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TW201924792A - 廢機動車輛粉碎殘餘物的衝擊式連續軟化擠出方法 - Google Patents

廢機動車輛粉碎殘餘物的衝擊式連續軟化擠出方法 Download PDF

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TW201924792A
TW201924792A TW106142217A TW106142217A TW201924792A TW 201924792 A TW201924792 A TW 201924792A TW 106142217 A TW106142217 A TW 106142217A TW 106142217 A TW106142217 A TW 106142217A TW 201924792 A TW201924792 A TW 201924792A
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TW106142217A
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曾皇霖
羅琬琇
陳俊宇
陳俊豪
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曾皇霖
羅琬琇
陳俊宇
陳俊豪
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Abstract

一種廢機動車輛粉碎殘餘物(ASR)的衝擊式連續軟化擠出方法，該方法包括以下步驟：輸入ASR至衝擊式連續軟化擠出裝置之本體內；透過設置於本體的衝擊單元，往復運動衝擊並摩擦ASR，以產生第一熱量於ASR；利用衝擊單元的往復運動，產生另一摩擦於衝擊單元與本體的內壁之間的間隙中的ASR，以產生第二熱量於ASR；藉由衝擊單元的往復運動將ASR衝擊並推送擠入到模具單元，模具單元相對於本體具有瞬間減少的截面積，以產生第三熱量於ASR，透過第一熱量、第二熱量以及第三熱量的至少其中之一者，達到一熔融溫度，以熔融ASR；以及使ASR通過模具單元擠出熔融的ASR。

Description

廢機動車輛粉碎殘餘物的衝擊式連續軟化擠出方法
本發明是關於一種廢機動車輛粉碎殘餘物(Automobile Shredder Residue，簡稱ASR)的衝擊式連續軟化擠出方法。尤其是在利用廢機動車輛粉碎殘餘物產生廢棄物衍生燃料時使用的衝擊式連續軟化擠出方法。
近年來隨著經濟發展，機動車輛的使用逐漸增加，而報廢之機動車輛所產生之大量廢棄物對環境生態產生龐大的負擔以及汙染。這些廢機動車輛經拆解、 粉碎回收有價物後，仍有近 30% 含有例如，泡綿、塑膠(PE、PVC、PP)、橡膠(橡皮、氯丁橡膠、丙烯腈)、合成樹脂(PU、PA、環氧樹脂、苯乙烯化合物)，纖維(紡織物、廢紙、木材)、金屬、玻璃、塵土、油漆以及其他雜質等的難回收殘餘物， 通稱為「廢機動車輛粉碎殘餘物(ASR)」。
現今主要處理ASR的方式為填埋，然而，將廢棄物最小化並減少掩埋的廢棄物已成為目前的環保趨勢。已知能夠回收廢機動車輛粉碎殘餘物，篩選出可燃物後製成固態廢棄物衍生燃料(Densified Refuse Derived Fuel, RDF-5)，實現將廢棄物轉變成再生能源。
