CN218710180U - 一种生活垃圾废塑料的裂解装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体为一种生活垃圾废塑料的裂解装置，将生活垃圾物料装入料仓，物料由料仓进入破碎机进行粉碎，粉碎后的物料进入进料装置，物料在进料装置进行一段裂解，进料装置未裂解的物料向第一裂解装置输送进行二段裂解，第一裂解装置未裂解的物料向第二裂解装置输送进行三段裂解，三段裂解后的渣料由除渣机排出，三段裂解后的裂解气经由缓冲罐、进料装置排出。采用多段裂解方式，便于裂解条件控制；裂解在密闭的环境中进行，避免了空气干扰，减少了二噁英、氮氧化物、硫氧化物的生成，热容量大、温度波动小；催化剂的应用有效降到的反应温度、节省能量、提高了效率；设备结构紧凑、产能大；采用裂解后的不凝气提供裂解能量，节约生产成本。

Description

一种生活垃圾废塑料的裂解装置

技术领域

本实用新型涉及生活垃圾处理技术领域，具体为一种生活垃圾废塑料的裂解装置。

背景技术

垃圾裂解转化技术基本原理是：通过对垃圾中的有机物适度加热，使组成有机物的大分子链段在一定压力、温度、时间等条件下发生断裂而转化成易处理和可再利用的气(可燃气体)、液(裂化油)、固(炭)三态的初级能源物质，垃圾裂解过程无二次污染。近年来，虽然已进行了大量的实验研究，但真正投入工业化运行的垃圾裂解装置却很少，主要问题有几下几个：

(1)传热效率较差，容易结焦；

(2)需要对垃圾进行预处理：干燥、粉碎、制粒等；

(3)裂解条件难以准确控制，产出物不稳定；

(4)间歇式工作方式进料、出料污染严重、处理效率低、能量损耗大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种生活垃圾废塑料的裂解装置，解决现有垃圾裂解装置存在的传热效率差、需要对垃圾进行预处理、裂解条件难以控制、间歇式进料等问题。

本实用新型提供的生活垃圾废塑料的裂解装置，包括料仓、粉碎机，所述料仓位于粉碎机的上方，还包括进料装置、第一裂解装置、第二裂解装置、除渣机、缓冲罐，所述粉碎机的出料口与进料装置的进料口连接，所述进料装置的出料口与第一裂解装置的进料口连接，所述第一裂解装置的出料口与第二裂解装置的进料口连接，所述第二裂解装置的出料口连接除渣机，所述缓冲罐分别与进料装置、第二裂解装置连通。

优选的，所述进料装置包括进料螺旋、保温套管、驱动器A，所述进料螺旋与驱动器A连接，所述保温套管套在进料螺旋的外部，所述保温套管上设有一号出气口、二号出气口、进气口、出料口。

优选的，所述第一裂解装置包括搅拌轴B、驱动器B、裂解炉体B，所述搅拌轴B与驱动器B连接，所述裂解炉体B设在搅拌轴B的外部，所述裂解炉体B一端设有第一进料口，另一端设有第一锥形口。

优选的，所述第二裂解装置包括搅拌轴C、驱动器C、裂解炉体C，所述搅拌轴C与驱动器C连接，所述裂解炉体C设在搅拌轴C外部，所述裂解炉体C一端设有第二进料口，另一端设有第二锥形口。

优选的，所述裂解炉体B的第一锥形口一侧通过B腔室连通第二裂解装置的第二进料口，所述B腔室上设有出气口B。

优选的，还包括C腔室，所述裂解炉体C的第二锥形口一侧与C腔室连通。

优选的，所述缓冲罐具有缓冲进气口、缓冲出气口、出油口，所述C腔室与缓冲罐的进气口连通，所述缓冲出气口连通进料装置的进气口。

优选的，还包括炉体，所述第一裂解装置和第二裂解装置固定在炉体内，所述炉体内部设有两块隔板，将炉体内部分隔成三个燃烧室，所述炉体的顶部设有保温层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用多段裂解方式，便于裂解物的裂解条件控制；使用金属颗粒类作为热载体，使裂解物受热均匀，传热效率快；金属颗粒在搅拌叶的带动下与裂解器内壁摩擦，解决了内壁结焦问题；裂解在密闭的环境中进行，避免了空气干扰，减少了二噁英、氮氧化物、硫氧化物的生成，热容量大、温度波动小；催化剂的应用有效降到的反应温度、节省能量、提高了效率；设备结构紧凑、产能大；采用裂解后的不凝气提供裂解能量，节约生产成本。

