CN109385292A - 垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置 - Google Patents

Abstract

垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，属于垃圾处理设备领域。其特征在于：反应釜（3）的上部连接进料绞龙（1），反应釜（2）中上部通过过热蒸气输送管（2）连接蒸汽发生器（10），反应釜（3）的上部通过气体排出管（5）连接真空塔，并通过真空塔连接气体真空处理系统，反应釜（3）顶部设有微波磁控管（4），反应釜（3）底部的排出口（301）处设有油水分离器（11），油水分离器（11）的上部油层连接微波催化裂化精馏塔（12）。本发明过热蒸汽与微波相结合的方式，使物料内外同时受热，有效解决废橡胶结焦问题，降低能源的消耗，分离出的气体或其他物质可以回收再利用，垃圾形成无害化、无污染的杂质。

Description

垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置

技术领域

垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，属于垃圾处理设备领域。

背景技术

垃圾焚烧发电在中国已有几十年的历史，尽管垃圾焚烧发电可以有效做到垃圾减量化，资源化，但并不能真正实施无害化排放。由于国内垃圾投放没有形成有效的分类分拣，导致大量含氯、含硫的废塑料，橡胶垃圾与生活垃圾混合焚烧，导致大量二噁英、多氯联苯类持久性剧毒致癌物的排放对环境造成不可逆转的持久性破坏。

无论是日常生活还是工作中，都会产生大量的垃圾，特别是生活垃圾，现有技术中，对这部分垃圾的处理多数采用柱塞式压缩的方式将垃圾挤压成块状然后再处理，而在后续处理中，通常会通过烘干的方式进行干燥处理，在干燥处理时通常需要消耗大量的能源，既不环保又不节能。而在垃圾处理的过程中，针对可以回收利用的垃圾，特别是塑料等会产生挥发性有毒气体的垃圾，并没有一个很好的单独分类处理的方式，通常混杂在其他的生活垃圾中一起处理，对环境不利的同时，又不能达到再利用的目的，造成资源浪费。

再者，由于传统外部加热方式仅能通过对材料由外向内辐射热量，导致反应速率缓慢，内部加装高效换热装置又会在反应结束后，在换热装置和反应釜内壁会形成大量胶质物、积碳、结焦层，难以有效清除，从而导致下一批的反应，同时会导致设备局部热腐蚀，加速设备报废和严重影响换热效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种对加快垃圾热解反应、提高反应效率，避免结焦，节能减排的的垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：该垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，其特征在于：包括反应釜、蒸汽发生器、微波催化裂化精馏塔和真空塔，反应釜的上部连接进料绞龙，反应釜中上部通过过热蒸气输送管连接蒸汽发生器，对应的，在反应釜内设有过热蒸汽喷嘴，反应釜的上部通过气体排出管连接真空塔，并通过真空塔连接废气处理系统，反应釜顶部设有微波磁控管，反应釜底部的排出口处设有油水分离器，油水分离器的上部油层连接微波催化裂化精馏塔，下部水层连接蒸汽发生器。

本发明改变传统的垃圾处理加热模式，采用过热蒸汽进行加热，并辅助微波加热进行处理，废塑料进入反应釜后，首先在真空减压条件下使用350摄氏度过热蒸气对废塑料进行热压缩，减容增重，达到反应釜最大处理吨量，同时对氯分子、硫分子进行初级反应脱除，使其以氯化氢、硫化氢的形式，可脱除氯分子达90%以上，在真空条件下，氯分子降低了沸点，并迅速脱离反应釜进入冷却系统，避免了氯分子在高温区域其他轻质馏分二次聚合为二噁英、多氯联苯的机会，经过真空减压，过热蒸气处理后得到不含焦化物的熔融反应物。

微波加热属非热源加热技术，不同于传统火力，燃气、电阻加热等方式，微波加热是以微波电场变化速度改变被加热物料极性分子间的排列方向，在分子改变排列方向时，分子之间产生摩擦碰撞而产生高温热量。提高了物料的热解裂解效率，可有效地避免二噁英及多氯联苯的生成。同时将重质大分子链产物快速地分解成小分子轻质短链烃类物质，提高流动性，为进一步的精馏提供了有利的条件，也使反应设备的清理便于操作，实现真正意义上的流化床快速连续生产。微波裂解速度是传统热解的数十倍，最高可达数百倍，节能最高达70%以上。

所述的反应釜内顶部设有超声波发生器，超声波发生器下方一侧的反应釜内壁上设有喷砂管，喷砂管通过管路连接喷砂机。

所述的废气处理系统包括气体鼓泡填料净化器、气体喷淋净化器、气体干燥器、分子筛压滤机、氧化焚烧塔和水洗过滤池，水洗过滤池一端设有气体排出管。

所述的真空塔包括第一真空塔和第二真空塔两组，两组真空塔下部分别连通第一水槽和第二水槽，真空塔与水槽之间设有抽水泵和流量控制阀。

采用两组真空管路同时并联在水泵两端部，形成一备一用的模式，还可实现两组真空塔连续循环工作，即可保证整个抽真空反应的过程中可以持续的、提供稳定的真空度，保证反应效果，提高垃圾处理效率。

