CN207981335U - 物料粉末化调温处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种物料粉末化调温处理装置，包括粉末化气旋设备，所述粉末化气旋设备上串联一个或多个旋流反应器，所述旋流反应器上连有旋风收料器，所述旋风收料器上连有尾气无害化处理设备。本实用新型采用紊流与旋流相结合的物料处理方式，可在很短的时间内将物料干化及粉末化，使其成为一种多功能物料加工处理装置，可以用于有机废弃物料无害化、无机废弃物料活化、木质材料碳化、制取糖粉和冰沙。更重要的是，本实用新型在使用过程中具有快速、高速、处理充分的优点，在二三十秒内即可完成整个工作过程，是目前效率极高的物料加工处理装置。

Description

物料粉末化调温处理装置

技术领域

本实用新型涉及物料资源化处理技术，具体地指一种物料粉末化调温处理装置。

背景技术

有机废弃物，例如园林绿化废弃物、餐厨垃圾、市政污泥、农业林业产品废弃物等等，其最主要的几个特点是：1.含有一定的燃烧热值，有机物简单说就是含有碳链分子的物质，其分子共价键在一定条件可断裂释放热能，碳元素或以更稳定的小分子(如二氧化碳)形式存在，或以碳原子单质(如碳粉)的形式存在；2.组分极其复杂，难以用一种单纯的方法就能彻底处理完毕；3.性质不稳定，在环境中容易发生化学性或生物性的转化，进而对环境造成直接污染；4.一般都含有有害毒性物质，例如酸碱性、有害微生物、致病菌、寄生虫等，以及处理过程中普遍会出现的硫化物、胺化物、氨类等有臭味有毒性易散发转移物质；5.处理不充分容易释放大量二次污染物质，比如微型颗粒物、纳米飞灰、二氧化硫、二噁英等剧毒性物质，并伴有浓重的臭味，这些都会严重影响人们的社会生活；6.这些废弃物通常大部分还是含有水分的潮湿物料，处理起来难度非常大。因此，针对有机废弃物的处理和处置是环保、市政、能源等行业非常关注的问题，也是有非常多经验积淀的技术领域。废弃物的“减量化、稳定化、无害化、资源化”处理目标是众所周知的技术趋势，其中尤以稳定化和无害化处理目标对社会影响关键性为甚，因为无论如何减量化和资源利用，稳定性和安全性才是人类社会最基本最时常的需要。在很多现有废弃物处理技术中，都或多或少达到了这四个处理目标中的某一个或某几个。例如传统的填埋、堆肥、土地利用等，这些方式解决了暂时的有机废弃物迁移的需要，有的在一定程度上加以利用，但实质性质不稳定或有害物质并没有得到最终彻底的解决；再比如污泥、餐厨、园林绿化等有机废弃物的焚烧技术，在一定程度上达到了减量化或资源化的目标，但单纯的焚烧手段所释放的二次污染物以及前期脱水仍然是该类方法的极大短板，如果脱水效果不理想，后续处理则基本无法进行，甚至会有一定潜在的危险。现有的很多针对有机废弃物的处理效果，在上述“四化”目标中尤其是稳定化、无害化两个关键性处理目标上多普遍存在不理想、不彻底的情况。有的技术虽然达到了较好效果，但处理效率、相应投资和处理周期并不尽如人意。

无机废弃物，例如膨润土是一种常见的工业辅助原料，其具有吸附性和阳离子交换性能，可用于除去食油中的毒素、汽油和煤油的净化、废水处理；由于其有很好的吸水膨胀性能以及分散和悬浮及造浆性，因此可以用于钻井泥浆、阻燃；还可在造纸工业中做填料，可优化涂料的性能如附着力、遮盖力、耐水性、耐洗刷性等，但废弃膨润土需经过活化才能用，目前没有好的活化方法。

另外，在一些食品处理工艺中，将一些聚合形态的物料通过粉末化和高速气流处理，也是一个有着非常广阔应用需求的领域，例如：果汁快速制成冰沙、高温糖浆制成糖粉等等，目前这些加工处理方式均存在效率低下的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要提供一种物料粉末化调温处理装置，该装置为物料在强气流下快速粉末化的可控温加工处理装置，对物料加工效果好，效率高。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种物料粉末化调温处理装置，包括粉末化气旋设备，所述粉末化气旋设备的输出端串联有一个或多个旋流反应器，所述旋流反应器的输出端连有旋风收料器，所述旋风收料器上连有尾气无害化处理设备。

