本发明属于尾气处理系统技术领域，具体地说，涉及一种用于塑料、橡胶垃圾处理并制油的燃气式连续碳化(热解)装置及处理工艺。
背景技术：
目前，针对生活垃圾分离出来的塑料垃圾、造纸厂废纸回收过程中分离出来的塑料垃圾、医疗垃圾、废旧轮胎、废旧线路板等含塑料、橡胶比较高的固体废弃物。现有通常的处理方法主要采取焚烧处理，不仅二次污染大，且无法实现资源的循环好利用，目前缺少针对上述种类垃圾的处理装置。
技术实现要素：
本发明提供了一种用于塑料、橡胶垃圾处理并制油的燃气式连续碳化装置及处理工艺，以处理塑料、橡胶垃圾为主，可以实现“碳”资源再生、并能产生热解油(可进一步加工成生物柴油)，均具有较高的经济价值；在处理线路板等含有金属类的垃圾过程中，还可一步实现金属类的回收。同时塑料、橡胶类垃圾在碳化处理过程中，始终处于安定的反应状态，气流扰动小，可以大幅降低烟气中颗粒物的含量，并降低尾气处理的投资和运行成本。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用于塑料、橡胶垃圾处理并制油的燃气式连续碳化装置，包括碳化热解系统、加热系统、冷凝系统、炉体及保温系统、冷却系统以及自动控制系统。
其中，此处塑料、橡胶垃圾主要包括生活垃圾分离出来的塑料垃圾、造纸厂废纸回收过程中分离出来的塑料垃圾、医疗垃圾、废旧轮胎、废旧线路板等含塑料、橡胶比较高的固体废弃物。
其中，所述碳化热解系统包括料斗、旋转阀、第一螺旋推进系统、第二螺旋推进系统、高温旋转阀，其中旋转阀、高温旋转阀自上至下设置在所述料斗的下面，所述第一螺旋推进系统、第二螺旋推进系统自上至下排列设置在所述旋转阀与高温旋转阀之间。
其中第一螺旋推进系统、第二螺旋推进系统的数量可以根据处理量进行长度(有效工作长度一般不超过5米)、直径粗细和数量的调整，长度越长或直接越粗或数量越多则处理能力越大；高温旋转阀有效工作温度不低于400度，可选用水冷式；
其中，所述加热系统包括燃烧机、燃气喷嘴，其中燃烧机选用一体式，同时能够进行流量控制：炉体升温过程中，采用高功率大流量模式，运行过程中则调低流量，减少能耗；燃烧机热源可选用天然气或油类；燃气喷嘴的气体来源为垃圾碳化热解过程中产生的热解气体经冷凝产油后，剩余的轻质气体(主要成分为氢气h2、甲烷ch4、一氧化碳co等)，燃气喷嘴有独立的供气系统，由风机进行供空气，风机选型根据实际处理能力和被处理物成分产生的最终可燃气体量决定。
其中，所述冷凝系统包括第一导流管、冷凝器、第二导流管、储油装置，其中所述第一导流管直接与碳化热解系统的第一螺旋推进系统、第二螺旋推进系统顶部连接，使得碳化热解过程中产生的高温气体进入到所述冷凝器中，所述冷凝器中采用水冷方式，可采用多级冷凝的方式分别分离出轻油、重油，所述冷凝器底部安装的第二导流管将冷凝下来的油类导入所述储油装置中。
其中，所述炉体及保温系统包括炉盖和炉体，并且为分体或可开启式，便于整套设备的安装，炉盖采用钢铁或不锈钢材质作为框架，内衬保温棉，并用进行保温棉的固定；炉体外框架采用钢铁或不锈钢材质，内部保温材料选用保温砖和保温棉，耐温达到1500℃以上，并具有较高的保温、节能效果；炉体侧边底部开有清灰口，以便于炉内燃烧灰的清理，清灰口带有密封盖板，防止炉内气体外泄，污染空气。
其中，所述冷却系统包括水冷管及循环水箱、冷却系统构成，其主要作用是将垃圾碳化热解后形成的碳再经过降温至150℃以下后，再排出以便于储存运输。
其中，所述自动控制系统指包括第一测温系统、第二测温系统和自动控制柜，用于整套设备的运行控制，自动控制柜主要包括plc程序控制，变频器、燃烧机控制器，整套装置的第一螺旋推进系统和第二螺旋推进系统的电机、燃烧机的燃烧控制、水冷管的电机以及各种风机、水泵在此实现集中和自动控制。第一测温系统主要组成为热电偶或其他种类测温仪，将温度信号传递给plc，第二测温系统装配在烟气出口上，用于监控燃烧尾气温度。
