CN106016284A - 废弃物处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种废弃物处理装置，包括炉体(15)、一端设置在炉体(15)内的螺旋传送通道(11)、套设在螺旋传送通道(11)的位于炉体(15)外部部分上的换热器(19)、设置在换热器(19)中的第一微波源(22)、位于换热器(19)沿螺旋传送通道(11)的物料输送方向(L)上游的与螺旋传送通道(11)连接的流态固废仓(12)、以及设置在炉体(15)中的第二微波源(23)。本发明还提供一种废弃物处理方法。本发明能够以多种方式可调节地对废弃物进行处理。
Description
技术领域
本发明涉及废弃物处理技术领域，具体而言，涉及一种废弃物处理装置及方法。
背景技术
当前废弃物排放量十分巨大，全国排放量达到数十亿吨，主要包括工业废弃物，城市生活废弃物，农业废弃物等。目前处置的方式有很多种，如焚烧，堆肥，填埋，超临界氧化等。但是目前处理技术处理工艺复杂，成本较高，而且具有较高的二次污染的风险。微波技术先广泛用于干燥技术，其优点在于使待处理样品均匀同步的加热，而且通过控制功率和停留时间能够严格控制温度。而且其设备大都处于常压，低温状态，设备投入低。
中国专利CN103613263A公开了一种污泥微波热处理装置，包括机架、水平设置于机架内的旋转滚筒，及设于所述旋转滚筒内的微波加热器，在所述旋转滚筒的一端设有输送污泥进入旋转滚筒内的进料装置，在所述旋转滚筒的另一端设有出料口。然而，这种处理装置无法调节微波功率，导致处理的样品单一，且系统能量利用不合理，导致能耗较高，微波利用效率较低。
发明内容
针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够以多种方式可调节地进行处理的废弃物处理装置及方法。
为实现上述目的，本发明一方面提供了一种废弃物处理装置，包括炉体、一端设置在炉体内的螺旋传送通道、套设在螺旋传送通道的位于炉体外部部分上的换热器、设置在换热器中的第一微波源、位于换热器沿螺旋传送通道的物料输送方向上游的与螺旋传送通道连接的流态固废仓、以及设置在炉体中的第二微波源。
根据本发明的一个实施例，第二微波源根据废弃物极性调整功率，其中，废弃物介电常数小于2，第二微波源功率小于1Kw/kg；或者废弃物介电常数大于2小于3.6，第二微波源功率设定为1Kw/kg～3Kw/kg；或者废弃物介电常数大于3.6小于5，第二微波源功率设定为3Kw/kg～5Kw/kg。
根据本发明的一个实施例，该废弃物处理装置还包括：烟道，烟道的一端与炉体连通，并且另一端连通至换热器。
根据本发明的一个实施例，烟道上连接有点火器，并且与用于向烟道中输送气化剂的烟道气化剂入口管相连。
根据本发明的一个实施例，在换热器和炉体之间的螺旋传送通道上，还连接有用于向螺旋传送通道内输送微波吸收剂的微波吸收剂仓。
根据本发明的一个实施例，该废弃物处理装置还包括连接在炉体的残渣排放通道与微波吸收剂仓之间的微波吸收剂回收通道，其中，微波吸收剂回收通道通过振动筛与残渣排放通道连接。
根据本发明的一个实施例，炉体上还设置有用于向炉体内输送气化剂的炉体气化剂进口。
根据本发明的另一个方面，还提供一种废弃物处理方法，包括：
步骤1：通过流态固废仓和螺旋传送通道将废弃物输送至炉体内之前，利用换热器对废弃物进行干燥脱水；
步骤2：利用螺旋传送通道将废弃物输送至炉体内，通过调节第二微波源的功率，以使得废弃物发生化学反应。
根据本发明的一个实施例，在步骤2中还包括：
将炉体内的废弃物进行化学反应产生的烟气，经由烟道输送至换热器用作进行干燥脱水过程的热源。
根据本发明的一个实施例，在步骤2中还包括：
在用作热源的烟气无法对废弃物进行完全干燥脱水时，启动换热器中的第一微波源对废弃物进行微波加热，以对干燥脱水过程进行补偿；否则，不启动第一微波源。
根据本发明的一个实施例，还包括：向烟道中通入气化剂，同时对烟道内的烟气和气化剂进行点火的步骤。
根据本发明的一个实施例，在步骤2中还包括：
在利用螺旋传送通道将废弃物输送至炉体内之前，从微波吸收剂仓向螺旋传送通道内输送微波吸收剂并与废弃物混合。
根据本发明的一个实施例，还包括：对在炉体中反应完成后的残渣进行筛分，并将筛分出的微波吸收剂送回微波吸收剂仓的步骤。
