CN205341474U - 用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的专用设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的专用设备。它包括给料输送装置、进料装置、螺旋输送式脱气装置、中和塔、移动床裂解装置、排渣装置、催化塔、分馏塔、冷凝塔、压缩机、液化系统、燃烧机、循环水冷却系统及控制系统；给料输送装置、进料装置由输送带衔接，螺旋输送式脱气装置、移动床裂解装置、排渣装置轴向连接，中和塔、催化塔、分馏塔、冷凝塔、压缩机、液化系统、燃烧机、循环水冷却系统用管道相连接；控制系统分别与前述装置或系统相联接，用于对专用设备进行自动控制和管理。本实用新型能对不能再生的垃圾塑料进行最终无害化处理并完全回收其中蕴藏的化学能量，对环境没有污染，经处理回收的燃料油可用作工业燃料。

Description

用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的专用设备

技术领域

本实用新型涉及一种塑料废弃物的处理设备，具体的说涉及一种用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的专用设备。

背景技术

目前废弃塑料的处理方法主要分为填埋法、焚烧法、熔融再生法和化学回收法等。填埋和焚烧既不能从根本上解决污染问题，又造成资源浪费，熔融再生法处理废塑料，虽然工艺路线较短，但由于加工过程中易混入杂质和降解交联，致使再生塑料制品的物理性能一再降低，逐渐失去利用价值，最终成为不能再生的垃圾塑料，但这些垃圾塑料的化学能量并未消失，仍有极大的利用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种在对环境没有污染的技术条件下对垃圾塑料进行完全无害化处理、并对其化学能量进行能量化利用的专用设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的专用设备，它包括给料输送装置、进料装置、螺旋输送式脱气装置、中和塔、移动床裂解装置、排渣装置、催化塔、分馏塔、冷凝塔、压缩机、液化系统、燃烧机、循环水冷却系统及控制系统；

给料输送装置、进料装置由输送带衔接，螺旋输送式脱气装置、移动床裂解装置、排渣装置轴向连接，中和塔、催化塔、分馏塔、冷凝塔、压缩机、液化系统、燃烧机、循环水冷却系统用管道相连接；

控制系统分别与给料输送装置、进料装置、螺旋输送式脱气装置、中和塔、移动床裂解装置、排渣装置、催化塔、分馏塔、冷凝塔、压缩机、液化系统、燃烧机、循环水冷却系统相联接，通过控制系统的控制实现进料、脱气、裂解、催化、分馏、排渣、冷凝过程中进料量、输送速度、温度、压力的自动检测和管理。

进一步，给送料装置采用链板式提升机，进料器采用拨叉式旋转推料器；

进一步，螺旋输送式脱气装置、移动床裂解装置、排渣装置为不同直径、不同螺距的螺旋轴及其相配合的螺旋筒包括气体引出的管路组成，中和塔采用气-液相反应器、催化塔采用气-固相反应器、分馏塔采用自回流填料塔、冷凝塔采用管壳式水冷凝塔；

进一步，压缩机、液化系统采用涡旋式压缩机，由变频电机驱动，燃烧机采用自动控温气体燃料燃烧机，循环水冷却系统由淋水式空气换热水冷却塔加循环水泵组成；

进一步，所述控制系统包括工业控制计算机、压力传感器、温度传感器、转速传感器、流量传感器、监视器和执行电器，控制系统将传感器采集到的各种数据在监视器上实时显示出来并进行记录，同时将这些数据与计算机设定的数据进行比对后，对执行电器发出指令，自动校正执行偏差量，使专用设备始终保持正常运转，当专用设备出现故障时，控制系统将报警并自行启动安全装置或者自动停机。

更进一步，所述控制系统还加装有无线网络远程监测控制装置。

本实用新型用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的方法，它包括加热并脱除垃圾塑料中的有害气体、将塑料进行催化裂解、分离出裂解物中的汽油、柴油、燃气和碳黑并分别收集等工序，具体步骤如下：

(1)先将水洗或不需水洗粉碎后的垃圾塑料由给料输送装置加入进料器，由进料器推入螺旋输送式脱气装置的螺旋筒，燃烧机将螺旋送料式脱气装置加热到工艺温度，将垃圾塑料在输送的过程中脱除有害气体；

(2)将脱除有害气体后的熔融塑料继续推入由燃烧机加热的移动床裂解装置，在工艺温度和压力下进行裂解，生成裂解气和碳黑，碳黑经排渣装置排出；将裂解气在保持温度的状况下送入催化塔，在催化剂和催化温度的作用对裂解气进行催化重整生成混合油汽，将混合油汽继续送入分馏塔，溜出柴油送入柴油收集器；

