CN109647865A - 一种有机废弃物无氧低温热解装置及应用 - Google Patents

Abstract

一种有机废弃物无氧低温热解装置，由物料传送装置、微负压装置、测温装置、微波反应装置、旋转装置、导热介质分离装置、和出料口组成，通过微波辐射，反应器内的导热介质吸收能量并转化为热量供有机物分解。利用该装置能够在150‑190℃下将餐厨垃圾、秸秆、园林绿化垃圾、米糠、草、麦麸子或生活垃圾中的有机成分在12‑18小时内可转化为二氧化碳、水、无机矿物质等。本发明的优点是：该反应装置具有能耗低、成本低、占地面积小、易于操作、安全可靠的特点；通过充分翻动的连续反应，有效降低一氧化碳产生；本装置通过精确的热电偶控温并结合微波辐射技术极大节约能源消耗；本反应条件有效遏制二噁英产生并提高反应速度，有机物降解效率高达80%以上。

Description

一种有机废弃物无氧低温热解装置及应用

技术领域

本发明涉及有机废弃物无氧热解处理技术，特别是一种有机废弃物无氧低温热解装置及应用。

背景技术

随着时代的发展和人民生活水平的提高，城市建设步伐的加快，人民群众日益增长的消费需求与对美丽城市的渴望越来越强，由此也产生了大量的城市垃圾和生活垃圾，在这其中有机垃圾占有量超过70%，这些垃圾占用大量土地资源和环境容量，严重影响经济、社会的快速发展。垃圾填埋和焚烧是当前主流处理手段。由于填埋占用土地资源且长期厌氧过程会持续释放沼气并产生渗滤液，不但污染地表水和地下水资源，而且容易导致火灾乃至爆炸的危险，严重危害周围人民的生命财产。露天垃圾焚烧污染大气环境，影响交通运输。通过垃圾焚烧设备处理需要一定的垃圾规模（通常日最低处理量为500吨），由于热值低，不便于利用，造成处理费用大幅提升。因此，如何快速将其减量化、无害化是首要任务。

当前有机废弃物的处理方式包括焚烧发电方法以及生物发酵方法。由于有机垃圾热值低，含水率高，需要外加能源来补充体系热量，大幅提升综合处理成本；微生物处理周期长，附加值不高。为此，本技术为了解决现有的有机废弃物处理处置过程中的难题，开发了无氧低温连续热处理有机垃圾并循环供能处理方法。本装置采用连续投入原料，在无氧负压中启动，之后可以在无氧常压下连续运行；采用不高于200℃的低温处理获得生物炭，进而通过微氧气化可获得可燃气为体系供热，实现能源在体系内的循环利用，节能减排。本装置包括：物料传送装置、微负压装置、测温装置、微波反应装置、旋转装置、导热介质分离装置、和出料口。装置设置温度控制系统，通过PLC程序控制实现微波强度调节、控温、进料与出料等一系列自动化操作。该装置具有结构简单、成本低、处理量大、节约能源、自动化程度高、易于操作、安全可靠等特点。

发明内容

本发明目的在于克服现有降解装置的不足，提供一种有机废弃物无氧低温热解装置及应用，与现有设备相比，可以有效提高降解效率，减量化程度高，节约能源消耗，实现批量化生产，降低处理成本。

本发明的技术方案：

一种有机废弃物无氧低温热解装置，该装置是由物料传送装置、微负压装置、测温装置、微波反应装置、旋转装置、导热介质分离装置、和出料口组成，反应装置包括石英材质的圆柱状卧式反应器、弧形导轨、微波发生器，弧形导轨镶嵌于圆柱状卧式反应器上，微波发生器位于反应器下部并不与反应器相连接，通过微波发生器产生微波，位于反应器内的与物料混合均匀的导热介质吸收微波并高速产热，从而加热反应物料；通过温度控制探头来调控微波辐射强度，从而调节反应器内的温度；进料口处由微负压装置来控制进入反应器中的氧气，同时通过物料传送装置实现物料的连续输送；导热介质进料口位于物料进料口处；微负压装置是由负压风机和微负压管道组成；旋转装置位于物料出口端，由滚轴底座构成，实现反应器的连续滚动，从而推动物料向着出料端移动；随着滚动式反应装置的连续运行，反应后的物料由出料口排出，在出料口处设置由直流电磁装置构成的强磁场，强磁场作用于分离室，将物料中混有的超顺磁性导热介质进行分离并回用，物料从出料口排出。

