CN202912925U - 聚氨酯泡沫制成燃料颗粒的制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种聚氨酯泡沫制成燃料颗粒的制备装置，其包括加料装置、挤出筒、电机、挤出用螺杆和口模，挤出用螺杆设置在挤出筒内，口模设置在挤出筒的一端，加料装置设置在挤出筒的远离口模的位置，电机驱动挤出用螺杆转动。通过采用颗粒制燃料化技术，释放了氟利昂气体，实现了适用于燃料的残留氯浓度，并且制造出高密度颗粒，大幅度提高了运输效率，节省了运输成本，高效利用了隔热材料聚氨酯泡沫的同时，为CO2削减做出了贡献。

Description

聚氨酯泡沫制成燃料颗粒的制备装置

技术领域

本实用新型涉及一种聚氨酯泡沫制成燃料颗粒的制备装置。 

背景技术

20世纪80年代中后期以来，电冰箱开始大量进入我国大众家庭。目前我国已开始进入电冰箱更新高峰期，据有关资料显示，我国冰箱的社会保有量在1．8亿台左右。如果按其可使用寿命l0～l5年计算，废旧冰箱数量每年高达400万台以上。加上高新技术的不断更新应用，冰箱产品的更新换代周期会大大缩短，废弃冰箱的数量将会大大增加。如此大量的废旧冰箱如果不能得到及时回收处理，产生的大量电子垃圾将给生态环境造成严重的破坏，其中聚氨酯硬泡沫的无害化处理是废弃电冰箱处理的核心问题。 

聚氨酯硬质泡沫塑料具有优越的绝热性能和机械性能，容易与板材粘结，广泛应用于冰箱、冰柜等诸方面的绝热保温。十年前的冰箱、冰柜通常采用氟利昂CFC-11（FC13C）为发泡剂。CFC-11属于氟氯泾，是严重消耗大气臭层的物质（ODS）。一般情况下CFC-11发泡剂占泡沫的重量比为15％～20％，废旧冰箱冰柜拆解处理后产生的大量硬泡保温材料的处置将是我国近期不可回避的环境问题。 

聚氨酯是热固性树脂，硬化后分子呈三元网络结构，很难溶解或融化，所以不易再利用，其废品通常进行焚烧掩埋处理。硬质聚氨酯泡沫可以采用物理方法回收利用，开发新的用途。废料颗粒与异氰酸酯预聚体混合，并在加热的压机中成型。在欧洲，硬泡颗粒与PAPI混合制成聚氨酯粒子板，这种板每年消耗1000-2000吨回收的硬泡塑料。硬质聚氨酯泡沫也可以采用化学方法回收利用，通常采用醇解、胺解、水解和热解等方法，把聚氨酯泡沫分解成聚氨酯原料或其它化 学原料。掩埋处理占用大量土地，浪费土地资源；化学处理成本太高，不符合当前中国国情。 

电冰箱的聚氨酯隔热材料具备7000kcal/kg的热量，可与煤炭相提并论，因此有望作为燃料。但是由于作为发泡剂使用了氟利昂等发泡气体，一旦不经处理或处理不当而燃烧将产生损害燃烧炉的氯气，很难作为燃料使用。因此一般都作为工业废弃物处理。 

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于，提供一种聚氨酯泡沫制成燃料颗粒的制备装置，将采用氟利昂为发泡剂的聚氨酯泡沫废弃物进行燃料化处理，将隔热材料聚氨酯泡沫转化为高卡路里燃料，安全应用于多种用途。 

本实用新型提供一种聚氨酯泡沫制成燃料颗粒的制备装置，其特征在于，包括加料装置、挤出筒、电机、挤出用螺杆和口模，所述挤出用螺杆设置在所述挤出筒内，所述口模设置在所述挤出筒的一端，所述加料装置设置在所述挤出筒的远离所述口模的位置，所述电机驱动所述挤出用螺杆转动。 

通过采用颗粒制燃料化技术，释放了氟利昂气体，实现了适用于燃料的残留氯浓度，并且制造出高密度颗粒，大幅度提高了运输效率，节省了运输成本，高效利用了隔热材料聚氨酯泡沫的同时，为CO2削减做出了贡献。 

