CN215032288U - 一种电磁加热式热相分离系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电磁加热式热相分离系统，包括：热相分离设备，包括具有出气口的物料室；电磁加热装置；第一换热器，包括具有第一换热气体进口、第一不凝气体出口和第一冷凝液体出口的第一换热腔，出气口与第一换热气体进口连通；真空泵，具有真空泵入口和真空泵出口，真空泵入口与第一不凝气体出口连通，能够由第一不凝气体出口抽取气室中的不凝气体，真空泵出口通向物料室，以使由真空泵出口排出的不凝气体进入物料室内。本申请处理后的不凝气部分被输送到物料室内，小分子的不凝气作为一种载气，可以携带由固体废弃物在热相分离过程中产生的油气分子/汞分子从固体物料中逸出，提高了油气分子/汞分子的逸出效果。

Description

一种电磁加热式热相分离系统

技术领域

本实用新型涉及物料处理技术领域，尤其涉及一种电磁加热式热相分离系统。

背景技术

热相分离技术最初应用于土壤有机物污染修复，但随着技术的不断改进和完善，被逐步应用于含有机物和/或汞的固体废弃物处理领域。热相分离技术可分为直接加热和间接加热技术,其中间接加热技术应用较为广泛，它是一种利用外界热源产生的高温加热腔体，将热能传递至固体废物将其所含有机物和/或汞以及水分蒸发出来，再经冷凝塔和分离设备实现有机物和/或汞回收。

现有技术中公开了一种油基钻屑的热脱附处理方法，采用电磁加热的处理方式，高温残渣经冷却后排出，不凝气经催化氧化后排放，冷凝液经分离后回收矿物油。但是，在该方法中，在热相分离过程中产生的挥发性有机物和/或汞蒸汽有部分残留在物料间隙中，无法从物料中完全逸出，使得挥发性有机物和/或汞蒸汽的逸出率不高，导致固体废弃物处理效果不佳的问题。

因此，急需开发一种可提高挥发性有机物和/或汞蒸汽的逸出率的电磁加热式热相分离系统。

实用新型内容

本实用新型公开一种电磁加热式热相分离系统，以解决现有技术中电磁加热式热相分离系统中存在挥发性有机物和/或汞蒸汽的逸出率不高，导致固体废弃物处理效果不佳的技术问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用下述技术方案：

根据本申请的实施例，提供了一种电磁加热式热相分离系统，包括：热相分离设备，包括物料室，所述物料室具有出气口；电磁加热装置，用于对所述热相分离设备进行加热；第一换热器，包括具有第一换热气体进口、第一不凝气体出口和第一冷凝液体出口的第一换热腔，所述出气口与所述第一换热气体进口连通，以使所述物料室与所述第一换热腔处于同一气室内；真空泵，具有真空泵入口和真空泵出口，所述真空泵入口与所述第一不凝气体出口连通，能够由所述第一不凝气体出口抽取所述气室中的不凝气体，所述真空泵出口通向所述物料室，以使由所述真空泵出口排出的不凝气体进入所述物料室内。

可选地，电磁加热式热相分离系统还包括进料装置，所述进料装置具备下料端，所述物料室还具备进料口，所述下料端以及所述真空泵出口均通向所述进料口，以使由所述下料端输送来的物料以及由所述真空泵出口排出的不凝气体均由所述进料口进入所述物料室内。

可选地，电磁加热式热相分离系统还包括：排空控制装置，所述真空泵出口同时通向所述物料室以及大气，所述排空控制装置用于控制所述真空泵出口与大气之间的连通状态。

可选地，所述排空控制装置为三通阀，所述三通阀具有第一进口、第一出口和第二出口，所述第一进口与所述真空泵出口连通，所述第一出口通向所述物料室，所述第二出口通向大气。

可选地，电磁加热式热相分离系统还包括：吸附塔，所述吸附塔包括吸附塔进气口和吸附塔出气口，所述第二出口与所述吸附塔进气口连通；烟气排放装置，所述烟气排放装置具有烟气进口和烟气出口，所述烟气进口与所述吸附塔出气口连通，所述烟气出口通向大气。

