一種固渣分離的電子垃圾熱解裝置的製作方法
2023-10-17 10:21:39
本發明涉及垃圾處理
技術領域：
，尤其涉及一種固渣分離的電子垃圾熱解裝置。
背景技術：
：伴隨著信息科技日新月異的發展，電子產品的數量急劇增加而且使用周期不斷縮短，電子廢棄物的產生和處理處置在世界範圍內受到廣泛關注。電子廢棄物(WasteElectricalandElectronicEquipment，WEEE)也被稱作電子垃圾(ElectronicWaste)，包括各種廢舊電腦、通訊設備、電視機和電冰箱等家用電器以及淘汰的精密電子儀器儀表等。據美國環保局(EPA)報告指出，2005年美國的電子廢棄物達到263萬噸，佔美國城市生活垃圾總量的1.1％，其中只有12.6％被回收再利用。電子垃圾熱解過程中由於溫度的不斷變化，物料在不同的溫度下進行熱解產生的產物有所不同，通過實驗及相關資料的數據整理發現，溫度在300~400℃之間，熱解氣產生速度加快，同時溫度在500~550℃之間產生焦油，由於溫度升高焦油在產生以後迅速蒸發成氣態的油氣混合物，溫度在650~700℃之間使殘餘固體碳化形成固渣殘炭。熱解過程中產生的固渣在推進螺旋的推送下前進，如果不進行預處理，固渣中的殘炭與金屬將無法完全分離，使得固渣無法直接被利用，造成資源的二次浪費。因此如何設計一種能夠高效分離固渣內的殘炭與金屬、節約回收資源和系統精簡的電子垃圾熱解裝置成為本領域亟需解決的問題。技術實現要素：本發明針對現有技術的不足，提出了一種固渣分離的電子垃圾熱解裝置，該裝置結合雙層直螺旋送料的特點，通過熱解氣循環噴吹和正反螺旋輸送相結合實現了固渣內物質的分離，減少了設備投入，精簡系統。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：本發明提出了一種固渣分離的電子垃圾熱解裝置。根據本發明的實施例，該裝置包括：電子垃圾熱解反應器和電加熱系統，其中，所述電子垃圾熱解反應器包括：物料熱解組件和反應器殼體，所述物料熱解組件橫跨所述反應器殼體的兩側，並且所述物料熱解組件的兩個末端裸露在所述反應器殼體的外部；所述物料熱解組件包括：正轉螺旋套管、下螺旋套管、正轉螺旋、下螺旋、固渣分離設備、熱解氣循環管路和循環風機，其中，所述正轉螺旋套管和下螺旋套管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，所述正轉螺旋套管和下螺旋套管的兩個末端均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正轉螺旋套管和下螺旋套管之間形成密閉空間，在密閉空間內所述正轉螺旋套管和下螺旋套管外均包裹絕緣層，所述絕緣層外包裹安裝所述加熱模塊，所述正轉螺旋位於所述正轉螺旋套管的內部，所述下螺旋位於所述下螺旋套管的內部，所述下螺旋套管位於所述正轉螺旋套管的下方，所述固渣分離設備一端與位於所述正轉螺旋中部的出料口相連，另一端與位於所述下螺旋中部的進料口相連，用於使所述正轉螺旋中產生的固渣經所述固渣分離設備落入所述下螺旋中；並且所述下螺旋自所述固渣分離設備的下方對應的位置處分為正轉區和反轉區，所述正轉區的螺旋葉片設計為螺旋正轉方向，所述反轉區的螺旋葉片設計為螺旋反轉方向，用於向正反兩個方向分別輸送固渣經所述固渣分離設備分離的分離物；所述熱解氣循環管路一端與位於所述正轉螺旋右上部的熱解氣出口相連，另一端與所述固渣分離設備相連，所述循環風機位於所述熱解氣循環管路的中部，用於使熱解氣體對固渣進行噴吹，使密度不同的所述分離物進行分離下落；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正轉螺旋套管和下螺旋套管絕緣的絕緣層，所述絕緣層位於所述密閉空間內部的正轉螺旋套管和下螺旋套管的外表面，所述加熱模塊設於所述絕緣層的外表面。發明人發現，根據本發明實施例的該裝置，結合雙層直螺旋送料的特點，通過熱解氣循環噴吹和正反螺旋輸送相結合實現了固渣中殘炭和金屬的分離，減少了設備投入，精簡系統，並且通過採用電加熱模塊加熱，實現分區精準控制溫度，溫度比較均勻，反應器溫度波動在±5℃。根據本發明的實施例，裸露在所述反應器殼體外部的所述正轉螺旋套管上設置有進料管和熱解氣出口，並且所述進料管位於所述正轉螺旋套管左上部，所述熱解氣出口位於所述正轉螺旋套管右上部。