CN105157032A - 磁化裂解装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种处理有机废弃物的磁化裂解装置，包括装置本体、投料装置、炉箅、磁化空气生成装置、送风机、排灰装置、二次燃烧装置、排水阀和防爆阀，其中排气装置包括碱水洗箱、欠氧燃烧室、全氧燃烧段和高温催化室。本申请的磁化裂解装置具有环保、高效、安全的特点，有机废弃物经磁化裂解反应和二次燃烧处理后，所排放的废气中二恶英含量近乎为零。

Description

磁化裂解装置

技术领域

本发明涉及一种处理有机废弃物的磁化裂解装置，特别是涉及一种对塑料制品、橡胶制品、有机化工废料等有机物进行处理的低温磁化裂解装置。

背景技术

垃圾处理的传统方式有填埋、焚烧，对于医疗垃圾、废旧轮胎等塑料制品、橡胶制品等有机物的两种处理方式都会造成一定的二次污染，尤其是有机物在焚烧过程中产生如HCI、SO_x、NO_x等酸性气体、剧毒的含氯高分子化合物(统称二恶英类物质)，以及灰尘等，造成严重的大气污染。为了克服垃圾焚烧技术的缺点，开发了垃圾热解技术。

在密闭的装置本体内注入一定量的强磁化空气，形成电离空间，再注入少量氧气，使氧分子[O₂]原子间的结合被撕开，变成活泼、不稳定且反应性又极强的原子状态的氧，在密闭磁热作用条件下，电子加速从原子中分离，负电子和原子(核)不稳定地混杂在一起，形成等离子状态，等离子状态氧具有强大能量能从表面开始迅速将有机物完全氧化成碎小氧化物至元素状态，待处理有机物同时被间接磁化，大大提高热解效率，实现了待处理物在200-400℃的低温状态下裂解，并在这过程中放出热量。被加速分离的电子渗入待处理有机物分子链，通过夺取有机物碳氢结构中的氢或渗入碳分子撕裂碳分子结合链并迅速扩散，形成具有很大能量的裂解场，完成有害有机物的处理。

实用新型专利CN200620041415.4提供了一种用于固体废物处理的磁化空气热解装置，通过少量经磁化的空气来维持固体废物的持续热解，同时处理物被间接磁化，提高热解效力，热解气化在600℃左右实现，基本避免二恶英的产生，且热解过程无需任何能源。但是该装置在技术上仍存在一定问题：该装置从炉体顶部投料，工作过程中打开投料门投料时会有大量烟尘从投料口冒出，污染环境；磁性气体从炉体底部进入，堆积的待处理物较多时其内部和上部能接触到的磁性气体较少，热解效率难以保证；热解在600℃左右进行，仍会产生大量二恶英，并且废气直接排放，产生的二恶英直接进入大气，污染环境；采用脱臭筒吸附飞灰，脱臭筒需频繁更换，增加工作量；排渣门设置在炉体底部，排渣由人工进行很不方便，而且由于风机的存在工作过程中打开排渣门排渣时，由于风机的作用灰渣会被气流直接吹出，若是只能停机排渣就无法保证工作效率；设置有水蒸气生产装置，水蒸气会在炉体内凝结、下沉到炉底，这部分水分无法排出，混合进酸性气体后对炉体产生腐蚀。

实用新型专利CN201220233930.8提供了另一种垃圾磁化裂解装置，采用了不同的通风结构，将磁化空气送入待处理物的内部，通过磁场对垃圾进行磁化降低垃圾分子间的内聚力，以达到降低垃圾裂解所需的热能在低温下进行裂解的目的。但是该装置仅能用于处理生活垃圾；将通风管设置在炉体的中央限制了所投入炉体内待处理物的体积，对于大件垃圾只能将其绞碎后投入，增加工作环节；反应在250℃至450℃的范围内进行，在该温度范围燃烧有机物仍会有二恶英产生，该装置并未进行处理而是直接排放，污染环境；中空的炉壁和风管容易被反应产生的灰烬堵住。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种环保、高效、安全的磁化裂解装置，有机物在较低温度下利用磁化空气进行充分裂解，反应温度控制在150-350℃的范围内，反应产生的少量二恶英经二次燃烧处理达到近乎零排放的效果，满足国家排放标准，即使投入的待处理物全部是塑料等有机物，本磁化裂解装置也能大量处理，不会因长期大量燃料导致二恶英浓度增加，即大量反应后排放的气体也能够满足排放标准。

