CN109022095A - Rdf燃料生产设备及rdf燃料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种RDF燃料生产设备，包括内部设有破碎机构的破碎箱，破碎箱顶部开有进料口，破碎箱底部设有破碎出料口，位于破碎箱底部下方设有与破碎出料口连通的混合箱；混合箱的箱壁上设有添加剂投入口；混合箱内设有搅拌轴，搅拌轴一端外伸出混合箱的箱壁并动力连接有搅拌电机；搅拌轴的另一端连接有螺旋输送挤压成型机；螺旋输送挤压成型机包括与混合箱连通的壳体以及与搅拌轴同轴连接的螺旋输送轴；还包括用于加热混合箱或螺旋输送挤压成型机的壳体的加热装置。本发明还提供一种RDF燃料制备方法，采用本发明的RDF燃料生产设备。本发明能够提垃圾衍生燃料的燃烧热值，无需采用粘接剂，利于环保，便于存储运输。

Description

RDF燃料生产设备及RDF燃料制备方法
技术领域
本发明涉及生活垃圾处理技术领域，尤其是一种RDF燃料生产设备以及一种RDF燃料的制备方法。
背景技术
传统的生活垃圾处理技术主要有焚烧、填埋、堆肥、废物分类回收等。在垃圾处理常规技术中，焚烧处理具有减量效果明显，无害化彻底，占地面积小，余热能得到利用，二次污染少等优点，符合我国可持续发展的战略要求。与传统的垃圾处理技术相比，RDF（RefuseDerived Fuel，垃圾衍生燃料）燃料生产技术能够变废为宝，将生活垃圾混合添加剂压缩成RDF燃料，能够大大提高垃圾的能量密度，燃烧效率比原生垃圾显著提高，减少填埋，节约土地资源。RDF燃料生产设备对RDF燃料的成品质量具有重要影响。目前，一般分别采用破碎机和垃圾压缩机分别对生活垃圾进行破碎和压缩处理，这样的生产效率较低，而且放置破碎机和垃圾压缩机需要占据较大的空间。中国专利“生活垃圾粉碎、挤压脱水装置（CN206073083U）”公开了可以对垃圾进行粉碎和脱水的一体化设备，但是在生产过程中不能添加生物质与垃圾进行混合，其所得到的垃圾衍生燃料RDF的燃烧热值还有待提高。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种RDF燃料生产设备，能够用于垃圾衍生燃料生产工艺以提高所生产出的垃圾衍生燃料的燃烧热值，结构紧凑，减小占地面积。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种RDF燃料生产设备，包括内部设有破碎机构的破碎箱，破碎箱顶部开有进料口，破碎箱底部设有破碎出料口，其特征在于：位于破碎箱底部下方设有与破碎出料口连通的混合箱；混合箱的箱壁上设有添加剂投入口；混合箱内设有搅拌轴，搅拌轴一端外伸出混合箱的箱壁并动力连接有搅拌电机；搅拌轴的另一端连接有螺旋输送挤压成型机；所述螺旋输送挤压成型机包括与混合箱连通的壳体以及与搅拌轴同轴连接的螺旋输送轴；所述搅拌电机、混合箱、搅拌轴以及螺旋输送挤压成型机从搅拌电机到螺旋输送挤压成型机的出料端方向整体向下倾斜；还包括用于加热混合箱或螺旋输送挤压成型机的壳体的加热装置。
优选的，所加热装置为电阻丝，所述电阻丝设置在混合箱外壁上或螺旋输送挤压成型机的壳体的外壁上。
优选的，所述加热装置包括线圈以及用于向线圈送入交流电的交流电源，所述线圈围绕在混合箱外周或螺旋输送挤压成型机的壳体的外周；所述混合箱与壳体均采用在电磁感应下能够产生涡流的金属材料制成。
