专利名称：一种利用流化床回收热固性复合材料的装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种从废弃热固性复合材料中回收纤维的设备和方法；具体讲是一种利用流化床回收热固性复合材料的装置及其方法；属于废弃复合材料回收和再利用技术领域。
背景技术：
随着热固性复合材料在航空航天、汽车工业、体育器械等领域的广泛应用，所产生的废弃物与日俱增。复合材料废弃物一方面有来自于复合材料制造复合材料的过程的边角余料，其产率达30% ;另一方面有不断增加的废旧制成品，在航空航天领域，25-30年后到达使用寿命的复合材料飞机达成千上万架。而此时有效回收系统和供应链仍然不到位的话， 复合材料的处置将会成为一个严重的问题，回收复合材料显得十分重要。
目前，国内对热固性复合材料的回收再利用的研究还处于起步阶段。现有技术公开的回收方法主要包括物理法、能量法、高温热解法、溶剂降解法等。传统的方法很难高效的回收复合材料，物理法只适用于未被污染的复合材料，且再生产品的使用价值较低；能量法适用于有机物含量较高的复合材料，但易造成环境污染和资源浪费。公开号为 CNlO 1591548A的中国专利申请公开了一种高温热解法回收复合材料的装置及工艺，可对废弃的复合材料进行处理，通过燃烧残渣作为水泥原料，热解油可作为燃料，但该热解法工艺复杂，热解过程使用的催化剂易中毒、寿命短、再生性能差，并且通过热解法得到的热解油品质差。公开号为CN102391543A的中国专利申请公开了一种采用酸、丙酮等溶剂回收复合材料的方法，反应条件温和、反应容易控制、副产物少等优点；但由于使用了有机溶剂，易造成环境污染。已公开的技术中还有采用超临界水、超临界醇等绿色溶剂取代有机挥发性溶剂，如公开号为CN200710144538.X的中国专利公开了一种以水为溶剂，在250°C -400°C高温以及4 MPa-27MPa的高压下分解废弃热固性树脂复合材料的方法。该法回收效率高，对纤维损伤较小，但需要较高的温度及压力，对反应设备要求严格，目前还处在实验阶段，很难工业化。
由英国Nottingham大学开发的流化床回收热固性复合材料技术,对纤维的破坏和损伤小，回收纤维及树脂的效率较闻；但存在闻温闻压、能耗闻，间歇生广等缺点。发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种自动化程度高、 操作简便，低能耗下可连续处理回收废弃热固性复合材料的装置；同时还提供了利用该装置连接处理回收废弃热固性复合材料的方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种利用流化床回收热固性复合材料的装置，包括一流化床，该流化床两端分别设有进料口和出料口 ；其特点为它还设置有一空气加热器，其进气 端与外设的气瓶相接；其出气端通过管路与所述流化床底板开设的进气口相接；一进料器，其出口端通过法兰与所述流化床的进料口连通；一石英砂循环储罐，其上端通过管路与所述流化床的出料口管路相接；其下端为出砂口，该出砂口通过管路与第一旋风分离器连接，经第一旋风分离器收回的石英砂经其出口返回所述流化床；一回收纤维储罐，其上端通设有2条管道，其中一管道与所述流化床的出料口管道连接，回收流化床中被气流带出的短纤维；另一管道与第二旋风分离器的下端口连通；第二旋风分离器的出风口通过管道与一处理废气的后处理炉加热器的进气口连通；所述流化床为卧式流化床，由流化床箱体和流化床顶盖构成；其出料口装有一呈 30-60 °下倾斜角设置的出料口管道，其出料口管道临近外端口处前后垂直设有两个出口管道；该流化床顶盖的中部设有出气口，该出气口通过管道经一引风机与所述第二旋风分离器的进风口连接；在所述卧式流化床的底板上侧与该底板平行设置有一气体分布板，该气体分布板距其底板的间距为60 200mm ;所述气体分布板位于所述出料口一侧设有溢流堰；在所述卧式流化床底板靠近进料器一侧开设有一进气口，该进气口通过管道与所述空气加热器的出气口相接；在所述空气加热器的出口端、所述卧式流化床内腔的进口和出口处以及所述石英砂循环储罐的出砂口外侧均装有温度变送器；在所述空气加热器出气口与所述卧式流化床进气口的管路上、所述卧式流化床内的出气口周边和气体分布板的底部和所述回收纤维储罐出口处的外侧的管道上均装有压力变送器；所述空气加热器的出口与所述卧式流化床进气口连接的管道上装有内置电磁阀的截气阀；所述压力变送器和所述温度变送器均通过导线与一 485信号输出端相接，再通过 RS232转接卡用数据线与外设的计算机接口连接。
上述的空气加热器内设有U型管，加热功率为4kW ;其外壁包覆有硅酸铝棉保温层；装在所述空气加热器出气口端的所述温度变送器为空气温度变送器、在管道上装的所述压力变送器为空气压力变送器。
上述的进料器为卧式进料器；其壳体为长方体，在长方壳体的底部装有螺杆轴，螺杆轴上焊接有若干叶片，若干叶片与螺杆轴呈60-90°角度 连接；叶片深为20 50mm，叶片厚度为I 2mm ;相邻2个叶片的间距为20 50mm ;所述螺杆轴的外端与一装有无极变速器的驱动装置连接。
上述的流化床顶盖与该卧式流化床顶端周边相接处装有石墨垫片，其厚度为 3-10mm ;所述气体分布板为表面带有微孔的烧结陶瓷板，其厚度为3_10mm ;所述溢流堰为一矩形不锈钢板，其竖直放置在所述气体分布板上部接近出料口处，其高度为70-200mm ; 厚度为3-10 ;所述溢流堰与该气体分布板连接处距所述出料口处留有通道，其通道的宽度为50-200 mm ;在所述卧式流化床的进料口和出料口处分别装有温度变送器，出料口处的温度变送器与所述空气加热器的出气阀安装内置有电磁阀的阀门，该阀门和温度变送器通过导线与计算机接口相接，用计算机控制空气的进气量。
上述的石英砂循环储罐为长方体和锥体的上下组合体，其位于所述卧式流化床出料口的斜下方；所述卧式流化床出料口管道呈30-60°倾斜角设置，其管道临近端口处前后垂直设有两个出口管道，其前出口管道与所述石英砂循环储罐入口管道相接；在所述出砂口处装有可调速的球阀；位于该端口的所述温度变送器T4为出砂口温度变送器。
上述的回收纤维储罐为长方体，与石英砂储罐平行设置且位于远离卧式流化床一侧；该回收纤维储罐的入口管道粗于石英砂循环储罐的入口管道，且与所述卧式流化床出料口管道的后出口管道与所述回收纤维储罐入口管道相接；在该回收纤维储罐出口处装有的所述压力变送器为回收纤维压力变送器。
上述的后处理炉加热器为卧式结构，在该卧式后处理炉加热器的外壁上装有卧式加热器温度变送器；所述卧式后处理炉加热器内腔的炉膛材料为莫来石或高铝纤维制品， 用硅碳棒加热；该后处理炉加热器的自带温度控制系统，其进口与第二旋风分离器的气体出口连接，其出口通过管道与放空管连接。
为了实现上述目的，本发明第二个技术方案是提供一种用上述流化床回收热固性复合材料装置回收热固性复合材料的方法，包括步骤如下1)将石英砂放入卧式流化床内，其粒径在600-800微米；2)启动引风机和空气加热器，空气从气瓶引出由减压阀调节压力，进入空气加热器内加热到600°C _800°C,形成热气流输送至卧式流化床内腔,加热卧式流化床内传热介质石英砂；3)将块状的废弃热固性复合材料置于进料器的加料口，启动进料器，将其送入卧式流化床，通过装在气瓶出口端的减压阀调节由气瓶进入空气加热器的空气压力和进风量，停留在卧式流化床上；在所述热气流的作用下，卧式流化床中的石英砂和废弃热固性复合材料发生成流化态，同时热固性复合材料发生裂解反应；裂解释放的热量和空气加热维持所述卧式流化床内的温度；4)经步骤3)裂解后的物料以纤维形式存在，混同石英砂一起由卧式流化床出口流出； 经斜设的出料管道，分离出石英砂和纤维；其中，先经过石英砂循环储罐的入口处，石英砂落入所述石英砂循环储罐中；纤维则下滑至所述回收纤维储罐内；进入石英砂循环储罐的所述石英砂，经第一旋风分离器分离后由空气将其送回卧式流化床循环使用；5)经步骤3)氧化后产生的废气离开该卧式流化床，在引风机的作用下，进入第二旋风分离器，被废气携带的纤维落入所述回收纤维储罐；废气送入后处理炉加热器内，经高温处理使其完全氧化后，经放空管排除在大气中。
