一種電子垃圾裂解裝置的製作方法
2023-10-11 09:17:19
本實用新型涉及垃圾熱解
技術領域：
，尤其是涉及一種電子垃圾裂解裝置。
背景技術：
：近年來，各種電子產品日新月異，且新舊更替越來越快，由此而產生的電子垃圾正以指數級的增長。其含有的重金屬元素會嚴重的汙染環境，電子垃圾如果處理不當就會產生二惡英等有毒有害氣體造成二次汙染。目前用於電子線路板的處理方法主要由機械物理法、冶金提取法、生物處理法和熱解法等等，其中機械物理法、冶金提取法、生物處理法等主要側重於電路板中金屬的回收，採用熱解法不僅能夠回收線路板中的金屬而且也能實現線路板中樹脂、玻璃纖維等非金屬成分的資源化，傳統熱解方式不能實現連續進出料，且熱解工藝複雜、熱解效率低、能耗較高、爐內壓力不穩定。現有的電子垃圾熱解反應器多採用熱重實驗設備，採用的裝置為固定床熱解實驗裝置，該裝置主要包括電阻爐、熱解反應器、氮氣瓶以及氣體收集袋等。其中電阻爐提供熱源，其內部有一個空間，熱解反應器為一個圓柱形容器，物料便放入熱解反應器中。熱解實驗時，首先把裝有物料的熱解反應器放入到電阻爐內，然後打開氮氣瓶通入氮氣開始吹掃，吹掃足夠時間後，電阻爐通電產生高溫溫度場，物料便開始熱解，氣袋開始收集氣體，等氣體不再生成時，實驗結束，待爐體自然冷卻至40℃，打開爐體，取出熱解殘餘物，做稱重及元素分析，最後關閉儀器，上述固定床熱解實驗方法，是不能實現物料連續進出的，相應的也不能實現物料連續熱解。因此如何設計一種高效、能充分回收資源的電子垃圾處理裝置成為本領域亟需解決的問題。技術實現要素：本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型提供了一種電子垃圾裂解裝置，所述的電子垃圾裂解裝置具有熱解效率高、連續進出料以及裝置內的熱源、壓力、氣氛穩定、二次資源利用節能效果顯著等優點。為解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案為：本實用新型提出了一種電子垃圾裂解裝置，根據本實用新型的實施例，該裝置包括：電子垃圾裂解反應器和電加熱系統，其中，所述電子垃圾裂解反應器包括：物料裂解組件、反應器殼體和間接換熱器，所述物料裂解組件橫跨所述反應器殼體的兩側，並且所述物料裂解組件的兩個末端裸露在所述反應器殼體的外部，所述間接換熱器位於所述反應器殼體的外部，並且所述間接換熱器的進氣端與位於所述反應器殼體中部的油氣出口管相連，出氣端與位於所述反應器殼體中部的熱解氣進口管相連，用於使熱解氣中的焦油與熱解氣進行冷卻分離，所述熱解氣經所述熱解氣進口管再次進入所述裂解裝置中進行裂解；所述物料裂解組件包括螺旋殼體和推進螺旋,其中，所述螺旋殼體自所述反應器殼體一側沿所述反應器殼體內腔延伸穿過所述反應器殼體的另一側，所述螺旋殼體的兩個末端裸露在所述反應器殼體的外部，使得所述反應器殼體與所述螺旋殼體之間形成密閉空間，在密閉空間內所述螺旋殼體外包裹絕緣層，所述絕緣層外包裹安裝所述加熱模塊；所述電加熱系統，位於所述密閉空間的內部，包括：用於提供熱源的加熱模塊和用於保證所述加熱模塊中的電熱絲與所述物料熱解組件中的螺旋殼體絕緣的絕緣層，所述絕緣層位於所述密閉空間內部的螺旋殼體的外表面，所述加熱模塊設於所述絕緣層的外表面。發明人發現，根據本實用新型實施例的該裝置，可實現連續進出物料，物料在熱解反應器內被平鋪，與螺旋殼體接觸充分，高溫螺旋殼體通過輻射和導熱兩種方式給物料加熱，因此物料能夠被充分快速的熱解，且物料在熱解過程中被推進螺旋逐漸向前推進，實現了邊熱解邊推進的功能；同時熱解產生的高溫產物經過間接換熱器後得以分離出焦油和熱解氣，分離後的熱解氣經過熱解氣進口再次進入到第三個模塊進行裂解，產生的裂解氣被排出收集，裂解後的渣料從渣料出口排出；而且利用電加熱系統作為熱解反應器的熱源，其加熱模塊所加電壓可以精確控制，由於採用了電加熱方式，升溫速率可以實現精確控制，從而實現了高效穩定供熱；此外，電加熱系統與熱解反應器連接在一起組成電子垃圾裂解裝置，實現了連續進出物料、物料被連續的快速充分裂解以及深度裂解電子垃圾，回收二次資源再利用，高效節能等功能。