漆渣熱解工藝及其裝置的製作方法

2023-11-30 22:36:31 1

本發明涉及一種垃圾處理設備，尤其是一種用於處理廢油漆渣的漆渣熱解裝置。

背景技術：

在油漆噴塗過程中，塗料的有效塗裝效率是有限的，一般情況下，採用普通空氣噴槍進行操作時，其塗裝效率只有20％～40％，而採用靜電噴塗其塗裝效率在60％左右，也就是說，在噴塗操作中只有少部分的塗料噴塗在工件上，其餘的大部分塗料都飛濺在噴漆室裡，手工噴塗時至少有40％～60％的過噴漆霧飛散，靜電噴塗也會產生10％以上的過噴漆霧，在油漆噴塗作業過程中，過噴漆霧凝聚下沉形成油漆渣。目前，國內大多數油漆噴漆工藝均採用在循環水中加漆霧凝聚劑對廢漆霧進行處理，但這最終會產生大量的油漆渣。

由於油漆渣主要由油漆的噴漆漆霧加絮凝劑凝聚而成，主要組成為中塗漆、面漆以及稀釋劑，其中的化學成分一般由幹性油或半乾性油改性的天然樹脂(如松香)、人造樹脂(如失水蘋果樹脂)、合成樹脂類(如甲基丙烯酸甲酯、聚氨基甲酸乙酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等)製成，顏料和溶劑的種類繁多，無法具體界定。另外，添加劑的廣泛使用更增加了油漆成分的複雜性。在油漆渣中，芳香烴的含量佔60％以上，各種醇醚及苯類物質佔20％以上。油漆渣有黏稠狀、半乾狀及固體狀三種狀態，三種狀態主要與來源有關：黏稠狀的油漆渣來自噴漆過程落到地面上、牆壁上、塑料薄膜上的油漆，其性能與原漆相近；半乾狀的油漆渣是落到皂化水中的廢漆，浸泡時間短(在一周以內)，其油漆結構還未被破壞；固體狀的油漆渣是落到含強力破壞性的化學藥品的水裡，由於長時間的浸泡，其油漆結構已被破壞。漆渣的灰分、固定碳含量較少，揮發成分較多，低位發熱量較高，易於著火、燃燒與燃盡。同時，由於油漆渣塊內的水分被油漆包裹，較難自然蒸發。當環境溫度大於10℃時，油漆渣塊已軟化，不能保持一定形狀，黏結性較強，難於用簡單的工具將大的油漆渣塊剪斷、破碎，即使破碎後，如果仍堆放在一起，3～5min便會重新黏結在一起。當環境溫度大於35℃時，油漆渣已具有一定的流動性，但黏性較強，流動速度很慢，較大的油漆渣塊即便存放數月也難以硬化。

油漆廢渣中含有大量的有機化合物，這些化合物會對環境和人體健康造成一定的毒害作用。研究表明，即使單個化合物的含量都低於其限定含量，但多種有機化合物的混合存在及其相互作用，常表現出毒性、刺激性，使危害強度增大，能引起人體免疫水平失調，影響中樞神經系統功能，出現頭暈、頭痛、嗜睡、無力、胸悶等症狀，還可能影響消化系統，出現食欲不振、噁心等症狀，嚴重時可損傷人體肝臟和造血系統，甚至導致死亡。正是由於油漆渣以上特點，在2008年修訂的《國家危險廢物名錄》，油漆渣列入HW21染料、塗料類危險廢物，各級環保部門已將油漆渣產生單位列入重點監管單位進行監督管理。

目前，國內對油漆廢渣的處理方法主要是填埋法和焚燒法。填埋法是對漆渣進行簡單的處理或固化後，再採取一定的隔離措施埋入地下，具有成本低、處理量大、終極化處置高等優點，是早期油漆廢渣處理的首選方法。但是填埋的漆渣可能產生滲濾液，其成分極為複雜，除了有毒的重金屬離子，還含有大量有害的有機物，滲到地下水後會造成嚴重汙染，而填埋場雖然一般以防滲材料封閉隔離，但是考慮到長久過程中可能發生的地質災害，滲濾液洩露的可能性極大。焚燒法具有減量化、無害化、資源化等優勢，但油漆渣直接焚燒不易進料，易產生汙染，而且熱值損耗較大，可利用率較低，容易造成二次汙染。因此，填埋法和焚燒法均不能有效實現漆渣的無害化和資源化。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在於提供一種能夠有效實現漆渣的無害化和資源化的漆渣熱解工藝及其裝備。

