CN111821794B - 挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统 - Google Patents

挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于环保技术领域，具体涉及水洗使用前新废料食品药品级(FDA)纯聚乙烯、聚丙烯挤出机所产高温气体的处理利用系统。本发明的处理系统包括除烟捕尘箱、重力沉降箱、热能回收箱和缓冲箱等，气体依次经上述箱体处理后变成无尘无色、无毒无害的气体，同时气体中热能得到回收利用。本发明的处理系统适用于处理水洗使用前新废料食品药品级(FDA)纯聚乙烯、聚丙烯塑料热熔挤出机产生的蒸汽烟尘气体；也适用于其他品种水洗塑料的热熔挤出机所排气体的前段处理。

Description

挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统。
背景技术
聚乙烯(CH2-CH2)n是热塑性塑料，其无味无臭、无毒无色、半透明，化学性能稳定，高温无毒。高密度聚乙烯(HDPE)熔点范围为132～135℃，低密度聚乙烯 (LDPE)熔点较低﹙112℃﹚且范围宽。不同型号在300-380℃开始分解；聚乙烯充分燃烧生成CO2和H2O，燃烧不充分时会生成微量的乙烯单体(CH2)2、CO和H2O。
聚丙烯(C3H6)n是热塑性塑料，无毒无臭、乳白色半透明物质，化学性能稳定，加热到155℃软化，165℃熔融流动。不同型号热分解温度在300-350℃之间，聚丙烯充分燃烧的产物是CO2和H2O，燃烧不充分时产生微量的CO和C。
聚乙烯、聚丙烯塑料的回收再利用一般经过分切破碎、水洗甩干、热熔造粒等步骤，将废弃塑料加工生成原料后，再制作成产品，是变废为宝的再生工艺。水洗甩干后的塑料仍含有部分水分，部分水分在热熔挤出机的前端挤压滤除，剩余水分则在挤出机的中后部形成高压蒸汽。由于挤出机的筒壁温度高于塑料的熔融温度，间断性粘附滞留在筒壁上的塑料遇热产生微量分解物，分解物与高压蒸汽混合，在筒壁的排湿口或端口排出，经集气罩收集、管道输送至气体处理系统。
现有技术采用的气体净化方法包括活性炭吸附法、水喷淋法、光催化氧化法、低温等离子技术、催化燃烧法等。一、活性炭吸附法：活性炭容易吸附蒸汽，使其在短时间内表面吸附饱和而失效，因此，活性炭吸附法并不适用于水洗塑料的高湿度混合气体的前段处理；二、水喷淋法：水喷淋法是利用冷水喷淋高温气体，而喷淋捕捉烟尘后的水一般需经过滤池过滤后再次用于喷淋，因此，滤池中的滤网需始终保持完好通畅，如滤网破损、堵塞，则易造成喷淋头孔堵塞无法喷水、气体泄漏；塑料热熔挤出机运行工序通常只有二至三人，本领域基本属于小微企业，并未安排专职人员监管隐秘的喷淋系统以确保其正常运行；三、光催化氧化法：利用设备内部的紫外线灯管进行照射，缺点是湿气及烟尘须经前段预处理，否则湿气烟尘粘附在紫外线灯管上，降低紫外线辐射强度而不能有效工作，造成气体泄漏；四、低温等离子技术：在高峰值电压下，反应器易产生火花放电，火花放电不仅增大电能消耗，而且破坏放电的正常进行，使得处理废气不完全，净化效率低，还存在较高的危险性；五、催化燃烧法：其对所处理的有机废气有一定要求，即不能含有使催化剂中毒、抑制反应、堵塞或覆盖催化剂活性中心的物质；此外，催化剂的费用和经常需要更换也制约了其应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统。
根据本发明具体实施方式的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，所述处理利用系统包括箱体，所述箱体的侧面开设有气体入口，所述箱体的顶部开设有气体出口，所述气体出口设置有轴流风机，所述箱体自上而下分隔成热能回收箱和除烟捕尘箱，
所述热能回收箱的底部设置有多根散热管，以使气体与热能回收箱中盛装的冷水进行热交换；
所述除烟捕尘箱内自上而下设置有多层造纸毛布，用以捕尘、吸湿，
所述除烟捕尘箱的顶部设置有多根吸热管，所述吸热管与所述热能回收箱连通，以循环冷水；
所述除烟捕尘箱与所述热能回收箱之间连通有重力沉降箱，所述除烟捕尘箱的底部开设有重力沉降箱的入口，所述重力沉降箱的出口与散热管连通，所述重力沉降箱内设有若干造纸毛布。
除烟捕尘箱提供足够空间以降低气体总体速度，延缓蒸汽烟尘伴留时间，烟尘粒子对蒸汽有吸附成核作用，提高蒸汽凝结烟尘概率。其中，工业用阻燃滤材造纸毛布可用于捕尘吸湿，不但对流经的烟尘具有明显的捕捉作用，而且对湿汽具有良好的芯吸效果。