廢棄物衍生燃料(RDF)技術為廢棄物經不同處理程序製成燃料的技術。其中的固態廢棄物衍生燃料(RDF-5)則是將廢棄物經破碎、選別、乾燥、混合添加劑及成型等處理過程，以可燃廢棄物成分製成固態錠狀(如球狀、柱狀等)燃料。固態廢棄物衍生燃料(RDF-5)的主要特性為大小、熱值均勻(約為煤的2/3)，在常溫下可儲存6~12個月而不會腐敗，不但有助於運輸與保存，更有益於鍋爐內燃燒狀況的控管，進而提高發電效率，同時降低廢氣排放、減少戴奧辛汙染。RDF-5可直接應用於機械床式的鍋爐、流體化床鍋爐及發電鍋爐等，取代燃煤做為主要燃料或與燃煤混燒，也可以搭配其他原料進行混燒(co-firing)，以調節鍋爐內的燃燒狀況。
將廢棄物成分製成固態錠狀燃料RDF-5時，其步驟包括：篩選出具有一預定尺寸/成分的原料；通過一輸送機將篩選後的原料送入加熱單元逐漸加熱熔融原料，加熱時間約為1至2小時，使原料成為熔融狀態；以及旋轉螺桿攪拌原料並將原料擠出成型單元。即，現有技術的製造固態廢棄物衍生燃料的方法或裝置，需要獨立於一擠出單元/步驟的一加熱單元/步驟。
在其他產業中的各種軟化原料的擠出裝置也都要求具有一加熱單元/步驟。
習知技術的問題在於：(1) 將原料擠出前，需要一加熱單元/步驟，使原料成為軟化的熔融狀態；(2)加熱單元/步驟需要預熱、加熱的時間(加熱到原料的熔融溫度的時間約至少1至2小時)；(3) 原料必須分批進入製程，待第一批原料加熱成為熔融狀態後，進入下一步驟時，第二批原料才能進入製程被加熱，也就是說，習知的擠出方法以及裝置無法連續加料，無法連續性地進行經濟型的大量生產；以及(4)因為擠出裝置的加熱以及擠出造粒為兩個分開的步驟，進行擠出時，原料已經降溫，進一步可能固化，容易堵塞擠出開口。
本發明的目的在於解決現有的擠出裝置所存在的問題，提供一種廢機動車輛粉碎殘餘物的衝擊式連續軟化擠出方法。 本發明的廢機動車輛粉碎殘餘物的衝擊式連續軟化擠出方法，適用於一衝擊式連續軟化擠出裝置，衝擊式連續軟化擠出方法包括以下步驟：輸入廢機動車輛粉碎殘餘物至衝擊式連續軟化擠出裝置之一本體內，以作為一燃料基材；透過設置於本體的一衝擊單元，往復運動衝擊並產生一摩擦於燃料基材，以產生一第一熱量於燃料基材；利用衝擊單元的往復運動，產生另一摩擦於衝擊式軟化擠出裝置的一間隙中的燃料基材，以產生一第二熱量於燃料基材，其中間隙位於衝擊單元與本體的一內壁之間；藉由該衝擊單元的往復運動將燃料基材衝擊並推送擠入到一模具單元，模具單元相對於本體具有瞬間減少的一截面積，以產生一第三熱量於燃料基材，透過第一熱量、第二熱量以及第三熱量的至少其中之一者，達到一熔融溫度，以熔融燃料基材；以及使燃料基材通過該模具單元擠出熔融的燃料基材。
在本發明的一實施例中，輸入廢機動車輛粉碎殘餘物與衝擊單元的往復運動同時進行。
在本發明的一實施例中，加入除氯劑。
在本發明的一實施例中，瞬間減少的截面積為減少50%以上。
在本發明的一實施例中，衝擊單元以200 kg/cm2 以上，1650 kg/cm2 以下的壓力進行往復運動。
在本發明的一實施例中，衝擊單元一秒內進行兩次以上的往復運動。
在本發明的一實施例中，衝擊單元的往復運動由一飛輪帶動實現。
在本發明的一實施例中，使燃料基材的溫度達到150C以上。
在本發明的一實施例中，輸入廢機動車輛粉碎殘餘物的方向垂直於衝擊單元的往復運動的方向。
在本發明的一實施例中，通過改變模具單元的開口數量，決定從模具單元擠出的熔融的燃料基材的數量。
本發明提供的廢機動車輛粉碎殘餘物的衝擊式連續軟化擠出方法，與現有的擠出方法相比，具有如下優點：採用衝擊單元衝擊燃料基材摩擦生熱，使燃料基材達到高溫被連續熔融擠出，而不需要額外的加熱單元提供熱源對燃料基材加熱，也不需要耗費預熱、加熱的時間；本發明的結構能對燃料基材產生多段式的熱量，可以連續性地加料擠出，而不需批次生產；以及利用衝擊截面積減小的模具單元的方式於模具單元產生大量熱能，燃料基材在輸出時不容易固化堵塞。
