CN109647866A - 一种有机废弃物间歇式低温热解装置及应用 - Google Patents
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Abstract
一种有机废弃物间歇式低温热解装置，由热解反应器、布尔马金式搅拌装置和微波发生装置、气体净化装置组成，通过热解反应器的底部的微波发生器加热物料，在布尔马金式搅拌装置间歇式搅拌下促进热量传递并加速反应进行，产生的尾气通过负压风机依次经水吸收装置、紫外净化装置进行净化后排放，所使用的导热介质具有磁性，经回收后可重复使用。本发明的优点是：该处理装置结构简单、易于操作，有机废弃物无害化、减量化速度快、效果好，产生的废气经处理后达标排放，无二噁英产生，整个处理过程对环境无二次污染，具有显著的经济、社会和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及有机废弃物低温热解处理技术，特别是一种有机废弃物间歇式低温热解装置及应用。
背景技术
有机废弃物是生产生活过程中产生的难以利用的物质，主要包括生活垃圾中的有机成分、餐厨垃圾、果蔬垃圾、园林绿化垃圾、秸秆、畜禽粪便等。这些垃圾由于含水率高，以腐败变质的特性，当前的处理方式主要有两种：焚烧和填埋。焚烧处理易产生有害气体二噁英等，且高含水率导致有机废弃物热值偏低，易造成焚烧设备损坏；而填埋方式容易造成土壤和地下水污染。如将高含水率的有机废弃物与其他垃圾直接混合填埋会在高压和微生物的作用下形成渗滤液。渗滤液不易降解，含有剧毒的致癌物质，一旦渗滤液渗漏出来，就会造成垃圾的二次污染；此外在厌氧微生物的作用下，这些垃圾还会释放出沼气，易造成爆炸，威胁周边群众人身安全，引起了社会的极大关注。
目前已开发出多种有机废弃物的处理装置，然而现有的装置多使用发酵或高温焚烧的方法，发酵方法处理时间长，超过1天，高温焚烧需要大量额外能源消耗。本发明针对上述技术难题，开发设计了一种可快速、高效处理有机废弃物的低温热解装置，该装置通过微波快速加热，在低温状态下降有机物进行转化分解，实现了高效的无害化和减量化。
发明内容
本发明目的在于针对上述存在问题，提供一种有机废弃物间歇式低温热解装置及应用，与现有设备相比，该有机废弃物处理装置结构简单、易于操作、节省占地面积、降解过程中无二次污染，可有效提高装置的处理效率、节约能源消耗、降低处理成本。
本发明的技术方案：
一种有机废弃物间歇式低温热解装置，由热解反应器、布尔马金式搅拌装置和微波发生装置、气体净化装置组成，热解反应器为箱形结构并固定于支架上，设有进料口、出料口、尾气出口及管路，进料口位于热解反应器顶部中央，出料口位于热解反应器侧下部，导热介质进口位于反应器侧上部，排气管路在箱体外设有负压风机，将箱体内产生的废气定向引出，热解反应器的底部为夹层结构并装有微波发生器，通过微波对反应器内部物料高速加热，热解反应器内设有测温传感器探头；布尔马金式搅拌装置由电机变速组件、转动轴和搅拌桨组成，电机变速组件位于热解反应器外侧，转动轴位于热解反应器内中部并通过两块侧板中心的轴承座固定，搅拌桨为向内倾斜的片状结构；尾气处理装置为密封箱体并位于热解反应器外侧，尾气处理装置内固定有水吸收装置、紫外净化装置，在尾气处理装置后端通过负压风机进行引风操作；紫外净化装置是由185nm波长的远紫外净化器和254nm波长的紫外净化器串联组成，紫外净化装置中装填有德固赛P25 TiO2填料，经净化的尾气由尾气排放口排出；反应后的产出物中混有超顺磁性导热介质，通过出料口处的带有直流电磁装置的分离室将超顺磁性导热介质在分离室中进行回收，并通过导热介质进口再利用。
一种有机废弃物间歇式低温热解装置的应用，采用间歇式加入有机废弃物，通过微波热辐射加热处理技术将有机废弃物高效的减量化、无害化，有效去除有机废弃物对环境污染并无二次污染产生，步骤如下：
1）将有机废弃物装填进入反应器，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，启动装置，启动搅拌装置连续运行使物料均匀分布于反应器内；
2）开启微波发生装置，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，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在150-190℃；
3）待体系温度稳定后开启自动搅拌装置，转速为5-10rpm，维持15-20min，停止5小时，再次开启，重复上述操作；
