CN108787690A - 使用过热蒸汽的热处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用过热蒸汽的热处理设备，主要使用过热蒸汽对待处理物进行热处理，以得到较佳处理效果，并且通过两个阶段不同温度的过热蒸汽来提升其热处理效果，同时，为避免处理后的待处理物的温度过高发生自燃等现象，更进一步通过一降温排出机对其进行降温后排出，以提升本发明的使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种热处理设备，尤指一种使用过热蒸汽的热处理设备。
背景技术
在处理垃圾等废弃物时，经常会因成本方面的考虑而选用焚烧的方式来处理，不仅费用低廉，同时可处理大量废弃物。
但是，当废弃物中含有氟氯化碳、PCB多氯联苯、三氯乙烯等含有对人体或环境有害物质或含有氯的废塑料时，单纯以焚烧的方式容易产生戴奥辛等有害物质而污染环境。虽然有人提出利用水热反应法进行处理，但使用此种方法时，需要在高温高压300℃～450℃、100kg/cm3～250kg/cm3的环境下才能够进行，不仅提高了设备成本、保养成本、运作成本等，且此种方式无法连续运作。又，虽有人亦提出一种电浆反应法，利用电浆将上述有害物质去除，然而，此种方式的成本极为昂贵。
发明内容
有鉴于现有技术存在的不足之处，本发明提出一种使用过热蒸汽的热处理机，包括：
一第一旋窑：
该第一旋窑前后两侧分别设有一第一投入口及一第一排出口；一第一蒸汽管设于该第一旋窑内部，该第一蒸汽管外环侧布设多个气孔，该第一投入口可供投入待处理物。
一第二旋窑：
该第二旋窑前后两侧分别设有一第二投入口及一第二排出口；一第二蒸汽管设于该第二旋窑内部，该第二蒸汽管外环侧布设多个气孔，该第一旋窑的第一排出口与该第二旋窑的第二投入口相通。
一加热单元：
该加热单元产生过热蒸汽，该加热单元分别将该过热蒸汽输送至该第一蒸汽管及该第二蒸汽管。
一降温排出机：
该降温排出机与该第二排出口相通，该降温排出机将该第二旋窑处理后的待处理物进行降温后排出。
在本发明的一实施例中，该第一蒸汽管一端固接于该加热单元；该第二蒸汽管一端固接于该加热单元。
在本发明的一实施例中，该第一管体的轴心与该第一旋窑轴心位置相同，该第二管体的轴心与该第二旋窑轴心位置相同。
在本发明的一实施例中，该锅炉产生第一过热蒸汽及第二过热蒸汽，该第一过热蒸汽输送至该第一管体，且温度介于200℃～700℃之间，该第二过热蒸汽输送至该第二管体，且温度介于400℃～1000℃之间。
在本发明的一实施例中，该降温排出机内设有一加湿机。
在本发明的一实施例中，该待处理物中包括碳化物。
在本发明的一实施例中，该第一旋窑设于该第二旋窑上方该第一排出口与该第二投入口相通的路径处设有一螺旋输送机。
在本发明的一实施例中，该第一旋窑及该第二旋窑内的气压高于大气压力。
在本发明的一实施例中，一燃烧炉分别与该第一旋窑、该第二旋窑及该锅炉相通，该燃烧炉收集该第一旋窑内及该第二旋窑内的多余过热蒸汽，再将该多余过热蒸汽进行加热处理后输送至该锅炉。
在本发明的一实施例中，该燃烧炉将该多余过热蒸汽加热至800℃以上。
本发明主要利用该过热蒸汽对待处理物进行热处理，该待处理物可为厨余、动物粪便、污泥、建设废材、废弃物等，并通过该第一旋窑与该第二旋窑内不同温度的过热蒸汽，以两个阶段热处理方式使得该待处理物有最佳热处理效果，同时，再通过该降温排出机使得处理后的该待处理物温度降至安全值以内，以避免发生自燃等现象，进而提升本发明的使用安全性。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明的俯视示意图；
图3为本发明中的各管路与元件连接关系示意图。
