一种用于低温易熔融的有机物料的热解装置的制作方法

本发明涉及有机物料的热解领域，具体涉及用于低温易熔融的有机物料的热解装置。

背景技术：

对于在低温下就发生形态变化的有机物料，例如在低温下易熔融的物料，如生活用塑料袋、包装用塑料、塑料制品等，在生活中的应用愈加广泛。随着地下资源的不断开采，这类有机物料的应用将深入到更多的领域，由此产生的垃圾也将成为严峻的问题。目前，已经有些报道开始关注这类物料的垃圾处理问题，但是还未从根本上解决问题。

已经有多个报道公开了有机物料的热解工艺和热解炉。根据有机物料的物理化学性质，所用热解炉的形式是多种多样的。但是，多数报告主要针对的是在高温下才能发生形态变化的物料，例如煤炭、厨余垃圾、电子垃圾等。使用这样的热解装置来处理在低温下即发生形态变化的有机物料，则会产生诸多问题。例如，由于诸如生活用塑料袋、包装用塑料、塑料制品等这类有机物料的熔点较低，在低温下即可熔融，那么当将这类有机物料注入到常规热解装置中进行热解处理时，这类有机物料在进入到热解装置中即会发生熔融，粘附在热解装置内部的部件上，导致热解难以进行，对热解装置本身也会产生不利影响，由此，不仅不能有效地热解这类有机物料，还会缩短热解装置的寿命。

因此，针对低温易熔融有机物料研发一种更有效的热解装置，是刻不容缓的。

技术实现要素：

为了解决低温易熔融有机物料的热解问题，本发明的发明人针对低温易熔融的有机物料提出了一种新型的热解装置。

本发明的用于低温易熔融的有机物料的热解装置，包括柱形的热解装置本体，所述热解装置本体的内腔形成热解室，包裹在所述热解装置本体的外壁上的传热层、套设在所述传热层外部的烟气室壁，在所述传热层和所述烟气室壁之间形成烟气室，

在所述热解装置本体的一端设置有进料口，另一端设置有热解气出口和出炭口，其中所述热解气出口和所述出炭口的位置是相对的；

在所述热解装置本体的中心轴上设置有转动轴，所述转动轴贯穿所述热解室，并由设置在所述热解装置本体外部的变频电机驱动；

固定安装在所述转动轴上的至少一个搅拌刮板，所述搅拌刮板与所述转动轴垂直设置。

在一个实施方案中，所述搅拌刮板包括刮板、连接杆、固定槽和内置在所述固定槽中的弹簧，所述刮板固定在所述连接杆的末端，所述连接杆的另一端固定连接至所述弹簧，所述固定槽固定连接在所述转动轴上。

在一个实施方案中，所述转动轴上还设置有进料螺旋，所述进料螺旋从所述进料口起沿着所述转动轴延伸，所述搅拌刮板从所述进料螺旋的末端起布置在所述转动轴上。

在一个实施方案中，所述进料螺旋占据所述转动轴1/3-1/2的长度。

在一个实施方案中，所述搅拌刮板占据所述转动轴1/2-2/3的长度。

在一个实施方案中，所述刮板的厚度为30-50mm。

在一个实施方案中，所述连接杆的直径为30-50mm。

在一个实施方案中，所述弹簧为可伸缩弹簧，所述弹簧的直径为30-50mm。

在一个实施方案中，在所述热解装置的水平轴面上，所述刮板与所述热解装置的中心轴呈10-20°的角度。

本发明的热解装置是使用热烟气来完成有机物料的热解。通过采用本发明的热解装置，有机物料能够在加热过程中均匀地受热，并可实现废弃塑料的分段热解。通过在热解装置中设置搅拌刮板有效解决了热解室壁面结焦问题，最终高效的将有机物料裂解为热解气、热解油、热解炭产品。

附图说明

图1是本发明热解装置的示意图；

图2是本发明热解装置中的搅拌刮板的示意图。

附图标记说明：

1-热解室、2-进料口、3-烟气出口、4-第一热解气出口、5-第二热解气出口、6-烟气进口、7-出炭口、8-螺旋、9-搅拌刮板、10-烟气室、11保温层、12-传热层、13-变频电机

91-刮板，92-连接杆，93-固定槽，94-弹簧

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将对本发明做详细的说明。

本发明的用于低温易熔融的有机物料的热解装置，包括柱形的热解装置本体，所述热解装置本体的内腔形成热解室，包裹在所述热解装置本体的外壁上的传热层、套设在所述传热层外部的烟气室壁，在所述传热层和所述烟气室壁之间形成烟气室，

