CN112159671A - 一种用于固体废弃物的两级差速单螺旋裂解设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于固体废弃物的两级差速单螺旋裂解设备，包括差速单螺旋裂解装置、产物回收装置、进料口密封装置、出渣口密封装置、轴封微正压推送装置。本发明通过进料口密封装置使物料在电机运行时进入机筒，电机停止物料堆积提供密封。出渣口密封装置在于锥螺旋、锥形机筒，物料挤出慢、堆积快为机筒提供密封。产物回收装置排空机筒内空气，使物料处于抽真空状态下裂解。轴封微正压推送装置在于为抽真空状态下的机筒内物料提供推送力。差速单螺旋裂解装置作用在于使大粒径物料在外螺旋中均匀混合和充分预热，小粒径物料在内螺旋中快速裂解。本发明实现连续高效裂解固体废弃物，提高效率，通过调控两级螺旋的转速实现调控产物、降低能耗。

Description

一种用于固体废弃物的两级差速单螺旋裂解设备
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化领域，具体是应用在螺旋裂解领域，涉及一种用于固体废弃物的两级差速单螺旋裂解设备。
背景技术
近年来，固体废弃物产量日渐增多，但固废的高效处理仍然是待解决的问题。填埋和焚烧等传统处理方法因其污染大、效率低等原因而逐渐被淘汰，材料再生方法也存在成品质量较低、效率低等情况。近年来，裂解技术因其对环境无污染、处理效率高、材料收缩率高等因素得到了广泛的使用。但目前的裂解设备处理效率较低，无法实现连续裂解，且反应器传热效率低，物料不能得到良好的混合效果，裂解效率低。
目前针对裂解装置，在连续裂解、裂解效率和速率调控方面还存在一些不足。
发明内容
本发明需要解决的问题是克服现有技术的不足，提供一种用于固体废弃物的两级差速单螺旋，可实现高效连续裂解，控制裂解速率，实现物料预加热，提高裂解效率，节省能源。
为实现上述本发明采用以下技术方案：
一种用于固体废弃物的两级差速单螺旋，其特征在于：包括差速单螺旋裂解装置与产物回收装置。双螺旋裂解装置包括：包括差速单螺旋裂解装置与产物回收装置。差速单螺旋裂解装置包括：外螺旋电机(1)、外螺旋减速箱(2)、外螺旋密封箱(3)、外螺旋联轴器(4)、迷宫密封(5)、进料口(6)、加热器(7)、机筒(8)、外螺旋(9)、内螺旋(10)、内螺旋联轴器(17)、内螺旋密封箱(18)、内螺旋减速箱(19)、内螺旋电机(20)。产物回收装置包括：1号排气口(11)、2号排气口(12)、3号排气口(13)、补冷风器(14)、出渣口(15)、炭箱(16)、冷凝器(21)、净化器(22)、管道(23)。
进料口密封装置包括：进料口转板电机(37)、进料口转板减速箱(38)、进料口转板密封箱(39)、进料口转板联轴器(40)进料口十字转板(41)、进料口(6)。
出渣口密封装置包括出渣口(15)、出渣口螺旋电机(42)、出渣口螺旋减速箱(43)、出渣口螺旋密封箱(44)、出渣口螺旋联轴器(45)出渣口螺旋(46)、出渣口螺旋机筒(47)。
