CN107062270A - 一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置方法，包括垃圾进料装置、热解炉、微波燃烧炉、尾气净化装置以及炉渣固废清理装置，把垃圾在热解炉中热解后的残碳排入微波燃烧炉中作为强吸波介质，使其快速升温将热解炉中产生的热解气在穿过高温残碳层时充分燃烧，从而彻底消除热解气中的二恶英等有毒有害气体，更大程度地减小垃圾焚烧对环境的损害。步骤简单、操作方便、实用性强。

Description

一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置方法
技术领域
本发明属于电子垃圾处理领域，特别涉及一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置方法。
背景技术
随着信息化产业发展，大量的电子垃圾对环境带来了越来越多的危害，电子垃圾治理问题，已成为中国可持续发展面临的一个重大挑战。目前世界上对电子垃圾最常用的处理技术主要有热处理法、湿法冶金处理法等，由于电子垃圾中各种物质成分混杂在一起，热处理法中的焚烧法将会泄露出大量危害气体，极具危险性，因此现在热处理法中更倾向用热解焚烧法处理电子垃圾，以减少危害物质的产生。然而热解焚烧产生的热解气需在燃烧室内停留足够的时间进行充分燃烧，导致焚烧系统对自动控制水平要求非常高，所需空间较大，这些成为热解焚烧法在实际应用中的不便之处。
发明内容
为了克服上述不足，一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置方法，其处理电子垃圾彻底、简单环保。利用电子垃圾在热解炉中热解后的残碳排入微波炉中作为强吸波介质，使其快速升温将热解炉中产生的热解气在穿过高温残碳层时充分燃烧，从而彻底消除热解气中的二恶英等有毒有害气体，更大程度地减小垃圾焚烧对环境的损害，并且设备无需较高的自动控制系统、占用空间较小。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器，所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置。所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。
本发明将热解后的残炭和热解气分别导入微波燃烧装置内，其中，热解残碳作为强吸波介质在反应腔内吸波快速升温，提供热量给热解气，使其达到着火温度；热解气在与一定量的助燃气体混合达到着火极限，吸收上述热解残炭释放的热量而燃烧，最大化消耗热解废料的同时，还大幅降低了燃烧能耗。实验结果表明：本发明的垃圾处理装置较现有的热解焚烧炉、废气微波燃烧炉相比能耗降低20％～30％。
本发明中所述的“微波燃烧装置”是指：可对物料进行微波加热、使气体在其中燃烧的装置。
优选的，所述进料装置为两级进料仓。以保证热解炉的密封状态与内部负压控制要求。
优选的，所述热解气经过止回阀被风机送入微波燃烧炉顶部进风口。
优选的，所述微波燃烧装置底部设置有用于承接热解残炭的高温板。
优选的，所述高温板的开孔尺寸满足防止微波泄露的要求。
优选的，所述微波燃烧装置底部设置有螺旋出料装置。为保证整个焚烧炉系统的密封状态与内部负压控制要求，固体残渣在微波燃烧炉内烧成灰渣后，主要经过螺旋装置排除，渗漏部分经过微波炉底部排渣口排除。
本发明还提供了一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置方法，包括：
将粉碎后的电子垃圾进行热解处理，得热解气和热解残炭；
将热解残炭作为强吸波介质进行微波加热至1210～1530℃，并使穿过上述热解残炭的热解气与空气的混合气体充分燃烧，收集尾气；
将收集的尾气进行余热利用后，净化、排除。本发明利用碳作为微波燃烧炉内的强吸波介质，其来源主要为热解炉排入的残碳与吸附净化尾气的活性炭。
本发明研究发现：1kg电子垃圾在750℃的热解温度下可产生100L至120L热解气，可产生400g至450g热解残碳，其中热解残碳是作为强吸波介质在反应腔内吸波快速升温，提供热量给热解气，使其达到着火温度，其中450g热解残碳作为吸波介质大约可持续吸波8min，期间持续产生大量的热，而使120L的热解气完全燃烧大约仅需要2min，经换算可知，1kg残碳可以处理1000L的热解气。因此单位质量的电子垃圾所产生的热解残碳足以提供给热解气燃烧所需的热量。
优选的，所述热解温度为705℃～810℃。
优选的，所述微波加热过程中，热解残炭和热解气用量比为：0.8～1kg：1000～1200L。
优选的，所述混合气体中，热解气与空气的用量比为1：1。
优选的，所述高温尾气先被风机送入热解炉内利用其余热热解炉内垃圾，然后再进入空气预热器内加热冷空气，尾气进行两级余热利用。
本发明还提供了一种较优的基于微波淬灭的电子垃圾热解处置方法，包括垃圾进料装置、热解炉、微波燃烧炉、尾气净化装置以及炉渣固废清理装置，整个热解焚烧系统密闭且处于负压状态。垃圾粉碎后，经过两级密封进料仓送入热解炉内热解，其中热解炉的形式采用目前技术成熟的回转炉。热解气被风机抽送至微波炉顶部进风口，在此热解气与另一风机送入的预热后的空气混合燃烧，并在其穿过高温残碳层时充分燃烧，彻底消除二恶英等有毒有害气体。然后高温尾气送入热解炉进行余热利用以热解炉内垃圾，降温后的尾气从热解炉内出来，接着进入空气预热器用以加热冷空气，最后尾气经过活性炭处理装置达标后排放。