本发明的有益技术效果在于：
由于本发明涉及的废弃物处理装置中设置有可进行功率调节的第二微波源，因此在处理废弃物的过程中，可以调节第二微波源的功率，以基于不同的进料处理方式、针对不同种类的废弃物进行处理，从而提高处理效率。
附图说明
图1是本发明的废弃物处理装置一个实施例的示意图；
图2是本发明的废弃物处理装置另一个实施例的示意图；
图3是本发明的废弃物处理装置再一个实施例的示意图；以及
图4是本发明的废弃物处理装置又一个实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的实施例进行具体描述。
参照图1，图1示出了本发明废弃物处理装置的一个实施例。该废弃物处理装置包括炉体15、一端设置在炉体15内的螺旋传送通道11、套设在螺旋传送通道11的位于炉体15外部部分上的换热器19、设置在换热器19中的第一微波源22、位于换热器19沿螺旋传送通道11的物料输送方向L上游的与螺旋传送通道11连接的流态固废仓12、以及设置在炉体中的第二微波源23。当用作热源的烟气无法对废弃物进行完全干燥脱水时，例如，废弃物处理装置刚启动产生烟气不足时，可以启动换热器19中的第一微波源22对废弃物进行微波加热，以对干燥脱水过程进行补偿。此处应当理解，第一微波源22与第二微波源23在本发明中所起作用不同，即，第一微波源22用于对换热器19进行温度补偿；而第二微波源23则用于引导炉体15内废弃物的各种化学反应。
在上述实施例中，由于废弃物处理装置中设置有第二微波源23，因此在处理废弃物的过程中，可以调节第二微波源的功率，从而控制废弃物在处理过程中的化学反应，以基于不同的进料处理方式、针对不同种类的废弃物进行处理，从而提高处理效率。其中，第二微波源23、以及如下所述的第一微波源22的功率可从10％～100％进行精准调节。对于不同的进料方式将在以下进行详细描述。
应该可以理解，此处微波指的是，频率在300MHz-300GHz之间，波长在1m-1mm范围内的电磁波，位于电磁波谱的红外辐射(光波)和无线电波之间。另外，应当指出的是，在利用微波源对废弃物进行处理时，微波源会对废弃物进行微波加热。此处所谓的微波加热是指在电磁场作用下极性分子从随机分布变成有序排列，并以每秒数十亿频率不断变化，造成了分子的剧烈运动和摩擦，从而产生热量达到电能直接转化成介质内的热能，进而使物料的温度升高。
对本发明的具体实施例而言，例如，在本发明的一个实施例中，废弃物处理方式可以是连续进料，即，在废弃物处理过程中持续通过螺旋传送通道11向炉体15中输送废弃物。连续进料需要第二微波源23一直处在一个比较高的功率输出水平，同时需要炉体长度较长，以此来保证物料在其中的停留时间，达到处理效果，这种处理方式主要以热解(炉体15内温度100℃～600℃)、氧化(炉体15内温度＞600℃)为主。此处应当理解，如上所述的第二微波源23的较高功率输出水平指的是不同的处理对象所需求的功率不同，处理功率和处理时间可以相互弥补，所以此处较高功率是指相对于前一阶段而言，能够提供高功率的微波发射源。此外处理时使用的程度可以根据处理对象而定，本发明不局限于此。
或者，在另一个实施例中，废弃物处理方式也可以是间断进料，即，通过螺旋传送通道11向炉体15中输送一定质量或一定体积(根据实际情况而进行选择)的废弃物，并在炉体15中对废弃物进行处理，待炉体15中的废弃物处理完成并排放，再通过螺旋传送通道11继续向炉体15中输送废弃物。间断进料需要第二微波源23进行程序控制，进行低温断键(炉体15内温度＜100℃)、中温热解(炉体15内温度100℃～600℃)和高温氧化(炉体15内温度＞600℃)的过程。
综合以上两个实施例可以看出，对于不同处理方式(即，连续进料或间断进料)，可以调节微波源23的功率，从而引起废弃物在炉体15进行不同的化学反应，也就是说，微波源23在该装置中并不起到加热器的作用，而是起到引导废弃物进行化学反应的作用；对于不同类型的化学反应，则会产生不同程度的热量，从而表现为炉体15内温度的不同(例如，升温或降温)。换句话说，对微波源23功率的调节，会呈现出废弃物在炉体15内进行不同的化学反应，从而导致炉体15内温度的不同或变化。