除烟捕尘箱顶部的吸热管可促进高温气体的热能回收—除烟捕尘箱顶部的温度最高，底部温度最低，吸热管中的冷水与除烟捕尘箱中的气体进行热交换，气体遇冷凝结在吸热管外壁上，而附着在吸热管外壁上的冷凝液能够进一步捕捉气体中的烟尘；由水箱进入吸热管内的流动水吸热后通过终端热水出口可供洗涤塑料膜片用热水。
气体经过重力沉降箱进一步沉降烟尘，进入热能回收箱中的散热管后，与热能回收箱中的冷水进行热交换，同时，除烟捕尘箱的顶板，即热能回收箱的底板，将除烟捕尘箱中气体的热量传导给热能回收箱中的冷水。另一方面，气体经横卧的散热管重力落尘，高度最小，降尘速度最快。
根据本发明具体实施方式的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，除烟捕尘箱中，任一层所述造纸毛布均水平设置，且同一水平面上设置有多块造纸毛布，每块所述造纸毛布间隔设置；上下相邻的两层造纸毛布之间交错设置。
造纸毛布的布置方式可有效缩短降尘高度，加快蒸汽烟尘沉降速度，延长蒸汽烟尘流通途径，增大沉降过程中湿气对烟尘粒子的捕捉概率；实现箱内气体明显的上下温差，箱内气体持续保持上下前后动态平衡。
根据本发明具体实施方式的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，若干所述吸热管水平设置，且相邻两根吸热管相互连通形成S形通道，所述S形通道的一端与所述热能回收箱连通，以循环冷水，所述S形通道的另一端设有热水出口。
根据本发明具体实施方式的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，若干造纸毛布自上而下交错布置于所述重力沉降箱中，每块所述造纸毛布均倾斜设置，每块所述造纸毛布与所述重力沉降箱的侧壁的夹角为40～50°。
造纸毛布与箱体的夹角为40～50°，且每块毛布顶端与箱体形成气流限速口，气流在限速口前形成增压，经过限速口后突然减压，细小尘埃利用重力优势回旋沉降于箱体与毛布间形成的避风夹角，并利用正负压差重复重力沉降，最后经沉降后的较干净气体进入散热管。所述重力沉降箱的顶盖为水密封盖，以便于设备维护。
其中，造纸毛布，也称造纸毛毯，是指造纸工业中用于纸张成形和输送的织物毡，具有芯吸效果好、透气性强、滤水快、耐高温、以及特有的抄纸功能即捕尘容尘功能，同时具有耐污性(脱浆干净)、耐磨损性、尺寸稳定性、耐药品性、抗菌性、耐热性和耐水解性等特性。
根据本发明具体实施方式的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，所述热能回收箱与所述气体出口之间还设置有缓冲箱，所述缓冲箱底部与所述重力沉降箱通过所述散热管连通。
根据本发明具体实施方式的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，所述箱体内还设有滤网回收箱，所述滤网回收箱设置于除烟捕尘箱的前端，所述滤网回收箱的下部设有滤网回收屉、塑料回收斗，所述塑料回收斗设置于所述滤网回收屉的正下方。
滤网回收屉的底部采用网状材料，用于存放使用后的滤网。所述滤网回收屉下方设有塑料回收斗，滤网燃烧时熔融塑料滴落于下方的回收斗内，冷却后取出。
根据本发明具体实施方式的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，滤网回收箱的顶部设置喷淋管，所述喷淋管与所述吸热管垂直设置，且所述喷淋管上连接有多个喷头；喷淋管与所述滤网回收屉之间设置有挡水板。
喷淋管的喷雾程序只在滤网燃烧时启用，滤网回收屉上方为防喷淋设置有挡水板。回收斗提前适量拉出箱外以便燃烧供氧。滤网回收屉和塑料回收斗均采用抽拉式结构，可以同时拉出，以便设备维护人员进出。
根据本发明具体实施方式的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，所述箱体底部还装有碱性液体，以吸收酸性气体，同时可以设备防腐。
根据本发明具体实施方式的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，所述气体出口连通有排气管，所述排气管与水平线的夹角为40～50°。
本发明的有益效果：
