燃料棒及其制造方法与流程

本申请是关于一种燃料棒及其制造方法，特别是关于一种含低熔点材料和/或纤维成分的燃料棒及其制造方法。

背景技术：

基于环保意识的抬头，在对于各种废弃物的处理上，倾向于进行资源和能源的再利用，取代传统的焚烧和掩埋。目前正在发展中的一种方案是固体回收燃料(solidrecoveredfuel,srf)。废弃物，如生活垃圾、一般事业废弃物、农业废弃物等等，在去除水分和无法利用的部分之后，将其中可供作为燃料的部分制造成固体回收燃料，藉此能减少废弃物的掩埋量，并提供可替代石化燃料的再生资源，与世界上绿色新能源开发的趋势吻合。

固体回收燃料的原料是来自废弃物，意味着如果要形成具有均匀的材料、形状和尺寸的原料颗粒需要耗费更多的时间和成本，但这么做反而违背环保的初衷，因此原料往往只经过简单的处理。然而，使用不均匀的原料颗粒制造固体回收燃料，并不利于固体回收燃料的形状维持。以制造成燃料棒为例，一般来说，制造出的固体回收燃料只是大略成棒状而非具有真的柱状外形，此外还常常发生碎屑脱落的情况，造成使用上的不便。

技术实现要素：

为了提升使用上的便利，本申请提供一种燃料棒及其制造方法。通过低熔点成分接合其他成分的颗粒，或者纤维成分绞绕构成环绕其他成分的颗粒的网，可使得固体回收燃料的燃料棒稳定为棒状。

本发明实施例公开一种燃料棒，包括：固体回收燃料，包括低熔点成分和/或纤维成分的至少其中之一，固体回收燃料另包括其他成分，该低熔点成分和/或该纤维成分占该固体回收燃料的1wt％～65wt％，该低熔点成分和/或该纤维成分经配置接合或环绕该其他成分，使得该燃料棒稳定为棒状。

优选地，该低熔点成分占该固体回收燃料的5wt％～65wt％，该低熔点成分的熔点较该其他成分低并接合该其他成分的颗粒，使得该燃料棒稳定为棒状，该低熔点成分包括pe、ps、pvc、pet、pbt、abs、pmma、和pp中至少一者。

优选地，该纤维成分占该固体回收燃料的1wt％～61wt％，该纤维成分绞绕构成环绕该其他成分的颗粒的网，使得该燃料棒稳定为棒状，该纤维成分包括pps纤维、pbi纤维、pi纤维、pob纤维、陶瓷纤维、和玄武岩纤维中至少一者。

优选地，燃料棒具有介于3000kcal/kg和6000kcal/kg之间的客制化热值范围。

优选地，燃料棒具有实质上完整的棒状外形。

本发明实施例也公开一种燃料棒的制造方法，包括：原料提供步骤，从废弃物中选择所欲使用的原料，其中该原料包括低熔点成分和/或纤维成分的至少其中之一，该原料另包括其他成分，该低熔点成分和/或该纤维成分占该原料的1wt％～65wt％；以及成形步骤，使用造棒机将该原料制造成该燃料棒，其中在该造棒机中，该低熔点成分和/或该纤维成分经配置接合或环绕该其他成分，使得制造出的该燃料棒稳定为棒状。

优选地，该低熔点成分的熔点较该其他成分低，该低熔点成分占该原料的5wt％～65wt％，该低熔点成分包括pe、ps、pvc、pet、pbt、abs、pmma、和pp中至少一者；在该造棒机中，该低熔点成分受热熔化并接合该其他成分的颗粒，使得制造出的该燃料棒稳定为棒状。

优选地，在该成形步骤，该造棒机的处理温度大于该低熔点成分的熔点且小于该其他成分的熔点。

优选地，该纤维成分占该原料的1wt％～61wt％，该纤维成分包括pps纤维、pbi纤维、pi纤维、pob纤维、陶瓷纤维、和玄武岩纤维中至少一者；在该造棒机中，该纤维成分受压并绞绕构成环绕该其他成分的颗粒的网，使得制造出的该燃料棒稳定为棒状。

优选地，制造方法，更包括：在该原料提供步骤之前的分选步骤，分选该废弃物；以及分组步骤，根据分选结果和对应的热值范围，将该废弃物分成多个组别；且其中在该原料提供步骤，基于该燃料棒的使用者指定的介于3000kcal/kg和6000kcal/kg之间的热值范围，从该些组别中的单一个组别调配出该原料、或从该些组别中的二或更多个组别调配出该原料。

