CN105171957B - 一种热塑性塑料或化纤的热卷缩装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热塑性塑料或化纤的热卷缩装置和方法，热卷缩装置包括主工艺处理装置，主工艺处理装置包括热卷缩和冷却箱、热风供给装置、冷却介质供给装置、喂料装置、排气管以及固液分离装置，热卷缩和冷却箱包括位于上部的热卷缩区和位于下部的冷却区；热风供给装置包括热风发生器、热风管和布风管；冷却介质供给装置包括冷却介质供给系统和冷却介质供给管道；喂料装置和排气管设在热卷缩和冷却箱的顶部；固液分离装置包括与冷却区的排料口连接的固液分离器。该热卷缩装置能够对热塑性塑料或化纤进行体积缩减，并消除尖锐菱角，具有结构简单、设备成本低、工作效率高、节省能源、自动化程度高、待处理物料的原有物化性能破坏性少等优点。

Description

一种热塑性塑料或化纤的热卷缩装置和方法

技术领域

本发明涉及一种热塑性塑料或化纤的处理装置和方法，具体涉及一种热塑性塑料或化纤的热卷缩装置和方法。

背景技术

地球资源的日益枯竭，资源循环已不容忽视。作为石化产品的塑料再生利用是资源循环利用的重要举措。

热塑性塑料(包括化纤)(例如塑料薄膜、PET碎片等)回收再生工艺通常为：破碎、清洗、脱水，获干净碎片，再进行造粒；造粒的主要目的是：(1)缩减体积，以便于包装和运输；(2)下游利用工序喂料易，不会在喂料口产生“架桥”现象；(3)过滤杂质；(4)在造粒过程中同时均质化或改性。

现有技术中，使用后的热塑性塑料(包括化纤)回收再生过程存在以下问题：(1)因柔性和带尖锐菱角塑料碎片由于蓬松、体积大，不便于包装和运输；(2)塑料碎片(例如饮料瓶PET破碎片)往往形状不规则、带尖锐菱角，在包装和下游工序喂料时出现“架桥”而不利于加工等；(3)塑料在每次加热熔融时都会出现不同程度上的分子键断裂、降解等问题，降低了塑料的再利用性能。

发明内容

本发明的目的在提供一种热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，该热卷缩装置能够对热塑性塑料或化纤进行体积缩减，并消除尖锐菱角，具有结构简单、设备成本低、工作效率高、节省能源、自动化程度高、待处理物料的原有物化性能破坏性少等优点。

本发明的另一个目的在于提供一种应用上述热塑性塑料或化纤的热卷缩装置实现的热塑性塑料或化纤的热卷缩方法。

一种热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，包括主工艺处理装置，该主工艺处理装置包括热卷缩和冷却箱、热风供给装置、冷却介质供给装置、喂料装置、排气管以及固液分离装置，其中：

所述热卷缩和冷却箱包括位于上部的热卷缩区和位于下部的冷却区；

所述热风供给装置包括热风发生器、热风管以及布风管，所述布风管设置在热卷缩区的下方，该布风管上设有多个开口朝上的布风口；

所述冷却介质供给装置包括冷却介质供给系统和冷却介质供给管道、例如水管，所述冷却介质供给管道一端与冷却介质供给系统连接，另一端与所述冷却区连接；

所述喂料装置和排气管设置在热卷缩和冷却箱的顶部；

所述固液分离装置包括与冷却区的排料口连接的固液分离器。

本发明的一个优选方案，其中，还包括辅助工艺处理装置，该辅助工艺处理装置包括热风循环装置和冷却介质循环装置，其中，热风循环装置包括气固分离器，该气固分离器的进料端与所述排气管连接，出风端与热风供给装置的热风发生器连接；所述冷却介质循环装置包括冷却水箱，该冷却水箱的进水端与所述固液分离器的出水端连接，该冷却水箱的出水端与所述冷却介质供给系统连接。

采用上述热风循环装置的作用在于，一方面对热卷缩和冷却箱的热风进行重复利用，防止热风直接排放到外面造成热污染，另一方面，对从热卷缩和冷却箱中排出的热风中的固体物料进行二次分离，实现物料的充分回收；采用上述冷却介质循环装置的作用在于对冷却介质进行重复利用，节省资源。

优选地，所述气固分离器的内腔包括位于上部的旋风分离区和位于下部的冷却区，所述冷却介质供给装置中的冷却介质供给管道分别与气固分离器和热卷缩和冷却箱的冷却区连接；所述气固分离器的底部与固液分离器连接。通过上述结构，让气固分离器中分离出来的固体物料掉落到冷却区中进行冷却，冷却后的物料送到固液分离器中脱水，从而与热卷缩和冷却箱中的固体物料汇集到一起。

