口設(shè)置于該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)上方，且位于第一阻擋板前方。第一阻擋板的作用在于使原料可平整攤平于該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)上；該阻擋板的另一作用在于可將該腔體分割成不同的熱裂解區(qū)域(sector)，以在這些區(qū)塊內(nèi)分別進(jìn)行快閃熱裂解反應(yīng)。在一些具體實(shí)施例中，微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)可包含一個(gè)以上的阻擋板(以下簡(jiǎn)稱“第一阻擋板”和“第二阻擋板”)。若該系統(tǒng)有一個(gè)以上的阻擋板，則第二阻擋板可以與第一阻擋板進(jìn)一步界定熱裂解區(qū)域。該阻擋板(第一和第二阻擋板)被設(shè)置于該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)上方。此外，在第一阻擋板及具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)之間存在空隙區(qū)?？障秴^(qū)的高度是可調(diào)整的，其用來(lái)決定輸入原料的厚度。
[0010]隨著該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的帶動(dòng)，可使旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)上的輸入原料穿過(guò)空隙區(qū)后，進(jìn)入熱裂解區(qū)域。該熱裂解區(qū)域則被設(shè)置在微波進(jìn)入口上方。微波進(jìn)入口與該微波產(chǎn)生器連結(jié)，用以將微波能量往上地導(dǎo) 入熱裂解區(qū)域；該熱裂解區(qū)域設(shè)置于該具微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的上方，并將進(jìn)入的微波能量局限于第一阻擋板及干式產(chǎn)物出口(或第二阻擋板)之間。濕氣出口與氣體收集單元鏈接，可用以收集來(lái)自熱裂解區(qū)域的濕的熱裂解氣體，且該濕氣出口設(shè)置于該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的上方。該干式產(chǎn)物出口與該腔體連結(jié)，用以收集于該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)上的熱裂解后的干式產(chǎn)物。該腔體內(nèi)的氣體組成為惰性氣體，且不會(huì)添加氧氣于該腔體中。
[0011]為實(shí)施本發(fā)明的微波輔助式熱裂解系統(tǒng)操作，本發(fā)明還提供一種通過(guò)使用該微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)來(lái)快閃熱裂解原料的方法。該方法包含:將原料由原料進(jìn)料口導(dǎo)入腔體；通過(guò)具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的帶動(dòng)，將載于窗臺(tái)上的原料通過(guò)空隙區(qū)，進(jìn)入熱裂解區(qū)域以微波能量進(jìn)行熱裂解；該微波能量從微波進(jìn)入口上傳，并穿過(guò)該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)進(jìn)入熱裂解區(qū)域；其中在快閃熱裂解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生濕式熱裂解氣體和已熱裂解的干式產(chǎn)物；再由氣體收集單元透過(guò)濕氣出口收集濕式熱裂解氣體；而熱裂解后的干式產(chǎn)物則輸送到干式產(chǎn)物出口并運(yùn)到腔體外。
[0012]通過(guò)本發(fā)明，微波熱裂解系統(tǒng)相比一般的微波熱裂解必須具備強(qiáng)微波能量區(qū)，微波輔助式快閃熱裂解才能有效地進(jìn)行。本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱裂解氣體可含有較少的碳?xì)浠衔铩?br> 【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1(a)、l (b)和I (C)為本發(fā)明部分實(shí)施例的示意圖；
[0014]圖2Ca)和2 (b)為本發(fā)明部分實(shí)施例中的調(diào)整結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0015]圖3(a)、3 (b)和3 (C)為本發(fā)明部分實(shí)施例中的氣體收集單元結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明部分實(shí)施例中的熱裂解氣體離開(kāi)腔體路徑的示意圖；
[0017]圖5(a)、5 (b)和5 (C)為本發(fā)明部分實(shí)施例中的具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的運(yùn)作側(cè)視圖；
[0018]圖6(a)、6 (b)和6 (C)為可應(yīng)用于本發(fā)明的不同形式的具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的不意圖；
[0019]圖7(a)、7 (b)和7 (C)為本發(fā)明部分實(shí)施例中的具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的運(yùn)作俯視圖；
[0020]圖8(a)、8 (b)、8 (c)和8 (d)為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的一種第一阻擋板的不意圖；
[0021]圖9(a)、9 (b)和9 (C)為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的一種第一阻擋板的示意圖；[0022]圖10為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的一種第二阻擋板的示意圖；
[0023]圖11 (a)、ll (b)、ll (c)和11 (d)為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的一種第二阻擋板的不意圖；
[0024]圖12 (a)、12 (b)和12 (c)為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的多種調(diào)整板的示意圖；
[0025]圖13 (a)、13 (b)、13 (c)、13 (d)和13 (e)為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的多種調(diào)整板的示意圖；
[0026]圖14 Ca)和14 (b)為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的多種調(diào)整板的示意圖；
[0027]圖15 (a)、15 (b)和15 (c)為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的多種升降機(jī)構(gòu)的示意圖；
[0028]圖16為可應(yīng)用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種升降機(jī)構(gòu)的不意圖；
[0029]圖17 Ca)和17 (b)為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的一種原料進(jìn)料口的示意圖；
[0030]圖18 (a)、18 (b)、18 (c)和18 (d)為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的多種原料進(jìn)料口的不意圖；
[0031]圖19為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的一種原料進(jìn)料口的示意圖； [0032]圖20 Ca)和20 (b)為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的多種原料進(jìn)料口的示意圖；
