CN219429930U - 一种基于塑料与生物质的共热解设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于塑料与生物质的共热解设备,属于生物质热解技术领域，包括共热解炉，共热解炉底部设有共热解产物收集仓，共热解炉和共热解产物收集仓的内腔相连，共热解炉和共热解产物收集仓的内腔之间设置可开合的出料门；共热解炉的顶部开设有出气口，出气管道的末端依次连接第一冷凝器和第二冷凝器，所述第二冷凝器的气体出口连接气体收集罐；共热解炉的进料口连接螺旋输送机，螺旋输送机的进料端设有原料预处理系统；本实用新型能够有效避免热解产物堵塞设备，并可以保持热解设备的干净，增加设备使用寿命；可以提高共热解效率，增加热解气和生物炭的产量。

Description

一种基于塑料与生物质的共热解设备

技术领域

本实用新型涉及一种基于塑料与生物质的共热解设备,属于生物质热解技术领域。

背景技术

塑料（包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等常见塑料）与生物质（主要包括固体生物质，如农作物秸秆、林业剩余物等）的共热解可以提高产品的质量，塑料含有较高的氢碳比（H/C）和相对较低的氧碳比（O/C），这可以支持固体生物质固有的高O/C和低H/C，从而提高产品的质量和均匀性，同时尽量减少纯塑料废料热解时出现的焦炭沉积。共热解通过最大限度地减少对废物分离的要求，对混合废物具有很大的潜力塑料的热解可以提供氢含量和热值更高的热解油和合成气，同时降低氧含量，从而改善油的性能。然而这些工艺容易出现可扩展性问题，即由于熔化或软化的塑料的高粘度而堵塞管线，此外还有抑制流化的问题。在实验过程中，也出现了在反应器中的结焦现象，这导致了下游的堵塞和产品产量和质量的下降，并增加了实验操作难度。

专利号为CN 113122296 A提出一种基于双筒结构的生物质与农膜共热解方法，该方法能够有效解决共热解中包裹在生物质表面的塑料熔融层的破解问题，同时能促进原料推进及局部搅拌，共热解产物产率及品质均获得了提升，整体上具有更高的工业应用价值。该专利虽然能有降低生物质和塑料熔融层的黏连问题，但并未解决因熔化或软化的塑料的高粘度而堵塞管线的情况，出料口较窄，分开出料依然容易出现黏连出料管线的情况，而且热解炉设计结构复杂，制造成本较高。

专利号为CN215929558U提出一种具备防堵塞功能的工业固废用热解装置，其结构包括放置箱、进料管、引料板和预处理件。该专利预处理件通过传动带来带动直杆在横架上转动，从而使得上方的尖锥与废料接触，将废料分散开来，使得废料有序进入不会产生堆积堵塞的现象，虽然热解前将肥料分开不会堵塞管线，但是热解后生成的热解油依然会通过管线收集，这方面该专利未设计专门处理系统，因此难以避免热解反应产物堵塞管线的问题，设备使用寿命较短。

综上，现有的塑料与生物质内加热式热解工艺与设备存在连续作业条件下热解产物黏连、结焦以及产炭产气量低的问题，虽然高温能够使焦油充分燃烧，但无法完全避免焦油的产生，而且大多数情况下，由于塑料与生物质共热解后结焦，依然会在连续作业时导致堵塞管线的问题。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种基于塑料与生物质的共热解设备，能够有效避免热解产物堵塞设备，并可以保持热解设备的干净，增加设备使用寿命；可以提高共热解效率，增加热解气和生物炭的产量。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种基于塑料与生物质的共热解设备，包括共热解炉，所述共热解炉底部设有共热解产物收集仓，所述共热解炉和共热解产物收集仓的内腔相连，所述共热解炉和共热解产物收集仓的内腔之间设置可开合的出料门；

