漆渣热解工艺及其装置的制作方法

本发明涉及一种垃圾处理设备，尤其是一种用于处理废油漆渣的漆渣热解装置。

背景技术：

在油漆喷涂过程中，涂料的有效涂装效率是有限的，一般情况下，采用普通空气喷枪进行操作时，其涂装效率只有20％～40％，而采用静电喷涂其涂装效率在60％左右，也就是说，在喷涂操作中只有少部分的涂料喷涂在工件上，其余的大部分涂料都飞溅在喷漆室里，手工喷涂时至少有40％～60％的过喷漆雾飞散，静电喷涂也会产生10％以上的过喷漆雾，在油漆喷涂作业过程中，过喷漆雾凝聚下沉形成油漆渣。目前，国内大多数油漆喷漆工艺均采用在循环水中加漆雾凝聚剂对废漆雾进行处理，但这最终会产生大量的油漆渣。

由于油漆渣主要由油漆的喷漆漆雾加絮凝剂凝聚而成，主要组成为中涂漆、面漆以及稀释剂，其中的化学成分一般由干性油或半干性油改性的天然树脂(如松香)、人造树脂(如失水苹果树脂)、合成树脂类(如甲基丙烯酸甲酯、聚氨基甲酸乙酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等)制成，颜料和溶剂的种类繁多，无法具体界定。另外，添加剂的广泛使用更增加了油漆成分的复杂性。在油漆渣中，芳香烃的含量占60％以上，各种醇醚及苯类物质占20％以上。油漆渣有黏稠状、半干状及固体状三种状态，三种状态主要与来源有关：黏稠状的油漆渣来自喷漆过程落到地面上、墙壁上、塑料薄膜上的油漆，其性能与原漆相近；半干状的油漆渣是落到皂化水中的废漆，浸泡时间短(在一周以内)，其油漆结构还未被破坏；固体状的油漆渣是落到含强力破坏性的化学药品的水里，由于长时间的浸泡，其油漆结构已被破坏。漆渣的灰分、固定碳含量较少，挥发成分较多，低位发热量较高，易于着火、燃烧与燃尽。同时，由于油漆渣块内的水分被油漆包裹，较难自然蒸发。当环境温度大于10℃时，油漆渣块已软化，不能保持一定形状，黏结性较强，难于用简单的工具将大的油漆渣块剪断、破碎，即使破碎后，如果仍堆放在一起，3～5min便会重新黏结在一起。当环境温度大于35℃时，油漆渣已具有一定的流动性，但黏性较强，流动速度很慢，较大的油漆渣块即便存放数月也难以硬化。

油漆废渣中含有大量的有机化合物，这些化合物会对环境和人体健康造成一定的毒害作用。研究表明，即使单个化合物的含量都低于其限定含量，但多种有机化合物的混合存在及其相互作用，常表现出毒性、刺激性，使危害强度增大，能引起人体免疫水平失调，影响中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等症状，还可能影响消化系统，出现食欲不振、恶心等症状，严重时可损伤人体肝脏和造血系统，甚至导致死亡。正是由于油漆渣以上特点，在2008年修订的《国家危险废物名录》，油漆渣列入HW21染料、涂料类危险废物，各级环保部门已将油漆渣产生单位列入重点监管单位进行监督管理。

目前，国内对油漆废渣的处理方法主要是填埋法和焚烧法。填埋法是对漆渣进行简单的处理或固化后，再采取一定的隔离措施埋入地下，具有成本低、处理量大、终极化处置高等优点，是早期油漆废渣处理的首选方法。但是填埋的漆渣可能产生渗滤液，其成分极为复杂，除了有毒的重金属离子，还含有大量有害的有机物，渗到地下水后会造成严重污染，而填埋场虽然一般以防渗材料封闭隔离，但是考虑到长久过程中可能发生的地质灾害，渗滤液泄露的可能性极大。焚烧法具有减量化、无害化、资源化等优势，但油漆渣直接焚烧不易进料，易产生污染，而且热值损耗较大，可利用率较低，容易造成二次污染。因此，填埋法和焚烧法均不能有效实现漆渣的无害化和资源化。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于提供一种能够有效实现漆渣的无害化和资源化的漆渣热解工艺及其装备。