可选地，所述电磁加热装置包括电磁加热线圈，所述电磁加热线圈缠绕在所述物料室的外壁上。

可选地，所述热相分离设备还包括设置在物料室外周的保温装置。

可选地，电磁加热式热相分离系统还包括：设置在所述第一换热器和所述真空泵之间的第二换热器，所述真空泵入口通过所述第二换热器与所述第一不凝气体出口连通。

可选地，电磁加热式热相分离系统还包括设置在所述真空泵和所述第二换热器之间的捕雾器；所述真空泵入口依次通过所述捕雾器、所述第二换热器与所述第一不凝气体出口连通。

可选地，电磁加热式热相分离系统还包括储液装置；所述第二换热器为深冷处理设备，所述深冷处理设备还包括第二冷凝液体出口，所述第二冷凝液体出口与所述储液装置连通。

本实用新型采用的技术方案能够达到以下有益效果：

根据本申请提供的电磁加热式热相分离系统，处理后的不凝气可以通过真空泵泵入到物料室内，小分子的不凝气(主要成分包括CH₄、CO、N₂等)作为一种载气，可以携带由含有机物和/或汞的固体废弃物在热相分离过程中产生的油气分子(包括挥发性有机物和/或汞蒸汽以及水蒸汽)从固体物料中逸出，提高油气分子的逸出速率和油气分子的整体逸出率，减少油气分子在物料间隙中的残留，提高了油气分子的逸出效果，进而提高固体废物的处理效率。同时也实现了对不凝气的利用。

此外，通过真空泵可以在气室内形成真空负压的条件，能够降低对含有机物和/或汞的固体废弃物进行热相分离所需要的温度，因此，该电磁加热式热相分离系统还可以降低设备能耗，进而降低成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为根据本申请实施例的电磁加热式热相分离系统的结构示意图。

附图标记说明：

1 进料装置

101 进料斗

102 进料筛分装置

103 进料输送带

1031 下料端

104 除铁器

2 热相分离设备

201 进料口

202 进料闸板阀

203 螺旋轴

204 保温装置

205 电磁加热装置

206 物料室

207 下料口

208 出气口

3 出料装置

301 螺旋输送机构

302 出料闸板阀

303 出料口

304 冷却腔

4 储料仓

5 高温陶瓷过滤器

6 第一换热器

601 第一缓存箱

602 第二缓存箱

603 第一换热气体进口

604 第一不凝气体出口

605 第一冷凝液体出口

606 第一吸热管道

701 第一放热管道

702 第二放热管道

703 冷却介质通道

7 冷却塔

8 第二换热器

801 储液装置

9 捕雾器

10 真空泵

11 吸附塔

12 烟气排放装置

13 排空控制装置

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各个实施例公开的技术方案。

如图1所示，根据本申请的一个实施例，提供了一种电磁加热式热相分离系统，包括：热相分离设备2、电磁加热装置205、第一换热器6和真空泵10，其中，热相分离设备2包括物料室206，物料室206具有出气口208；电磁加热装置205用于对热相分离设备2进行加热；第一换热器6包括具有第一换热气体进口603、第一不凝气体出口604和第一冷凝液体出口605的第一换热腔，出气口208与第一换热气体进口603连通，以使物料室206与第一换热腔处于同一气室内；真空泵10具有真空泵入口和真空泵出口，真空泵入口与第一不凝气体出口604连通，能够由第一不凝气体出口604抽取气室中的不凝气体，真空泵出口通向物料室206，以使由真空泵出口排出的不凝气体进入物料室206内。