步骤3)中的废弃热固性复合材料在卧式流化床内停留的时间为10-30分钟；步骤 5)所用的引风机为离心通风机，其离心通风机的压力为3KPa ;所述后处理炉加热器内设的温度控制在1200°C以上。
本发明上述方法中所用的空气加热器，其进气量由计算机及数据传输系统控制； 同时，计算机及数据传输系统还控制流化床回收热固性复合材料装置中所有的温度变送器、压力变送器和内置有电磁阀的阀门，将所有的温度变送器、压力变送器和电磁阀发出的该部件运行信息及时记录并将记录的数据通过数据采集软件储存在计算机中。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下1)该回收废弃热固性复合材料的装置采用的是卧式流化床，充分卧式流化床的传热介质与 气体分布板的接触面积大， 相同用量的传热介质堆积厚度减小，传热介质单位面积上流化所用的动力减小等特点，可使能耗降低。2)在卧式流化床的出口端通过管道分别与石英砂循环罐进口及回收纤维储料罐进口连通，并配合旋风分离器的使用，使废弃热固性复合材料的回收能够达到连续处理、 同时对可利用的热固性复合材料加以回收的工艺要求。3)用石英砂做反应介质与废弃热固性复合材料复合材料在热气流作用下呈流化态，使块状废弃热固性复合材料能够均匀受热，复合材料中的聚合物热分解反应快并稳定，易于控制；与现有的回收热固性复合材料方法最本质的不同，在于本方法中所用的石英砂可以回收并重复利用。4)回收的纤维材料，其性能下降小。由于废弃热固性复合材料材料在卧式流化床中停留时间较短，石英砂对废弃热固性复合材料材料的碰撞小，且在卧式流化床中以块状形式保持其热固性复合材料原有状态；因此，对待处理的废弃热固性复合材料的性能破坏性小，回收的热固性复合材料仍可基本保留其原有性能。5)本发明的回收装置为管道封闭式连接，不会产生任何可使周边环境受到污染的气体或液体流出物；利用该装置回收热固性复合材料的整个过程是在密封的卧式流化床内通过块状的废弃热固性复合材料与石英砂被均匀加热呈流化态后，再裂解处理，其裂解过程中生成的烃副产物被后处理炉加热器处理，副产物较少。6)该装置中的主要设备包括卧式流化床、空气加热器、石英砂循环储罐、回收纤维储罐上分别设有温度变送器和/或压力变送器，通过导线与外设的计算机及数据传输系统连接，该方法基本上是无污染，对设备无腐蚀；益于推广应用。
图1为流化床回收热固性复合材料的装置组成结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作详细说明。
如图1所示，本发明的热固性复合材料回收装置设置有空气加热器101，气瓶102、 卧式流化床201，进料器202，引风机203，石英砂循环储罐301，回收纤维储罐302，第二旋风分离器303，后处理炉加热器304，第一旋风分离器305，计算机及数据传输系统401。
本发明中所用的流化床为卧式流化床201，由流化床箱体和流化床顶盖构成，其长向两端分别设置进料口和出料口 ；进料口与进料器202连通；出料口位于该卧式流化床201 底板长向一端；出料口连接的出料管道为下斜向设置，其临近外端口处前后垂直设有两个出口管道；石英砂循环储罐301和回收纤维储罐302先后与该出料管道的前后出口管道相接；该流化床顶盖的中部设有出气口，该出气口通过管道经一弓I风机203通过管道与第二旋风分离器303的进风口连接；第二旋风分离器303的出风口通过管道与一后处理炉加热器304连接。
