申请/专利权人：陕西科技大学

申请日：2019-08-09

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN110317626B

主分类号：C10G1/00

分类号：C10G1/00;C10B53/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2019.11.05#实质审查的生效;2019.10.11#公开

摘要：本发明公开了一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，包括进料系统，进料系统的出口端连接至微波辅助解聚系统，微波辅助解聚系统的出口端连接至产物收集系统，产物收集系统包括固体收集装置和尾气回收装置，固体收集装置的出口端连接至燃烧辅助供热系统，尾气回收装置的出口端连接至尾气处理与循环系统，且尾气处理与循环系统的出口端连接至燃烧辅助供热系统，燃烧辅助供热系统的出口端连接至微波辅助解聚系统。本发明采用微波辅助技术作为核心反应器，使固体废弃物能够高效地减量化、无害化、资源化转化为高价值的液体产物热解油和固体产物热解炭。

主权项：1.一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，其特征在于，包括进料系统，所述进料系统包括料仓（2），料仓（2）通过关风器（3）与微波辅助解聚系统相连，进料系统的出口端连接至微波辅助解聚系统，所述微波辅助解聚系统包括微波发生器（4），微波发生器（4）中水平穿插设置有变径输送螺杆（6），变径输送螺杆（6）的直径最小端连接有无极调速电机（1），料仓（2）的出口端连接至变径输送螺杆（6）的入口处，微波辅助解聚系统的出口端连接至产物收集系统，产物收集系统包括固体收集装置和尾气回收装置，固体收集装置的出口端连接至燃烧辅助供热系统，尾气回收装置的出口端连接至尾气处理与循环系统，且尾气处理与循环系统的出口端连接至燃烧辅助供热系统，燃烧辅助供热系统的出口端连接至微波辅助解聚系统；微波发生器（4）与变径输送螺杆（6）之间设置有碳化硅套管（5），且碳化硅套管（5）厚度为0.3~1.2mm；所述的变径输送螺杆（6）采用碳化硅或石墨材质。

