一种电子垃圾裂解装置的制作方法

本发明涉及垃圾热解
技术领域：
，尤其是涉及一种电子垃圾裂解装置。
背景技术：
：近年来，各种电子产品日新月异，且新旧更替越来越快，由此而产生的电子垃圾正以指数级的增长。其含有的重金属元素会严重的污染环境，电子垃圾如果处理不当就会产生二恶英等有毒有害气体造成二次污染。目前用于电子线路板的处理方法主要由机械物理法、冶金提取法、生物处理法和热解法等等，其中机械物理法、冶金提取法、生物处理法等主要侧重于电路板中金属的回收，采用热解法不仅能够回收线路板中的金属而且也能实现线路板中树脂、玻璃纤维等非金属成分的资源化，传统热解方式不能实现连续进出料，且热解工艺复杂、热解效率低、能耗较高、炉内压力不稳定。现有的电子垃圾热解反应器多采用热重实验设备，采用的装置为固定床热解实验装置，该装置主要包括电阻炉、热解反应器、氮气瓶以及气体收集袋等。其中电阻炉提供热源，其内部有一个空间，热解反应器为一个圆柱形容器，物料便放入热解反应器中。热解实验时，首先把装有物料的热解反应器放入到电阻炉内，然后打开氮气瓶通入氮气开始吹扫，吹扫足够时间后，电阻炉通电产生高温温度场，物料便开始热解，气袋开始收集气体，等气体不再生成时，实验结束，待炉体自然冷却至40℃，打开炉体，取出热解残余物，做称重及元素分析，最后关闭仪器，上述固定床热解实验方法，是不能实现物料连续进出的，相应的也不能实现物料连续热解。因此如何设计一种高效、能充分回收资源的电子垃圾处理装置成为本领域亟需解决的问题。技术实现要素：本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供了一种电子垃圾裂解装置，所述的电子垃圾裂解装置具有热解效率高、连续进出料以及装置内的热源、压力、气氛稳定、二次资源利用节能效果显著等优点。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：本发明提出了一种电子垃圾裂解装置，根据本发明的实施例，该装置包括：电子垃圾裂解反应器和电加热系统，其中，所述电子垃圾裂解反应器包括：物料裂解组件、反应器壳体和间接换热器，所述物料裂解组件横跨所述反应器壳体的两侧，并且所述物料裂解组件的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，所述间接换热器位于所述反应器壳体的外部，并且所述间接换热器的进气端与位于所述反应器壳体中部的油气出口管相连，出气端与位于所述反应器壳体中部的热解气进口管相连，用于使热解气中的焦油与热解气进行冷却分离，所述热解气经所述热解气进口管再次进入所述裂解装置中进行裂解；所述物料裂解组件包括螺旋壳体和推进螺旋,其中，所述螺旋壳体自所述反应器壳体一侧沿所述反应器壳体内腔延伸穿过所述反应器壳体的另一侧，所述螺旋壳体的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，使得所述反应器壳体与所述螺旋壳体之间形成密闭空间，在密闭空间内所述螺旋壳体外包裹绝缘层，所述绝缘层外包裹安装所述加热模块；所述电加热系统，位于所述密闭空间的内部，包括：用于提供热源的加热模块和用于保证所述加热模块中的电热丝与所述物料热解组件中的螺旋壳体绝缘的绝缘层，所述绝缘层位于所述密闭空间内部的螺旋壳体的外表面，所述加热模块设于所述绝缘层的外表面。