本发明系统适用于处理水洗使用前新废料食品药品级(FDA)纯聚乙烯、聚丙烯塑料热熔挤出机产生的蒸汽烟尘，本发明不但同时可使蒸汽冷凝液化有效处理烟尘，而且能够有效回收利用高温气体的热量，将回收的热量用于提高塑料膜片的清洗水温，可使塑料膜片软化，缩短清洗时间，节能降耗效果显著；本发明处理后的气体无尘无色、无毒无害，符合排放要求；本发明系统也适用于其他水洗塑料的热熔挤出机所排气体的前段处理。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的右视图；
其中，1-箱体；2-除烟捕尘箱；3-热能回收箱；21-吸热管；22-造纸毛布；31-散热管；4-轴流风机；5-排气管；6-重力沉降箱；7-缓冲箱；8-挡水板；9-滤网回收屉； 10-塑料回收斗；11-热水出口；12-冷水进口。
具体实施方式
废旧塑料回收再利用通常将废旧塑料经过粉碎、搓洗、热熔挤出工序，而本发明中水洗新废料是相对废旧塑料而言，水洗新废料指在制造产品过程中，还没延伸到成品阶段而淘汰下来的、未经使用、且未经污染的新废原材料，其通常属于食品药品级(FDA)，特指聚乙烯、聚丙烯。
实施例1
如图1～3所示，本发明的处理系统包括箱体1，所述箱体1的侧面开设有气体入口，气体入口处设有均流板，所述箱体1的顶部开设有气体出口，所述气体出口设置有轴流风机4。所述箱体自上而下分隔成热能回收箱3和除烟捕尘箱2，所述除烟捕尘箱2的顶部设置有多根吸热管21，若干所述吸热管21水平设置，且相邻两根吸热管21相互连通，形成S形储水通道，储水通道一端与所述热能回收箱3连通，另一端为热水出口11。同时，除烟捕尘箱2内自上而下设置有多层造纸毛布22，任一层所述造纸毛布22均水平设置，且同一水平面上设置有多块造纸毛布22，每块所述造纸毛布22间隔设置；上下相邻的两层造纸毛布22之间交错设置。
所述热能回收箱3的底部设置有多根散热管31，每根所述散热管31倾斜设置，且所述散热管的出气端高于所述散热管的进气端。
所述除烟捕尘箱2与所述热能回收箱3之间连通有重力沉降箱6(位于箱体的右侧)，重力沉降箱6的出口位于入口的正上方，具体为，入口开设于整个箱体的底部，即除烟捕尘箱底部，出口开设于热能回收箱，其出口与散热管连通。所述重力沉降箱6内设有若干造纸毛布。若干造纸毛布自上而下交错布置于所述重力沉降箱中，每块所述造纸毛布倾斜设置，每块所述造纸毛布与所述重力沉降箱的侧壁的夹角为40～50°，优选角度为45°。
所述热能回收箱3与所述气体出口之间还设置有缓冲箱7。所述缓冲箱底部与所述重力沉降箱通过所述散热管连通。
气体出口连通有排气管5，所述排气管5与水平线的夹角为40～50°。
本发明的处理利用系统，除了可以处理水洗新废料纯聚乙烯聚丙烯热熔挤出机产生的高温气体，还能够同时处理热熔挤出机上的滤网耗材。
除烟捕尘箱2的前端设置滤网回收箱，即整个箱体的左侧，所述滤网回收箱的下部设有滤网回收屉9，所述滤网回收屉9的下部设有塑料回收斗10。滤网回收箱的顶部设置喷淋管，所述喷淋管与所述吸热管垂直设置，且所述喷淋管上连接有多个喷头；喷淋管与所述滤网回收屉之间设置有挡水板8。
按照高温气体的排出方向，气体经由气体入口经滤网回收箱进入除烟捕尘箱内，通过除烟捕尘箱底部的开口进入重力沉降箱，通过重力沉降箱后进入散热管，然后进入缓冲箱，最后排出。水洗新废料纯聚乙烯聚丙烯热熔挤出机产生的高温气体经过本发明处理系统，不但能实现热能回收，而且能够使蒸汽冷凝有效去除气体中烟尘颗粒，具体过程如下：
1.热能回收过程
高温气体进入除烟捕尘箱后，与吸热管中的冷水(由热能回收箱中贮存的冷水流入)进行热交换，冷水被加热，高温气体温度降低。其中，较净低温气体经由重力沉降箱后，进入热能回收箱，进一步进行交换热能。热能回收箱中装有的冷水有两部分的热量来源，其一，为散热管的气体将冷水加热；其二，由于热能回收箱与除烟捕尘箱共用一块分隔板，即热能回收箱的底板也是除烟捕尘箱的顶板，除烟捕尘箱的顶部温度最高，热量通过共用的分隔板，传导至热能回收箱中的冷水。冷水通过上述多个步骤吸热升温后，最终经由热水出口排出使用。
利用自控液位器对热能回收箱所供冷水水位自动控制，热能回收箱的水沿S形通道注满吸热管，用于对除烟捕尘箱中高温气体进行降温，冷凝捕尘并通过热水出口离开箱体。经高温气体加热后的水可供洗塑用水，然后再经处理后由热能回收箱的冷水入口再次注入，以循环使用。
2.除烟捕尘过程