优选所述挤出筒上设置有排气孔，所述挤出筒通过该排气孔与发泡剂回收装置连接。 

把氟利昂气体回收再利用，并解决了氟利昂对环境的污染问题。 

优选发泡剂回收装置包括抽气机、除尘器、储气罐、气体压缩机、冷凝装置和气液分离装置，所述抽气机通过管路连接在所述排气孔上，所述排气孔通过所述抽气机和除尘器连接到所述储气罐，所述除尘器和所述储气罐的温度为23.7-40℃，所述气体压缩机连接在所述储气罐上，用于对所述储气罐中的气体进行压缩，所述冷凝装置使所 述发泡剂冷凝成液体，所述气体压缩机的出口压力为0.2-2.0MPa，所述冷凝装置的输出温度为1-23.7℃，所述气液分离装置与所述冷凝装置相连接，所述气液分离装置的温度为1-23.7℃，工作压力为0.2-2.0MPa。 

实现对氟利昂气体的回收、压缩、液化、提纯，为再利用做好准备。 

优选口模外侧设置有密封机构，该密封机构通过其上设置的排气通道与发泡剂回收装置连接。 

能进一步对聚氨酯泡沫粉料被压入孔中时产生的氟利昂进行回收。 

优选密封机构呈筒状，螺纹连接在挤出筒或口模上。 

结构简单，利于氟利昂气体的回收。 

优选挤出筒上设置有一个红外线加热管块或多个等距设置的红外线加热管。 

在红外线加热的情况下利于氟利昂气体的溢出。红外线加热管热辐射率高，无磁性，耐腐性较好，冷热态的塑性很好，可做成各种形状的发热体。 

优选口模上形成有至少一个孔。 

利于同时大量形成圆柱状燃料颗粒。 

优选口模上的所述孔呈发散状设置。 

这能减小挤出时的阻力。 

优选口模包括呈弧形突起的罩。 

这便于以均匀的力量在整个口模上挤压形成燃料颗粒。 

附图说明

图1为表示聚氨酯泡沫制成燃料颗粒的制备装置的示意图。 

图2为沿图1中箭头A方向观察口模的示意图。 

图3为表示口模的结构的示意图。 

图4为表示口模与挤出筒的位置关系的图。 

【符号说明】 

1：调速器  2：加料装置  3：挤出筒  4：排气孔 

5：红外线加热管块  6：挤出用双螺杆  7：口模  8：支架  9：电机 

10:外螺纹  H:小孔 

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型的一个具体实施方式进行说明。如图1所示，聚氨酯泡沫制成燃料颗粒的制备装置包括：调速器1、加料装置2、挤出筒3、挤出用双螺杆6、口模7和电机9，挤出用双螺杆6设置在挤出筒3内，在挤出筒3上设置有排气孔4和红外线加热管块5，调速器1、加料装置2、挤出筒3由支架8支承。支架8承担整个装置的负重部位，把挤出筒3、调速器1和电机9等连接在一起，构成一套完整的处理设备。 

调速器1用于调控挤出用双螺杆6的转速，加料装置2为简单的铁筒容器，聚氨酯泡沫粉料从加料装置2加入到挤出筒3中。挤出用双螺杆6在电机9的驱动下旋转，聚氨酯泡沫粉料会在双轴转动下进一步破碎，并不断地挤压前进直到口模7处。口模7为铁皮制件，朝向挤出用双螺杆6的顶端，设置在挤出筒3的顶端，口模7上有上千个小孔H。 

如图2-4所示，口模7具有筒状连接部和覆盖在筒状连接部一端且向外呈弧形突起的椭圆形罩，在筒状连接部外侧形成有外螺纹10，该外螺纹10与挤出筒3上的内螺纹相螺接而固定于其上。采用口模7的筒状连接部外套在挤出筒3上结构，能保证挤出筒3内周的光滑， 避免在挤出筒3内周进行螺纹连接而影响聚氨酯泡沫粉料的挤出操作。 

小孔H紧密地设置在椭圆形罩上，以垂直于椭圆形罩的表面的方式贯穿椭圆形罩，从椭圆形罩的内侧向外侧呈发散状设置。在聚氨酯泡沫粉料被从小孔H挤出时，这能减小挤出时的阻力。 