為解決上述問題，本發明的漆渣熱解工藝，包括熱解氣化步驟、淨化步驟，其中熱解氣化步驟，包括：(a)原料預熱、乾燥，將原料從熱解爐頂部投入爐體內，在預熱倉以及在爐體中自上而下運動時，原料與爐體下部產生並向上運動的熱解氣體相遇並被加熱，熱解氣體溫度降至70℃左右；(b)熱解，經預熱、乾燥後的原料進入熱解段，進入熱解爐的煤氣與空氣在熱解段混合燃燒，熱解段溫度達到700℃左右，熱解段火層厚度為2m左右，原料在通過熱解段的過程中完成熱解；(c)排放，原料經熱解後產生熱解氣體和殘渣，熱解氣體上升後從排氣口排出，殘渣先在熱解爐內部初步冷卻，溫度由700℃左右降到200℃左右，冷卻過程中產生熱交換和水煤氣反應，產生的煤氣等進入熱解段燃燒；殘渣冷卻後經熱解爐底部排出；

淨化步驟包括：熱解氣體利用第一引風機從熱解爐內排出，經過第一除塵管道進入第二除塵管道，利用第二除塵管道中的噴淋裝置將熱解氣體中的雜質、焦油隔離於水箱，並通過噴淋裝置降低熱解氣體的溫度，然後經過煙氣淨化裝置進一步冷卻、淨化熱解氣體。

優選地，所述漆渣熱解工藝還包括氣體再利用步驟，淨化後的熱解氣體由第一引風機送至燃燒器和燃燒火頭，燃燒火頭處利用熱解氣體燃燒將經第二引風機進入熱交換器中的冷空氣加熱，產出高溫的熱空氣。

本發明還涉及一種漆渣熱解裝置，包括：熱解爐、淨化裝置，其中，熱解爐頂部設有投料口和排氣口，熱解爐底部設有出碳冷卻機，熱解爐內部自上而下分為預熱段、熱解段、冷卻段，投入的原料在預熱段預熱，在熱解段發生熱解，熱解產生的熱解氣體自排氣口排出，熱解產生的殘渣在冷卻段經爐內冷卻後通過出碳冷卻機排出；淨化裝置包括與熱解爐的排氣口連接的第一除塵管道，第一除塵管道另一端與第二除塵管道連接，第二除塵管道豎直設置，第二除塵管道下端與水箱連接，水箱中安裝有噴淋水泵，第二除塵管道上端安裝有與噴淋水泵連接的噴淋裝置，第二除塵管道的上端與煙氣淨化裝置連接，煙氣淨化裝置另一端與第一引風機連接。

優選地，所述漆渣熱解裝置還包括氣體再利用裝置，氣體再利用裝置包括與第一引風機連接的燃燒器和燃燒火頭，燃燒器與燃燒火頭處分別設有流量閥，燃燒火頭處設有熱交換器，外界冷空氣通過與熱交換器的空氣入口連接的第二引風機進入熱交換器內部並被加熱，然後熱空氣自熱交換器的空氣出口排出。

優選地，所述漆渣熱解裝置中熱解爐包括上爐體和下爐體，上爐體包括頂蓋和配重體，頂蓋位於上爐體頂部，頂蓋設有投料口、排氣口、防爆閥，投料口下部設有預熱倉，預熱倉底部設有帶濾網的翻板，翻板通過電機帶動的轉軸實現旋轉；配重體設於頂蓋下方，下爐體上方，並與頂蓋下側面連接，配重體內徑等於下爐體頂部的內徑，配重體外徑大於爐體外徑，配重體下側面設有定位環，定位環套接在爐體外側，配重體與下爐體的連接處密封。

優選地，所述漆渣熱解裝置中下爐體內部設有凸臺，凸臺上設有燃燒底座，燃燒底座與煤氣管道相連通，燃燒底座包括相互連通的布置成篩形的底盤和位於底盤中部的立式燃燒管，底盤的上側面以及立式燃燒管的側壁設有燃燒嘴且燃燒嘴布置為使火焰呈螺旋狀；爐體內壁的橫截面呈上小下大的結構；爐體下部在凸臺下方設有夾套式換熱器，夾套式換熱器的壁體內部充水，夾套式換熱器的側壁與外部水管連接，內側壁設有下凹式噴頭；下爐體下方設有與爐體內部連通的出碳冷卻機，出碳冷卻機內設有受電機控制的螺旋排料機構；下爐體安裝於機架上。