工作流程说明：
1)碳化热解系统的主要部件第一螺旋推进系统、加热系统的燃烧机和燃气喷嘴置于同一个保温炉腔内，系统启动后，先由燃烧机燃烧加热，将炉内温度提高至800℃以上(根据被处理物的不同，最高需要加热至1000℃)，经粉碎后的物料(此处指主要成分为塑料、橡胶的垃圾)进入料斗后，通过旋转阀进入到第一螺旋推进系统，此处旋转阀的主要作用是隔绝空气；根据物料的成分和颗粒大小，物料在700～1100℃的炉温内，在第一螺旋推进系统内运转大约10～30分钟，完成有机物的分解，其中气体产物主要有水蒸气h2o、氢气h2、一氧化碳co、甲烷ch4、二氧化碳co2、乙烯c2h4、乙烷c3h6、丙烷c3h8、丙烯c4h8等各类烷烃稀类和大分子ch化合物，固体产物则主要是碳c；
2)有机物分解产生的气体通过第一导流管进入到冷凝器，冷凝器采取水冷模式可设置成多级冷却，根据不同的温度区间进行冷凝，获得不同温度区间的油类产物；冷凝器将沸点低于200℃左右的大分子有机气体冷凝下来通过第二导流管进入到储油装置中，轻质小分子气体(氢气h2、一氧化碳co、甲烷ch4为主)则通过导管进入到燃气喷嘴中，燃气喷嘴的尺寸和数量根据设备的处理量进行调整，燃烧喷嘴配有专用供风风机，以保证可燃气体的完全燃烧；燃烧机保持常燃状态，以保证燃气喷嘴的安全、正常燃烧。
3)物料经碳化热解后形成的固体产物——碳，则经过高温旋转阀后，下落至冷却系统中，通过水的间接冷却，将碳冷却至150℃以下，排出冷却管外，出料口处配有喷雾喷头，防止碳自燃，同时避免微细颗粒物四散到空气中。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
1、实现了资源的循环利用，可以生产再生炭、热解油等具有较高经济价值的产品；
2、排气量小，碳元素除了被留在了固体产物中，同时与氢元素一起形成了大量的热解油，因此尾气产出远低于焚烧处置方式，大幅降低二次污染；
3、由于碳化处理过程中，原料不与空气接触，没有气流扰动，固体颗粒物可以顺利排出炉外，而不会进入到空气中，造成二次污染；
4、在废旧线路板的处理过程中，由于碳化处理温度一般为700～800度，同时处理过程没有气流扰动，线路板中的金属主要随着碳化物排出炉外，可以更加便利(低成本物理方式即可实现)的予以回收。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明所述用于塑料、橡胶垃圾处理的燃气式连续碳化装置具体实施例的正面视图；
图2是本发明所述用于塑料、橡胶垃圾处理的燃气式连续碳化装置具体实施例的侧面视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1、2所示，是根据本发明用于塑料、橡胶垃圾处理的燃气式连续碳化装置具体实施例的正面和侧面结构示意图，以处理塑料、橡胶垃圾为主的燃气式连续碳化装置主要由㈠碳化热解系统、㈡加热系统、㈢冷凝系统、㈣炉体及保温系统、㈤冷却系统、㈥自动控制系统六大模块组成，此处塑料、橡胶垃圾主要包括生活垃圾分离出来的塑料垃圾、造纸厂废纸回收过程中分离出来的塑料垃圾、医疗垃圾、废旧轮胎、废旧线路板等含塑料、橡胶比较高的固体废弃物。
本装置的碳化热解系统主要由料斗1、旋转阀2、第一螺旋推进系统3、第二螺旋推进系统4、高温旋转阀5组成。其中第一螺旋推进系统3、第二螺旋推进系统4的数量可以根据处理量进行长度(有效工作长度一般不超过5米)、直径粗细和数量的调整，长度越长或直接越粗或数量越多则处理能力越大；高温旋转阀5有效工作温度不低于400度，可选用水冷式；