在所述热解装置本体的一端设置有进料口，另一端设置有热解气出口和出炭口，其中所述热解气出口和所述出炭口的位置是相对的；

在所述热解装置本体的中心轴上设置有转动轴，所述转动轴贯穿所述热解室，并由设置在所述热解装置本体外部的变频电机驱动；

固定安装在所述转动轴上的至少一个搅拌刮板，所述搅拌刮板与所述转动轴垂直设置。

在一个实施方案中，所述搅拌刮板包括刮板91、连接杆92、固定槽93和内置在所述固定槽中的弹簧94，所述刮板91固定在所述连接杆92的末端，所述连接杆92的另一端固定连接至所述弹簧94，所述固定槽93固定连接在所述转动轴上。

在一个实施方案中，所述转动轴上还设置有进料螺旋，所述进料螺旋从所述进料口起沿着所述转动轴延伸，所述搅拌刮板从所述进料螺旋的末端起布置在所述转动轴上。

在一个实施方案中，所述进料螺旋占据所述转动轴1/3-1/2的长度。

在一个实施方案中，所述搅拌刮板占据所述转动轴1/2-2/3的长度。

在一个实施方案中，所述刮板的厚度为30-50mm。

在一个实施方案中，所述连接杆的直径为30-50mm。

在一个实施方案中，所述弹簧为可伸缩弹簧，所述弹簧的直径为30-50mm。

在一个实施方案中，在所述热解装置的水平轴面上，所述刮板与所述热解装置的中心轴呈10-20°的角度。

在本发明的一个具体实施方案中，本发明所述的热解装置如图1所示，

其包括：热解室1、进料口2、烟气出口3、第一热解气出口4、第二热解气出口5、烟气进口6、出炭口7、螺旋8、搅拌刮板9、烟气室10、保温层11、传热层12、变频电机13。

所述热解室1用于发生热解反应，所述热解室1的外壁包裹有传热层12，其采用波纹状，以增加热烟气与热解室的传热面积，达到增强传热的目的；

第一热解气出口4设置于所述热解室1的中部并且与所述热解室1连通，第二热解气出口5设置在所述热解室1的末端并且与所述热解室1连通；

所述热解室1的中心轴上设置有转动轴，所述转动轴贯穿所述热解室，并由外部的变频电机驱动。所述热解室1的内部设置有螺旋，所述螺旋的中心轴与所述转动轴的轴心重合，并且所述螺旋布置在所述热解室1的前段。所述螺旋的长度占所述热解室长度的1/3-1/2。本发明利用螺旋可实现将物料均匀地布置在所述热解室1内。

所述热解室1内设置有搅拌刮板9，搅拌刮板9固定布置在所述中心轴上，并且能够随着中心轴的转动而转动。搅拌刮板9遍布在所述热解室1的后段。搅拌刮板9遍布的长度占所述热解室长度的1/2-2/3。本发明采用搅拌刮板可实现热解物料的搅动，并可以不断清除在所述热解室1的内壁上由于受热而产生的结焦物料，由此有效防止结焦产生的热滞现象。

其中，所述螺旋与所述热解室1外壁的间距为2-5mm；搅拌刮板可与热解室的内壁接触。

所述烟气室10为传热层12与保温层11之间形成的夹层空间。热烟气在所述烟气室内流通，通过间接换热方式将热量传递到热解室1，对热解室1进行加热，为热解反应提供能量。

所述热解室1的外壁上设置有进料口2，位于所述热解室1的前段并且与所述热解室1连通。

所述热解室1的外壁上设置有出炭口7，位于所述热解室的末端底部，与所述热解室1连通。热解物料经进料口7加入到热解装置内，热解产生的热解炭则经过出炭口7排出热解装置；

烟气室10的外壁上设置有烟气出口3和烟气进口6。烟气出口3位于烟气室10的前段靠近进料口2，并且与烟气室10连通。烟气进口6设置在烟气室10的末端与烟气室10连通。热烟气的流动方向与在热解室的物料的输送方向呈逆流方式。

热解装置的外部设置有变频电机，与热解室1内部的转动轴驱动连接，用于驱动转动轴。

在另一个实施方案中，本发明热解装置中的搅拌刮板9如图2所示。

搅拌刮板9包括：刮板、连接杆、固定槽、弹簧。所述刮板的材质为不锈钢板，厚度30-50mm。连接杆为不锈钢圆柱，直径30-50mm。固定槽为不锈钢圆柱，直径100-200mm。弹簧为可伸缩弹簧，选用不锈钢材质；直径为30-50mm。刮板与连接杆以焊接方式连接。连接杆与弹簧连接。所述弹簧与固定槽底部连接；所述固定槽与热解装置的中心轴焊接；