本申请要解决的技术问题还在于提供一种能够自动除灰的磁化裂解装置。作为一种垃圾处理装置，为发挥最大功效本装置需要长时间连续运行，在此过程中会产生很多灰烬，若排灰由人工进行将大大增加工作量，而且打开排灰口后空气进入内部导致压强增大会影响磁化裂解效果，本申请的磁化裂解装置能够自动排灰，因此工作效率最大化。

本申请要解决的技术问题还在于提供一种对待处理物干燥程度要求不高，能排尽装置内部积水的磁化裂解装置，由于内部反应温度较低，待处理有机物湿度较高时装置本体内部会有积水，本申请的磁化裂解装置能够排尽积水。

为达到上述目的，本申请的磁化裂解装置整体密封，所述磁化裂解装置包括：装置本体、投料装置、炉篦、磁化空气生成装置、送风机、处理促进箱、排灰装置、排水阀、二次燃烧装置、防爆阀，其中，

所述投料装置设在装置本体侧面上部，投料装置包括设在装置本体侧面上的进料口以及设在进料口外部的投料门，进料口和投料门之间构成投料空间，投料门可打开和关闭，投料门分为两层，内层相对于外层可平行活动，即内层从投料门位置可向装置本体的进料口移动，内层上设置有推杆，推杆穿过外层上设置的推杆孔，推动推杆，将被处理物送入磁化裂解装置内；投料装置在进料口内侧位置设有可开启和关闭的内挡板，在加料时内挡板将进料口盖住，以阻止投料时烟气泄漏。

作为优选，投料装置底部可设置为向下的斜坡，方便待处理物进入装置本体。将投料装置设在装置本体的侧面，配合内挡板的作用，在装置运行过程中追加投料时，不会有气体从投料门处溢出，既能保证无污染，又保证了操作人员的安全；同时投料门内层设为活动连接，可将全部待处理物都投入装置本体内部，不会有余留。

炉篦为网状结构，将装置本体分为上下两部分，上部分堆放待处理垃圾，下部分为灰烬收集区，炉篦下方还设有可拔插的电加热棒提供初始热量，反应开始后电加热棒可通过设置在装置本体侧壁的孔拔出，也可留在装置本体内部。

磁化空气生成装置设在装置本体的外部，采用永磁铁将空气磁化，经磁化的空气从进风口进入装置本体内，进风口分别设在炉篦的上方和下方，即磁化空气分别从待处理物的上方和下方进入，能够使磁化裂解充分进行。而现有技术中空气仅从待处理物上方进入，因压力不够会在装置本体内部形成暗区，磁化空气无法到达暗区，影响磁化效果，进而影响反应效率和效果。采用本发明的结构，空气同时从待处理物上方和下方进入，增加磁化空气与待处理物的接触，从而保证磁化裂解充分进行。

送风机与磁化空气生成装置连接，空气经过送风机进入磁化空气生成装置，经磁化后从进风口进入装置本体内部，进风量可调节。采用这样的结构，保证装置本体内部有源源不断的磁化空气，同时通过监测装置本体内部温度以及排放的废气含量，随时调整进风量。

处理促进箱安装在装置本体侧面，其底部与炉篦基本持平，根据装置本体的高度以及内部上方的高度，处理促进箱可设置为不同的高度，处理促进箱内设有磁化材料，可促进装置本体内的磁化程度，增加反应效率；为进一步增加反应效率，在使用本磁化裂解装置时还可以向装置本体内投入磁化材料，与待处理物混合，增加磁化效果。采用这样的结构和方法，可进一步加强待处理物和空气的磁化程度，进而提高反应效率和效果，使磁化裂解反应在低温下充分进行。

排灰装置安装在炉篦下方，包括集灰斜面、灰槽、转轴，集灰斜面与装置本体的内壁接触，向灰槽位置呈向下的斜面，从炉篦掉落的灰烬沿斜面进入灰槽，灰槽内壁呈圆孤形，一端延伸到装置本体外部，末端封闭，伸出装置本体的部分靠近末端处有排灰口，排灰口可打开可关闭；转轴与灰槽内圆同心设置，设有螺旋片，其外径等于或略小于灰槽内壁的直径，当转轴旋转时，由于螺旋片的作用将灰槽中收集的灰烬自动赶到末端从排灰口排出；转轴由设置在装置本体外部的电机驱动，实现自动排灰。采用这样的结构，使排灰自动进行，节省人工成本，而且即使将排灰口打开，由于灰槽内仍有灰烬的存在，装置本体内部仍然处于密封状态，不会有空气从排灰口处进入，保证装置本体内氧含量不会突然增加，使装置可以连续运行，保证工作效率。

