一种聚氯乙烯废弃物热解装置的制作方法

本实用新型涉及固体废弃物处理领域，具体涉及一种聚氯乙烯废弃物热解装置。

背景技术：

聚氯乙烯(pvc)是目前常用的一种高分子塑料，广泛用于各类包装材料等塑料制品的制造，每年有大量的pvc废弃物产生，所产生的pvc废弃物在自然界中无法被分解，填埋处理经常年老化后易造成有机氯成分游离等地下水污染。同时，因聚氯乙烯中含有较多氯元素，利用传统的焚烧处理方式极易产生二噁英、氯化氢等有害气体，增加了后端烟气处理的成本，且容易造成空气污染等严重的二次污染问题。

实现聚氯乙烯的无害化处理，首需要避免其中的氯元素在处理过程中生成二噁英，实现源头减有害气体生成，其次需要采用适当的处理工艺及其装置，最大程度减少处理过程中氯元素对设备的腐蚀，同时，在完成废弃聚氯乙烯减量化、无害化处理的同时，对其实现资源化利用，将聚氯乙烯中的相关元素转化成化工产品或化工原料，是未来一段时间内最具有应用前景的聚氯乙烯处理方式。

专利201810369265.7公开了一种聚氯乙烯废弃物的回收工艺，包括清洗、紫外杀菌、破碎、溶解和析出等步骤，旨在实现聚氯乙烯产品的回收再利用。但是，聚氯乙烯作为一种廉价高分子化工材料，利用上述步骤进行回收利用显然不符合经济效益，同时，利用该方式所获的聚氯乙烯原料的机械强度、纯度等均无法与初次合成的原料相比。因此，聚氯乙烯废弃物处理的关键依旧在于减量化和无害化处理。

完成聚氯乙烯的减量化处理一般可采用焚烧或热解的方式，因聚氯乙烯中含有大量氯元素，焚烧过程中易产生二噁英，而采用普通热解方式对其进行热解处理则容易在热解炉中产生大量的氯化氢气体，导致热解炉腐蚀等问题，同时因为待处理聚氯乙烯释放氯化氢的过程中吸收大量热解，导致热解炉中温度难以恒定。

技术实现要素：

针对背景技术中所述的聚氯乙烯废弃处理的不足和优选处理工艺，本实用新型设计了一种聚氯乙烯废弃物热解装置，通过分段加热实现聚氯乙烯废弃物的前端脱酸和热解利用。通过对聚氯乙烯进行热解处理前完成其中氯元素的释放，达到大幅降低热解炉被腐蚀的风险的目的，有效提高热解装置的运行稳定性。

本实用新型设计了一种聚氯乙烯废弃物热解装置，包括预处理单元、传送带、脱酸塔、中转仓、热解炉和燃气储存柜；所述预处理单元内安装有破碎装置，传送带一端部位于所述破碎装置下方的，另一端部位于所述中转仓的下方，所述脱酸塔安装在所述传送带的上方；中转仓、热解炉和燃气储存柜依次首尾联通；所述物料进入所述破碎装置破碎，破碎后的物料由传送带传送至所述脱酸塔的底部进行加热脱酸处理，之后所述传送带输送至所述中转仓中进行二次脱酸，之后进入热解炉进行热解处理，热解气导入燃气储存柜，热解炭经热解碳出口排出。

优选地，所述预处理单元包括上下开口的进料斗、上下开口的进料曲道和切料刀片；所述进料斗底部与所述进料曲道上部进口相连通，进料曲道下部出口设有并列安装的双排进料曲道；所述进料曲道为弧形通道，所述切料刀片水平安装在所述进料曲道出口，所述切料刀片的转轴位于两个所述进料曲道之间并垂直于所述进料曲道的出口截面。

优选地，所述进料曲道为四分之一圆弧，将所述进料斗中的物料运动方向由竖直方向转化为水平方向；所述进料曲道的两个出口为水平方向，两个所述进料曲道出口之间竖直方向安装有切料刀片。待处理物料由进料斗下方进入双排进料曲道后，在所述进料曲道内壁的作用下滑落到水平出料口，在切料刀片的破碎下完成物料破碎，完成破碎的物料落在所述传送带上。通过曲道将物料沿水平方向排出，适当降低了物料对切料刀片的冲击，同时将切料刀片安装于双排进料曲道两个曲道的末端，可使切料刀片旋转一周的同时完成两次切料，使切料过程中刀片受力更加均匀，提高了破碎的效率。

优选地，所述传送带由耐热材料制造；所述传送带水平布置在所述脱酸塔的下方，传送带的输出一端位于所述进料曲道出口的下方，经过切料刀片破碎的物料落在传送带上，被传送至所述脱酸塔的底部。

优选地，所述脱酸塔上部为锥形结构，所述锥形结构顶端设置开口向上的酸雾排气口，侧壁设置有与中转仓连通的单向支管，所述单向支管允许气流从中转仓输送至脱酸塔中；所述脱酸塔底部侧壁设有与脱酸塔内腔隔绝的第一电阻带；所述第一电阻带通过不锈钢导热板为所述脱酸塔内腔提供热量。