所述共热解炉的顶部开设有出气口，所述出气管道的末端依次连接第一冷凝器和第二冷凝器，所述第二冷凝器的气体出口连接气体收集罐；

所述共热解炉的进料口连接螺旋输送机，所述螺旋输送机的进料端设有原料预处理系统。

进一步地，所述出料门包括可开合的两个门板，两个门板可相向或者背向转动；

所述共热解炉内设有两个自动刮料器，两个自动刮料器与两个门板一一对应。

进一步地，所述共热解炉内部设置有可上下移动的压实器；

所述压实器包括可滑动贯穿共热解炉顶壁的压杆，所述压杆的下部固设有用于压实原料的压板。

进一步地，所述自动刮料器包括刮刀，所述刮刀与门板的长度相适配，所述刮刀固设在剪叉式伸缩机构的下端；

所述剪叉式伸缩机构的上端安装在共热解炉炉体上，所述剪叉式伸缩机构沿倾斜方向伸缩，所述剪叉式伸缩机构的倾斜角度与门板打开后的倾斜角度相同。

进一步地，所述预处理系统包括紫外照射箱、粉碎装置和烘干装置，所述紫外照射箱、粉碎装置和烘干装置通过原料传送带依次连接，所述烘干装置出料端与螺旋输送机进料端连接。

进一步地，所述出气管道上连通回气管道，所述回气管道连通共热解炉内腔，所述回气管道上设置回气阀门。

进一步地，所述紫外照射箱罩设在原料传送带的上方，紫外照射箱内设置紫外照射灯；所述紫外照射箱靠近原料传送带进料端的一侧设有塑料进料斗；

所述紫外照射箱远离塑料进料斗的一端设有开口，所述原料传送带上靠近紫外照射箱开口的位置设有生物质进料斗，所述生物质进料斗罩设在原料传送带上方。

进一步地，所述粉碎装置设置在生物质进料斗的后方，所述粉碎装置为锤式粉碎机；

所述烘干装置为真空干燥箱。

进一步地，所述门板侧部固定在转轴上，所述转轴转动设置在共热解炉炉体上；所述转轴的一端伸出共热解炉炉体，并与电机传动连接。

进一步地，所述共热解产物收集仓的侧部设有仓门；

所述共热解炉炉体上设有安装孔，所述安装孔内安装有温度传感器；

所述共热解炉炉体底部侧壁上开设有点火器安装孔，所述点火器安装孔内安装有点火器。

本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

1、本实用新型采用将共热解产物收集仓直接连通设置在共热解炉的底部，两者内腔连接，并在两者之间设置可自动开合的出料门，使共热解产物能够直接进入共热解产物收集仓内，避免经过管线，解决了现有技术中共热解产物堵塞管线的问题，提高了设备的使用寿命，设备寿命能够提高30%；并且设置自动刮料器，自动刮料器通过剪式伸缩机构带动刮刀运动，将出料门门板上的残留共热解产物清理干净。

2、本实用新型中共热解炉与共热解产物收集仓直接连通，不使用管线，结构简单，便于清理与维护。

3、本专利采用原料预处理系统，原料预处理系统包括依次连接的紫外照射箱、粉碎装置和烘干装置，可以对塑料原料进行紫外照射处理，对塑料和生物质原料一起进行粉碎，对粉碎后的原料进行烘干，预处理后的原料再进行共热解反应，可以提高共热解效率，提高生物炭、热解油和热解气产量。

4、本设备设置有预处理系统、共热解炉及产物收集系统，适用于各种比例的共热解原料，能够降低筛选和挑拣的人力物力，并能够提高废塑料与生物质的处理效率。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是共热解炉的立体图；

图3是共热解炉的剖视图；

图4是共热解炉的另一剖视图。

图中，

1-塑料进料斗，2-支撑架，3-紫外照射箱，4-生物质进料斗，5-原料传送带，6-粉碎装置，7-烘干装置，8-螺旋输送机，9-共热解炉，91-进料口，92-出料门,921-门板，922-转轴，93-出气口，94-出气管道，95-回气管道，96-回气阀门，97-进气口，98-压实器，981-压杆，982-压板，99-自动刮料器，991-刮刀，992-剪叉式伸缩机构，910-安装孔，911-点火器安装孔，10-共热解产物收集仓，101-仓门，11-第一冷凝器，12-第一冷凝产物收集罐，13-第二冷凝器，14-第二冷凝产物收集罐，15-气体收集罐。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

