一种用于处理电子废弃物的装置的制作方法

本实用新型涉及技术领域，尤其涉及一种用于处理电子废弃物的装置。

背景技术：

电子废弃物俗称“电子垃圾”，是指被废弃不再使用的电器或电子设备，主要包括电冰箱、空调、洗衣机、电视机等家用电器，以及计算机类通讯电子产品的淘汰品。电子废弃物成分复杂，常见的有害物质包含6大类：1、金属与金属化合物，2、pvc塑料，3、溴代阻燃剂，4、油墨，5、磷化物，6、酞酸酯。电子废弃物品种类型繁多，即使同种功能的产品各厂家在材料选择、设计、生产时差异很大，因此在回收处理的过程中需要人工拆分为印刷电路板、电缆电线、显像管等元部件，然后再对其进行相当复杂的处理。

现有处理方法包括化学处理、机械处理、填埋处理、微生物处理、焚烧处理等5种，均存在诸多不足，具体表现如下：

1、化学处理：化学处理会使用强腐蚀性药品，并产生大量废液和有毒气体。

2、机械处理：机械处理过程中电子废弃物的拆卸通常是手工操作，效率较低。

3、填埋处理：填埋处理后，电子废弃物中的有毒化学物质会渗入泥土中或释放于大气中，影响附近的社区和环境。

4、微生物处理：电子废弃物中易被微生物分解的部分一般很低，微生物处理的时间周期较长，效率较低。

5、焚烧处理：目前在固体废弃物处理领域当今世界普遍采用焚烧法，机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉是两种常见炉型，总市场占有率超过95％。这两种炉型焚烧处理电子废弃物的缺点如下：

(1)使用机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉处理电子废弃物时需预处理或预分选。这两种焚烧炉需要将原料进行分拣后破碎至20mm以下，工艺较为复杂。

(2)运行时炉体内温度为850℃-1000℃。由于温度偏低，不能有效控制废气中的强致癌物二噁英。当电子废弃物中含pvc塑胶和溴化阻燃剂，焚烧时会大量释放二噁英。

(3)运行时电子废弃物在炉体内停留时间仅为数秒。将烟气停留时间控制在几秒钟量级，不利于控制废气中的二噁英。

(4)燃烧过程不十分充分导致飞灰产量较大。机械炉排焚烧炉飞灰产量为电子垃圾量的2％-5％，循环流化床焚烧炉为10％-15％。飞灰中由于含有较多二噁英等有害物质，属危险固体废弃物。飞灰产量较大为后续处理带来困难。

(5)燃烧过程不十分充分导致固态炉渣产量大。机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉焚烧过程产生的固态炉渣为电子废弃物量15-25％。电子废弃物经常含有大量金属，导致固态炉渣中重金属含量高达数千mg/kg，成为新的危险固体废物。

(6)运行时空气需要量较大。机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉运行时空气过量系数α一般取值1.6，由于空气明显过量，废气产生量较大，处理成本高。

(7)烟气中含尘量高。为保证燃烧效果，抑制二噁英生成，机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉运行时燃烧区必须充分混合，这导致焚烧炉出口含尘量约3500mg/m3，后续布袋除尘器运行负荷很高。

(8)机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉处理电子废弃物时炉体出口气体中酸性物质含量较高。电子废弃物中的pvc燃烧过程会产生大量的含氯污染物、含硫污染物。炉体二氧化硫so2、氯化氢hcl出口浓度一般为数百mg/m3甚至上千mg/m3。为满足酸性物质排放的规定，必须在焚烧炉后设置脱酸塔。

(9)机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉中的焚烧过程属于氧化反应，电子废弃物中的重金属在600℃-1000℃的温度范围内都被氧化形成金属氧化物(如fe、zn、pb等)。重金属氧化物进入固态炉渣会在成炉渣重金属超标准，环境危害很大。

本实用新型正是基于上述研究背景而提出，旨在一种用于处理电子废弃物的装置，克服了机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉存在的上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种用于处理电子废弃物的装置，其具有结构设计合理、操作使用方便、维护成本低的优点，还能够实现高温下不易生成二噁英、燃烧过程飞灰产量较小，有效降低废气产生量，有利于保护环境，综合利用前景广阔。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案实现：

一种用于处理电子废弃物的装置，该装置采用低碳直接熔融还原反应炉，低碳直接熔融还原反应炉包括升降机、投入槽、炉体、诱导炉、集尘器、燃烧炉和热交换器；其中，所述炉体包括进料口、进料段、可燃气体出口、还原熔融段；所述进料口设置于炉体的顶部，所述投入槽固定设置于进料口上；所述进料段与进料口相连接；所述可燃气体出口设置于所述还原熔融段的顶部一侧；所述进料段与还原熔融段相连接；所述诱导炉与所述还原熔融段相连接；所述升降机包括升降器和机械抓斗；所述升降器与机械抓斗相互配合将待处理电子废弃物抓取、升降至所述投入槽中，依次经进料口、进料段进入所述还原熔融段；所述集尘器与燃烧炉相连接用于收集燃烧炉内产生的粉尘，并通过风机输送至布袋除尘器；所述热交换器与燃烧炉为一体化设备，并且热交换器设置于燃烧炉的上方，用于将燃烧炉内产生的热量传输至热电联产发电机或热泵，以及将燃烧炉内产生的热量用于所述炉体的所述熔融还原段保温。