(3)再将余下的混合油气输送入由冷却塔水冷却的冷凝塔，分离出汽油和尾气，将汽油送入汽油收集器，尾气则被压缩机送至液化系统制成液化气装入储罐；将有害气体气体输送至中和塔与碱液反应，生成盐和水的溶液后通过阀门排出设备。

下面进一步阐述本实用新型处理垃圾塑料的工艺方法：控制系统分别与给料输送装置、进料器和螺旋输送式脱气装置、移动床裂解装置、排渣装置、燃烧机、中和塔、催化塔、分馏塔、冷凝塔、压缩机、液化系统、循环水冷却系统相联接；利用带式输送机的原理在计算机的控制下将粉碎好的垃圾塑料均匀一致送入进料器和螺旋输送式脱气装置，利用管道螺旋输送机的原理，在计算机的控制下对垃圾塑料在螺旋输送式脱气装置、移动床裂解装置、排渣装置的连续移动中进行分别加热脱除有害气体、进行裂解和使汽、固分离，利用催化原理、分馏原理和冷凝原理在计算机的控制下对裂解汽在催化塔、分馏塔、冷凝塔系统中进行催化重整、油汽分离，通过对各工作段温度、压力的测定，计算机实现对螺旋输送机转速、压缩机转速、燃烧机温度、冷凝器温度的控制，保证给料数量、气体流速、各加热段的温度、各反应段的压力均处于最佳状态；垃圾塑料通过螺旋输送式脱气装置中部的脱气室时被加热到290℃～300℃成熔融状态，熔融塑料中的有害气体在螺旋搅动下被分离出来进入中和塔与中和剂反应生成盐和水然后被排出设备；排气后的熔融塑料进入移动床裂解装置后被加热到500℃～550℃，在推动和搅拌下进行热裂解反应，在移动过程中生成裂解气和碳黑并分离，碳黑在裂解器底部被往后推行进入排渣装置排出设备，裂解气在裂解器顶部往前移动，从移动床裂解器前端顶部的出口被导入催化塔，然后利用燃烧机在加热裂解器后的余热气体将催化塔内的催化剂加热到380℃～420℃，裂解气在通过催化剂时被进一步催化裂化生成油气混合气；油气混合气被送入分馏塔在160℃～185℃的温度下分馏出柴油，然后被送入冷凝塔在20℃分离出汽油，剩下的尾气则被压缩机和液化系统在1.6MP压力、20～25℃温度的条件下进行液化后装入储罐。

本实用新型的有益效果是：本实用新型能对不能再生的垃圾塑料进行最终无害化处理并完全回收其中蕴藏的化学能量，对环境没有污染。经处理后回收的燃料油可用作工业燃料，燃气除用作设备加热外也可输出作生活用的清洁燃料，碳黑经加工后可作橡胶工业的原料。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理示意图。

图2是本实用新型用于垃圾塑料处理的工艺流程图。

图中：1-控制系统，2-给料输送装置，3-进料装置，4-螺旋输送式脱气装置，5-中和塔，6-移动床裂解装置，7-催化塔，8-分馏塔，9-冷凝塔，10-引风机，11-压缩机，12-液化系统，13-减压器，14-燃烧机，15-排渣装置，16-柴油收集罐，17-汽油收集罐，18-循环水冷却系统。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1

本实用新型用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的专用设备包括：给料输送装置、进料装置、螺旋输送式脱气装置、中和塔、移动床裂解器、排渣装置、催化塔、分馏塔、冷凝塔、压缩机、液化系统、燃烧机、循环水冷却系统及控制系统，所述控制系统包括工业控制计算机、传感器，各部分功能及结构如下：

(1)给料输送装置：利用带式输送机的原理，在计算机的控制下以设定的输送速度将粉碎好的垃圾塑料按规定的数量，均匀一致送入进料器；

(2)进料装置：进料装置由可以轴向旋转的拨叉和拨叉上的旋翼状叶片组成，拨叉旋转时拨动垃圾塑料并由旋翼状叶片向下推动垃圾塑料，保证使进入进料器的垃圾塑料完全进入螺旋输送式脱气装置的螺旋筒；

(3)螺旋输送式脱气装置：螺旋输送式脱气装置由螺旋轴和中部有引出管的螺旋筒组成，进入螺旋筒的垃圾塑料被螺旋输送式脱气装置的螺旋轴继续推进并被加热到290～300℃熔融后，有害气体逐渐从垃圾塑料中逸出，逸出的有害气体气体通过螺旋筒中部上方的引出管引出，而熔融塑料则被螺旋筒中的螺旋轴继续推动进入移动床裂解装置；