实施例

如图1-4共同所示，本实用新型提供一种基于塑料与生物质的共热解设备，包括共热解炉9，所述共热解炉9为方形筒体结构，所述共热解炉9上设有进料口91，所述共热解炉9的进料口通过螺旋输送机8与原料预处理系统连接，所述原料预处理系统对供热解的塑料和生物质原料进行预处理。

所述共热解炉9底部设置共热解产物收集仓10，共热解炉9和共热解产物收集仓10的内腔相连，共热解炉9和共热解产物收集仓10的内腔之间设置可开合的出料门92；共热解炉9内原料共热解时，出料门92处于关闭状态时；共热解完成后，出料门92开启，共热解炉9内的固体共热解产物自动落入共热解产物收集仓10内。

所述共热解炉9的顶部开设有出气口93，所述出气管道94的末端依次连接第一冷凝器11和第二冷凝器13，热解气经出气口93依次进入第一冷凝器11和第二冷凝器13进行冷凝；第二冷凝器13的气体出口通过管道连接气体收集罐15，用于收集冷凝后剩余的气体产物。

进一步地，所述第一冷凝器11和第二冷凝器13的冷凝液出口分别连接有第一冷凝产物收集罐12和第二冷凝产物收集罐14，用于收集冷凝产物。

所述共热解炉9的上部侧壁上开设进气口97；所述出气口93连接出气管道94，出气管道94上连接回气管道95，所述回气管道95连接进气口97，所述回气管道95上设置回气阀门96。打开回气阀门96，共热解气的一部分通过回气管道95、进气口97回流至共热解炉9中。

所述预处理系统包括通过料传送带5依次连接的紫外照射箱3、粉碎装置6和烘干装置7，所述原料传送带5设置在支撑架2上，所述紫外照射箱3罩设在原料传送带5的上方，紫外照射箱3内设置紫外照射灯，对原料传送带5上的塑料原料进行紫外照射；所述紫外照射箱3靠近原料传送带5进料端的一侧设有塑料进料斗1，塑料原料经塑料进料斗1送入紫外照射箱3罩设的原料传送带5上。

所述紫外照射箱3远离塑料进料斗1的一端设有开口，供原料传送带5和其上的原料通过，原料传送带5上靠近紫外照射箱3开口的位置设有生物质进料斗4，所述生物质进料斗4罩设在原料传送带5上方，生物质原料经生物质进料斗4进入到原料传送带5上，与紫外照射箱3罩设后的塑料原料混在一起。

所述粉碎装置6设置在生物质进料斗4的后方，所述粉碎装置6为锤式粉碎机，锤式粉碎机在工作时，通过高速旋转的锤片打击粉碎室内的物料和粉碎室内的齿板等部件对物料的搓擦共同作用来粉碎物料。

所述粉碎装置6的出料口通过原料传送带5与烘干装置7的进料口连接，所述烘干装置7为真空干燥箱，烘干装置7的出料口连接螺旋输送机8。

所述共热解炉9内部设置有可上下移动的压实器98，通过压实器98将进入共热解炉9内的原料压实。所述压实器98包括可滑动贯穿共热解炉9顶壁的压杆981，所述压杆981的下部固设有用于压实原料的压板982，所述压杆981的上部通过传动结构与驱动电机连接，所述传动结构可以为齿轮齿条结构等将驱动电机的旋转运动转换为压杆981的上下直线运动。