本发明的工作原理为：电子垃圾在落料口处被粉碎后，送入热解炉内热解，其中热解炉的形式采用目前技术成熟的回转炉。回转炉中产生的热解气被风机抽送至微波炉顶部进风口，在此热解气与另一风机送入的空气混合燃烧。热解残碳落至微波燃烧炉内的高温板上作为强吸波介质，加热残碳层使其温度达到1210～1530℃，高温板的开孔尺寸满足防止微波泄露的要求。热解混合气体在穿过高温残碳层时充分燃烧，彻底消除二恶英等有毒有害气体，然后高温尾气送入热解炉进行余热利用以热解炉内垃圾，降温后的尾气从热解炉内出来，接着进入空气预热器用以加热冷空气，最后尾气经过活性炭处理装置达标后排放。
本发明的有益效果
1、利用微波深度淬灭电子垃圾；实现了电子垃圾处理地减量化、无害化、资源化。
2、利用在微波作用下，残碳吸热及C-C放电效应可形成局部热点温度，提高燃烧炉内的能量密度，使炉内温度达到1500℃，彻底消除二恶英等有毒有害气体；
3、高温尾气两级余热利用，更节能环保；
4、热解炉与微波燃烧炉组合运行，简化自动控制要求，缩小系统占地面积。
5、本发明装置简单、处理效率高、实用性强，易于推广。
附图说明
图1是基于微波淬灭的电子垃圾热解处置装置的结构图。
图2是基于微波淬灭的电子垃圾热解处置方法的流程图。
其中，1一级进料装置、2一级进料阀、3二级进料装置、4二级进料阀、5热解炉、6.热解炉出料阀、7热解炉排气阀、8提手、9微波炉、10空预器、11尾气回收装置、12微波炉排气阀、13微波炉高温板、14微波炉出料口。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
实施例1
基于微波淬灭的电子垃圾热解处置方法，包括垃圾进料装置、热解炉、微波燃烧炉、尾气净化装置以及炉渣固废清理装置，整个热解焚烧系统密闭且处于负压状态。电子垃圾在落料口处被粉碎后，送入热解炉内热解，其中热解炉的形式采用目前技术成熟的回转炉。回转炉中产生的热解气被风机抽送至微波炉顶部进风口，然后热解气与另一风机送入的空气混合燃烧。热解残碳落至微波燃烧炉内的高温板上作为强吸波介质，加热残碳层使其温度达到1210～1530℃，高温板的开孔尺寸满足防止微波泄露的要求。热解混合气体在穿过高温残碳层时充分燃烧，彻底消除二恶英等有毒有害气体。然后高温尾气被风机送入热解炉内进行余热利用以热解炉内垃圾，降温后的尾气从热解炉内出来，接着进入空气预热器用以加热冷空气，最后尾气经过活性炭处理装置达标后排放，其中活性炭可放入微波加热腔内再生循环使用，微波燃烧炉内的残碳充分燃烧成灰渣后可从侧面螺旋出渣装置及底部落灰斗排除。
实施例2
一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器，所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置。所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。
由于在微波作用下残碳吸波升温，会达到1000℃的温度，加上微波作用下炭与炭之间会发生放电现象，并产生局部高温，残碳温度会进一步增加，这些热量使得热解气快速着火，着火产生的热量又使得炉内温度再进一步增加，使热解气充分燃烧。
实施例3
一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器，所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置。所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。
所述进料装置为两级进料仓。以保证热解炉的密封状态与内部负压控制要求。
实施例4
一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器，所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置。所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。
所述热解气经过止回阀被风机送入微波燃烧炉顶部进风口。
从回转窑出口的热解气温度为705℃至810℃，热解气进入微波炉内经过一些管道，会产生温降，到达微波炉的温度，基本维持在600℃到700℃之间。
实施例5
一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器，所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置。所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。
所述微波燃烧装置底部设置有用于承接热解残炭的高温板。
实施例6
一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器，所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置。所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。