本发明的一个优选方案，其中，所述喂料装置的下侧设有布料装置，该布料装置包括设置在热卷缩和冷却箱的侧壁上的风嘴以及与风嘴连接的风机，所述风嘴的出风口沿水平设置。

由于热卷缩和冷却箱的顶部同时需要设置喂料装置和排气管，通常排气管的入口设置在热卷缩和冷却箱顶部靠近中间的位置，而喂料装置设置在热卷缩和冷却箱顶部靠近边缘的位置，因此从喂料装置中进入热卷缩区的物料难以均匀分布在热卷缩区中。通过设置上述布料装置，对从喂料装置中喂入的物料进行布料，使得物料在热卷缩区内能够均匀分布，防止物料结团和分布不均匀而影响热卷缩效果。该布料装置的工作原理是：物料从喂料装置中进入热卷缩区后，由风嘴吹出的气体沿水平方向吹送物料，让物料向热卷缩区中离喂料装置出料口较远的部位移动，确保物料在热卷缩区中的均匀分布，使进入热卷缩区内物料能均匀、充分地与热风接触。

本发明的一个优选方案，其中，所述布风管设置成栅格状结构，所述多个布风口均匀分布在热卷缩和冷却箱的横截面上。这样能够让热风均匀地分布在热卷缩和冷却箱的横截面上，同时往上吹动的气流使待处理物料在热卷缩区内出现流化状态，让物料均匀受热。

本发明的一个优选方案，其中，所述热风发生器为电加热装置、电磁加热装置或燃料燃烧加热装置。所述燃料燃烧加热装置可采用燃气、煤与生物质燃料等方式。

本发明的一个优选方案，其中，所述热卷缩和冷却箱的上部的内壁上设有夹套，该夹套上连接有进水管和出水管，该进水管和出水管与冷媒循环供给系统连接。通过向夹套内输入冷媒，确保夹套内侧面处于相对低温状态，防止熔融状的待处理物料粘结在内壁上。

本发明的一个优选方案，其中，所述热卷缩和冷却箱内的上部设有环绕侧壁的环形冷媒通道，该环形冷媒通道的下部设有环形冷媒出口；所述环形冷媒通道与冷媒循环供给系统连接。通过向环形冷媒通道内通入冷媒，该冷媒从环形冷媒出口中流出，从而在热卷缩和冷却箱的热卷缩区的侧壁出形成环形的水帘，防止熔融状的待处理物料粘结在内壁上。

本发明的一个优选方案，其中，所述热卷缩和冷却箱的冷却区的排料口为设置在冷却区上部的溢流口或/和设在冷却区底端的泄流口，所述溢流口和泄流口中设有开闭控制机构。根据处理物料与冷却介质(例如水)的密度比，掉落到冷却介质中的物料呈漂浮或下沉状态，当物料漂浮在冷却介质上时，利用所述溢流口排出物料及冷却介质，当物料下沉到冷却介质底部时，通过所述泄流口排出物料及冷却介质。工作时，根据具体需要通过开闭控制机构控制溢流口或泄流口打开或关闭，或者同时开启或关闭，实现物料和冷却介质的排放。

一种应用上述热塑性塑料或化纤的热卷缩装置实现的热塑性塑料或化纤的热卷缩方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)待处理的热塑性塑料或化纤从喂料装置中进入到热卷缩和冷却箱的热卷缩区中；同时，热风供给装置将特定温度的热风经热风管和布风管中送入到热卷缩区中，热风从布风口中向上吹出；

(2)热塑性塑料或化纤在热风气流的作用下在热卷缩区的上部作流化运动，同时因受热而发生卷缩变成塑料团粒，当比表面积缩小、物料的重力大于气流的向上托浮力时，物料在重力作用下坠入冷却介质中；而比表面积较大、自身的重力未能克服热气流向上的托浮力的物料将在流化状态继续受热卷缩；

(3)坠入冷却介质中的塑料团粒与冷却介质直接接触快速冷却，冷却后的塑料团粒物料被冷却介质携带从排料口中排出；

(4)从排料口排出的塑料团粒物料和冷却介质进入到固液分离器中进行固液分离，获得干燥的塑料团粒物料。

本发明的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置的工作原理是：

本发明的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，利用热风对热塑性塑料或化纤碎片进行流化加热，热塑性塑料或化纤碎片受热时表面积尽可能缩小，从而发生自流平和卷曲的现象，使碎片中尖锐、单薄部分在热风作用下，实现缩团而减少比表面积和消除碎片的尖锐角，变成塑料团粒，便于下一工序的使用。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明的热卷缩装置能对热塑性塑料或化纤碎片进行加热卷缩，消除碎片的尖锐菱角，使得物料缩减成体积小、表面圆盾的塑料团粒，便于包装、运输和后续工艺的使用。