[0033]圖21 (a)、21 (b)和21 (C)為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的多種微波進(jìn)入口的示意圖；
[0034]圖22為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的多種微波產(chǎn)生器的示意圖；
[0035]圖23 Ca)和23 (b)為可應(yīng)用于本發(fā)明部分實(shí)施例的多種抽取器的示意圖；
[0036]圖24為本發(fā)明的一種實(shí)施例的示意圖；
[0037]圖25為本發(fā)明的一種實(shí)施例的示意圖；
[0038]圖26為本發(fā)明的一種實(shí)施例的示意圖。
[0039]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0040]上表面2111 ;上層結(jié)構(gòu)1191 ;工業(yè)級(jí)的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)24 ;升降單元1501 ;升降機(jī)器 168 ;孔洞 131、132、133、134、135、1374、1375、1376、1377、1378 ;框體 623 ；調(diào)整板13、2404 ;具微波穿透性之平板1196 ;具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11、2401 ;外圍部 1701,2101 ;平板 700、701、702、703、704、705、706 和 707 ;生質(zhì)材料運(yùn)送器 2601,2602,2603,2604 ;冷卻系統(tǒng)1974 ;防微波外露裝置1703 ;底層結(jié)構(gòu)1192 ;抽取器1300,2408 ;板塊1704,1705,1706 ;空隙區(qū)801 ;氣流1121,1122 ;氣流系統(tǒng)1278 ;氣管92 ;氣孔91 ;氣體收集單元41 ;氣體管1181、1182 ;閃電式箭頭1633 ;干式產(chǎn)物出口 193 ;區(qū)域2501、2502、2503、2504 ;區(qū)間1311,1312 ;移動(dòng)軌道1503 ;第一阻擋板12,2402 ;第一氣孔1101 ;第二阻擋板 121,2403 ;第二氣孔 1102 ;通道 1702,2102 ;插樁 621、622、624、625、1401、1402 ;腔體16,2407 ;軸干708,2409 ;開(kāi)口處1700,2100 ;傳動(dòng)軸1315 ;微波產(chǎn)生器191,2251 ;微波進(jìn)入口 15、2406 ;微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)1、2、26 ;原料(原料物體)110 ;原料進(jìn)料口14,2405 ;滾輪1502 ;管柱31 ;網(wǎng)格式防微波外露裝置1901 ;熱裂解區(qū)域1050、2611、2612、2613,2614 ;焦炭1117 ;擋板1602 ;濕氣出口 192 ;外環(huán)(末端)1211 ;環(huán)型組件1371 ;觸媒網(wǎng) 1201、1202、1203、1204、1301、1413 ;微波能量 1051 ;箭頭 411、111、921、922、1192、1122、1366、1551、1552、1001、2201、1371、1372 ;標(biāo)號(hào) 631,632 ;俯視圖 71、81、94 ;側(cè)視圖 72 ;中間區(qū)域1212 ;調(diào)盤1601。
【具體實(shí)施方式】
[0041]本發(fā)明提供一種微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)1，如圖1 (a)所示。該微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)I包含至少一個(gè)微波產(chǎn)生器191和腔體16。該腔體16包括:至少一個(gè)原料進(jìn)料口 14，至少一個(gè)第一阻擋板12，具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11，至少一個(gè)微波進(jìn)入口 15，至少一個(gè)濕氣出口 192，以及至少一個(gè)干式產(chǎn)物出口 193。
[0042]如圖1 (a)所示，原料 進(jìn)料口 14用于導(dǎo)入原料110到具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11上，且該原料進(jìn)料口 14設(shè)置在具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11上方，并且在第一阻擋板12前方。
[0043]第一阻擋板12用于將原料平整攤平于具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11上。如圖24及26所示，第一阻擋板2402用于將腔體2407分割成不同的熱裂解區(qū)域2611、2612、2613和2614，以便在這些區(qū)域內(nèi)分別進(jìn)行快閃熱裂解反應(yīng)。
[0044]如圖1 (a)所示，第一阻擋板12設(shè)置于具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11上方，且介于第一阻擋板12與具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11之間存在空隙區(qū)801 (如圖8 (a)所示)。此空隙區(qū)801的高度是可調(diào)節(jié)整的，其高度值可用以決定輸入原料110的厚度。
[0045]請(qǐng)參閱圖5 (a)、5 (b)和5 (C)所示,其中該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11帶動(dòng)原料110通過(guò)空隙區(qū)801，以進(jìn)入熱裂解區(qū)域1050。該熱裂解區(qū)域1050即在微波進(jìn)入口 15上方。
[0046]請(qǐng)?jiān)俅螀⒖紙D1 (a)所示。微波進(jìn)入口 15是與微波產(chǎn)生器191連結(jié)，用以將微波能量上傳(參考圖1 (b)所示的閃電式箭頭1633所指)至具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11上方的熱裂解區(qū)域1050。如圖1 (a)所示，該微波能量1051可被局限于第一阻擋板12及干式產(chǎn)物出口 193之間。
[0047]請(qǐng)參考圖4所示，其中濕氣出口 192系與氣體收集單元41連結(jié)，用以收集來(lái)自熱裂解區(qū)域1050的濕氣。請(qǐng)?jiān)俅螀㈤唸D1所示。該濕氣出口 192設(shè)置于該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11上方。
[0048]需指明的是，在一些具體實(shí)施例中，該腔體16內(nèi)所含括的氣體為惰性氣體，且不會(huì)添加氧氣到腔體16中。
[0049]在一些具體實(shí)施例中，如圖1 (b)所示，微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)2可以有另外的阻擋板，例如第二阻擋板121。該第二阻擋板121可以與第一阻擋板12共同來(lái)進(jìn)一步界定熱裂解區(qū)域1050。該第二阻擋板121設(shè)置于具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11上方，并介于第一阻擋板12與干式產(chǎn)物出口 193之間。圖1 (a)和I (b)所示的調(diào)整板13至少具有孔洞132，如圖2 (a)所示。亦可如圖2 (b)所示，該調(diào)整板13可具有多個(gè)孔洞131、132、133、134、135。該孔洞132的設(shè)計(jì)用意在于釋放微波輔助式快閃熱裂解過(guò)程所產(chǎn)生的濕式熱裂解氣體。
[0050]如圖3 (a)、3 (b)和3 (C)所示，本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)I或2可進(jìn)一步包含管柱31。該管柱31系透過(guò)濕氣出口 192與腔體16連結(jié)。
[0051]如圖1 (a)及圖4所示，微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)I進(jìn)一步包含氣體收集單元