另外，本發明提供的廢機動車輛粉碎殘餘物的衝擊式連續軟化擠出方法，能有效率地擠出燃料基材，並且節省擠出時所需的能源。
以下根據附圖說明本發明之實施方式。
本發明的衝擊式連續軟化擠出方法是利用廢機動車輛粉碎殘餘物ASR的衝擊式連續軟化擠出方法。圖1為根據本發明的一實施例的衝擊式連續軟化擠出方法的步驟示意圖。本發明的廢機動車輛粉碎殘餘物的衝擊式連續軟化擠出方法，適用於一衝擊式連續軟化擠出裝置，例如，可以為圖2的衝擊式連續軟化擠出裝置。以下方法中提到的裝置結構可以參考圖2。
如圖1所示，衝擊式連續軟化擠出方法包括進料輸入S10、衝擊摩擦熔融S20以及擠出S30的步驟。
在本實施例中，廢機動車輛廢棄物可先經過未圖示的切割、篩選等預處理，成為具有一預定尺寸或成分的廢機動車輛粉碎殘餘物ASR。
進料輸入S10：輸入廢機動車輛粉碎殘餘物ASR至衝擊式連續軟化擠出裝置100的本體10。衝擊式連續軟化擠出裝置100的本體10上可以開口有進料輸入口144，使廢機動車輛粉碎殘餘物ASR經由進料輸入口144輸入至衝擊式連續軟化擠出裝置100之本體10內，以作為燃料基材(後稱燃料基材ASR)。
衝擊摩擦熔融S20：在本體10內以一往復運動衝擊並摩擦燃料基材ASR，以產生熱量於燃料基材ASR，該熱量能夠使燃料基材ASR熔融而成軟化狀態的燃料基材ASR’。 衝擊式連續軟化擠出裝置100之本體10內設置有衝擊單元20，衝擊單元20在本體10內進行往復運動。
在本實施例中，衝擊摩擦熔融S20可包括步驟S22~S26等三個子步驟。首先進行步驟S22，透過衝擊單元20的往復運動衝擊並摩擦輸入本體10內的燃料基材ASR，可以產生第一熱量於燃料基材ASR，能夠使燃料基材ASR熔融而成軟化狀態的燃料基材ASR’。
接著進行步驟S24，利用衝擊單元20的往復運動，對在本體10的內壁與衝擊單元20之間的間隙G中進出的燃料基材ASR產生摩擦，可以產生第二熱量於燃料基材ASR，能夠使燃料基材ASR熔融而成軟化狀態的燃料基材ASR’。
然後進行步驟S26：使燃料基材ASR被衝擊並推送擠入到模具單元30相對於本體10瞬間減少的一截面積，可以產生第三熱量於燃料基材ASR。模具單元30的內徑相對於本體10的內徑大幅減少。也就是說，在衝擊單元20的往復運動將燃料基材ASR推送擠入到模具單元30時，燃料基材ASR從截面積較大的本體10被衝擊並推送擠入到截面積較小的模具單元30，這種瞬間截面積的減少可以產生第三熱量於燃料基材ASR，能夠使燃料基材ASR熔融而成軟化狀態的燃料基材ASR’。
如此一來，藉由第一熱量、第二熱量以及第三熱量的至少其中之一者，可以達到熔融溫度，能夠熔融該燃料基材ASR。
另外，因為衝擊單元20是在本體10內進行往復運動，步驟S22、S24、S26可以同時進行。
在衝擊摩擦熔融步驟S20後，進行擠出S30：熔融而成軟化狀態的燃料基材ASR’從模具單元30擠出。模具單元30設置於本體10相對於衝擊單元20的一側。衝擊單元20的往復運動在衝擊摩擦輸入的燃料基材ASR同時，將熔融而成軟化狀態的燃料基材ASR’推送到模具單元30，使熔融而成軟化狀態的燃料基材ASR’經由模具單元30被擠出至外部。
利用本實施例的衝擊式連續軟化擠出方法擠出至外部的燃料基材ASR’可以進一步固化成型，將軟化狀態的燃料基材ASR’製成預定尺寸或形狀的衍生燃料。
本發明的衝擊式連續軟化擠出方法是利用快速的往復運動在本體10內產生高壓，衝擊、摩擦燃料基材ASR使燃料基材ASR產生高溫，使其達到熔融溫度成為熔融狀態的燃料基材ASR’。衝擊式連續軟化擠出方法可以在200 kg/cm2 以上，1650 kg/cm2 以下的壓力條件下進行。