2、本发明的热卷缩装置通过热风使得物料卷缩，没有完全熔融，使得待处理物料的原有物化性能破坏性少。

3、本发明的热卷缩装置的结构简单，设备制造成本低。

4、本发明的热卷缩装置中的热风以流化床式的工作模式对物料进行加热，工作效率高，并且可实现自动化作业。

5、本发明的热卷缩装置利用热风作为加热介质，可以重复循环利用，节省能源。

附图说明

图1为本发明的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置的一个具体实施方式的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图(放大图)。

图3为本发明的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置的第二个具体实施方式中热卷缩和冷却箱部分的结构示意图。

图4为本发明的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置的第三个具体实施方式中热卷缩和冷却箱部分的结构示意图。

图5为本发明的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置的第四个具体实施方式中热卷缩和冷却箱部分的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

参见图1，本发明的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置主要由主工艺处理装置和辅助工艺处理装置构成。

参见图1和图2，所述主工艺处理装置包括热卷缩和冷却箱1、热风供给装置2、冷却介质供给装置3、喂料装置4、排气管5以及固液分离装置。其中：所述热卷缩和冷却箱1包括位于上部的热卷缩区1-1和位于下部的冷却区1-2，其中，热卷缩区1-1呈圆筒结构，冷却区1-2呈锥形结构。所述热风供给装置2包括热风发生器2-1、热风管2-2以及布风管2-3，所述布风管2-3设置在热卷缩区1-1的下方，该布风管2-3上设有多个开口朝上的布风口2-4，所述热风发生器2-1上连接有风机2-5。所述冷却介质供给装置3包括冷却介质供给系统和冷却介质供给管道3-1，所述冷却介质供给管道3-1一端与冷却介质供给系统连接，另一端与所述冷却区1-2连接；所述冷却介质供给系统包括冷却介质存储容器和泵3-2。所述喂料装置4和排气管5设置在热卷缩和冷却箱1的顶部。所述固液分离装置包括与冷却区1-2的排料口连接的固液分离器，该固液分离器为脱水机6。

参见图1，所述辅助工艺处理装置包括热风循环装置和冷却介质循环装置，其中，热风循环装置包括气固分离器9，该气固分离器9的进料端与所述排气管5连接，出风端通过风机2-5与热风供给装置2的热风发生器2-1连接。所述冷却介质循环装置包括冷却水箱10，该冷却水箱10的进水端与所述脱水机6的出水端连接，该冷却水箱10的出水端与所述冷却介质供给系统连接中的泵3-2连接，该冷却水箱10同时作为冷却介质供给系统中的冷却介质存储容器。通过设置上述热风循环装置，一方面对热卷缩和冷却箱1的热风进行重复利用，防止热风直接排放到外面造成热污染，另一方面，对从热卷缩和冷却箱1中排出的热风中的固体物料进行二次分离，实现物料的充分回收；采用上述冷却介质循环装置的作用在于对冷却介质进行重复利用，节省资源。

参见图1，所述气固分离器9的内腔包括位于上部的旋风分离区9-1和位于下部的冷却区9-2，所述冷却介质供给装置3中的冷却介质供给管道3-1分别与气固分离器9和热卷缩和冷却箱1的冷却区1-2、9-2连接；所述气固分离器9的底部与脱水机6连接。通过上述结构，让气固分离器9中分离出来的固体物料掉落到冷却区9-2中进行冷却，冷却后的物料送到脱水机6中脱水，从而与热卷缩和冷却箱1中的固体物料汇集到一起。

参见图1和图2，所述布风管2-3设置成栅格状结构，所述多个布风口2-4均匀分布在热卷缩和冷却箱1的横截面上。这样能够让热风均匀地分布在热卷缩和冷却箱1的横截面上，让物料均匀受热。

参见图1，所述热卷缩和冷却箱1的冷却区1-2的排料口为设置在冷却区1-2底部的泄流口1-3，该泄流口1-3上设有开闭控制机构，以控制泄流口1-3的开启和关闭。这种结构用于处理密度大于冷却介质的物料，当物料通过受热卷缩成塑料团粒后，向下坠落并沉降到冷却介质中，通过开启泄流口1-3让冷却介质以及物料输送到脱水机6中脱水。所述气固分离器9的冷却区9-2的排料口可采用同样的结构。