优选的，所述螺旋输送挤压成型机的壳体包括与混合箱连接的螺旋输送段以及与螺旋输送段连接的挤压成型段；所述挤压成型段为圆台形，并且其直径从连接螺旋输送段的一端到另一端方向逐渐减小；位于挤压成型段内的螺旋输送轴上的螺旋叶片的径向尺寸也跟随挤压成型段的直径逐渐缩小。
优选的，所述螺旋输送轴为变螺距螺旋输送轴，并且从连接搅拌轴的一端到另一端方向螺距逐渐缩小。
优选的，搅拌轴通过减速机与搅拌电机连接，搅拌轴与减速机相连的一端通过嵌设在混合箱体的箱壁上的耐磨环进行支撑。
优选的，搅拌轴与螺旋输送轴螺纹连接，并且螺纹旋向与电机的转动方向相反。
优选的，所述破碎机构为四轴双级差速破碎机构，包括从进料口方向到破碎出料口方向依次设置的一级破碎机构与二级破碎机构；一级破碎机构包括一对一级破碎辊，其中一个一级破碎辊安装在设有一级主动齿轮的一级主动轴上，另一个一级破碎辊安装在设有一级从动齿轮的一级从动轴上，一级主动齿轮与一级从动齿轮差速传动；二级破碎机构包括一对二级级破碎辊，其中一个二级破碎辊安装在设有二级主动齿轮的二级主动轴上，另一个二级破碎辊安装在设有二级从动齿轮的二级从动轴上，二级主动齿轮与二级从动齿轮差速传动；二级破碎辊的转速高于一级破碎辊的转速。
优选的，一级破碎辊的直径大于二级破碎辊，并且两个一级破碎辊轴线之间的距离大于两个二级破碎辊轴线之间的距离，从而形成V型破碎区。
本发明还公开了一种RDF燃料制备方法，采用本发明的RDF燃料生产设备，包括以下步骤：
步骤1：启动RDF燃料生产设备，当混合箱或螺旋输送挤压成型机的壳体预热到200～280℃时，将经过分选后得到的可燃性垃圾原料投入破碎箱内；
步骤2：垃圾原料经破碎箱中的破碎机构破碎后，下落入到混合箱中，同时从添加剂投入口中投入生物质粉末，生物质粉末的投入量能够使得混生物质粉末与破碎后的垃圾原料混合后的含水量为10～15%；所述生物质粉末包括等重量比的秸秆粉末、稻壳粉末、木屑以及煤粉；
步骤3：搅拌轴不断搅拌混合箱中的生物质粉末与破碎后的垃圾原料，生物质粉末与破碎后的垃圾原料混合后形成混合物料，并进入到螺旋输送挤压成型机中；
步骤4：螺旋输送挤压成型机将混合物料挤压成棒料，并在螺旋输送挤压成型机的出料口处按照50～80mm的长度切断，所述出料口的口径为10～15mm，从而得到颗粒状的RDF燃料；
步骤5：将颗粒状的RDF燃料冷却并干燥，干燥到含水率不超过5%。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明能够在混合箱内将破碎后的垃圾与添加剂（如秸秆粉末、稻壳粉末、木屑等生物质或者粘接剂）进行充分混合，使得挤压成型后的垃圾衍生燃料中的添加剂能够均匀分散在垃圾原料中，从而提高垃圾衍生燃料的燃烧热值。同时，本发明能够对加热箱或者螺旋输送挤压成型机进行加热，从而能够提高混合或者成型过程中的温度，一方面能够降低物料的含水量，另一方面能够提高挤压成型后的紧密度，无需采用粘接剂，利于环保。
2、本发明的RDF燃料生产设备减少了物料传输机构并节省了能源：从粉碎箱到破碎箱依靠重量作用使得破碎后的物料进入混合箱；另外，搅拌电机、混合箱、搅拌轴以及螺旋输送挤压成型机从搅拌电机到螺旋输送挤压成型机方向整体向下倾斜，这样也利用重力作用将混合箱内物料输送到螺旋输送挤压成型机内。