进一步地，所述粉末化气旋设备的进风口上连有热源设备，所述热源设备上连有鼓风机。

进一步地，所述粉末化气旋设备的进风口上连有热源设备，所述旋风收料器与所述尾气无害化处理设备之间连有抽风机。

进一步地，所述粉末化气旋设备包括腔体，所述腔体底端设有进风口，所述进风口上方设有物料进口，所述腔体上端设有出风口，所述腔体内底部设有可高速旋转的刀具。

进一步地，所述旋流反应器包括倒锥腔体，所述倒锥腔体顶部设有与所述粉末化气旋设备相连的进风口，所述倒锥腔体内设有出风管。

进一步地，所述物料进口为一个或多个，所述物料进口均与所述刀具旋转圆周相切。

进一步地，所述出风管底部设有漏斗形进风口，所述漏斗形进风口为下宽上窄式中空结构，所述出风管顶部设有直通出风口；所述倒锥腔体底部设有助流结构，所述助流结构包括中部凸起和边缘凸起，所述中部凸起和所述边缘凸起之间设有环形凹陷，所述中部凸起位于所述漏斗形进风口的正下方。

进一步地，所述倒锥腔体的进风口为蜗壳进风口，所述进风口的进风方向与所述倒锥腔体的顶部圆周相切；所述出风管长度的70～90％伸入所述倒锥腔体内。

进一步地，所述腔体内设有多排用于增强紊流效果的挡板阵列组件。

更进一步地，所述物料粉末化调温处理装置设置有多个，多个物料粉末化调温处理装置依次串联相连。

一种上述物料粉末化调温处理装置的使用方法，在200～300℃温度下，用所述装置对市政污泥进行无害化处理。

进一步地，在350～450℃温度下，用所述装置对膨润土进行活化处理。

进一步地，在550～650℃温度下，用所述装置将木屑碳化成超细碳粉。

进一步地，在低于25℃温度下，用所述装置将高温糖浆干化及粉末化成糖粉。

更进一步地，在-10～-20℃温度下，用所述装置将新鲜芒果汁或草莓汁制成冰沙。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

其一，本实用新型提供了一种物料粉末化、强气流、可控温的快速加工处理装置。本实用新型采用紊流与旋流相结合的物料处理方式，可在很短的时间内将物料干化及粉末化，使其成为一种多功能物料加工处理装置，可以用于有机废弃物料无害化、无机废弃物料活化、木质材料碳化、制取糖粉和冰沙。更重要的是，本实用新型在使用过程中具有快速、高速、处理充分的优点，在二三十秒内即可完成整个工作过程，是目前效率极高的物料加工处理装置。

其二，本实用新型可针对不同的有机废弃物性质和状况灵活设定不同的工作条件，如：温度高低、干化级数、风机位置等，具有灵活机动性；本装置运行周期短、投资成本低。

其三，本装置中的粉末化气旋设备为一个气流的紊流段，在紊流换热过程中，强烈的紊流给物料带来了如下效果：第一，物料与物料之间、物料与腔体之间、物料与刀具之间会持续发生强烈的撞击，所有物料将在这个过程中完全粉末化，颗粒获得极小的重量，便于物料随着气流一起运动；第二，由于布朗运动轨迹完全无规则，所以颗粒间的碰撞频次较之直流或旋流则提升了数百倍甚至上千倍，这一过程进一步加深了物料的换热程度和粉末化程度；第三，由于物料的粉末化非常充分，物料换热面积也大大增加，这是水分蒸发进一步加速的重要原因；第四，由于物料在粉末化气旋设备中停留时间非常短，较之直流或旋流的加热干化速率已经大幅提升，一定量的物料一般在十秒左右即可完成干化，使得整个装置的处理效率变得非常之高。