参见图1，所述排气管5的入口设置在热卷缩和冷却箱1顶部靠近中间的位置，所述喂料装置4设置在热卷缩和冷却箱1顶部靠近边缘的位置，该喂料装置4包括料斗，料斗内可以设置恒速限量喂料装置，防止物料瞬间过量进入热卷缩区1-1，没能与热风充分作用就进入冷却区1-2。所述喂料装置4的下侧设有布料装置11，该布料装置11包括设置在热卷缩和冷却箱1的侧壁上的风嘴11-1以及与风嘴11-1连接的风机11-2，所述风嘴11-1的出风口沿水平设置。通过设置上述布料装置11，对从喂料装置4中喂入的物料进行布料，使得物料在热卷缩区1-1内能够均匀分布，防止物料结团和分布不均匀而影响热卷缩效果。该布料装置11的工作原理是：物料从喂料装置4中进入热卷缩区1-1后，由风嘴11-1吹出的气体沿水平方向吹送物料，让物料向热卷缩区1-1中离喂料装置4出料口较远的部位移动，确保物料在热卷缩区1-1中的均匀分布，使进入热卷缩区1-1内物料能均匀、充分地与热风接触。

参见图1，所述热风发生器2-1为电加热装置，此外也可以采用电磁加热装置或燃料燃烧加热装置。所述燃料燃烧加热装置可采用燃气、煤与生物质燃料等方式。

参见图1，本发明的应用上述热塑性塑料或化纤的热卷缩装置实现的热塑性塑料或化纤的热卷缩方法，包括以下步骤：

(1)待处理的热塑性塑料或化纤从喂料装置4中进入到热卷缩和冷却箱1的热卷缩区1-1中；同时，热风供给装置2将特定温度的热风经热风管2-2和布风管2-3中送入到热卷缩区1-1中，热风从布风口2-4中向上吹出；

(2)热塑性塑料或化纤在热风气流的作用下在热卷缩区1-1的上部作流化运动，同时因受热而发生卷缩变成塑料团粒，当比表面积缩小、物料的重力大于气流的向上托浮力时，物料在重力作用下坠入冷却介质中；而比表面积较大、自身的重力未能克服热气流向上的托浮力的物料将在流化状态继续受热卷缩；热风及部分物料从排气管5进入到气固分离器9中，经过旋风分离后物料掉落到气固分离器9的冷却区9-2的冷却介质中，分离后的热风送到热风发生器2-1重复利用；

(3)坠入冷却介质中的塑料团粒(包括热卷缩和冷却箱1和气固分离器9的塑料团粒)与冷却介质直接接触快速冷却，冷却后的塑料团粒物料被冷却介质携带从排料口中排出；

(4)从排料口排出的塑料团粒物料和冷却介质进入到脱水机6中进行固液分离，获得干燥的塑料团粒物料。

本发明的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置的工作原理是：

参见图1，本发明的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，利用热风对热塑性塑料或化纤碎片进行流化加热，热塑性塑料或化纤碎片受热时表面积尽可能缩小，从而发生自流平和卷曲的现象，使碎片中尖锐、单薄部分在热风作用下，实现缩团而减少比表面积和消除碎片的尖锐角，变成塑料团粒，便于下一工序的使用。

实施例2

参见图3，本实施例与实施例1相比的不同之处在于：

本实施例中，所述热卷缩和冷却箱1的上部的内壁上设有夹套7，该夹套7上连接有进水管7-1和出水管7-2，该进水管7-1和出水管7-2与冷媒循环供给系统连接。通过向夹套7内输入冷媒，确保夹套7内侧面处于相对低温状态，防止熔融状的待处理物料粘结在内壁上。

实施例3

参见图4，本实施例与实施例1相比的不同之处在于：

本实施例中，所述热卷缩和冷却箱1内的上部设有环绕侧壁的环形冷媒通道8，该环形冷媒通道8的下部设有环形冷媒出口8-1；所述环形冷媒通道8与冷媒循环供给系统连接。通过向环形冷媒通道8内通入冷媒，该冷媒从环形冷媒出口8-1中流出，从而在热卷缩和冷却箱1的热卷缩区1-1的侧壁出形成环形的水帘8-2，防止熔融状的待处理物料粘结在内壁上。

实施例4

参见图5，本实施例与实施例2相比的不同之处在于：

本实施例中，所述热卷缩和冷却箱1的冷却区1-2的排料口为设置在冷却区1-2上部的溢流口1-4和设在冷却区1-2底端的泄流口1-3，所述溢流口1-4和泄流口1-3中均设有开闭控制机构。