附图标记说明：1-加热单元；11-锅炉；12-蒸汽加热器；13-第一管体；14-第二管体；15-燃烧炉；151-风扇；152-辅助燃烧机；2-第一旋窑；21-第一投入口；211-屏蔽；212-吸气屏蔽；22-第一排出口；221-屏蔽；222-吸气屏蔽；23-旋窑本体；231-第一蒸汽管；24-钢圈；241-支撑滚轮；25-链轮；26-马达；27-鼓风机；271-吸气管；272-吸气管；28-管体；29-阀体；20-输料机；3-倾斜架台；31-轴体；32-支撑件；33-支撑件；4-投料单元；41-待处理物输送单元；42-料斗；43-管体；44-旋转阀；45-马达；46-高台；5-第二旋窑；51-第二旋窑本体；52-第二投入口；521-屏蔽；522-吸气屏蔽；53-第二排出口；531-屏蔽；532-吸气屏蔽；54-第二蒸汽管；55-钢圈；551-支撑滚轮；56-链轮；57-马达；6-倾斜架台；61-轴体；62-支撑件；63-支撑件；7-降温排出机；71-螺旋输送机。
具体实施方式
以下通过图式的辅助，说明本发明的构造、特点与实施例。
如图1所示，本发明提供了一种使用过热蒸汽的热处理设备，包括：
一加热单元1：
如图3、图2所示，该加热单元1可供产生过热蒸汽，该加热单元1分别将该过热蒸汽输送至一第一管体13及一第二管体14。该加热单元1较佳如图3所示，包括一锅炉11及一蒸汽加热器12，首先，先将20℃的水在该锅炉11中暂时变成蒸汽，再加热至100～700℃的高温，于一实施例中过热蒸汽可以加热至150℃并输出至该蒸汽加热器12，在该蒸汽加热器12中再将此高温过热蒸汽加热至400～1000℃，于一实施例中过热蒸汽可以加热至750℃，使其产生超高温过热蒸汽。于此实施例下，该锅炉11输出350℃的过热蒸汽，该蒸汽加热器12输出400℃过热蒸汽，二者在输入至该第一管体13时会混合成一第一过热蒸汽，其温度为365℃。该第一管体13在输送该第一过热蒸汽过程中，会使该第一过热蒸汽流失热量，使之降至350℃并输入至一第一蒸汽管231。该蒸汽加热器12则是输出750℃过热蒸汽作为一第二过热蒸汽至该第二管体14，该第二管体14在输送该第二过热蒸汽过程中，会使该第二过热蒸汽流失热量，温度降至680℃并输送至一第二蒸汽管54内。以上叙述仅为举例说明，于本发明中，该第一过热蒸汽的温度介于200℃～700℃之间，该第二过热蒸汽的温度介于400℃～1000℃之间。
一第一旋窑2：
如图1所示，该第一旋窑2前后两侧分别设有一第一投入口21及一第一排出口22；该第一蒸汽管231设于该第一旋窑2内部且与该第一管体13相通，该第一蒸汽管231不限于直管且外环侧布设多个气孔，以将该第一过热蒸汽散布在该第一旋窑2内，且该第一蒸汽管231较佳一端固接于该加热单元1，因此，当该第一旋窑2转动时不会带动该第一蒸汽管231转动，以令该第一过热蒸汽能够均匀散布于该第一旋窑2内，此外，为使得该第一过热蒸汽更进一步均匀散布在该第一旋窑本体23内部，本发明还可以实施为：该第一蒸汽管231较佳为直管且轴心与该第一旋窑2轴心位置相同。其中，该第一旋窑2内的气压高于大气压力，以避免外界气体进入该第一旋窑2内而导致该第一旋窑2在处理待处理物过程中发生燃烧，且该第一旋窑2的压力较佳为高于大气压力且相当于10mmAq～100mmAq。
此外，该第一旋窑2包括一圆筒状的第一旋窑本体23，该第一旋窑本体23较佳以耐热材质所制，如不锈钢、耐热钢等，内部为了增加强度，会再贴设耐热砖或耐热耐磨的陶瓷纤维棉等。该第一旋窑本体23前后两侧分别为该第一投入口21及该第一排出口22，于该第一投入口21设有一屏蔽211，于该一排出口22亦设有一屏蔽221，该第一旋窑2本体外环侧两端分别设有一钢圈24，各钢圈24外侧则分别设有一支撑滚轮241，以共同支撑该第一旋窑本体23；而两个钢圈24之间则设有一链轮25，该链轮25动力连接一马达26的输出轴，以供带动该第一旋窑本体23转动，且该马达26设于一倾斜架台3顶面。值得一提的是，该倾斜架台3一端枢设一轴体31，另一端底面设有两个支撑件32、33，通过调整各支撑件32、33的高度而调整该倾斜架台3的倾斜角度，进而调整该第一旋窑本体21的倾斜角度。以本说明书为例，较佳调整至该第一排出口22的开口方向朝向斜下方。