所述固定槽圆柱体中心有圆柱型凹槽，弹簧及连接杆安装在凹槽内；

刮板与热解装置的中心轴呈10-20°的角度。

在实施过程中，热解室内的物料在输送过程中，不断地被刮板搅动和刮起。弹簧能够解决由不同温度的热变形导致的装置无法运转的问题。

保温层11的材料可以是岩棉，厚度在50-80mm范围内，这样的保温层具有很好的保温效果。

传热层12包裹在所述热解室的外壁上，传热层12的材质为不锈钢材料，与热解室外壁的材质相同，传热层12的表面上设置有波纹状，以增强传热效果。

利用本发明所述的热解装置对有机物料进行热解的方法如下所述：

经过破碎的有机物料送至进料口2，经进料口2送至热解室1内；

高温热烟气从烟气进口6通入烟气室10内，低温烟气从烟气出口3排出；

热烟气的流动方向与热解室内的物料输送方向呈逆流方式。高温热烟气在所述烟气室内流通，通过间接换热方式将热量传递到热解室1，对热解室1进行加热，为热解反应提供能量。有机物料在热解室内发生热解反应，发生化合物之间的化学键断裂和重组。进行热量传递之后，高温热烟气的温度降低，形成低温烟气，并从烟气出口3排出。

在热解室内，有机物料首先在螺旋搅拌条件下发生熔融和低温热解反应，产生低温热解蒸汽，并从第一热解气出口4导出。经过低温加热熔融的废弃物料随着螺旋继续输送，到达热解室1的后段，在搅拌刮板9的搅拌下重复混合加热，发生高温热解反应，产生高温热解蒸汽，并从第二热解气出导出。

有机物料在热解室发生热解反应产生热解炭，并从出炭口7排出；

其中，所述有机物料可以包括：pet、abs、eps、pvc、pp、pe等，破碎后的粒径范围小于50mm。

其中，所述高温烟气温度控制在700-900℃。低温烟气温度控制在400-600℃。

其中，所述加热熔融及低温热解的温度控制在150℃-320℃。

其中，所述高温热解的最终反应温度控制在400℃-700℃。

当有机物料为废弃塑料时，富含pvc的废弃塑料在加热熔融及低温热解阶段发生脱氯反应。

本发明的热解装置的热解室内设置有螺旋及搅拌刮板，两种装置的组合能够确保有机物料在热解过程中均匀受热，减少因结焦而产生的热滞现象。同时在热解室内实现了分段热解，实现了对不同有机物料的高效热解，特别适用于低温易熔融的有机物料，尤其是对含氯的pvc塑料可实现先脱氯再进行高温热解，能够有效减少热解产物中氯的含量。通过使烟气的流通方向与有机物料的输送方向呈现逆流，并将热解室的外壁设置成波纹状，有利于提高传热效果。本发明的热解装置有效解决了常规热解技术面临的技术难点，具有很强的先进性。

实施例

本实施例以废弃塑料为例，利用本发明的热解装置对废弃塑料进行热解。具体过程如下所述：

(1)将经过破碎的废弃塑料送至进料口，经进料口送至热解装置中的热解室内；

(2)高温热烟气从烟气进口通入烟气室内，低温烟气从烟气出口排出；

(3)送至热解室的废弃塑料，首先在螺旋搅拌条件下发生熔融和低温热解反应，富含pvc的废弃塑料在此阶段发生脱氯反应，产生的低温热解蒸汽从第一热解气出口导出；

(4)经过低温加热熔融的废弃物料随着螺旋输送，达到热解室的后段，在搅拌刮板的搅拌下重复混合加热，发生高温热解反应，产生的高温热解蒸汽从第二热解气出口导出；

(5)废弃塑料在热解室产生的热解炭从出炭口排出；

其中，步骤(1)中，所述塑料物料可以包括：pet、abs、eps、pvc、pp、pe等，破碎的粒径范围小于50mm；

其中，步骤(2)中，所述高温烟气温度控制在800℃，低温烟气温度控制在550℃；

其中，步骤(3)中，所述的加热熔融及低温热解温度控制在250℃，

其中，步骤(4)中所述高温热解最终反应温度控制在500℃；

某造纸废弃塑料热解产率如下：气产率：12％；热解油产率：51％，热解炭产率：18％。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。