在本實施例中，衝擊式連續軟化擠出方法使用的壓力條件為350 kg/cm2 ，但不以此為限。
燃料基材ASR可以以一預定頻率被衝擊。在本實施例中，衝擊單元20在一秒內進行3次的往復運動。但衝擊單元20也可以在一秒內進行兩次以上的往復運動衝擊燃料基材ASR，皆不以此為限。
廢機動車輛粉碎殘餘物ASR的熔融溫度約在150~260C之間。在本實施例中，衝擊單元20以350 kg/cm2 的衝擊壓力每秒衝擊3次，可以使燃料基材ASR達到至少150C以上。也就是說，本發明的衝擊式連續軟化擠出裝置100藉由衝擊單元20快速的往復運動，能夠使燃料基材ASR的溫度達到熔融狀態。
另外，在圖1的實施例中，廢機動車輛粉碎殘餘物ASR的進料輸入S10可以與衝擊摩擦熔融S20同時進行。可以一邊進料，一邊輸入作為燃料基材的廢機動車輛粉碎殘餘物ASR。因為根據本實施例的衝擊式連續軟化擠出方法，在衝擊單元20的往復運動的各行程階段皆能連續地產生熱能於燃料基材ASR，不論燃料基材落於衝擊式連續軟化擠出裝置的本體10內，或在衝擊單元20通過進料輸入口144時落於衝擊單元20上，都能被衝擊單元20的往復運動摩擦產生熱能。
本實施例的衝擊式連續軟化擠出方法還能進一歩提供熱能於模具單元30中的燃料基材ASR，能確保模具單元30的燃料基材ASR熔融成軟化狀態的燃料基材ASR’，不固化堵塞模具單元30。
因此，本發明在擠出燃料基材ASR(ASR’)的同時產生大量熱能，不需要額外的加熱步驟。
本實施例的衝擊式連續軟化擠出方法也可以包括除氯步驟：例如，在衝擊摩擦熔融S20或進料輸入S10時加入除氯劑，以減少在高溫的熔融燃燒過程中產生戴奧辛。
值得一提的是，本實施例的衝擊式連續軟化擠出方法能夠直接以衝擊摩擦產生的高溫熔融燃料基材ASR，產生足以熔融燃料基材ASR的高溫，而可以不必在製程中加入幫助燃料基材ASR加熱的添加劑。
本發明的衝擊式連續軟化擠出方法可以概括出一種衝擊式連續軟化擠出裝置，如圖2所示。本發明的衝擊式連續軟化擠出裝置適用於廢機動車輛粉碎殘餘物(ASR)，可以將廢機動車輛粉碎殘餘物(ASR)連續軟化擠出，進一步成為廢棄物衍生燃料。
圖2為本發明的一實施例的衝擊式連續軟化擠出裝置100的結構示意圖。如圖2所示，衝擊式連續軟化擠出裝置100包括：本體10、衝擊單元20、模具單元30、以及間隙G。衝擊式連續軟化擠出裝置100可以如圖2所示，連接一輸料機200以及一飛輪300。
本體10用於容置輸入的廢機動車輛粉碎殘餘物ASR以作為燃料基材(後稱燃料基材ASR)。本體10內設置有衝擊單元20，在本體10內進行往復運動以衝擊容置於本體10內的燃料基材ASR。輸料機200的進料輸入口144可以開口於本體10相對於衝擊單元20的往復運動垂直的方向，用以輸入廢機動車輛粉碎殘餘物ASR至本體10內。雖然可以透過如圖2所示的輸料機200輸入廢機動車輛粉碎殘餘物ASR，但輸料機200的構成並不限定為如圖2所示。在本實施例中，廢機動車輛粉碎殘餘物ASR可先經過切割、篩選等預處理。
間隙G位於衝擊單元20與本體10的內壁之間，間隙G可以暫時容置燃料基材ASR，即容許燃料基材ASR進出間隙G。模具單元30，設置於本體10相對於衝擊單元20的一側，燃料基材ASR通過模具單元30被擠出到衝擊式連續軟化擠出裝置100的外部。
圖2為衝擊單元20位於本體10的初始位置(下死點，如圖2中示意的虛線B)的狀態。衝擊單元20可以例如與圖2的飛輪300連接，由飛輪300帶動衝擊單元20運轉，利用飛輪轉動慣量增加衝擊單元20往復運動時的瞬間衝擊力量，但是，帶動衝擊單元20的方式不限定為圖2的飛輪300，只要其可以使衝擊單元20產生足夠的衝擊壓力以及頻率使燃料基材ASR熔融而成軟化狀態的燃料基材ASR’。
