CN103450913B - 一种垃圾热裂解机 - Google Patents
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Abstract
一种垃圾热裂解机，包括进料装置，还包括预热处理装置、高温裂解装置和控制器，预热处理装置的第一驱动装置与第一螺杆驱动连接，第一螺杆可转动地穿置于第一料筒的内部，第一料筒的内壁设置有第一发热层和第一保温层；高温裂解装置的第二驱动装置与第二螺杆驱动连接，第二螺杆可转动地穿置于第二料筒的内部，第二料筒的内壁设置有第二发热层和第二保温层，第二保温层设置于第二料筒的内壁与第二发热层之间，第二螺杆与第二发热层之间形成裂解区，第一驱动装置、第二驱动装置、第一发热层和第二发热层分别与控制器电连接。本发明具有密封性高、物料受热效果好、环保零排放、连续作业及工作效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理设备技术领域，特别是涉及一种垃圾热裂解机。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展、城市化进程的加快以及人民生活水平的不断提高，城市生产与生活过程中产生的垃圾废物也随之不断增加，生活垃圾不仅占用土地、污染环境而且对人们健康的影响越加明显。城市生活垃圾大量增加已引起社会各界的广泛关注。近年来，国家高度重视环境保护问题，在生活垃圾和污水防治工作已取得长足发展，然而，在我国城市垃圾产量不断增加的同时，生活垃圾的分类，回收和处理能力与水平发展相对滞后，也就是我国生活垃圾处理技术非常薄弱。通常处理城市生活垃圾的主要方法有填埋处理法、焚烧处理及热解处理法等方法，这些方法分别存在不同的缺点，例如填埋处理法占用土地面积大、易污染环境、易造成土壤板结和地下水质变坏，焚烧处理法对空气污染严重且浪费大量可回收利用的资源，而目前垃圾的热解处理法垃圾分解不彻底，资源难以回收重复利用。
公开号为CN102433139A的中国文献公开了“一种垃圾裂解净化设备及垃圾裂解净化处理工艺”，其垃圾裂解净化设备包括壳体、投料输送装置，壳体内安装有裂解炉炉体、气体吸收罐、超高频电源主机、碱液容器、气体净化吸附塔，所述裂解炉炉体上下部分别设有进料口和固渣排放口，所述投料输送装置与所述裂解炉炉体的进料口连接，所述裂解炉炉体与气体吸收罐之间连接有气体裂解部件，所述裂解炉炉体还连接有超高频电磁加热器，所述气体裂解部件连接有超高频电磁加热器，所述超高频电磁加热器均与所述超高频电源主机电连接，所述气体吸收罐分别连接有补碱液罐、高密度净化器、气液分离器，所述气体吸收罐及补碱液罐均通过碱液循环泵及所述碱液容器连接，所述高密度净化器设有净化水排放口，所述气液分离器通过风机与所述气体净化吸附塔连接，所述气体净化吸附塔设有洁净气体排放口。此垃圾裂解净化设备快速升温使垃圾迅速碳化，裂解产品难回收再利用，难以确保设备内部的密封性以及难以对垃圾均匀加热，并且难以连续性作业。
因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种密封性高、均匀加热、能连续作业并且裂解产品能回收再用的垃圾热解技术显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种密封性高、物料受热效果好、能连续作业并且裂解产品能回收再用的垃圾热裂解机。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种垃圾热裂解机，包括进料装置，还包括预热处理装置、高温裂解装置和控制器，
预热处理装置包括第一驱动装置、第一螺杆和第一料筒，第一驱动装置与第一螺杆驱动连接，第一螺杆可转动地穿置于第一料筒的内部，
其中，第一料筒的内壁设置有第一发热层和第一保温层，其中，第一保温层设置于第一料筒的内壁与第一发热层之间，第一螺杆与第一发热层之间形成预热区，进料装置与预热区的进料端连通，
高温裂解装置包括第二驱动装置、第二螺杆和第二料筒，第二驱动装置与第二螺杆驱动连接，第二螺杆可转动地穿置于第二料筒的内部，第二料筒的进料端与预热区的出料端连通，
其中，第二料筒的内壁设置有第二发热层和第二保温层，第二保温层设置于第二料筒的内壁与第二发热层之间，第二螺杆与第二发热层之间形成裂解区， 控制器用于控制进料装置、预热处理装置与高温裂解装置自动运作，第一驱动装置、第二驱动装置、第一发热层和第二发热层分别与控制器电连接。