根據本實用新型的實施例，所述油氣出口管一端位於所述反應器殼體的外部，與所述間接換熱器的進氣端相連，另一端伸入所述反應器殼體內部與所述螺旋殼體相連，用於使在所述螺旋殼體內部產生的熱解氣及焦油通過所述油氣出口管進入所述間接換熱器進行冷卻分離；所述熱解氣進口管一端位於所述反應器殼體的外部，與所述間接換熱器的出氣端相連，另一端伸入所述反應器殼體內部與所述螺旋殼體相連，用於使經所述間接換熱器分離後的熱解氣再次通過所述熱解氣進口管進入所述螺旋殼體的內部進行裂解。根據本實用新型的實施例，裸露在所述反應器殼體外部的所述螺旋殼體上設置有物料進口、裂解氣出口和渣料出口，並且所述物料進口位於所述螺旋殼體左上部，所述裂解氣出口位於所述螺旋殼體右上部，所述渣料出口位於所述螺旋殼體右下部。根據本實用新型的實施例，所述推進螺旋位於所述螺旋殼體內部，並且所述物料推進螺旋包括螺旋軸和螺旋葉片，所述螺旋葉片固定於所述螺旋軸上並被設置為與所述螺旋軸同軸轉動，所述螺旋軸在所述物料進口一側伸出所述螺旋殼體，並與電機相連，所述螺旋葉片的長度與所述螺旋殼體相同。根據本實用新型的實施例，所述間接換熱器的右下部設有焦油出口，用於排出通過所述間接換熱器分離後的焦油。根據本實用新型的實施例，所述電子垃圾裂解反應器的運行溫度為600-1050℃，並且所述加熱模塊在長度方向上分為至少三個區，並能分別控制各區的升溫速度。根據本實用新型的實施例，所述加熱模塊在長度方向上分成的區分為一區、二區和三區，其中，一區溫度為600-750℃，升溫速率為40-80℃/min，二區溫度為750-900℃，升溫速率為30-60℃/min，三區溫度為900-1050℃，升溫速率為20-60℃/min，所述油氣出口管位於所述二區，所述熱解氣進口管位於所述三區。根據本實用新型的實施例，所述加熱模塊包括纖維模塊、電熱絲和接線柱，所述纖維模塊為半圓環形狀，所述圓環內環沿內壁圓周方向設有凹槽，所述電熱絲以螺旋形式纏繞在所述凹槽上，所述接線柱一端穿過所述纖維模塊分別與電熱絲的兩端連接，所述接線柱的另一端與所述裝置電路連接。根據本實用新型的實施例，所述螺旋殼體是耐熱鋼殼體,厚度是5-8mm。根據本實用新型的實施例，所述反應器殼體的內部填充有保溫材料，所述保溫材料是保溫棉和石棉板，且保溫棉填充需要壓實，以保證保溫性。本實用新型至少具有以下有益效果：該裝置可實現連續進出物料，物料在熱解反應器內被平鋪，與螺旋殼體接觸充分，高溫螺旋殼體通過輻射和導熱兩種方式給物料加熱，因此物料能夠被充分快速的熱解，且物料在熱解過程中被推進螺旋逐漸向前推進，實現了邊熱解邊推進的功能；同時熱解產生的高溫產物經過間接換熱器後得以分離出焦油和熱解氣，分離後的熱解氣經過熱解氣進口再次進入到第三個模塊進行裂解，產生的裂解氣被排出收集，裂解後的渣料從渣料出口排出；而且利用電加熱系統作為熱解反應器的熱源，其加熱模塊所加電壓可以精確控制，由於採用了電加熱方式，升溫速率可以實現精確控制，從而實現了高效穩定供熱；此外，電加熱系統與熱解反應器連接在一起組成電子垃圾裂解裝置，實現了連續進出物料、物料被連續的快速充分裂解以及深度裂解電子垃圾，回收二次資源再利用，高效節能等功能。附圖說明圖1是本實用新型電子垃圾裂解裝置的結構示意圖。圖2是本實用新型電子垃圾裂解裝置的加熱模塊結構示意圖。圖3是本實用新型電子垃圾裂解裝置的加熱模塊俯視圖。