所述出料门92包括可相对开合的两个门板921，两个门板921可相向或者背向转动，以开启或者关闭，

所述门板921侧部固定在转轴922上，所述转轴922转动设置在共热解炉9炉体上，所述转轴922的一端伸出共热解炉9炉体，并与电机传动连接。

出料门92打开后，大部分共热解产物直接落入共热解产物收集仓10内，但是在出料门92上会粘附有部分共热解产物，为了清理黏连在出料门92上的供热解产物，所述共热解炉9内设有两个自动刮料器99，两个自动刮料器99与两个门板921一一对应；所述自动刮料器99包括刮刀991，所述刮刀991与门板921的长度相适配，所述刮刀991固设在剪叉式伸缩机构992的下端，所述剪叉式伸缩机构992的上端安装在共热解炉9炉体上，所述剪叉式伸缩机构992沿倾斜方向伸缩，所述剪叉式伸缩机构992的倾斜角度与门板921打开后的倾斜角度相同。

需要说明的是，剪叉式伸缩机构992的具体结构为现有技术，此处不再赘述。

进一步地，所述共热解产物收集仓10的侧部设有仓门101，仓门101可开合，便于生物炭的收集，并以保证共热解炉9至共热解产物收集仓10的畅通。

进一步地，所述共热解炉9炉体上设有安装孔910，所述安装孔910内安装有温度传感器，用于检测共热解炉9内温度；优选地，所述安装孔910设置两个，两个安装孔910分别设置在共热解炉9相对的侧壁上。

进一步地，所述共热解炉9炉体底部侧壁上开设有点火器安装孔911，所述点火器安装孔911内安装有点火器，用于共热解炉9内原料的点火。

采用本实用新型的共热解方法，包括以下步骤：

步骤1，原料预处理

原料预处理包括紫外照射塑料原料、粉碎塑料和生物质原料、烘干原料。

紫外照射塑料原料：将塑料填充至塑料进料斗，使塑料通过塑料进料斗落入至紫外照射箱内的原料传送带上；在紫外照射箱内，对塑料原料进行紫外照射。

紫外照射灯管的紫外照射中心波长为254nm，功率为20W，照射时间为24小时。

粉碎塑料和生物质原料：紫外照射完成后的塑料，经原料传送带输送出紫外照射箱，与从生物质进料斗送入的生物质原料一起送入粉碎装置进行粉碎，得到原料颗粒。

粉碎后的原料颗粒直径为5~10mm，长度＜20mm。

烘干原料：粉碎后的原料颗粒经传动带烘干装置，进行烘干，烘干采用真空烘干箱，烘干温度为RT+10℃~200℃，真空度为133Pa，控温精度为±1℃。采用逆流辅以烘干时采用顺流的逆混流干燥工艺，逆流干燥过程中干燥介质与混合原料呈反向运动，混合原料在自身重力作用下向下连续流动，热风介质在风压驱动下被迫向上穿过混合原料，带走混合原料中的水分，能提高能量利用效率，提高干燥后品质。

步骤2，原料共热解

烘干后的物料经螺旋输送机送入共热解炉内，采用压实器压实，通过点火器点火，共热解炉内原料开始燃烧，温度传感器测得共热解炉内温度上升至反应温度后，进入稳定燃烧阶段，原料开始进行共热解反应，得到共热解产物。

共热解产物包括热解气、生物炭及热解油。

步骤3，收集共热解产物

热解气通过出气口排出后，一部分热解气然后经出气管道依次送入第一冷凝器和第二冷凝器进行一次冷凝和二次冷凝，冷凝后的液体产物分别通过第一冷凝产物收集罐和第二冷凝产物收集罐收集，冷凝后的气体通过管道进入气体收集罐收集。另一部分热解气经回气管道、进气口回流至共热解炉内，再次参与热解反应，达到热解气循环利用的目的。

共热解反应完成后，出料门向下打开，剪叉式伸缩机构带动刮刀向下运动，在其推动下及共热解产物的重力作用下，生物炭及部分热解油落至共热解产物收集仓中，并进行收集处理。同时门板上黏连的共热解产物残留，被刮刀清理干净。