根據本發明的實施例，所述分離物為殘炭和金屬。根據本發明的實施例，裸露在所述反應器殼體外部的所述下螺旋套管上設置有油氣出口、殘炭出口管和金屬出渣管，並且所述油氣出口位於所述下螺旋套管的左上部，所述殘炭出口管位於下螺旋套管的左下部，所述金屬出渣管位於所述下螺旋套管的右下部。根據本發明的實施例，所述正轉螺旋和下螺旋均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套管，並與電機相連。根據本發明的實施例，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。根據本發明的實施例，每兩塊所述加熱模塊以並聯方式連接形成一個加熱區，每個所述加熱區以串聯方式連接。根據本發明的實施例，所述正轉螺旋與下螺旋互相平行設置。根據本發明的實施例，所述反應器殼體是保溫殼體。根據本發明的實施例，所述保溫殼體的內部填充有保溫材料，優選的，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。本發明至少具有以下有益效果：本發明所述裝置結合雙層直螺旋送料的特點，通過熱解氣循環噴吹和正反螺旋輸送相結合實現了固渣中殘炭和金屬的分離，減少了設備投入，精簡系統，並且通過採用電加熱模塊加熱，實現分區精準控制溫度，溫度比較均勻，反應器溫度波動在±5℃。附圖說明圖1是本發明的固渣分離的電子垃圾熱解裝置結構圖。圖2是本發明的固渣分離的電子垃圾熱解裝置的加熱模塊結構圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖4是圖1的B處正反區螺旋結構放大圖。其中，正轉螺旋套管1，正轉螺旋2，下螺旋套管3，下螺旋4，正轉區401，反轉區402，固渣分離設備5，熱解氣循環管路6，循環風機7，絕緣層8，加熱模塊9，出料口10，進料口11，進料管12，熱解氣出口13，油氣出口14，殘炭出口管15，金屬出渣管16，螺旋軸17，螺旋葉片18，電機19，纖維模塊20，電熱絲21，接線柱22，保溫殼體23，保溫材料24。具體實施方式為了使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。下面描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。本發明提出了一種固渣分離的電子垃圾熱解裝置。根據本發明的實施例，圖1是本發明的固渣分離的電子垃圾熱解裝置結構圖，參照圖1所示，該裝置包括：電子垃圾熱解反應器和電加熱系統，其中，所述電子垃圾熱解反應器包括：物料熱解組件和反應器殼體，根據本發明的一些實施例，優選的，本發明所述反應器殼體為保溫殼體23，所述保溫殼體的內部填充有保溫材料24，根據本發明的實施例，所屬保溫材料的具體種類不受限制，本發明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；所述物料熱解組件橫跨所述反應器殼體的兩側，並且所述物料熱解組件的兩個末端裸露在所述反應器殼體的外部，所述物料熱解組件包括：正轉螺旋套管1、下螺旋套管3、正轉螺旋2、下螺旋4、固渣分離設備5、熱解氣循環管路6和循環風機7。發明人發現，根據本發明實施例的該裝置，結合雙層直螺旋送料的特點，通過熱解氣循環噴吹和正反螺旋輸送相結合實現了固渣中殘炭和金屬的分離，減少了設備投入，精簡系統，並且通過採用電加熱模塊加熱，實現分區精準控制溫度，溫度比較均勻，反應器溫度波動在±5℃。根據本發明的實施例，參照圖1所示，所述正轉螺旋套管和下螺旋套管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，所述正轉螺旋套管和下螺旋套管的兩個末端均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正轉螺旋套管和下螺旋套管之間形成密閉空間，在密閉空間內所述正轉螺旋套管和下螺旋套管外均包裹絕緣層8，所述絕緣層外包裹安裝所述加熱模塊9，通過採用電加熱模塊加熱，實現分區精準控制溫度。