作为上述方案的进一步优化，所述热交换器为流体连接间接式换热器。具体的，流体连接间接式换热器为采用将一个高温流体换热器和一个低温流体换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，所述热载体在高温流体换热器和低温流体换热器之间循环，在高温流体换热器接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。

作为上述方案的进一步优化，所述燃烧炉为蓄热式燃烧炉；其数量为两个，并且相互配合。这样设置的目的是使得燃烧炉处于蓄热与放热交替工作状态用于节能。

作为上述方案的进一步优化，该装置还包括冷却塔，所述冷却塔通过连接件和紧固件与升降机相连。这样设置的目的是：冷却塔从所述炉体的熔融还原段中吸收热量排放至大气中，利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量用于散热。

采用本实用新型的用于处理电子废弃物的装置具有如下有益效果：

(1)低碳直接熔融还原反应炉的运行温度一般为1500℃-2000℃，最高可达2500℃左右，大大高于机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉，在此高温下二噁英不易生成。

(2)运行时电子废弃物在低碳直接熔融还原反应炉炉体内停留时间为几十分钟至数小时，有利于控制废气中的二噁英。

(3)燃烧过程十分充分导致飞灰产量较小。低碳直接熔融还原反应炉飞灰产量为电子废弃物量的2％-5％，而且飞灰经集尘器收集后返回炉体进行处理，飞灰不外排。

(4)燃烧过程十分充分，全部为液态炉渣。低碳直接熔融还原反应炉排出的液态炉渣可经拉丝工艺生产保温棉，综合利用前景广阔。

(5)运行时空气需要量较小。低碳直接熔融还原反应炉运行时空气过量系数α一般取值1.1-1.3，相比机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉，低碳直接熔融还原反应炉废气产生量减少20％以上。

(6)烟气中含尘量低。低碳直接熔融还原反应炉按照移动床原理工作，物料在炉体内移动缓慢，这导致焚烧炉出口含尘量小于60mg/m3，含尘量仅为机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉的1/50，后续布袋除尘器运行负荷很低。

(7)运行时可在低碳直接熔融还原反应炉内投加石灰石进行炉内脱酸，无须在焚烧炉后设置脱酸塔。

(8)低碳直接熔融还原反应炉的运行温度一般为1500℃-2000℃，与机械炉排焚烧炉与循环流化床焚烧炉的运行机理截然不同，低碳直接熔融还原反应炉的焚烧过程属于还原反应。

(9)低碳直接熔融还原反应炉无需电子废弃物预处理过程，省去了预处理厂房及设备，可节约初投资。

附图说明

附图1为本实用新型用于处理电子废弃物的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型用于处理电子废弃物的装置作以详细说明。

一种用于处理电子废弃物的装置，该装置采用低碳直接熔融还原反应炉，低碳直接熔融还原反应炉包括升降机1、投入槽2、炉体3、诱导炉4、集尘器5、燃烧炉6和热交换器7；其中，所述炉体包括进料口8、进料段9、可燃气体出口10、还原熔融段11；所述进料口设置于炉体的顶部，所述投入槽固定设置于进料口上；所述进料段与进料口相连接；所述可燃气体出口设置于所述还原熔融段的顶部一侧；所述进料段与还原熔融段相连接；所述诱导炉与所述还原熔融段相连接；所述升降机包括升降器和机械抓斗；所述升降器与机械抓斗相互配合将待处理电子废弃物抓取、升降至所述投入槽中，依次经进料口、进料段进入所述还原熔融段；所述集尘器与燃烧炉相连接用于收集燃烧炉内产生的粉尘，并通过风机输送至布袋除尘器；所述热交换器与燃烧炉为一体化设备，并且热交换器设置于燃烧炉的上方，用于将燃烧炉内产生的热量传输至热电联产发电机或热泵，以及将燃烧炉内产生的热量用于所述炉体的所述熔融还原段保温。

所述热交换器为流体连接间接式换热器，所述流体连接间接式换热器为采用将一个高温流体换热器和一个低温流体换热器由在其中循环的热载体连接起来的换热器，所述热载体在高温流体换热器和低温流体换热器之间循环，在高温流体换热器接受热量，在低温流体换热器把热量释放给低温流体。

所述燃烧炉为蓄热式燃烧炉；其数量为两个，并且相互配合使得燃烧炉处于蓄热与放热交替工作状态用于节能。

该装置还包括冷却塔12，所述冷却塔通过连接件和紧固件与升降机相连；冷却塔从所述炉体的熔融还原段中吸收热量排放至大气中，利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量用于散热。