在本实施例中，处理后的不凝气可以通过真空泵10泵入到物料室206内，小分子的不凝气(主要成分包括CH₄、CO、N₂等)作为一种载气，可以携带由含有机物和/或汞的固体废弃物在热相分离过程中产生的油气分子(包括挥发性有机物和/或汞蒸汽以及水蒸汽)从固体物料中逸出，提高油气分子的逸出速率和油气分子的整体逸出率，减少油气分子在物料间隙中的残留，提高了油气分子的逸出效果，进而提高了固体废物的处理效率。同时也实现了对不凝气的利用。此外，通过真空泵10对热相分离设备2在运行中内部产生的高温馏分气体进行捕获，并保持内部的真空负压的情况(例如，真空压力≤100mbar，压力可调)，通过在气室内形成真空负压的条件，能够降低热相分离过程中含有机物和/或汞的固体废弃物热相分离所需要的温度，显著降低设备的能耗，且能有效减少因高温裂解产生的气体，提高回收物有机物和/或汞的品质，同时减少对环境的污染和资源的浪费。

进一步地，物料室206中设置有螺旋轴203，螺旋轴203具有轴和设置在轴表面上的叶片。螺旋轴203对物料室内的含有机物和/或汞的固体废弃物起到搅拌作用，保证含有机物和/或汞的固体废弃物均匀受热，同时，出料时可将物料集中到下料口207排出。

进一步地，电磁加热式热相分离系统还包括进料装置1，进料装置1具备下料端1031，物料室206还具备进料口201，下料端1031以及真空泵出口均通向进料口201，以使由下料端1031输送来的物料以及由真空泵出口排出的不凝气体均由进料口201进入物料室206内。

具体地，在本实施例中，进料装置1可以包括进料斗101、设置在进料斗101下端的进料筛分装置102和设置在进料筛分装置102下方的进料输送带103，例如，进料输送带103可以采用进料皮带的形式。下料端1031设置在进料输送带103的与进料口201相对的一端以将物料经由进料口201输送至热相分离设备2的物料室206内。进料筛分装置102筛分块状的含有机物的固体废物，将粒径合适的含有机物和/或汞的固体废弃物输送至热相分离设备2中。其中，进料口201处可以设置进料闸板阀202以控制进料口201的开合。此外，进料装置1中还可以包括除铁器104，除铁器104用于去除含有机物和/或汞的固体废弃物中所含铁屑、铁丝等物质。

在本实施例中，为了控制通过真空泵出口排放到物料室206内的不凝气的量，可以设置排空控制装置13，真空泵出口同时通向物料室206以及大气，排空控制装置13用于控制真空泵出口与大气之间的连通状态。

具体地，排空控制装置13可以为三通阀，其中，三通阀具有第一进口、第一出口和第二出口，第一进口与真空泵出口连通，第一出口通向物料室206，第二出口通向大气。

在本实施例中，为了实现对不凝气的进一步回收，电磁加热式热相分离系统还可以包括吸附塔11，吸附塔11包括吸附塔进气口和吸附塔出气口，三通阀的第二出口与吸附塔进气口连通，吸附塔11可以采用活性炭吸附塔，即，吸附塔内填装有活性炭以吸收通过真空泵排出的不凝气中的部分气体，例如，吸收不凝气体中的甲烷和一氧化碳，从而去除不凝气中的甲烷和一氧化碳。

进一步地，电磁加热式热相分离系统还可以包括烟气排放装置12，烟气排放装置12具有烟气进口和烟气出口，烟气进口与吸附塔出气口连通，烟气出口通向大气，从而将经过吸附塔吸附处理之后剩余的不凝气(例如，主要为二氧化碳)排入大气中。在本实施例中，烟气排放装置12可以采用烟囱的形式。

在本实施例中，电磁加热装置205可以包括电磁加热线圈，电磁加热线圈缠绕在物料室206的外壁上。其中物料室206的材质采用碳钢，以满足电磁加热设备对反应器材质的需求。在热相分离设备2中，电磁加热装置205对物料室206进行间接加热，通过电磁加热装置205的加热温度而控制物料室206内的温度，并且可以采用间歇进料方式，根据挥发组分的沸点不同实现在热相分离过程使有机物和/或汞、水蒸汽分段产生的目的，从而对有机物和/或汞、水进行单独回收，以在不同阶段分别获得有机物和/或汞、水(例如，在80～100℃获得水蒸气，在200～450℃获得有机物和/或汞)，从而提高回收物纯度。在本实施例中，热相分离设备2的物料室206内可以装有多个感应探头，例如，装有至少一个温度传感器和压力传感器以对物料室206内部的温度和压力进行实时监控，以根据工艺需求，将物料室206内部的温度和压力控制在合适的范围内。

