CN109401774A - 废塑料连续热裂解系统及其热裂解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废塑料连续热裂解系统及其裂解方法，属于废塑料回收处理技术领域。该系统包括顺次连接的上料装置、进料装置、热裂解反应釜以及出渣装置，进料装置包括螺旋推进器，以及用于将废塑料从螺旋推进器输送至热裂解反应釜内的螺旋输送器，螺旋推进器包括锥形筒体，锥形筒体内穿设有第一旋转轴，第一旋转轴上套接有第一螺旋叶片，锥形筒体在垂直进料方向的纵向截面面积以及第一螺旋叶片的外径沿进料方向逐渐递减。本发明废塑料连续热裂解系统具有能够连续进料、连续热解、连续排渣、高效安全的特点。

Description

废塑料连续热裂解系统及其热裂解方法

技术领域

本发明属于废塑料回收处理技术领域，尤其涉及一种废塑料连续热裂解系统及其裂解方法。

背景技术

废塑料热裂解技术是废塑料的一种化学回收技术，它是将废塑料在无氧或缺氧的条件下通过加热裂解，使高聚物裂解成低分子物质，得到汽油、煤油、柴油馏分及部分热解气体等。废塑料热裂解技术一方面缓解了废塑料造成的污染问题，另一方面实现了废塑料的回收利用，代表了当今废塑料资源化处理的重要方向，具有深远的意义。

目前，废塑料热裂解技术首先要解决的是将废塑料连续地输送到充满高温油气的热裂解反应釜，同时避免空气中氧气进入反应釜或反应釜内的高温油气泄露到空气中。CN205473594 U公开了一种进料器及配置有该进料器的废橡胶和/或废塑料的裂解装置，该进料器的螺旋叶片至少具有一段变径段及一段变螺距段，实现螺旋进料并挤出物料内空气，无螺旋段用于物料密封。在挤压排出物料内空气的同时实现进料器连续进料，保证安全的情况下有效提高了生产效率。

然而，上述专利所公布的裂解装置的进料器为“等径变螺距”螺旋输送机，原理为分段压缩，其缺点是此结构不能使物料在螺旋筒体中全面流动，造成物料在螺筒体中形成流动阻滞区，甚至出现故障，且在制造时非常不便，导致裂解效率低。

发明内容

本发明针对现有热裂解系统安全性差、处理效率低的技术问题，提出一种能够连续进料、连续热解、连续排渣的高效安全的废塑料连续热裂解系统及其裂解方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

废塑料连续热裂解系统，包括顺次连接的上料装置、进料装置、热裂解反应釜以及出渣装置，所述进料装置包括螺旋推进器，以及用于将废塑料从所述螺旋推进器输送至热裂解反应釜内的螺旋输送器，所述螺旋推进器包括锥形筒体，所述锥形筒体内穿设有第一旋转轴，所述第一旋转轴上套接有第一螺旋叶片，所述锥形筒体在垂直进料方向的纵向截面面积以及所述第一螺旋叶片的外径沿进料方向逐渐递减。

优选的，所述螺旋输送器包括圆柱形筒体，所述圆柱形筒体内穿设有第二旋转轴，所述第二旋转轴上套接有第二螺旋叶片。

优选的，所述热裂解反应釜内穿设有第三旋转轴，所述第三旋转轴与第一旋转轴、第二旋转轴同轴设置，通过设置在所述进料装置一端的主传动机的带动下同步转动。

优选的，所述出渣装置包括第一螺旋出渣器，所述第一螺旋出渣器内穿设有第四旋转轴，所述第四旋转轴上套接有第四螺旋叶片，所述第四螺旋叶片在远离所述热裂解反应釜的一端竖直设置有阻气管，所述阻气管与设置在所述第一螺旋出渣器下方且用于接料的方箱相连，所述阻气管位于所述第一螺旋出渣器的上方且具有向上弯曲的弯曲部。