附图说明

图1为本实用新型生活垃圾废塑料的裂解装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型进料装置的结构示意图；

图3为本实用新型第一裂解装置的结构示意图；

图4为本实用新型缓冲罐的结构示意图。

图中标注：料仓1、粉碎机2、进料装置3、第一裂解装置4、第二裂解装置5、除渣机6、缓冲罐7、B腔室8、C腔室9、炉体10、隔板11、燃烧室12、保温层13、进料螺旋31、保温套管32、驱动器A33、一号出气口34、二号出气口35、进气口36、出料口37、搅拌轴B41、驱动器B42、裂解炉体B43、第一进料口44、第一锥形口45、燃气管道B46、燃气控制阀B47、燃气控制阀B47、螺旋叶B410、搅拌叶B411、搅拌轴C51、驱动器C52、裂解炉体C53、第二进料口54、第二锥形口55、燃气管道C56、燃气控制阀C57、螺旋叶C510、搅拌叶C511、缓冲进气口71、缓冲出气口72、出油口73、出气口B80。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。

实施例

请参阅图1，本实施例提供的生活垃圾废塑料的裂解装置，包括料仓1、粉碎机2、进料装置3、第一裂解装置4、第二裂解装置5、除渣机6、缓冲罐7，所述料仓1位于粉碎机2的上方，所述粉碎机2的出料口与进料装置3的进料口连接，所述进料装置3的出料口与第一裂解装置4的进料口连接，所述第一裂解装置4的出料口与第二裂解装置5的进料口连接，所述第二裂解装置5的出料口连接除渣机6，所述缓冲罐7分别与进料装置3、第一裂解装置4连通。

所述料仓1用于临时储存待降解的物料，所述破碎机2用于将较大尺寸的物料进行破碎，以利于物料的传送和裂解。所述进料装置3、第一裂解装置4和第二裂解装置5组成裂解单元，所述进料装置3用于将物料脱水、脱氯、一段裂解、冷凝裂解气，如图2所示，所述进料装置3包括进料螺旋31、保温套管32、驱动器A33，所述进料螺旋31与驱动器A33连接，驱动器A33驱动进料螺旋31转动，进料螺旋31转动将物料不断从进料端向落料端输送，本实施例的进料螺旋31上扬一定的角度，融熔态的物料将进料螺旋31外壳的上部填满，起到密封作用，有效防止了裂解气经过进料螺旋31逃逸。所述保温套管32套在进料螺旋31的外部，所述保温套管32上设有一号出气口34、二号出气口35、进气口36、出料口37。所述进料装置3内的温度控制在380℃以下，驱动器A33带动进料螺旋31转动，进料螺旋31推动物料先前移动，进料螺旋31使物料与钢砂、催化剂充分混合并进行热交换。随着物料由下到上的移动，物料的温度逐渐上升，熔点较低的物料开始呈现融溶状态，例如甲基丙烯酸树脂、聚氯乙烯(pvc)、聚甲醛、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、PET等低温度裂解物开始裂解，裂解气经过二号出气口35进入油气处理系统。

参照图3，所述第一裂解装置4用于二段裂解，所述第一裂解装置4包括搅拌轴B41、驱动器B42、裂解炉体B43，所述搅拌轴B41与驱动器B42连接，所述裂解炉体B43设在搅拌轴B42的外部，所述裂解炉体B43一端设有第一进料口44，另一端设有第一锥形口45，所述第一进料口44与出料装置3的出料口37连通，经过进料装置3没有裂解的物料通过第一进料口44进入第一裂解装置4进行裂解。所述第一裂解装置4的裂解炉体B43的下部铺设有燃气管道B46，所述燃气管道B46上设有多个燃气控制阀B47，分段控制燃气供给，燃气燃烧加热裂解炉体B43。所述搅拌轴B41由螺旋叶B410和搅拌叶B411组成，所述螺旋叶B410用于推进物料从第一进料口44向第一锥形口45端移动，所述搅拌叶B411用于使物料与钢砂、催化剂充分混合并进行热交换。

