CN113150815B - 一种混杂废塑料履带式工业连续化高效裂解的方法和装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混杂废塑料履带式工业连续化高效裂解方法和装备,该设备包括用连接管路相连的Ⅰ、混杂废塑料脱水干燥系统；Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统；Ⅲ、裂解气冷凝回收系统；Ⅳ、不凝可燃气净化回用燃烧系统；Ⅴ、裂解碳输送存储系统；Ⅵ、燃烧供热系统；Ⅶ、尾气处理系统；所述混杂废塑料履带式工业连续化高效裂解装备，还包括内部中间用挡板隔开的混杂废塑料履带式工业连续化高效裂解的装置，本发明以生活垃圾、陈腐垃圾中混杂废塑料资源化利用为目标，实现混杂废塑料工业连续化高效裂解，不仅能够解决废塑料造成的环境问题，还能实现废弃物向资源的转化，达到了社会效益与经济效益的双赢。

Description

一种混杂废塑料履带式工业连续化高效裂解的方法和装备

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化利用技术领域，尤其涉及一种混杂废塑料履带式工业连续化高效裂解的方法和装备。

背景技术

随着人民生活水平日益提高，城市生活垃圾产量逐年增加，其中可回收物主要有废塑料、玻璃制品、废金属和废纸等。近年来，快递、快餐等行业繁荣发展，城市生活垃圾中塑料包装制品增长迅速，人们对塑料制品的使用需求也不断增加，塑料消耗数量呈现势不可挡的上升趋势。因此，城市生活垃圾中废塑料的回收利用问题日益凸显。

城市生活垃圾中的废塑料数量逐年递增，再生利用困难，对生态环境造成了不可忽视的影响，因此越来越受到们的关注。表1为我国典型城市生活垃圾中废塑料含量。城市生活垃圾中的废塑料大多为一次性包装材料，主要是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，其中聚烯烃类占比最大。从生活垃圾中收集和分选出的废塑料具有塑料质轻、耐腐蚀、易加工等特点，仍是一种可循环利用的资源。回收的废塑料可通过特定的再生方法制造日常用品、建筑材料、燃料油气以及化工原料等，实现废塑料的资源化利用。

表1中国典型城市生活垃圾中废塑料的比例

城市生活垃圾成分复杂、性质多变、产量逐年递增，分选出的废塑料品质波动较大。现国内外已有多种废塑料的处置技术，但其资源化利用并未在国内全面实施，主要原因如下：1、垃圾分类体系不成熟2、废塑料分选回收技术的制约3、废塑料回收行业体系不完善4、配套法律法规不足。

填埋、再生造粒、焚烧和热裂解是废塑料资源化利用的主要方法。其中填埋法被广泛采用，但是废塑料的直接填埋不仅会造成土地资源的浪费，而且会严重破坏地下水的正常渗透；此外，废塑料中的添加剂还会对填埋地点附近的土壤带来二次污染。废弃的塑料中存在大量劣质无法用于再生造粒的物质，造成再生造粒的过程中会浪费大量的水资源。废塑料焚烧处理过程中会产生大量有毒有害的物质，这些物质的直接排放，会严重破坏人类的居住环境和身体健康。尤其是填埋场的陈腐垃圾，经过数年的填埋处理，垃圾中的小分子有机组分已经分解，陈腐垃圾中含有大量的渗滤液，未分解的废塑料塑料无法分类回收处理，如何处理已成为全世界急需解决的问题。

裂解能够将其转化为可回用的燃料，高价值的气等产物，能够实现对废塑料最大化的回收利用。热裂解技术不仅能满足废塑料的无害化、资源化利用的要求，还具备安全环保、高效节能等明显优势。与传统的废塑料处理技术相比，热解技术具有处理能力强、经济价值大和环境友好等特点，更契合废弃物处理的减量化、无害化和资源化的原则，近年来也受到越来越多的关注和行业肯定。

国内也有众多的专利报道了废塑料裂法和装备，如一种废塑料衍生燃料制备系统及废塑料衍生燃料制备方法(CN 201610940024.4)、废塑料的油化还原装置(CN200580005002.9)、采用废聚烯烃类塑料与溴系阻燃废塑料制备热解油的方法(CN201610259285.X)、利用混合废塑料垃圾高效清洁制油的方法及水热反应系统(CN201611176700.1)、一种利用废塑料热转化制取富氢合成气的装置及工艺(CN201510932945.1)、一种利用混合溶剂提高煤与废塑料共液化油收率的方法(CN201210038284.4)等众多专利中提及了废塑料裂解处理的方法和装备，但存在装备复杂、工业化应用投资成本较高等一系列问题；同时对于陈腐垃圾的处理在专利“陈腐垃圾焚烧暨制建材系统(CN 201710659560.1)”、“城市生活垃圾处理工艺方法(CN 201810548705.5)”主要提及陈腐垃圾的减量化处理，对与裂解处理的报道较少。