其中，进料装置包括进料筒、第三驱动装置、第三料筒和第三螺杆，第三驱动装置与第三螺杆的一端驱动连接，第三螺杆的另一端可转动地穿置于第三料筒的内部，进料筒与第三料筒的进料端连通。
优选的，第三螺杆的中轴线与第一螺杆的中轴线相互垂直。
优选的，第三螺杆设置于第一螺杆的下方。
优选的，上述的垃圾热裂解机还包括煤炭冷却装置，煤炭冷却装置包括第四驱动装置、第四料筒、第四螺杆和水循环器，第四驱动装置与第四螺杆驱动连接，第四螺杆的一端可转动地穿置于第四料筒的内部，且第四螺杆与第四料筒的内壁之间形成煤炭冷却区，第四螺杆沿其中轴线方向开设有水循环通道，水循环通道与水循环器装配连通。
更优选的，上述的垃圾热裂解机还包括处理酸性气体的喷淋塔，喷淋塔的下部与高温裂解装置的裂解区连通。
优选的，第一发热层包括至少两个温度依次梯度上升的预热发热区，多个预热发热区之间相互独立工作。
更优选的，预热发热区的数目设置为五个。
优选的，第二发热层包括至少两个温度依次梯度上升的高温发热区，多个高温发热区之间相互独立工作。
更优选的，高温发热区的数目设置为五个。
本发明的有益效果：
一种垃圾热裂解机，包括进料装置，还包括预热处理装置、高温裂解装置和控制器，预热处理装置的第一驱动装置与第一螺杆驱动连接，第一螺杆可转动地穿置于第一料筒的内部，第一料筒的内壁设置有第一发热层和第一保温层；高温裂解装置的第二驱动装置与第二螺杆驱动连接，第二螺杆可转动地穿置于第二料筒的内部，第二料筒的内壁设置有第二发热层和第二保温层，第二保温层设置于第二料筒的内壁与第二发热层之间，第二螺杆与第二发热层之间形成裂解区，第一驱动装置、第二驱动装置、第一发热层和第二发热层分别与控制器电连接。
本发明的预热处理装置可使物料无氧密封置于第一螺杆与第一料筒之间，物料经进料装置进入预热区并堆积于预热区的进料端，物料在第一螺杆与第一料筒之间受压挤实，物料间的空气被挤压赶走，且物料在第一螺杆与第一料筒之间形成缺氧密封第一螺杆与第一料筒的固体塞，通过被挤压而填塞于第一螺杆与第一料筒之间的物料使使预热处理装置的内部形成密闭、缺氧的工作区，物料在工作区内的250~450℃的温度下灭菌并且部分分解。本发明的高温裂解装置与预热处理装置的结构及原理基本相同，不仅通过第二螺杆螺旋推动挤压的物料密封第二螺杆与第二料筒，从而确保了裂解区的密封性及无氧条件，物料先经与热处理装置预热处理后在无氧、900~1100℃的高温下裂解成可燃气体、焦油以及焦炭煤，产物回收利用率高、污染物排放少、几乎实现零废气、零废液及零废渣排放，相比于其他垃圾处理技术不仅高效环保，而且产物回收利用率高。此外，处理垃圾获得的焦炭煤燃烧热值高达3000大卡，能创造出新的经济利益价值。同时，本发明的预热处理装置及高温裂解装置均使用螺杆推动物料前进，整个垃圾热裂解机能高效连续作业，工作效率高。本发明具有密封性高、物料受热效果好、环保零排放、连续作业及工作效率高等优点。
附图说明
利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的一种垃圾热裂解机的一个实施例的结构示意图。
图2是本发明的一种垃圾热裂解机的预热处理装置一个实施例的结构示意图。
图3是本发明的一种垃圾热裂解机的高温裂解装置一个实施例的结构示意图。
图4是本发明的一种垃圾热裂解机的进料装置与预热处理装置位置的关系示意图。
图5是本发明的一种垃圾热裂解机的进料装置一个实施例的结构示意图。
图6是本发明的一种垃圾热裂解机的煤炭冷却装置一个实施例的结构示意图。
图1至图6中包括有：
100预热处理装置、101第一驱动装置、102第一料筒、103第一螺杆、
200高温裂解装置、201第二驱动装置、202第二料筒、203第二螺杆、
300进料装置、302第三驱动装置、303第三料筒、304第三螺杆、
400煤炭冷却装置、401第四驱动装置、402第四料筒、403第四螺杆、404水循环通道。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步说明。
实施例1。
如图1所示，一种垃圾热裂解机，包括进料装置300、预热处理装置100、高温裂解装置200和控制器，进料装置300与预热处理装置100的进料端连通，预热处理装置100的出料端与高温裂解装置200的进料端连通。