发明人发现，根据本发明实施例的该装置，可实现连续进出物料，物料在热解反应器内被平铺，与螺旋壳体接触充分，高温螺旋壳体通过辐射和导热两种方式给物料加热，因此物料能够被充分快速的热解，且物料在热解过程中被推进螺旋逐渐向前推进，实现了边热解边推进的功能；同时热解产生的高温产物经过间接换热器后得以分离出焦油和热解气，分离后的热解气经过热解气进口再次进入到第三个模块进行裂解，产生的裂解气被排出收集，裂解后的渣料从渣料出口排出；而且利用电加热系统作为热解反应器的热源，其加热模块所加电压可以精确控制，由于采用了电加热方式，升温速率可以实现精确控制，从而实现了高效稳定供热；此外，电加热系统与热解反应器连接在一起组成电子垃圾裂解装置，实现了连续进出物料、物料被连续的快速充分裂解以及深度裂解电子垃圾，回收二次资源再利用，高效节能等功能。根据本发明的实施例，所述油气出口管一端位于所述反应器壳体的外部，与所述间接换热器的进气端相连，另一端伸入所述反应器壳体内部与所述螺旋壳体相连，用于使在所述螺旋壳体内部产生的热解气及焦油通过所述油气出口管进入所述间接换热器进行冷却分离；所述热解气进口管一端位于所述反应器壳体的外部，与所述间接换热器的出气端相连，另一端伸入所述反应器壳体内部与所述螺旋壳体相连，用于使经所述间接换热器分离后的热解气再次通过所述热解气进口管进入所述螺旋壳体的内部进行裂解。根据本发明的实施例，裸露在所述反应器壳体外部的所述螺旋壳体上设置有物料进口、裂解气出口和渣料出口，并且所述物料进口位于所述螺旋壳体左上部，所述裂解气出口位于所述螺旋壳体右上部，所述渣料出口位于所述螺旋壳体右下部。根据本发明的实施例，所述推进螺旋位于所述螺旋壳体内部，并且所述物料推进螺旋包括螺旋轴和螺旋叶片，所述螺旋叶片固定于所述螺旋轴上并被设置为与所述螺旋轴同轴转动，所述螺旋轴在所述物料进口一侧伸出所述螺旋壳体，并与电机相连，所述螺旋叶片的长度与所述螺旋壳体相同。根据本发明的实施例，所述间接换热器的右下部设有焦油出口，用于排出通过所述间接换热器分离后的焦油。根据本发明的实施例，所述电子垃圾裂解反应器的运行温度为600-1050℃，并且所述加热模块在长度方向上分为至少三个区，并能分别控制各区的升温速度。根据本发明的实施例，所述加热模块在长度方向上分成的区分为一区、二区和三区，其中，一区温度为600-750℃，升温速率为40-80℃/min，二区温度为750-900℃，升温速率为30-60℃/min，三区温度为900-1050℃，升温速率为20-60℃/min，所述油气出口管位于所述二区，所述热解气进口管位于所述三区。根据本发明的实施例，所述加热模块包括纤维模块、电热丝和接线柱，所述纤维模块为半圆环形状，所述圆环内环沿内壁圆周方向设有凹槽，所述电热丝以螺旋形式缠绕在所述凹槽上，所述接线柱一端穿过所述纤维模块分别与电热丝的两端连接，所述接线柱的另一端与所述装置电路连接。根据本发明的实施例，所述螺旋壳体是耐热钢壳体,厚度是5-8mm。根据本发明的实施例，所述反应器壳体的内部填充有保温材料，所述保温材料是保温棉和石棉板，且保温棉填充需要压实，以保证保温性。本发明至少具有以下有益效果：该装置可实现连续进出物料，物料在热解反应器内被平铺，与螺旋壳体接触充分，高温螺旋壳体通过辐射和导热两种方式给物料加热，因此物料能够被充分快速的热解，且物料在热解过程中被推进螺旋逐渐向前推进，实现了边热解边推进的功能；同时热解产生的高温产物经过间接换热器后得以分离出焦油和热解气，分离后的热解气经过热解气进口再次进入到第三个模块进行裂解，产生的裂解气被排出收集，裂解后的渣料从渣料出口排出；而且利用电加热系统作为热解反应器的热源，其加热模块所加电压可以精确控制，由于采用了电加热方式，升温速率可以实现精确控制，从而实现了高效稳定供热；此外，电加热系统与热解反应器连接在一起组成电子垃圾裂解装置，实现了连续进出物料、物料被连续的快速充分裂解以及深度裂解电子垃圾，回收二次资源再利用，高效节能等功能。