41。如圖1所示，該氣體收集單元41可直接與濕氣出口 192連結(jié)；亦可如圖4所示，該氣體收集單元41也可通過(guò)管柱31與濕氣出口 192連結(jié)。圖4的箭頭411表示經(jīng)微波輔助式快閃熱裂解所產(chǎn)生的熱裂解氣體離開(kāi)腔體16的方向。該熱裂解氣體將會(huì)被氣體收集單元41收集并送離熱裂解區(qū)域1050 (或腔體16)，接著則是將所收集到的熱裂解氣體分別轉(zhuǎn)化成可利用的能源。
[0052]圖5 (a)、5 (b)和5 (C)為闡述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11的運(yùn)作機(jī)制。相同的概念可被應(yīng)用于如圖1 (a)的系統(tǒng)1，其顯示該微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)I具有第一阻擋板12。
[0053]在圖5 Ca)中，當(dāng)具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)(前視時(shí)，自右向左的方向，如箭頭111所表示)，原料物體110被置于具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11上。圖5 (b)和5 (c)表示原料物體110被具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11往相同方向帶動(dòng)。
[0054]本發(fā)明提供數(shù)種具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11范例。圖6 (a)為一體成型范例，無(wú)接縫式的具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11。圖6(b)為其他設(shè)計(jì)的具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11。該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11包括數(shù)個(gè)平板(700、701、702、703、704、705、706和707)。標(biāo)號(hào)631和632在圖6 (c)分別表示平板的俯視圖及側(cè)視圖。圖6 (c)進(jìn)一步顯示該等平板是如何被組合或機(jī)械性地連結(jié)。例如平板700和平板701是通過(guò)接頭機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行機(jī)械性地連接。該接頭機(jī)構(gòu)包含框體623和四個(gè)插樁(621、622、624和625)。兩個(gè)插樁622和624插入平板700，其余兩個(gè)插樁621、625則插入平板701。
[0055]圖7 (a)、7 (b)和7 (C)顯示具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)范例。圖7 (a)為此機(jī)構(gòu)的俯視圖71及側(cè)視圖72。該機(jī)械還包括軸干708 (或稱作軸心708)，且該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11繞著此軸干708的中心轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0056]換而言之，本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)可進(jìn)一步包含軸干708，且該軸干708設(shè)置于具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11的中心。在部分實(shí)施例中，圖7 (a)、7 (b)和7(c)顯示的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為本發(fā)明微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)之部分組件；該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)系用于促使具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。需明白的是任何適用的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)都可應(yīng)用于本發(fā)明中。
[0057]圖7 (b)闡述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11機(jī)構(gòu)的運(yùn)作方式。原料進(jìn)料口 14提供原料物體110至具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11。該原料物體110便由具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)π所攜載。請(qǐng)參閱圖7 (C)所示,隨著該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11轉(zhuǎn)動(dòng),該原料物體110便被帶動(dòng)到熱裂解區(qū)域1050 (圖7 (b)和7 (c)標(biāo)示虛線部分);該熱裂解區(qū)域1050即位于微波進(jìn)入口 15正上方(圖1 (b)、5 (a)、5 (b)和5 (c))。
[0058]微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)需要具有微波穿透性的窗臺(tái)構(gòu)造，以遮蔽保護(hù)微波裝置，避免微波對(duì)該些裝置造成傷害。同時(shí)，該具有微波穿透性的窗臺(tái)也須作為一個(gè)“窗口”，可用以導(dǎo)引微波進(jìn)入腔體。在此，具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)即可具有遮擋微波以及微波窗口的作用；微波產(chǎn)生器產(chǎn)生的微波能量可傳送穿過(guò)該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)。因此，該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)可由不同材料、不同平板或不同層狀構(gòu)造所組成，用以遮蔽保護(hù)微波裝置，以避免其受微波損害，同時(shí)又可用于導(dǎo)引微波進(jìn)入腔體。
[0059] 在部分實(shí)施例中，如圖8 (a)所示，本發(fā)明所使用的具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11可包含一或多個(gè)具有微波穿透性的材料(材料層)、平板或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)(上層結(jié)構(gòu)、底層結(jié)構(gòu))1191及1192。該上層結(jié)構(gòu)1191可作用如熱傳導(dǎo)隔絕器，避免熱沖擊對(duì)于具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11造成損害。底層結(jié)構(gòu)1192可作為具有微波穿透性的原料承載裝置。用于上層結(jié)構(gòu)1191的材料包含，但不限定:玻璃、氮化硼(BN)、氧化鋁(A1203)或其他可讓微波穿透且可以承受一定溫度及熱度的材料。用于下層結(jié)構(gòu)1192的材料包含，但不限定:氧化鋁或其他可讓微波穿透且具有一定程度的物理性承載強(qiáng)度的材料，至少該強(qiáng)度是足以承載放置其上的原料的重量。
[0060]此外，前面提及的具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的每個(gè)平板的上層結(jié)構(gòu)1191，可以是陶瓷材料所組成?？墒褂玫奶罩撇牧系倪x擇必須合乎以下條件:
[0061]具微波穿透性(意即微波可穿透該材料)；
[0062]耐高溫；
[0063]耐熱沖擊；
[0064]易加工的；
[0065]無(wú)孔洞(不會(huì)累積，如焦炭，該焦炭可能會(huì)造成熱流失或過(guò)熱)；
[0066]不昂貴且易于取得。