如图2所示，本实施例的预热处理装置100包括第一驱动装置101、第一螺杆103和第一料筒102，第一驱动装置101与第一螺杆103驱动连接，第一螺杆103可转动地穿置于第一料筒102的内部，且第一螺杆103与第一料筒102之间通过被第一螺杆103挤压的物料实现与进料口外界的密封，避免外界空气进入第一料筒102内，达到预热区及裂解区的缺氧目的。其中，第一料筒102的内壁设置有第一发热层和第一保温层，其中，第一保温层设置于第一料筒102的内壁与第一发热层之间，第一螺杆103与第一发热层之间形成预热区，进料装置300与预热区的进料端连通。垃圾经筛选初步处理后的物料通过进料装置300进入并堆积于预热处理装置100的预热区的进料端，物料在第一螺杆103与第一料筒102之间受压挤实而物料间的空气被挤压赶走，并在第一螺杆103与第一料筒102之间形成缺氧密封第一螺杆103与第一料筒102的固体塞，第一螺杆103螺旋推动密实的物料前进，使预热处理装置100的内部形成隔热保温、缺氧、密封的密闭工作区，处于预热区内的物料与第一发热层紧密接触并匀速旋转前进，整个预热过程受热均匀，物料在250~400℃的预热温度下灭菌并且部分分解。
如图3所示，本实施例的高温裂解装置200包括第二驱动装置201、第二螺杆203和第二料筒202，第二驱动装置201与第二螺杆203驱动连接，第二螺杆203可转动地穿置于第二料筒202的内部，且第二螺杆203与第二料筒202之间通过被第二螺杆203挤压的物料实现裂解区的密封，避免空气进入第二料筒202内，达到裂解区的缺氧目的，第二料筒202的进料端与预热区的出料端连通。其中，第二料筒202的内壁设置有第二发热层和第二保温层，第二保温层设置于第二料筒202的内壁与第二发热层之间，第二螺杆203与第二发热层之间形成裂解区。本发明的高温裂解装置200与预热处理装置100的结构基本相同，物料经过预热处理装置100加热处理后进入裂解区，同样在第二螺杆203与第二料筒202之间形成密实的固体塞状，此结构确保了裂解区的密封性及无氧条件，处于裂解区内的物料与第二发热层紧密接触并匀速旋转前进，均匀受热，物料在250~400℃的预热温度下灭菌并且部分分解。物料在无氧、900~1100℃的高温下裂解成可燃气体、焦油以及焦炭煤，产物回收利用率高、污染物排放少、几乎实现零废气、零废液及零废渣排放，相比于其他垃圾处理技术不仅高效环保，而且产物回收利用率高，处理垃圾获得的焦炭煤燃烧热值高达3000大卡，能创造出新的经济利益价值。
控制器用于控制进料装置300、预热处理装置100与高温裂解装置200自动运作，第一驱动装置101、第二驱动装置201、第一发热层和第二发热层分别与控制器电连接。本发明的预热处理装置100及高温裂解装置200均使用螺杆旋转推动物料前进，并由控制器控制驱动装置驱动螺杆转动，本发明的垃圾热裂解机运转平稳、承载力大、寿命长，能大规模连续作业，工作效率高。
实施例2。
如图4和5所示，本实施例的一种垃圾热裂解机的进料装置300与预热处理装置100装配连通，且该进料装置300包括进料筒301、与控制器电连接的第三驱动装置302、第三料筒303和第三螺杆304，第三驱动装置302与第三螺杆304的一端驱动连接，第三螺杆304的另一端可转动地穿置于第三料筒303的内部，且第三螺杆304与第三料筒303的连接处密封装配，进料筒301位于第三料筒303的上方且与第三料筒303的进料端连通。其中，第三螺杆304的中轴线与第一螺杆103的中轴线相互垂直，且第三螺杆304设置于第一螺杆103的下方。
为了确保预热处理装置100及高温裂解装置200内处于无氧、密闭的状态，本实施例的进料装置300也利用了螺杆进料挤出的结构原理，垃圾经初步除杂处理的物料从进料筒301进入第三料筒303与第三螺杆304之间，并经挤压赶走物料间的空气后密实地填充于第三料筒303与第三螺杆304之间，使进料装置300的内部形成密封、缺氧的环境，后续作业中不会因物料的加入而带进空气，确保预热处理装置100及高温裂解装置200没有空气，处于缺氧状态。密实填充的物料被第三螺杆304旋转推进至预热处理装置100的预热区，由于第三螺杆304设置于第一螺杆103的下方，且第三螺杆304的中轴线与第一螺杆103的中轴线相互垂直，物料直接送至第一螺杆103的下方，不会发生拉空的现象，保证进入预热区内的物料能紧密填充于第一螺杆103及第一料筒102之间以良好受热、灭菌、分解并前进。