装置本体的底部侧面设有排水阀，与之配合，装置本体的底部设有一向排水阀倾斜的斜面。本磁化裂解装置对待处理物的干燥程度要求不高，待处理物可带有一定的水分，这些水分会滴落到装置底部，同时，由于磁化裂解反应在150-350℃的范围内进行，产生的水蒸气会在装置本体的内壁凝结，并滑落至底部。底部聚集的水分混入反应产生的酸性气体后会具有腐蚀性，可将装置腐蚀。采用这样的结构，及时将废水排出，保证装置的使用寿命。

本磁化裂解装置还设有二次燃烧装置，包括碱洗水箱、欠氧燃烧室、全氧燃烧段、高温催化室，碱洗水箱与装置本体顶部的排气口相连，内盛碱性液体，装置本体内反应产生的废气从排气孔经管道进入碱洗水箱并直接进入碱性液体中，废气中的灰尘、酸性气体以及其它能够溶于水的气体在碱洗水箱内溶解、反应、沉降，进行第一道处理，碱洗水箱顶部设有加水口，可观察水位和加水，底部设有排水阀，在使用一段时间后可将沉降物排出并投入裂解腔本体再次裂解；欠氧燃烧室与碱洗水箱顶部相连，经第一道处理后的废气即经过碱性液体清洗的废气进入欠氧燃烧室，欠氧燃烧室为耐高温材料制成，优选为陶瓷管，外部由耐高温材料如陶瓷纤维毯包裹，并设有电加热装置，将欠氧燃烧室加热至800-1100℃，使废气充分反应；之后废气进入全氧燃烧段，所述全氧燃烧段为欠氧燃烧室部分与高温催化室部分之间形成的间隙段，所述间隙段为0至30毫米，优选0.1mm至30mm，空气从此间隙自由进入，废气在高温下与氧气反应，发生全氧燃烧，在所述全氧燃烧段外安装有能够调节松紧度的套管瓦片，调节空气进气量，控制全氧燃烧的反应程度；之后废气进入高温催化室，高温催化室为耐高温材料制成，高温催化室为方箱结构，箱内设有蜂窝状陶瓷体，陶瓷体内外浸涂催化剂，外部可设置套管，催化剂优选为金属铂。二次燃烧装置仅在全氧燃烧段部分有空气进入，其它部位密封，经二次燃烧四个流程后，废气排入大气。

采用本申请的结构，将磁化裂解产生的废气注入二次燃烧室中的碱洗水箱室，灰烬和一部分水溶性气体溶于水中，不溶于水的气体进入欠氧燃烧室、全氧燃烧段和高温催化室，经过高温燃尽废气，达到二恶英近乎零的排放效果。

最终排放的废气中二恶英数据列表

本磁化裂解装置还设有防爆阀，其安装在装置本体的顶部，装置本体顶部开孔，与防爆阀连接，防爆阀的材料强度比装置本体的材料强度低，如塑料。因为装置本体总体密封，当装置本体内压力过高时，防爆阀先于装置本体破裂以将内部压力释放，避免装置本体爆炸，保证本磁化裂解装置的安全性。

一种使用本申请的磁化裂解装置的方法，在使用所述磁化裂解装置时向所述装置本体内投入磁化材料，与待处理物混合，增加磁化效果。

附图说明

图1为根据本申请的磁化裂解装置的结构示意图。

图2为图1的磁化裂解装置的排灰装置的示意图。

图3为图1的磁化裂解装置的二次燃烧装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的磁化裂解装置作更详细的描述。

图1为根据本申请的磁化裂解装置的结构示意图。

如图1所示，本申请的磁化裂解装置整体密封，所述磁化裂解装置包括装置本体1、投料装置2、炉篦3、磁化空气生成装置4、送风机5、处理促进箱6、排灰装置7、排水阀8、二次燃烧装置9、防爆阀10；

其中，所述投料装置2设在装置本体1右侧上部，投料装置2包括设在装置本体侧面上的进料口26和设在进料口26外部的投料门，进料口26和投料门之间构成投料空间，投料门可打开可关闭，投料门分为两层，内层22相对于外层21可平行活动，即内层22可从投料门位置向装置本体1的进料口26移动，内层22上设置有推杆23，推杆23穿过外层上设置的推杆孔，推动推杆，将被处理物送入磁化裂解装置内。为了防止投料时烟气泄漏，投料装置2在进料口内侧位置设有可绕挡板转轴25转动的内挡板24，通过设置在装置本体1上的挡板手柄来控制内挡板24的旋转，从而在加料时内挡板将进料口盖住；