(4)中和塔：中和塔采用气相-液相反应器原理，中和剂溶于水中，有害气体从水溶液中通过时与溶液里的中和剂发生反应，生成无害的盐和水，从中和塔底部管口阀门中被排出中和塔；

(5)移动床裂解装置：移动床裂解装置由螺旋筒和在螺旋筒中旋转的螺旋组成，其一端是进口，螺旋筒靠近前部进口的上方有引出管口，熔融塑料进入移动床裂解装置的螺旋筒后在螺旋的推动下不断移动，同时被螺旋筒加热至500℃～550℃的温度并逐渐裂解，成为裂解气和碳黑，裂解气由移动床裂解装置螺旋筒前部上方的引出管引出，碳黑在螺旋推动下从螺旋筒另一端出口排出；

(6)排渣装置：排渣装置由螺旋筒和在螺旋筒中旋转的螺旋组成，螺旋筒的一端是进口，另一端是出渣口，螺旋筒装置有冷却水套，出渣口装有可以自动调节出渣量大小的控制装置，从移动床裂解装置进入的碳黑在这里被降温并被螺旋筒中旋转的螺旋挤出排渣装置；

(7)催化塔：催化塔采用气-固相反应器，属鼠笼式径向流催化塔，其中心是进气管，圆周筒壁上有油气收集管，筒壁与中心管之间有加热管，加热管采用加热裂解装置的热尾气来加热，加热温度约380℃～420℃，由移动床裂解装置螺旋筒前部上方引出管引出的裂解气从催化塔中心向圆周分散流出，当裂解气流经被加热的催化剂时发生催化裂化反应，生成油气混合气，油气混合气由筒壁上的油气收集管收集后送入分馏塔；

(8)分馏塔。分馏塔采用自回流填料塔，塔顶冷却温度35～55℃，填料温度约保持在160～185℃，填料采用不锈钢矩鞍环，分馏塔将柴油溜出后从塔下部油管送出，汽油和尾气的混合油气从塔上部的气管送入冷凝塔；

(9)冷凝塔：冷凝塔采用列管式水冷凝塔，冷凝温度在20～30℃，混合油气进入冷凝塔后汽油冷凝从塔下部油管送出，尾气从塔上部气管送出后进入压缩机；

(10)压缩机：压缩机采用涡旋式压缩机，由变频电机驱动，压缩机将尾气加压至0.8MP/cm²后送入液化系统；

(11)液化系统：液化系统采用涡旋式压缩机组，丙烷作制冷剂，由变频电机驱动，空气冷却，进入液化系统的尾气在系统中被继续加压至1.6MP/cm²，并被冷却到20～25℃呈液态后送入储罐备用；

(12)燃烧机：燃烧机采用自动控温气体燃料燃烧机另加分配式热风管，同时向螺旋输送式脱气装置、移动床裂解装置和催化塔分别供热；

(13)循环水冷却系统：循环水冷却系统由淋水式空气换热冷却塔加循环水泵组成，在向分馏塔、冷凝塔、排渣装置、压缩机和液化系统供应冷却水的同时，又将分馏塔、冷凝塔、排渣装置、压缩机和液化系统排出的热水抽回来进行冷却后又送回这些地方循环使用，节约了水资源；

(14)控制系统：控制系统包括工业控制计算机、压力传感器、温度传感器、转速传感器、流量传感器、监视器和执行电器等组成，控制系统将传感器采集到的各种数据在监视器上实时显示出来并进行记录，同时将这些数据与计算机设定的数据进行比对后，对执行电器发出指令，自动校正执行偏差量，使装置始终保持正常运转，当装置出现故障时，控制系统将报警并自行启动安全装置或者自动停机，保证了装置安全，并实现了全过程的智能化管理。

实施例2

本实用新型的控制系统还包括无线网络远程监测控制装置，由计算机和通讯组件、监视器组成，无线网络远程监测控制装置可以在全球任意地点对装置的工作时间、工作状况、运行数据进行全程监测同时进行记录，并可以对装置的开、关机进行控制，参阅图1和图2，其余结构同上述实施例2。