外螺旋电机(1)与外螺旋减速箱(2)相连，外螺旋减速箱(2)输出轴在外螺旋密封箱(3)内通过外螺旋联轴器(4)与外螺旋(9)相连。内螺旋电机(20)与内螺旋减速箱(19)相连，内螺旋减速箱(19)输出轴在内螺旋密封箱(18)内通过内螺旋联轴器(17)与内螺旋(10)相连。外螺旋(9)通过迷宫密封(5)套在内螺旋(10)上，机筒(8)套在外螺旋(9)与内螺旋(10)外。加热器(7)安装在机筒外。机筒上分别有1号排气口(11)、2号排气口(12)和3号排气口(13)，机筒上分别有1号排气口(11)、2号排气口(12)和3号排气口(13)，三个排气口分别联通三条不同的管道(23)，三条管道另一端联通冷凝器(21)和净化器(22)。内螺旋末端为出渣口(15)出渣口下方是炭箱(16)。
固体废弃物在进料口转板(41)堆积，为机筒(8)抽真空提供条件，进料口转板电机(37)开动后固体废弃物被翻转进机筒(8)内部。
固体废弃物在200℃以上才会开始裂解，且出渣速度与进料速度不一，故单螺旋裂解装置采用两级差速螺旋设计，螺旋系统共分为外螺旋(9)和内螺旋(10)两部分。外螺旋(9)为中空结构，套在内螺旋(10)的小螺旋输送段(25)上。外螺旋(9)由外螺旋电机(1)调控转速，内螺旋(10)由内螺旋电机(20)调控转速，两个螺旋之间由迷宫密封(5)隔绝。外螺旋(9)的长度占内螺旋(10)总长的0.2至0.3。外螺旋(9)外径是内螺旋(10)芯轴直径的6至8倍，外螺旋(9)中空内径为内螺旋(10)芯轴直径的2至3倍。
物料在机筒内先进过外螺旋(9)的混合预热，待开始裂解时进入内螺旋(10)段，内螺旋(10)分为四部分，从进料端到出渣端包括：小螺旋输送段(25)、变径螺旋压缩裂解段(26)、定径螺旋稳定段(27)、反螺旋出渣段(28)。小螺旋输送段(25)可以防止物料漏入外螺旋中空芯轴内部。物料在变径螺旋压缩裂解段(26)中快速裂解，待物料进入小螺旋输送段(25)时已有70％-80％的物料被裂解，体积被压缩，最后经由定径螺旋稳定段(27)使物料全部裂解，并通过反螺旋出渣段(28)至出渣口(15)排出炭渣。定径小螺旋输送段(25)是内螺旋(10)总长的0.25至0.3倍，外径为内螺旋(10)芯轴直径的1.2至1.5倍；变径螺旋压缩裂解段(26)长度是内螺旋(10)总长的0.3至0.4倍，变径螺旋压缩裂解段(26)外径均匀渐变，且首段直径恒大于末端直径，首端外径为芯轴直径的3-5倍，末端外径为芯轴直径的2-4倍；定径螺旋稳定段(27)长度是内螺旋(10)总长的0.15至0.2倍；反螺旋出渣段(28)长度是内螺旋(10)总长的0.05至0.1倍，反螺旋出渣段(28)长度是出渣口长度的1.1至1.2倍。外螺旋(9)长度是内螺旋(10)总长的0.2至0.3倍。
由于不同尺寸物料预热时长不同，较小尺寸的物料长时间预热可能会导致在外螺旋(9)段内产生大量气体，因此在外螺旋(9)芯轴上开有螺旋通孔，使较小的物料可漏入内螺旋(10)上的小螺旋输送段(25)，通过小螺旋输送段(25)较快的输送速度送入内螺旋(10)段被快速裂解并通过排气口及时排除裂解气。螺旋通孔直径是外螺旋(9)螺槽宽度的0.5至0.6倍。
机筒(11)上有三个排气口，分别为1号排气口(11)、2号排气口(12)和3号排气口(13)，排气口上有筛网，防止物料与炭黑被抽出。补冷风器(14)与管道(23)联通，使裂解气被送入冷凝器。
外螺旋(9)与内螺旋(10)芯轴均为中空结构，芯轴中间空腔为圆柱形。内螺旋(10)直径为芯轴直径的0.2至0.4倍，内螺旋芯轴前端通过迷宫密封(5)与外螺旋(9)连接，外螺旋(9)通过机械密封与机筒(8)连接，外螺旋(9)的前端在外螺旋密封箱(3)中通过外螺旋联轴器(4)与外螺旋减速箱(2)输出轴相连。内螺旋(10)芯轴的末端在内螺旋密封箱(18)中通过内螺旋联轴器(17)与内螺旋减速箱(19)输出轴相连。