在挤出筒3上设置有用作发泡剂逸出孔的排气孔4，挤出筒3通过排气孔4与发泡剂回收装置（未图示）连接。另外，在口模7的外侧周围形成具有密闭空间的密封机构（未图示），口模7上的小孔H与该密封机构连通，该密封机构通过排气通道也与发泡剂回收装置连接。该密封机构例如可以采用套装在口模7外周的筒状结构，通过螺纹连接，与口模7和挤出筒3固定在一起。该密封机构上的排气通道可以采用排气孔4的结构。在该密封机构的远离口模7的一端设置开口。在挤出作业时，该开口密封关闭形成密闭空间，在挤出作业结束后，可打开该开口而收集挤出的聚氨酯颗粒。 

发泡剂回收装置包括抽气机、除尘器、储气罐，以及气体压缩机、冷凝装置和与冷凝装置相连接的气液分离装置，抽气机通过管路连接在排气孔4和密封机构上的排气通道上，排气孔4和排气通道通过抽气机和除尘器连接到储气罐，气体压缩机连接在储气罐上，用于对储气罐中的气体进行压缩，冷凝装置使发泡剂冷凝成液体。 

红外线加热管块5的材料是质量较好的红外线加热管，这种材料热辐射率高，无磁性，耐腐性较好，冷热态的塑性很好，可做成各种形状的发热体。本实施例中，红外线加热管块5为一个整体。当然也可为分体结构，即在料筒平面上呈等距分布多个红外线加热管，镶嵌于料筒外侧。加热管的位置是固定的，以便于供电。 

工作中，在加热环境下，如24-100℃，经挤出用双螺杆6的搅拌作用，聚氨酯会受到挤压，聚氨酯泡沫孔会在挤出压力作用下破裂，从而氯氟气体逸出，挤出的发泡剂气体由管路集气，在抽气机的吸引下，通过排气孔4进入布袋除尘器和液氮冷却装置，发泡剂冷却为液体而存入储气罐。另外，由于在口模7上的上千个小孔H的摩擦作用 下，进一步使聚氨酯泡沫材料破碎，当材料被压入孔中时，将产生摩擦热，由此聚氨酯中的氟利昂被气化并分离。该部分氟利昂气体通过密封机构上的排气通道被发泡剂回收装置回收。挤出后的聚氨酯颗粒形成圆柱状的粒料。这样，发泡剂被排除彻底，同样外部有吸气和导气及过滤、冷却收集装置。从而通过两次排气，实现了适用于燃料的残留氯浓度0.3wt%以下，并且成功地制造了高密度颗粒（散比重为0.45-0.55，优选约0.5），大幅度提高了运输效率，节省了运输成本。 

氟利昂用作生产聚氨酯泡沫的发泡剂时，要与生产聚氨酯泡沫的其他材料混成糊状，注入成型腔后，在聚氨酯材料反应固化的过程中，发泡剂受热气化形成气泡，密布于聚氨酯之内形成泡沫材料。 

本实用新型的提出基于利用氟利昂的物理性质。氟利昂CFC-11（三氯一氟甲烷CCI3F），分子量137.4，沸点23.8℃，临界温度198℃，临界压力4.4IMpa。当绝对压力为0.2MPa时，氟利昂的饱和温度大约为45℃。在挤出用双螺杆6挤压过程中，随着挤出用双螺杆6的推进挤压，压强增大，并适当升温增压，温度控制在45-100℃间，当压强大于泡体承受压力时，泡体破裂，氟利昂气体逸出，完成第一次的排气。再经口模7上的上千个小孔H的摩擦生热完成二次排气，从而大大降低了氟利昂发泡剂在发泡材料中的含量。对释放的发泡气体进行收集、加压和冷凝后生成液体，从而实现发泡剂的分离。通过两次排气，可以实现适用于燃料的残留氯浓度0.3wt%以下，并且成功地制造了高密度颗粒，大幅度提高了运输效率，节省了运输成本，为隔热材料聚氨酯的高效利用提供了技术。 