发明内容

有鉴于此，本发明针对生活垃圾、陈腐垃圾中混杂废塑料资源化利用困难，造成了严重环境问题的现状，发明了一种混杂废塑料履带式工业连续化高效裂解的方法和装备，不仅能够解决废塑料引发的环境问题，还能够将其向能源转化，达到了社会效益与经济效益的双赢。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：一种混杂废塑料履带式工业连续化高效裂解装备，包括：Ⅰ、混杂废塑料脱水干燥系统；Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统；Ⅲ、裂解气冷凝回收系统；Ⅳ、不凝可燃气净化回用燃烧系统；Ⅴ、裂解碳输送存储系统；Ⅵ、燃烧供热系统；Ⅶ、尾气处理系统；

(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)右上方与(Ⅰ、混杂废塑料脱水干燥系统)通过(Ⅰ-Ⅱ混杂废塑料脱水干燥系统与混杂废塑料履带式裂解炉主体系统间的连接管路)相连；(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)中部上方与(Ⅶ、尾气处理系统)通过(Ⅱ-Ⅵ混杂废塑料履带式裂解炉主体系统与燃烧供热系统间的连接管路)相连，(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)左上方与(Ⅲ、裂解气冷凝回收系统)通过(Ⅱ-Ⅲ混杂废塑料履带式裂解炉主体系统与裂解气冷凝回收系统间的连接管路)相连，(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)中部下方与(Ⅵ、燃烧供热系统)通过(Ⅱ-Ⅵ混杂废塑料履带式裂解炉主体系统与燃烧供热系统间的连接管路)相连；

(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)右下方与(Ⅴ、裂解碳输送存储系统)通过(Ⅱ-Ⅴ混杂废塑料履带式裂解炉主体系统与裂解碳输送存储系统间的连接管路)相连，(Ⅳ、不凝可燃气净化回用燃烧系统)通过管路和法兰盘与(Ⅲ、裂解气冷凝回收系统)相连，(Ⅳ、不凝可燃气净化回用燃烧系统)通过管路与法兰盘与(Ⅵ、燃烧供热系统)相连。

优选的，所述一种混杂废塑料履带式工业连续化高效裂解的装备，包括混杂废塑料履带式工业连续化高效裂解的装置，具体结构如下：

进一步的，12薄钢履带结构，实现16混杂废塑料在12薄钢履带上的连续裂解，12薄钢履带结构包括12-1 T型薄钢片和12-2刚栓；

12-1 T型薄钢片两边对卷，形成插销结构，12-1 T型薄钢片之间异向安装，通过之间的插销结构通过12-2刚栓实现彼此之间的衔接，形成12薄钢履带；

12-1 T型薄钢片的结构，两边厚中间薄，两边的厚度在15-20mm，中间部分厚度在10-12mm之间，形成凹槽结构；从而保证16混杂废塑料落入12薄钢履带后会在自重作用下向履带中间移动，而不会随着履带的运动向两边遗落；

16混杂废塑料在12薄钢履带的运动作用下，从进料方向沿着12薄钢履带的运动方向向前移动，并且在移动过程中逐渐分解，未分解完全的16混杂废塑料随着12薄钢履带移动过程中落入11裂解炉炉体的下方，由于11裂解炉炉体静止不动，落入的16混杂废塑料无法移动，为此研发了14挡板结构，14挡板结构通过12-2刚栓与相邻的12-1 T型薄钢片相互连接；

14挡板底部到卷曲位置之间留有一定的距离，一般为10-25mm为宜，该距离是为了使14挡板与12薄钢履带之间形成一定的可动角度；

优选的，14挡板一侧底部焊接高度为3-8mm的14-1焊缝，使14挡板只能沿一个方向运动，并且在12薄钢履带上方使维持竖直；

优选的，13异型辊筒的安装位置不是安装在11裂解炉炉体的中间，而根据14挡板的高度，设定其安装位置；

需要保证12薄钢履带下方到11裂解炉炉体下方之间的距离为14挡板高度的75-90％之间，这样可以确保14挡板运动到12薄钢履带下方时会由于14挡板长度较长而形成一定的倾斜，并且在自重的作用下一直与11裂解炉炉体下方密切接触，在12薄钢履带的运动带动下一直刮擦11裂解炉炉体下方，从而将落到11裂解炉体上的废塑料继续推动向前运动。

进一步的，为了能够更好的实现14挡板对11裂解炉炉体下方16混杂废塑料的拖拽作用，将14挡板每隔500～800mm的定间距安装，使14挡板与14挡板之间形成一个车厢结构，并通过(Ⅰ、混杂废塑料脱水干燥系统)的进料速度与12薄钢履带运动速度协同控制，确保12薄钢履带上14挡板与14挡板之间的物料囤积量相同，保证每车厢未分解的混杂塑料裂解落入11裂解炉炉体下方的量基本相同，从而保证了在14挡板的作用下能够更好的拖拽16混杂废塑料的移动。

优选的，16混杂废塑料在高温下先软化后分解，由于高分子材料特性导致其极易在软化过程中固结到12薄钢履带上和11裂解炉炉体下方，形成17结焦，严重阻碍了热量的传递，并且在结焦的位置极易发生设备损坏。