内螺旋末端为出渣口(15)，出渣口(15)下方是出渣口螺旋电机(42)与出渣口螺旋减速箱(43)相连，出渣口螺旋减速箱(43)输出轴在出渣口螺旋密封箱(44)内通过出渣口螺旋联轴器(45)与出渣口螺旋(46)相连。出渣口螺旋(46)在出渣口螺旋机筒(47)内，出渣口螺旋机筒(47)末端与炭渣箱(16)相通。出渣口螺旋(46)为变径锥螺旋外径均匀渐变，且首段直径恒大于末端直径，首端外径为芯轴直径的2至3倍，末端外径为芯轴直径的1.5至2倍。出渣口螺旋机筒(47)为锥形机筒锥度为1:10。出渣口螺旋首段大于末端入料多出口缓慢，物料堆积提供抽真空密封条件。
附图说明
图1是本发明专利一种用于固体废弃物的两级差速单螺旋裂解设备结构示意图；
图2是内螺旋(10)结构示意图；
图3是外螺旋(9)通孔结构示意图；
图4是两级差速螺旋结构示意图；
图5是进料口(6)结构示意图
图6是出渣口(15)结构示意图
图7是进料口机筒(48)结构示意图
图8是外螺旋(9)与内螺旋(10)密封结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明。
实施例一
废塑料是本发明对的一个实施例，废轮胎由进料口(6)进入外螺旋(9)，在外螺旋(9)的推动下使物料在前进的同时混合预热，同时一些细小的物料在输运过程中由外螺旋(9)通孔落进内螺旋(10)上的小螺旋输送段(25)。随后物料进入内螺旋(10)。内螺旋(10)比外螺旋(9)转速快，物料在外螺旋(9)中被充分预热后进入内螺旋(10)快速裂解。
首先外螺旋电机(1)和内螺旋电机(20)，单螺旋裂解装置启动，启动净化器(21)与冷凝器(22)。
随后，打开加热器(7)，设置各分区温度，待各分区升温至合适温度时开始进料，打开进料口转板电机(37)物料进入机筒(8)，物料进入后进料口转板电机(37)停止，物料堆积形成密封。
物料由进料口(6)进入机筒(8)内，先进入外螺旋(9)，外螺旋容料量大，转速较慢，加热器(7)温度为150至200℃，可使物料在其中均匀混合并预热，此段内约有5至10％的物料被热解，裂解气由1号排气口(11)排出。较为细小的物料经由外螺旋(9)通孔落进内螺旋(10)上的小螺旋输送段(25)送往下一段螺旋。机筒(8)内部空气由1号排气口(11)、2号排气口(12)、3号排气口(13)抽出，形成抽真空。气压泵(49)向外螺旋密封箱(3)、迷宫密封(5)腔室内提供正压，为内、外螺旋首段提供压力(优选提供0.1-0.2Mpa正压力)，推送物料向末端移动。
随后外螺旋(9)中的物料和小螺旋输送段(25)中的物料进入变径螺旋压缩裂解段(26)，该区加热器(7)温度为200至350℃，进入变径螺旋压缩裂解段(26)后物料开始迅速热解，有大量气体析出，物料体积收缩并产生大量炭渣，利用变径螺旋保持物料的密集状态，析出的气体在2号排气口(12)被排出，此段约有60％至70％的物料被热解。
进一步物料进入定径螺旋稳定段(27)，该区加热器(7)温度为350至400℃，物料在定径螺旋稳定段(27)内热解反应充分进行，剩余为裂解的物料被裂解，气体在3号排气口(13)被排出，此段约有10至15％的物料被热解。