所述的气体排出管与真空塔之间设有冷却装置，冷却装置为气体冷却器。

所述的蒸汽发生器下部一侧设有剩余蒸汽排出管，剩余蒸汽排出管连接汽轮发电机组。蒸汽发生器产生的蒸汽，一部分过热蒸气供热解反应，剩余全部用于汽轮机发电，为整个系统设备提供动力能源，节约能源消耗。

所述的微波磁控管的出口朝向反应釜内部，反应釜顶部对应设有开口，且开口处设有容许微波通过的云母挡片，云母挡片周圈与反应釜密封连接。

所述的蒸汽发生器为带有太阳能板的太阳能蒸汽发生器。

所述的蒸汽发生器一侧设有备用能源旁路，备用能源旁路为生物质燃气反应装置。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

本发明改变传统加热模式，采用过热蒸气加微波的形式，再利用真空技术可有效解决废塑料橡胶在常压条件下的严重结焦反应，常压技术下废橡胶材料由于其热绝缘性，仅靠热量辐射，由外向内的辐射热量，容易导致外层结焦，致使其内部大分子难以穿过外层结焦层，从而导致恶性循环式的严重结焦反应，从而大大降低液体产品转化率，无经济效益可言。本发明的过热蒸汽与微波相结合的方式，可使反应釜完全摒弃复杂的内部换热装置，并且使物料内外同时受热，从而可以有效解决废橡胶结焦问题，在真空条件下，由于降低了分子的沸点，降低了液面蒸气压，使外层物料可在较低温度下迅速裂解，不会产生结焦反应，内层物料不会受外层影响，从而形成良好的分解循环。废塑料在无害化的过程中同时可转化为小分子液体燃料油及燃气，液体燃油转换率高达90%，大大提高了经济效益。

附图说明

图1为真空反应器与初步脱水分拣系统连接关系示意图。

其中，1、进料绞龙 2、过热蒸气输送管 3、反应釜 301、排出口 4、微波磁控管 5、气体排出管 6、超声波发生器 7、冷却装置 8、喷砂管 9、过热蒸汽喷嘴 10、蒸汽发生器1001、循环水输入管 1002、剩余蒸汽排出管 11、油水分离器 1101、杂质排出口 12、微波催化裂化精馏塔 13、第一真空塔 14、第二真空塔 15、第一水泵 16、第二水泵 17、第一水槽18、第二水槽 19、气体鼓泡填料净化器 20、气体喷淋净化器 21、气体干燥器 22、分子筛压滤机 23、氧化焚烧塔 24、水洗过滤池 25、喷砂机。

具体实施方式

图1是本发明的最佳实施例，下面结合附图1对本发明做进一步说明。

参照附图1：垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，包括反应釜3、蒸汽发生器10、微波催化裂化精馏塔12和真空塔，反应釜3的上部连接进料绞龙1，反应釜3中上部通过过热蒸气输送管2连接蒸汽发生器10，对应的，在反应釜3内设有过热蒸汽喷嘴9，反应釜3的上部通过气体排出管5连接真空塔，并通过真空塔连接废气处理系统，反应釜3顶部设有微波磁控管4，微波磁控管4在反应釜3顶部环形均布多组，反应釜3底部的排出口301处设有油水分离器11，油水分离器11的上部油层连接微波催化裂化精馏塔12，下部水层连接蒸汽发生器10。

反应釜3内顶部设有超声波发生器6，超声波发生器6下方一侧的反应釜3内壁上设有喷砂管8，喷砂管8通过管路连接喷砂机25。

废气处理系统包括气体鼓泡填料净化器19、气体喷淋净化器20、气体干燥器21、分子筛压滤机22、氧化焚烧塔23和水洗过滤池24，水洗过滤池24一端设有气体排出管。

真空塔包括第一真空塔13和第二真空塔14两组，两组真空塔可形成一备一用的工作模式，也可两组真空塔连续循环工作，两组真空塔下部分别连通第一水槽17和第二水槽18，真空塔与水槽之间设有抽水泵和流量控制阀。

