CN106479531A - 一种花式螺旋电子垃圾热解装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及一种花式螺旋电子垃圾热解装置。该装置包括：电子垃圾热解反应器和电加热系统，其中，所述电子垃圾热解反应器包括：物料热解组件和反应器壳体；所述物料热解组件包括螺旋套管和花式螺旋；所述花式螺旋位于所述螺旋套管内部产生焦油的温度段内，并且所述花式螺旋包括螺旋轴和花式螺旋叶片，每转所述花式螺旋叶片上设置多个具有角度的开口缝隙；所述电加热系统包括加热模块和绝缘层，所述绝缘层位于所述密闭空间内部的螺旋套管的外表面，所述加热模块设于所述绝缘层的外表面。该装置采用花式螺旋叶片输送原料，使物料在通过螺旋花式叶片为轴向和切向方向均受力，避免物料粘连板结，防止堵塞。

Description

一种花式螺旋电子垃圾热解装置
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及一种花式螺旋电子垃圾热解装置。
背景技术
电子垃圾热解过程中由于温度的不断变化，物料在不同的温度下进行热解产生的产物有所不同，通过实验及相关资料的数据整理发现，温度在300~400℃之间，热解气产生速度加快，同时温度在500~550℃之间产生焦油，由于温度升高焦油在产生以后迅速蒸发成气态的油气混合物，温度在650~700℃之间使残余固体碳化形成固渣残炭。在焦油产生的温度段内，由于焦油刚刚产生时物料存在固体及熔融体，使得焦油有机会将固渣沾粘在一起，随着焦油汽化使已经粘连在一起的固渣板结在一起，且随着螺旋轴一起旋转，经过物料的积累，最终影响直螺旋输送物料的能力甚至将加热螺旋堵塞或卡死，使得电子垃圾热解过程无法连续或者实验装置损坏，给生产机实验带来了很大的隐患，如专利号为CN104593090A的发明公开了一种生物质热解气化制备合成气的方法及装置，提出了一种生物质热解气化制备合成气的方法及装置，其中方法包括低温烘焙、高温催化气化和微波重整三个阶段并分别在气化装置中三个相对独立的空间内连续进行，从而获得高品质的合成气。装置包括双轴螺旋热解反应器，其前段为烘焙段，中段为气化段，末段为微波辅助重整段，原料经给料装置送入双轴螺旋热解反应器，利用烟气换热、催化剂载热及微波辅助加热的内外热结合的方式提供三个反应段的适宜温度实现分级热解气化，产生的气体经气固分离器后得到合成气产品，同时将反应器排出的失活催化剂和焦炭等送入燃烧炉，用于产生高温烟气及催化剂再生，但是该装置采用双螺旋设计双螺旋同步旋转只能单纯的提高输送量，解决不了焦油粘结的问题。因此如何设计一种能够减少焦油粘结的电子垃圾处理装置成为本领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种花式螺旋电子垃圾热解装置。该装置作为采用花式螺旋叶片输送原料，使物料在通过螺旋花式叶片的受力方向不同，从传统的只是沿轴向的推力，变为轴向和切向方向均受力，在焦油产生的温度段内，物料产生粘结后通过受力变化破坏已经粘结的物料，同时随着温度的升高使产生得焦油立即汽化，减少粘结物料与叶片的接触时间，避免物料粘连板结，增加了产气的连续性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提出了一种花式螺旋电子垃圾热解装置，根据本发明的实施例，该装置包括：电子垃圾热解反应器和电加热系统，其中，所述电子垃圾热解反应器包括：物料热解组件和反应器壳体，所述物料热解组件横跨所述反应器壳体的两侧，并且所述物料热解组件的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部；所述物料热解组件包括螺旋套管和花式螺旋，其中，所述螺旋套管自所述反应器壳体一侧沿所述反应器壳体内腔延伸穿过所述反应器壳体的另一侧，所述螺旋套管的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，使得所述反应器壳体与所述螺旋套管之间形成密闭空间，在密闭空间内所述螺旋套管外包裹绝缘层，所述绝缘层外包裹安装所述加热模块；所述花式螺旋位于所述螺旋套管内部产生焦油的温度段内，并且所述花式螺旋包括螺旋轴和花式螺旋叶片，每转所述花式螺旋叶片上设置多个具有角度的开口缝隙，用于使物料在轴向和切向方向均受力，避免物料与所述叶片粘结； 