随后物料进入反螺旋出渣段(28)，此时物料已被完全热解，剩余在螺槽间的为炭渣，炭渣由出渣口(15)落入出渣口螺旋(46)，出渣口螺旋(46)将炭渣输送至炭箱(16)，由于出渣口螺旋(46)为锥螺旋物料堆积块出料慢，物料堆积形成密封。
裂解析出的气体被吸入管道(23)，由补冷风器(14)通入冷风防止裂解气自燃，随后进入冷凝器(21)，不凝的废气进入净化器(22)后排放。

Claims (9)

1.一种用于固体废弃物的两级差速单螺旋裂解设备，其特征在于：包括差速单螺旋裂解装置、产物回收装置、进料口密封装置、出渣口密封装置、轴封正压推送装置；差速单螺旋裂解装置包括：外螺旋电机(1)、外螺旋减速箱(2)、外螺旋密封箱(3)、外螺旋联轴器(4)、迷宫密封(5)、进料口(6)、加热器(7)、机筒(8)、外螺旋(9)、内螺旋(10)、内螺旋联轴器(17)、内螺旋密封箱(18)、内螺旋减速箱(19)、内螺旋电机(20)；
产物回收装置包括：1号排气口(11)、2号排气口(12)、3号排气口(13)、补冷风器(14)、出渣口(15)、炭箱(16)、冷凝器(21)、净化器(22)、管道(23)；
进料口密封装置包括：进料口转板电机(37)、进料口转板减速箱(38)、进料口转板密封箱(39)、进料口转板联轴器(40)进料口十字转板(41)、进料口(6)；
出渣口密封装置包括出渣口(15)、出渣口螺旋电机(42)、出渣口螺旋减速箱(43)、出渣口螺旋密封箱(44)、出渣口螺旋联轴器(45)出渣口螺旋(46)、出渣口螺旋机筒(47)；
轴封正压装置包括气压泵(49)、外螺旋密封箱(3)、外螺旋联轴器(4)、迷宫密封(5)、机筒(8)、外螺旋(9)、内螺旋(10)；
外螺旋电机(1)与外螺旋减速箱(2)相连，外螺旋减速箱(2)输出轴在外螺旋密封箱(3)内通过外螺旋联轴器(4)与外螺旋(9)相连；内螺旋电机(20)与内螺旋减速箱(19)相连，内螺旋减速箱(19)输出轴在内螺旋密封箱(18)内通过内螺旋联轴器(17)与内螺旋(10)相连；外螺旋(9)通过迷宫密封(5)套在内螺旋(10)上，机筒(8)套在外螺旋(9)与内螺旋(10)外；加热器(7)安装在机筒外；机筒上分别有1号排气口(11)、2号排气口(12)和3号排气口(13)，三个排气口分别联通三条不同的管道，三条管道另一端联通冷凝器(21)和净化器(22)；内螺旋末端为出渣口(15)，出渣口与出渣口密封装置相通。
2.根据权利要求1所述的两级差速单螺旋裂解设备，其特征在于：内螺旋(10)分为四部分，从进料端到出渣端包括：定径小螺旋输送段(25)、变径螺旋压缩裂解段(26)、定径螺旋稳定段(27)、反螺旋出渣段(28)；定径小螺旋输送段(25)是内螺旋(10)总长的0.25至0.3倍，外径为内螺旋(10)芯轴直径的1.2至1.5倍；变径螺旋压缩裂解段(26)长度是内螺旋(10)总长的0.3至0.4倍，变径螺旋压缩裂解段(26)外径均匀渐变，且首段直径恒大于末端直径，首端外径为芯轴直径的3-5倍，末端外径为芯轴直径的2-4倍；定径螺旋稳定段(27)长度是内螺旋(10)总长的0.15至0.2倍；反螺旋出渣段(28)长度是内螺旋(10)总长的0.05至0.1倍，反螺旋出渣段(28)长度是出渣口长度的1.1至1.2倍；外螺旋(9)长度是内螺旋(10)总长的0.2至0.3。