如图1所示，各屏蔽211、221的制作材质为衬垫等密封材料，且与该倾斜架台3顶面连接，更于该第一投入口21及该第一排出口22设置一吸气屏蔽212、222，一鼓风机27通过一吸气管271与该吸气屏蔽212、222相通。因此当该第一旋窑本体21转动时，不会造成各屏蔽211、221转动而使得该第一旋窑本体23泄漏该第一过热蒸汽，以避免该第一过热蒸汽散失。
又，在该第一旋窑本体23形成倾斜的条件下，该第一投入口21朝向斜上方，该第一投入口21的一侧方设有一投料单元4，该投料单元4主要将待处理物投入该第一旋窑2内，该待处理物例如但不限于为厨余、动物粪便、污泥、建设废材、废弃物等，该投料单元4包括一待处理物储存槽(图未显示)、一待处理物输送单元41及一料斗42，该待处理物输送单元41设于该待处理物储存槽及该料斗42之间，以将该待处理物储存槽内的待处理物输送至该料斗42内。该料斗42底面设有一开口，且该开口一端衔接一管体43，该管体43的一端与该第一投入口21相通，并于该开口设有一旋转阀44，该投料单元4还包括一连动该旋转阀44的马达45，以供控制该旋转阀44的开启与关闭，进而将该料斗42内的待处理物通过该开口、该管体43、该第一投入口21进入该第一旋窑本体23内部。以上该料斗42及该马达45设于一高台46顶面，而该高台46顶面高于该倾斜架台3顶面，以令该料斗42的开口水平高度高于该第一投入口21。
该第一排出口22衔接一管体28，该管体28的另一端与一输料机20相通，该管体28的一段部设有一阀体29，以将该第一旋窑本体23内处理后的待处理物通过该输料机20而投入第二旋窑5。
一第二旋窑5：
如图1所示，基本上该第二旋窑5的构造与该第一旋窑2类似，以下再详细介绍该第二旋窑5，该第二旋窑5包括一圆筒状的第二旋窑本体51，该第二旋窑本体51较佳以耐热材质所制，如不锈钢、耐热钢等，内部为了增加强度，会再贴设耐热砖或耐热耐磨的陶瓷纤维棉等。该第二旋窑本体51的前后两侧分别设有一第二投入口52及一第二排出口53，该第二投入口52与该输料机20相通，以供该第一旋窑本体23内处理后的待处理物通过该第二投入口52而投入第二旋窑5内。一第二管体54设于该第二旋窑本体51内部，该第二蒸汽管54不限为直管且外环侧布设多个气孔，以供将该第二过热蒸汽散布在该第二旋窑本体51内，该第二蒸汽管54较佳一端与该加热单元1形成固接，以使得该第二旋窑本体51转动时不会连动该第二蒸汽管54转动，以使得该第二过热蒸汽能够均匀散布在该第二旋窑本体51内，此外，为更进一步令该第二过热蒸汽能够均匀散布在该第二旋窑本体51内部，本发明还可以实施为：该第二蒸汽管54较佳为一直管且轴心与该第二旋窑本体51轴心位置相同。其中，该第二旋窑本体51内的气压高于大气压力，以避免外界气体进入该第二旋窑本体51内而造成该第二旋窑本体51在处理待处理物过程中发生燃烧，且该第二旋窑本体51的压力较佳高于大气压力并且相当于10mmAq～100mmAq。
于该第二投入口52设有一屏蔽521，于该第二排出口53亦设有一屏蔽531，该第二旋窑本体51外环侧两端分别设有一钢圈55，各钢圈55外侧则分别设有一支撑滚轮551，以共同支撑该第二旋窑本体51；两个钢圈55之间则设有一链轮56，该链轮56动力连接一马达57的输出轴，以带动该第二旋窑本体51转动，且该马达57设于一倾斜架台6顶面。同样的，值得一提的是，该倾斜架台6一端枢设一轴体61，另一端底面设有两个支撑件62、63，通过调整各支撑件62、63的高度而调整该倾斜架台61的倾斜角度，进而调整该第二旋窑本体51的倾斜角度。以本说明书为例，较佳调整至该第二排出口53的开口方向朝向斜下方。
如图1所示，各屏蔽521、531的制作材质为衬垫等密封材料，且与该倾斜架台6顶面连接，更进一步于该第二投入口52及该第一排出口53设置一吸气屏蔽522、532，该鼓风机27通过一吸气管272与各吸气屏蔽522、532相通。因此当该第二旋窑本体51转动时，不会造成各屏蔽521、531转动而使得该第二旋窑本体51泄漏该第二过热蒸汽，以避免该第二过热蒸汽散失。