为解决上述问题，本发明的漆渣热解工艺，包括热解气化步骤、净化步骤，其中热解气化步骤，包括：(a)原料预热、干燥，将原料从热解炉顶部投入炉体内，在预热仓以及在炉体中自上而下运动时，原料与炉体下部产生并向上运动的热解气体相遇并被加热，热解气体温度降至70℃左右；(b)热解，经预热、干燥后的原料进入热解段，进入热解炉的煤气与空气在热解段混合燃烧，热解段温度达到700℃左右，热解段火层厚度为2m左右，原料在通过热解段的过程中完成热解；(c)排放，原料经热解后产生热解气体和残渣，热解气体上升后从排气口排出，残渣先在热解炉内部初步冷却，温度由700℃左右降到200℃左右，冷却过程中产生热交换和水煤气反应，产生的煤气等进入热解段燃烧；残渣冷却后经热解炉底部排出；

净化步骤包括：热解气体利用第一引风机从热解炉内排出，经过第一除尘管道进入第二除尘管道，利用第二除尘管道中的喷淋装置将热解气体中的杂质、焦油隔离于水箱，并通过喷淋装置降低热解气体的温度，然后经过烟气净化装置进一步冷却、净化热解气体。

优选地，所述漆渣热解工艺还包括气体再利用步骤，净化后的热解气体由第一引风机送至燃烧器和燃烧火头，燃烧火头处利用热解气体燃烧将经第二引风机进入热交换器中的冷空气加热，产出高温的热空气。

本发明还涉及一种漆渣热解装置，包括：热解炉、净化装置，其中，热解炉顶部设有投料口和排气口，热解炉底部设有出碳冷却机，热解炉内部自上而下分为预热段、热解段、冷却段，投入的原料在预热段预热，在热解段发生热解，热解产生的热解气体自排气口排出，热解产生的残渣在冷却段经炉内冷却后通过出碳冷却机排出；净化装置包括与热解炉的排气口连接的第一除尘管道，第一除尘管道另一端与第二除尘管道连接，第二除尘管道竖直设置，第二除尘管道下端与水箱连接，水箱中安装有喷淋水泵，第二除尘管道上端安装有与喷淋水泵连接的喷淋装置，第二除尘管道的上端与烟气净化装置连接，烟气净化装置另一端与第一引风机连接。

优选地，所述漆渣热解装置还包括气体再利用装置，气体再利用装置包括与第一引风机连接的燃烧器和燃烧火头，燃烧器与燃烧火头处分别设有流量阀，燃烧火头处设有热交换器，外界冷空气通过与热交换器的空气入口连接的第二引风机进入热交换器内部并被加热，然后热空气自热交换器的空气出口排出。

优选地，所述漆渣热解装置中热解炉包括上炉体和下炉体，上炉体包括顶盖和配重体，顶盖位于上炉体顶部，顶盖设有投料口、排气口、防爆阀，投料口下部设有预热仓，预热仓底部设有带滤网的翻板，翻板通过电机带动的转轴实现旋转；配重体设于顶盖下方，下炉体上方，并与顶盖下侧面连接，配重体内径等于下炉体顶部的内径，配重体外径大于炉体外径，配重体下侧面设有定位环，定位环套接在炉体外侧，配重体与下炉体的连接处密封。

优选地，所述漆渣热解装置中下炉体内部设有凸台，凸台上设有燃烧底座，燃烧底座与煤气管道相连通，燃烧底座包括相互连通的布置成筛形的底盘和位于底盘中部的立式燃烧管，底盘的上侧面以及立式燃烧管的侧壁设有燃烧嘴且燃烧嘴布置为使火焰呈螺旋状；炉体内壁的横截面呈上小下大的结构；炉体下部在凸台下方设有夹套式换热器，夹套式换热器的壁体内部充水，夹套式换热器的侧壁与外部水管连接，内侧壁设有下凹式喷头；下炉体下方设有与炉体内部连通的出碳冷却机，出碳冷却机内设有受电机控制的螺旋排料机构；下炉体安装于机架上。