優選地，所述漆渣熱解裝置中預熱倉的側壁設有與控制裝置連接的溫溼度傳感器，控制裝置控制電機。

採用上述工藝和裝置，能夠有效將漆渣進行熱解，實現漆渣的無害化和資源化處理。

附圖說明

圖1是本發明漆渣熱解裝置的整體結構示意圖。

圖2是本發明漆渣熱解裝置中熱解爐的示意圖。

具體實施方式

下文參照附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。本申請中「左右」只與列舉值相差在10％的範圍內。

本發明的漆渣熱解工藝採用非連續進料，由漆渣在氣化爐內燜燒熱解氣化，產生一氧化碳、氫氣、甲烷、丙烷等可燃氣體，經過淨化即可作為清潔能源，實現漆渣處理和提供清潔能源的雙重目的。

本發明的漆渣熱解工藝包括熱解氣化、淨化、氣體再利用三大步驟，其中,

(一)熱解氣化步驟包括：

(1)原料預熱、乾燥，將原料從熱解爐頂部投入爐體內，在預熱倉以及爐體內部自上而下運動的過程中，原料與爐體下部產生並向上運動的熱解氣體相遇並被加熱，而熱解氣體溫度降至70℃左右；原料自上而下的運動速度可根據熱解速度和出焦量控制；

(2)熱解，經預熱、乾燥後的原料進入熱解段，進入熱解爐的煤氣與空氣在熱解段混合燃燒，熱解段溫度達到700℃左右，熱解段火層厚度為2m左右，原料在通過熱解段的過程中完成熱解；原料在熱解段的停留時間、給風量、風壓、煤氣供給量、火層厚度的調節以及半焦、焦油、熱解氣的質量產量等均由熱解段進行控制調節；

(3)排放，原料經熱解後產生熱解氣體和殘渣，熱解氣體上升後從熱解爐的排氣口排出，殘渣先在熱解爐內部初步冷卻，利用爐體下部的循環、夾套式換熱器和噴頭使熱解後的殘渣由700℃左右降到200℃左右，這一過程中產生熱交換和水煤氣反應，產生的煤氣等進入熱解段燃燒；殘渣冷卻後經熱解爐底部的出碳冷卻機排出；

這樣熱解氣化步驟採用爐內燃燒(內置燃燒室)、原料充填整個爐膛、逆向直接換熱(物料由上而下、熱載體即燃燒後的氣體由下而上同爐膛換熱)、無障礙運行(爐膛內無爐篦爐排)的設計方案，爐體結構緊湊，熱能利用率高，能耗小，造價低，產量大，產品質量穩定，熱解爐運行平穩，啟停靈活方便。

(二)淨化步驟包括：

熱解氣體利用第一引風機從熱解爐內排出，經過第一除塵管道進入第二除塵管道，利用第二除塵管道中的噴淋裝置將熱解氣體中的雜質、焦油隔離於水箱，並通過噴淋裝置降低熱解氣體的溫度，然後經過煙氣淨化裝置進一步冷卻、淨化熱解氣體，達到淨化目的，此時的熱解氣體已經淨化成潔淨的可燃氣體。

(三)氣體再利用步驟包括：

淨化後的熱解氣體由第一引風機送至燃燒器和燃燒火頭，燃燒火頭處利用熱解氣體燃燒將經第二引風機進入熱交換器中的冷空氣加熱，產出高溫的熱空氣，可以作為溫室大棚的供熱熱源、或者也可以直接提供給各式鍋爐比如熱解爐作為供熱熱源。

如圖1、圖2所示，本發明的漆渣熱解裝置包括熱解爐E1、淨化裝置E2、氣體再利用裝置E3，其中,

熱解爐頂部設有投料口和排氣口，熱解爐底部設有出碳冷卻機，熱解爐內部自上而下分為預熱段、熱解段、冷卻段，投入的原料在預熱段預熱，在熱解段發生熱解，熱解產生的熱解氣體自排氣口排出，熱解產生的殘渣在冷卻段經爐內冷卻後通過出碳冷卻機排出；