本实施例可用于处理密度大于或小于冷却介质的物料。根据处理物料与冷却介质(例如水)的密度比，掉落到冷却介质中的物料呈漂浮或下沉状态，当物料漂浮在冷却介质上时，利用所述溢流口1-4排出物料及冷却介质，当物料下沉到冷却介质底部时，通过所述泄流口1-3排出物料及冷却介质。工作时，根据具体需要通过开闭控制机构控制溢流口1-4或泄流口1-3打开或关闭，或者同时开启或关闭，实现物料和冷却介质的排放。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，其特征在于，包括主工艺处理装置，该主工艺处理装置包括热卷缩和冷却箱、热风供给装置、冷却介质供给装置、喂料装置、排气管以及固液分离装置，其中：

所述热卷缩和冷却箱包括位于上部的热卷缩区和位于下部的冷却区；

所述热风供给装置包括热风发生器、热风管以及布风管，所述布风管设置在热卷缩区的下方，该布风管上设有多个开口朝上的布风口；

所述冷却介质供给装置包括冷却介质供给系统和冷却介质供给管道，所述冷却介质供给管道一端与冷却介质供给系统连接，另一端与所述冷却区连接；

所述喂料装置和排气管设置在热卷缩和冷却箱的顶部；

所述固液分离装置包括与冷却区的排料口连接的固液分离器。

2.根据权利要求1所述的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，其特征在于，还包括辅助工艺处理装置，该辅助工艺处理装置包括热风循环装置和冷却介质循环装置，其中，热风循环装置包括气固分离器，该气固分离器的进料端与所述排气管连接，出风端与热风供给装置的热风发生器连接；所述冷却介质循环装置包括冷却水箱，该冷却水箱的进水端与所述固液分离器的出水端连接，该冷却水箱的出水端与所述冷却介质供给系统连接。

3.根据权利要求2所述的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，其特征在于，所述气固分离器的内腔包括位于上部的旋风分离区和位于下部的冷却区，所述冷却介质供给装置中的冷却介质供给管道分别与气固分离器和热卷缩和冷却箱的冷却区连接；所述气固分离器的底部与固液分离器连接。

4.根据权利要求1～3任一项所述的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，其特征在于，所述喂料装置的下侧设有布料装置，该布料装置包括设置在热卷缩和冷却箱的侧壁上的风嘴以及与风嘴连接的风机，所述风嘴的出风口沿水平设置。

5.根据权利要求1所述的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，其特征在于，所述布风管设置成栅格状结构，所述多个布风口均匀分布在热卷缩和冷却箱的横截面上。

6.根据权利要求1所述的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，其特征在于，所述热风发生器为电加热装置、电磁加热装置或燃料燃烧加热装置。

7.根据权利要求1～3、5或6任一项所述的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，其特征在于，所述热卷缩和冷却箱的上部的内壁上设有夹套，该夹套上连接有进水管和出水管，该进水管和出水管与冷媒循环供给系统连接。

8.根据权利要求1～3、5或6任一项所述的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，其特征在于，所述热卷缩和冷却箱内的上部设有环绕侧壁的环形冷媒通道，该环形冷媒通道的下部设有环形冷媒出口；所述环形冷媒通道与冷媒循环供给系统连接。

9.根据权利要求1～3、5或6任一项所述的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置，其特征在于，所述热卷缩和冷却箱的冷却区的排料口为设置在冷却区上部的溢流口或/和设在冷却区底端的泄流口，所述溢流口和泄流口中设有开闭控制机构。

10.一种应用权利要求1～9中任一项所述的热塑性塑料或化纤的热卷缩装置实现的热塑性塑料或化纤的热卷缩方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)待处理的热塑性塑料或化纤从喂料装置中进入到热卷缩和冷却箱的热卷缩区中；同时，热风供给装置将特定温度的热风经热风管和布风管中送入到热卷缩区中，热风从布风口中向上吹出；

(2)热塑性塑料或化纤在热风气流的作用下在热卷缩区的上部作流化运动，同时因受热而发生卷缩变成塑料团粒，当比表面积缩小、物料的重力大于气流的向上托浮力时，物料在重力作用下坠入冷却介质中；而比表面积较大、自身的重力未能克服热气流向上的托浮力的物料将在流化状态继续受热卷缩；

(3)坠入冷却介质中的塑料团粒与冷却介质直接接触快速冷却，冷却后的塑料团粒物料被冷却介质携带从排料口中排出；

(4)从排料口排出的塑料团粒物料和冷却介质进入到固液分离器中进行固液分离，获得干燥的塑料团粒物料。