此外，待处理物经过该第二旋窑本体51处理后，仍具有相当高的温度，为了避免发生自燃等现象，须对该第二旋窑本体51排出的处理后待处理物进行降温，本发明更进一步还可以实施为：于该第二排出口53的一侧方设有一降温排出机7，且该第二排出口53与该降温排出机7之间设有一螺旋输送机71，该螺旋输送机71可将该第二旋窑本体51排出的处理后待处理物输送至该降温排出机7进行降温、排出等。其中，该降温排出机7较佳将处理后待处理物降温至100℃以下。
又，如图3所示，由于该第一旋窑2排放的多余过热蒸汽约为120℃，该第二旋窑5排放的多余过热蒸汽约在500℃，为进一步节省能源损耗，可将该第一旋窑2及该第二旋窑5内的多余过热蒸汽以回收再利用的方式进行加热后输送至该锅炉11，因此，本发明更进一步还可以实施为：进一步设置一燃烧炉15，分别与该第一旋窑2、该第二旋窑5及该锅炉11相通，该燃烧炉15可供收集该第一旋窑5内及该第二旋窑5内的多余过热蒸汽，再将该多余过热蒸汽进行加热处理后输送至该锅炉11。
其中，该燃烧炉15分别与该第一旋窑2及该第二旋窑5相通的路径一段部设有一风扇151，该风扇151可供该第一旋窑2及该第二旋窑5所排放的多余过热蒸汽加压输送至该燃烧炉15内，且较佳为加压至300mmAq。该燃烧炉15内则是通过一辅助燃烧机152，从而将该多余过热汽体内可燃气体全部燃烧，使该燃烧炉15内部温度达到800℃～1000℃(较佳为850℃～900℃)，以将该多余过热蒸汽内的臭气完全去除，以降低对环境污染的影响。之后，该燃烧炉15再将内部热气输送至该锅炉11及该蒸汽加热器12进行热交换，使之产生过热蒸汽。
以下介绍本发明的工作流程：
由于该第一旋窑本体23内充满该第一过热蒸汽，以对待处理物进行高温加热处理，不仅对待处理物内多余水分作干燥处理，且部分待处理物会产生碳化现象。且由于待处理物在进行处理过程中会产生可燃性气体干馏气体，因此，该吸气管271会自该第一旋窑本体23内吸走含有可燃性气体的过热蒸汽(约为120℃)。另外，为令该待处理物能够充分进行干燥处理，可对该第一旋窑本体23的旋转速度(通常为0.3～5rpm)及倾斜角度进行调整，以改变该待处理物停留于该第一旋窑本体23内的时间。由于该待处理物中的水份大都已被去除，因此，该第一旋窑本体23较佳排出1600kg/h的待处理物至该第二旋窑本体51内。
该蒸汽加热器12将加热至680℃的超高温过热蒸汽即第二过热蒸汽经由该第二蒸汽管54输送至该第二旋窑本体51内。由于该第二过热蒸汽具有超高温，待处理物暴露在充满该第二过热蒸汽的第二旋窑本体51内时，内部有机性物质会碳化，含碳以外的元素会分解并产生可燃性气体。在此，待处理物中若含有硬质氯乙烯排水沟污泥，会产生一氧化碳及氢气，且所产生的氢气会与硬质氯乙烯排水沟污泥于碳化时所产生的氯相互反应而形成氯化氢，可防止戴奥辛的产生。此时，排废气回路途中配置氯化氢的中和槽(如放入氢氧化钠颗粒的桶槽)，在此回收水中含有的氯化氢。
该第二旋窑本体51与该第一旋窑本体23相同，内部的过热蒸汽均加压至约30mmAq，因此部分过热蒸汽会从该屏蔽531侵入排出用螺旋输送机内71。该屏蔽531内部为无氧化状态，同样的该螺旋输送机71内部也呈现无氧化状态。另一方面，由于该螺旋输送机71总长度很长，因此处理后的待处理物会在此过程中冷却，到了该螺旋输送机71的出口侧时未满100℃。虽然过热蒸汽也因为温度下降而液化，最终到了该螺旋输送机71的末端会通过一加湿机(图未显示)将碳化物加湿。加湿程度会因该螺旋输送机71的搬运速度、过热蒸汽或饱和蒸汽的温度、压力而有所改变，因此适当地控制这些条件，可获得指定温度(例如5～10％)下的碳化物(碳化部分)。以1600kg/h的比例投入的处理待处理物，从该第二旋窑本体53排出约400kg/h程度的待处理物。若将处理待处理物暴露在超高温过热蒸汽中，会因为增加的热能而碳化，产生可燃性气体的干馏气体。此时，该第二旋窑本体53的排废气温度为500℃程度。