根据本发明的另一个实施例，沿螺旋传送通道11的物料输送方向L，位于换热器19上游的螺旋传送通道11上连接有流态固废仓12，以为螺旋传送通道11提供待处理的废弃物。根据本发明的一个实施例，螺旋传送通道11构造成由外置的电动机21驱动的螺旋输送机构。
根据本发明的不同实施例，第二微波源23可以根据废弃物极性调整功率。具体地，在非限定性的实施例中，当废弃物介电常数小于2，第二微波源功率可以小于1Kw/kg；或者当废弃物介电常数大于2小于3.6，第二微波源功率设定为1Kw/kg～3Kw/kg；或者当废弃物介电常数大于3.6小于5，第二微波源功率设定为3Kw/kg～5Kw/kg。
如图1所示，根据本发明的一个实施例，该废弃物处理装置还可以包括烟道14，烟道14的一端与炉体15连通，并且另一端连通至换热器19。这样，炉体15中处理废弃物产生的高温烟气可以用于在换热器19中对螺旋传送通道11输送的废弃物进行干燥和预热处理，通过对高温烟气的回收利用降低废弃物的处理成本。
如图2所示，根据本发明的一个实施例，烟道14上连接有点火器41，并且烟道14与用于向烟道14中输送气化剂的烟道气化剂入口管42相连。废弃物在炉体15中通过第二微波源23进行微波处理后，烟气主要成分为H2、CO、CO2等，在烟气通过烟道14输入至换热器19的过程中，通过烟道气化剂入口管42向烟道中通入气化剂，并且使用点火器41点燃烟气进行燃烧，以进一步提高烟气的温度，对物料进行干燥，降低微波源22的微波补偿的能耗。
在本发明的一个实施例中，上述烟道气化剂入口管42所输送的气化剂为空气或者氧气。
再次参照图1，根据本发明的一个实施例，在换热器19和炉体15之间的螺旋传送通道11上，还连接有用于向螺旋传送通道11内输送微波吸收剂的微波吸收剂仓13。通过向螺旋传送通道11内输送微波吸收剂可以促进废弃物的反应进行，并提高反应速率。在一个实施例中，微波吸收剂可以包括碳化硅、活性炭、铜、铁中的一种或多种。在本发明可选的实施例中，微波吸收剂的添加也可以用作催化剂的添加和pH调节剂的添加，例如但不限于：AC-Cu、AC-Fe等。
如图3所示，根据本发明的一个实施例，该废弃物处理装置还包括连接在炉体15的残渣排放通道16与微波吸收剂仓13之间的微波吸收剂回收通道53，其中，微波吸收剂回收通道53通过振动筛52与残渣排放通道16连接。由于微波吸收剂属于可重复利用的材料，在废弃物处理后，通过振动筛52对废弃物处理后的残渣进行筛分，筛分出的微波吸收剂可以输送至微波吸收剂仓13继续使用，筛分后的残渣可以直接或进行处理后排放，这样可以解决微波吸收剂的用量，进一步降低废弃物的处理成本。在一个实施例中，通过振动筛52对微波吸收剂进行筛分，其回收率约为90％。
继续参照图3，根据本发明的一个实施例，炉体15上还设置有用于向炉体15内输送气化剂的炉体气化剂进口51。通过炉体气化剂进口51向炉体15中输送气化剂可以使废弃物在炉体15内生成可燃气同时进行燃烧，提高炉体15内的温度，降低微波源能耗。在本发明的可选实施例中，通过炉体气化剂进口51输送的气化剂为空气或者氧气。
如图4所示，根据本发明的一个实施例，炉体15中设置有至少一个风扇61。风扇61可以使炉体15内的微波均匀分布，在有载气或者有气化剂处理时也使气体更加均匀的混合，风扇61可以在炉体15内部通过热源驱动，也可是使用电力驱动。根据本发明的一个实施例，风扇61设置在炉体15内的顶部和/或底部。当然，根据具体情况，风扇61也可以设置在炉体15内的其他位置，本发明不局限于此。
根据本发明的一个实施例，第一微波源22的功率小于第二微波源23的功率。具体来说，由于第二微波源23的作用在于引导炉体15中的化学反应，因此其功率调节范围应当较大；而第一微波源22仅用于对换热器19中进行的废弃物干燥脱水过程进行温度补偿，因此第一微波源22无需构造成具有较大功率的微波源。当然应当理解，根据需要也可以对二者的功率进行调整，例如第一和第二微波源22、23具有相同的功率。
再次参照图1，根据本发明的一个实施例，换热器19上还设置有换热器温度检测器31，并且炉体15中设置有炉内温度检测器32。通过换热器温度检测器31对换热器19内的温度进行监测，当温度不足时启动第一微波源22对废弃物进行微波加热，以对干燥脱水过程进行补偿。并且通过炉内温度检测器32对炉体15内部温度进行监测，进而对第二微波源23的功率进行调整，使炉体15内部保持合适的温度。