4）开启负压风机和远紫外、紫外净化器，定向控制反应过程中产生的尾气，使尾气依次通过水吸收装置和远紫外、紫外净化器，达到除尘、除有机污染物的目的；
5）降解14-17小时，有机废弃物完全降解，搅拌装置连续运行使产出物定向排出，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：
有机废弃物间歇式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；通过本装置处理能够有效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为有机废弃物间歇式低温热解装置结构示意图。
图2为搅拌装置俯视结构放大示意图。
图中：
1.热解反应器 2.布尔马金式搅拌装置 3.尾气出口
4.负压风机 5.搅拌电机 6.转动轴 7-I、7-II.搅拌桨 8.进料口
9.出料口 10.导热介质进口 11.微波发生器 12.直流电磁装置
13.测温传感器探头 14.分离室 15.水吸收装置 16.远紫外反应装置
17.紫外反应装置 18.尾气排放口 19.P25填料 20支架。
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：
一种有机废弃物间歇式低温热解装置，由热解反应器、布尔马金式搅拌装置和微波发生装置、气体净化装置组成，热解反应器1为箱形结构并固定于支架20上，设有进料口8、出料口9、尾气出口3及管路，进料口8位于热解反应器顶部中央，出料口9位于热解反应器侧下部，导热介质进口10位于反应器1侧上部，排气管路在箱体外设有负压风机4，将箱体内产生的废气定向引出，热解反应器1的底部为夹层结构并装有微波发生器11，通过微波对反应器内部物料高速加热，热解反应器内设有测温传感器探头13；布尔马金式搅拌装置2由电机变速组件5、转动轴6和搅拌桨7-I、7-II组成，电机变速组件5位于热解反应器外侧，转动轴6位于热解反应器内中部并通过两块侧板中心的轴承座固定，搅拌桨7-I、7-II为向内倾斜的片状结构；尾气处理装置为密封箱体并位于热解反应器外侧，尾气处理装置内固定有水吸收装置15、紫外净化装置，在尾气处理装置后端通过负压风机4进行引风操作；紫外净化装置是由185nm波长的远紫外净化器16和254nm波长的紫外净化器17串联组成，紫外净化装置中装填有德固赛P25 TiO2填料19，经净化的尾气由尾气排放口18排出；反应后的产出物中混有超顺磁性导热介质，通过出料口9处的带有直流电磁装置12的分离室14将超顺磁性导热介质在分离室中进行回收，并通过导热介质进口10再利用。
该实施例中，热解反应器的尺寸为长3m、宽1.2m、高1.1m，其有机废弃物装填量为50㎏；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。上述有机废弃物间歇式低温热解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有机废弃物间歇式低温热解装置进行有机废弃物降解。
实施例2：
一种有机废弃物间歇式低温热解装置的应用，采用间歇式加入有机废弃物，通过微波热辐射加热处理技术将有机废弃物高效的减量化、无害化，有效去除有机废弃物对环境污染并无二次污染产生，步骤如下：
1）将有机废弃物装填进入反应器，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，启动装置，启动搅拌装置连续运行使物料均匀分布于反应器内；
2）开启微波发生装置，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，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在180℃；
3）待体系温度稳定后开启自动搅拌装置，转速为5-10rpm，维持15-20min，停止5小时，再次开启，重复上述操作；
4）开启负压风机和远紫外、紫外净化器，定向控制反应过程中产生的尾气，使尾气依次通过水吸收装置和远紫外、紫外净化器，达到除尘、除有机污染物的目的；
5）降解16小时，有机废弃物完全降解，搅拌装置连续运行使产出物定向排出，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189℃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农村生活垃圾的减量化和无害化，减量化程度不低于70%，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：