本实用新型用于处理电子废弃物的装置的工作原理如下：

1)准备阶段：使用升降机将电子废弃物物料提升至投入槽上方30-50公分处，使物料通过投入槽顺利滑入炉体内；将通过自动进料系统向燃烧炉添加燃料；开启自检系统，检查系统压力、温度和气体浓度；

2)燃烧阶段：开启集尘器，燃烧炉点火，同时开启热交换器，监测炉体内的温度，监测炉体内各气体的浓度，监测诱导炉中的液态熔渣的液位，炉体温度升至额定值时进入运行程序锁定状态；

3)最终产物的处理阶段：整个装置运行一段时间后，需要进行液态排渣时，由带有碳化钨钻头的机械臂在诱导炉外壁确定位置钻孔，直至钻透诱导炉的炉体，进入诱导炉的挂砖与挂砖之间的空隙；拔出钻头，即可实现液态排渣；

4)排渣完毕后，带有碳化钨钻头的机械臂按原有路线行进，直至堵住刚钻过的孔；孔外少量液体炉渣在空气的冷却作用下瞬间凝结，将刚钻过的孔封闭；拔出钻头，液态排渣过程即结束；

5)运行中不宜连续两次使用钻头钻同一位置进行液态排渣。

下面对主要结构的工作参数作以下简单说明：

1、换热器结构参数及运行参数如下：

(1)公称直径范围(dn≤4000mm)，公称压力(pn≤35mpa)，壳体壁厚3〞(76mm)，双头螺柱最大直径为4〞(102mm)。

(2)烟气参数：进出口温度：1000℃/550℃；烟气流量：10800m³/h；烟气压力：0.003mpa；

(3)空气参数：进出口温度：15℃/450℃；空气流量：9000m³/h；工作压力：0.014mpa；

(4)换热面积：101㎡；

(5)换热器材质：2520/q345r。

2、燃烧炉为蓄热式燃烧炉，其能在极短时间内把常温空气加热，被加热的高温空气进入炉膛后，卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于21％的稀薄贫氧高温气流，同时往稀薄高温空气附近注入燃料，燃料在贫氧(2％-20％)状态下实现燃烧，同时炉膛内燃烧后的热烟气经过另一个蓄热式燃烧炉排空，将高温烟气显热储存在另一个蓄热式燃烧炉内。工作温度不高的换向阀以一定的频率进行切换，常用的切换周期为30-200秒，可以采用两个蓄热式燃烧炉处于蓄热与放热交替工作状态，从而达到节能目的。

具体燃烧炉的结构参数以及运行参数如下：

(1)炉底面积：1.9m²；炉膛温度：1500摄氏度；燃料名称：天燃气；炉前燃气压力：4-6kpa；最大天燃气消耗量；20-25nm³/h；烧嘴数量：1对；燃烧方式：对烧；蓄热体形式：高铝球；

(2)燃烧炉内包括鼓风机、引风机，其中鼓风机压力为6000pa；鼓风机流量：400m³/h；引风机压力：5000pa；引风机流量：650m³/h；压缩空气压力为0.6mpa；

(3)烧嘴排烟温度≤100℃。

3、诱导炉的中心部分是溶解室，从外到内环绕炉壁耐火砖、电加热线圈、石棉板、保温内衬；在低碳直接熔融还原炉处理电子废弃物时，当炉体内物料温度超过≤1100℃时即有液态熔渣产生；由于重力作用，液态熔渣缓慢流入诱导炉；由于液态熔渣密度高于固态渣，所以在诱导炉中液态熔渣在下，固态渣在上，液态熔渣与固态渣的界面随运行时间延长逐渐升高。例如，当电子废弃物中含锌、铁、金3种金属，在低碳直接熔融还原炉处理物料时，锌、铁、金3种金属均被还原为零价金属留存在液态熔渣内。锌的密度7.14g/cm³，铁的密度7.9g/cm³，金的密度19.3g/cm³，由于3种金属密度不同，锌在液态熔渣上层、中层、下层的含量分布为60％、30％、10％。铁在液态熔渣上层、中层、下层的含量分布为40％、50％、10％。金在液态熔渣上层、中层、下层的含量分布为10％、40％、50％。3种零价金属在诱导炉中呈明显梯度分布。

下面以某城市的一个电子厂为例来进一步说明采用本实用新型用于处理电子废弃物的装置的有益效果：

电子废弃物产量为20吨/天，采用用于处理电子废弃物的装置的低碳直接熔融还原炉工艺处理，烟尘排放：炉膛出口≤60mg/m³，烟囱出口≤5mg/m³，二噁英排放量0.01-0.03ngteq/m³，炉膛出口烟气排放：氯化氢21.0-39mg/m³，硫氧化物56-72mg/m³，氮氧化物36.96-83.57mg/m³，一氧化碳2.5-27mg/m³。各类污染物排放浓度显著低于机械炉排炉与流化床焚烧炉。每天生产铁、锌、金合金约900kg。液态熔渣售价1500-2000元/吨，用于生产硅酸铝纤维棉、硅酸铝纤维毡、硅酸铝纤维板，经济效益良好。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。