优选地，在该分选步骤，使用红外线分选机分选该废弃物。

优选地，制造方法，更包括：在该成形步骤之前的粉碎步骤，将该废弃物或从该废弃物中调配出的该原料粉碎成尺寸更小的颗粒。

综上所述，本申请的燃料棒及其制造方法，通过将低熔点成分和/或纤维成分经配置接合或环绕其他成分，使得燃料棒稳定为棒状，有效提升运输、存放以及锅炉进料的便利性，并且有益于燃烧棒的燃烧效率。

为能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的保护范围作任何的限制。

附图说明

图1为固体回收燃料的例示性制造方法的流程图。

图2为固体回收燃料的例示性制造系统的示意图。

图3a～图3b为例示性燃料棒的示意图(一)。

图4a～图4b为例示性燃料棒的示意图(二)。

具体实施方式

本申请是使用固体回收燃料的制造系统来制造燃料棒。燃料棒的制造方法包括原料提供步骤和成形步骤。在原料提供步骤，从废弃物中选择所欲使用的原料。该原料包括低熔点成分和/或纤维成分的至少其中之一，原料另包括其他成分。低熔点成分和/或纤维成分占该原料的1wt％～65wt％。在成形步骤，使用造棒机将原料制造成燃料棒，其中在造棒机中，低熔点成分和/或纤维成分经配置接合或环绕其他成分，使得制造出的燃料棒稳定为棒状。

在本申请的一实施例中，低熔点成分的熔点较其他成分低，低熔点成分占原料的5wt％～65wt％。本申请的实施例中，低熔点成分还可以是占原料的10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％。低熔点成分包括pe、ps、pvc、pet、pbt、abs、pmma、和pp中至少一者。在成形步骤的造棒机中，低熔点成分受热熔化并接合其他成分的颗粒，使得制造出的燃料棒稳定为棒状。再者，造棒机的处理温度大于低熔点成分的熔点且小于其他成分的熔点。

本申请的实施例中，低熔点成分在原料中的占比较高时，有益于燃料棒的稳定成型，低熔点成分在原料中的占比较低时有益于降少燃料棒成型的制造时间。本申请的实施例可以根据客制化的热值需求调整低熔点成分在原料中的占比，本申请的实施例也可以根据低熔点成分中的主要塑料种类调整低熔点成分在原料中的占比，在燃料棒的制造时间与燃料棒的稳定成型取得有效的工艺参数。

在本申请的另一实施中，纤维成分占原料的1wt％～61wt％，本申请的实施例中，纤维成分还可以是占原料的5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％。纤维成分包括pps纤维、pbi纤维、pi纤维、pob纤维、陶瓷纤维、和玄武岩纤维中至少一者。在造棒机中，纤维成分受压并绞绕构成环绕其他成分的颗粒的网，使得制造出的燃料棒稳定为棒状。

本申请的实施例中，纤维成分占在原料中的占比较高时，有益于燃料棒的稳定成型，纤维成分占在原料中的占比较低时有益于降少燃料棒成型的制造时间。本申请的实施例可以根据客制化的热值需求调整纤维成分在原料中的占比，本申请的实施例也可以根据纤维成分中的主要纤维种类调整纤维成分在原料中的占比，在燃料棒的制造时间与燃料棒的稳定成型取得有效的工艺参数。