优选的，为了清理12薄钢履带上的结焦，发明了13异型辊筒，13异型辊筒上设计发明了与12-1 T型薄钢片宽度相等的矩形槽；

适宜的12-1 T型薄钢片宽度会使12薄钢履带在经过13异型辊筒时，发生较大的曲度变形，12-1 T型薄钢片宽度在120-165mm较为合适，在结合槽的深度和矩形槽两边的圆角使其能够满足每片12-1 T型薄钢片在经过每个矩形槽时能够产生较大的曲度变形，使固结在12薄钢履带上的结焦物脱落；此处的槽的深度主要与12-1 T型薄钢片两边卷曲的形成圆柱结构有关，13异型辊筒槽的深度一般为圆柱结构直径的1.5-2倍最佳，矩形槽两边的圆角为45°～65°最佳。

进一步的，11裂解炉炉体下方的结焦主要通过14挡板与11裂解炉炉体下方的刮擦实现的，杜绝11裂解炉炉体下方结焦的形成。

进一步的，由于11裂解炉炉体下方与11裂解炉炉体两侧通过焊接而成，焊缝厚度一般在5-10mm，焊缝凸出容易与物料及挡板碰撞，为此打磨焊缝呈内凹形状，为了实现14挡板对11裂解炉炉体下方尽可能大的接触，根据11裂解炉炉体下方形状，设计14挡板顶部圆角大小，圆角设计为30-45°为宜。

进一步的，为了满足14挡板单方向运动的特性，将传动装置至于后置13异型辊筒上，并且采用链条传动，为了保证传动的平稳性，采用双列链条结构，通过5传动组件中的5-1电机减速机将动力传递至5-2双列链条，在经过5-3双列链轮将动力传递到后置13异型辊筒中，实现12薄钢履带的循环运动。后置13异型辊筒的15传动轴中的4轴承组件固定在8传动组件轴承垫块上，8传动组件轴承垫块又固定在7传动轴机架上；除与5-1电机减速机相连的15传动轴外，其余3跟轴的4轴承组件直接固定在9非传动轴机架上。

进一步的，为了实现13异型辊筒的传动，在13异型辊筒两边都有4轴承组件，该4轴承组件内有一个深沟球轴承和圆锥滚子轴承，承受13异型辊筒的轴向和径向力，为了调整4轴承组件的安装位置以满足传动轴的传动需求，设计了4-2底板和4-1轴承座两部分，4-2底板与9非传动轴机架通过U型螺栓孔进行固定和调整，4-1轴承座与4-2底板通过中间方形定位孔进行定位和固定。

进一步的，为了减少高温对轴承传动的影响，将15传动轴与13异型辊筒分体设计，两者通过焊接连接，并且15传动轴为中空轴，内通冷却水通过6旋转接头进行强制冷却，确保其正常运转。

进一步的，为了确保13异型辊筒的15传动轴与11裂解炉炉体处的密封，在异型辊筒(13)的传动轴(15)与裂解炉炉体(11)处设计了3压板式密封结构，包括(3-1调节螺母、3-2压紧弹簧、3-3压板、3-4密封固定板、3-5石墨盘根)，3-4密封固定板与11裂解炉炉体焊接固定，传动轴贯穿3-3压板与3-4密封固定板，3-3压板与3-4密封固定板之间形成圆环空间，中间放入3-5石墨盘根密封，通过3-1调节螺母压紧压板，使圆环空间内的3-5石墨盘根产生变形，从而起到密封的作用；一段时间后需要再次拧紧3-1调节螺母使3-2压紧弹簧变形，减少圆环空间的体积，使3-5石墨盘根再次变形，其达到密封效果。

进一步的，为了强化裂解过程中传热效果，发明了10热流板，10热流板顶板弯曲35～45度，改变热空气的流动方向，增大换热面积；

10热流板长度500～800mm为宜，厚度与11裂解炉炉体和2履带式裂解炉加热套之间的距离相同，10热流板焊接在11裂解炉炉体上。

优选的，为了进一步强化传热效果，将10热流板沿热空气进入方向镜像布局，其中3个10热流板一组，每个10热流板之间间距200～300mm为宜，其中，11裂解炉炉体下方设置4组，11裂解炉炉体前后各1组，11裂解炉炉体上方设置2组。

进一步的，为了进一步提高传热效率，在11裂解炉炉体的A面(为履带式裂解炉左面及其右面)和B面(为履带式裂解炉上面及其下面)设计2履带式裂解炉加热套，中间的距离为10热流板的厚度(11裂解炉炉体和2履带式裂解炉加热套之间的距离)，2履带式裂解炉加热套固定在1机架上。

优选的，本发明还涉及一种混杂废塑料履带式工业连续化高效裂解的方法，包括以下步骤：

1)将生活垃圾、陈腐垃圾中的16混杂废塑料经过压滤后通过输送带运输到(Ⅰ、混杂废塑料脱水干燥系统)进行脱水，保证进入(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)的废塑料含水率在5％～15％之间，16混杂废塑料中含水率越低，在裂解油品中的油水混合物便会越少，可以降低后期的处理成本；