进一步地，热相分离设备2还包括设置在物料室206外周的保温装置204，可有效的减少热量的散失，并且能够防止电磁加热线圈与物料室206直接接触而损坏，保温装置204可以采用保温层的形式。因此，保温装置204的设置有效的减少了热量的损失，提高含有机物的固体废物处理效率。

进一步地，热相分离系统还可以包括过滤器。例如，过滤器可以采用高温陶瓷过滤器5，高温陶瓷过滤器5可以包括过滤气体通道，出气口208通过过滤气体通道与第一换热气体进口603连通。通过电磁加热装置205加热物料室206，在物料室206内产生的高温馏分气体经出气口208通过经高温陶瓷过滤器(其中，高温陶瓷过滤器内可以通入氮气进行反吹扫避免堵塞)过滤以除去高温固体颗粒物，再经第一换热器6换热降温，高温混合气中的水、有机物和/或汞可以根据控制温度而分段获取，经过高温陶瓷过滤器而沉积收集的固体颗粒物降温后可以与进料混合后再处理。其中，第一换热器6可以采用列管式冷凝器。

进一步地，热相分离系统还可以包括第一缓存箱601和第二缓存箱602，第一冷凝液体出口605同时与第一缓存箱601和第二缓存箱602连通。例如，第一冷凝液体出口605通过三通阀同时与第一缓存箱601和第二缓存箱602连通。因此通过控制电磁加热装置205的加热温度，在热相分离过程分阶段产生的挥发性有机物和/或汞蒸汽、水蒸汽分别冷凝后得到有机物和/或汞以及水，其中，有机物和/或汞进入到第一缓存箱601中，水进入第二缓存箱602中。

在本实施例中，热相分离系统还可以包括冷却设备，例如，冷却设备可以采用冷却塔7，冷却塔7包括冷却介质通道703和第一放热管道701，第一换热器6还包括第一吸热管道606，第一放热管道701与第一吸热管道606收尾相通形成循环回路，冷却介质通道703被配置为使其内部的冷却介质能够与第一放热管道701内的介质进行换热。冷却介质通道703内的冷却介质可以为冷风或者冷却液，在本实施例中可以采供冷风作为冷却介质，即，通过冷风对第一放热管道701内的介质进行冷却，冷却后的第一放热管道701内的介质进一步流至第一换热器6的第一吸热管道606内，从而在第一换热器6中与高温馏分气体进行换热降温。

在本实施例中，为了对通过第一换热器6处理后得到的不凝气体进一步深度冷凝以除去其中的低沸点挥发性有机物，电磁加热式热相分离系统还可以包括设置在第一换热器6和真空泵10之间的第二换热器8，第二换热器8具有第二换热气体通道，真空泵入口通过第二换热器8的第二换热气体通道与第一不凝气体出口604连通。其中，第二换热器可以为深冷处理设备，深冷处理设备还可以包括第二冷凝液体出口，第二冷凝液体出口与储液装置801连通。通过深冷处理设备，经过第一换热器6处理后的不凝气体中沸点较低的挥发性有机物被进一步冷却，冷却后的液体进入到储液装置801，并且经过深冷处理设备处理后的不凝气温度可以降低到5～10℃。

进一步地，电磁加热式热相分离系统还可以包括设置在真空泵10和第二换热器8之间的捕雾器9以除去经过捕雾器的不凝气体中的雾滴；捕雾器9可以具有捕雾器气体通道，真空泵入口依次通过捕雾器、第二换热器(具体地，通过捕雾器气体通道、第二换热气体通道)与第一不凝气体出口604连通。进一步地，热相分离系统还可以包括具有物料容纳腔的出料装置3和储料仓4；出料装置3包括处理后物料进口、出料口303和设置在物料容纳腔内的螺旋输送机构301；热相分离设备2还可以包括下料口207，下料口207与处理后物料进口连通，出料口303与储料仓4连通。其中，在处理后物料进口处可以设置出料闸板阀302，以通过该出料闸板阀302来控制下料口207和处理后物料进口之间的连通状态。