以下将配合所附图式对于这种制造方法进行更具体的说明。请参照图1和图2，图1绘示固体回收燃料的一种例示性制造方法，图2绘示固体回收燃料的一种例示性制造系统。

废弃物100可包括不同类型，举例来说，废弃物100可包括纺织品物料、废塑料、和废机动车辆粉碎残余物(automobileshredderresidue,asr)中的一或更多种，但不限于此。纺织品物料包含羊毛、蚕丝、棉、亚麻、石绵、玻璃纤维、缧萦、醋酸纤维、聚酯纤维、尼龙等等，不是最常见但有特殊应用的例如pps(聚苯硫醚)纤维、pbi(聚苯并咪唑)纤维、pi(聚酰亚胺)纤维、pob(聚苯酯)纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维等等。废塑料包含聚乙烯对苯二甲酸脂(pet)、高密度聚乙烯(hdpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚对苯二甲酸丁二酯(pbt)、聚乳酸(pla)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)等等。废机动车辆粉碎残余物的组成成分则相当复杂，包括泡绵、塑料、橡胶、合成树脂、纤维类材料、金属、玻璃、尘土、油漆和其他杂质，其中塑料还可细分为pe、pp等等，橡胶还可细分为橡皮、丙烯腈等等，合成树脂还可细分为pu、pa、环氧树脂、苯乙烯化合物等等，纤维类材料还可细分为纺织品物料、废纸、和木材。可以理解的是，由于是废弃物，或许尚能基于回收分类区分出或选择令废弃物100包括纺织品物料、废机动车辆粉碎残余物、和废塑料等大类别中的哪几种，但却难以精细地确认在各个大类下具体含有或未含有哪些成分，并且一般来说，每个梯次的废弃物100的具体成分和比例都会不同。此外，一个成分可能有多个来源，例如某些聚合物，可能同时应用在纺织品物料、机动车辆、和塑料的领域。

在进行原料提供步骤之前，可先对于废弃物100作其他前处理。举例来说，可从废弃物100除去水分和有机物质。此外，可进行分选和分组，特别是如下所述者。

在分选步骤s10，分选废弃物100。举例来说，可使用红外线分选机110分选废弃物100。红外线分选机110是利用近红外线吸收光谱的差异进行识别。不同材料在近红外线区段具有不同的吸收特性，从而形成各种材料的指纹图谱。藉此，红外线分选机110能够以非破坏的方式从输送带上识别出设定的目标材料，配合出口处的喷射气流，可一次性地将一或更多种目标材料从废弃物100分离出来，且不同的目标材料收集在不同位置。因此，可通过红外线分选机110，从废弃物100中快速地分选出设定的一或更多种目标材料。在一些实施例中，红外线分选机110本身具有或者可额外搭配色选技术、影像辨识技术等等，以协助分选的进行。根据一些实施例，还可在红外线分选机110之前使用磁力分选机和涡电流分选机，先将可供再利用的磁性金属和有非磁性金属从废弃物100回收。

在分组步骤s20，将废弃物100分成多个组别120。在一些实施例中，可直接根据分选结果，将废弃物100依照材料种类分成多个组别120。在另一些实施例中，可进一步查找目标材料的热值，并根据分选结果和对应的热值范围，将废弃物100分成多个组别120。例如在图2中，分成热值介于3000kcal/kg和4000kcal/kg之间的第一组别122、热值介于4000kcal/kg和5000kcal/kg之间的第二组别124、和热值介于5000kcal/kg和6000kcal/kg之间的第三组别126，分别置放在对应的储料仓。这种根据热值的分类方式特别有利于要求形成具有特定热值范围的燃料棒的实施例，例如需要客制化热值范围的情况。在本申请实施例中，第一组别122的热值可以是3200kcal/kg、3400kcal/kg、3600kcal/kg或3800kcal/kg，第二组别124的热值可以是4200kcal/kg、4400kcal/kg、4600kcal/kg或4800kcal/kg，第三组别126热值可以是5200kcal/kg、5400kcal/kg、5600kcal/kg、5800kcal/kg。

在原料提供步骤s30，从废弃物100中选择所欲使用的原料100′。原料100′包括低熔点成分和/或纤维成分的至少其中之一。原料100′另包括其他成分。低熔点成分和/或纤维成分占该原料的1wt％～65wt％。低熔点成分和/或纤维成分可以是占原料的5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％。

在本申请的一实施例中，低熔点成分的熔点较其他成分低且低熔点成分占原料100′的5wt％～65wt％。为了达成这点，一种方式是控管废弃物100的来源。举例来说，废弃物100可包括废塑料和/或废机动车辆粉碎残余物，选择性地可再包括纺织品物料。此外，还能控管废弃物100中例如废塑料的比例至少到达一定程度，以确保有足够的低熔点成分可在后续步骤中作为接合剂。另一种方式是在分组步骤s20依照材料种类分组。并且，在原料提供步骤s30时选择适合且足够的低熔点成分。举例来说，所选择的低熔点成分，连带着后续形成的燃料棒中的低熔点成分，可包括聚乙烯(pe)、ps、pvc、pet、pbt、abs、pmma、和pp中至少一者。低熔点成分的熔点可较其他成分低100度以上，以利于后续步骤中造棒机150的温度设定。