在卧式流化床201内腔的底板上侧设置有一与该底板平行的气体分布板，距其底板的间距为60 200mm ;该气体分布板的三边分别与该卧式流化床201进料口一侧内壁和长向两侧内壁密封连接；位于该卧式流化床201出料口一侧的气体分布板边缘处设有一溢流堰；在卧式流化床201靠近进料器202 —侧的底板上开设有一进气口，该进气口通过管道与空气加热器101的出气口相接；空气加热器101的进气口与气瓶102的出气口连接；气瓶的另一出气口通过管 道盖与第一旋风分离器305出风口相接；气瓶的第二出气口通过管道与卧式流化床201靠近前出口管道处的出料管道连接；在卧式流化床201顶盖的中部开有一出气孔，通过管道与引风机203连接，引风机203 通过管道与第二旋风分离器303的进风口相接；第二旋风分离器303的出风口通过管道与一后处理炉加热器304连接；在卧式流化床201靠近进料口一端的流化床顶盖与第一旋风分离器305出风口通过管道相接；第一旋风分离器305的进气端通过管道与气瓶出气端相接。
在空气加热器101的出口端、卧式流化床201内腔的进口和出口的侧壁处以及石英砂循环储罐301的出砂口外侧均装有温度变送器；在空气加热器101出气口与卧式流化床201进气口的管路上、流化床内的出气口周边和气体分布板的底部和回收纤维储罐302出口处的外侧的管道上均装有压力变送器； 在空气加热器101与卧式流化床201进气口连接的管道上装有由电磁阀控制的截气阀；本发明装置中所有的压力变送器、温度变送器均通过导线与一 485信号输出端相接， 再通过RS232转接卡用数据线与外设的计算机接口连接。
以下对具体连接关系及特点进行说明所用的空气加热器101采用盐城市鸿溥供暖设备制造有限公司生产的 JRQ-HP-7KW/380空气加热器，功率为7kW，最高加热温度850°C。
该空气加热器101的进口端通过球阀用PP管与气瓶102相连出气口端与卧式流化床201的侧面底部通过用陶瓷纤维毡保温的管道连接，该管道上安装空气压力变送器 Pl和截止阀，空气加热器101出气端装有空气温度变送器Tl ;将气瓶102中的空气加热到 6000C _800°C，然后送入到卧式流化床201内，截止阀与卧式流化床201中的温度变送器T3 通过电磁阀与外设的控制柜相接，连接形成自动控制，以便调节卧式流化床201温度。
气瓶102选用体积为O.1m3-1m3的压缩气瓶，装有1. 5MPa_10MPa的压缩空气。
卧式流化床201的侧上方进料口处装有一进料器202，该进料器202为卧式长方体，由电机、螺杆轴、壳体、进料口、出料口等组成；其中的螺杆轴上焊接有叶片齿，该螺杆轴向壳体内沿深20-50mm，且叶片齿的齿间距为20mm-50mm，可使物料不受挤压。进料器202 用变速电机为驱动装置，使进料速度可调性大。
石英砂循环储罐301为长方体与锥形体的上下组合体，其上部长方体的顶板安装有进空气管道，其下部的锥形体底端为出砂口 ；与该石英砂循环储罐301出砂口相接的管道上装有一可调速的球阀和出砂口温度变送器T4，石英砂循环储罐301安装在卧式流化床 201的斜下方，所用管道倾斜30° -60°。球阀所在管道的另一端与第一旋风分离器305的进气口用法兰连接，第一旋风分离器305安装在卧式流化床201的左上角，第一旋风分离器 305 ;石英砂循环储罐301出口处安装有球阀来控制石英砂流量，并用于储存由卧式流化床 201流出的石英砂。
回收纤维储罐302用于`回收卧式流化床201裂解后的纤维；该回收纤维储罐302 为长方体，其顶板上开有2个进料口，其中一个进料口与卧式流化床201出料口通过管道连接，为接收卧式流化床中被吹出的短纤维；另一进料口和旋风分离器303通过管道连接，管道上安装闸阀，当回收纤维储罐302内的压力过大，打开闸阀释放压力，保证回收纤维储罐 302内的压力和与相连接的设备的压力保持平衡。