所述第二裂解装置5用于三段裂解，所述第二裂解装置5的结构与第一裂解装置4的结构相同，参照图1，所述第二裂解装置5包括搅拌轴C51、驱动器C52、裂解炉体C53，所述搅拌轴C51与驱动器C52连接，所述搅拌轴C51与驱动器C52连接，所述裂解炉体C53设在搅拌轴C51的外部，所述裂解炉体C53一端设有第二进料口54，另一端设有第二锥形口55。所述第二裂解装置5的裂解炉体C53的下部铺设有燃气管道C56，所述燃气管道C56上设有多个燃气控制阀C57，分段控制燃气供给，燃气燃烧加热裂解炉体C53。所述搅拌轴C51由螺旋叶C510和搅拌叶C511组成，所述螺旋叶C510用于推进物料从第二进料口54向第二锥形口55端移动，所述搅拌叶C511用于使物料与钢砂、催化剂充分混合并进行热交换。所述裂解炉体B43的第一锥形口45一侧通过B腔室8连通第二裂解装置5的第二进料口54，所述B腔室8上设有出气口B90。所述裂解炉体C53的第二锥形口55一侧与C腔室9连通，所述C腔室9与缓冲罐7连通。所述缓冲罐7具有缓冲进气口71、缓冲出气口72、出油口73，所述C腔室9与缓冲罐7的进气口71连通，所述缓冲出气口72连通进料装置3的进气口36。

所述第一裂解装置4的温度需要控制在380-450℃，这个温度下，在进料装置3没有裂解的物料如：聚异丁烯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、尼龙6尼龙66、聚丙烯、聚乙烯、聚三氟氯乙烯等开始裂解，裂解气经过B腔室8的出气口B80进入油气处理系统。

所述第二裂解装置5的温度需要控制在450-550℃，这个温度下，在第一裂解装置5没有裂解的物料如：聚氟乙烯、聚四氟乙烯等难裂解物料开始裂解，裂解气经过经C腔室9、缓冲罐7进入进料装置3，裂解气进行热交换后自一号出气口34进入油气处理系统。

所述除渣机6也与C腔室9连通，从第二裂解装置5裂解完成之后的残渣通过C腔室9由除渣机6排出，排出的残渣内含有金属、砖石、碳、钢砂等，经过进一步筛分处理后再利用。

所述生活垃圾废塑料的裂解装置还包括炉体10，所述炉体10用于固定第一裂解装置4和第二裂解装置5的主体结构并形成燃烧室100，所述炉体10内部设有两块隔板11，将炉体10内部分隔成了三个燃烧室12。所述炉体10的顶部还设有保温层13。从图1中可以看出，本实施例的第一裂解装置4和第二裂解装置5的搅拌轴横跨在炉体10的两侧板之间，搅拌轴的两端均在炉体10的外部。所述炉体10具有出烟口100。

本实施例还提供了一种生活垃圾废塑料的裂解工艺，所述工艺为将生活垃圾物料装入料仓1，物料进入破碎机2进行粉碎，粉碎后的物料进入进料装置，物料在进料装置3进行一段裂解，进料装置3未裂解的物料向第一裂解装置4输送进行二段裂解，第一裂解装置4未裂解的物料向第二裂解装置5输送进行三段裂解，三段裂解后的渣料由除渣机6排出。

实施例1

原料选自生活垃圾自动分类资源化处理一体机的产出物-可燃物2074kg，物料平均含水率16％，混合塑料72％，织物9％，无机物含量1.2％，其他1.8％。

将第一裂解装置4、第二裂解装置5腔室内装入钢砂300kg，两段裂解装置平均分配150kg，钢砂粒径为0.01—3mm，优选0.1mm。

对第一裂解装置4和第二裂解装置5进行加热，天然气通过燃气管道B46、燃气管道C56分别进入燃烧室12并点燃，给第一裂解装置4和第二裂解装置5加热，产生的烟气通过出烟口100排出炉体10。每个燃烧室12内部温度通过控制所述燃气控制阀B47、燃气控制阀C57控制燃气流量而实现。前期将第一裂解装置4、第二裂解装置5加热到380℃。

将可燃物装入料仓1内，催化剂选择改性ZSM-5、CaO、改性稀土Y、NB、NLG、SH-l、HX-1、BT-1的一种或几种，这里优选改性ZSM-5，总添加量为10kg，随可燃物均匀加入料仓1内。初始进料阶段，进料装置3依靠外接热源提供热量，但温度控制在380℃以下。启动驱动器A33，物料沿进料螺旋31内部自下而上移动，温度逐渐升高，物料的水分逐渐蒸发并经过一号出气口34进入油气处理系统，经过冷凝回收水分；温度继续升高熔点较低的物料开始呈现融溶状态，像甲基丙烯酸树脂、聚氯乙烯(pvc)、聚甲醛、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、PET等低温度裂解物开始裂解，裂解气经过二号出气口35进入油气处理系统，经过脱氯、冷凝、油气分离后，油进入油罐储存，不凝气进入储气罐。