一种有机废弃物无氧低温热解装置的应用，采用连续加入有机废弃物微波热辐射加热处理技术进行有机物的降解反应，步骤如下：

1）将有机废弃物通过传送装置连续进入反应装置，启动装置；

2）通过负压风机控制物料入口处及反应器内部的无氧状态，将导热介质通过导热介质进料口进入反应器内，并按照1:（10000-20000）的比例与有机废弃物进行混合，在微波辐射作用下，通过导热介质来加热反应物料并形成局部高温，物料被迅速加热至150-190℃；

3）通过温度控制探头显示反应器内环境温度，利用温度控制探头通过程序控制来维持微波强度，从而维持体系温度稳定；

4）降解反应过程中，旋转装置转速为5-10转/小时；

5）降解12-18小时，有机废弃物完成降解，降解后的无机盐残余物与导热介质的混合物经过由直流电磁装置构成的强磁场分离装置与残余物进行分离，超顺磁性导热介质经收集后回用于反应装置，残余物从出口排出。

所述有机废弃物为餐厨垃圾、秸秆、园林绿化垃圾、米糠、草、麦麸子或生活垃圾中的有机成分，粒度为≤10cm。

所述的导热介质为SiC@Fe₃O₄，是由SiC与Fe(acac)₃构成均匀混合溶液，在氮气保护的剧烈搅拌下，加热至280-300℃下，反应结束后冷却至室温，并用乙酸乙酯稀释，对固体物质使用乙醇洗涤3次并用永磁铁吸引，由此获得具有超顺磁性的导热介质SiC@Fe₃O₄。

本发明的优点和有益效果是：

有机废弃物无氧低温热解装置具有占地面积小、减量化程度高、能耗低、成本低、降解速度快、易于操作、安全可靠的特点，通过微波和导热介质联合作用产生均匀热能，热效率高，加热效果好；连续式进料与连续出料能够有效降低有机废弃物的存储周期，减少有机废弃物对环境的污染；本装置通过精确的热电偶控温并在微波技术的辅助供能下，极大节约能源消耗，并提高了降解效率，缩短了降解时间。

附图说明

图1为反应装置正视结构示意图。

图中：

1.物料输送装置 2. 进料口 3.微负压管道 4.负压风机

5.反应器 6.弧形导轨 7. 导热介质进料口 8.微波发生器

9.温度控制探头 10.支撑底座 11.滚轴底座 12.分离室

13. 直流电磁装置 14.出料口。

具体实施方式

本发明通过以下实施例结合附图进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。

实施例1：

一种有机废弃物无氧低温热解装置，该装置是由物料传送装置、微负压装置、测温装置、微波反应装置、旋转装置、导热介质分离装置、和出料口组成，反应装置包括石英材质的圆柱状卧式反应器5、弧形导轨6、微波发生器8，弧形导轨6镶嵌于圆柱状卧式反应器5上，微波发生器8位于反应器下部并不与反应器相连接，通过微波发生器8产生微波，位于反应器5内的与物料混合均匀的导热介质吸收微波并高速产热，从而加热反应物料；通过温度控制探头9来调控微波辐射强度，从而调节反应器内的温度；进料口2处由微负压装置来控制进入反应器中的氧气，同时通过物料传送装置1实现物料的连续输送；导热介质进料口7位于物料进料口2处；微负压装置是由负压风机4和微负压管道3组成；进料端底部设有支撑底座10；旋转装置位于物料出口端，由滚轴底座11构成，实现反应器的连续滚动，从而推动物料向着出料端移动；随着滚动式反应装置的连续运行，反应后的物料由出料口14排出，在出料口14处设置由直流电磁装置13构成的强磁场，强磁场作用于分离室12，将物料中混有的超顺磁性导热介质进行分离并回用，物料从出料口14排出。