实施例3

本实用新型所述工艺包括垃圾塑料中所含有害气体的脱除、垃圾塑料催化裂解、燃料油馏分、冷凝及液化气制取、碳黑收集等工序；具体步骤如下：

(1)先将水洗或不需水洗仅粉碎后的垃圾塑料由给料输送装置加入进料器，由进料装置的拨叉将垃圾塑料旋转推入螺旋输送式脱气装置的螺旋筒，燃烧机加热螺旋输送式脱气装置螺旋筒并将从螺旋输送式脱气装置螺旋筒中经过的垃圾塑料加热到290～300℃熔融，使有害气体逐渐从垃圾塑料中逸出，逸出的有害气体气体通过螺旋输送式脱气装置螺旋筒的引出管进入中和塔与碱液反应，生成盐和水的溶液，通过阀门排出；

(2)脱除有害气体后的熔融塑料由螺旋输送式脱气装置继续推入移动床裂解装置的螺旋筒，燃烧机将移动床裂解装置螺旋筒和经过其中的熔融塑料加热至500℃～550℃，并由移动床裂解装置的螺旋继续推进，熔融塑料在推进中逐渐裂解，生成裂解气和碳黑，碳黑在螺旋推动下进入排渣装置螺旋筒，经排渣螺旋推动排出；而裂解气在保持温度的状况下由移动床裂解装置的螺旋筒引出管引入催化塔，催化剂在380℃～420℃的温度下对裂解气进行催化重整生成混合油汽，油汽混合气通过管路从催化塔进入分馏塔后，溜出柴油送入柴油收集器；

(3)余下的混合油气通过分馏塔输出管路从分馏塔输送入冷凝塔，分离出汽油和尾气，冷凝塔下部的管道将汽油送入汽油收集器，尾气则通过冷凝塔上部的管道进入压缩机，被压缩机压入液化系统制成液化气后装入储罐，冷凝塔和压缩机由水冷却塔中的循环水冷却。

在实现以上过程中，通过控制各系统的设定参数，实现了原料在进料、脱气、裂解、催化、分馏、排渣等过程中进料量、输送速度、温度、压力的自动检测和自动化管理，使整个工艺过程没有任何有害物排放，对不能再生利用的垃圾塑料做到了最终无害化处理，并将其蕴含的化学能量作为能源和工业原料完全回收利用。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的专用设备，其特征是：

它包括给料输送装置、进料装置、螺旋输送式脱气装置、中和塔、移动床裂解装置、排渣装置、催化塔、分馏塔、冷凝塔、压缩机、液化系统、燃烧机、循环水冷却系统及控制系统；

给料输送装置、进料装置由输送带衔接，螺旋输送式脱气装置、移动床裂解装置、排渣装置轴向连接，中和塔、催化塔、分馏塔、冷凝塔、压缩机、液化系统、燃烧机、循环水冷却系统用管道相连接；

控制系统分别与给料输送装置、进料装置、螺旋输送式脱气装置、中和塔、移动床裂解装置、排渣装置、催化塔、分馏塔、冷凝塔、压缩机、液化系统、燃烧机、循环水冷却系统相联接，通过控制系统的控制实现进料、脱气、裂解、催化、分馏、排渣、冷凝过程中进料量、输送速度、温度、压力的自动检测和管理。

2.根据权利要求1所述用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的专用设备，其特征是：所述给料输送装置采用链板式提升机，进料器采用拨叉式旋转推料器。

3.根据权利要求1所述用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的专用设备，其特征是：所述螺旋输送式脱气装置、移动床裂解装置、排渣装置均由不同直径、不同螺距的螺旋轴、与其相配合的螺旋筒以及气体引出管路组成，中和塔采用气-液相反应器，催化塔采用气-固相反应器，分馏塔采用自回流填料塔，冷凝塔采用管壳式水冷凝塔。

4.根据权利要求1所述用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的专用设备，其特征是：所述压缩机、液化系统采用涡旋式压缩机，由变频电机驱动，燃烧机采用自动控温气体燃料燃烧机，循环水冷却系统由淋水式空气换热水冷却塔加循环水泵组成。

5.根据权利要求1所述用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的专用设备，其特征是：所述控制系统包括工业控制计算机、压力传感器、温度传感器、转速传感器、流量传感器、监视器和执行电器，控制系统将传感器采集到的各种数据在监视器上实时显示出来并进行记录，同时将这些数据与计算机设定的数据进行比对后，对执行电器发出指令，自动校正执行偏差量，使专用设备始终保持正常运转，当专用设备出现故障时，控制系统将报警并自行启动安全装置或者自动停机。

6.根据权利要求5所述用于垃圾塑料无害化处理及能源化利用的专用设备，其特征是：所述控制系统还加装有无线网络远程监测控制装置。