所述电加热系统，位于所述密闭空间的内部，包括：用于提供热源的加热模块和用于保证所述加热模块中的电热丝与所述物料热解组件中的螺旋套管绝缘的绝缘层，所述绝缘层位于所述密闭空间内部的螺旋套管的外表面，所述加热模块设于所述绝缘层的外表面。
发明人发现，根据本发明实施例的该装置，结合直螺旋送料的特点，将传统的等距螺旋送料更改成花式叶片螺旋送料，使物料在通过花式螺旋叶片的受力方向的不同，从传统的只是沿轴向的推力，变为轴向和切向方向均受力，在焦油产生的温度段内物料产生粘结后通过受力变化破坏已经粘结的物料，同时随着温度的升高使产生得焦油立即汽化，减少粘结物料与叶片的接触时间，避免物料粘连板结，并且反应器内压力波动小，压力可控范围在3~5KPa，炉内气氛、温度比较均匀，炉内温度波动在±5℃，内部螺旋焦油粘结得到极大的改善，焦油粘料量可以控制在2%以下，同时通过采用电加热模块加热，实现分区精准控制温度。
根据本发明的实施例，裸露在所述反应器壳体外部的所述螺旋套管上设置有进料管、渣料出口和油气出口，并且所述进料管位于所述螺旋套管左上部，所述渣料出口位于所述螺旋套管右下部，所述油气出口位于所述螺旋套管右上部。
根据本发明的实施例，所述花式螺旋叶片固定于所述螺旋轴上并被设置为与所述螺旋轴同轴转动，所述螺旋轴在所述物料进口一侧伸出所述螺旋套管，并与电机相连。
根据本发明的实施例，所述加热模块包括纤维模块、电热丝和接线柱，所述纤维模块为半圆环形状，所述圆环内环沿内壁圆周方向设有凹槽，所述电热丝以螺旋形式缠绕在所述凹槽上，所述接线柱一端穿过所述纤维模块分别与电热丝的两端连接，所述接线柱的另一端与所述装置电路连接。
根据本发明的实施例，每两块所述加热模块以并联方式连接形成一个加热区，每个所述加热区以串联方式连接。
根据本发明的实施例，所述反应器壳体是保温壳体。
根据本发明的实施例，所述螺旋套管是耐热钢壳体，厚度是5-8mm。
根据本发明的实施例，所述保温壳体的内部填充有保温材料，优选的，所述保温材料是保温棉和石棉板，且保温棉填充需要压实，以保证保温性。
根据本发明的实施例，所述花式螺旋为耐热钢材质，所述花式螺旋叶片的螺距为50-100mm ，厚度为8-12mm；每转所述花式螺旋叶片上按逆时针每45-60°设置一个15-20°的开口缝隙。
根据本发明的实施例，所述花式螺旋位于所述螺旋套管内部产生焦油的温度为450-600℃的温度段内。
本发明至少具有以下有益效果：本发明结合直螺旋送料的特点，将传统的等距螺旋送料更改成花式叶片螺旋送料，使物料在通过花式螺旋叶片的受力方向的不同，从传统的只是沿轴向的推力，变为轴向和切向方向均受力，在焦油产生的温度段内物料产生粘结后通过受力变化破坏已经粘结的物料，同时随着温度的升高使产生得焦油立即汽化，减少粘结物料与叶片的接触时间，避免物料粘连板结，并且反应器内压力波动小，压力可控范围在3~5KPa，炉内气氛、温度比较均匀，炉内温度波动在±5℃，内部螺旋焦油粘结得到极大的改善，焦油粘料量可以控制在2%以下，同时通过采用电加热模块加热，实现分区精准控制温度。
附图说明
图1是本发明的花式螺旋电子垃圾热解装置结构图。
图2是本发明的花式螺旋电子垃圾热解装置的加热模块结构图。
图3是本发明的花式螺旋电子垃圾热解装置的加热模块俯视图。
图4是本发明的花式螺旋电子垃圾热解装置的花式螺旋叶片结构示意图。