经过一段裂解后的融溶状态的物料进入第一裂解装置4，操控燃气控制阀B47，将第一裂解装置4温度调整到450℃，驱动器B42带动搅拌轴B41转动，螺旋叶B410推动物料向前移动，搅拌叶B411使物料与钢砂、催化剂充分混合并进行热交换。这个温度下，在一段裂解段没有裂解的物料如：聚异丁烯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、尼龙6尼龙66、聚丙烯、聚乙烯、聚三氟氯乙烯等物料开始裂解。裂解气经过B腔室8的出气口B80进入油气处理系统，经冷凝、油气分离后，油进入油罐储存，不凝气进入储气罐。

经过二段裂解后的融溶状态的物料进入第二裂解装置5，操控燃气控制阀C57，将第二裂解装置5温度调整到550℃，驱动器C52带动搅拌轴C51转动，螺旋叶C510推动物料向前移动，搅拌叶C511使物料与钢砂、催化剂充分混合并进行热交换。这个温度下，在二段裂解段没有裂解的物料如：聚氟乙烯、聚四氟乙烯等难裂解物料开始裂解。高温裂解气经C腔室9、缓冲罐7、经过进气口36进入进料装置3，高温裂解气进行热交换后自一号出气口34进入油气处理系统，经冷凝、油气分离后，油进入油罐储存，不凝气进入储气罐。高温裂解气起到对物料加热的作用，因此后续进料装置3的温升不单独依靠外接热源，还依靠高温裂解气的热量对物料进行加热，使熔点较低的物料能优先裂解。当不凝气储气罐的气量达到一定数量后，关闭天然气，接通不凝气，不凝气开始给裂解装置供热，实现自循环。

经过三段裂解后的残渣进入C腔室9，启动除渣机6，残渣进入除渣机6排出炉体10，后续再进行筛分、磁选、除尘等深度处理。其中，漏出的钢砂经过磁选机选出后，重新加入料仓1内循环使用。全流程用时8小时16分钟。

效果评估：经过本次处理后的物料，得到混合油1068.13kg，占原料总量的51.5％，不凝气73.17kg，占原料总量的3.53％，残渣132.45kg，占原料总量的6.39％，废金属3.6kg。

实施例2

原料选自餐厨垃圾菌蛋白全元转化机的产出物-可燃物，主要成分为食品塑料袋、垃圾包装袋、一次性餐盒、碗筷包装袋、餐巾纸、桌布、泡沫箱、餐巾等。重量1654kg，物料平均含水率21％，混合塑料占69％，织物含量平均8.2％，其他1.8％。

将第一裂解装置4、第二裂解装置5腔室内装入钢砂300kg，两段裂解装置平均分配150kg，钢砂粒径为0.01—3mm，优选0.1mm。

对第一裂解装置4和第二裂解装置5进行加热，天然气通过燃气管道B46、燃气管道C56分别进入燃烧室12并点燃，给第一裂解装置4和第二裂解装置5加热，产生的烟气通过出烟口100排出炉体10。每个燃烧室12内部温度通过控制所述燃气控制阀B47、燃气控制阀C57控制燃气流量而实现。前期将第一裂解装置4、第二裂解装置5加热到380℃。

将可燃物装入料仓1内，催化剂选择改性ZSM-5、CaO、改性稀土Y、NB、NLG、SH-l、HX-1、BT-1的一种或几种，这里优选CaO，总添加量为10kg，随可燃物均匀加入料仓1内。初始进料阶段，进料装置3依靠外接热源提供热量，但温度控制在380℃以下。启动驱动器A33，物料沿进料螺旋31内部自下而上移动，温度逐渐升高，物料的水分逐渐蒸发并经过一号出气口34进入油气处理系统，经过冷凝回收水分；温度继续升高熔点较低的物料开始呈现融溶状态，像甲基丙烯酸树脂、聚氯乙烯(pvc)、聚甲醛、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、PET等低温度裂解物开始裂解，裂解气经过二号出气口35进入油气处理系统，经过脱氯、冷凝、油气分离后，油进入油罐储存，不凝气进入储气罐。