在本实施例中，出料装置3还可以包括设置在物料容纳腔外围的冷却腔304以对出料装置3中的出料进行降温，冷却腔304具有冷却腔进口和冷却腔出口，冷却塔7还可以包括第二放热管道702，冷却腔进口和冷却腔出口分别与第二放热管道702的两端连通，冷却介质通道703内部的冷却介质(例如，冷风)能够与第二放热管道702内的介质进行换热以对第二放热管道702内的介质进行冷却。

在上述实施例中，冷却塔7的冷却介质通道703内的冷却介质能够与第一放热管道701内的介质以及第二放热管道702内的介质进行换热以对第一放热管道701内的介质以及第二放热管道702内的介质进行冷却，并且冷却后的第一放热管道701内的介质以及冷却后的第二放热管道702内的介质可以作为二级冷却介质分别输送到第一换热器6和冷却腔304内，以分别对第一换热器6中的油水混合汽和出料装置3中的出料进行换热降温并且在换热后温度升高，然后回到冷却塔中通过与冷却介质通道703内部的冷却介质换热而冷却降温，冷却后的第一放热管道701内的介质以及冷却后的第二放热管道702内的介质继续被输送到第一换热器6和冷却腔304以对第一换热器6中的油水混合汽和出料装置3中的出料进行换热降温，如此往复循环。

在本实施例中，物料的处理过程为：进料输送带103输送含有机物和/或汞的固体废弃物由热相分离设备2上方的进料口201经进料闸板阀202直接进入热相分离设备2的物料室206中，待固体废弃物添加量满足要求后，关闭进料闸板阀202，开启电磁加热装置205，同时通过减速电机带动螺旋轴203转动对物料进行搅拌，使含有机物和/或汞的固体废弃物在物料室206内转动受热均匀，保证所含有机物和/或汞等物质能够充分挥发出来。反应结束后，打开出料闸板阀302，处理后的固体废弃物由下料口207，经出料闸板阀302、螺旋输送机构301、出料口303，最后到达储料仓4。

在物料室206内产生的高温馏分气体的处理过程为：高温馏分气体经出气口208进入高温陶瓷过滤器5，在高温陶瓷过滤器5中过滤除去高温馏分气体中的固体颗粒物，再经第一换热器6降温换热，高温馏分气体中的有机物和/或汞、水可以根据控制温度而分段获取，冷凝后所得的有机物和/或汞、水分别进入到第一缓存箱601和第二缓存箱602中。在第一换热器6中未被冷凝的不凝气进入第二换热器8中进行深度冷凝，部分挥发性低沸点有机物在第二换热器8中被冷凝并进入至储液装置801中，经诸如深冷处理设备的第二换热器8处理后的不凝气体温度可降低至5～10℃，继续进入捕雾器9，经捕雾器9处理后去除不凝气体内的雾滴，通过捕雾器9处理后的不凝气体进入真空泵10，从真空泵10排出的不凝气体经过诸如三通阀的排空控制装置13后，不凝气体分为两路，一路不凝气体作为工艺气体被输送到物料室206内；另一路不凝气体经吸附塔11处理(不凝气中的CH₄和CO等有机气体被吸附塔11中的活性炭吸附)达标后，通过烟气排放装置12排放到大气中。

在本申请中，处理后的部分不凝气可以通过真空泵泵入到物料室内，小分子的不凝气(主要成分包括CH₄、CO、N₂等)作为一种载气，可以携带由含有机物和/或汞的固体废弃物在热相分离过程中产生的油气分子(包括挥发性有机物和/或汞蒸汽以及水蒸汽)从固体物料中逸出，提高油气分子的逸出速率和油气分子的整体逸出率，减少油气分子在物料间隙中的残留，从而提高了油气分子的逸出效果，同时也实现了不凝气的循环利用。此外，通过真空泵可以在气室内形成真空负压的条件，能够降低对含有机物和/或汞的固体废弃物进行热相分离所需要的温度，因此，该电磁加热式热相分离系统还可以降低设备能耗，进而降低成本。