优选的，所述出渣装置还包括与所述方箱连接的第二螺旋出渣器，所述第二螺旋出渣器与设置在所述第二螺旋出渣器下方的收渣箱相连。

优选的，所述第一螺旋出渣器采用管式螺旋输送机，所述第二螺旋出渣器采用U型螺旋输送机。

优选的，所述收渣箱底部设有滚轮。

优选的，所述上料装置包括用于输送并计量物料的输送计量称，所述输送计量称的输料末端底部设有料仓。

优选的，所述料仓内设有用于压实废塑料的压料机。

一种上述废塑料连续热裂解系统热裂解废塑料的方法，包括以下步骤：

通过所述输送计量称将废塑料输送至所述料仓，所述料仓内的所述压料机压实废塑料；

压实的废塑料进入所述进料装置，在所述螺旋推进器的压缩及推进作用下，通过所述螺旋输送器输入至所述热裂解反应釜内进行裂解；

裂解后得到的废渣进入所述第一螺旋出渣器，并经过所述阻气管落入所述方箱，通过所述方箱进入所述第二螺旋出渣器，然后通过所述收渣箱输出废渣。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的废塑料连续热裂解系统，将螺旋推进器的筒体设置为锥形，锥形结构配合逐渐变化外径的螺旋叶片，使进入进料装置的废塑料越压越密实，加之螺旋输送器内的旋转轴上设置螺旋叶片，在推进废塑料的同时也起到压缩密封的作用，使废塑料进入进料装置时将空气阻隔，确保热解釜在热解时始终处于无氧或缺氧状态；

2、本发明提供的废塑料连续热裂解系统，通过设置第一螺旋出渣器与方箱，在第一螺旋出渣器和方箱之间设置向上返料的阻气管，阻止了热解反应釜内蒸发的油蒸气向外溢出，同时也阻隔外面的空气进入热裂解反应釜内，使裂解反应釜形成密闭厌氧的工作环境，从而保证生产的连续化与安全；

3、本发明提供的废塑料连续热裂解系统，热裂解反应釜内设置与进料装置内旋转轴同轴的旋转轴，只设一套传动系统进行传动，保证了装备运行过程中的同轴度，同时使物料受热更均匀，热解更充分，能耗低廉，运行更稳定；

4、本发明提供的废塑料连续热裂解系统，上料装置设置输送计量称，可以根据裂解温度随时调整进料速度，使热解达到最佳效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的废塑料连续热裂解系统的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中B处的局部放大图；

图4为本发明实施例提供的出料装置示意图；

以上各图中：1、上料装置；11、皮带输送机；12、输送计量称；13、料仓；14、压料机；15、拔料机；2、进料装置；21、螺旋推进器；211、锥形筒体；212、第一旋转轴；213、第一螺旋叶片；22、螺旋输送器；221、圆柱形筒体；222、第二旋转轴；223、第二螺旋叶片；23、进料口；24、出料口；3、热裂解反应釜；31、第三旋转轴；32、第三螺旋叶片；33、主传动机；34、热裂解油气出口；35、热裂解废渣出口；36、电动关风阀；37、燃烧器；38、烟气出口；4、出渣装置；41、第一螺旋出渣器；411、第四旋转轴；412、第四螺旋叶片；413、电动星型卸料阀；414、冷却水进口；415、冷却水出口；42、阻气管；421、弯曲部；43、方箱；431、连接器；44、第二螺旋出渣器；441、传动观察孔；442、星型密封阀；45、收渣箱；451、滚轮。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图1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。

术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”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”、“第三”、“第四”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，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