气体排出管5与真空塔之间设有冷却装置7，冷却装置7为气体冷却器。蒸汽发生器10下部一侧设有剩余蒸汽排出管1002，剩余蒸汽排出管1002连接汽轮发电机组。

微波磁控管4的出口朝向反应釜3内部，反应釜3顶部对应设有开口，且开口处设有容许微波通过的云母挡片，云母挡片周圈与反应釜3密封连接。

蒸汽发生器10为带有太阳能板的太阳能蒸汽发生器。蒸汽发生器10一侧设有备用能源旁路，备用能源旁路为生物质燃气反应装置。

工作原理与工作过程：废塑料进入反应釜3后，首先在真空减压条件下使用350摄氏度过热蒸气对废塑料进行热压缩，减容增重，达到反应釜3最大处理吨量，同时对氯分子、硫分子进行初级反应脱除，使其以氯化氢、硫化氢的形式，可脱除氯分子达90%以上，在真空条件下，氯分子降低了沸点，并迅速脱离反应釜3进入冷却系统，避免了氯分子在高温区域其他轻质馏分二次聚合为二噁英、多氯联苯的机会。经过过热蒸气处理后得到不含焦化物的熔融反应物。

微波加热属非热源加热技术，不同于传统火力，燃气、电阻加热等方式，传统加热是利用热传导、对流、辐射作用于物料表面加热，然后传到物料内部，需要较长时间，才能使物料内外温度一致。微波加热适宜微波电场变化速度改变被加热物料极性分子间的排列方向，在分子改变排列方向时，分子之间产生摩擦碰撞而产生高温热量。

在真空条件下对废塑料进行微波分解可降低反应的活化能和分子的化学健强度，物料可在远低于常规加热方式温度下发生同等程度的裂解，试验结果表明，含氯废塑料在80度时，即可脱除90%的氯分子，在150度时，废塑料裂解程度与300度时的常规裂解条件下的裂解程度相同，可有效地避免二噁英及多氯联苯的生成。同时将重质大分子链产物快速地分解成小分子轻质短链烃类物质，提高流动性，为进一步的精馏提供了有利的条件，也使反应设备的清理便于操作，实现流化床的快速连续生产。微波裂解速度是传统热解的数十倍，最高可达数百倍，节能最高达70%以上。

蒸汽发生器产生的蒸汽，一部分过热蒸气供热解反应，剩余全部用于汽轮机发电，为整个系统设备提供动力能源，节约能源消耗。

加热后生成的废气依次经过真空塔、气体鼓泡填料净化器19、气体喷淋净化器20、气体干燥器21、分子筛压滤机22、氧化焚烧塔23和水洗过滤池24，最终由水洗池24的排放端直接排放即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，其特征在于：包括反应釜（3）、蒸汽发生器（10）、微波催化裂化精馏塔（12）和真空塔，反应釜（3）的上部连接进料绞龙（1），反应釜（3）中上部通过过热蒸气输送管（2）连接蒸汽发生器（10），在反应釜（3）内设有过热蒸汽喷嘴（9），反应釜（3）的上部通过气体排出管（5）连接真空塔，真空塔连接废气处理系统，反应釜（3）顶部设有微波磁控管（4），反应釜（3）底部的排出口（301）处设有油水分离器（11），油水分离器（11）的上部油层连接微波催化裂化精馏塔（12），下部水层连接蒸汽发生器（10）。

2.根据权利要求1所述的垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，其特征在于：所述的反应釜（3）内顶部设有超声波发生器（6），超声波发生器（6）下方一侧的反应釜（3）内壁上设有喷砂管（8），喷砂管（8）通过管路连接喷砂机（25）。

3.根据权利要求1所述的垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，其特征在于：所述的废气处理系统包括顺序连接的气体鼓泡填料净化器（19）、气体喷淋净化器（20）、气体干燥器（21）、分子筛压滤机（22）、氧化焚烧塔（23）和水洗过滤池（24），水洗过滤池（24）一端设有气体排出管。

4.根据权利要求1所述的垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，其特征在于：所述的真空塔包括第一真空塔（13）和第二真空塔（14）两组，两组真空塔下部分别连通第一水槽（17）和第二水槽（18），真空塔与水槽之间设有抽水泵和流量控制阀。

5.根据权利要求1所述的垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，其特征在于：所述的气体排出管（5）与真空塔之间设有冷却装置（7），冷却装置（7）为气体冷却器。

6.根据权利要求1所述的垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，其特征在于：所述的蒸汽发生器（10）下部一侧设有剩余蒸汽排出管（1002），剩余蒸汽排出管（1002）连接汽轮发电机组。

7.根据权利要求1所述的垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，其特征在于：所述的微波磁控管（4）的出口朝向反应釜（3）内部，反应釜（3）顶部对应设有开口，且开口处设有容许微波通过的云母挡片，云母挡片周圈与反应釜（3）密封连接。

8.根据权利要求1所述的垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，其特征在于：所述的蒸汽发生器（10）为带有太阳能板的太阳能蒸汽发生器。

9.根据权利要求8所述的垃圾热解脱水、能源化、无害化处理装置，其特征在于：所述的蒸汽发生器（10）一侧设有备用能源旁路，备用能源旁路为生物质燃气反应装置。