其中，推進螺旋10，物料進口11，油氣出口管12，間接換熱器13，焦油出口14，熱解氣進口管15，反應器殼體16，螺旋殼體17，裂解氣出口18，渣料出口19，螺旋軸20，螺旋葉片21，電機22，保溫材料23，絕緣層24，一區加熱模塊25，二區加熱模塊26，三區加熱模塊27，纖維模塊28，電熱絲29，接線柱30。具體實施方式為了使本領域技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。下面描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。本實用新型提出了一種電子垃圾裂解裝置，根據本實用新型的實施例，圖1是本實用新型電子垃圾裂解裝置的結構示意圖，參照圖1所示，該裝置包括：電子垃圾裂解反應器和電加熱系統，其中，所述電子垃圾裂解反應器包括：物料裂解組件、反應器殼體16和間接換熱器13，其中，在所述反應器殼體的內部填充有保溫材料23，所屬保溫材料的具體種類不受限制，只要能夠起到高效保溫的作用即可，根據本實用新型的一些實施例，本實用新型所述保溫材料優選為保溫棉和石棉板，且保溫棉填充需要壓實，以保證保溫性，用於減小所述反應器壁面的散熱損失。根據本實用新型的實施例，參照圖1所示，所述油氣出口管一端位於所述反應器殼體的外部，與所述間接換熱器的進氣端相連，另一端伸入所述反應器殼體內部與所述螺旋殼體相連，用於使在所述螺旋殼體內部產生的熱解氣及焦油通過所述油氣出口管進入所述間接換熱器進行冷卻分離；所述熱解氣進口管一端位於所述反應器殼體的外部，與所述間接換熱器的出氣端相連，另一端伸入所述反應器殼體內部與所述螺旋殼體相連，用於使經所述間接換熱器分離後的熱解氣再次通過所述熱解氣進口管進入所述螺旋殼體的內部進行裂解。根據本實用新型的實施例，參照圖1所示，所述間接換熱器包括：進氣端、循環水進口、循環水出口、出氣端和焦油出口14，所述間接換熱器位於所述反應器殼體的外部，並且所述間接換熱器的進氣端與位於所述反應器殼體中部的油氣出口管12相連；所述循環水進口和循環水出口位於所述間接換熱器上，常溫水通過所述循環水進口進入所述間接換熱器，從油氣出口管排出的所述高溫油氣經所述常溫水降溫分離，分離得到的熱解氣進入所述熱解氣進口管，常溫水經過所述高溫熱解氣之後溫度升高，從所述循環水出口排出，充分利用熱源，排出的高溫水可供其他用途使用；所述出氣端與位於所述反應器殼體中部的熱解氣進口管15相連，用於使熱解氣中的焦油與熱解氣進行冷卻分離，所述熱解氣經所述熱解氣進口管再次進入所述裂解裝置中進行裂解；焦油出口位於所述間接換熱器的右下部，用於排出通過所述間接換熱器分離後的焦油。根據本實用新型的實施例，所述液體產物焦油可以從所述間接換熱器的焦油出口回收得到，以苯酚及其含其他官能團芳香族化合物、含苯環的芳香族化合物為主，是重要的化工原料；所述氣體產物熱解氣中包含氫氣、甲烷、一氧化碳、乙烷、丙烷等C4以下的烴類化合物，得到的熱值較高的氣體產品，所述高溫氣體產物經油氣出口管進入到間接換熱器被冷卻至40℃以下時，液體產物焦油和氣體產物熱解氣得以分離，分離後熱解氣進入熱解氣進口，進行進一步高溫裂解，產生裂解氣。根據本實用新型的實施例，參照圖1所示，所述物料裂解組件橫跨所述反應器殼體的兩側，並且所述物料裂解組件的兩個末端裸露在所述反應器殼體的外部，所述物料裂解組件包括螺旋殼體17和推進螺旋10，所述螺旋殼體自所述反應器殼體一側沿所述反應器殼體內腔延伸穿過所述反應器殼體的另一側，所述螺旋殼體的兩個末端裸露在所述反應器殼體的外部，使得所述反應器殼體與所述螺旋殼體之間形成密閉空間，在密閉空間內所述螺旋殼體外包裹絕緣層24，所述絕緣層外包裹安裝所述加熱模塊；其中，所述螺旋殼體的具體材質不受限制，只要能夠耐高溫防腐蝕即可，根據本實用新型的一些實施例，本實用新型所述螺旋殼體優選為耐熱鋼殼體,厚度優選為5-8mm，並且裸露在所述反應器殼體外部的所述螺旋殼體上設置有物料進口11、裂解氣出口18和渣料出口19，並且所述物料進口位於所述螺旋殼體左上部，所述裂解氣出口位於所述螺旋殼體右上部，所述渣料出口位於所述螺旋殼體右下部，當電子垃圾物料從所述物料進口進入所述反應器進行熱解，高溫油氣經所述油氣出口管進入所述間接換熱器降溫分離，分離得到的焦油從所述焦油出口排出，分離得到的熱解氣從所述熱解氣進口管進入所述裝置再次進行裂解，裂解產生的裂解氣體從所述裂解氣出口排出，產生的固渣從所述渣料出口排出。