实施例：如图1、2所示，本发明实施例提供一种废塑料连续热裂解系统，包括顺次连接的上料装置1、进料装置2、热裂解反应釜3以及出渣装置4，进料装置2包括螺旋推进器21，以及用于将废塑料从螺旋推进器21输送至热裂解反应釜3内的螺旋输送器22，螺旋推进器21包括锥形筒体211，锥形筒体211内穿设有第一旋转轴212，第一旋转轴212上套接有第一螺旋叶片213，锥形筒体211在垂直进料方向的纵向截面面积以及第一螺旋叶片213的外径沿进料方向逐渐递减。

在废塑料连续热裂解过程中，为了防止因正压造成油气泄露，一般在生产过程中采用微负压条件，因此，阻止外部空气进入热裂解反应釜3成为热裂解系统的重要课题。在上述废塑料连续热裂解系统中，螺旋推进器21的设置能阻隔外部空气进入热裂解反应釜3中，具体的，沿进料方向的纵向截面面积逐渐递减的锥形筒体211与外径相应递减的第一螺旋叶片213相互配合，使得废塑料在锥形筒体211中朝一个方向切割、旋转并向前推进，实现废塑料在锥形筒体211中的逐步压缩、全面流动，既保证了进料装置2的气密性，阻止外部空气进入热裂解反应釜3中，同时提高了进料效率。

为了进一步提高进料装置2的气密性，优选上述螺旋输送器22包括圆柱形筒体221，圆柱形筒体221内穿设有第二旋转轴222，第二旋转轴222上套接有第二螺旋叶片223。废塑料经过螺旋推进器21压缩推进进入螺旋输送器22，螺旋输送器22中的第二旋转轴222带动第二螺旋叶片223转动，在第二螺旋叶片223的作用下，废塑料继续向前推进，最终进入热裂解反应釜3内。在上述过程中，第二螺旋叶片223不仅起到输送废塑料的作用，同时配合圆柱形筒体221实现了自动堵气的效果，进一步提高了进料装置2的气密性。另外，为了提高进料的稳定性，进料装置2还包括设置在两端的进料口23和出料口24，进料口23与进料装置2内的螺旋叶片相对设置，出料口24位于热裂解反应釜3内。

作为优选，热裂解反应釜3内穿设有第三旋转轴31，第三旋转轴31与第一旋转轴212、第二旋转轴222同轴设置，第一旋转轴212、第二旋转轴222以及第三旋转轴31通过设置在进料装置2一端的主传动机33的带动下同步转动。上述结构只需设置一套传动机进行传动，保证了装备运行过程中的同轴度，使得废塑料朝一个方向不断推进，阻止了外部空气进入热裂解反应釜3中，同时使物料受热更均匀，热解更充分，能耗低廉，运行更稳定。废塑料进入热裂解反应釜3后，在套接在第三旋转轴31上的第三螺旋叶片32的推进下向前推进，并在无氧或缺氧的环境下裂解反应生成高温油气和废渣，其中，高温油气由热裂解油气出口34排出，废渣通过热裂解废渣出口35并由电动关风阀36控制进入出渣装置4。热裂解反应釜3还包括用于提供热量来源的燃烧器37，以及用于排出燃烧器37产生烟气的烟气出口38。