在本申请的另一实施例中，纤维成分占原料100′的1wt％～61wt％。为了达成这点，一种方式是控管废弃物100的来源。举例来说，废弃物100可包括纺织品物料和/或废机动车辆粉碎残余物，选择性地可再包括废塑料。此外，还能控管废弃物100中例如纺织品物料的比例至少到达一定程度，以确保有足够的纤维成分可在后续步骤中构成网。另一种方式是在分组步骤s20依照材料种类分组。并且，在原料提供步骤s30时选择适合且足够的纤维材料。举例来说，所选择的纤维材料，连带着后续形成的燃料棒中的纤维成分，可包括pps纤维、pbi纤维、pi纤维、pob纤维、陶瓷纤维、和玄武岩纤维中至少一者。

本申请的实施例中，低熔点成分和/或纤维成分占在原料中的占比较高时，有益于燃料棒的稳定成型，低熔点成分和/或纤维成分占在原料中的占比较低时有益于降少燃料棒成型的制造时间。本申请的实施例可以根据客制化的热值需求调整低熔点成分和/或纤维成分在原料中的占比，本申请的实施例也可以根据低熔点成分和/或纤维成分中的主要塑料和/或纤维种类调整纤维成分在原料中的占比，在燃料棒的制造时间与燃料棒的稳定成型取得有效的工艺参数。

在一些实施例中，可以只根据上述对于低熔点成分和/或纤维成分的要求选择所欲使用的原料100′。在另一些要求形成具有特定热值范围的燃料棒的实施例中，则要同时考虑对于低熔点成分和/或纤维成分的要求和对于热值范围的指定。举例来说，可基于燃料棒的使用者(例如在后续段落中所述的使用锅炉的工厂)指定的介于3000kcal/kg和6000kcal/kg之间的热值范围，从组别120中的单一个组别调配出原料100′、或从组别120中的二或更多个组别调配出原料100′。通过计算，可调配出热值范围的上下限差距不大的原料100′，从而制造出具有客制化热值范围的燃料棒。

接着可选择性地进行粉碎步骤s40，将从废弃物100中调配出的原料100′粉碎成尺寸更小的颗粒。可使用一或更多个粉碎设备来达成所需的尺寸。在使用多于一个粉碎设备的情况下，每个配置在较下游的粉碎设备都相较其上游的粉碎设备具有将进料再粉碎得更细的能力。例如在图2中的例示性制造系统，包括破碎机130和粉碎机140，破碎机130将原料100′粉碎成尺寸较小的颗粒，粉碎机140进一步地将原料100′粉碎成尺寸更小的颗粒。值得注意的是，本申请中，视情况而定，“颗粒”可解释成较一般理解的情况更上位化，例如尺寸可能落在数公分以下的范畴，也可能达数十公分或更大，形状也不限于粒状，可包括块状、棒状、板状、弯曲的板状、碎片、碎屑等等。

在成形步骤s50，使用造棒机150将原料100′制造成燃料棒200或200′。在造棒机150中，低熔点成分受热熔化并接合其他成分的颗粒，或者纤维成分受压并绞绕构成环绕其他成分的颗粒的网，使得制造出的燃料棒200或200’稳定为棒状。根据一些实施例，造棒机的处理温度可大于低熔点成分的熔点且小于其他成分的熔点。造棒机150例如可为冲击式连续软化挤出装置，但不限于此。制造出的燃料棒200或200′可应用在使用锅炉的工厂，如汽电共生厂、造纸厂、纺织厂等等，但不限于此。

可以理解的是，在可能的情况下，能对于上述例示性制造方法和/或制造系统作调整。举例来说，可增加其他步骤、取消上述选择性的步骤、和/或调整步骤的顺序。例如在上述方法中，粉碎步骤s40是在分选步骤s10、分组步骤s20、和原料提供步骤s30之后进行，这是因为较大的颗粒尺寸有利于红外线分选机110的分选。在另一些未使用红外线分选机110的实施例中，可先进行粉碎步骤，将废弃物粉碎成尺寸更小的颗粒，再进行原料提供步骤和成形步骤。