所述高温板的开孔尺寸满足防止微波泄露的要求。
实施例7
一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器，所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置。所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。
所述微波燃烧装置底部设置有螺旋出料装置。为保证整个焚烧炉系统的密封状态与内部负压控制要求，固体残渣在微波燃烧炉内烧成灰渣后，主要经过螺旋装置排除，渗漏部分经过微波炉底部排渣口排除。
实施例8
一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置方法，包括：
将粉碎后的电子垃圾进行热解处理，得热解气和热解残炭；
将热解残炭作为强吸波介质进行微波加热至1210～1530℃，并使穿过上述热解残炭的热解气与空气的混合气体充分燃烧，收集尾气；
将收集的尾气进行余热利用后，净化、排除。本发明利用碳作为微波燃烧炉内的强吸波介质，其来源主要为热解炉排入的残碳与吸附净化尾气的活性炭。
其中，所述热解温度为705℃～810℃。
所述微波加热过程中，热解残炭和热解气用量比为：0.8～1kg：1000～1200L。
所述混合气体中，热解气与空气的用量比为1：1。
实施例9
一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置方法，包括：
将粉碎后的电子垃圾进行热解处理，得热解气和热解残炭；
将热解残炭作为强吸波介质进行微波加热至1210～1530℃，并使穿过上述热解残炭的热解气与空气的混合气体充分燃烧，收集尾气；
将收集的尾气进行余热利用后，净化、排除。本发明利用碳作为微波燃烧炉内的强吸波介质，其来源主要为热解炉排入的残碳与吸附净化尾气的活性炭。
其中，所述热解温度为705℃～810℃。
所述微波加热过程中，热解残炭和热解气用量比为：0.8～1kg：1000～1200L。
所述混合气体中，热解气与空气的用量比为1：1。
所述高温尾气先被风机送入热解炉内利用其余热热解炉内垃圾，然后再进入空气预热器内加热冷空气，尾气进行两级余热利用。
最后应该说明的是，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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。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。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置装置，包括：进料装置、热解装置、微波燃烧装置、尾气净化装置、炉渣固废清理装置、风机、空预器，其特征在于，所述进料装置、热解装置、微波燃烧装置和炉渣固废清理装置依次相连，所述热解装置与微波燃烧装置之间还设置有气体循环管道；所述热解装置还与空预器、尾气净化装置依次相连；使用时，所述热解装置产生的热解气和热解残碳分别通过风机和物料通道输入到微波燃烧装置中、充分燃烧后，产生的高温尾气依次回流到热解装置、空预器、尾气净化装置，所述热解处置装置整体密闭且处于负压状态。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进料装置为两级进料仓。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热解气经过止回阀被风机送入微波燃烧炉顶部进风口。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微波燃烧装置底部设置有用于承接热解残炭的高温板。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述高温板的开孔尺寸满足防止微波泄露的要求。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微波燃烧装置底部设置有螺旋出料装置。
7.一种基于微波淬灭的电子垃圾热解处置方法，其特征在于，包括：
将粉碎后的电子垃圾进行热解处理，得热解气和热解残炭；
将热解残炭作为强吸波介质进行微波加热至1210～1530℃，并使穿过上述热解残炭的热解气与空气的混合气体充分燃烧，收集尾气；
将收集的尾气进行余热利用后，净化、排除。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述热解温度为705℃～810℃。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述微波加热过程中，热解残炭和热解气用量比为：0.8～1kg：1000～1200L。
或所述混合气体中，热解气与空气的用量比为1：1。
10.权利要求1-6所述的装置在处理电子垃圾中的应用。
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