另外，如圖2所示，模具單元30可以具有開口30a，開口30a連通本體10。開口30a的內徑大幅小於本體10的內徑，也就是說，相對於本體10的截面積，模具單元30具有瞬間減少的截面積。
開口30a的截面積可以為本體10的截面積的50%以下。在一實施例中，開口30a的截面積為本體10的截面積的25%~35%。
圖3(a)~(d)為根據圖2的實施例的衝擊式連續軟化擠出裝置的衝擊單元20運作示意圖。如圖3(a)所示，衝擊單元20利用其往復運動快速地衝擊容置於本體10的燃料基材ASR，衝擊時燃料基材ASR被衝擊單元20摩擦且被衝擊的燃料基材ASR間彼此間摩擦，產生大量熱能。即提供了第一熱量 於燃料基材ASR，使衝擊單元20附近的燃料基材ASR產生高溫，而能夠使燃料基材ASR熔融而成軟化狀態的燃料基材ASR’。
當衝擊單元20進行往復運動時，間隙G中的燃料基材ASR與衝擊單元20以及本體10的內壁摩擦，產生大量熱能。即藉由燃料基材ASR與本體10的內壁摩擦，提供了第二熱量於燃料基材ASR，使衝擊單元20與本體10的內壁之間的燃料基材ASR產生高溫，能夠使燃料基材ASR熔融而成軟化狀態的燃料基材ASR’。圖3(b)顯示為間隙G內的燃料基材與衝擊單元20以及本體10的內壁摩擦的狀態，同時，衝擊單元20的往復運動將熔融的燃料基材ASR’推送到模具單元30。
本實施例的衝擊式連續軟化擠出裝置100可以連續進料，不需要等待裝置被加熱、降溫、輸出燃料基材後才二次進料。也就是說，在衝擊單元20進行往復運動同時可以持續從進料輸入口144輸入廢機動車輛粉碎殘餘物ASR。圖3(c)顯示為在衝擊單元20進行往復運動同時，從進料輸入口144輸入的廢機動車輛粉碎殘餘物ASR落於衝擊單元20的狀態。
圖3(d)顯示為衝擊單元20回到初始位置時，落於衝擊單元20的廢機動車輛粉碎殘餘物ASR進入衝擊單元20與本體10的內壁間的間隙G。間隙G中的燃料基材ASR與衝擊單元20以及本體10的內壁摩擦，產生前述第二熱量於燃料基材ASR。
衝擊單元20的構成並不限定，只要其可以在本體10內進行往復運動，其可以為例如活塞或軸桿，活塞或軸桿前端的結構可為板狀或柱狀。
衝擊單元20最遠行程到模具單元30之前(上死點，如圖2中示意的虛線T)，衝擊單元20的往復運動使燃料基材ASR被衝擊並推送到截面積瞬間減少的模具單元30，以藉由衝擊從本體擠入具有截面積差異的模具單元30，而產生一第三熱量於燃料基材ASR，而能夠使燃料基材ASR熔融而成軟化狀態的燃料基材ASR’。
同時，衝擊單元20的往復運動將被推送衝擊到模具單元30的燃料基材ASR擠出到模具單元30外部。
模具單元30的構成並不限定，其可以為單孔或多孔。圖4(a)為模具單元30為單孔的實施例，圖4(b)為模具單元30為多孔的實施例。即模具單元30可以有一個或多個開口30a，開口形狀可為例如圓形、方形等。使用多孔的模具單元30可以同時擠出多個燃料基材ASR/ASR’。
進一歩，模具單元30可連接未圖示的一保溫單元，提供燃料基材ASR的熔融溫度，以進一步確保燃料基材ASR保持其熔融的軟化狀態直到被擠出到模具單元30外部。
據此，本發明的衝擊式連續軟化擠出方法可以同時進行進料、軟化並擠出燃料基材。本發明利用衝擊摩擦達到高溫高壓使燃料基材成為熔融的軟化狀態，不需要另外的加熱步驟，可以以一單一裝置軟化並擠出燃料基材，能夠節省生產時間以及能源，在製造衍生燃料時達到真正意義上的環保與資源再利用。
雖然本發明是根據以上實施形態和實施例予以說明，但是本發明並非僅限於以上所述之內容，本領域技術人員能夠了解在不脫離本發明要旨的情況下，尚有各種變更、改良、組合等的可能，皆在本發明所主張之範圍中。
10‧‧‧本體