根據本實用新型的實施例，參照圖1所示，所述推進螺旋位於所述螺旋殼體內部，並且所述物料推進螺旋包括螺旋軸20和螺旋葉片21，所述螺旋葉片固定於所述螺旋軸上並被設置為與所述螺旋軸同軸轉動，所述螺旋軸在所述物料進口一側伸出所述螺旋殼體，並與電機22相連，所述螺旋葉片的長度與所述螺旋殼體相同，所述推進螺旋在外部電機帶動下以一定轉速轉動，所述物料進入到所述反應器之後，隨著溫度的升高而逐漸被熱解，同時被向前推進，直至油氣出口管下方處被熱解完畢，熱解產生的熱解氣體從油氣出口進入間接換熱器，經過分離後熱解氣再次進入到熱解氣進口管進行裂解，產生的裂解氣被排出收集，裂解後的渣料從渣料出口排出。根據本實用新型的實施例，參照圖1所示，所述電加熱系統位於所述密閉空間的內部，包括：用於提供熱源的加熱模塊和用於保證所述加熱模塊中的電熱絲與所述物料熱解組件中的螺旋殼體絕緣的絕緣層，所述絕緣層位於所述密閉空間內部的螺旋殼體的外表面，所述加熱模塊設於所述絕緣層的外表面；所述絕緣層的具體材質不受限制，只要在不影響本裝置正常運作的前提下，具有絕緣的作用即可，根據本實用新型的一些實施例，本實用新型所述絕緣層優選為雲母帶，安裝方式為纏繞包裹在所述螺旋殼體的外表面。根據本實用新型的實施例，所述電子垃圾裂解反應器的運行溫度為600-1050℃，參照圖1所示，所述加熱模塊在長度方向上分為至少三個區，並能分別控制各區的升溫速度，優選的，分為一區加熱模塊25、二區加熱模塊26和三區加熱模塊27，分別布置於反應器殼體與螺旋殼體形成的密閉空間內部，且沿長度方向居中安裝，其中，一區溫度為600-750℃，升溫速率為40-80℃/min，二區溫度為750-900℃，升溫速率為30-60℃/min，三區溫度為900-1050℃，升溫速率為20-60℃/min，更優選的，所述油氣出口管位於所述二區，所述熱解氣進口管位於所述三區，所述推進螺旋在外部電機帶動下以一定轉速轉動，物料進入到反應器之後，隨著溫度的升高而逐漸被熱解，同時被向前推進，直至二區加熱模塊處被熱解完畢，熱解產生的熱解氣體從油氣出口進入間接換熱器，經過分離後熱解氣再次進入到三區模塊進行裂解，產生的裂解氣被排出收集。根據本實用新型的實施例，給上述一區、二區和三區的加熱模塊通電加熱，所述一區、二區和三區的加熱模塊在一定電壓作用下迅速升溫，通過對所述三個區的加熱模塊給定電壓的控制，調整合理的升溫速率，一區加熱模塊控制溫度在600-750℃，升溫速率設置為40-80℃/min，二區加熱模塊控制溫度在750-900℃，升溫速率設置為30-60℃/min，三區加熱模塊控制溫度在900-1050℃，升溫速率設置為20-60℃/min，待溫度進入設定值後，通過PID控制溫度，實現工藝要求的溫度，溫度誤差為±5℃。根據本實用新型的實施例，圖2是本實用新型電子垃圾裂解裝置的加熱模塊結構示意圖，圖3是本實用新型電子垃圾裂解裝置的加熱模塊俯視圖，參照圖2和圖3所示，所述加熱模塊包括纖維模塊28、電熱絲29和接線柱30，所述纖維模塊的具體形狀不受限制，可以為方形、錐形、圓形或者圓環形，根據本實用新型的一些實施例，本實用新型優選為半圓環形狀，佔用空間小，可以儘可能多的設置多個所述纖維模塊，提高所述反應器內的溫度，充分熱解所述電子垃圾物料，所述圓環內環沿內壁圓周方向設有凹槽，所述電熱絲以螺旋形式纏繞在所述凹槽上，所述接線柱一端穿過所述纖維模塊分別與電熱絲的兩端連接，所述接線柱的另一端與所述裝置電路連接。