[0067]必須注意的是并非所有的條件都要同時(shí)具備。選擇合適的材料的目地在于避免在微波輔助式快閃熱裂解 過(guò)程中所產(chǎn)生的熱點(diǎn)，而導(dǎo)致其爆裂。
[0068]在部分實(shí)施例中，如圖8 (d)所示，當(dāng)具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)是由不耐熱沖擊的材料、平板、層狀結(jié)構(gòu)所組成時(shí)，則本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)可進(jìn)一步包含具有微波穿透性的平板1196，該平板1196是耐熱沖擊的。該具有微波穿透性的平板1196設(shè)置于具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11上方。
[0069]本發(fā)明還提供關(guān)于第一阻擋板12的詳細(xì)描述。第一阻擋板12是設(shè)置于具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11的上方。請(qǐng)參閱圖8 (a)，闡述第一阻擋板12的側(cè)視圖81，其與軸干708和具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11的相對(duì)位置。空隙區(qū)801的距離，介于第一阻擋板12的底部和具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11之間，需考慮微波可穿透(輸入原料)的焦距及厚度，以使得從空隙區(qū)801反射回來(lái)的微波能量為最大化；該空隙區(qū)的距離可視使用者的需求調(diào)整縮短，以得到最有效率的能量大小。
[0070]圖8 (b)闡述第一阻擋板12的構(gòu)造。原料物體110通過(guò)空隙區(qū)801到達(dá)微波輔助式熱裂解區(qū)域1050 (以虛線表示)。在該熱裂解區(qū)域1050，原料物體110遂被進(jìn)行微波輔助式快閃熱裂解。請(qǐng)參閱圖8 (c)和圖10。若微波能量夠密集、強(qiáng)大，則所有的原料物體110將可在相當(dāng)短的熱裂解時(shí)間內(nèi)被加熱，并轉(zhuǎn)化成濕式熱裂解氣體和焦炭1117。
[0071]在部分實(shí)施例中，本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)具有第一阻擋板及第二阻擋板，該阻擋板可包含至少氣體噴嘴，該氣體噴嘴用于導(dǎo)入惰性氣體。構(gòu)想如下所示。
[0072]為了讓微波熱裂解更完全，本發(fā)明提供解決方式，即在第一阻擋板12具有至少一個(gè)氣孔91，如圖9 (a)和圖11 (d)所示。在圖9 (a)中，第一阻擋板12可具有一個(gè)以上的氣孔91。但在某些實(shí)施例，第一阻擋板可以只有一個(gè)氣孔91。
[0073]當(dāng)微波輔助式熱裂解進(jìn)行時(shí)，惰性氣體會(huì)通過(guò)氣孔91，流向微波輔助式熱裂解區(qū)域1050與原料物體110混合。圖9 (b)為表示第一阻擋板12僅有一氣孔911的示范設(shè)計(jì)；在該第一阻擋板12內(nèi)有氣管92，該氣管可導(dǎo)引惰性氣體從氣管92的一端到對(duì)應(yīng)的氣孔91。兩個(gè)箭頭921、922表示氣流的方向。圖9 (c)為側(cè)視圖，用以說(shuō)明圖9 (b)中氣體的注入方式。本發(fā)明還提供第二阻擋板121的更多詳細(xì)說(shuō)明。如圖11 (a)所示，該第二阻擋板121用于本發(fā)明時(shí)，可進(jìn)一步具有第一氣孔1101及第二氣孔1102。當(dāng)該第二氣孔1102系設(shè)置在靠近該第二阻擋板121的中間區(qū)域1212時(shí)，則該第一氣孔1101設(shè)置在靠近該第二阻擋板121的末端1211。
[0074]第二氣孔1102的目的包括提供氣流1122以冷卻在具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11上出現(xiàn)的熱點(diǎn)。第一氣孔1101的目的是當(dāng)具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11旋轉(zhuǎn)接近第二阻擋板121時(shí)，該第一氣孔1101可提供氣流1121以清潔該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11。
[0075]圖11 Ca)和11 (b)表示出第一氣孔1101如何清潔具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11的構(gòu)想。圖11 Ca)顯示，焦炭1117通常是原料物體110經(jīng)過(guò)微波輔助式快閃熱裂解作用后，所形成的干式產(chǎn)物。該焦炭1117離開(kāi)微波輔助式熱烈解區(qū)域1050后，向第二阻擋板121輸送。當(dāng)焦炭1117接近第二阻擋板121時(shí)，氣流1121會(huì)自第一氣孔1101吹向焦炭1117，并通過(guò)氣流的力量將焦炭1117推回微波輔助式熱裂解區(qū)域1050。如圖11 (b)所示，焦炭1117被氣流1121推置于微波輔助式熱裂解區(qū)域1050中。若惰性氣體為蒸汽，則將發(fā)生水煤氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)。水煤氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)(water-gas shift，WGS)為一化學(xué)反應(yīng)，即熱碳與水蒸氣反應(yīng)形成一氧化碳與氫氣:C+H20 —C0+H2。水煤氣轉(zhuǎn)移反應(yīng)為重要的工業(yè)反應(yīng)之一，常用于甲烷或其他烷類的水蒸氣重組。以結(jié)果來(lái)說(shuō)，通過(guò)微波輔助式快閃熱裂解，焦炭1117可以被轉(zhuǎn)換成熱裂解氣體(例如:一氧化碳和氫氣)。
[0076]圖11 (C)表示第二阻擋板121的內(nèi)部構(gòu)造的氣體管1181、1182，該氣體管可導(dǎo)引氣體至腔體16，或至微波輔助式熱裂解區(qū)域1050。
[0077]如圖11 (c)所示，氣體管1182設(shè)置于該第二阻擋板121內(nèi)側(cè)。該氣體管1182將惰性氣體自氣體管1182的一端導(dǎo)向至相對(duì)的第二氣孔1102。兩箭頭1192、1122表示氣流方向。圖11 (d)為圖11 (c)的側(cè)視圖94，顯示該惰性氣體如何通過(guò)第二氣孔1102注入的運(yùn)作方式。
[0078]如圖11 (C)所示，第二阻擋板內(nèi)側(cè)為氣體管1181。該氣體管1181將惰性氣體自氣體管1181的一端導(dǎo)向至相對(duì)的第一氣孔1101。兩箭頭1191、1121表示氣流方向。圖11Cd)為圖11 (c)的側(cè)視圖94，顯示該惰性氣體如何通過(guò)第一氣孔1101注入的運(yùn)作方式。
[0079]在部分實(shí)施例中，兩種阻擋板12、121內(nèi)都裝設(shè)有放射狀噴嘴，用以在兩阻擋板12,121間注滿惰性氣體(在微波輔助式快閃熱裂解開(kāi)始反應(yīng)時(shí))，或讓為壓縮的熱裂解氣體再循環(huán)(在微波輔助式快閃熱裂解開(kāi)始反應(yīng)之后)，以進(jìn)一步迫使熱裂解氣體盡快排出腔體16。
[0080]本發(fā)明的微波輔助式快閃熱烈解系統(tǒng)可以包括氣流系統(tǒng)1278以控制氣流，如圖9 (c)和10所示。如前所述，第一阻擋板12和第二阻擋板121有多個(gè)氣體噴嘴或氣體管。本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)提供氣流系統(tǒng)1278以控制這些噴嘴與氣管的氣流速率。任何商業(yè)性氣流系統(tǒng)皆可應(yīng)用于本發(fā)明中。