经过一段裂解后的融溶状态的物料进入第一裂解装置4，操控燃气控制阀B47，将第一裂解装置4温度调整到450℃，驱动器B42带动搅拌轴B41转动，螺旋叶B410推动物料向前移动，搅拌叶B411使物料与钢砂、催化剂充分混合并进行热交换。这个温度下，在一段裂解段没有裂解的物料如：聚异丁烯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、尼龙6尼龙66、聚丙烯、聚乙烯、聚三氟氯乙烯等物料开始裂解。裂解气经过B腔室8的出气口B80进入油气处理系统，经冷凝、油气分离后，油进入油罐储存，不凝气进入储气罐。

经过二段裂解后的融溶状态的物料进入第二裂解装置5，操控燃气控制阀C57，将第二裂解装置5温度调整到550℃，驱动器C52带动搅拌轴C51转动，螺旋叶C510推动物料向前移动，搅拌叶C511使物料与钢砂、催化剂充分混合并进行热交换。这个温度下，在二段裂解段没有裂解的物料如：聚氟乙烯、聚四氟乙烯等难裂解物料开始裂解。高温裂解气经C腔室9、缓冲罐7、经过进气口36进入进料装置3，高温裂解气进行热交换后自一号出气口34进入油气处理系统，经冷凝、油气分离后，油进入油罐储存，不凝气进入储气罐。高温裂解气起到对物料加热的作用，因此后续进料装置3的温升不单独依靠外接热源，还依靠高温裂解气的热量对物料进行加热，使熔点较低的物料能优先裂解。当不凝气储气罐的气量达到一定数量后，关闭天然气，接通不凝气，不凝气开始给裂解装置供热，实现自循环。

经过三段裂解后的残渣进入C腔室9，启动除渣机6，残渣进入除渣机6排出炉体10，后续再进行筛分、磁选、除尘等深度处理。其中，漏出的钢砂经过磁选机选出后，重新加入料仓1内循环使用。全流程工作时长为7小时23分钟。

效果评估：经过本次处理后的物料，得到混合油640.13kg，占原料总量的38.7％，不凝气82.89kg，占原料总量的5.01％，残渣45kg，占原料总量的2.72％，废金属0.8kg。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种生活垃圾废塑料的裂解装置，包括料仓、粉碎机，所述料仓位于粉碎机的上方，其特征在于：还包括进料装置、第一裂解装置、第二裂解装置、除渣机、缓冲罐，所述粉碎机的出料口与进料装置的进料口连接，所述进料装置的出料口与第一裂解装置的进料口连接，所述第一裂解装置的出料口与第二裂解装置的进料口连接，所述第二裂解装置的出料口连接除渣机，所述缓冲罐分别与进料装置、第二裂解装置连通。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾废塑料的裂解装置，其特征在于：所述进料装置包括进料螺旋、保温套管、驱动器A，所述进料螺旋与驱动器A连接，所述保温套管套在进料螺旋的外部，所述保温套管上设有一号出气口、二号出气口、进气口、出料口。

3.根据权利要求2所述的生活垃圾废塑料的裂解装置，其特征在于：所述第一裂解装置包括搅拌轴B、驱动器B、裂解炉体B，所述搅拌轴B与驱动器B连接，所述裂解炉体B设在搅拌轴B的外部，所述裂解炉体B一端设有第一进料口，另一端设有第一锥形口。

4.根据权利要求3所述的生活垃圾废塑料的裂解装置，其特征在于：所述第二裂解装置包括搅拌轴C、驱动器C、裂解炉体C，所述搅拌轴C与驱动器C连接，所述裂解炉体C设在搅拌轴C外部，所述裂解炉体C一端设有第二进料口，另一端设有第二锥形口。

5.根据权利要求4所述的生活垃圾废塑料的裂解装置，其特征在于：所述裂解炉体B的第一锥形口一侧通过B腔室连通第二裂解装置的第二进料口，所述B腔室上设有出气口B。

6.根据权利要求5所述的生活垃圾废塑料的裂解装置，其特征在于：还包括C腔室，所述裂解炉体C的第二锥形口一侧与C腔室连通。

7.根据权利要求6所述的生活垃圾废塑料的裂解装置，其特征在于：所述缓冲罐具有缓冲进气口、缓冲出气口、出油口，所述C腔室与缓冲罐的进气口连通，所述缓冲出气口连通进料装置的进气口。

8.根据权利要求5所述的生活垃圾废塑料的裂解装置，其特征在于：还包括炉体，所述第一裂解装置和第二裂解装置固定在炉体内，所述炉体内部设有两块隔板，将炉体内部分隔成三个燃烧室，所述炉体的顶部设有保温层。

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