其四，本装置中的粉末化气旋设备可形成强烈紊流，由于紊流进行的非常剧烈，物料在紊流段停留时间极短，在这一级处理过程快速结束后，物料随后就进入到旋流反应器中，由于这一级旋流路径较长，已经基本干化的物料在这一级中可以得到较充分的干化及物理或化学反应时间，实现物流的彻底干化、无害化或活化等。

附图说明

图1为一种物料粉末化调温处理装置的结构示意图。

图2为图1的一种变形结构示意图。

图3为图1中粉末化气旋设备和旋流反应器的立体结构示意图。

图4为图3的剖面结构示意图。

图5为图4的局部放大结构示意图。

图6为多级物料进口和多级旋流反应器的俯视结构示意图。

图7为实施例1的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本实用新型实用新型，但它们不对本实用新型构成限定。

图1所示的物料粉末化调温处理装置，包括粉末化气旋设备2，粉末化气旋设备2上串联一个旋流反应器3，旋流反应器3上连有旋风收料器4，旋风收料器4底部可实时卸出处理后物料，旋风收料器4上连有尾气无害化处理设备5；粉末化气旋设备2的进风口2.2上连有热源设备1(无需加热时可拆掉热源设备1)，热源设备1可根据需要调节温度输出，热源设备1输出的热风即通过连接管道进入粉末化气旋设备2，热源设备1可按具体需要选择，如：电加热炉、燃油炉等，热源设备1上连有鼓风机6。

作为上述物料粉末化调温处理装置的一种变形，如图2所示，粉末化气旋设备2，粉末化气旋设备2上串联一个旋流反应器3，旋流反应器3上连有旋风收料器4，旋风收料器4上连有尾气无害化处理设备5，加热一体化设备2的进风口2.2上连有热源设备1(无需加热时可拆掉热源设备1)，旋风收料器4与尾气无害化处理设备5间连有抽风机7。

上述方案中，结合图3，图4所示，粉末化气旋设备2包括腔体2.1，腔体2.1呈中空圆筒状，顶面和底面密闭，腔体2.1内壁上部设有多排用于增强紊流的挡板阵列2.6，腔体2.1底端设有进风口2.2，进风口2.2上方设有物料进口2.3，物料进口2.3连接加料螺旋输送机，待处理物料通过加料螺旋输送机向粉末化气旋设备2添加物料，腔体2.1上端设有出风口2.4，腔体2.1内底部设有由电机带动可高速旋转的刀具2.5，潮湿物料进口2.3与刀具2.5旋转圆周相切，刀具2.5旋转方向与进风方向相对，以形成强烈的相向切割与撞击，最终形成强烈紊流；同时，添加进来的物料来到下段被刀具2.5切割打碎，物料粒径越来越小，直至随气流一起飞扬起来；上段为加热直筒段，通过管道与旋流反应器3连接起来，其中管道两头与设备安装关系均为相切，以便于设备内旋流的形成。

上述方案中，结合图3，图4所示，旋流反应器3包括倒锥腔体3.1，倒锥腔体3.1呈上宽下窄的锥体状，顶面和底面密闭，倒锥腔体3.1侧壁顶端设有与出风口2.4相连的进风口3.2，进风口3.2为蜗壳进风口，进风口3.2的进风方向与倒锥腔体3.1的顶部圆周相切，进风口3.2与倒锥腔体3.1相切；倒锥腔体3.1内连有出风管3.3，出风管3.3长度70～90％伸入倒锥腔体3.1内，出风管3.3底部设有漏斗形进风口3.5，漏斗形进风口3.5为下宽上窄式中空结构，出风管3.3顶部设有直通出风口3.6；倒锥腔体3.1底部设有助流结构3.4(如图5所示)，助流结构3.4包括中部凸起3.41和边缘凸起3.42，中部凸起3.41和边缘凸起3.42之间设有环形凹陷3.43，中部凸起3.41位于漏斗形进风口3.5的正下方。

如图6所示，作为上述物料粉末化调温处理装置的一种变形，粉末化气旋设备2的物料进口2.3还可以设置多级物料进口，即开设多个物料进口2.3，各物料进口2.3均与所述刀具2.5旋转圆周相切；粉末化气旋设备2上也可连多级旋流反应器，即粉末化气旋设备2上串联多个旋流反应器3，其中，上一个旋流反应器3的出风口与下一个旋流反应器3的进风口间的连接管道均需要相切安装。