其中，加热系统主要由燃烧机6和燃气喷嘴7组成，其中燃烧机6选用一体式，同时能够进行流量控制：炉体升温过程中，采用高功率大流量模式，运行过程中则调低流量，减少能耗；燃烧机6热源可选用天然气或油类；燃气喷嘴7的气体来源为垃圾碳化热解过程中产生的热解气体经冷凝产油后，剩余的轻质气体(主要成分为氢气h2、甲烷ch4、一氧化碳co等)，燃气喷嘴7有独立的供气系统，由风机进行供空气，风机选型根据实际处理能力和被处理物成分产生的最终可燃气体量决定。
冷凝系统主要由第一导流管8、冷凝器9、第二导流管10、储油装置11组成，其中第一导流管8直接与碳化热解系统的第一螺旋推进系统3、第二螺旋推进系统4顶部连接，使得碳化热解过程中产生的高温气体进入到冷凝器9中，冷凝器9中采用水冷方式，可采用多级冷凝的方式分别分离出轻油、重油，冷凝器9底部安装有第二导流管10将冷凝下来的油类导入储油装置11中。
炉体及保温系统主要由炉盖12和炉体13两部分组成，并且为分体或可开启式，便于整套设备的安装，炉盖12采用钢铁或不锈钢材质作为框架，内衬保温棉，并用进行保温棉的固定；炉体13外框架采用钢铁或不锈钢材质，内部保温材料选用保温砖14和保温棉15，耐温达到1500℃以上，并具有较高的保温、节能效果；炉体13侧边底部开有清灰口16，以便于炉内燃烧灰的清理，清灰口16带有密封盖板，防止炉内气体外泄，污染空气。
冷却系统主要由水冷管17及循环水箱(图中未示出)构成，其主要作用是将垃圾碳化热解后形成的碳再经过降温至150℃以下后，再排出以便于储存运输。
自动控制系统指包括第一测温系统18、第二测温系统19和自动控制柜，用于整套设备的运行控制，自动控制柜主要包括plc程序控制，变频器、燃烧机控制器等，整套装置的第一螺旋推进系统3、第二螺旋推进系统4的电机、燃烧机6的燃烧控制、水冷管17的电机以及各种风机、水泵在此实现集中和自动控制。第一测温系统18主要组成为热电偶或其他种类测温仪，将温度信号传递给plc，第二测温系统19装配在烟气出口20上，用于监控燃烧尾气温度。
工作流程说明：
1)碳化热解系统的主要部件第一螺旋推进系统3、燃烧机6和燃气喷嘴7置于同一个保温炉腔内，系统启动后，先由燃烧机6燃烧加热，将炉内温度提高至800℃以上(根据被处理物的不同，最高需要加热至1000℃)，经粉碎后的物料(此处指主要成分为塑料、橡胶的垃圾)进入料斗1后，通过旋转阀2进入到第一螺旋推进系统3，此处旋转阀2的主要作用是隔绝空气；根据物料的成分和颗粒大小，物料在700～1100℃的炉温内，在第一螺旋推进系统3内运转大约10～30分钟，完成有机物的分解，其中气体产物主要有水蒸气h2o、氢气h2、一氧化碳co、甲烷ch4、二氧化碳co2、乙烯c2h4、乙烷c3h6、丙烷c3h8、丙烯c4h8等各类烷烃稀类和大分子ch化合物，固体产物则主要是碳c；
2)有机物分解产生的气体通过第一导流管8进入到冷凝器9，冷凝器9采取水冷模式可设置成多级冷却，根据不同的温度区间进行冷凝，获得不同温度区间的油类产物；冷凝器9将沸点低于200℃左右的大分子有机气体冷凝下来通过第二导流管10进入到储油装置11中，轻质小分子气体(氢气h2、一氧化碳co、甲烷ch4为主)则通过导管进入到燃气喷嘴7中，燃气喷嘴7的尺寸和数量根据设备的处理量进行调整，燃气喷嘴7配有专用供风风机，以保证可燃气体的完全燃烧；燃烧机6保持常燃状态，以保证燃气喷嘴7的安全、正常燃烧；
3)物料经碳化热解后形成的固体产物——碳，则经过高温旋转阀5后，下落至冷却系统中，通过水冷管17的间接冷却，将碳冷却至150℃以下，排出冷却管外，出口21处配有喷雾喷头，防止碳自燃，同时避免微细颗粒物四散到空气中。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。