卧式流化床201的顶盖的四周铺设有石墨垫片，将卧式流化床顶部与顶盖之间密封处理；设置在该顶盖中部的出气口，用于由引风机203的抽力将卧式流化床201中的热固性复合材料因裂解释放出的气体和空气及携带出的短纤维经该出气口引出，送入第二旋风分离器303内分离；其中，短纤维由其出气管道落入下方连接的回收纤维储罐302内，废气则由管道排出进入后处理炉加热器中，经高温将废气全部氧化，然后经排空管排入至大气中。
卧式流化床201 —侧壁上的进料口与进料器202的出料口连通；另一侧设置的出料口位于该侧的底部；出料口通过斜设的管路选后与石英砂循环储罐301和回收纤维储料罐302的进料口相接；在卧式流化床201底板上方的内腔中水平装有一带有微孔的烧结陶瓷的气体分布板，其与流化床201内壁和溢流堰内壁用密封胶胶接；该气体分布板下方的卧式流化床201底板靠近进料口侧开设有一进气口，进气口通过管路与空气加热器101的出气口相接；进气口进入的加热气体通过气体分布板可使卧式流化床201内腔中的气流分布均匀，在卧式流化床201的进气口与空气加热器101出气口相通的管路上装有空气温度变送器Tl和空气压力变送器Pl用于采集空气加热器101出口温度和压力；卧式流化床201 内腔靠近进料口处装有温度变送器T2用于采集废弃复合材料进料器202进入流化床201 时温度；气体分布板的上部对应流化床201的侧外壁装有压力变送器P2用于采集流化床底部的压力；出料口处装温度变送器T3用于监测流化后回收纤维的温度，压力变送器P3安装在卧式流化床201流化床顶盖上用于测定流化床内腔顶部的压力；温度变送器T2、T3和压力变送器P2、P3均用螺纹固定在卧式流化床对应的外壁上，可以实时监控卧式流化床201 的温度和压力变化；在卧式流化床201的外壁还包覆有一层陶瓷纤维毡，接近流化床201出料口且垂直于气体分布板处设有竖直旋转的长方形溢流堰，当回收纤维超过溢流堰时就会流出，然后经流化床201出料口，由管道输送到下一工序。
由于卧式流化床201下部安装带微孔的烧结陶瓷的气体分布板，可以使由空气加热器101加热的气流在该卧式流化床201内腔中分布均匀，近而使投入到卧式流化床201 内腔的石英砂受热均匀；石英砂作为传热介质会将热量传递给后加入的块状废弃复合材料，块状废弃复合材料中的树脂受热发生裂解形成气态物质，从而除去复合材料中的聚合物；由于压缩气体使传热介质石英砂和废弃复合材料湍动，当裂解后的回收纤维超过溢流堰高度时，固体纤维被送到出料口。
卧式流·化床201中的块状热固性复合材料裂解后的产物主要是气体和固体物质； 其中，固体产物为纤维和石英砂；气体产物为二氧化碳、氧气、水蒸汽、烷烃苯、苯酚及其衍生物等物质。
弓丨风机203为离心通风机由高碑店市风机总厂WJY-2.4A高温引风机，与卧式流化床201出气口管道相连，该管道上安装球阀以调节引风机203风量，提供的引风机具有占地面积小，压力差大，风量可调等特点。
后处理炉加热器304采用上海贵尔机械设备有限公司生产的GSL-50-300-1型管式炉，其中，所用的炉膛材料为莫来石、高铝纤维制品，采用优质硅碳棒加热，温度最高可达 1200°C。用于将未完全氧化的气体处理完全，以免污染环境。
第一旋风分离器305，用于输送来自石英砂循环罐301的石英砂，将其送回卧式流化床201，石英砂自石英砂循环罐301经气瓶102中1. 5MPa-10Mpa的压缩空气风送进入旋风分离器305，风和石英砂在旋风分离器中被分离气体自旋风分离器上部出气口排空，石英砂被风打到旋风分离器器壁上靠自身重力使石英砂下落，然后进入流化床201中，石英砂因此可以重复使用。
第二旋风分离器303分离由卧式流化床201中的复合材料因裂解释放出的气体和空气及携带出的短纤维，同时与回收纤维储罐302的出气管道相连接，可保证系统压力一致,且耐高温,密封。
以上卧式流化床201回收热固性复合材料装置设有数据采集和控制系统401是各设备的温度变送器Tl、T2、T3、T4、T5和压力变送器PU P2、P3、P4分别通过相应的485信号输出端再接RS232转接卡用数据线连接到计算机上，该系统设有液晶显示装置和控制面板及用Iabview语言自行编制的监测软件将数据存储在计算机上，从而实现温度和压力实时监测记录。