在对聚氨酯泡沫废弃物进行无害化处理时，主要采用如下方式。 

（1）粉碎：通过粉碎机将块状聚氨酯泡沫粉碎成粒度小于5毫米的粉末； 

（2）双轴搅拌：粉碎后的聚氨酯泡沫粉料在温度范围24℃～100℃下，由挤出用双螺杆6进行搅拌挤压； 

（3）挤压排气：在挤压和加热作用下，发泡剂会逐渐顺着导气装置排除，并经布袋除尘器过滤，和液氮装置的冷却作用，而被存储 于收集罐中； 

（4）摩擦出料：当聚氨酯泡沫粉料被压入口模7的孔中时，将产生摩擦热，由此聚氨酯中的氟利昂被气化并分离，挤出后的聚氨酯颗粒形成圆柱状的粒料； 

（5）发泡剂的收集储存：将粉碎过程中挥发的和挤压排料过程中挤出的发泡剂气体由管路集气，在抽气机的吸引下，经除尘器存入储气罐。其中，抽气机采用定容风机，出口压力在0.039MPa-0.049MPa之间，除尘器和储气罐内的温度控制在23.7℃-40℃之间； 

（6）压缩冷凝：储气罐中的发泡剂经气体压缩机加压、冷凝装置冷凝而成为液相，其中气体压缩机的出口压力为0.2MPa-2.0MPa，冷凝装置的输出温度控制在1℃～23.7℃以内； 

（7）气液分离：利用发泡剂气体的液化压力低于空气液化压力的特点，将液化后的发泡剂收集，将没有液化的空气排空，从而实现发泡剂分离，其中工作温度范围在1℃～23.7℃之间，工作压力范围在0.2MPa～2.0MPa之间。 

其中，粉碎和挤压排料过程工作于密封环境。 

本实用新型可以有效分离、收集聚氨酯泡沫当中的氟利昂发泡剂，解决了氟利昂对环境的污染问题；分离发泡剂之后的泡沫材料满足了燃料的要求，从而提高了材料的剩余使用价值；颗粒化后的泡沫材料也大大降低了体积，提高了数倍的输送效率，为CO2削减做出了贡献。 

作为变型例，例如，挤出用双螺杆6可以用一根螺杆代替，这时，该一根螺杆在转动的过程中，把聚氨酯泡沫粉料不断地挤压前进直到口模7处，并从口模7的小孔H挤出，形成聚氨酯颗粒。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种聚氨酯泡沫制成燃料颗粒的制备装置，其特征在于，包括加料装置、挤出筒、电机、挤出用螺杆和口模，所述挤出用螺杆设置在所述挤出筒内，所述口模设置在所述挤出筒的一端，所述加料装置设置在所述挤出筒的远离所述口模的位置，所述电机驱动所述挤出用螺杆转动。 

2.如权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述挤出筒上设置有排气孔，所述挤出筒通过该排气孔与发泡剂回收装置连接。 

3.如权利要求2所述的制备装置，其特征在于，所述发泡剂回收装置包括抽气机、除尘器、储气罐、气体压缩机、冷凝装置和气液分离装置，所述抽气机通过管路连接在所述排气孔上，所述排气孔通过所述抽气机和除尘器连接到所述储气罐，所述除尘器和所述储气罐的温度为23.7-40℃，所述气体压缩机连接在所述储气罐上，用于对所述储气罐中的气体进行压缩，所述冷凝装置使所述发泡剂冷凝成液体，所述气体压缩机的出口压力为0.2-2.0MPa，所述冷凝装置的输出温度为1-23.7℃，所述气液分离装置与所述冷凝装置相连接，所述气液分离装置的温度为1-23.7℃，工作压力为0.2-2.0MPa。 

4.如权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述口模外侧设置有密封机构，该密封机构通过其上设置的排气通道与发泡剂回收装置连接。 

5.如权利要求4所述的制备装置，其特征在于，所述密封机构呈筒状，螺纹连接在挤出筒或口模上。 

6.如权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述挤出筒上设置有一个红外线加热管块或多个等距设置的红外线加热管。 

7.如权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述口模上形成有至少一个孔。 

8.如权利要求7所述的制备装置，其特征在于，所述口模上的所述孔呈发散状设置。 

9.如权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述口模包括呈弧形突起的罩。 

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