本实施例中，如图3、4所示，为了达到防止热解反应釜内蒸发的油蒸气向外溢出，同时也阻隔外面的空气进入热裂解反应釜3内的目的，出渣装置4包括第一螺旋出渣器41，第一螺旋出渣器41内穿设有第四旋转轴411，第四旋转轴411上套接有第四螺旋叶片412，第四螺旋叶片412在远离热裂解反应釜3的一端竖直设置有阻气管42，阻气管42与设置在第一螺旋出渣器41下方且用于接料的方箱43相连，阻气管42位于第一螺旋出渣器41的上方且具有向上弯曲的弯曲部421。在废塑料连续热裂解系统中，防止空气进入热裂解反应釜3，同时防止油蒸汽与炭渣一起窜出是保证系统安全的关键，热裂解反应釜3排出的废渣进入第一螺旋出渣器41后，在第四螺旋叶片412的作用下向前推进，到达设置在第四螺旋叶片412端部并与第四螺旋叶片412相对设置的阻气管42处，在第四螺旋叶片412的推进作用下向上返料进入具有弯曲部421的阻气管42，在第四螺旋叶片412与阻气管42的配合下，进一步增加了第四螺旋叶片412对废渣的挤压力，同时利用废渣的重力下沉作用力，使第一螺旋出渣器41内的废渣充分压实后再向上推进，进而落入方箱43中，需要说明的是，即便热裂解反应釜3停止向第一螺旋出渣器41输送废渣，阻气管42内始终有废渣堵塞，从而实现了该出渣装置4不仅阻止空气进入，同时也防止了油蒸气向外溢出的效果，保证了系统的安全。进一步的，为了控制出渣并且提高第一螺旋出渣器41的气密性，第一螺旋出渣器41还包括用于卸料的电动星型卸料阀413。同时，为了降低废渣的温度，减小安全隐患，第一螺旋出渣器41还包括用于循环冷却水、降低废渣温度的冷却水进口414和冷却水出口415。

优选的，出渣装置4还包括与方箱43连接的第二螺旋出渣器44，第二螺旋出渣器44与设置在第二螺旋出渣器44下方的收渣箱45相连。废渣从方箱43进入第二螺旋出渣器44，在第二螺旋出渣器44的推进下落入收渣箱45，实现废渣的安全排出。

进一步的，第一螺旋出渣器41采用管式螺旋输送机，第二螺旋出渣器44采用U型螺旋输送机。管式螺旋输送机具有承载能力大、安全可靠、适应性强、安装维修方便、整机体积小、转速高、确保快速均匀、输送输送能力大、结构简单、密封性好、工作可靠、制造成本低的特点。第一螺旋出渣器41采用管式螺旋输送机，利用旋转的螺旋叶片对废渣进行推进，同时在废渣自重以及与管式螺旋输送机外壳间的摩擦力的作用下实现废渣的堆积，废渣随着螺旋叶片的旋转而不断向前推进并实现进一步压实，实现了第一螺旋出渣器41对废渣的输送及压实效果。相对于管式螺旋输送机，第二螺旋出渣器采用U型螺旋输送机，实现对废渣的输送。为了实现管式螺旋输送机与U型螺旋输送机之间的转换，在阻气管42与方箱43之间设置连接器431。

为了方便运输排出的废渣，收渣箱45底部设有滚轮451。另外，为了方便观察第二螺旋出渣器44内的废渣输送情况，第二螺旋出渣器44上还设置有传动观察孔441。进一步的，为了提高第二螺旋出渣器44的气密性，第二螺旋出渣器44还设置有星型密封阀442。

同时，为了保证进料的连贯性，上料装置1包括用于输送并计量物料的输送计量称12，输送计量称12的输料末端底部设有料仓13。输送计量称12用于根据裂解温度随时调整进料速度，达到提高热解效果的目的。另外，上料装置1还包括用于将废塑料输送至输送计量称12的皮带输送机11。

进一步的，为了方便蓬松且堆积密度比较大的废塑料下料，料仓13内设有用于压实废塑料的压料机14。通过压料机14将废塑料推送至进料装置2，达到了进料顺畅不堵塞的目的。同时，为了提高热裂解效率及热裂解反应釜3的气密性，料仓13下方设有对废塑料进行预处理的拔料机15。

本发明实施例还提供一种上述废塑料连续热裂解系统热裂解废塑料的方法，包括以下步骤：

通过输送计量称12输送将废塑料至料仓13，料仓13内的压料机14压实废塑料；

压实的废塑料进入进料装置2，在螺旋推进器21的压缩及推进作用下，通过螺旋输送器22输入至热裂解反应釜3内进行裂解；

裂解后得到的废渣进入第一螺旋出渣器41，并经过阻气管42落入方箱43，通过方箱43进入第二螺旋出渣器44，然后通过收渣箱45输出废渣。

Claims (10)