淨化裝置E2包括與熱解爐的排氣口連接的第一除塵管道E21，第一除塵管道E21另一端與第二除塵管道E22連接，第二除塵管道E22豎直設置，第二除塵管道E22下端與水箱E23連接，水箱E23中安裝有噴淋水泵E24，第二除塵管道E22上端安裝有與噴淋水泵E24連接的噴淋裝置E25，熱解氣體在噴淋裝置作用下得到淨化，熱解氣體中的焦油進入水箱E23，在水箱中分離；第二除塵管道E22的上端與煙氣淨化裝置E26連接，熱解氣體中的其他雜質在煙氣淨化裝置E26中淨化分離；煙氣淨化裝置E26另一端與第一引風機E27連接，第一引風機E27為熱解氣體的流動提供動力並在熱解爐中形成負壓；

氣體再利用裝置E3包括與第一引風機E27連接的燃燒器E31和燃燒火頭E32，淨化後的熱解氣體可在燃燒器E31和燃燒火頭E32處燃燒，燃燒器與燃燒火頭處分別設有流量閥，可控制氣體流量；燃燒火頭E32處設有熱交換器E33，熱解氣體在燃燒火頭處E32燃燒將熱交換器E33加熱，外界冷空氣通過與熱交換器E33的空氣入口連接的第二引風機E34進入熱交換器內部並被加熱，然後熱空氣自熱交換器的空氣出口排出，作為溫室大棚的供熱熱源、或者也可以直接提供給各式鍋爐比如熱解爐作為供熱熱源。

上述實施例中熱解爐包括上爐體和下爐體B1，上爐體包括頂蓋A1和配重體A2，頂蓋A1位於上爐體頂部，頂蓋A1設有投料口D1、排氣口D2、防爆閥D3，投料口D1下部設有預熱倉D4，預熱倉D4底部設有帶濾網的翻板D5，翻板D5通過電機C3帶動的轉軸實現旋轉這樣可從底部打開預熱倉，預熱倉D4的側壁設有與控制裝置連接的溫溼度傳感器，控制裝置控制電機，漆渣通過投料口進入爐體內部，在預熱倉內經過預熱，溫溼度達到要求後利用控制裝置打開翻板使漆渣下落；

配重體A2設於頂蓋A1下方，下爐體上方，並與頂蓋A1下側面連接，配重體A2內徑等於下爐體頂部的內徑，配重體A2外徑大於爐體外徑，配重體A2下側面設有定位環D6，定位環D6套接在爐體外側，配重體A2與下爐體的連接處密封。這樣將爐體分為上下爐體兩部分，配重體A2、頂蓋A1設於下爐體上方，利用防爆閥D3初級保證爐體內部壓力安全，當爐體內發生爆炸而防爆閥D3的洩壓能力不足時，由衝擊力將配重體A2、頂蓋A1頂起，使衝擊力沿一定方向釋放，防止將熱解爐炸碎，避免造成更大的傷亡；

下爐體B1內部設有凸臺D7，凸臺D7上設有燃燒底座D8，燃燒底座與煤氣管道相連通，燃燒底座D8包括相互連通的布置成篩形的底盤D81和位於底盤中部的立式燃燒管D82，底盤D81的上側面以及立式燃燒管D82的側壁設有燃燒嘴且燃燒嘴布置為使火焰呈螺旋狀，這樣火焰以及產生的熱氣流螺旋上升，延緩漆渣的下落，使漆渣在下降過程中發生熱解，爐體內壁的橫截面上小下大，使爐體呈肚大口小的結構，這樣使熱氣流上升時逐漸聚攏，增強對漆渣衝擊力，強化延緩作用；

熱解後的殘渣通過底盤D81的網眼掉落至爐體下部，爐體下部在凸臺D7下方設有夾套式換熱器D9，夾套式換熱器D9的壁體內部充滿水，夾套式換熱器D9的側壁與外部水管連接，內側壁設有下凹式噴頭D91，下凹式噴頭D91嵌入夾套式換熱器D9的內側壁而未凸出防止被掉落的殘渣堵塞，下凹式噴頭D91用於向爐體內噴射水霧將殘渣降溫並使爐體內發生水煤氣反應；

下爐體下方設有與爐體內部連通的出碳冷卻機C1，出碳冷卻機C1內設有受電機控制的螺旋排料機構；

下爐體安裝於機架C2上，爐體一側還設有爬梯C4，爬梯C4與位於爐體上方的平臺C5連接，人員通過爬梯到達平臺，在平臺上可操作投料、觀察爐體內部情況。

上面結合附圖對本發明優選的具體實施方式和實施例作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式和實施例，在本領域技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明構思的前提下作出各種變化。