全文数据：一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置技术领域本发明属于废弃物资源化利用领域，具体涉及一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置。背景技术包括工业固体废弃物、农业固体废弃物、医疗废物、城市生活垃圾等在内的固体废弃物的有效处理已经成为亟待解决的突出问题。我国的固体废弃物资源量大、种类丰富，利用潜力巨大，但存在诸多突出矛盾：1我国国土面积大，固体废弃物资源分布不均，运输成本高，尤其是农业废弃物、林业废弃物等。2缺乏高效的处理技术，不能充分发挥农林废弃物的高利用价值。3农林废弃物的不合理利用会造成环境的二次污染。因此，开发一种车载移动式的固体废弃物处理装置，对固体废弃物进行就地处理、高值化转化，是一条非常有发展潜力的途径。微波辅助解聚技术是一种借助微波介电加热转化的技术，它能够整体穿透有机物碳键结构，使能量迅速传至反应物的各个官能团上发生“非致热效应”，通过改变分子排列等焓或熵效应来改变反应历程并降低反应活化能，从而促进某些键的断裂并抑制缩合反应，有利于固体废弃物资源的充分转化。微波辅助解聚具有独特的传热传质规律和更好的加热均匀性，温度调控、热解过程及预期最终产物的控制变得容易，节省大量时间和能源，并且设备无热惯性，处理量大，在能源紧缺、环境污染日益加剧的今天，微波辅助解聚技术在固体废弃物高值化利用方面具有广阔的发展前景。发明内容本发明的目的在于提供一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，用于解决现有固体废弃物资源分布不均、缺乏高效处理技术等问题，本发明采用微波辅助技术作为核心反应器，使固体废弃物能够高效地减量化、无害化、资源化转化为高价值的液体产物热解油和固体产物热解炭。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，包括进料系统，进料系统的出口端连接至微波辅助解聚系统，微波辅助解聚系统的出口端连接至产物收集系统，产物收集系统包括固体收集装置和尾气回收装置，固体收集装置的出口端连接至燃烧辅助供热系统，尾气回收装置的出口端连接至尾气处理与循环系统，且尾气处理与循环系统的出口端连接至燃烧辅助供热系统，燃烧辅助供热系统的出口端连接至微波辅助解聚系统。进一步地，所述进料系统包括料仓，料仓通过关风器与微波辅助解聚系统相连。进一步地，所述微波辅助解聚系统包括微波发生器，微波发生器中水平穿插设置有变径输送螺杆，变径输送螺杆的直径最小端连接有无极调速电机，料仓的出口端连接至变径输送螺杆的入口处。进一步地，微波发生器与变径输送螺杆之间设置有碳化硅套管，且碳化硅套管厚度为0.3～1.2mm。进一步地，所述的变径输送螺杆采用碳化硅或石墨材质。进一步地，固体收集装置包括连接在变径输送螺杆直径最大端的集炭箱，尾气回收装置包括连接在变径输送螺杆直径最大端的冷凝器，冷凝器的出口端连接至储液罐。进一步地，冷凝器上连接有循环冷凝器，冷凝器的侧下端进液口连接循环冷凝器的冷凝液出口，冷凝器的侧上端出液口连接循环冷凝器的冷凝液进口。进一步地，燃烧辅助供热系统包括燃烧炉，燃烧炉的进口端连接至集炭箱的出口端。进一步地，尾气处理与循环系统包括连接至储液罐上方出口的气体过滤器，气体过滤器的出口端连接至缓冲罐，缓冲罐的出口端连接至风机，风机的出口端连接至燃烧炉的外侧换热器，燃烧炉的外侧换热器出口与微波辅助解聚系统相连。进一步地，所述的进料系统、微波辅助解聚系统、产物收集系统、燃烧辅助供热系统和尾气处理与循环系统均设置在车载平台上。与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：1.本装置采用的核心反应器——微波辅助解聚系统借助微波介电加热转化的技术，能够整体穿透有机物碳键结构，并且能够降低反应活化能和调控反应路径，从而实现固体废弃物资源的充分转化。并且微波辅助解聚具有独特的传热传质规律和更好的加热均匀性，加热精准无热惯性，具有显著的节能减排效应。2.本装置能够通过进料系统中的关风器控制固体废弃物处理量，通过无极调速电机控制固体废弃物在反应器中的反应时间，通过尾气处理与循环系统中的风机来控制反应生成气相产物的气相停留时间，从而能够高效控制产物的产率和品质。3.本装置中的微波辅助解聚系统，采用变径输送螺杆将固体废弃物原料从直径最小端逐步输送到直径最大端来实现整个反应周期，这种方式一方面能够实现固体废弃物在反应开始阶段直径最小端的迅速升温和预炭化，在反应中期保证原料气相组分的充分析出，而在反应后期直径最大端保证残留固体炭物质中有机质的充分挥发和热解炭的充分炭化，从而利用变径输送螺杆实现整个反应过程的精确控制，另一方面由于反应过程中固体原料挥发出大量的有机蒸气，采用变径的方式可以给有机蒸气提供充足的空间而避免反应器内压力上升带来反喷现象。此外，采用碳化硅套管包裹变径输送螺杆的方式，一方面碳化硅套管能够大量吸收微波升温从而保证温度的均匀性，另一方面碳化硅套管采用0.3～1.2mm厚，能够保证微波穿透，实现了碳化硅材料或石墨材料的变径输送螺杆同样能够充分吸收微波，保证反应所需的温度。4.本装置的燃烧辅助供热系统，将固体废弃物反应的副产物——热解炭作为燃烧原料，让其在燃烧炉中充分燃烧，产生的热量传递给尾气处理与循环系统中经过净化的尾气，经过加热的尾气进入到微波辅助解聚系统中用于系统循环和辅助供热，实现了副产物的高值化利用，整个系统能够实现固体废弃物的100％转化。5.本发明将整体装置集成在车载平台上，实现了装置的可移动式，这为我国固体废弃物资源量大但分布不均、时空差异性突出等问题提供了很好的解决途径，实现了节能降耗与可持续发展。附图说明图1本发明的设备流程图；图2为本发明的平面布置图；其中，1-无极调速电机，2-料仓，3-关风器，4-微波发生器，5-碳化硅套管，6-变径输送螺杆，7-集炭箱，8-冷凝器，9-循环冷凝器，10-储液罐，11-气体过滤器，12-缓冲罐，13-风机，14-燃烧炉，15-车载平台。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述：参见图1和图2，一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，包括进料系统，微波辅助解聚系统，产物收集系统，尾气处理与循环系统，燃烧辅助供热系统，车载平台组成。进料系统，由料仓2和关风器3组成，料仓2下端与关风器3相连，关风器3下端与微波辅助解聚系统相连。所述的关风器用于连续定量进料，同时防止外界空气进入微波辅助解聚系统，并防止微波解聚系统中生成的裂解蒸气从料仓反喷出去。微波辅助解聚系统，由无极调速电机1、微波发生器4、碳化硅套管5和变径输送螺杆6组成，无极调速电机1与变径输送螺杆6的直径最小端相连，无机调速电机1能够控制反应速度。变径输送螺杆6水平置于微波辅助解聚系统中，其直径最大端与产物收集系统相连。变径输送螺杆6的外侧包裹着碳化硅套管5，碳化硅套管5厚度为0.3～1.2mm。碳化硅套管外侧为微波发生器4。所述的变径输送螺杆采用碳化硅或石墨材质。产物收集系统，由集炭箱7、冷凝器8、循环冷凝器9和储液罐10组成。集炭箱7主要收集固体废弃物经过微波辅助解聚后的热解炭，集炭箱7的进口与变径输送螺杆6的直径最大端相连。冷凝器8的进口与变径输送螺杆6的直径最大端相连，出口与储液罐10的进口相连，冷凝器8的侧下端进液口连接着循环冷凝器9的冷凝液出口，冷凝器8的侧上端出液口连接着循环冷凝器9的冷凝液进口。尾气处理与循环系统由气体过滤器11、缓冲罐12和风机13组成。气体过滤器11主要去除尾气中存在的焦油杂质及含有的水分，气体过滤器11进口与储液罐10上方出口相连，出口与缓冲罐12进口相连。缓冲罐12出口与风机13进口相连，风机13出口与燃烧辅助供热系统相连。燃烧辅助供热系统主要由燃烧炉14组成。燃烧炉14燃料的进口与集炭箱7出口相连，集炭箱7中收集到的热解炭作为燃烧炉中燃料的来源。燃烧炉14的外侧换热器进口与风机13出口相连，燃烧炉14的外侧换热器出口与微波辅助解聚系统相连。所有系统均置于车载平台15上。下面对本发明实施例做详细描述：实施例1以废塑料原料为例介绍本发明的实施过程如下：将10kg废塑料颗粒加入到料仓2中，开启无极调速电机1、微波发生器4、循环冷凝器9和风机13。待微波辅助解聚系统温度到达650℃时，开启关风器3，废塑料颗粒原料通过关风器3进入变径输送螺杆6中，反应生成的固体产物热解炭进入集炭箱7中，液体产物——热解油进入储液罐10中，产生的尾气进入尾气处理与循环系统中。最终生成了热解油4.8kg，产率为48％，热解炭1.6kg，产率为16％。实施例2以杨木锯末原料为例介绍本发明的实施过程如下：将10kg杨木锯末加入到料仓2中，开启无极调速电机1、微波发生器4、循环冷凝器9和风机13。待微波辅助解聚系统温度到达550℃时，开启关风器3，杨木锯末原料通过关风器3进入变径输送螺杆6中，反应生成的固体产物热解炭进入集炭箱7中，液体产物——热解油进入储液罐10中，产生的尾气进入尾气处理与循环系统中。最终生成了热解油6.25kg，产率为62.5％，热解炭1.2kg，产率为12％。实施例3以玉米秸秆原料为例介绍本发明的实施过程如下：将10kg玉米秸秆颗粒加入到料仓2中，开启无极调速电机1、微波发生器4、循环冷凝器9和风机13。待微波辅助解聚系统温度到达600℃时，开启关风器3，玉米秸秆颗粒原料通过关风器3进入变径输送螺杆6中，反应生成的固体产物热解炭进入集炭箱7中，液体产物——热解油进入储液罐10中，产生的尾气进入尾气处理与循环系统中。最终生成了热解油5.82kg，产率为58.2％，热解炭2.1kg，产率为21％。