优选地，所述脱酸塔的底部侧边为矩形结构，所述第一电阻带固定在所述矩形结构上，并与所述脱酸塔内腔隔绝。物料经传送带输送至脱酸塔中后，通过第一电阻带的逐步加热实现物料中氯元素的释放，物料中的氯元素逐渐转化成氯化氢气体由脱酸塔顶部的酸雾排气口排出，剩余完成脱氯的物料在所述传送带的运输下继续穿过脱酸塔底部，直至进入脱酸塔另一侧的中转仓中。

优选地，所述中转仓内部安装有倾斜设置的第一输料螺旋，所述第一输料螺旋下方封闭，上方开口；所述中转仓的顶部设有与所述脱酸塔支管连接的排气孔；传送带的物料输送端下方设有所述第一输料螺旋的输入低端，用以承接所述传送带传送来的物料。物料从脱酸塔底部进入中转仓后，在物料自身所携带的余热作用下继续释放少量氯化氢气体，在所述倾斜设置的输料螺旋输送物料的过程中，物料在输料螺旋间不断翻滚，充分释放出其中剩余的氯化氢气体，所释放出的气体经顶部的排气口导入到脱酸塔中，从所述脱酸塔底部的酸雾排气口排出。

优选地，所述热解炉包括第二输料螺旋、第二电阻带和壳体；所述第一输料螺旋的输出高端与第二输料螺旋输入端相对接，以完成物料传输；所述第二输料螺旋水平放置，所述第二输料螺旋上方设有第二电阻带；所述第二输料螺旋输出端的上方的壳体上设有导气管，所述导气管与所述燃气存储柜相连通；所述第二输料螺旋输出端的下方壳体上设有裂解炭出口。经所述中转仓二次脱酸后的物料进入热解炉，在热解炉的第二输料螺旋的输送下在热解炉中逐步被热解成气态产物和裂解炭，所述气态产物由所述热解炉顶部的若干导气管排出后导入所述燃气储存柜中，所述裂解炭由第二输料螺旋末端下方的裂解炭出口排出。

优选地，所述燃气储存柜上方一侧壁设有进气口，相对第二侧壁上方设有排气阀、下方设有排液阀；所述燃气存储柜腔体内壁设有与所述进气口、排气阀相对设置的竖向镉板，将所述燃气储存柜分隔为下方连通的小、大两个空腔，小空腔与所述进气口直接连通、大空腔与所述排气阀直接连通；所述燃气储存柜内壁底面为进气口一侧较高、排液阀一侧较低的斜面结构；所述燃气储存柜外壁安装有散热片。所述气态裂解产物由进气口进入燃气储存柜后，首先进入小空腔，在隔板的隔档下，气体竖直向下运动，由隔板下方的连通孔进入大空腔中，同时，气态产物在运动过程中将热量传递至燃气储存柜侧壁，通过外壁的散热片实现热量转移和气态产物的降温，气态产物经过降温之后，燃气等气相物质由上方的排气阀排出利用，冷凝的焦油等液相产物在燃气储存柜底部斜面结构作用下流动至排液阀，通过排液阀排出燃气储存柜。

优选地，所述切料刀片、传送带、第一电阻带、第一输料螺旋、第二输料螺旋、第二电阻带均通过plc控制系统控制，以实现对物料前处理，脱酸温度、热解温度和输料速度的精准调控，确保装置运行过程中能够及时根据物料特性的变化实现处理工艺的控制，高效完成物料的脱酸和热解处理。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过对聚氯乙烯废弃物的充分破碎和初步加热，最大程度上释放出其中的氯元素，并将其转化成氯化氢，进一步转化成盐酸加以回收利用，完成脱酸后的物料进一步热解处理，杜绝了产生二噁英和酸雾腐蚀的风险，所获裂解气可进行资源化利用，充分实现了聚氯乙烯废弃物的减量化、无害化处理和资源化利用

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种聚氯乙烯废弃物热解装置结构示意图；

图2为图1所示的预处理单元结构示意图；

图3为图1所示的脱酸塔结构示意图；

图4为图1所示的中转仓和热解炉结构示意图；

图5为图1所示的燃气储存柜结构示意图。

附图标记说明如下：

1-预处理单元；11-进料斗；12-进料曲道；13-切料刀片；14-出料口；2-传送带；3-脱酸塔；31-第一电阻带；32-不锈钢导热板；33-单向支管；34-耐酸防腐漆涂层；35-酸雾排气口；4-中转仓；41-排气孔；42-第一输料螺旋；5-热解炉；51-第二电阻带；52-第二输料螺旋；53-导气管；54-裂解炭出口；6-燃气储存柜；61-进气口；62-隔板；63-排气阀；64-排液阀；65-散热片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：图1为一种聚氯乙烯废弃物热解装置结构示意图；图2为图1所示的预处理单元结构示意图；图3为图1所示的脱酸塔结构示意图；图4为图1所示的中转仓和热解炉结构示意图；图5为图1所示的燃气储存柜结构示意图。