一种有机废弃物间歇式低温热解装置的应用，采用间歇式加入有机废弃物，通过微波热辐射加热处理技术将有机废弃物高效的减量化、无害化，有效去除有机废弃物对环境污染并无二次污染产生，步骤如下：
1）将有机废弃物装填进入反应器，导热介质通过导热介质进料口进入反应器内，并按照1:14000的比例与有机废弃物进行混合，启动装置，启动搅拌装置连续运行使物料均匀分布于反应器内；
2）开启微波发生装置，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，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在190℃；
3）待体系温度稳定后开启自动搅拌装置，转速为5-10rpm，维持15-20min，停止5小时，再次开启，重复上述操作；
4）开启负压风机和远紫外、紫外净化器，定向控制反应过程中产生的尾气，使尾气依次通过水吸收装置和远紫外、紫外净化器，达到除尘、除有机污染物的目的；
5）降解17小时，有机废弃物完全降解，搅拌装置连续运行使产出物定向排出，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195℃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农村生活垃圾的减量化和无害化，减量化程度不低于70%，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)
1.一种有机废弃物间歇式低温热解装置，其特征在于：由热解反应器、布尔马金式搅拌装置和微波发生装置、气体净化装置组成，热解反应器为箱形结构并固定于支架上，设有进料口、出料口、尾气出口及管路，进料口位于热解反应器顶部中央，出料口位于热解反应器侧下部，导热介质进口位于反应器侧上部，排气管路在箱体外设有负压风机，将箱体内产生的废气定向引出，热解反应器的底部为夹层结构并装有微波发生器，通过微波对反应器内部物料高速加热，热解反应器内设有测温传感器探头；布尔马金式搅拌装置由电机变速组件、转动轴和搅拌桨组成，电机变速组件位于热解反应器外侧，转动轴位于热解反应器内中部并通过两块侧板中心的轴承座固定，搅拌桨为向内倾斜的片状结构；尾气处理装置为密封箱体并位于热解反应器外侧，尾气处理装置内固定有水吸收装置、紫外净化装置，在尾气处理装置后端通过负压风机进行引风操作；紫外净化装置是由185nm波长的远紫外净化器和254nm波长的紫外净化器串联组成，紫外净化装置中装填有德固赛P25 TiO2填料，经净化的尾气由尾气排放口排出；反应后的产出物中混有超顺磁性导热介质，通过出料口处的带有直流电磁装置的分离室将超顺磁性导热介质在分离室中进行回收，并通过导热介质进口再利用。
2.根据权利要求1所述的一种有机废弃物间歇式低温热解装置的应用，其特征在于：采用间歇式加入有机废弃物，通过微波热辐射加热处理技术将有机废弃物高效的减量化、无害化，有效去除有机废弃物对环境污染并无二次污染产生，步骤如下：
1）将有机废弃物装填进入反应器，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，启动装置，启动搅拌装置连续运行使物料均匀分布于反应器内；
2）开启微波发生装置，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，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在150-190℃；
3）待体系温度稳定后开启自动搅拌装置，转速为5-10rpm，维持15-20min，停止5小时，再次开启，重复上述操作；
4）开启负压风机和远紫外、紫外净化器，定向控制反应过程中产生的尾气，使尾气依次通过水吸收装置和远紫外、紫外净化器，达到除尘、除有机污染物的目的；
5）降解14-17小时，有机废弃物完全降解，搅拌装置连续运行使产出物定向排出，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间歇式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间歇式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。
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