2)进入(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)的16混杂废塑料，持续进入运转的12薄钢履带上，12薄钢履带上在一定距离会安装14挡板，14挡板与14挡板之间形成一个车厢结构，并且(Ⅰ、混杂废塑料脱水干燥系统)的进料速度与12薄钢履带运动速度协同控制，确保12薄钢履带上14挡板与14挡板之间的物料囤积量相同，保证混杂塑料裂解的均匀性；

3)随着时间的推移，物料逐渐分解，14挡板间的混杂塑料逐渐减少，12薄钢履带在5传动组件的带动下持续运转，使未分解的混杂塑料从上端遗落到11裂解炉炉体上；

由于11裂解炉炉体静止不动，此时16混杂废塑料在14挡板的拖拽作用下向前移动，在14挡板与11裂解炉炉体之间的16混杂废塑料厚度极薄，有利于将热量通过11裂解炉炉体迅速传递到16混杂废塑料上，使其迅速裂解，加快了裂解反应速率，并且在14挡板的拖动作用下使16混杂废塑料底层和顶层的物理发生交换，加强了物料的混合，加快了裂解反应速率；

并且16混合废塑料在12薄钢履带的上层便开始裂解，在运动到11裂解炉炉体上时，在14挡板的推动作用下，裂解速度会更快，从而使得16混杂废塑料在12薄钢履带的上下层都能够高效裂解，在保证裂解温度和时间的效果下，该发明方法所需装备的长度会明显降低。

优选的，为了进一步加强混杂废塑料的裂解效果，发明了一种混杂废塑料裂解强化传热方法，增加热空气的流动面积，在(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)加热腔中焊接异型10热流板，10热流板在加热腔中有规律排布，使热空气的流动时间增加，强化了热量传递效果。

16混杂废塑料在(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)热的作用下发生分解，由于16混杂废塑料成分复杂，在不同的裂解温度下不同的塑料发生分解；

为了能够满足混杂废塑料的高效裂解，一般将(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)的裂解温度设定在450℃～550℃之间，在高温下16混杂废塑料先软化后分解，从而导致16混杂废塑料极易结焦固结到12薄钢履带和11裂解炉炉体上，为此，发明了混杂废塑料裂解除焦方法，通过12薄钢履带在13异型辊筒处会发生卷曲变形，使固结在12薄钢履带上的结焦脱落；同时在14挡板运动过程中不断刮擦11裂解炉炉体从而达到除焦效果。

4)通过混杂废塑料免分拣履带式工业连续化高效裂解的方法分解完全的废塑料生生成裂解气、裂解碳等产物，其中裂解气经(Ⅲ、裂解气冷凝回收系统)冷凝成油品，未冷凝的裂解气体经(Ⅳ、不凝可燃气净化回用燃烧系统)处理后通过(Ⅵ、燃烧供热系统)为系统供热；

裂解碳经(Ⅴ、裂解碳输送存储系统)后打包回收，最终尾气通过(Ⅶ、尾气处理系统)后合格排放。

本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本发明以生活垃圾、陈腐垃圾中混杂废塑料资源化利用为目标，发明了一种混杂废塑料履带式工业连续化高效裂解的方法和装备，实现混杂废塑料工业连续化高效裂解，不仅能够解决废塑料造成的环境问题，还能实现废弃物向资源的转化，达到了社会效益与经济效益的双赢。

附图说明

图1为本发明整体视图；

图2本发明混杂废塑料履带式裂解炉主体系统外观轴侧图；

图3为本发明混杂废塑料履带式裂解炉主体系统加热腔流道图；(a)为轴侧图，(b)为仰视图；

图4为本发明混杂废塑料履带式裂解炉主体系统的内部结构轴侧图；

图5为本发明T型薄钢片等轴侧视图；

图6为本发明挡板轴侧图；

图7为本发明异型辊筒等轴测视图；

图8为本发明压板式密封结构视图；(a)为剖视图，(b)为等轴侧视图；

图9为本发明轴承组件等轴测图；

图10为本发明混杂废塑料履带式裂解炉主体系统加热腔流道工作示意图；

其中，附图标记对应的零部件名称如下：

Ⅰ、混杂废塑料脱水干燥系统；Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统；Ⅲ、裂解气冷凝回收系统；Ⅳ、不凝可燃气净化回用燃烧系统；Ⅴ、裂解碳输送存储系统；Ⅵ、燃烧供热系统；Ⅶ、尾气处理系统；

1机架、2履带式裂解炉加热套、3压板式密封结构、4轴承组件、5传动组件、6旋转接头、7传动轴机架、8传动组件轴承垫块、9非传动轴机架、Ⅰ-Ⅱ混杂废塑料脱水干燥系统与混杂废塑料履带式裂解炉主体系统间的连接管路、Ⅱ-Ⅲ混杂废塑料履带式裂解炉主体系统与裂解气冷凝回收系统间的连接管路、Ⅱ-Ⅵ混杂废塑料履带式裂解炉主体系统与燃烧供热系统间的连接管路、Ⅱ-Ⅶ混杂废塑料履带式裂解炉主体系统与尾气处理系统间的连接管路、Ⅱ-Ⅴ混杂废塑料履带式裂解炉主体系统与裂解碳输送存储系统间的连接管路；