该第一旋窑本体23与该第二旋窑本体51内所产生的废气，将利用该风扇151以300mmAq加压后再排入该燃烧炉15。该燃烧炉15中有辅助燃烧机，可将废气中的可燃性气体全部燃烧。过程中，该燃烧炉15内部约为800～1000℃(850～900℃为佳)，从而可将废气中所含臭气等有害气体完全去除。且在必要时该燃烧炉15中会进行一次性燃烧用空气或氧气的供给。该加热单元的工作方式如前述，在此不赘述。
此外，该待处理物较佳含有木颗粒，将使废气中混入了大量可燃性气体，此令该废气在燃烧炉15中变成燃料，以明显地节省该加热单元1所需的燃料。
如图1所示，该屏蔽221设有图面上未显示出的辅助燃烧机。本发明中的热处理器在工作前会先对该第一旋窑本体23进行加热，令该第一过热蒸汽一输入该第一旋窑本体23内后，立即可处理该待处理物，而不会发生温度不足的问题。同样的，该第二旋窑本体51也为避免出现相同状况会进行预热工作，但由于待处理物到达该第二旋窑本体51还需一段时间，过程中会先提供该第二过热蒸汽来预热。值得一提的是，过热蒸汽中水分含量越多，干燥及升温速度会越快，热传输就更有效率达。而且，各蒸汽管231、54的孔洞若能直接接触到处理待处理物，则可提升干燥效率。可在较短时间内进行热处理(如碳化处理)。
Claims (10)
1.一种使用过热蒸汽的热处理设备，其特征在于，包括：
一第一旋窑：前后两侧分别设有一第一投入口及一第一排出口；一第一蒸汽管设于该第一旋窑内部，该第一蒸汽管外环侧布设多个气孔，该第一投入口供投入待处理物；
一第二旋窑：前后两侧分别设有一第二投入口及一第二排出口；一第二蒸汽管设于该第二旋窑内部，该第二蒸汽管外环侧布设多个气孔，该第一排出口与该第二投入口相通；
一加热单元：产生过热蒸汽，该加热单元分别将该过热蒸汽输送至该第一蒸汽管及该第二蒸汽管；
一降温排出机：与该第二排出口相通，该降温排出机将该第二旋窑处理后的待处理物进行降温后排出。
2.如权利要求1所述的使用过热蒸汽的热处理设备，其特征在于，该第一蒸汽管一端固接于该加热单元；该第二蒸汽管一端固接于该加热单元。
3.如权利要求2所述的使用过热蒸汽的热处理设备，其特征在于，该第一管体的轴心与该第一旋窑轴心位置相同，该第二管体的轴心与该第二旋窑轴心位置相同。
4.如权利要求3所述的使用过热蒸汽的热处理设备，其特征在于，该锅炉产生第一过热蒸汽及第二过热蒸汽，该第一过热蒸汽输送至该第一管体，且温度介于200℃～700℃之间，该第二过热蒸汽输送至该第二管体，且温度介于400℃～1000℃之间。
5.如权利要求4所述的使用过热蒸汽的热处理设备，其特征在于，该降温排出机内设有一加湿机。
6.如权利要求1至5中任一项所述的使用过热蒸汽的热处理设备，其特征在于，该待处理物中包括碳化物。
7.如权利要求1至5中任一项所述的使用过热蒸汽的热处理设备，其特征在于，该第一旋窑设于该第二旋窑上方该第一排出口与该第二投入口相通的路径处设有一螺旋输送机。
8.如权利要求1至5中任一项所述的使用过热蒸汽的热处理设备，其特征在于，该第一旋窑及该第二旋窑内的气压高于大气压力。
9.如权利要求1至5中任一项所述的使用过热蒸汽的热处理设备，其特征在于，一燃烧炉分别与该第一旋窑、该第二旋窑及该锅炉相通，该燃烧炉收集该第一旋窑内及该第二旋窑内的多余过热蒸汽，再将该多余过热蒸汽进行加热处理后输送至该锅炉。
10.如权利要求1至5中任一项所述的使用过热蒸汽的热处理设备，其特征在于，该燃烧炉将该多余过热蒸汽加热至800℃以上。
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- 2017-04-28 CN CN201710294838.XA patent/CN108787690A/zh active Pending
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