本实施例的主要技术方案与实施例1基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。
实施例3。
本实施例的一种垃圾热裂解机在实施例2的基础上，还包括垃圾热裂解机还包括处理酸性气体的喷淋塔，喷淋塔的下部与高温裂解装置200的裂解区连通。物料在高温裂解装置200内裂解生成酸性气体、可燃气体、焦油以及焦炭煤，高温裂解装置200内的气压大于喷淋塔内的气压，在负压的作用下，酸性气体及可燃气体流入喷淋塔，喷淋塔通过使用石灰水等碱性溶液或者碱性填料去除NO、NO2、SO2、H2S、HCl及HCN等酸性气体，从而获得洁净的可燃气体。喷淋塔的结构及原理属于现有技术，在此不再详述。
本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2中的解释，在此不再进行赘述。
实施例4。
本实施例的一种垃圾热裂解机在实施例3的基础上，还包括煤炭冷却装置400，煤炭冷却装置400包括第四驱动装置401、第四料筒402、第四螺杆403和水循环器，控制器与第四驱动装置401电连接，第四驱动装置401与第四螺杆403驱动连接，第四螺杆403的一端可转动地穿置于第四料筒402的内部，且第四螺杆403与第四料筒402的内壁之间形成煤炭冷却区，第四螺杆403沿其中轴线方向开设有水循环通道404，水循环通道404与水循环器装配连通。通过水循环器使冷却水在第四螺杆403内设的水循环通道404循环流动，由冷却水通过热传递对第四螺杆403及第四料筒402之间的裂解产物，即煤炭，进行冷却降温，冷却效果好，有效抑制二恶英的生成，同时避免高温裂解后的煤炭未降温遇氧燃烧或者飞溅伤人的情况发生，更加安全。
本实施例的第一驱动装置101、第二驱动装置201、第三驱动装置302及第四驱动装置401均主要由电动机、耦合器或联轴器、减速器组成，其连接方式及工作原理均是现有技术，在此不再详述。
本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2或者实施例3基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2或者实施例3中的解释，在此不再进行赘述。
实施例5。
本实施例的一种垃圾热裂解机与实施例4的不同之处在于，本实施例的第一发热层包括至少两个温度依次梯度上升的预热发热区，多个预热发热区之间相互独立工作且温度梯度上升，第二发热层包括至少两个温度依次梯度上升的高温发热区，多个高温发热区之间相互独立工作且温度梯度上升。
将第一发热层和第二发热层均设置为多区发热，使温度梯度上升，物料受热效果好，物料裂解彻底，温度控制灵活性高。
本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2或者实施例3或者实施例4基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2或者实施例3或者实施例4中的解释，在此不再进行赘述。
实施例6。
本实施例的一种垃圾热裂解机与实施例5的不同之处在于，本实施例的预热发热区的数目设置为五个且温度依次梯度上升，具体温度依次为250℃、300℃、350℃、400℃及450℃，在250~400℃的温度下可完全分解除掉物料中的含卤物质，基本灭杀所有细菌。
同时，本实施例的高温发热区的数目设置为五个且温度依次梯度上升，具体温度依次为900℃、950℃、1000℃、1050℃及1100℃，在无氧、900~1100℃温度下，物料中的有机物可完全裂解生成CH4、H2、CO、CO2、NO、NO2、C2H4、NH3、H2S、HCl、SO2及HCN等小分子气体，低硫低氯高碳的高燃烧热值焦煤炭及焦油，小分子气体经喷淋塔处理去酸性气体可获得可燃气体回收再用。本实施例的垃圾热裂解机基本能实现零污染排放、高回收利用率及经济效益好的目的。
本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2或者实施例3或者实施例4基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2或者实施例3或者实施例4中的解释，在此不再进行赘述。
实施例7。