3、本发明采用的螺旋输送挤压成型机为变体积(挤压成型段为圆台型、螺旋输送轴为变螺距)式挤压，这样，能够增大垃圾衍生燃料的密度与紧实度，进一步提高燃烧热值，并且不易破碎。
4、搅拌轴采用了耐磨环来代替轴承进行支撑，便于搅拌轴进行倾斜安装。
5、搅拌轴与螺旋输送轴螺纹连接，能够避免将搅拌轴与螺旋输送轴做成一体后造成刚度下降，同时也更方便安装；另外，螺旋输送轴的螺纹旋向与电机的转动方向相方，这样避免螺旋输送轴在转动过程中从搅拌轴上脱落。
6、破碎机构为四轴双级差速破碎机构，主动齿轮与从动齿轮之间差速传动不仅对垃圾有剪切作用，还有撕扯作用，从而提高破碎效果；二级破碎机构能对一级破碎机构破碎后的物料进一步破碎，减小垃圾破碎后的尺寸，能够提高混合的均匀性；并且，由于二级破碎辊的转速高于一级破碎辊，应此还能与一级破碎辊配合以起到撕扯物料的作用，提高破碎效果。
7、V型破碎区能够使得物料在破碎过程中更加集中，提高破碎效率。
附图说明
图1是本具体实施方式中RDF燃料生产设备的立体图；
图2是本具体实施方式中RDF燃料生产设备的纵向剖视图；
图3是本具体实施方式中RDF燃料生产设备的横向剖视图；
图4是本具体实施方式中搅拌电机到螺旋输送挤压成型机方向的倾斜示意图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1至图4所示，一种RDF燃料生产设备，包括内部设有破碎机构的破碎箱2，破碎箱2顶部开有进料口，进料口上连接有料斗1，破碎箱底部设有破碎出料口，位于破碎箱底部下方设有与破碎出料口连通的混合箱6；混合箱6的箱壁上设有添加剂投入口3；混合箱6内设有搅拌轴61，搅拌轴61上间隔设有搅拌桨叶，搅拌轴61一端外伸出混合箱的箱壁并动力连接有搅拌电机5；搅拌轴61的另一端连接有螺旋输送挤压成型机；所述螺旋输送挤压成型机包括与混合箱6连通的壳体以及与搅拌轴61同轴连接的螺旋输送轴7；所述搅拌电机、混合箱6、搅拌轴61以及螺旋输送挤压成型机从搅拌电机5到螺旋输送挤压成型机的出料端方向整体向下倾斜；还包括用于加热混合箱或螺旋输送挤压成型机的壳体的加热装置。如图4所示，搅拌轴与水平线之间的夹角即为倾斜角，倾斜角为5到10°。
加热装置可以采用电阻加热也可以采用电磁加热。对于电阻加热，具体的所加热装置为电阻丝，所述电阻丝设置在混合箱外壁上或螺旋输送挤压成型机的壳体的外壁上。对于电磁加热，具体的，所述加热装置包括线圈以及用于向线圈送入交流电的交流电源，所述线圈围绕在混合箱外周或螺旋输送挤压成型机的壳体的外周；所述混合箱与壳体均采用在电磁感应下能够产生涡流的金属材料制成，线圈中通入交流电后产生变化的磁场，混合箱或者壳体在变化的磁场作用下感应出电场，从而在其表面形成涡流，涡流将混合箱或所述壳体加热。
本发明能够在混合箱6内将破碎后的垃圾与添加剂（如秸秆粉末、稻壳粉末、木屑等生物质或者粘接剂）进行充分混合，使得挤压成型后的垃圾衍生燃料中的添加剂能够均匀分散在垃圾原料中，从而提高垃圾衍生燃料的燃烧热值。本发明的RDF燃料生产设备减少了物料传输机构并节省了能源：从粉碎箱到破碎箱依靠重量作用使得破碎后的物料进入混合箱6；另外，搅拌电机、混合箱6、搅拌轴61以及螺旋输送挤压成型机从搅拌电机到螺旋输送挤压成型机方向整体向下倾斜，这样也利用重力作用将混合箱6内物料输送到螺旋输送挤压成型机内。同时，本发明能够对加热箱或者螺旋输送挤压成型机进行加热，从而能够提高混合或者成型过程中的温度，一方面能够降低物料的含水量，另一方面能够提高挤压成型后的紧密度，无需采用粘接剂，利于环保。