[0081]氣體注入熱裂解區(qū)域可提供有效的溫度控制。但本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)可進(jìn)一步包含冷卻系統(tǒng)以控制腔體溫度，請(qǐng)參考圖1 (C)。在部分實(shí)施例，微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)I包括冷卻系統(tǒng)1974，用以控制部份組件或腔體16的溫度。 [0082]本發(fā)明還提供更多關(guān)于調(diào)整板13的結(jié)構(gòu)說(shuō)明，如圖12 (a)到12 (C)所示。在實(shí)施例中，圖12 (a)是該調(diào)整板13俯視圖，圖12 (b)為該調(diào)整板13的側(cè)視圖。由圖12 (b)可知，該調(diào)整板13為單層構(gòu)造。[0083]如圖12 (a)所示，調(diào)整板13可能具有外環(huán)1211和觸媒網(wǎng)1201。該外環(huán)1211和觸媒網(wǎng)1201是可以拆開(kāi)的。該外環(huán)1211和觸媒網(wǎng)1201可通過(guò)某些結(jié)合組件機(jī)械性地結(jié)合。當(dāng)外環(huán)1211與觸媒網(wǎng)1201分離后，調(diào)整板13就會(huì)出現(xiàn)空洞。換句話說(shuō)，觸媒網(wǎng)1201位于調(diào)整板13的空洞。
[0084]如圖12 (C)所示，調(diào)整板13可能具有很多個(gè)觸媒網(wǎng)1201、1202、1203和1204。因此，該調(diào)整板13也可能具有多個(gè)孔洞來(lái)對(duì)應(yīng)。
[0085]“觸媒網(wǎng)”系指一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其包含觸媒物質(zhì)。此觸媒物質(zhì)可將熱裂解氣體轉(zhuǎn)化為一氧化碳(carbon monoxide)和氫氣(hydrogen)。這意味著離開(kāi)腔體16的氣流中不會(huì)包含非一氧化碳和氫氣等氣體。應(yīng)注意的是，離開(kāi)的氣體流體中或許仍然會(huì)包括非一氧化碳和氫氣等氣體，因?yàn)樗玫挠|媒可能會(huì)老化或被毒化，以致減少了熱裂解氣體的轉(zhuǎn)化效率。 [0086]另外，本發(fā)明提供關(guān)于調(diào)整板13的其他結(jié)構(gòu)。如圖13 (a)所示，觸媒網(wǎng)1301是另一個(gè)不屬于調(diào)整板13的裝置。該觸媒網(wǎng)1301設(shè)置于具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11的上方，且該觸媒網(wǎng)1301設(shè)置于調(diào)整板13的下方。
[0087]如圖13 Ca)所示，微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)I能進(jìn)一步包括觸媒網(wǎng)1301，用于裂解化學(xué)鍵結(jié)，并用以分離濕式熱裂解氣體中化學(xué)鍵結(jié)的成份。觸媒網(wǎng)1301設(shè)置于該調(diào)整板13的上方(圖3 (d))、或固定于該調(diào)整板13 (圖3 (a))、或位于該調(diào)整板13的下方(圖3 (e))。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D13 (a)，該觸媒網(wǎng)1301系設(shè)置于該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11的上方。
[0088]如圖13 (a)所示，熱裂解氣體將流過(guò)觸媒網(wǎng)1301和調(diào)整板13。該流動(dòng)方向是以箭頭1366標(biāo)示。
[0089]圖13 (b)顯不關(guān)于觸媒網(wǎng)1301的范例和關(guān)于調(diào)整板13的范例。調(diào)整板13包含環(huán)型組件1371。有孔洞1378位于該調(diào)整板13。該觸媒網(wǎng)1301為設(shè)置于調(diào)整板13下方的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。熱裂解氣體首先將通過(guò)該觸媒網(wǎng)1301，而后經(jīng)由該孔洞1378離開(kāi)腔體16。
[0090]再者，該調(diào)整板13內(nèi)還可具有許多孔洞1374、1375、1376、1377，如圖13 (c)所示。
[0091]本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)進(jìn)一步包含調(diào)整板13和調(diào)整機(jī)構(gòu)。該調(diào)整機(jī)構(gòu)可自動(dòng)地或手動(dòng)地操作。該調(diào)整板13連接于該調(diào)整機(jī)構(gòu)。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1 (a)，調(diào)整板13設(shè)置于該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11和該濕氣出口 192之間。
[0092]該調(diào)整板13是用于最佳化該熱裂解區(qū)域，并且用于確保有最大的微波能量可導(dǎo)入該輸入的原料，并讓該輸入的原料吸收。該調(diào)整板13也能用于將反射回微波磁控管的能量最小化，并使得于該熱裂解區(qū)域1050內(nèi)的能量效率維持最大化，例如，如圖15 (b)和15(C)所示。
[0093]本發(fā)明另外還提供關(guān)于調(diào)整板13的其他結(jié)構(gòu)上的范例。在一些實(shí)施例中，該調(diào)整板13固定于階層，如圖14(a)所示。本發(fā)明提供調(diào)整機(jī)構(gòu)以便調(diào)整板13固定在一個(gè)位置。如圖14 (a)所示，至少有插樁1401、1402，其用于固定調(diào)整板13的位置。該插樁1401 (或1402)穿過(guò)該腔體16的調(diào)盤1601，并且用以固定調(diào)盤1601。該插樁1401 (或1402)也穿過(guò)該調(diào)整板13，并且用以固定調(diào)整板13。透過(guò)此調(diào)整機(jī)構(gòu)，該調(diào)整板13在微波熱裂解過(guò)程中是不可移動(dòng)的。
[0094]如圖14(a)所示，不可移動(dòng)的調(diào)整板13即創(chuàng)造出熱裂解區(qū)域1050其以虛線標(biāo)示?！盁崃呀鈪^(qū)域”表示含有微波能量的區(qū)域。微波能量在此被局限于特定區(qū)域，用意在于可在任何時(shí)間內(nèi)調(diào)整該區(qū)域而讓該區(qū)域得以優(yōu)化，從而使得微波輔助式快閃熱裂解的執(zhí)行更有效率。
[0095]另外，圖14 (b)顯示其他實(shí)施例，其中觸媒網(wǎng)1413是與調(diào)整板13分開(kāi)的。該插樁1401 (或1402)穿入該觸媒網(wǎng)1413，以及固定在該觸媒網(wǎng)1413上。通過(guò)該調(diào)整機(jī)構(gòu)，調(diào)整板13和觸媒網(wǎng)1413等在微波熱裂解程序中是不會(huì)移動(dòng)的。
[0096]本發(fā)明也提供關(guān)于調(diào)整板13的其他結(jié)構(gòu)范例，其中該調(diào)整板13的高度是可改變的，用以調(diào)整如圖15 (a)所示的熱裂解區(qū)域1050的整體的體積大小和幾何空間。
[0097]如圖15 (a)所示，本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)的其中一個(gè)實(shí)施例具有升降機(jī)構(gòu)以作為調(diào)整機(jī)構(gòu)。該升降機(jī)構(gòu)包含至少一個(gè)插樁1401 (或1402)，以及該插樁1401(或1402)是以直立方式設(shè)置于腔體16上。該升降機(jī)構(gòu)的操作方式使得該調(diào)整板13可沿著插樁1401 (或1402)移動(dòng)。
[0098]調(diào)整板13沿著該插樁1401 (或1402)的運(yùn)動(dòng)以如圖15 (b)的方式來(lái)實(shí)施。在圖15 (b)中，升降機(jī)構(gòu)包含升降單元1501、滾輪1502和移動(dòng)軌道1503。該升降單元1501插入于調(diào)整板13。該升降單元1501固定于該滾輪1502。該滾輪1502能沿著移動(dòng)軌道1503來(lái)移動(dòng)。此外，該移動(dòng)軌道1503位于軸干708上，該軸干708已在本發(fā)明的具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)模式的相關(guān)陳述中被提及。