通过空气加热器101用XMT温控仪确保空气温度变送器Tl温度范围为600-700°C ； 当卧式流化床201的温度变送器T3显示的温度值超过所设范围，用电磁阀自动控制空气加热器101的进气阀门来控制温度变送器T2和温度变送器T3温度范围为600-700°C;用与石英砂循环储罐301进砂口连接的管道上的进风口风速来确保T4温度200-300°C ;后处理炉加热器304自带的可编程温控仪，设有PID控制，具有断偶、超温、欠温等功能用以确保加热器温度变送器T5温度范围为1100-1200°C ;用进气阀控制空气压力变送器Pl和压力变送器P2压力范围为0-3MPa ;用引风机203风速来调节温度变送器P3压力范围为0-1. 5MPa ； 回收纤维储罐302和旋风分离器303连接的管道上的闸阀控制回收纤维温度变送器P4压力范围为0-1. 5MPa。
本发明所用的1'01 乂-2088温度变送器1'1、了2、了3、了4、了5，其中空气温度变送器Tl、 温度变送器T2和温度变送器T3量程为0-850°C;出砂口温度变送器T4量程为0_400°C，加热器温度变送器T5测量范围为0-1400°C ；本发明所用的P4BP801型空气压力变送器Pl和压力变送器P2的量程相同，均为 0-3MPa，压力变送器P3和回收纤维压力变送器P4的量程相同，均为0-1. 5MPa。
利用上述装置实现本发明回收热固性复合材料的方法，它包括以下步骤1)将石英砂放入卧式流化床内，其粒径在600-800微米；2)启动引风机和空气加热器，空气从气瓶引出由减压阀调节压力，进入空气加热器内加热到600°C _800°C,形成热气流输送至卧式流化床内腔,加热卧式流化床内传热介质石英砂；3)将块状的废弃热固性复合材料 置于进料器的加料口，启动进料器，将其送入卧式流化床，通过装在气瓶出口端的减压阀调节由气瓶进入空气加热器的空气压力和进风量，停留在卧式流化床上；在所述热气流的作用下，卧式流化床中的石英砂和废弃热固性复合材料成流化态并发生裂解反应；释放的热量和热空气维持所述卧式流化床内的温度；4)经步骤3)裂解后的物料以纤维形式存在，混同石英砂一起由卧式流化床出口流出； 经斜设的出料管道，分离出石英砂和纤维；其中，先经过石英砂循环储罐的入口处，石英砂落入所述石英砂循环储罐中；纤维则下滑至所述回收纤维储罐内；进入石英砂循环储罐的所述石英砂，经第一旋风分离器分离后由空气将其送回卧式流化床循环使用；5)经步骤3)卧式流化床201释放的有机气体，在引风机的作用下，进入第二旋风分离器，被废气携带的纤维落入所述回收纤维储罐；有害气体送入后处理炉加热器；该后处理炉加热器温度控制在1200°C以上，有害气体完全氧化，经放空管排除在大气中。
上述步骤I)在放入石英砂之前，需先关闭与卧式流化床连通的所有阀门，用螺丝将流化床顶盖拧紧，然后打压，压力为5MPA，通过常规的压力表检查其密封性；压力符合要求后，打开流化床顶盖，再将用作传热介质的石英砂倒入卧式流化床内，然后拧紧卧式流化床顶盖，将其密封；上述步骤2)启动引风机203及和空气加热器101之前，需先打开与引风机203相连的球阀，空气从气瓶102出来用减压阀调节压力，然后，打开管道上截止阀将形成的热气流输送至卧式流化床201内；上述步骤3)中废弃的块状热固性复合材料在卧式流化床201内停留10-15min后被完全裂解；裂解释放的热量和空气加热器101来维持卧式流化床201内温度；上述步骤4)中第一旋风分离器305产生的空气为压缩空气；上述步骤5)中所用的引风机为离心通风机，其离心通风机的压力为3KPa。
本发明在流化床回收热固性复合材料的过程中，整个系统的温度和压力信号均通过温度变送器和压力变送器分别采及集，送入计算机进行实 时控制及数据收集。