本具体实施方式中，螺旋输送挤压成型机为变体积螺旋输送挤压成型机：所述螺旋输送挤压成型机的壳体包括与混合箱6连接的螺旋输送段以及与螺旋输送段连接的挤压成型段；所述挤压成型段为圆台形，并且其直径从连接螺旋输送段的一端到另一端方向逐渐减小；位于挤压成型段内的螺旋输送轴7上的螺旋叶片的径向尺寸也跟随挤压成型段的直径逐渐缩小。
本具体实施方式中，可采用另一种变体积螺旋输送挤压成型机：所述螺旋输送轴7为变螺距螺旋输送轴，并且从连接搅拌轴61的一端到另一端方向螺距逐渐缩小。
本发明采用的螺旋输送挤压成型机为变体积(挤压成型段为圆台型、螺旋输送轴7为变螺距)式挤压，这样，能够增大垃圾衍生燃料的密度与紧实度，进一步提高燃烧热值，并且不易破碎。
本具体实施方式中，搅拌轴61通过减速机与搅拌电机连接，搅拌轴61与减速机相连的一端通过嵌设在混合箱6体的箱壁上的耐磨环62进行支撑。搅拌轴61采用了耐磨环来代替轴承进行支撑，便于搅拌轴61进行倾斜安装。
本具体实施方式中，搅拌轴61与螺旋输送轴7螺纹连接，并且螺纹旋向与搅拌电机5的转动方向相反。搅拌轴61与螺旋输送轴7螺纹连接，能够避免将搅拌轴61与螺旋输送轴7做成一体后造成刚度下降，同时也更方便安装；另外，螺旋输送轴7的螺纹旋向与电机的转动方向相方，这样避免螺旋输送轴7在转动过程中从搅拌轴61上脱落。
本具体实施方式中，所述破碎机构为四轴双级差速破碎机构，包括从进料口方向到破碎出料口方向依次设置的一级破碎机构与二级破碎机构；一级破碎机构包括一对一级破碎辊21，其中一个一级破碎辊21安装在设有一级主动齿轮的一级主动轴4上，另一个一级破碎辊21安装在设有一级从动齿轮的一级从动轴上，一级主动齿轮与一级从动齿轮差速传动，传动比为1:1.5；二级破碎机构包括一对二级级破碎辊22，其中一个二级破碎辊安装在设有二级主动齿轮的二级主动轴上，另一个二级破碎辊安装在设有二级从动齿轮的二级从动轴上，二级主动齿轮与二级从动齿轮差速传动，传动比为1:2；二级破碎辊22的转速高于一级破碎辊21的转速。
破碎机构为四轴双级差速破碎机构，主动齿轮与从动齿轮之间差速传动不仅对垃圾有剪切作用，还有撕扯作用，从而提高破碎效果；二级破碎机构能对一级破碎机构破碎后的物料进一步破碎，减小垃圾破碎后的尺寸，能够提高混合的均匀性；并且，由于二级破碎辊22的转速高于一级破碎辊21，应此还能与一级破碎辊21配合以起到撕扯物料的作用，提高破碎效果。
本具体实施方式中，一级破碎辊21的直径大于二级破碎辊，并且两个一级破碎辊21轴线之间的距离大于两个二级破碎辊轴线之间的距离，从而形成V型破碎区。V型破碎区能够使得物料在破碎过程中更加集中，提高破碎效率。
本具体实施方式中，破碎机构两侧设有用于将缠绕在破碎机构上的垃圾进行剔除的梳料板23。梳料板能够将缠绕在破碎辊的破碎齿上的垃圾剔除。
本具体实施方式中，螺旋输送挤压成型机的出料端连接有成型出料接头8，成型出料接头8通过法兰与螺旋输送挤压成型机可拆卸连接，所述成型出料接头内设有与螺旋输送挤压成型机的出料端连通的出料通道，从而能够将挤压后的物料成型为条状或棒状。本具体实施方式中，成型出料接头的出料口处设有切料机构，从而能够将条状或棒状物料切割为颗粒状。
一种RDF燃料制备方法，采用本具体实施方式中的RDF燃料生产设备，包括以下步骤：