附图说明图1是本发明电子垃圾裂解装置的结构示意图。图2是本发明电子垃圾裂解装置的加热模块结构示意图。图3是本发明电子垃圾裂解装置的加热模块俯视图。其中，推进螺旋10，物料进口11，油气出口管12，间接换热器13，焦油出口14，热解气进口管15，反应器壳体16，螺旋壳体17，裂解气出口18，渣料出口19，螺旋轴20，螺旋叶片21，电机22，保温材料23，绝缘层24，一区加热模块25，二区加热模块26，三区加热模块27，纤维模块28，电热丝29，接线柱30。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。本发明提出了一种电子垃圾裂解装置，根据本发明的实施例，图1是本发明电子垃圾裂解装置的结构示意图，参照图1所示，该装置包括：电子垃圾裂解反应器和电加热系统，其中，所述电子垃圾裂解反应器包括：物料裂解组件、反应器壳体16和间接换热器13，其中，在所述反应器壳体的内部填充有保温材料23，所属保温材料的具体种类不受限制，只要能够起到高效保温的作用即可，根据本发明的一些实施例，本发明所述保温材料优选为保温棉和石棉板，且保温棉填充需要压实，以保证保温性，用于减小所述反应器壁面的散热损失。根据本发明的实施例，参照图1所示，所述油气出口管一端位于所述反应器壳体的外部，与所述间接换热器的进气端相连，另一端伸入所述反应器壳体内部与所述螺旋壳体相连，用于使在所述螺旋壳体内部产生的热解气及焦油通过所述油气出口管进入所述间接换热器进行冷却分离；所述热解气进口管一端位于所述反应器壳体的外部，与所述间接换热器的出气端相连，另一端伸入所述反应器壳体内部与所述螺旋壳体相连，用于使经所述间接换热器分离后的热解气再次通过所述热解气进口管进入所述螺旋壳体的内部进行裂解。根据本发明的实施例，参照图1所示，所述间接换热器包括：进气端、循环水进口、循环水出口、出气端和焦油出口14，所述间接换热器位于所述反应器壳体的外部，并且所述间接换热器的进气端与位于所述反应器壳体中部的油气出口管12相连；所述循环水进口和循环水出口位于所述间接换热器上，常温水通过所述循环水进口进入所述间接换热器，从油气出口管排出的所述高温油气经所述常温水降温分离，分离得到的热解气进入所述热解气进口管，常温水经过所述高温热解气之后温度升高，从所述循环水出口排出，充分利用热源，排出的高温水可供其他用途使用；所述出气端与位于所述反应器壳体中部的热解气进口管15相连，用于使热解气中的焦油与热解气进行冷却分离，所述热解气经所述热解气进口管再次进入所述裂解装置中进行裂解；焦油出口位于所述间接换热器的右下部，用于排出通过所述间接换热器分离后的焦油。根据本发明的实施例，所述液体产物焦油可以从所述间接换热器的焦油出口回收得到，以苯酚及其含其他官能团芳香族化合物、含苯环的芳香族化合物为主，是重要的化工原料；所述气体产物热解气中包含氢气、甲烷、一氧化碳、乙烷、丙烷等C4以下的烃类化合物，得到的热值较高的气体产品，所述高温气体产物经油气出口管进入到间接换热器被冷却至40℃以下时，液体产物焦油和气体产物热解气得以分离，分离后热解气进入热解气进口，进行进一步高温裂解，产生裂解气。