A面：履带式裂解炉左面、B面：履带式裂解炉上面；10热流板、11裂解炉炉体、12薄钢履带(12-1T型薄钢片、12-2刚栓)、13异型辊筒、14挡板、15、传动轴、5-1电机减速机、5-2双列链条、5-3双列链轮；14-1焊缝、3-1调节螺母、3-2压紧弹簧、3-3压板、3-4密封固定板、3-5石墨盘根；4-1轴承座、4-2底板；16混杂废塑料、17结焦、18在挡板作用拖拽作用下混杂塑料物料的混合作用；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。这类术语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。

还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-10所示，作为本发明一个优选的实施例，本具体实施例如下：

(1)生活垃圾、陈腐垃圾中的混杂废塑料或其它无法分类回用的混杂废塑料经过初步筛选，除去其中的大块砖块、泥块、金属等无机物质后通过输送带运输到该生产线；

(2)将上述初步筛选的混杂废塑料经过输送带运输到(Ⅰ、混杂废塑料脱水干燥系统)，将其进行脱出干燥处理，通过调节(Ⅰ、混杂废塑料脱水干燥系统)的螺杆转速、机筒和螺杆温度等工艺参数保证进入(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)中的混杂废塑料含水率在5％～15％之间，从而降低裂解油品中油水混合物的含量，降低后期对油水混合物的处理成本；

(3)进入(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)的混杂废塑料，持续进入运转的12薄钢履带上(12薄钢履带是由12-1 T型薄钢片两边对卷，形成插销结构，12-1 T型薄钢片之间异向安装，通过之间的插销结构通过12-2刚栓实现彼此之间的衔接，形成12薄钢履带。12-1 T型薄钢片结构，两边厚中间薄，两边的厚度在15-20mm，中间部分厚度在10-12mm之间，形成凹槽结构，保证混杂废塑料落入薄钢履带后会在自重作用下向履带中间移动，而不会随着履带的运动向两边遗落；)；12薄钢履带上在一定距离会安装14挡板，14挡板与14挡板之间形成一个车厢结构，并且(Ⅰ、混杂废塑料脱水干燥系统)的进料速度与12薄钢履带运动速度协同控制，确保12薄钢履带上相邻14挡板与14挡板之间的物料囤积量相同，保证混杂塑料裂解的均匀性；

(4)随着时间的推移，物料逐渐分解，14挡板间的混杂塑料逐渐减少，12薄钢履带在5传动组件的带动下持续运转，使未分解的混杂塑料从上端遗落到11裂解炉炉体上；

(5)由于11裂解炉炉体是静止不动，落到11裂解炉炉体上的混杂废塑料此时无法向前移动，只能在14挡板的运动作用下向前推动，为此研发了14挡板结构，14挡板结构通过刚12-2刚栓与相邻的12-1 T型薄钢片相互连接；

14挡板底部到卷曲位置之间留有一定的距离，一般为10-25mm为宜，该距离是为了使14挡板与12薄钢履带之间形成一定的可动角度，14挡板一侧底部焊接高度为3-8mm的14-1焊缝，使14挡板只能沿一个方向运动，并且在12薄钢履带上方使维持竖直；13异型辊筒的安装位置并不是安装在11裂解炉炉体的中间，而是根据14挡板的高度，设定其安装位置，需要保证12薄钢履带下方到11裂解炉炉体下方之间的距离为14挡板高度的75％-90％之间，这样可以确保14挡板运动到12薄钢履带下方时会由于长度较长而形成一定的倾斜，并且在自重的作用下一直与11裂解炉炉体下方密切接触，在12薄钢履带的运动带动下一直刮擦11裂解炉炉体下方，从而将落到11裂解炉体上的废塑料继续推动向前运动。

(6)混杂废塑料在高温下先软化后分解，由于高分子材料特性导致其极易在软化过程中固结到12薄钢履带的上方和11裂解炉炉体下方，形成17结焦，严重阻碍了热量的传递，并且在结焦的位置极易发生设备损坏；

为了清理12薄钢履带上的结焦，发明了13异型辊筒，13异型辊筒上设计发明了与12-1T型薄钢片宽度相等的矩形槽，适宜的12-1 T型薄钢片宽度会使使12薄钢履带在经过13异型辊筒时，发生较大的曲度变形，12-1 T型薄钢片宽度在120-165mm较为合适，在结合槽的深度和矩形槽两边的圆角使其能够满足每片12-1 T型薄钢片在经过每个矩形槽时能够产生较大的曲度变形，使固结在12薄钢履带上的结焦物脱落，此处的槽的深度主要与12-1T型薄钢片两边卷曲的形成圆柱结构有关，13异型辊筒槽的深度一般为圆柱结构直径的1.5-2倍最佳，矩形槽两边的圆角为45°～65°最佳；11裂解炉炉体下方的结焦主要通过14挡板与11裂解炉炉体下方的刮擦实现的，杜绝11裂解炉炉体下方结焦的形成。