本实施例的一种垃圾热裂解机的第一保温层和第二保温层均为耐高温石棉层，当然除了耐高温石棉层，第一保温层和第二保温层也可以设置为软瓷保温层、膨胀珍珠岩绝热层及气凝胶层等，只要能实现保温绝热效果即可。第一保温层及第二保温层分别贴设于第一料筒102及第二料筒202的内壁，第一发热层及第二发热层分别沿着第一料筒102的内壁及第二料筒202的内壁设置，此结构能够对物料进行有效的加热，加热效果理想。
本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2或者实施例3或者实施例4基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2或者实施例3或者实施例4中的解释，在此不再进行赘述。
实施例8。
本实施例的一种垃圾热裂解机与实施例5的不同之处在于，本实施例的控制器为PLC控制器（可编程逻辑控制器），其采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。通过控制器可实现垃圾处的自动化处理作业，效率高、参数控制准确、节约人力成本。当然，控制器除了可为PLC控制器外还可为计算机系统等智能控制设备，只要能实现控制垃圾热裂解机运行的功能即可。
本实施例的主要技术方案与实施例1或者实施例2或者实施例3或者实施例4基本相同，在本实施例中未作解释的特征，采用实施例1或者实施例2或者实施例3或者实施例4中的解释，在此不再进行赘述。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种垃圾热裂解机，包括进料装置，其特征在于：还包括预热处理装置、高温裂解装置和控制器，
所述预热处理装置包括第一驱动装置、第一螺杆和第一料筒，所述第一驱动装置与所述第一螺杆驱动连接，所述第一螺杆可转动地穿置于所述第一料筒的内部，
其中，所述第一料筒的内壁设置有第一发热层和第一保温层，其中，所述第一保温层设置于所述第一料筒的内壁与所述第一发热层之间，所述第一螺杆与所述第一发热层之间形成预热区，所述进料装置与所述预热区的进料端连通，
所述高温裂解装置包括第二驱动装置、第二螺杆和第二料筒，所述第二驱动装置与所述第二螺杆驱动连接，所述第二螺杆可转动地穿置于所述第二料筒的内部，所述第二料筒的进料端与所述预热区的出料端连通，
其中，所述第二料筒的内壁设置有第二发热层和第二保温层，所述第二保温层设置于所述第二料筒的内壁与所述第二发热层之间，所述第二螺杆与所述第二发热层之间形成裂解区， 所述控制器用于控制进料装置、预热处理装置与高温裂解装置自动运作，所述第一驱动装置、第二驱动装置、第一发热层和第二发热层分别与所述控制器电连接；
所述进料装置包括进料筒、第三驱动装置、第三料筒和第三螺杆，所述第三驱动装置与所述第三螺杆的一端驱动连接，所述第三螺杆的另一端可转动地穿置于所述第三料筒的内部，所述进料筒与所述第三料筒的进料端连通；
所述第三螺杆的中轴线与所述第一螺杆的中轴线相互垂直；
所述第三螺杆设置于所述第一螺杆的下方；
还包括煤炭冷却装置，所述煤炭冷却装置包括第四驱动装置、第四料筒、第四螺杆和水循环器，所述第四驱动装置与所述第四螺杆驱动连接，所述第四螺杆的一端可转动地穿置于所述第四料筒的内部，且所述第四螺杆与所述第四料筒的内壁之间形成煤炭冷却区，所述第四螺杆沿其中轴线方向开设有水循环通道，所述水循环通道与所述水循环器装配连通。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾热裂解机，其特征在于：还包括处理酸性气体的喷淋塔，所述喷淋塔的下部与所述高温裂解装置的裂解区连通。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾热裂解机，其特征在于：所述第一发热层包括至少两个温度依次梯度上升的预热发热区，多个预热发热区之间相互独立工作。
4.根据权利要求3所述的一种垃圾热裂解机，其特征在于：所述预热发热区的数目设置为五个。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾热裂解机，其特征在于：所述第二发热层包括至少两个温度依次梯度上升的高温发热区，多个高温发热区之间相互独立工作。
6.根据权利要求5所述的一种垃圾热裂解机，其特征在于：所述高温发热区的数目设置为五个。
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