以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于塑料与生物质的共热解设备，其特征在于，包括共热解炉（9），所述共热解炉（9）底部设有共热解产物收集仓（10），所述共热解炉（9）和共热解产物收集仓（10）的内腔相连，所述共热解炉（9）和共热解产物收集仓（10）的内腔之间设置可开合的出料门（92）；

所述共热解炉（9）的顶部开设有出气口（93），所述出气口（93）连接出气管道（94），所述出气管道（94）的末端依次连接第一冷凝器（11）和第二冷凝器（13），所述第二冷凝器（13）的气体出口连接气体收集罐（15）；

所述共热解炉（9）的进料口连接螺旋输送机（8），所述螺旋输送机（8）的进料端设有原料预处理系统。

2.如权利要求1所述的一种基于塑料与生物质的共热解设备，其特征在于，所述出料门（92）包括可开合的两个门板（921），两个门板（921）可相向或者背向转动；

所述共热解炉（9）内设有两个自动刮料器（99），两个自动刮料器（99）与两个门板（921）一一对应。

3.如权利要求1所述的一种基于塑料与生物质的共热解设备，其特征在于，所述共热解炉（9）内部设置有可上下移动的压实器（98）；

所述压实器（98）包括可滑动贯穿共热解炉（9）顶壁的压杆（981），所述压杆（981）的下部固设有用于压实原料的压板（982）。

4.如权利要求2所述的一种基于塑料与生物质的共热解设备，其特征在于，所述自动刮料器（99）包括刮刀（991），所述刮刀（991）与门板（921）的长度相适配，所述刮刀（991）固设在剪叉式伸缩机构（992）的下端；

所述剪叉式伸缩机构（992）的上端安装在共热解炉（9）炉体上，所述剪叉式伸缩机构（992）沿倾斜方向伸缩，所述剪叉式伸缩机构（992）的倾斜角度与门板（921）打开后的倾斜角度相同。

5.如权利要求1所述的一种基于塑料与生物质的共热解设备，其特征在于，所述预处理系统包括紫外照射箱（3）、粉碎装置（6）和烘干装置（7），所述紫外照射箱（3）、粉碎装置（6）和烘干装置（7）通过原料传送带（5）依次连接，所述烘干装置（7）出料端与螺旋输送机（8）进料端连接。

6.如权利要求1所述的一种基于塑料与生物质的共热解设备，其特征在于，所述出气管道（94）上连通回气管道（95），所述回气管道（95）连通共热解炉（9）内腔，所述回气管道（95）上设置回气阀门（96）。

7.如权利要求5所述的一种基于塑料与生物质的共热解设备，其特征在于，所述紫外照射箱（3）罩设在原料传送带（5）的上方，紫外照射箱（3）内设置紫外照射灯；所述紫外照射箱（3）靠近原料传送带（5）进料端的一侧设有塑料进料斗（1）；

所述紫外照射箱（3）远离塑料进料斗（1）的一端设有开口，所述原料传送带（5）上靠近紫外照射箱（3）开口的位置设有生物质进料斗（4），所述生物质进料斗（4）罩设在原料传送带（5）上方。

8.如权利要求7所述的一种基于塑料与生物质的共热解设备，其特征在于，所述粉碎装置（6）设置在生物质进料斗（4）的后方，所述粉碎装置（6）为锤式粉碎机；

所述烘干装置（7）为真空干燥箱。

9.如权利要求2所述的一种基于塑料与生物质的共热解设备，其特征在于，所述门板（921）侧部固定在转轴（922）上，所述转轴（922）转动设置在共热解炉（9）炉体上；所述转轴（922）的一端伸出共热解炉（9）炉体，并与电机传动连接。

10.如权利要求1所述的一种基于塑料与生物质的共热解设备，其特征在于，所述共热解产物收集仓（10）的侧部设有仓门（101）；

所述共热解炉（9）炉体上设有安装孔（910），所述安装孔（910）内安装有温度传感器；

所述共热解炉（9）炉体底部侧壁上开设有点火器安装孔（911），所述点火器安装孔（911）内安装有点火器。