根据本发明的实施例，参照图1所示，所述物料裂解组件横跨所述反应器壳体的两侧，并且所述物料裂解组件的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，所述物料裂解组件包括螺旋壳体17和推进螺旋10，所述螺旋壳体自所述反应器壳体一侧沿所述反应器壳体内腔延伸穿过所述反应器壳体的另一侧，所述螺旋壳体的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，使得所述反应器壳体与所述螺旋壳体之间形成密闭空间，在密闭空间内所述螺旋壳体外包裹绝缘层24，所述绝缘层外包裹安装所述加热模块；其中，所述螺旋壳体的具体材质不受限制，只要能够耐高温防腐蚀即可，根据本发明的一些实施例，本发明所述螺旋壳体优选为耐热钢壳体,厚度优选为5-8mm，并且裸露在所述反应器壳体外部的所述螺旋壳体上设置有物料进口11、裂解气出口18和渣料出口19，并且所述物料进口位于所述螺旋壳体左上部，所述裂解气出口位于所述螺旋壳体右上部，所述渣料出口位于所述螺旋壳体右下部，当电子垃圾物料从所述物料进口进入所述反应器进行热解，高温油气经所述油气出口管进入所述间接换热器降温分离，分离得到的焦油从所述焦油出口排出，分离得到的热解气从所述热解气进口管进入所述装置再次进行裂解，裂解产生的裂解气体从所述裂解气出口排出，产生的固渣从所述渣料出口排出。根据本发明的实施例，参照图1所示，所述推进螺旋位于所述螺旋壳体内部，并且所述物料推进螺旋包括螺旋轴20和螺旋叶片21，所述螺旋叶片固定于所述螺旋轴上并被设置为与所述螺旋轴同轴转动，所述螺旋轴在所述物料进口一侧伸出所述螺旋壳体，并与电机22相连，所述螺旋叶片的长度与所述螺旋壳体相同，所述推进螺旋在外部电机带动下以一定转速转动，所述物料进入到所述反应器之后，随着温度的升高而逐渐被热解，同时被向前推进，直至油气出口管下方处被热解完毕，热解产生的热解气体从油气出口进入间接换热器，经过分离后热解气再次进入到热解气进口管进行裂解，产生的裂解气被排出收集，裂解后的渣料从渣料出口排出。根据本发明的实施例，参照图1所示，所述电加热系统位于所述密闭空间的内部，包括：用于提供热源的加热模块和用于保证所述加热模块中的电热丝与所述物料热解组件中的螺旋壳体绝缘的绝缘层，所述绝缘层位于所述密闭空间内部的螺旋壳体的外表面，所述加热模块设于所述绝缘层的外表面；所述绝缘层的具体材质不受限制，只要在不影响本装置正常运作的前提下，具有绝缘的作用即可，根据本发明的一些实施例，本发明所述绝缘层优选为云母带，安装方式为缠绕包裹在所述螺旋壳体的外表面。根据本发明的实施例，所述电子垃圾裂解反应器的运行温度为600-1050℃，参照图1所示，所述加热模块在长度方向上分为至少三个区，并能分别控制各区的升温速度，优选的，分为一区加热模块25、二区加热模块26和三区加热模块27，分别布置于反应器壳体与螺旋壳体形成的密闭空间内部，且沿长度方向居中安装，其中，一区温度为600-750℃，升温速率为40-80℃/min，二区温度为750-900℃，升温速率为30-60℃/min，三区温度为900-1050℃，升温速率为20-60℃/min，更优选的，所述油气出口管位于所述二区，所述热解气进口管位于所述三区，所述推进螺旋在外部电机带动下以一定转速转动，物料进入到反应器之后，随着温度的升高而逐渐被热解，同时被向前推进，直至二区加热模块处被热解完毕，热解产生的热解气体从油气出口进入间接换热器，经过分离后热解气再次进入到三区模块进行裂解，产生的裂解气被排出收集。根据本发明的实施例，给上述一区、二区和三区的加热模块通电加热，所述一区、二区和三区的加热模块在一定电压作用下迅速升温，通过对所述三个区的加热模块给定电压的控制，调整合理的升温速率，一区加热模块控制温度在600-750℃，升温速率设置为40-80℃/min，二区加热模块控制温度在750-900℃，升温速率设置为30-60℃/min，三区加热模块控制温度在900-1050℃，升温速率设置为20-60℃/min，待温度进入设定值后，通过PID控制温度，实现工艺要求的温度，温度误差为±5℃。