3.根据权利要求1所述的两级差速单螺旋裂解设备，其特征在于：内螺旋(10)的反螺旋出渣段(28)包括减压反螺旋(29)、十字挡板(30)、溢出料回料反螺旋(31)，减压反螺旋(29)长度是反螺旋出渣段(28)长度的0.25至0.3倍，十字挡板(30)长度是反螺旋出渣段(28)长度的0.4至0.5倍,溢出料回料反螺旋(31)长度是反螺旋出渣段(28)长度的0.25至0.3倍；减压反螺旋(29)反螺旋减轻物料对密封受压，十字挡板(30)翻转推送物料至出渣口(15)、阻挡物料向末端密封移动，溢出料回料反螺旋(31)推动溢出料回流至十字挡板(30)并减轻密封受压。
4.根据权利要求1所述的两级差速单螺旋裂解设备，其特征在于：外螺旋(9)为中空结构，套在内螺旋(10)的定径小螺旋输送段(25)上，外螺旋(9)外径是内螺旋(10)芯轴直径的6至8倍，外螺旋(9)中空内径为内螺旋(10)芯轴直径的2至3倍。
5.根据权利要求1所述的两级差速单螺旋裂解设备，其特征在于：外螺旋(9)芯轴螺槽上开有5个螺旋通孔，通过螺旋通孔联通外螺旋(9)外部空间与外螺旋(9)内部中空结构；螺旋通孔直径是外螺旋(9)螺槽宽度的0.5至0.6倍。
6.根据权利要求1所述的两级差速单螺旋裂解设备，其特征在于：内螺旋(10)芯轴为中空结构，芯轴中间空腔为圆柱形，直径为芯轴直径的0.2至0.4倍，芯轴前端通过迷宫密封(5)与外螺旋(9)连接，外螺旋(9)通过机械密封与机筒(8)连接，外螺旋(9)的前端在外螺旋密封箱(3)中通过外螺旋联轴器(4)与外螺旋减速箱(2)输出轴相连；内螺旋(10) 芯轴的末端在内螺旋密封箱(18)中通过内螺旋联轴器(17)与内螺旋减速箱(19)输出轴相连。
7.根据权利要求1所述的两级差速单螺旋裂解设备，其特征在于，所述的进料口密封装置结构为：进料口转板电机(37)与进料口转板减速箱(38)相连，进料口转板减速箱(38)输出轴在外螺旋密封箱(39)内通过进料口转板轴器(40)与进料口转板(41)相连；进料口转板电机(37)停止物料在转板堆积在进料口转板(41)形成密封条件，进料口转板电机(37)运行物料在进料口转板(41)翻转作用下进入机筒(8)；进料口转板机筒(48)上部进料端左侧为直线形，右侧为渐开线形。
8.根据权利要求1所述的两级差速单螺旋裂解设备，其特征在于，所述的出渣口密封装置结构为：内螺旋末端为出渣口(15)，出渣口(15)下方是出渣口螺旋电机(42)与出渣口螺旋减速箱(43)相连，出渣口螺旋减速箱(43)输出轴在出渣口螺旋密封箱(44)内通过出渣口螺旋联轴器(45)与出渣口螺旋(46)相连；出渣口螺旋(46)在出渣口螺旋机筒(47)内，出渣口螺旋机筒(47)末端与炭箱(16)相通；出渣口螺旋(46)为变径锥螺旋外径均匀渐变，且首段直径恒大于末端直径，首端外径为芯轴直径的2至3倍，末端外径为芯轴直径的1.5至2倍；出渣口螺旋机筒(47)为锥形机筒锥度为1:10，出渣口螺旋首段大于末端。
9.根据权利要求1所述的两级差速单螺旋裂解设备，其特征在于，所述的轴封正压装置结构为：气压泵(49)与外螺旋密封箱(3)相通，外螺旋密封箱(3)与机筒(8)相连，外螺旋减速箱(2)输出轴在外螺旋密封箱(3)内通过外螺旋联轴器(4)与外螺旋(9)相连，外螺旋(9)通过迷宫密封(5)套在内螺旋(10)上，机筒(8)套在外螺旋(9)与内螺旋(10)外；气压泵(49)压缩空气，存在0.1-0.2Mpa正压力。
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