20‧‧‧衝擊單元
30‧‧‧模具單元
30a‧‧‧開口
100‧‧‧衝擊式連續軟化擠出裝置
144‧‧‧進料輸入口
200‧‧‧輸料機
300‧‧‧飛輪
G‧‧‧間隙
B‧‧‧下死點
T‧‧‧上死點
S10、S20、S22、S24、S26、S30‧‧‧步驟
圖1為根據本發明之一實施例的衝擊式連續軟化擠出方法的方塊圖； 圖2為根據本發明之一實施例的衝擊式連續軟化擠出裝置的結構示意圖； 圖3(a)~(d)為圖2的衝擊式連續軟化擠出裝置的衝擊單元運作示意圖；以及 圖4(a)為圖2的衝擊式連續軟化擠出裝置之單孔的模具單元的前視圖，圖4(b)為另一實施例之多孔的模具單元的前視圖。

Claims (10)

  1. 一種廢機動車輛粉碎殘餘物的衝擊式連續軟化擠出方法，適用於一衝擊式連續軟化擠出裝置，該衝擊式連續軟化擠出方法包括以下步驟： 輸入廢機動車輛粉碎殘餘物至該衝擊式連續軟化擠出裝置之一本體內，以作為一燃料基材； 透過設置於該本體的一衝擊單元，往復運動衝擊並產生一摩擦於該燃料基材，以產生一第一熱量於該燃料基材； 利用該衝擊單元的往復運動，產生另一摩擦於該衝擊式軟化擠出裝置的一間隙中的該燃料基材，以產生一第二熱量於該燃料基材，其中該間隙位於該衝擊單元與該本體的一內壁之間； 藉由該衝擊單元的往復運動將該燃料基材衝擊並推送擠入到一模具單元，該模具單元相對於該本體具有瞬間減少的一截面積，以產生一第三熱量於該燃料基材， 透過該第一熱量、該第二熱量以及該第三熱量的至少其中之一者，達到一熔融溫度，以熔融該燃料基材；以及 使該燃料基材通過該模具單元擠出熔融的該燃料基材。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之衝擊式連續軟化擠出方法，該輸入廢機動車輛粉碎殘餘物的步驟與該衝擊單元的往復運動同時進行。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之衝擊式連續軟化擠出方法，加入除氯劑。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之衝擊式連續軟化擠出方法，該瞬間減少的截面積為減少50%以上。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述之衝擊式連續軟化擠出方法，衝擊單元以200 kg/cm2 以上，1650 kg/cm2 以下的壓力進行往復運動。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之衝擊式連續軟化擠出方法，該衝擊單元一秒內進行兩次以上的往復運動。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述之衝擊式連續軟化擠出方法，該衝擊單元的往復運動由一飛輪帶動實現。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述之衝擊式連續軟化擠出方法，該方法使該燃料基材的溫度達到150C以上。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述之衝擊式連續軟化擠出方法，輸入廢機動車輛粉碎殘餘物的方向垂直於該衝擊單元的往復運動的方向。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述之衝擊式連續軟化擠出方法，通過改變該模具單元的開口數量，決定從該模具單元擠出的熔融的該燃料基材的數量。
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