再次参照图1，根据本发明的一个实施例，换热器19还设置有烟道排放口18。通过烟道14输送至换热器19的烟气对废弃物进行预热和干燥后通过烟道排放口18排出。
在如图1所示的实施例中，螺旋传送通道11上还可以设置有一个或多个支架17，以对螺旋传送通道11进行支撑。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种废弃物处理方法，包括：
步骤1：通过流态固废仓12和螺旋传送通道11将废弃物输送至炉体15内之前，利用换热器19对废弃物进行干燥脱水；
步骤2：利用螺旋传送通道11将废弃物输送至炉体15内，并通过调节第二微波源23的功率，以使得废弃物发生化学反应。
在上述实施例中，在处理废弃物的过程中，通过调节废弃物处理装置中第二微波源23的功率，以基于不同的进料处理方式、针对不同种类的废弃物进行处理，从而提高处理效率。例如，采用连续进料或间断进料的方式对废弃物进行处理。应当理解，以上步骤2中所述的通过调节第二微波源的功率，以使得废弃物发生化学反应可以理解为：使废弃物引起炉体15内温度＜100℃从而进行低温断键反应、引起炉体15内温度在100℃～600℃从而进行中温热解反应、引起炉体15内温度＞600℃从而进行高温氧化反应等。在其它可选的实施例中，也可以是除以上所述的其它温度，从而进行相应的化学反应。
根据本发明的一个实施例，在步骤2中还包括：将炉体15内的废弃物进行化学反应产生的烟气，经由烟道14输送至换热器19用作进行干燥脱水过程的热源。这样，炉体15中处理废弃物产生的高温烟气可以用于在换热器19中对螺旋传送通道11输送的废弃物进行干燥和预热处理，通过对高温烟气的回收利用来降低废弃物的处理成本。
根据本发明的一个实施例，在步骤2中还包括：在用作热源的烟气无法对废弃物进行完全干燥脱水时，启动换热器19中的第一微波源22对废弃物进行微波加热，以对干燥脱水过程进行补偿；否则，不启动第一微波源22。
根据本发明的一个实施例，还包括：向烟道14中通入气化剂，同时对烟道14内的烟气和气化剂进行点火的步骤。废弃物在炉体15中通过第二微波源23进行微波加热后，烟气主要成分为H2、CO、CO2等，在烟气通过烟道14输入至换热器19的过程中，通过烟道气化剂入口管42向烟道中通入气化剂，并且使用点火器41点燃烟气进行燃烧，以进一步提高烟气的温度，对物料进行干燥，降低微波补偿的能耗。
根据本发明的一个实施例，在步骤2中还包括：在利用螺旋传送通道11将废弃物输送至炉体15内之前，从微波吸收剂仓13向螺旋传送通道11内输送微波吸收剂并与废弃物混合。通过向螺旋传送通道11内输送微波吸收剂可以促进废弃物的反应进行，并提高反应速率。
根据本发明的一个实施例，还包括：对在炉体15中反应完成后的残渣进行筛分，并将筛分出的微波吸收剂送回微波吸收剂仓13的步骤。由于微波吸收剂属于可重复利用的材料，在废弃物处理后，通过振动筛52对废弃物处理后的残渣进行筛分，筛分出的微波吸收剂可以输送至微波吸收剂仓13继续使用，筛分后的残渣可以直接或进行处理后排放，这样可以解决微波吸收剂的用量，进一步降低废弃物的处理成本。
根据本发明的一个实施例，在步骤1中还包括：在通过第二微波源23对废弃物进行微波加热过程中，利用风扇61调节微波分布和温度场分布。风扇61可以使炉体15内的微波均匀分布，在有载气或者有气化剂处理时也使气体更加均匀的混合，风扇61可以在炉体15内部通过热源驱动，也可是使用电力驱动。
根据本发明如图1所示的实施例，在本发明的一个应用过程中，流态固废仓12中的废弃物由通过电动机21驱动的螺旋传送通道11进行输送，通过换热器19过程中，会受到烟道14中烟气的加热，烟气对废弃物进行加热以达到脱水的目的。当换热器温度检测器31显示温度不足以满足加热脱水目的时，启动第一微波源22进行补偿处理。换热后烟气及冷凝液由烟气排放口排放18。