其中，1、花式螺旋；2、进料管；3、渣料出口；4、油气出口；5、螺旋套管；6、保温壳体；7、保温材料；8、绝缘层；9、加热模块；10、螺旋轴；11、花式螺旋叶片；12、电机；13、纤维模块；14、电热丝；15、接线柱；16、开口缝隙。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提出了一种花式螺旋电子垃圾热解装置，根据本发明的实施例，图1是本发明的花式螺旋电子垃圾热解装置结构图，图4是本发明的花式螺旋电子垃圾热解装置的花式螺旋叶片结构示意图，参照图1和图4所示，该装置包括：电子垃圾热解反应器和电加热系统，其中，所述电子垃圾热解反应器包括：物料热解组件和反应器壳体，根据本发明的一些实施例，优选的，本发明所述反应器壳体为保温壳体6，所述保温壳体的内部填充有保温材料7，根据本发明的实施例，所属保温材料的具体种类不受限制，本发明优选为保温棉和石棉板，且保温棉填充需要压实，以保证保温性；所述物料热解组件包括螺旋套管5和花式螺旋1，所述电加热系统包括：用于提供热源的加热模块9和用于保证所述加热模块中的电热丝14与所述物料热解组件中的螺旋套管绝缘的绝缘层8。
根据本发明的实施例，参照图1所示，所述物料热解组件横跨所述反应器壳体的两侧，并且所述物料热解组件的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部。
根据本发明的实施例，参照图1所示，所述螺旋套管的具体材质不受限制，只要能够耐高温防腐蚀即可，根据本发明的一些实施例，本发明所述螺旋套管优选为耐热钢壳体，厚度优选为5-8mm，并且裸露在所述反应器壳体外部的所述螺旋套管上设置有进料管2、渣料出口3和油气出口4，并且所述进料管位于所述螺旋套管左上部，所述渣料出口位于所述螺旋套管右下部，所述油气出口位于所述螺旋套管右上部，当电子垃圾物料从所述进料管进入所述反应器，在所述花式螺旋的推进下以一定速度推进热解，产生的固渣从所述渣料出口排出，热解产生的气体从所述油气出口排出；所述螺旋套管自所述反应器壳体一侧沿所述反应器壳体内腔延伸穿过所述反应器壳体的另一侧，所述螺旋套管的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，使得所述反应器壳体与所述螺旋套管之间形成密闭空间，在密闭空间内所述螺旋套管外包裹绝缘层，所述绝缘层外包裹安装所述加热模块，通过采用电加热模块加热，实现分区精准控制温度。
根据本发明的实施例，参照图1所示，所述花式螺旋的具体材质不受限制，只要能够耐高温防腐蚀即可，根据本发明的一些实施例，本发明所述花式螺旋优选为耐热钢材质，所述花式螺旋包括螺旋轴10和花式螺旋叶片11，所述花式螺旋位于所述螺旋套管内部产生焦油的温度为450-600℃的温度段内，可以有效的减少焦油粘结的问题，能够刮除粘结在管壁上的油状物，解决了螺旋容易堵塞的问题。
根据本发明的实施例，参照图4所示，所述花式螺旋叶片固定于所述螺旋轴上并被设置为与所述螺旋轴同轴转动，所述螺旋轴在所述物料进口一侧伸出所述螺旋套管，并与电机12相连；所述花式螺旋叶片的具体螺距、厚度和开口缝隙大小均不受限制，可以根据设备产能的不同进行更改和调整，根据本发明的一些实施例，本发明所述花式螺旋叶片的螺距优选为50-100mm ，厚度为8-12mm，每转所述花式螺旋叶片上按顺时针或逆时针每45-60°设置一个15-20°的开口缝隙16，用于使物料在轴向和切向方向均受力，避免物料与所述叶片粘结。
根据本发明的实施例，参照图1所示，所述电加热系统，位于所述密闭空间的内部，所述绝缘层位于所述密闭空间内部的螺旋套管的外表面，所述加热模块设于所述绝缘层的外表面。