(7)由于11裂解炉炉体下方与11裂解炉炉体两侧通过焊接而成，焊缝厚度一般在5-10mm，焊缝凸出容易与物料及挡板碰撞，为此打磨焊缝呈内凹形状，为了实现14挡板对11裂解炉炉体下方尽可能大的接触，根据11裂解炉炉体下方形状，设计14挡板顶部圆角大小，优选的，圆角设计为30-45°为宜。

(8)为了满足14挡板单方向运动的特性，将传动装置至于后置13异型辊筒上，并且采用链条传动，为了保证传动的平稳性，采用双列链条结构，通过5传动组件中的5-1电机减速机将动力传递至5-2双列链条，在经过5-3双列链轮将动力传递到后置13异型辊筒中，实现12薄钢履带的循环运动；后置13异型辊筒的15传动轴中的4轴承组件固定在8传动组件轴承垫块上，8传动组件轴承垫块又固定在7传动轴机架上；除与5-1电机减速机相连的15传动轴外，其余三根轴的4轴承组件直接固定在9非传动轴机架上；

为了实现13异型辊筒的传动，在13异型辊筒两边都有4轴承组件，该4轴承组件内有一个深沟球轴承和圆锥滚子轴承，承受13异型辊筒的轴向和径向力，为了调整4轴承组件的安装位置以满足传动轴的传动需求，设计了4-2底板和4-1轴承座两部分，4-2底板与9非传动轴机架通过U型螺栓孔进行固定和调整，4-1轴承座与4-2底板通过中间方形定位孔进行定位和固定；

为了减少高温对轴承传动的影响，将15传动轴与13异型辊筒分体设计，两者通过焊接连接，并且15传动轴为中空轴，内通冷却水通过6旋转接头进行强制冷却，确保其正常运转。

为了确保13异型辊筒的15传动轴与11裂解炉炉体处的密封，发明设计了3压板式密封结构，主要包括(3-1调节螺母、3-2压紧弹簧、3-3压板、3-4密封固定板、3-5石墨盘根)，3-4密封固定板与11裂解炉炉体焊接固定，传动轴贯穿3-3压板与3-4密封固定板，3-3压板与3-4密封固定板之间形成圆环空间，中间放入3-5石墨盘根密封，通过3-1调节螺母压紧压板，使圆环空间内的3-5石墨盘根产生变形，从而起到密封的作用，一段时间后需要再次拧紧3-1调节螺母使3-2压紧弹簧变形，减少圆环空间的体积，使3-5石墨盘根再次变形，其达到密封效果。

为了强化裂解过程中传热效果，发明了10热流板，10热流板顶板弯曲35～45度，改变热空气的流动方向，增大换热面积。10热流板长度500～800mm为宜，厚度与11裂解炉炉体和2履带式裂解炉加热套之间的距离相同，10热流板焊接在11裂解炉炉体上。

为了进一步强化传热效果，将10热流板沿热空气进入方向镜像布局，其中3个热流板一组，每个热流板之间间距200～300mm为宜，其中，11裂解炉炉体下方设置4组，11裂解炉炉体前后各1组，11裂解炉炉体上方设置2组。

为了进一步提高传热效率，在11裂解炉炉体的A面为履带式裂解炉左面及其右面和B面为履带式裂解炉上面及其下面设计2履带式裂解炉加热套，中间的距离为10热流板的厚度。2履带式裂解炉加热套固定在1机架上。

(9)混杂废塑料在(Ⅱ、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统)中裂解完全后生成生成裂解气、裂解碳等产物，其中裂解气经(Ⅲ、裂解气冷凝回收系统)冷凝成油品，未冷凝的裂解气体经(Ⅳ、不凝可燃气净化回用燃烧系统)处理后通过(Ⅵ、燃烧供热系统)为系统供热；裂解碳经(Ⅴ、裂解碳输送存储系统)后打包回收，最终尾气通过(Ⅶ、尾气处理系统)后合格排放。

本发明专利按照上述提及的裂解方法和装备进行了混杂废塑料裂解和混杂废塑料催化裂解实验研究，具体实验流程按照具体实施实例中的流程进行，具体实验结果如下所示：

混杂废塑料主要来源于青岛某垃圾收购厂中的塑料薄膜，混杂废塑料经该方法和装备生成的裂解油品、裂解碳和不凝可燃气实验数据如下：

1、物料平衡实验数据

2、裂解油品数据表征

(1)裂解油品蒸馏特性

(2)裂解油品物理特性

(3)裂解油品元素含量及燃值

3、裂解碳性能数据分析

4、不凝可燃气成分分析

以上实施方案仅用于说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种混杂废塑料履带式工业连续化裂解装备，其特征在于：包括混杂废塑料脱水干燥系统(Ⅰ)、混杂废塑料履带式裂解炉主体系统(Ⅱ)、裂解气冷凝回收系统(Ⅲ)、不凝可燃气净化回用燃烧系统(Ⅳ)、裂解碳输送存储系统(Ⅴ)、燃烧供热系统(Ⅵ)、尾气处理系统(Ⅶ)；