步骤1：启动RDF燃料生产设备，当二级破碎辊的转速达到180r/min，一级破碎辊的转速达到120r/min，混合轴的转速达到10r/min，并且当混合箱或螺旋输送挤压成型机的壳体预热到200～280℃时，将经过分选后得到的可燃性垃圾原料投入破碎箱内；可燃性垃圾原料包括废纸、旧织物、废橡胶；
步骤2：垃圾原料经破碎箱中的破碎机构破碎后，下落入到混合箱中，同时从添加剂投入口中投入生物质粉末，生物质粉末的投入量能够使得混生物质粉末与破碎后的垃圾原料混合后的含水量为10～15%；所述生物质粉末包括等重量比的秸秆粉末、稻壳粉末、木屑以及煤粉；
步骤3：搅拌轴不断搅拌混合箱中的生物质粉末与破碎后的垃圾原料，生物质粉末与破碎后的垃圾原料混合后形成混合物料，并进入到螺旋输送挤压成型机中；
步骤4：螺旋输送挤压成型机将混合物料挤压成棒料，并在螺旋输送挤压成型机的出料口处按照50～80mm的长度切断，所述出料口的口径为10～15mm，从而得到颗粒状的RDF燃料；
步骤5：将颗粒状的RDF燃料冷却并干燥，干燥到含水率不超过5%。
为了体现本发明相对于现有技术取得的进步，采用相同配比的可燃性垃圾原料与生物质粉末分别利用现有技术中的RDF燃料制备方法、本发明的RDF燃料制备方法制得RDF燃料进步对比，由本具体实施方式RDF燃料制备方法所制得的RDF燃料的密度为0.15~0.18g/cm3，燃烧热值为14200—20500kJ / kg，采用现有技术中的制备方法所得到的RDF燃料的密度为0.10~0.14 g/cm3，燃烧热值为13100—18300kJ / kg；由此可见，本发明的制备方法能够大大提高RDF燃料的密度与燃烧热值。

Claims (10)

1.一种RDF燃料生产设备，包括内部设有破碎机构的破碎箱，破碎箱顶部开有进料口，破碎箱底部设有破碎出料口，其特征在于：位于破碎箱底部下方设有与破碎出料口连通的混合箱；混合箱的箱壁上设有添加剂投入口；混合箱内设有搅拌轴，搅拌轴一端外伸出混合箱的箱壁并动力连接有搅拌电机；搅拌轴的另一端连接有螺旋输送挤压成型机；所述螺旋输送挤压成型机包括与混合箱连通的壳体以及与搅拌轴同轴连接的螺旋输送轴；所述搅拌电机、混合箱、搅拌轴以及螺旋输送挤压成型机从搅拌电机到螺旋输送挤压成型机的出料端方向整体向下倾斜；还包括用于加热混合箱或螺旋输送挤压成型机的壳体的加热装置。
2.根据权利要求1所述的RDF燃料生产设备，其特征在于：所加热装置为电阻丝，所述电阻丝设置在混合箱外壁上或螺旋输送挤压成型机的壳体的外壁上。
3.根据权利要求1所述的RDF燃料生产设备，其特征在于：所述加热装置包括线圈以及用于向线圈送入交流电的交流电源，所述线圈围绕在混合箱外周或螺旋输送挤压成型机的壳体的外周；所述混合箱与壳体均采用在电磁感应下能够产生涡流的金属材料制成。
4.根据权利要求1所述的RDF燃料生产设备，其特征在于：所述螺旋输送挤压成型机的壳体包括与混合箱连接的螺旋输送段以及与螺旋输送段连接的挤压成型段；所述挤压成型段为圆台形，并且其直径从连接螺旋输送段的一端到另一端方向逐渐减小；位于挤压成型段内的螺旋输送轴上的螺旋叶片的径向尺寸也跟随挤压成型段的直径逐渐缩小。
5.根据权利要求1所述的RDF燃料生产设备，其特征在于：所述螺旋输送轴为变螺距螺旋输送轴，并且从连接搅拌轴的一端到另一端方向螺距逐渐缩小。