权利要求
1.一种利用流化床回收热固性复合材料的装置，包括一流化床，该流化床分别设有进料口和出料口 ；其特征在于它还设置有 一空气加热器，其进气端与外设的气瓶相接；其出气端通过管路与所述流化床底板开设的进气口相接； 一进料器，其出口端通过法兰与所述流化床的进料口连通； 一石英砂循环储罐，其上端通过管路与所述流化床的出料口管路相接；其下端为出砂口，该出砂口通过管路与第一旋风分离器连接，经第一旋风分离器收回的石英砂经其出口返回所述流化床； 一回收纤维储罐，其上端通设有2条管道，其中一管道与所述流化床的出料口管道连接，回收流化床中被气流带出的短纤维；另一管道与第二旋风分离器的下端口连通；第二旋风分离器的出风口通过管道与一处理废气的后处理炉加热器的进气口连通； 所述流化床为卧式流化床，由流化床箱体和流化床顶盖构成；其出料口装有一呈30-60 °下倾斜角设置的出料口管道，其出料口管道临近外端口处前后垂直设有两个出口管道；该流化床顶盖的中部设有出气口，该出气口通过管道经一引风机与所述第二旋风分离器的进风口连接；在所述卧式流化床的底板上侧与该底板平行设置有一气体分布板，该气体分布板距其底板的间距为60 200mm ;所述气体分布板位于所述出料口一侧设有溢流堰；在所述卧式流化床底板靠近进料器一侧开设有一进气口，该进气口通过管道与所述空气加热器的出气口相接； 在所述空气加热器的出口端、所述卧式流化床内腔的进口和出口处以及所述石英砂循环储罐的出砂口外侧均装有温度变送器； 在所述空气加热器出气口与所述卧式流化床进气口的管路上、所述卧式流化床内的出气口周边和气体分布板的底部和所述回收纤维储罐出口处的外侧的管道上均装有压力变送器； 所述空气加热器的出口与所述卧式流化床进气口连接的管道上装有内置电磁阀的截气阀； 所述压力变送器和所述温度变送器均通过导线与一 485信号输出端相接，再通过RS232转接卡用数据线与外设的计算机连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述空气加热器内设有U型管，加热功率为4kW，其外壁包覆有硅酸铝棉保温层；装在所述空气加热器出气口端的所述温度变送器为空气温度变送器、在管道上装的所述压力变送器为空气压力变送器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述进料器为卧式进料器；其壳体为长方体，在长方壳体的底部装有螺杆轴，螺杆轴上焊接有若干叶片，若干叶片与螺杆轴呈60-90°角度连接；叶片深为20 50mm，叶片厚度为I 2mm ;相邻2个叶片的间距为20 50_ ;所述螺杆轴的外端与一装有无极变速器的驱动装置连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述流化床顶盖与该卧式流化床顶端周边相接处装有石墨垫片，其厚度为3-10_ ;所述气体分布板为表面带有微孔的烧结陶瓷板，其厚度为3-10mm ;所述溢流堰为一矩形不锈钢板，其竖直放置在所述气体分布板上部接近出料口处，其高度为70-200mm ;厚度为3_10mm ;所述溢流堰与该气体分布板连接处距所述出料口处留有通道，其通道的宽度为50-200_ ;在所述卧式流化床的进料口和出料口处分别装有温度变送器，出料口处的温度变送器与所述空气加热器的出气阀安装内置有电磁阀的阀门，该阀门和温度变送器通过导线与计算机接口相接，用计算机控制空气的进气量。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于所述石英砂循环储罐为长方体和锥体的上下组合体，其位于所述卧式流化床出料口的斜下方；所述卧式流化床出料口管道的前出口管道与所述石英砂循环储罐入口管道相接；在所述出砂口处装有可调速的球阀；位于该端口的所述温度变送器为出砂口温度变送器。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述回收纤维储罐为长方体，与所述石英砂储罐平行设置且位于远离所述卧式流化床一侧；该回收纤维储罐的入口管道短于所述石英砂循环储罐的入口管道，且与所述卧式流化床出料口管道的后出口管道相接；在该回收纤维储罐出口处装有的所述压力变送器为回收纤维压力变送器。