本實用新型通過下面步驟實現電子垃圾裂解裝置的物料裂解過程：第一，電加熱系統加熱過程：給三個區的加熱模塊通電加熱，加熱模塊在一定電壓作用下迅速升溫，通過對三個區加熱模塊給定電壓的控制，調整合理的升溫速率，一區加熱模塊控制溫度在600-750℃，升溫速率設置為40-80℃/min，二區加熱模塊控制溫度在750-900℃，升溫速率設置為30-60℃/min，三區加熱模塊控制溫度在900-1050℃，升溫速率設置為20-60℃/min。待溫度進入設定值後，通過PID控制溫度，實現工藝要求的溫度，溫度誤差為±5℃。第二，物料熱解過程：等反應器內溫度穩定之後，螺旋殼體被加熱到600-900℃，此時便可在物料進口放入物料，物料進入到推進螺旋之後邊向前移動邊被熱解，同時熱解產生的高溫產物在二區時已經完全熱解，從所述油氣出口管經過間接換熱器後分離出焦油和熱解氣，分離後的熱解氣經過熱解氣進口管再次進入到三區加熱模塊進行裂解，產生的裂解氣從裂解氣出口收集排出，裂解後的渣料從渣料出口排出。發明人發現，根據本實用新型實施例的該裝置，可實現連續進出物料，物料在熱解反應器內被平鋪，與螺旋殼體接觸充分，高溫螺旋殼體通過輻射和導熱兩種方式給物料加熱，因此物料能夠被充分快速的熱解，且物料在熱解過程中被推進螺旋逐漸向前推進，實現了邊熱解邊推進的功能；同時熱解產生的高溫產物經過間接換熱器後得以分離出焦油和熱解氣，分離後的熱解氣經過熱解氣進口再次進入到第三個模塊進行裂解，產生的裂解氣被排出收集，裂解後的渣料從渣料出口排出；而且利用電加熱系統作為熱解反應器的熱源，其加熱模塊所加電壓可以精確控制，由於採用了電加熱方式，升溫速率可以實現精確控制，從而實現了高效穩定供熱；此外，電加熱系統與熱解反應器連接在一起組成電子垃圾裂解裝置，實現了連續進出物料、物料被連續的快速充分裂解以及深度裂解電子垃圾，回收二次資源再利用，高效節能等功能。實施例：電加熱系統採用電熱絲加熱，電熱絲直徑為1.4mm，總長為15m，電子垃圾物料（主要為電路板、電線和鍵盤）被製成3-6mm的顆粒，進口物料量為1kg/h，最終得到的裂解渣料為0.5kg/h，產生的裂解氣為0.25Nm3/h，產生的焦油0.3kg/h，實現了連續進出物料，裂解過程中，三個區的模塊溫度分別保持在650℃、850℃、1000℃，熱源穩定性很好。裂解氣化驗成分如下：表1電子垃圾熱解氣成分名稱H2CO2O2N2CH4CO含量(%)31.28.41.28.524.326.4對裂解後的固體殘留物進行檢測，發現主要成分是不可裂解的殘碳和金屬，金屬主要包括銅、鎳和鐵，不含有樹脂及玻璃纖維等可裂解的成分，裂解效果很好。在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、「示例」、「具體示例」或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「上」、「下」、「左」、「右」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本實用新型的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是點連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。儘管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型，同時，對於本領域的一般技術人員，依據本申請的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處。當前第1頁1 2 3