根據本發明的實施例，參照圖1所示，所述正轉螺旋位於所述正轉螺旋套管的內部，裸露在所述反應器殼體外部的所述正轉螺旋套管上設置有進料管12、熱解氣出口13和出料口10，並且所述進料管位於所述正轉螺旋套管左上部；所述熱解氣出口位於所述正轉螺旋套管右上部，且與所述熱解氣循環管路的一端相連，當所述反應器內產生的熱解氣通過所述熱解氣出口進入所述熱解氣循環管路，為所述循環風機提供噴吹能源；所述出料口位於所述正轉螺旋的中部，其與所述固渣分離設備的一端相連，使分離物通過出料口進入所述固渣分離設備進行噴吹分離。根據本發明的實施例，參照圖1所示，所述下螺旋位於所述下螺旋套管的內部，裸露在所述反應器殼體外部的所述下螺旋套管上設置有油氣出口14、進料口11、殘炭出口管15和金屬出渣管16，並且所述油氣出口位於所述下螺旋套管的左上部，殘炭出口管位於下螺旋套管的左下部，所述金屬出渣管位於所述下螺旋套管的右下部，所述進料口位於所述下螺旋的中部，與所述固渣分離設備一端相連，用於當所述固渣經過所述固渣分離設備進行噴吹分離後的分離物通過所述進料口落入下螺旋。根據本發明的實施例，參照圖1所示，所述固渣分離設備一端與位於所述正轉螺旋中部的出料口相連，另一端與位於所述下螺旋中部的進料口相連，用於使所述正轉螺旋中產生的固渣經所述固渣分離設備落入所述下螺旋中。根據本發明的實施例，參照圖1所示，所述下螺旋套管位於所述正轉螺旋套管的下方，根據本發明的一些實施例，所述正轉螺旋與下螺旋優選為互相平行設置，精簡所述裝置；並且根據本發明的一些實施例，本發明所述下螺旋自所述固渣分離設備的下方對應的位置處分為正轉區401和反轉區402，所述正轉區的螺旋葉片設計為螺旋正轉方向，所述反轉區的螺旋葉片設計為螺旋反轉方向，用於向正反兩個方向分別輸送固渣經所述固渣分離設備分離的分離物，根據本發明的一些實施例，所述正轉區和反轉區的區域大小不受限制，根據實際的需求可以進行相應的調整，即所述正轉區和反轉區的螺旋葉片水平長度不受限制，並且所述正轉區和反轉區的螺旋設置方式不受限制，所述下螺旋當一側為正轉區時，另一側則為反轉區。根據本發明的實施例，參照圖1所示，所述熱解氣循環管路一端與位於所述正轉螺旋右上部的熱解氣出口相連，另一端與所述固渣分離設備相連，所述循環風機位於所述熱解氣循環管路的中部，用於使熱解氣體對固渣進行噴吹，使密度不同的所述分離物進行分離下落，密度不同，質量也就不同，所受到的重力也就不同，密度大，重力大，進行噴吹分離下落的水平距離就近，密度小，重力小，進行噴吹分離下落的水平距離就相對遠，從而實現分離。根據本發明的實施例，參照圖1所示，所述正轉螺旋和下螺旋均包括螺旋軸17和螺旋葉片18，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套管，並與電機19相連，根據本發明的一些實施例，優選的，本發明所述正螺旋的螺旋軸和下螺旋的螺旋軸均各自連接一臺電機，能為該裝置提供充足的能源。根據本發明的實施例，所述固渣分離設備的具體類型不受限制，只要能夠起到將不同形態的物質進行分離的作用即可，根據本發明的一些實施例，本發明優選為固渣分離管，本發明所述分離物為殘炭和金屬，將分離物中的殘炭和金屬經過所述熱解氣循環管路和循環風機的噴吹，對其進行分離下落，根據密度的不同，即質量也不同，因此，循環風機在對分離物進行噴吹的過程中，質量越大，噴吹下落的水平距離相對越近，質量相對小的，噴吹下落的水平距離相對越遠，通過設置的下螺旋的螺旋葉片的正轉區和反轉區，將所述殘炭輸送到殘炭出口管排出，將所述金屬輸送到金屬出渣管排出，高效的解決了固渣內殘炭與金屬渣混合難分離的問題，進而實現了對金屬資源的二次回收與利用，節約資源。根據本發明的實施例，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正轉螺旋套管和下螺旋套管絕緣的絕緣層，所述絕緣層位於所述密閉空間內部的正轉螺旋套管和下螺旋套管的外表面，所述加熱模塊設於所述絕緣層的外表面。根據本發明的實施例，圖2是本發明的固渣分離的電子垃圾熱解裝置的加熱模塊結構圖，圖3是圖2的A-A剖視圖，參照圖2和圖3所示，所述加熱模塊包括纖維模塊20、電熱絲21和接線柱22，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，根據本發明的一些實施例，本發明優選為半圓環形狀，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；根據本發明的一些實施例，每兩塊所述加熱模塊以並聯方式連接形成一個加熱區，每個所述加熱區以串聯方式連接，實現分區精準控制溫度，反應器內溫度均勻。