6.根据权利要求1所述的RDF燃料生产设备，其特征在于：搅拌轴通过减速机与搅拌电机连接，搅拌轴与减速机相连的一端通过嵌设在混合箱体的箱壁上的耐磨环进行支撑；搅拌轴与螺旋输送轴螺纹连接，并且螺纹旋向与电机的转动方向相反。
7.根据权利要求1所述的RDF燃料生产设备，其特征在于：螺旋输送挤压成型机的出料端连接有成型出料接头，所述成型出料接头内设有与螺旋输送挤压成型机的出料端连通的出料通道，从而能够将挤压后的物料成型为条状或棒状；成型出料接头的出料口处设有切料机构，从而能够将条状或棒状物料切割为颗粒状。
8.根据权利要求1所述的RDF燃料生产设备，其特征在于：所述破碎机构为四轴双级差速破碎机构，包括从进料口方向到破碎出料口方向依次设置的一级破碎机构与二级破碎机构；一级破碎机构包括一对一级破碎辊，其中一个一级破碎辊安装在设有一级主动齿轮的一级主动轴上，另一个一级破碎辊安装在设有一级从动齿轮的一级从动轴上，一级主动齿轮与一级从动齿轮差速传动；二级破碎机构包括一对二级级破碎辊，其中一个二级破碎辊安装在设有二级主动齿轮的二级主动轴上，另一个二级破碎辊安装在设有二级从动齿轮的二级从动轴上，二级主动齿轮与二级从动齿轮差速传动；二级破碎辊的转速高于一级破碎辊的转速；一级破碎辊的直径大于二级破碎辊，并且两个一级破碎辊轴线之间的距离大于两个二级破碎辊轴线之间的距离，从而形成V型破碎区。
9.一种RDF燃料制备方法，其特征在于：采用权利要求1至7中任一所述的RDF燃料生产设备，包括以下步骤：
步骤1：启动RDF燃料生产设备，当混合箱或螺旋输送挤压成型机的壳体预热到200～280℃时，将经过分选后得到的可燃性垃圾原料投入破碎箱内；
步骤2：垃圾原料经破碎箱中的破碎机构破碎后，下落入到混合箱中，同时从添加剂投入口中投入生物质粉末，生物质粉末的投入量能够使得生物质粉末与破碎后的垃圾原料混合后的含水量为10～15%；所述生物质粉末包括等重量比的秸秆粉末、稻壳粉末、木屑以及煤粉；
步骤3：搅拌轴不断搅拌混合箱中的生物质粉末与破碎后的垃圾原料，生物质粉末与破碎后的垃圾原料混合后形成混合物料，并进入到螺旋输送挤压成型机中；
步骤4：螺旋输送挤压成型机将混合物料挤压成棒料，并在螺旋输送挤压成型机的出料口处按照50～80mm的长度切断，所述出料口的口径为10～15mm，从而得到颗粒状的RDF燃料；
步骤5：将颗粒状的RDF燃料冷却并干燥，干燥到含水率不超过5%。
10.根据权利要求9所述的RDF燃料制备方法，其特征在于：破碎机构为四轴双级差速破碎机构，包括从进料口方向到破碎出料口方向依次设置的一级破碎机构与二级破碎机构；一级破碎机构包括一对一级破碎辊，其中一个一级破碎辊安装在设有一级主动齿轮的一级主动轴上，另一个一级破碎辊安装在设有一级从动齿轮的一级从动轴上，一级主动齿轮与一级从动齿轮差速传动，传动比为1:1.5；二级破碎机构包括一对二级级破碎辊，其中一个二级破碎辊安装在设有二级主动齿轮的二级主动轴上，另一个二级破碎辊安装在设有二级从动齿轮的二级从动轴上，二级主动齿轮与二级从动齿轮差速传动，传动比为1:2；二级破碎辊的转速高于一级破碎辊的转速；步骤1中启动RDF燃料生产设备，使二级破碎辊的转速达到180r/min，一级破碎辊的转速达到120r/min，混合轴的转速达到10r/min。
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