混杂废塑料履带式裂解炉主体系统(Ⅱ)右上方与混杂废塑料脱水干燥系统(Ⅰ)通过混杂废塑料脱水干燥系统与混杂废塑料履带式裂解炉主体系统间的连接管路(Ⅰ-Ⅱ)相连；

混杂废塑料履带式裂解炉主体系统(Ⅱ)中部上方与尾气处理系统(Ⅶ)通过混杂废塑料履带式裂解炉主体系统与尾气处理系统间的连接管路(Ⅱ-Ⅶ)相连，混杂废塑料履带式裂解炉主体系统(Ⅱ)左上方与裂解气冷凝回收系统(Ⅲ)通过混杂废塑料履带式裂解炉主体系统与裂解气冷凝回收系统间的连接管路(Ⅱ-Ⅲ)相连，混杂废塑料履带式裂解炉主体系统(Ⅱ)中部下方与燃烧供热系统(Ⅵ)通过混杂废塑料履带式裂解炉主体系统与燃烧供热系统间的连接管路(Ⅱ-Ⅵ)相连；

混杂废塑料履带式裂解炉主体系统(Ⅱ)右下方与裂解碳输送存储系统(Ⅴ)通过混杂废塑料履带式裂解炉主体系统与裂解碳输送存储系统间的连接管路(Ⅱ-Ⅴ)相连，不凝可燃气净化回用燃烧系统(Ⅳ)通过管路和法兰盘与裂解气冷凝回收系统(Ⅲ)相连，不凝可燃气净化回用燃烧系统(Ⅳ)通过管路与法兰盘与燃烧供热系统(Ⅵ)相连；所述一种混杂废塑料履带式工业连续化裂解装备，包括混杂废塑料履带式工业连续化裂解的装置，具体结构如下：

薄钢履带(12)结构，实现混杂废塑料(16)在薄钢履带(12)上的连续裂解，包括T型薄钢片(12-1)和刚栓(12-2)；

T型薄钢片(12-1)两边对卷，形成插销结构，T型薄钢片(12-1)之间异向安装，通过之间的插销结构通过刚栓(12-2)实现彼此之间的衔接，形成薄钢履带(12)；

T型薄钢片(12-1)的结构，两边厚中间薄，两边的厚度在15mm-20mm，中间部分厚度在10mm-12mm之间，形成凹槽结构；保证混杂废塑料(16)落入薄钢履带后会在自重作用下向履带中间移动，而不会随着履带的运动向两边遗落；

混杂废塑料(16)在薄钢履带(12)的运动作用下，从进料方向沿着薄钢履带(12)的运动方向向前移动，并且在移动过程中逐渐分解，未分解完全的混杂废塑料(16)随着薄钢履带(12)移动过程中落入裂解炉炉体(11)的下方，挡板(14)结构通过刚栓(12-2)与相邻的T型薄钢片(12-1)相互连接；

挡板(14)底部到卷曲位置之间留有距离为10mm-25mm；挡板(14)一侧底部焊接高度为3mm-8mm的焊缝(14-1)，使挡板(14)只能沿一个方向运动，并且在薄钢履带(12)上方使维持竖直；

异型辊筒(13)的安装根据挡板(14)的高度，设定其安装位置；

薄钢履带(2)下方到裂解炉炉体(11)下方之间的距离为挡板(14)高度的75％-90％之间；挡板(14)每隔500mm-800mm的定间距安装，使挡板(14)与挡板(14)之间形成一个车厢结构，并通过混杂废塑料脱水干燥系统(Ⅰ)的进料速度与薄钢履带(12)运动速度协同控制，确保薄钢履带(12)上挡板(14)与挡板(14)之间的物料囤积量相同；T型薄钢片(12-1)宽度会使薄钢履带(12)在经过异型辊筒(13)时，发生较大的曲度变形，T型薄钢片(12-1)宽度在120-165mm，在结合槽的深度和矩形槽两边的圆角使其能够满足每片T型薄钢片(12-1)在经过每个矩形槽时能够产生较大的曲度变形，使固结在薄钢履带(12)上的结焦物脱落；异型辊筒(13)槽的深度为圆柱结构直径的1.5-2倍，矩形槽两边的圆角为45°～65°；裂解炉炉体(11)下方与裂解炉炉体(11)两侧通过焊接而成，焊缝厚度在5-10mm，打磨焊缝呈内凹形状，挡板(14)顶部圆角大小设计为30°-45°；将传动装置置于后置的异型辊筒(13)上，采用双列链条结构，通过传动组件(5)中的电机减速机(5-1)将动力传递至双列链条(5-2)，再经过双列链轮(5-3)将动力传递到后置的异型辊筒(13)中，实现薄钢履带(12)的循环运动；

后置的异型辊筒(13)的传动轴(15)中的轴承组件(4)固定在传动组件轴承垫块(8)上，传动组件轴承垫块(8)又固定在传动轴机架(7)上；除与电机减速机(5-1)相连的传动轴(15)外，其余三根轴的轴承组件(4)直接固定在非传动轴机架(9)上；