1.废塑料连续热裂解系统，包括顺次连接的上料装置(1)、进料装置(2)、热裂解反应釜(3)以及出渣装置(4)，其特征在于：所述进料装置(2)包括螺旋推进器(21)，以及用于将废塑料从所述螺旋推进器(21)输送至热裂解反应釜(3)内的螺旋输送器(22)，所述螺旋推进器(21)包括锥形筒体(211)，所述锥形筒体(211)内穿设有第一旋转轴(212)，所述第一旋转轴(212)上套接有第一螺旋叶片(213)，所述锥形筒体(211)在垂直进料方向的纵向截面面积以及所述第一螺旋叶片(213)的外径沿进料方向逐渐递减。

2.根据权利要求1所述的废塑料连续热裂解系统，其特征在于：所述螺旋输送器(22)包括圆柱形筒体(221)，所述圆柱形筒体(221)内穿设有第二旋转轴(222)，所述第二旋转轴(222)上套接有第二螺旋叶片(223)。

3.根据权利要求2所述的废塑料连续热裂解系统，其特征在于：所述热裂解反应釜(3)内穿设有第三旋转轴(31)，所述第三旋转轴(31)与第一旋转轴(212)、第二旋转轴(222)同轴设置，所述第一旋转轴(212)、第二旋转轴(222)以及第三旋转轴(31)通过设置在所述进料装置(2)一端的主传动机(33)的带动下同步转动。

4.根据权利要求1所述的废塑料连续热裂解系统，其特征在于：所述出渣装置(4)包括第一螺旋出渣器(41)，所述第一螺旋出渣器(41)内穿设有第四旋转轴(411)，所述第四旋转轴(411)上套接有第四螺旋叶片(412)，所述第四螺旋叶片(412)在远离所述热裂解反应釜(3)的一端竖直设置有阻气管(42)，所述阻气管(42)与设置在所述第一螺旋出渣器(41)下方且用于接料的方箱(43)相连，所述阻气管(42)位于所述第一螺旋出渣器(41)的上方且具有向上弯曲的弯曲部(421)。

5.根据权利要求4所述的废塑料连续热裂解系统，其特征在于：所述出渣装置(4)还包括与所述方箱(43)连接的第二螺旋出渣器(44)，所述第二螺旋出渣器(44)与设置在所述第二螺旋出渣器(44)下方的收渣箱(45)相连。

6.根据权利要求5所述的废塑料连续热裂解系统，其特征在于：所述第一螺旋出渣器(41)采用管式螺旋输送机，所述第二螺旋出渣器(44)采用U型螺旋输送机。

7.根据权利要求6所述的废塑料连续热裂解系统，其特征在于：所述收渣箱(45)底部设有滚轮(451)。

8.根据权利要求1所述的废塑料连续热裂解系统，其特征在于：所述上料装置(1)包括用于输送并计量物料的输送计量称(12)，所述输送计量称(12)的输料末端底部设有料仓(13)。

9.根据权利要求8所述的废塑料连续热裂解系统，其特征在于：所述料仓(13)内设有用于压实废塑料的压料机(14)。

10.权利要求1-9任一项所述的废塑料连续热裂解系统热裂解废塑料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

通过所述输送计量称(12)将废塑料输送至所述料仓(13)，所述料仓(13)内的所述压料机(14)压实废塑料；

压实的废塑料进入所述进料装置(2)，在所述螺旋推进器(21)的压缩及推进作用下，通过所述螺旋输送器(22)输入至所述热裂解反应釜(3)内进行裂解；

裂解后得到的废渣进入所述第一螺旋出渣器(41)，并经过所述阻气管(42)落入所述方箱(43)，通过所述方箱(43)进入所述第二螺旋出渣器(44)，然后通过所述收渣箱(45)输出废渣。