[0099]圖15 (b)和(C)闡釋關(guān)于升降機(jī)構(gòu)的實(shí)施例的操作形式。調(diào)整板13起始于一個(gè)高度，如圖15 (b)所示。接著，該調(diào)整板13往下移動(dòng)的過(guò)程解釋如下。滾輪1502沿著移動(dòng)軌道1503往下移動(dòng)。因?yàn)樯祮卧?501固定于該滾輪1502，所以該升降單元1501也一起往下移動(dòng)。結(jié)果是，該升降單元1501讓該調(diào)整板13往下移動(dòng)了。
[0100]圖15 (C)顯示在移動(dòng)結(jié)束后調(diào)整板13的最后位置。圖中的二個(gè)箭頭1551、1552表示移動(dòng)是往下方向的。該移動(dòng)會(huì)改變熱裂解區(qū)域1050的幾何空間，且讓熱裂解區(qū)域1050的體積小于該區(qū)域1050在移動(dòng)前的體積。
[0101]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，圖16顯示其他的升降機(jī)構(gòu)其可作為調(diào)整機(jī)構(gòu)。腔體16具有擋板1602。圖16的升降機(jī)構(gòu)包含升降單元1501、滾輪1502、移動(dòng)軌道1503和升降機(jī)器168。該升降單元1501被插入調(diào)整板13。該升降單元1501固定于該滾輪1502。該滾輪1502能沿著該移動(dòng)軌道1503來(lái)移動(dòng)。此外，該移動(dòng)軌道1503設(shè)置在該升降機(jī)器168。該升降機(jī)器168提供機(jī)械動(dòng)力以操作該滾輪1502。
[0102]除了上述的升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)想法為，讓調(diào)整板13沿者插樁1401(或1402)來(lái)移動(dòng)。任何可舉高物品的適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)皆可用于達(dá)成前述的(或隱含的在本發(fā)明說(shuō)明書)升降機(jī)構(gòu)。
[0103]本發(fā)明也提供更多關(guān)于原料進(jìn)料口 14的細(xì)節(jié)。在圖17 Ca)中，其顯示原料進(jìn)料口 14。該原料進(jìn)料口 14具有外圍部1701。在該原料進(jìn)料口 14的上表面具有開(kāi)口處1700。在該開(kāi)口處1700下方為通道1702。當(dāng)本發(fā)明的微波熱裂解系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)，原料物體110會(huì)丟到該開(kāi)口處1700，如圖17 (b)所示。接著，該些原料物體110將通過(guò)該信道1702以到達(dá)該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11。
[0104]另一方面，本發(fā)明提供原料進(jìn)料口 14的其他設(shè)計(jì)。請(qǐng)參閱圖18 (a)、18 (b)、18(c)和18 (d)。這些另外的設(shè)計(jì)想法是在如圖17 (a)所示的原料進(jìn)料口 14的通道1702中創(chuàng)造防微波外露裝置(choke)。[0105]如圖18 (a)所示，原料進(jìn)料口 14具有外圍部1701。在該原料進(jìn)料口 14的上部具有開(kāi)口處1700。在該原料進(jìn)料口 14內(nèi)具有防微波外露裝置1703。圖18 (b)顯示關(guān)于防微波外露裝置的其他設(shè)計(jì)，其中該設(shè)計(jì)具有兩個(gè)板塊1704、1705。圖18 (c)顯示關(guān)于防微波外露裝置的其他設(shè)計(jì)，其中該設(shè)計(jì)使用三個(gè)板塊1704、1705和1706。圖18 (d)是圖18(c)實(shí)施例的上視圖。
[0106]此外，本發(fā)明提供一種網(wǎng)格式防微波外露裝置1901，如圖19所示。
[0107]用于本發(fā)明的任一實(shí)施例中的防微波外露裝置，其設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于減低或防止微波能量之外漏。
[0108]圖20 (a)和20 (b)闡述了微波能量外漏的路徑。如圖20 (a)所示，第一阻擋板12下方有空隙區(qū)801。微 波會(huì)通過(guò)該空隙區(qū)801而泄漏至該原料進(jìn)料口 14。如圖20 (b)所示，微波沿著路徑進(jìn)入該原料進(jìn)料口 14，其中該路徑以箭頭1001表示。
[0109]為了防止如圖20 (a)和20 (b)等圖所揭示的泄漏，原料進(jìn)料口 14需要防微波外露裝置，以保持微波能量不會(huì)離開(kāi)該熱裂解區(qū)域1050。
[0110]本發(fā)明還提供關(guān)于微波進(jìn)入口 15的更多細(xì)節(jié)。如圖21 (a)所示，微波進(jìn)入口 15具有一外圍部2101。該微波進(jìn)入口 15的上表面2111能附著于該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11，如圖21 (c)所示。該微波進(jìn)入口 15的上表面2111可以不附著于該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11，但其設(shè)置于該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11的下方。該上表面2111上有開(kāi)口處2100，如圖21 (a)所示。在其他的實(shí)施例中，該上表面2111并不具有開(kāi)口處，如圖21 (b)所示。
[0111]如圖21 (a)和21 (b)所示，微波進(jìn)入口 15具有通道2102 (以虛線標(biāo)示)作為傳輸微波能量的路徑。該通道210的一端部鄰接于具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11，如圖21(C)所示。
[0112]本發(fā)明還提供關(guān)于微波進(jìn)入口 15的更多細(xì)節(jié)。圖21 (C)顯示在微波進(jìn)入口 15的通道2102，其可從具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)11的底部以及腔體16處延伸。微波能量沿著箭頭2201所標(biāo)示的路徑進(jìn)入腔體16。箭頭2201顯示微波能量可經(jīng)由微波進(jìn)入口 15而向上傳輸進(jìn)入腔體16中。
[0113]或許存在一個(gè)實(shí)施例，該微波從熱裂解區(qū)域的上方進(jìn)入，但氣體也由此處被抽離出，這意味永遠(yuǎn)存在一個(gè)問(wèn)題，即揮發(fā)氣體會(huì)污染微波引導(dǎo)裝置以及石英窗臺(tái)，以致能量在該處被吸收而把該窗臺(tái)加熱至一個(gè)造成破裂的溫度。進(jìn)一步，該“上部”設(shè)計(jì)會(huì)抑制氣體抽離，該位置卻是氣體產(chǎn)生最多的位置(即在最高能量密度的區(qū)域上方產(chǎn)生最多的氣體)。
[0114]相反地，本發(fā)明所提供的解決方式是，從熱裂解區(qū)域底部引入微波(從該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)下方引入微波)。這樣，該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)能表現(xiàn)像個(gè)窗口(引入微波)，則濕式熱裂解氣體即會(huì)位于該窗臺(tái)區(qū)域上方被產(chǎn)生及被抽取。
[0115]在本發(fā)明的任一實(shí)施例中，微波進(jìn)入口 15可進(jìn)一步連接于微波產(chǎn)生器2251,如圖22所不。該微波產(chǎn)生器2251可為本發(fā)明之微波熱裂解系統(tǒng)的一部份。
[0116]焦炭1117 (干式產(chǎn)物)可通過(guò)不同的收集機(jī)構(gòu)經(jīng)由干式產(chǎn)物出口從腔體16內(nèi)移除。在一個(gè)實(shí)施例中，該干式產(chǎn)物出口與該腔體16連接，通過(guò)抽取器1300，將熱裂解后的干式產(chǎn)物(焦炭1117)自該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)回收，如圖23 (a)和23 (b)等所示。抽取器1300可用于移動(dòng)固體物體，例如焦炭1117。[0117]如圖23 (a)所示，抽取器1300能設(shè)置于第二阻擋板121的旁邊。抽取器1300可設(shè)置于微波熱裂解區(qū)域1050的附近。但是，抽取器1300可能不會(huì)設(shè)置在第一阻擋板12和微波熱裂解區(qū)域1050之間。