作为优选，投料装置2底部可设置为向下的斜坡，方便待处理物进入装置本体1；

炉篦3为网状结构，将装置本体1分为上下两部分，上部分堆放待处理垃圾，下部分为灰烬收集区，炉篦下方还设有可拔插的电加热棒来提供初始热量，反应开始后电加热棒可通过设置在装置本体1侧壁的孔拔出，也可留在装置本体1内部；

磁化空气生成装置4设在装置本体1的外部，采用永磁铁将空气磁化，经磁化的空气从进风口41进入装置本体1内，进风口41分别设在炉篦3的上方和下方，即磁化空气分别从待处理物的上方和下方进入；

送风机5与磁化空气生成装置4连接，空气经过送风机5进入磁化空气生成装置4，经磁化后从进风口41进入装置本体1内部，进风量可调节；

处理促进箱6安装于装置本体1侧面，其底部与炉篦3基本持平，视装置本体1的高度以及内部上方的高度，处理促进箱6可设置为不同的高度，处理促进箱6内设有磁化材料，可促进装置本体1内的磁化程度，增加反应效率；

为进一步增加反应效率，在使用本磁化裂解装置时还可以往装置本体1内投入磁化材料，与待处理物混合，增加磁化效果。

图2为图1的磁化裂解装置的排灰装置的示意图。

排灰装置7安装在炉篦下方，包括集灰斜面71、灰槽72、转轴73，集灰斜面71与装置本体1的内壁接触，向灰槽72位置呈向下的斜面，从炉篦3掉落的灰烬沿集灰斜面71进入灰槽，灰槽72内壁呈圆孤形，一端延伸到装置本体1外部，末端封闭，伸出装置本体1的部分靠近末端处有排灰口74，排灰口74可打开/关闭；转轴73与灰槽72内圆同心轴设置，设有螺旋片，其外径等于或略小于灰槽内壁的直径，当转轴73旋转时，由于螺旋片的作用将灰槽72中收集的灰烬自动赶到末端从排灰口74排出；转轴73由设置在装置本体1外部的电机75驱动，实现自动排灰；

装置本体1的底部侧面设有排水阀8，与之配合，装置本体1的底部内部设有一向排水阀8倾斜的斜面。

图3为图1的磁化裂解装置的二次燃烧装置的示意图。

本申请的磁化裂解装置还设有二次燃烧装置9，包括碱洗水箱91、欠氧燃烧室92、全氧燃烧段93、高温催化室94。

碱洗水箱91与装置本体1顶部的排气口相连，内盛碱性液体，装置本体1内反应产生的废气从排气孔经管道进入碱洗水箱91并直接进入碱性液体中，废气中的灰尘、酸性气体以及其它能够溶于水的气体在碱洗水箱91内溶解、反应、沉降，进行第一道处理。碱洗水箱91顶部设有加水口95，可观察水位和加水，底部设有排水阀96，在使用一段时间后应加水，并将沉降物排出。通过碱洗水箱91可以吸收大部分酸性气体，例如NO、NO₂等。

欠氧燃烧室92与碱洗水箱91顶部相连，经第一道处理后的废气(即经过碱性液体清洗的废气)进入欠氧燃烧室92，欠氧燃烧室为耐高温材料制成，优选为陶瓷管，外部由耐高温材料97如陶瓷纤维毯包裹，并设有电加热装置，将欠氧燃烧室加热至800-1100℃，使废气进一步产生反应。欠氧燃烧室92的长度为400至450mm，部分CO等在此初步反应。

然后废气进入全氧燃烧段93，所述全氧燃烧段93为欠氧燃烧室部分92与高温催化室94部分之间形成的间隙段，所述间隙为0至30毫米，空气从此间隙自由进入，废气在高温下与氧气反应，发生全氧燃烧，在所述全氧燃烧段93外安装有能够调节松紧度的套管瓦片98，调节空气进气量，控制全氧燃烧反应程度。未充分燃烧的可燃气体在全氧燃烧段93完全氧化，变为CO₂和水。

然后废气进入高温催化室94，高温催化室94为耐高温材料制成，高温催化室为方箱结构，箱内设有陶瓷体，陶瓷体呈蜂窝状内外全浸涂催化剂，催化剂优选为金属铂，外部设有套管99。二次燃烧装置9仅有全氧燃烧段93部分有空气进入，其它部位密封，经二次燃烧后，使尾气完全净化，实现达标排放。