该实施例中，无氧低温热解反应装置的尺寸为长5m、直径5米，其有机废弃物装填量为1吨；负压风机采用型号为1380，东莞市常平敏欣机电有限公司产品；传动装置所用电机为JXJE74浙江永嘉调速机厂产品；测温装置的控温热电偶为型号WRE，江苏金湖仪表电器设备厂产品；微波发生器采用型号为MY1500S，南京汇研微波系统工程有限公司。上述无氧低温热解反应装置由天津尚誉盛科技发展有限公司制造。

以下实施例为利用上述无氧低温热解反应装置进行有机废弃物降解。

实施例2：

一种有机废弃物无氧低温热解装置的应用，采用连续加入有机废弃物微波热辐射加热处理技术进行有机物的降解反应，步骤如下：

1）将有机废弃物通过传送装置连续进入反应装置，启动装置；

2）通过负压风机控制物料入口处及反应器内部的无氧状态，将导热介质通过导热介质进料口进入反应器内，并按照1:10000的比例与有机废弃物进行混合，在微波辐射作用下，通过导热介质来加热反应物料并形成局部高温，物料被迅速加热至190℃；

3）通过温度控制探头显示反应器内环境温度，利用温度控制探头通过程序控制来维持微波强度，从而维持体系温度稳定；

4）降解反应过程中，旋转装置转速为8转/小时；

5）降解16小时，有机废弃物完成降解，降解后的无机盐残余物与导热介质的混合物经过由直流电磁装置构成的强磁场分离装置与残余物进行分离，超顺磁性导热介质经收集后回用于反应装置，残余物从出口排出。

所述有机废弃物为餐厨垃圾、秸秆、园林绿化垃圾、米糠、草、麦麸子或生活垃圾中的有机成分，粒度为≤10cm。

所述的导热介质为SiC@Fe₃O₄，是由SiC与Fe(acac)₃构成均匀混合溶液，在氮气保护的剧烈搅拌下，加热至290℃下，反应结束后冷却至室温，并用乙酸乙酯稀释，对固体物质使用乙醇洗涤3次并用永磁铁吸引，由此获得具有超顺磁性的导热介质SiC@Fe₃O₄。

利用本发明装置及技术能够快速实现餐厨垃圾、秸秆、园林绿化垃圾、米糠、草、麦麸子或生活垃圾中的有机成分的减量化和无害化，减量化程度不低于80%，且运行成本低，占地面积小，无二噁英等有毒有害物质排放。

实施例3：

一种有机废弃物无氧低温热解装置的应用，采用连续加入有机废弃物微波热辐射加热处理技术进行有机物的降解反应，步骤如下：

1）将有机废弃物通过传送装置连续进入反应装置，启动装置；

2）通过负压风机控制物料入口处及反应器内部的无氧状态，将导热介质通过导热介质进料口进入反应器内，并按照1:12000的比例与有机废弃物进行混合，在微波辐射作用下，通过导热介质来加热反应物料并形成局部高温，物料被迅速加热至180℃；

3）通过温度控制探头显示反应器内环境温度，利用温度控制探头通过程序控制来维持微波强度，从而维持体系温度稳定；

4）降解反应过程中，旋转装置转速为8转/小时；

5）降解18小时，有机废弃物完成降解，降解后的无机盐残余物与导热介质的混合物经过由直流电磁装置构成的强磁场分离装置与残余物进行分离，超顺磁性导热介质经收集后回用于反应装置，残余物从出口排出。