同时，在本申请中，采用间接加热的方式，通过设置真空泵在气室内形成真空负压的条件，能够降低热相分离含有机物和/或汞的固体废弃物所需要的温度，显著降低设备的能耗；通过在物料室外周设置保温装置，保温装置有效的减少了热量的损失，提高含有机物和/或汞的固体废弃物的处理效率。通过控制电磁加热装置的温度而控制物料室内的温度，可以实现在热相分离过程使有机物和/或汞蒸气、水蒸汽分段产生的目的，从而提高回收物的纯度。

本实用新型上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁加热式热相分离系统，其特征在于，包括：

热相分离设备，包括物料室，所述物料室具有出气口；

电磁加热装置，用于对所述热相分离设备进行加热；

第一换热器，包括具有第一换热气体进口、第一不凝气体出口和第一冷凝液体出口的第一换热腔，所述出气口与所述第一换热气体进口连通，以使所述物料室与所述第一换热腔处于同一气室内；

真空泵，具有真空泵入口和真空泵出口，所述真空泵入口与所述第一不凝气体出口连通，能够由所述第一不凝气体出口抽取所述气室中的不凝气体，所述真空泵出口通向所述物料室，以使由所述真空泵出口排出的不凝气体进入所述物料室内。

2.根据权利要求1所述的电磁加热式热相分离系统，其特征在于，还包括进料装置，所述进料装置具备下料端，所述物料室还具备进料口，所述下料端以及所述真空泵出口均通向所述进料口，以使由所述下料端输送来的物料以及由所述真空泵出口排出的不凝气体均由所述进料口进入所述物料室内。

3.根据权利要求1或2所述的电磁加热式热相分离系统，其特征在于，还包括：

排空控制装置，所述真空泵出口同时通向所述物料室以及大气，所述排空控制装置用于控制所述真空泵出口与大气之间的连通状态。

4.根据权利要求3所述的电磁加热式热相分离系统，其特征在于，所述排空控制装置为三通阀，所述三通阀具有第一进口、第一出口和第二出口，所述第一进口与所述真空泵出口连通，所述第一出口通向所述物料室，所述第二出口通向大气。

5.根据权利要求4所述的电磁加热式热相分离系统，其特征在于，还包括：

吸附塔，所述吸附塔包括吸附塔进气口和吸附塔出气口，所述第二出口与所述吸附塔进气口连通；

烟气排放装置，所述烟气排放装置具有烟气进口和烟气出口，所述烟气进口与所述吸附塔出气口连通，所述烟气出口通向大气。

6.根据权利要求1或2所述的电磁加热式热相分离系统，其特征在于，所述电磁加热装置包括电磁加热线圈，所述电磁加热线圈缠绕在所述物料室的外壁上。

7.根据权利要求1或2所述的电磁加热式热相分离系统，其特征在于，所述热相分离设备还包括设置在物料室外周的保温装置。

8.根据权利要求1或2所述的电磁加热式热相分离系统，其特征在于，还包括：

设置在所述第一换热器和所述真空泵之间的第二换热器，所述真空泵入口通过所述第二换热器与所述第一不凝气体出口连通。

9.根据权利要求8所述的电磁加热式热相分离系统，其特征在于，还包括设置在所述真空泵和所述第二换热器之间的捕雾器；

所述真空泵入口依次通过所述捕雾器、所述第二换热器与所述第一不凝气体出口连通。

10.根据权利要求8所述的电磁加热式热相分离系统，其特征在于，还包括储液装置；

所述第二换热器为深冷处理设备，所述深冷处理设备还包括第二冷凝液体出口，所述第二冷凝液体出口与所述储液装置连通。

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