[0118]本發(fā)明也提供關(guān)于抽取器1300的更多細(xì)節(jié)。如圖23 (b)所示，抽取器1300可區(qū)分為兩區(qū)間。其中一個(gè)區(qū)間1311設(shè)置在腔體16內(nèi)，而另一個(gè)區(qū)間1312設(shè)置在腔體16之外。
[0119]抽取器1300的運(yùn)作方式如下所述。請(qǐng)參閱圖23(b)。一旦焦炭1117抵達(dá)抽取器1300，焦炭1117會(huì)開(kāi)始從腔體16內(nèi)移除。焦炭111的移除開(kāi)始于讓焦炭1117進(jìn)入位于抽取器1300的第一區(qū)間1311的傳動(dòng)軸1315。接著，焦炭1117被該傳動(dòng)軸1315運(yùn)送著，且移動(dòng)到第二區(qū)間1312。該移動(dòng)方式是以箭頭1372標(biāo)示。
[0120]請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D23(b)。一旦焦炭1117抵達(dá)該第二區(qū)間1312的末端，焦炭1117即會(huì)自抽取器1300排出。該排出的動(dòng)作以箭頭1371標(biāo)示。
[0121]經(jīng)由抽取器1300，焦炭1117能從腔體16內(nèi)移除。然而，應(yīng)注意的是，抽取器1300的應(yīng)用是選擇性的。其他種類的粒子移除技術(shù)也能被用來(lái)將焦炭111從腔體16內(nèi)移除。
[0122]本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)能具有一個(gè)或一個(gè)以上的微波輔助式快閃熱裂解區(qū)域。請(qǐng)參閱圖24，其顯示一種工業(yè)級(jí)的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)24。該微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)24包含具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)2401、第一阻擋板2402、第二阻擋板2403、調(diào)整板2404、原料進(jìn)料口 2405、微波進(jìn)入口 2406和腔體2407。此外，該系統(tǒng)24的微波快閃熱裂解區(qū)域位于微波進(jìn)入口 2406的上方。
[0123]請(qǐng)?jiān)俣葏㈤唸D24。微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)24也可具有抽取器2408。
[0124]圖24提供本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)的具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)式的實(shí)施例。對(duì)于這種類型的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，需要軸干2409附著于該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)2401。當(dāng)該軸干2409旋轉(zhuǎn)時(shí)，也將帶動(dòng)該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)2401旋轉(zhuǎn)。
[0125]本發(fā)明提供微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)25的另一個(gè)實(shí)施例，如圖25所示。四個(gè)虛線定義了微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)25的四個(gè)區(qū)域2501、2502、2503和2504。該系統(tǒng)25具有生質(zhì)材料運(yùn)送器251，用以將生質(zhì)材料運(yùn)送至該系統(tǒng)25。接著，該原料物體(生質(zhì)材料)將被投入原料進(jìn)料口 252 (該原料進(jìn)料口 252為該系統(tǒng)25的一部分)。進(jìn)一步，對(duì)于每個(gè)區(qū)域2501 (或2502、2503、2504)，此微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)的基本組件的配置，與圖1至24有關(guān)的解釋或敘述相同，或相似。
[0126]本發(fā)明還提供其他的實(shí)施例，如圖26所示。微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)26具有四個(gè)生質(zhì)材料運(yùn)送器2601、2602、2603和2604。如圖26所示，四個(gè)虛線定義了該微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)26內(nèi)四個(gè)區(qū)域2611、2612、2613和2614。對(duì)于每個(gè)區(qū)域2611 (或2612、2613、2614)，此微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)的基本組件的配置，與圖1至24有關(guān)的解釋或敘述相同，或相似。
[0127]最后，本發(fā)明提供一種使用如前述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)以讓原料進(jìn)行快閃熱裂解的方法。該方法包含:
[0128](a)引導(dǎo)原料經(jīng)過(guò)原料進(jìn)料口進(jìn)入腔體；
[0129](b)讓具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)把該原料經(jīng)由空隙區(qū)送入熱裂解區(qū)域；其中該空隙區(qū)是設(shè)置在該第一阻擋板和該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)之間；
[0130](C)通過(guò)來(lái)自微波進(jìn)入口的往上方向的微波能量，穿透過(guò)該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)，以將該原料進(jìn)行熱裂解，其中濕式熱裂解氣體和熱裂解后的干式產(chǎn)物將通過(guò)快閃熱裂解過(guò)程而產(chǎn)生；
[0131](d)用氣體收集單元，經(jīng)由濕氣出口，收集該濕式熱裂解氣體；
[0132](e)運(yùn)送該熱裂解后的干式產(chǎn)物至干式產(chǎn)物出口 ；其中該熱裂解后的干式產(chǎn)物會(huì)運(yùn)出腔體外。
[0133]關(guān)于步驟(a)至(e)的相關(guān)說(shuō)明已在前面陳述，此包含在當(dāng)本說(shuō)明書談到如何操作本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)時(shí)可能使用到的相對(duì)應(yīng)的部分。
[0134]本發(fā)明的特點(diǎn)在于因?yàn)樵撐⒉ㄟM(jìn)入口是設(shè)置在該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的下方，且微波會(huì)穿過(guò)該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的底部往上傳送，以在該具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的上方形成較佳的微波能量區(qū)域。更集中的、較好的微波能量區(qū)域能提供較強(qiáng)力的微波能量，以使得本發(fā)明的微波輔助式快閃熱裂解能進(jìn)行地更佳。