除烟捕尘箱：(1)气体首先经管道输送至滤网回收箱突然减压降尘后，再进入除烟捕尘箱，除烟捕尘箱提供足够空间以降低气体总体流速，延缓蒸汽烟尘伴留时间；(2)造纸毛布同层间隔、上下错落，可有效堵截气流，利用惯性碰撞截留烟尘粒子，重力沉降；同时也缩短降尘高度，加快蒸汽烟尘沉降速度，延长蒸汽烟尘流通途径，增大沉降过程中湿气对烟尘粒子的捕捉概率，可以实现箱内气体上下温差层次分明，使处理净度上下有序不紊，箱内气体持续保持上下前后动态平衡；(3) 气体遇冷凝结在吸热管外壁上，而附着在吸热管外壁上的冷凝液滴能够进一步捕捉气体中的烟尘。
重力沉降箱：除烟捕尘箱初步处理后较为干净的气体进入重力沉降箱中，造纸毛布与箱体的夹角为40～50°，形成避风港湾，且每块毛布顶端与箱体形成气流限速口，气流在限速口前形成增压，经过限速口后突然减压，细小尘埃利用重力优势回旋沉降于箱体与毛布间形成的避风夹角，并利用正负压差重复重力沉降，最后经沉降后的较干净气体进入散热管。
热能回收箱：气体在散热管内再次冷凝捕尘，经横卧管道重力落尘高度最小，降尘速度最快，散热管内壁的冷凝液滴捕捉烟尘后，经散热管逆气流方向回于重力沉降箱中。
缓冲箱：处理后气体经缓冲箱降速沉降，缓冲箱的四壁冷凝液再次捕尘后，经缓冲箱底部的碱性液溢出，通过散热管进入捕尘箱。处理后的气体由排气管排出，排气管的倾斜角度可增大气流与管壁摩擦力，并缩短落尘高程，气体由管壁冷凝液再次捕捉凝结遗漏尘埃和湿气，冷凝液回流至缓冲箱中。
为了有效去除进入箱体的酸性气体，防止设备腐蚀，箱体的底部以及缓冲箱的底部均装有碱性液体。
本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的结构可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims (6)

1.挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，其特征在于，所述处理利用系统包括箱体，所述箱体的侧面开设有气体入口，所述箱体的顶部开设有气体出口，所述气体出口设置有轴流风机，所述箱体自上而下分隔成热能回收箱和除烟捕尘箱，
所述热能回收箱的底部设置有多根散热管，以使气体与热能回收箱中盛装的冷水进行热交换；
所述除烟捕尘箱自上而下设置有多层造纸毛布，用以捕尘、吸湿，
所述除烟捕尘箱的顶部设置有多根吸热管，所述吸热管与所述热能回收箱连通，以循环冷水；
所述除烟捕尘箱与所述热能回收箱之间连通有重力沉降箱，所述除烟捕尘箱的底部开设有重力沉降箱的入口，所述重力沉降箱的出口与散热管连通，所述重力沉降箱内设有若干造纸毛布；
除烟捕尘箱中，任一层所述造纸毛布均水平设置，同一水平面上设置有多块造纸毛布，每块所述造纸毛布间隔设置；上下相邻的两层造纸毛布之间交错设置；
若干所述吸热管水平设置，且相邻两根吸热管相互连通形成S形通道，所述S形通道的一端与所述热能回收箱连通，以循环冷水，所述S形通道的另一端设有热水出口；
所述热能回收箱与所述气体出口之间还设置有缓冲箱，所述缓冲箱底部与所述重力沉降箱通过所述散热管连通；
所述箱体内还设有滤网回收箱，所述滤网回收箱设置于除烟捕尘箱的前端，所述滤网回收箱的下部设有滤网回收屉、塑料回收斗，所述塑料回收斗设置于所述滤网回收屉的正下方。
2.根据权利要求1所述的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，其特征在于，每根所述散热管倾斜设置，且所述散热管的出气端高于所述散热管的进气端。
3.根据权利要求1所述的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，其特征在于，所述重力沉降箱中，若干造纸毛布自上而下交错布置，每块所述造纸毛布均倾斜设置，每块所述造纸毛布与所述重力沉降箱的侧壁的夹角为40～50°。
4.根据权利要求1所述的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，其特征在于，所述滤网回收箱的顶部设置喷淋管，所述喷淋管与所述吸热管垂直设置，且所述喷淋管上连接有多个喷头；喷淋管与所述滤网回收屉之间设置有挡水板。
5.根据权利要求1所述的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，其特征在于，所述箱体底部还装有碱性液体。
6.根据权利要求1所述的挤出机挤出水洗新废料聚乙烯聚丙烯的排气处理利用系统，其特征在于，所述气体出口连通有排气管，所述排气管与水平线的夹角为40～50°。
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