根據本發明的實施例，圖4是圖1的B處正反區螺旋結構放大圖，所述固渣分離管的底部兩端分別與正反螺旋兩端相連，物料分別進入下螺旋的正反區域螺旋進行分離，所述正反區的螺旋兩端之間的間距為0.5倍的螺距，所述正轉螺旋與下螺旋優選相同螺距。根據本發明的實施例，將電子垃圾物料放入所述進料管，所述正轉螺旋和下螺旋均在所述外部電機的帶動下以一定轉速轉動，同時給所述加熱模塊通電加熱，所述物料進入到所述反應器的正螺旋之後，隨著溫度的升高而逐漸被熱解，當物料在進行熱解時，被所述正螺旋套逐漸向前推進，直至所述出料口前被熱解完畢，熱解產生的熱解氣體經過所述熱解氣出口進入所述熱解氣循環管路，為所述循環風機提供噴吹能源，熱解產生的固渣通過所述出料口進入所述固渣分離設備，通過循環風機對所述固渣噴吹分離下落至所述下螺旋，質量小的，本發明為殘炭，噴吹下落的水平距離遠；質量大的，本發明為金屬，噴吹下落的水平距離近，通過本發明所述的下螺旋設置的正轉區和反轉區，高效地將殘炭和金屬進行了分離，殘炭通過所述殘炭出口管排出，金屬通過所述金屬出渣管排出，在所述下螺旋中產生的氣體通過所述油氣出口排出，實現了對金屬資源的二次回收與利用，節約資源。發明人發現，根據本發明實施例的該裝置，結合雙層直螺旋送料的特點，通過熱解氣循環噴吹和正反螺旋輸送相結合實現了固渣中殘炭和金屬的分離，減少了設備投入，精簡系統，實現了對金屬資源的二次回收與利用，節約資源，並且通過採用電加熱模塊加熱，實現分區精準控制溫度，溫度比較均勻，反應器溫度波動在±5℃。實施例：所述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、電線或鍵盤）被製成3-6mm的顆粒，進口物料量為1kg/h，最終得到的熱解渣料為0.8kg/h，產生的熱解油氣為0.286Nm3/h，實現了連續進出物料。在金屬出渣口收集金屬渣重量為0.53kg/h，其中包含非金屬渣重量為0.03kg/h，殘炭渣出口收集重量為0.27kg/h，其中金屬渣重量為0.05kg/h，固渣分離效率為95%，熱解過程中，溫度持續保持在650℃，熱源穩定性很好。通過熱解氣循環噴吹和正反螺旋輸送相結合實現固渣分離的電子垃圾熱解裝置，其裝置將雙層螺旋採用反向輸送的方式進料，物料在正轉螺旋出口處靠自重下落經過固渣分離設備，通過熱解氣提的噴吹，由於固渣中殘炭和金屬的密度不同，使殘炭與固渣進行分離下落，在下反轉螺旋固渣分離設備的正下方將螺旋分為正轉反向和反轉方向，殘炭經過加溫深度碳化，經過下層螺旋後排出，熱解氣經過下層螺旋的油氣出口管排出，金屬在反向螺旋作用通過相反方向的運動掉落到金屬渣管進行收集。油氣化驗成分如下：表1電子垃圾熱解氣成分名稱H2CO2O2N2CH4CO含量(%)42.48.11.45.120.122.9對熱解後的固體殘留物進行檢測，發現主要成分是不可熱解的碳和金屬，金屬主要包括銅、鎳和鐵，不含有樹脂及玻璃纖維等可熱解的成分，熱解效果好。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發明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。在本發明的描述中，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發明和簡化描述，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發明的限制。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。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。在本發明的描述中，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發明中的具體含義。儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明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