7.根据权利要求6所述的流化床回收热固性复合材料装置，其特征在于所述后处理炉加热器为卧式结构，在该卧式后处理炉加热器的外壁上装有卧式加热器温度变送器；所述卧式后处理炉加热器内腔的炉膛材料为莫来石或高铝纤维制品，用硅碳棒加热；该后处理炉加热器的自带控制温度系统，其进口与第二旋风分离器的气体出口连接，其出口通过管道与放空管连接。
8.一种用权利要求1-7任一项所述流化床回收热固性复合材料装置回收热固性复合材料的方法，包括步骤如下 1)将石英砂放入卧式流化床内，其粒径在600-800微米； 2)启动引风机和空气加热器，空气从气瓶引出，由减压阀调节压力，进入空气加热器内加热到600°C _800°C,形成热气流输送至卧式流化床内腔,加热卧式流化床内传热介质石英砂； 3)将块状的废弃热固性复合材料置于进料器的加料口，启动进料器，将其送入卧式流化床，通过装在气瓶出口端的减压阀调节由气瓶进入空气加热器的空气压力和进风量，停留在卧式流化床上；在所述热气流的作用下，卧式流化床中的石英砂和废弃热固性复合材料成流化态，同时热固性复合材料发生裂解反应；裂解释放的热量和空气加热维持所述卧式流化床内的温度； 4)经步骤3)裂解后的物料以纤维形式存在，混同石英砂一起由卧式流化床出口流出；经斜设的出料管道，分离出石英砂和纤维；其中，先经过石英砂循环储罐的入口处，石英砂落入所述石英砂循环储罐中；纤维则下滑至所述回收纤维储罐内；进入石英砂循环储罐的所述石英砂，经第一旋风分离器分离后由空气将其送回卧式流化床循环使用； 5)经步骤3)裂解后产生的废气离开该卧式流化床，在引风机的作用下，进入第二旋风分离器，被废气携带的纤维落入所述回收纤维储罐；废气送入后处理炉加热器内，经高温处理使其完全氧化后，经放空管排除在大气中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于步骤3)所述废弃热固性复合材料在卧式流化床内停留的时间为10-30分钟；步骤5)所用的引风机为离心通风机，其离心通风机的压力为3KPa ;所述后处理炉加热器内设的温度控制在1200°C以上。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于所述计算机及数据传输系统控制是流化床回收热固性复合材料装置中所有的温度变送器、压力变送器和内置有电磁阀的阀门， 将所述温度变送器、压力变送器和电磁阀发出的信息及时记录并将记录的数据通过数据采集软件储存在计算机，同时控制空气加热器进气量。
全文摘要
本发明公开了一种利用流化床回收热固性复合材料的装置及方法，该装置特点为设有一与气瓶相接的空气加热器；其出气端与卧式流化床底板开设的进气口相接；进料器与流化床的进料口连通；石英砂循环储罐和回收纤维储罐分别与流化床的出口管道连接；石英砂循环储罐下端为出砂口，通过管路与第一旋风分离器连接；回收纤维储罐接收流化床中被吹出的短纤维；上述各装置上分别装有压力变送器和/或温度变送器和阀门，均通过导线与一485信号输出端相接，再通过RS232转接卡用数据线与外设的计算机接口连接。利用上述装置实现的方法可使块状废弃热固性复合材料均匀受热发生裂解反应快并稳定，易于控制；所用石英砂可循环利用；成本低，易于实施。
文档编号C10B53/08GK103045277SQ20121058917
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者胡照会, 宋金梅, 刘建叶, 彭玉刚 申请人:北京玻钢院复合材料有限公司