所述有机废弃物为餐厨垃圾、秸秆、园林绿化垃圾、米糠、草、麦麸子或生活垃圾中的有机成分，粒度为≤10cm。

所述的导热介质为SiC@Fe₃O₄，是由SiC与Fe(acac)₃构成均匀混合溶液，在氮气保护的剧烈搅拌下，加热至292℃下，反应结束后冷却至室温，并用乙酸乙酯稀释，对固体物质使用乙醇洗涤3次并用永磁铁吸引，由此获得具有超顺磁性的导热介质SiC@Fe₃O₄。

利用本发明装置及技术能够快速实现餐厨垃圾、秸秆、园林绿化垃圾、米糠、草、麦麸子或生活垃圾中的有机成分的减量化和无害化，减量化程度不低于80%，且运行成本低，占地面积小，无二噁英等有毒有害物质排放。

Claims (4)

1.一种有机废弃物无氧低温热解装置，其特征在于：该装置是由物料传送装置、微负压装置、测温装置、微波反应装置、旋转装置、导热介质分离装置、和出料口组成，反应装置包括石英材质的圆柱状卧式反应器、弧形导轨、微波发生器，弧形导轨镶嵌于圆柱状卧式反应器上，微波发生器位于反应器下部并不与反应器相连接，通过微波发生器产生微波，位于反应器内的与物料混合均匀的导热介质吸收微波并高速产热，从而加热反应物料；通过温度控制探头来调控微波辐射强度，从而调节反应器内的温度；进料口处由微负压装置来控制进入反应器中的氧气，同时通过物料传送装置实现物料的连续输送；导热介质进料口位于物料进料口处；微负压装置是由负压风机和微负压管道组成；旋转装置位于物料出口端，由滚轴底座构成，实现反应器的连续滚动，从而推动物料向着出料端移动；随着滚动式反应装置的连续运行，反应后的物料由出料口排出，在出料口处设置由直流电磁装置构成的强磁场，强磁场作用于分离室，将物料中混有的超顺磁性导热介质进行分离并回用，物料从出料口排出。

2.一种如权利要求1所述的一种有机废弃物无氧低温热解装置的应用，其特征在于：采用连续加入有机废弃物微波热辐射加热处理技术进行有机物的降解反应，步骤如下：

1）将有机废弃物通过传送装置连续进入反应装置，启动装置；

2）通过负压风机控制物料入口处及反应器内部的无氧状态，将导热介质通过导热介质进料口进入反应器内，并按照1:（10000-20000）的比例与有机废弃物进行混合，在微波辐射作用下，通过导热介质来加热反应物料并形成局部高温，物料被迅速加热至150-190℃；

3）通过温度控制探头显示反应器内环境温度，利用温度控制探头通过程序控制来维持微波强度，从而维持体系温度稳定；

4）降解反应过程中，旋转装置转速为5-10转/小时；

5）降解12-18小时，有机废弃物完成降解，降解后的无机盐残余物与导热介质的混合物经过由直流电磁装置构成的强磁场分离装置与残余物进行分离，超顺磁性导热介质经收集后回用于反应装置，残余物从出口排出。

3.根据权利要求2所述的一种有机废弃物无氧低温热解装置的应用，其特征在于：所述有机废弃物为餐厨垃圾、秸秆、园林绿化垃圾、米糠、草、麦麸子或生活垃圾中的有机成分，粒度为≤10cm。

4.根据权利要求2所述的一种有机废弃物无氧低温热解装置的应用，其特征在于：所述的导热介质为SiC@Fe₃O₄，是由SiC与Fe(acac)₃构成均匀混合溶液，在氮气保护的剧烈搅拌下，加热至280-300℃下，反应结束后冷却至室温，并用乙酸乙酯稀释，对固体物质使用乙醇洗涤3次并用永磁铁吸引，由此获得具有超顺磁性的导热介质SiC@Fe₃O₄。