权利要求：1.一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，其特征在于，包括进料系统，进料系统的出口端连接至微波辅助解聚系统，微波辅助解聚系统的出口端连接至产物收集系统，产物收集系统包括固体收集装置和尾气回收装置，固体收集装置的出口端连接至燃烧辅助供热系统，尾气回收装置的出口端连接至尾气处理与循环系统，且尾气处理与循环系统的出口端连接至燃烧辅助供热系统，燃烧辅助供热系统的出口端连接至微波辅助解聚系统。2.根据权利要求1所述的一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，其特征在于，所述进料系统包括料仓2，料仓2通过关风器3与微波辅助解聚系统相连。3.根据权利要求2所述的一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，其特征在于，所述微波辅助解聚系统包括微波发生器4，微波发生器4中水平穿插设置有变径输送螺杆6，变径输送螺杆6的直径最小端连接有无极调速电机1，料仓2的出口端连接至变径输送螺杆6的入口处。4.根据权利要求3所述的一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，其特征在于，微波发生器4与变径输送螺杆6之间设置有碳化硅套管5，且碳化硅套管5厚度为0.3～1.2mm。5.根据权利要求3所述的一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，其特征在于，所述的变径输送螺杆6采用碳化硅或石墨材质。6.根据权利要求3所述的一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，其特征在于，固体收集装置包括连接在变径输送螺杆6直径最大端的集炭箱7，尾气回收装置包括连接在变径输送螺杆6直径最大端的冷凝器8，冷凝器8的出口端连接至储液罐10。7.根据权利要求6所述的一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，其特征在于，冷凝器8上连接有循环冷凝器9，冷凝器8的侧下端进液口连接循环冷凝器9的冷凝液出口，冷凝器8的侧上端出液口连接循环冷凝器9的冷凝液进口。8.根据权利要求6所述的一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，其特征在于，燃烧辅助供热系统包括燃烧炉14，燃烧炉14的进口端连接至集炭箱7的出口端。9.根据权利要求8所述的一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，其特征在于，尾气处理与循环系统包括连接至储液罐10上方出口的气体过滤器11，气体过滤器11的出口端连接至缓冲罐12，缓冲罐12的出口端连接至风机13，风机13的出口端连接至燃烧炉14的外侧换热器，燃烧炉14的外侧换热器出口与微波辅助解聚系统相连。10.根据权利要求1所述的一种移动式固体废弃物微波辅助解聚装置，其特征在于，所述的进料系统、微波辅助解聚系统、产物收集系统、燃烧辅助供热系统和尾气处理与循环系统均设置在车载平台15上。

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