本磁化裂解装置还设有防爆阀10，安装在装置本体1的顶部，装置本体1顶部开孔，与防爆阀10连接，防爆阀10的材料强度比装置本体1的材料强度低，如塑料，因为装置本体1总体密封，当装置本体1内压力过高时，防爆阀10破裂将内部压力释放，避免装置本体1爆炸，保证本磁化裂解装置的安全性。

本申请的磁化裂解装置可处理包括塑料制品、有机化工残渣、橡胶制品、动物躯体、动物排泄物、纸类、植物秸秆等几乎所有有机物，并且能够完全裂解至灰烬，灰烬在多次循环处理后的存量为原来的1-2％。对于有机和无机结合的物料，可以投入装置中处理，有机物部分变为灰烬，无机物及金属、玻璃可等筛出再利用。如手机、电脑、电池、橡胶轮胎等经裂解后，有机物化为灰烬，其中金属丝、玻璃纤维还留在灰烬中。

Claims (10)

1.一种磁化裂解装置，包括装置本体、投料装置、炉箅、磁化空气生成装置、送风机、排灰装置和二次燃烧装置，其中：

所述二次燃烧装置包括碱洗水箱、欠氧燃烧室、全氧燃烧段、高温催化室；所述碱洗水箱与所述装置本体顶部的排气口相连，内有碱性液体，所述碱洗水箱顶部设有加水口，底部设有排水阀；所述欠氧燃烧室与所述碱洗水箱顶部相连，所述欠氧燃烧室为耐高温材料制成，并设有电加热装置；所述全氧燃烧段为所述欠氧燃烧室部分与所述高温催化室部分之间形成的间隙段；所述高温催化室为方箱结构，箱内设有浸涂催化剂的蜂窝状陶瓷体，所述催化剂为金属铂。

2.根据权利要求1所述的磁化裂解装置，其特征在于：

所述全氧燃烧段的高度为0至30毫米，所述全氧燃烧段外安装有能够调节松紧度的套管瓦片，调节空气进气量，控制全氧燃烧反应。

3.根据权利要求1所述的磁化裂解装置，其特征在于：

所述投料装置设在装置本体的侧面，包括设在装置本体侧面上的进料口以及设在进料口外部的投料门，所述投料门分为两层，内层可从投料门位置向装置本体的进料口移动，内层上设置有推杆，推杆穿过外层上设置的推杆孔。

4.根据权利要求3所述的磁化裂解装置，其特征在于：

所述投料装置在装置本体的进料口内侧位置设有内挡板，在投料时内挡板将所述进料口盖住，以阻止投料时烟气泄漏。

5.根据权利要求1所述的磁化裂解装置，特征在于：

所述磁化空气生成装置设在所述装置本体的外部，经磁化的空气从进风口进入所述装置本体内，所述进风口分别设在炉篦的上方和下方；所述送风机的进风量是可调节的。

6.根据权利要求1所述的磁化裂解装置，其特征在于：

所述磁化裂解装置还包括处理促进箱，所述处理促进箱安装在所述装置本体侧面，所述处理促进箱内设有磁化材料，根据所述装置本体的高度以及内部高度，所述处理促进箱可设置为不同的高度。

7.根据权利要求1所述的磁化裂解装置，其特征在于：

所述排灰装置安装在炉篦下方，包括集灰斜面、灰槽、转轴，所述集灰斜面与所述装置本体的内壁接触，向所述灰槽位置呈向下的斜面，经所述炉篦掉落的灰烬沿所述斜面进入所述灰槽，所述灰槽内壁呈圆孤形，一端延伸到所述装置本体的外部，末端封闭，伸出所述装置本体的部分靠近末端处有排灰口，所述排灰口可打开和关闭；所述转轴与所述灰槽内圆同心设置，所述转轴上设有螺旋片，其外径等于或略小于所述灰槽内壁的直径，当转轴旋转时，由于螺旋片的作用将灰槽中收集的灰烬自动赶到末端从排灰口排出；所述转轴由电机驱动，实现自动排灰。

8.根据权利要求1所述的磁化裂解装置，其特征在于：

所述磁化裂解装置还包括排水阀，所述排水阀安装在所述装置本体的底部侧面，与所述排水阀相配合，所述装置本体的底部设有向所述排水阀倾斜的斜面。

9.根据权利要求1所述的磁化裂解装置，其特征在于：

所述磁化裂解装置还设有防爆阀，所述防爆阀安装在所述装置本体的顶部的开孔处，所述防爆阀的材料强度比所述装置本体的强度低。

10.一种使用权利要求1所述的磁化裂解装置的方法，其特征在于：

在使用所述磁化裂解装置时向所述装置本体内投入磁化材料，与待处理物混合。