废弃物通过加热后，和微波吸收剂仓13中的微波吸收剂(包括但不限于碳化硅、活性炭、铜、铁等)进行混合后输送至15炉体内，此时废弃物开始由第二微波源23进行化学反应处理，炉体15内的温度由炉内温度检测器32进行显示，进而对第二微波源23的功率进行调整，温度控制在650℃左右(足够的时间内微波可以升到1000℃以上)。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种废弃物处理装置，其特征在于，包括炉体(15)、一端设置在所述炉体(15)内的螺旋传送通道(11)、套设在所述螺旋传送通道(11)的位于所述炉体(15)外部部分上的换热器(19)、设置在所述换热器(19)中的第一微波源(22)、位于所述换热器(19)沿所述螺旋传送通道(11)的物料输送方向(L)上游的与所述螺旋传送通道(11)连接的流态固废仓(12)、以及设置在所述炉体(15)中的第二微波源(23)。
2.根据权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述第二微波源(23)根据废弃物极性调整功率，其中：
所述废弃物介电常数小于2，所述第二微波源(23)功率小于1Kw/kg；或者
所述废弃物介电常数大于2小于3.6，所述第二微波源(23)功率设定为1Kw/kg～3Kw/kg；或者
所述废弃物介电常数大于3.6小于5，所述第二微波源(23)功率设定为3Kw/kg～5Kw/kg。
3.根据权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于，还包括：
烟道(14)，所述烟道(14)的一端与所述炉体(15)连通，并且另一端连通至所述换热器(19)。
4.根据权利要求3所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述烟道(14)上连接有点火器(41)，并且与用于向所述烟道(14)中输送气化剂的烟道气化剂入口管(42)相连。
5.根据权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于，在所述换热器(19)和所述炉体(15)之间的所述螺旋传送通道(11)上，还连接有用于向所述螺旋传送通道(11)内输送微波吸收剂的微波吸收剂仓(13)。
6.根据权利要求5所述的废弃物处理装置，其特征在于，还包括连接在所述炉体(15)的残渣排放通道(16)与所述微波吸收剂仓(13)之间的微波吸收剂回收通道(53)，
其中，所述微波吸收剂回收通道(53)通过振动筛(52)与所述残渣排放通道(16)连接。
7.根据权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于，所述炉体(15)上还设置有用于向所述炉体(15)内输送气化剂的炉体气化剂进口(51)。
8.一种废弃物处理方法，包括：
步骤1：通过流态固废仓(12)和螺旋传送通道(11)将废弃物输送至炉体(15)内之前，利用换热器(19)对所述废弃物进行干燥脱水；
步骤2：利用所述螺旋传送通道(11)将所述废弃物输送至所述炉体(15)内，并通过调节第二微波源(23)的功率，以使得废弃物发生化学反应。
9.根据权利要求8所述的废弃物处理方法，其特征在于，在所述步骤2中还包括：
将所述炉体(15)内的废弃物进行化学反应产生的烟气，经由烟道(14)输送至所述换热器(19)用作进行所述干燥脱水过程的热源。
10.根据权利要求9所述的废弃物处理方法，其特征在于，在所述步骤2中还包括：
在用作热源的所述烟气无法对所述废弃物进行完全干燥脱水时，启动所述换热器(19)中的第一微波源(22)对所述废弃物进行微波加热，以对所述干燥脱水过程进行补偿；否则，不启动所述第一微波源(22)。
11.根据权利要求9所述的废弃物处理方法，其特征在于，还包括：向所述烟道(14)中通入气化剂，同时对所述烟道(14)内的烟气和气化剂进行点火的步骤。
12.根据权利要求8所述的废弃物处理方法，其特征在于，在所述步骤2中还包括：
在利用所述螺旋传送通道(11)将废弃物输送至所述炉体(15)内之前，从微波吸收剂仓(13)向所述螺旋传送通道(11)内输送微波吸收剂并与所述废弃物混合。
13.根据权利要求12所述的废弃物处理方法，其特征在于，还包括：对在所述炉体(15)中反应完成后的残渣进行筛分，并将筛分出的微波吸收剂送回所述微波吸收剂仓(13)的步骤。
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