再举例来说，制造方法和/或制造系统可具有其他细节。例如在原料提供步骤s30，除了热值之外，还可考虑燃烧动力学、燃烧效率、底渣控制、有害物质(如硫、氯、汞、和重金属)含量、湿度调整等等，并可对应地在制造系统中加入其他设备和使用助剂。

现在请参照图3，其绘示由根据实施例的制造方法所制造出的含低熔点材料的燃料棒200，其中图3a为燃料棒200的外观立体图，图3b为燃料棒200的一部分剖面的放大图。含低熔点材料的燃料棒200包括固体回收燃料。该固体回收燃料包括低熔点成分和其他成分。基于原料的比例，低熔点成分大约也占固体回收燃料的5wt％～65wt％。低熔点成分的熔点较其他成分低并接合其他成分的颗粒210a、210b、210c，使得燃料棒200稳定为棒状。也就是说，低熔点成分可作为接合剂，其外观例如呈现为图3b中所示的胶体220。根据一些实施例，固体回收燃料可来自纺织品物料、废塑料、和废机动车辆粉碎残余物，且固体回收燃料的纤维成分来自废塑料和废机动车辆粉碎残余物。如上所述，由于原料是来自废弃物，虽然可区分出回收的大类别或分选出的某些特定材料，但难以完整而具体的辨识出所有成分和比例，使得燃料棒200也具有无法定义其中固体回收燃料的具体成分和比例的情况，包括对于低熔点成分的具体成分和比例也难以精确定义。然而，根据上述制造方法，仍可确保低熔点成分占固体回收燃料的5wt％～65wt％、和包括某些特定成分。例如在一些实施例中，低熔点成分可包括pe、ps、pvc、pet、pbt、abs、pmma、和pp中至少一者。在一些实施例中，燃料棒200具有实质上完整的棒状外形。所述完整的棒状外形，意指就棒材密度大于0.6g/cm3(t/m3)，和/或以肉眼观察的结果，裂缝和剥离出碎屑的部分大约只占表面积40％或更低。如上所述，在一些实施例中，燃料棒200可具有介于3000kcal/kg和6000kcal/kg之间的客制化热值范围。

现在请参照图4，其绘示由根据另一实施例的制造方法所制造出的含纤维的燃料棒200′，其中图4a为燃料棒的外观立体图，图4b为燃料棒的一部分剖面的放大图。含纤维的燃料棒200′包括固体回收燃料。该固体回收燃料包括纤维成分和其他成分。基于原料的比例，纤维成分大约也占固体回收燃料的1wt％～61wt％。纤维成分绞绕构成环绕其他成分的颗粒220a、220b的网210，使得燃料棒200′稳定为棒状。根据一些实施例，固体回收燃料可来自纺织品物料、废塑料、和废机动车辆粉碎残余物，且固体回收燃料的纤维成分来自纺织品物料和废机动车辆粉碎残余物。如上所述，由于原料是来自废弃物，虽然可区分出回收的大类别或分选出的某些特定材料，但难以完整而具体的辨识出所有成分和比例，使得燃料棒200′也具有无法定义其中固体回收燃料的具体成分和比例的情况，包括对于纤维成分的具体成分和比例也难以精确定义。然而，根据上述制造方法，仍可确保纤维成分占固体回收燃料的1wt％～61wt％、和包括某些特定成分。例如在一些实施例中，纤维成分可包括pps纤维、pbi纤维、pi纤维、pob纤维、陶瓷纤维、和玄武岩纤维中至少一者。在一些实施例中，燃料棒200′具有实质上完整的棒状外形。所述完整的棒状外形，意指棒材密度大于0.6g/cm³(t/m³)，和/或以肉眼观察的结果，裂缝和剥离出碎屑的部分大约只占表面积的40％或更低。如上所述，在一些实施例中，燃料棒200′可具有介于3000kcal/kg和6000kcal/kg之间的客制化热值范围。

综上所述，本申请提供一种燃料棒及其制造方法。通过低熔点成分作为接合剂来接合其他成分的颗粒，或者纤维成分绞绕构成网，可使得固体回收燃料的燃料棒稳定为棒状，有助于运输和存放。根据一些实施例，还可根据使用者指定的介于热值范围制造出客制化的燃料棒。

虽然本申请已以实施例揭露如上，但其并非用以限定本申请。本申请所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本申请的精神和范围内，当可作各种变动和润饰。本申请的保护范围以申请专利范围所界定者为准。