根据本发明的实施例，图2是本发明电子垃圾裂解装置的加热模块结构示意图，图3是本发明电子垃圾裂解装置的加热模块俯视图，参照图2和图3所示，所述加热模块包括纤维模块28、电热丝29和接线柱30，所述纤维模块的具体形状不受限制，可以为方形、锥形、圆形或者圆环形，根据本发明的一些实施例，本发明优选为半圆环形状，占用空间小，可以尽可能多的设置多个所述纤维模块，提高所述反应器内的温度，充分热解所述电子垃圾物料，所述圆环内环沿内壁圆周方向设有凹槽，所述电热丝以螺旋形式缠绕在所述凹槽上，所述接线柱一端穿过所述纤维模块分别与电热丝的两端连接，所述接线柱的另一端与所述装置电路连接。本发明通过下面步骤实现电子垃圾裂解装置的物料裂解过程：第一，电加热系统加热过程：给三个区的加热模块通电加热，加热模块在一定电压作用下迅速升温，通过对三个区加热模块给定电压的控制，调整合理的升温速率，一区加热模块控制温度在600-750℃，升温速率设置为40-80℃/min，二区加热模块控制温度在750-900℃，升温速率设置为30-60℃/min，三区加热模块控制温度在900-1050℃，升温速率设置为20-60℃/min。待温度进入设定值后，通过PID控制温度，实现工艺要求的温度，温度误差为±5℃。第二，物料热解过程：等反应器内温度稳定之后，螺旋壳体被加热到600-900℃，此时便可在物料进口放入物料，物料进入到推进螺旋之后边向前移动边被热解，同时热解产生的高温产物在二区时已经完全热解，从所述油气出口管经过间接换热器后分离出焦油和热解气，分离后的热解气经过热解气进口管再次进入到三区加热模块进行裂解，产生的裂解气从裂解气出口收集排出，裂解后的渣料从渣料出口排出。发明人发现，根据本发明实施例的该装置，可实现连续进出物料，物料在热解反应器内被平铺，与螺旋壳体接触充分，高温螺旋壳体通过辐射和导热两种方式给物料加热，因此物料能够被充分快速的热解，且物料在热解过程中被推进螺旋逐渐向前推进，实现了边热解边推进的功能；同时热解产生的高温产物经过间接换热器后得以分离出焦油和热解气，分离后的热解气经过热解气进口再次进入到第三个模块进行裂解，产生的裂解气被排出收集，裂解后的渣料从渣料出口排出；而且利用电加热系统作为热解反应器的热源，其加热模块所加电压可以精确控制，由于采用了电加热方式，升温速率可以实现精确控制，从而实现了高效稳定供热；此外，电加热系统与热解反应器连接在一起组成电子垃圾裂解装置，实现了连续进出物料、物料被连续的快速充分裂解以及深度裂解电子垃圾，回收二次资源再利用，高效节能等功能。实施例：电加热系统采用电热丝加热，电热丝直径为1.4mm，总长为15m，电子垃圾物料（主要为电路板、电线和键盘）被制成3-6mm的颗粒，进口物料量为1kg/h，最终得到的裂解渣料为0.5kg/h，产生的裂解气为0.25Nm3/h，产生的焦油0.3kg/h，实现了连续进出物料，裂解过程中，三个区的模块温度分别保持在650℃、850℃、1000℃，热源稳定性很好。裂解气化验成分如下：表1电子垃圾热解气成分名称H2CO2O2N2CH4CO含量(%)31.28.41.28.524.326.4对裂解后的固体残留物进行检测，发现主要成分是不可裂解的残碳和金属，金属主要包括铜、镍和铁，不含有树脂及玻璃纤维等可裂解的成分，裂解效果很好。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。当前第1页1 2 3