优选地，所述漆渣热解装置中预热仓的侧壁设有与控制装置连接的温湿度传感器，控制装置控制电机。

采用上述工艺和装置，能够有效将漆渣进行热解，实现漆渣的无害化和资源化处理。

附图说明

图1是本发明漆渣热解装置的整体结构示意图。

图2是本发明漆渣热解装置中热解炉的示意图。

具体实施方式

下文参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。本申请中“左右”只与列举值相差在10％的范围内。

本发明的漆渣热解工艺采用非连续进料，由漆渣在气化炉内焖烧热解气化，产生一氧化碳、氢气、甲烷、丙烷等可燃气体，经过净化即可作为清洁能源，实现漆渣处理和提供清洁能源的双重目的。

本发明的漆渣热解工艺包括热解气化、净化、气体再利用三大步骤，其中,

(一)热解气化步骤包括：

(1)原料预热、干燥，将原料从热解炉顶部投入炉体内，在预热仓以及炉体内部自上而下运动的过程中，原料与炉体下部产生并向上运动的热解气体相遇并被加热，而热解气体温度降至70℃左右；原料自上而下的运动速度可根据热解速度和出焦量控制；

(2)热解，经预热、干燥后的原料进入热解段，进入热解炉的煤气与空气在热解段混合燃烧，热解段温度达到700℃左右，热解段火层厚度为2m左右，原料在通过热解段的过程中完成热解；原料在热解段的停留时间、给风量、风压、煤气供给量、火层厚度的调节以及半焦、焦油、热解气的质量产量等均由热解段进行控制调节；

(3)排放，原料经热解后产生热解气体和残渣，热解气体上升后从热解炉的排气口排出，残渣先在热解炉内部初步冷却，利用炉体下部的循环、夹套式换热器和喷头使热解后的残渣由700℃左右降到200℃左右，这一过程中产生热交换和水煤气反应，产生的煤气等进入热解段燃烧；残渣冷却后经热解炉底部的出碳冷却机排出；

这样热解气化步骤采用炉内燃烧(内置燃烧室)、原料充填整个炉膛、逆向直接换热(物料由上而下、热载体即燃烧后的气体由下而上同炉膛换热)、无障碍运行(炉膛内无炉篦炉排)的设计方案，炉体结构紧凑，热能利用率高，能耗小，造价低，产量大，产品质量稳定，热解炉运行平稳，启停灵活方便。

(二)净化步骤包括：

热解气体利用第一引风机从热解炉内排出，经过第一除尘管道进入第二除尘管道，利用第二除尘管道中的喷淋装置将热解气体中的杂质、焦油隔离于水箱，并通过喷淋装置降低热解气体的温度，然后经过烟气净化装置进一步冷却、净化热解气体，达到净化目的，此时的热解气体已经净化成洁净的可燃气体。

(三)气体再利用步骤包括：

净化后的热解气体由第一引风机送至燃烧器和燃烧火头，燃烧火头处利用热解气体燃烧将经第二引风机进入热交换器中的冷空气加热，产出高温的热空气，可以作为温室大棚的供热热源、或者也可以直接提供给各式锅炉比如热解炉作为供热热源。

如图1、图2所示，本发明的漆渣热解装置包括热解炉E1、净化装置E2、气体再利用装置E3，其中,

热解炉顶部设有投料口和排气口，热解炉底部设有出碳冷却机，热解炉内部自上而下分为预热段、热解段、冷却段，投入的原料在预热段预热，在热解段发生热解，热解产生的热解气体自排气口排出，热解产生的残渣在冷却段经炉内冷却后通过出碳冷却机排出；