在异型辊筒(13)两边都有轴承组件(4)，该轴承组件(4)内有一个深沟球轴承和圆锥滚子轴承，轴承组件(4)包括底板(4-2)和轴承座(4-1)两部分，底板(4-2)与非传动轴机架(9)通过U型螺栓孔进行固定和调整，轴承座(4-1)与底板(4-2)通过中间方形定位孔进行定位和固定；

传动轴(15)与异型辊筒(13)分体设计，两者通过焊接连接，并且传动轴(15)为中空轴，内通冷却水通过旋转接头(6)进行强制冷却，确保其正常运转；异型辊筒(13)的传动轴(15)与裂解炉炉体(11)处具有压板式密封结构(3)，压板式密封结构(3)包括调节螺母(3-1)、压紧弹簧(3-2)、压板(3-3)、密封固定板(3-4)、石墨盘根(3-5)，密封固定板(3-4)与裂解炉炉体(11)焊接固定，传动轴(15)贯穿压板(3-3)与密封固定板(3-4)，压板(3-3)与密封固定板(3-4)之间形成圆环空间，中间放入石墨盘根(3-5)密封，通过调节螺母(3-1)压紧压板，使圆环空间内的石墨盘根(3-5)产生变形，从而起到密封的作用；热流板(10)焊接在裂解炉炉体(11)上，热流板(10)顶板弯曲35度-45度；

热流板(10)长度500mm-800mm，厚度与裂解炉炉体(11)和履带式裂解炉加热套(2)之间的距离相同；

热流板(10)沿热空气进入方向镜像布局，其中三个热流板(10)一组，每个热流板(10)之间间距200mm-300mm，其中，裂解炉炉体(11)下方设置四组，裂解炉炉体(11)前后各一组，裂解炉炉体(11)上方设置两组；

裂解炉炉体(11)左面及其右面和履带式裂解炉上面及其下面设置履带式裂解炉加热套(2)，中间的距离为热流板(10)的厚度，履带式裂解炉加热套(2)固定在机架(1)上；所述一种混杂废塑料履带式工业连续化裂解的方法，包括以下步骤：

1)将生活垃圾、陈腐垃圾中的混杂废塑料(16)经过压滤后通过输送带运输到混杂废塑料脱水干燥系统(Ⅰ)进行脱水，保证进入混杂废塑料履带式裂解炉主体系统(Ⅱ)的废塑料含水率在5％～15％之间；

2)进入混杂废塑料履带式裂解炉主体系统(Ⅱ)的混杂废塑料(16)，持续进入运转的薄钢履带(12)上，混杂废塑料脱水干燥系统(Ⅰ)的进料速度与薄钢履带(12)运动速度协同控制，确保薄钢履带(12)上挡板(14)与挡板(14)之间的物料囤积量相同，保证混杂塑料裂解的均匀性；

3)随着时间的推移，物料逐渐分解，挡板(14)间的混杂塑料逐渐减少，薄钢履带(12)在传动组件(5)的带动下持续运转，使未分解的混杂塑料从上端遗落到裂解炉炉体(11)上；

混杂废塑料(16)在挡板(14)的拖拽作用下向前移动，热量通过裂解炉炉体(11)迅速传递到混杂废塑料(16)上，使其迅速裂解，并且在挡板(14)的拖动作用下使混杂废塑料(16)底层和顶层发生物理交换，加强物料的混合和裂解反应速率；

混合废塑料在薄钢履带(12)的上层便开始裂解，在运动到裂解炉炉体(11)上时，在挡板(14)的推动作用下，裂解速度会更快，从而使得混杂废塑料(16)在薄钢履带(12)的上下层都能够高效裂解；

混杂废塑料(16)在混杂废塑料履带式裂解炉主体系统(Ⅱ)热的作用下发生分解，混杂废塑料(16)在不同的裂解温度下不同的塑料发生分解；

混杂废塑料履带式裂解炉主体系统(Ⅱ)的裂解温度设定在450℃～550℃之间，在高温下混杂废塑料(16)先软化后分解，混杂废塑料(16)极易结焦固结到薄钢履带(12)上和裂解炉炉体(11)下方，通过薄钢履带(12)在异型辊筒(13)处会发生卷曲变形，使固结在薄钢履带(12)上的结焦脱落；同时在挡板(14)运动过程中不断刮擦裂解炉炉体(11)从而达到除焦效果；

4)通过混杂废塑料免分拣履带式工业连续化裂解的方法分解完全的废塑料生成裂解气、裂解碳产物，其中裂解气经裂解气冷凝回收系统(Ⅲ)冷凝成油品，未冷凝的裂解气体经不凝可燃气净化回用燃烧系统(Ⅳ)处理后通过燃烧供热系统(Ⅵ)为系统供热；

裂解碳经裂解碳输送存储系统(Ⅴ)后打包回收，最终尾气通过尾气处理系统(Ⅶ)后合格排放。

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