根据本发明的实施例，图2是本发明的花式螺旋电子垃圾热解装置的加热模块结构图，图3是本发明的花式螺旋电子垃圾热解装置的加热模块俯视图，参照图2和图3所示，所述加热模块包括纤维模块13、电热丝14和接线柱15，所述纤维模块的具体形状不受限制，可以为方形、锥形、圆形或者圆环形，根据本发明的一些实施例，本发明优选为半圆环形状，占用空间小，可以尽可能多的设置多个所述纤维模块，提高所述反应器内的温度，充分热解所述电子垃圾物料，所述圆环内环沿内壁圆周方向设有凹槽，所述电热丝以螺旋形式缠绕在所述凹槽上，所述接线柱一端穿过所述纤维模块分别与电热丝的两端连接，所述接线柱的另一端与所述装置电路连接；根据本发明的一些实施例，每两块所述加热模块以并联方式连接形成一个加热区，每个所述加热区以串联方式连接，实现分区精准控制温度，反应器内温度均匀。
根据本发明的实施例，将电子垃圾物料放入所述进料管，所述花式螺旋在所述外部电机的带动下以一定转速转动，同时给所述加热模块通电加热，所述物料进入到所述反应器的螺旋套管内之后，随着温度的升高而逐渐被热解，当物料在进行热解时，被所述花式螺旋逐渐向前推进，直至所述出料端前被热解完毕，本发明将传统的等距螺旋送料更改成花式叶片螺旋送料，使物料在通过所述花式螺旋叶片的受力方向不同，从传统的只是沿轴向的推力，变为轴向和切向方向均受力，在焦油产生的温度段内，物料产生粘结后通过受到的轴向力和切向力的变化，破坏已经粘结的物料，同时随着温度的升高使产生得焦油立即汽化，减少粘结物料与叶片的接触时间，避免物料粘连板结，热解产生的热解气体经过所述油气出口排出，热解产生的固渣通过所述渣料出口排出，极大的改善了物料焦油粘结的问题，防止了所述反应器的堵塞。
发明人发现，根据本发明实施例的该装置，结合直螺旋送料的特点，将传统的等距螺旋送料更改成花式叶片螺旋送料，使物料在通过花式螺旋叶片的受力方向的不同，从传统的只是沿轴向的推力，变为轴向和切向方向均受力，在焦油产生的温度段内物料产生粘结后通过受力变化破坏已经粘结的物料，同时随着温度的升高使产生得焦油立即汽化，减少粘结物料与叶片的接触时间，避免物料粘连板结，并且反应器内压力波动小，压力可控范围在3~5KPa，炉内气氛、温度比较均匀，炉内温度波动在±5℃，内部螺旋焦油粘结得到极大的改善，焦油粘料量可以控制在2%以下，同时通过采用电加热模块加热，实现分区精准控制温度。
实施例1：所述电加热系统采用电热丝加热，电热丝直径为1.4mm，总长为15m，电子垃圾物料（主要为电路板、电线和键盘）被制成3-6mm的颗粒，进口物料量为1kg/h，最终得到的热解渣料为0.8kg/h，产生的热解油气为0.286 Nm3/h，实现了连续进出物料。热解过程中，温度持续保持在600℃，热源稳定性很好。通过采用花式螺旋推进物料使得物料减少了焦油粘结的问题，能够刮除粘结在管壁上的油状物，解决了螺旋容易堵塞的问题，花式螺旋的螺距为54mm，螺旋叶片厚度为8mm，螺旋按逆时针方向旋转，每转螺旋按逆时针每60°设置一个15°的开口缝隙，出渣出气连续顺畅，且能够保证螺旋套管内部的压力平稳，压力波动范围在3~5kpa。
油气化验成分如下：
表1 电子垃圾热解气成分
名称 H2 CO2 O2 N2 CH4 CO
含量(%) 42.4 8.1 1.4 5.1 20.1 22.9
实施例2：电热丝直径为1.4mm，总长为15m，电子垃圾物料（电路板、电线、键盘等等）被制成3-6mm的颗粒，进口物料量为1kg/h，最终得到的热解渣料为0.7kg/h，产生的热解油气为0.225 Nm3/h，实现了连续进出物料。热解过程中，温度持续保持在600℃，热源稳定性很好。通过采用花式螺旋推进物料使得物料减少了焦油粘结的问题，花式螺旋的螺距为54mm，螺旋叶片厚度为8mm，螺旋按逆时针方向旋转，每转螺旋按逆时针每45°设置一个15°的开口缝隙，出渣出气连续顺畅，且能够保证螺旋套管内部的压力平稳，压力波动范围在3~5kpa。
油气化验成分如下：
表1 电子垃圾热解气成分
名称 H2 CO2 O2 N2 CH4 CO
含量(%) 41.4 9.1 1.9 6.1 21.1 21.4