净化装置E2包括与热解炉的排气口连接的第一除尘管道E21，第一除尘管道E21另一端与第二除尘管道E22连接，第二除尘管道E22竖直设置，第二除尘管道E22下端与水箱E23连接，水箱E23中安装有喷淋水泵E24，第二除尘管道E22上端安装有与喷淋水泵E24连接的喷淋装置E25，热解气体在喷淋装置作用下得到净化，热解气体中的焦油进入水箱E23，在水箱中分离；第二除尘管道E22的上端与烟气净化装置E26连接，热解气体中的其他杂质在烟气净化装置E26中净化分离；烟气净化装置E26另一端与第一引风机E27连接，第一引风机E27为热解气体的流动提供动力并在热解炉中形成负压；

气体再利用装置E3包括与第一引风机E27连接的燃烧器E31和燃烧火头E32，净化后的热解气体可在燃烧器E31和燃烧火头E32处燃烧，燃烧器与燃烧火头处分别设有流量阀，可控制气体流量；燃烧火头E32处设有热交换器E33，热解气体在燃烧火头处E32燃烧将热交换器E33加热，外界冷空气通过与热交换器E33的空气入口连接的第二引风机E34进入热交换器内部并被加热，然后热空气自热交换器的空气出口排出，作为温室大棚的供热热源、或者也可以直接提供给各式锅炉比如热解炉作为供热热源。

上述实施例中热解炉包括上炉体和下炉体B1，上炉体包括顶盖A1和配重体A2，顶盖A1位于上炉体顶部，顶盖A1设有投料口D1、排气口D2、防爆阀D3，投料口D1下部设有预热仓D4，预热仓D4底部设有带滤网的翻板D5，翻板D5通过电机C3带动的转轴实现旋转这样可从底部打开预热仓，预热仓D4的侧壁设有与控制装置连接的温湿度传感器，控制装置控制电机，漆渣通过投料口进入炉体内部，在预热仓内经过预热，温湿度达到要求后利用控制装置打开翻板使漆渣下落；

配重体A2设于顶盖A1下方，下炉体上方，并与顶盖A1下侧面连接，配重体A2内径等于下炉体顶部的内径，配重体A2外径大于炉体外径，配重体A2下侧面设有定位环D6，定位环D6套接在炉体外侧，配重体A2与下炉体的连接处密封。这样将炉体分为上下炉体两部分，配重体A2、顶盖A1设于下炉体上方，利用防爆阀D3初级保证炉体内部压力安全，当炉体内发生爆炸而防爆阀D3的泄压能力不足时，由冲击力将配重体A2、顶盖A1顶起，使冲击力沿一定方向释放，防止将热解炉炸碎，避免造成更大的伤亡；

下炉体B1内部设有凸台D7，凸台D7上设有燃烧底座D8，燃烧底座与煤气管道相连通，燃烧底座D8包括相互连通的布置成筛形的底盘D81和位于底盘中部的立式燃烧管D82，底盘D81的上侧面以及立式燃烧管D82的侧壁设有燃烧嘴且燃烧嘴布置为使火焰呈螺旋状，这样火焰以及产生的热气流螺旋上升，延缓漆渣的下落，使漆渣在下降过程中发生热解，炉体内壁的横截面上小下大，使炉体呈肚大口小的结构，这样使热气流上升时逐渐聚拢，增强对漆渣冲击力，强化延缓作用；

热解后的残渣通过底盘D81的网眼掉落至炉体下部，炉体下部在凸台D7下方设有夹套式换热器D9，夹套式换热器D9的壁体内部充满水，夹套式换热器D9的侧壁与外部水管连接，内侧壁设有下凹式喷头D91，下凹式喷头D91嵌入夹套式换热器D9的内侧壁而未凸出防止被掉落的残渣堵塞，下凹式喷头D91用于向炉体内喷射水雾将残渣降温并使炉体内发生水煤气反应；

下炉体下方设有与炉体内部连通的出碳冷却机C1，出碳冷却机C1内设有受电机控制的螺旋排料机构；

下炉体安装于机架C2上，炉体一侧还设有爬梯C4，爬梯C4与位于炉体上方的平台C5连接，人员通过爬梯到达平台，在平台上可操作投料、观察炉体内部情况。

上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。