另外，本物料粉末化调温处理装置可以根据需要设置多个，多个物料粉末化调温处理装置依次串联相连，以进行能量分级梯度利用。

上述物料粉末化调温处理装置的工作原理及流程如下：本装置适用于高中低各种温度范围，当需要进热风时采用热源设备1提供热风，当不需加热时拆掉自然风，通过风机直接进空气。

1)根据所需温度进风，同时，将待处理物料加入粉末化气旋设备2中进行粉末化和换热，在这一步中，通过高速旋转的刀具2.5对物料进行切割打碎，同时强烈的热气流带动物料进行剧烈的撞击，最终完全粉末化；粉末化后的物料换热面积大幅增加，加上强烈热气流的反复加热，物料开始快速干化；

2)快速粉末化后的物料随着气流进入旋流反应器3继续进行热交换，由于在上一环节粉末化气旋设备2中的时间是极短的，物料的受热干化或无害化还未进行充分，在旋流反应器3这一环节则可提供更加充分的时间供水分蒸发和物料内部有害物质的转化。

3)充分处理后的物料随气流来到旋风收料器4后，将进行气固分离环节，具体说就是固体物料会沉积到底部并最终收集起来；而气体则向外排出形成尾气；旋风收料器4可视外排气体中的颗粒含量设置多级气固分离，目的是将所有的物料颗粒收集彻底；

4)用尾气无害化处理设备5进行最终的尾气净化处理。

在上述过程中，当进风温度为90℃～550℃，可对有机废弃物内的活性、不稳定的有害成分进行充分的钝化、灭活、稳定下来，转化成为对环境不再有害的物质；当进风温度在550℃以上温度区域，可对有机废弃物内的碳链分子进行碳化的转化过程，同样成为对环境不再有害的物质，甚至处理后的碳粉仍能加以利用。在200～300℃温度下，可用本装置对市政污泥进行无害化处理；在350～450℃温度下，可用本装置对膨润土进行活化处理；在550～650℃温度下，用所述装置将木屑碳化成超细碳粉；在小于25℃温度下，用所述装置将高温糖浆干化及粉末化成糖粉；-10～-20℃温度下，用所述装置将新鲜芒果汁或草莓汁制成冰沙。以上各处理过程，一般在二三十秒内即可完成，是一种十分高效的物料加工处理方式。

实施例1(市政污泥无害化处理，如图7所示)

1)热源设输出250℃高速热风；同时，将板结的潮湿市政污泥(以下均称物料)加入本装置中，对物料进行粉碎化和加热，在这一步中，高速旋转的刀具对物料进行切割打碎；同时强烈的热气流带动物料进行剧烈的撞击，最终完全粉末化；粉末化后的物料受热面积大幅增加，加上强烈热气流的反复加热，物料开始快速干化，所含有害物质的有害性开始被降低，具体说就是：在对物料无害化处理时，物料内含有的有害活性物质(例如二氧化硫、氨气、硫化氢等)就会完全失去活性，性质不稳定的物质也降解钝化下来，剩余的物质将不会再对环境存在潜在的威胁；再如，物料内的有机质(碳链分子)将完全释放共价键能量，碳化为主要以较惰性的原子形式碳粉存在，不会对环境再产生危害；

2)快速粉末化并急剧受热的物料随着气流继续进入旋风蒸发环节，在由于上一环节进行的时间极短，物料的受热干化以及无害化还未进行充分，在这一环节则可提供更加充分的水分蒸发和物料内部有害物质的转化；

3)充分干化无害化的物料随气流来到旋风收料器以后，将进行气固分离环节，具体说就是固体物料会沉积到底部并最终收集起来；而气体则向外排出形成尾气；旋风收料器可视外排气体中的颗粒含量设置多级气固分离，目的是将所有的物料颗粒收集彻底；