[0135] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，包含: 至少一個(gè)微波產(chǎn)生器，其連接于腔體； 其中所述腔體包含:至少一個(gè)原料進(jìn)料口，至少一個(gè)第一阻擋板，具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)，至少一個(gè)微波進(jìn)入口，至少一個(gè)濕氣出口，以及至少一個(gè)干式產(chǎn)物出口 ； 其中所述原料進(jìn)料口是用以將原料引導(dǎo)至所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)；所述原料進(jìn)料口設(shè)置于所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)上方，且設(shè)置于所述第一阻擋板前方； 其中所述第一阻擋板是用于將所述原料平整攤平在所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)上，并將所述腔體分隔為不同的熱裂解區(qū)域，所述熱裂解區(qū)域即用以提供快閃熱裂解反應(yīng)進(jìn)行； 其中所述第一阻擋板設(shè)置于所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)上方，以及在所述第一阻擋板和所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)之間存在空隙區(qū)；其中所述空隙區(qū)高度是可調(diào)整的，而所述高度用于決定輸入原料的厚度； 其中所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)會(huì)帶動(dòng)所述輸入原料經(jīng)由所述空隙區(qū)進(jìn)入所述熱裂解區(qū)域； 其中所述熱裂解區(qū)域設(shè)置于所述微波進(jìn)入口上方； 其中所述微波進(jìn)入口與所述微波產(chǎn)生器連結(jié)，用以將微波能量往上地導(dǎo)入所述熱裂解區(qū)域；所述熱裂解區(qū)域系設(shè)置于所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的上方，并將進(jìn)入的微波能量局限于第一阻擋板及干式產(chǎn)物出口之間； 其中所述濕氣出口與氣體收集單元鏈接，用以收集來(lái)自所述熱裂解區(qū)域的濕式熱裂解氣體，且所述濕氣出口設(shè)置于所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的上方； 其中所述干式產(chǎn)物出口與所述腔體連結(jié)，用以收集在所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)上的熱裂解后的干式產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，其中特征在于，所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)包含一層材料層或多層不同的材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，其中特征在于，所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)是用于載送所述輸入原料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，其中特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含軸干，所述軸干設(shè)置于所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，其中特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)使得所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，其中特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含微波穿透性的平板，其具有抗熱沖擊的性質(zhì)；其中所述微波穿透性的平板設(shè)置于所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，其中特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含第二阻擋板，其與所述第一阻擋板一同進(jìn)一步定義所述熱裂解區(qū)域；其中所述第二阻擋板設(shè)置于所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，其中特征在于，所述第一阻擋板和所述第二阻擋板進(jìn)一步包含至少一個(gè)氣孔以引入惰性氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，其中特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含調(diào)整板和調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)的操作為自動(dòng)的或手動(dòng)的；其中所述調(diào)整板與所述調(diào)整機(jī)構(gòu)連結(jié)，且所述調(diào)整板設(shè)置于所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)和所述濕氣出口之間；其中所述調(diào)整板用于最佳化所述熱裂解區(qū)域，并且用于確保有最大的微波能量可導(dǎo)入所述輸入的原料，并讓所述輸入的原料吸收；其中所述調(diào)整板用于將反射回微波磁控管的能量最小化，并使得所述熱裂解區(qū)域內(nèi)的能量效率維持最大化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，其中特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含觸媒網(wǎng)，用以進(jìn)一步裂解化學(xué)鍵結(jié)，并用以分離濕式熱裂解氣體中化學(xué)鍵結(jié)的成分；其中所述觸媒網(wǎng)設(shè)置于所述調(diào)整板、固定于所述調(diào)整板、或位于所述調(diào)整板的下方，且所述觸媒網(wǎng)設(shè)置于所述具微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)的上方。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，其中特征在于，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含氣流系統(tǒng)，用以控制氣流；以及冷卻系統(tǒng)，用以控制所述腔體的溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)，其中特征在于，在所述腔體內(nèi)的氣體組成包含惰性氣體，且其中氧氣會(huì)被排除，且不會(huì)添加氧氣于所述腔體中。
13.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助式快閃熱裂解系統(tǒng)以讓原料進(jìn)行快閃熱裂解的方法，所述方法包含: 引導(dǎo)原料經(jīng)過(guò)原料進(jìn)料口進(jìn)入腔體； 讓具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)帶動(dòng)所述原料以使其經(jīng)過(guò)空隙區(qū)進(jìn)入熱裂解區(qū)域；其中所述空隙區(qū)設(shè)置于第一阻擋板和所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)之間； 通過(guò)來(lái)自微波進(jìn)入口向上方向的微波能量，穿透過(guò)所述具有微波穿透性的旋轉(zhuǎn)窗臺(tái)，以對(duì)所述原料進(jìn)行熱裂解，其中濕式熱裂解氣體和熱裂解后的干式產(chǎn)物將通過(guò)快閃熱裂解過(guò)程而產(chǎn)生； 用氣體收集單元，經(jīng)由濕氣出口，來(lái)收集所述濕式熱裂解氣體； 運(yùn)送所述熱裂解后的干式產(chǎn)物到干式產(chǎn)物出口 ；其中所述熱裂解后的干式產(chǎn)物會(huì)運(yùn)出腔體外。
【文檔編號(hào)】C10B53/00GK103946341SQ201180072503
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月1日
【發(fā)明者】謝爾·伊瓦爾·卡辛 申請(qǐng)人:北歐生質(zhì)能源公司, 費(fèi)斯能源轉(zhuǎn)換有限公司