对热解后的固体残留物进行检测，发现主要成分是不可热解的碳和金属，金属主要包括铜、镍和铁，不含有树脂及玻璃纤维等可热解的成分，热解效果好。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (10)

1.一种花式螺旋电子垃圾热解装置，其特征在于，包括：电子垃圾热解反应器和电加热系统，其中，
所述电子垃圾热解反应器包括：物料热解组件和反应器壳体，所述物料热解组件横跨所述反应器壳体的两侧，并且所述物料热解组件的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部；
所述物料热解组件包括螺旋套管和花式螺旋，其中，所述螺旋套管自所述反应器壳体一侧沿所述反应器壳体内腔延伸穿过所述反应器壳体的另一侧，所述螺旋套管的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，使得所述反应器壳体与所述螺旋套管之间形成密闭空间，在密闭空间内所述螺旋套管外包裹绝缘层，所述绝缘层外包裹安装所述加热模块；
所述花式螺旋位于所述螺旋套管内部产生焦油的温度段内，并且所述花式螺旋包括螺旋轴和花式螺旋叶片，每转所述花式螺旋叶片上设置多个具有角度的开口缝隙，用于使物料在轴向和切向方向均受力，避免物料与所述叶片粘结；
所述电加热系统，位于所述密闭空间的内部，包括：用于提供热源的加热模块和用于保证所述加热模块中的电热丝与所述物料热解组件中的螺旋套管绝缘的绝缘层，所述绝缘层位于所述密闭空间内部的螺旋套管的外表面，所述加热模块设于所述绝缘层的外表面。
2.根据权利要求1所述的电子垃圾热解装置，其特征在于，裸露在所述反应器壳体外部的所述螺旋套管上设置有进料管、渣料出口和油气出口，并且所述进料管位于所述螺旋套管左上部，所述渣料出口位于所述螺旋套管右下部，所述油气出口位于所述螺旋套管右上部。
3.根据权利要求1所述的电子垃圾热解装置，其特征在于，所述花式螺旋叶片固定于所述螺旋轴上并被设置为与所述螺旋轴同轴转动，所述螺旋轴在所述物料进口一侧伸出所述螺旋套管，并与电机相连。
4.根据权利要求1所述的电子垃圾热解装置，其特征在于，所述加热模块包括纤维模块、电热丝和接线柱，所述纤维模块为半圆环形状，所述圆环内环沿内壁圆周方向设有凹槽，所述电热丝以螺旋形式缠绕在所述凹槽上，所述接线柱一端穿过所述纤维模块分别与电热丝的两端连接，所述接线柱的另一端与所述装置电路连接。
5.根据权利要求4所述的电子垃圾热解装置，其特征在于，每两块所述加热模块以并联方式连接形成一个加热区，每个所述加热区以串联方式连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的电子垃圾热解装置，其特征在于，所述反应器壳体是保温壳体。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的电子垃圾热解装置，其特征在于，所述螺旋套管是耐热钢壳体，厚度是5-8mm。
8.根据权利要求6所述的电子垃圾热解装置，其特征在于，所述保温壳体的内部填充有保温材料，所述保温材料是保温棉和石棉板，且保温棉填充需要压实，以保证保温性。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的电子垃圾热解装置，其特征在于，所述花式螺旋为耐热钢材质，所述花式螺旋叶片的螺距为50-100mm ，厚度为8-12mm；每转所述花式螺旋叶片上按逆时针每45-60°设置一个15-20°的开口缝隙。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的电子垃圾热解装置，其特征在于，所述花式螺旋位于所述螺旋套管内部产生焦油的温度为450-600℃的温度段内。
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