4)用尾气无害化处理设备净化尾气，进行最终的排放处理。

实施例2

在400℃的设备处理温度下，膨润土在本装置中能够重新活化获得相应的导电性并得到超细粉，达到了可以再利用的状态，具体应用步骤是：对膨润土进行再细化和热强气流带动受热，膨润土在400℃下被重新活化，在本装置的各级设备中进行充分反应，最后进行相应的气固分离、物料收集和尾气处理。

实施例3

在600℃的设备处理温度下，园林绿化废弃物如木屑，将会钝化成为超细碳粉，具体应用步骤是：利用本装置将木屑快速粉碎化，并同时受到600℃高温热风的作用开始碳化，逐级充分碳化成超细碳粉；最后进行气固分离、物料收集和尾气处理。

实施例4

将高温糖浆加入本装置中，同时通入18℃(常温或稍低于常温的温度皆可)高速强气流，高温糖浆随着气流在本装置的逐级设备中变成细微的糖粉，最后进行糖粉收集，尾气处理。

实施例5

将新鲜芒果汁或草莓汁加入本装置中，同时通入-10℃的冷冻高速气流，鲜芒果汁或草莓汁在本装置的逐级设备中马上随着气流变成冰沙，最后进行冰沙的收集，尾气处理。

Claims (10)

1.一种物料粉末化调温处理装置，其特征在于：包括粉末化气旋设备(2)，所述粉末化气旋设备(2)的输出端串联有一个或多个旋流反应器(3)，所述旋流反应器(3)的输出端连有旋风收料器(4)，所述旋风收料器(4)上连有尾气无害化处理设备(5)。

2.根据权利要求1所述物料粉末化调温处理装置，其特征在于：所述粉末化气旋设备(2)的进风口(2.2)上连有热源设备(1)，所述热源设备(1)上连有鼓风机(6)。

3.根据权利要求1所述物料粉末化调温处理装置，其特征在于：所述粉末化气旋设备(2)的进风口(2.2)上连有热源设备(1)，所述旋风收料器(4)与所述尾气无害化处理设备(5)之间连有抽风机(7)。

4.根据权利要求1或2或3所述物料粉末化调温处理装置，其特征在于：所述粉末化气旋设备(2)包括腔体(2.1)，所述腔体(2.1)底端设有进风口(2.2)，所述进风口(2.2)上方设有物料进口(2.3)，所述腔体(2.1)上端设有出风口(2.4)，所述腔体(2.1)内底部设有可高速旋转的刀具(2.5)。

5.根据权利要求1或2或3所述物料粉末化调温处理装置，其特征在于：所述旋流反应器(3)包括倒锥腔体(3.1)，所述倒锥腔体(3.1)顶部设有与所述粉末化气旋设备(2)相连的进风口(3.2)，所述倒锥腔体(3.1)内设有出风管(3.3)。

6.根据权利要求4所述物料粉末化调温处理装置，其特征在于：所述物料进口(2.3)为一个或多个，所述物料进口(2.3)均与所述刀具(2.5)旋转圆周相切。

7.根据权利要求5所述物料粉末化调温处理装置，其特征在于：所述出风管(3.3)底部设有漏斗形进风口(3.5)，所述漏斗形进风口(3.5)为下宽上窄式中空结构，所述出风管(3.3)顶部设有直通出风口(3.6)；所述倒锥腔体(3.1)底部设有助流结构(3.4)，所述助流结构(3.4)包括中部凸起(3.41)和边缘凸起(3.42)，所述中部凸起(3.41)和所述边缘凸起(3.42)之间设有环形凹陷(3.43)，所述中部凸起(3.41)位于所述漏斗形进风口(3.5)的正下方。

8.根据权利要求7所述物料粉末化调温处理装置，其特征在于：所述倒锥腔体(3.1)的进风口(3.2)为蜗壳进风口，所述进风口(3.2)的进风方向与所述倒锥腔体(3.1)的顶部圆周相切；所述出风管(3.3)长度的70～90％伸入所述倒锥腔体(3.1)内。

9.根据权利要求4所述物料粉末化调温处理装置，其特征在于：所述腔体(2.1)内设有多排用于增强紊流效果的挡板阵列组件(2.6)。

10.根据权利要求1所述物料粉末化调温处理装置，其特征在于：所述物料粉末化调温处理装置设置有多个，多个物料粉末化调温处理装置依次串联相连。