实施例1

现结合附图说明对本实用新型进行进一步说明，旨在说明本发明所述装置中的适用范围和运行原理，并不对本实用新型所述的相关技术应用做出任何形式的限制，凡是基于本实用新型所述装置的技术原理进行的任何衍生技术均应当受到本实用新型的保护。

结合图1所示，一种聚氯乙烯废弃物热解装置，包括预处理单元1、传送带2、脱酸塔3、中转仓4、热解炉5和燃气储存柜2；所述预处理单元内安装有破碎装置；物料进入所述破碎装置破碎后，由所述传送带将破碎后的物料传送至所述脱酸塔的底部进行加热脱酸处理，之后物料通过所述传送带输送至所述中转仓中进行二次脱酸，之后进入热解炉进行热解处理，热解气导入燃气储存柜，热解炭经热解碳出口排出。

结合图2，所述预处理单元1包括上下开口的进料斗11、上下开口的进料曲道12和切料刀片13；所述进料斗11底部与所述进料曲道12上部进口相连通，下部出口设有并列安装的双排进料曲道12；所述进料曲道12为四分之一圆弧，将所述进料斗11中的物料运动方向由竖直方向转化为水平方向；所述进料曲道12的两个出口为水平方向，两个所述进料曲道12出口之间竖直方向安装有切料刀片13。物料通过双排进料曲道12进入预处理单元1内部的破碎装置中；所述破碎装置是竖直安装双排进料曲道13两个曲道末端的切料刀片13。本实施案例的预处理单元利用双排曲道进料，并且通过曲道将物料沿水平方向排出，适当降低了物料对切料刀片13的冲击，同时将切料刀片13安装于双排进料曲道13两个曲道的末端，可使切料刀片13旋转一周的同时完成两次切料，使切料过程中刀片受力更加均匀，提高了破碎的效率。经过切料刀片13破碎的物料落在传送带2上，从预处理单元1的出料口14排出。

结合图1和3所示，所述传送带2由耐热材料制造；所述传送带2水平布置在所述脱酸塔3的下方，传送带2的输出一端位于所述进料曲道12出口的下方，经过切料刀片13破碎的物料落在传送带2上，被传送至所述脱酸塔3的底部。所述脱酸塔3上部为锥形结构，所述锥形结构顶端设置开口向上的酸雾排气口35，侧壁设置有与中转仓4连通的单向支管33，所述单向支管33允许气流从中转仓4输送至脱酸塔3中；所述脱酸塔3底部侧壁设有与脱酸塔3内腔隔绝的第一电阻带31；所述第一电阻带31通过不锈钢导热板为所述脱酸塔3内腔提供热量；所述脱酸塔3的底部侧边为矩形结构，所述第一电阻带31固定在所述矩形结构上，并与所述脱酸塔3内腔隔绝。破碎物料在脱酸塔3中进行加热脱酸处理。第一电阻带31与脱酸塔3内部由不锈钢导热板32连接，避免内部的氯化氢气体腐蚀第一电阻带31，同时保障传热效率。所述脱酸塔3上部为锥形结构可在保证下方物料受热后释放的氯化氢气体及时从酸雾排气口35中排出的同时减少脱酸塔内壁的表面积，从而减少内壁耐酸防腐漆涂层的面积，进而降低装备制造成本；单项支管33可及时将中转仓4内部释放的少量氯化氢气体转移至脱酸塔3中。

结合图4，所述中转仓4内部安装有倾斜设置的第一输料螺旋42，所述第一输料螺旋42下方封闭，上方开口；所述中转仓4的顶部设有与所述脱酸塔3的单项支管连接的排气孔41；传送带2的物料输出端下方设有所述第一输料螺旋42的输入低端，用以承接所述传送带2传送来的物料。完成加热脱酸处理的物料在传送带3的带动下进入中转仓4，通过倾斜安装的第一输料螺旋将物料从中转仓4底部逐渐运输中裂解炉5中。所述第一输料螺旋42倾斜安装，下方封闭，上方开口，带有余热的物料在第一输料螺旋42上运输的过程中不断翻滚，充分释放出其中剩余的少量氯化氢气体，释放出的气体经中转仓顶部一侧的排气孔41导入脱酸塔3的单项支管33中。

所述热解炉包括第二输料螺旋52、第二电阻带51和壳体；所述第一输料螺旋42的输出高端与第二输料螺旋52输入端相对接，以完成物料传输；所述第二输料螺旋52水平放置，所述第二输料螺旋52上方设有第二电阻带；51，所述第二输料螺旋52输出端的上方的壳体上设有导气管53，所述导气管53与所述燃气存储柜6相连通；所述第二输料螺旋52输出端的下方壳体上设有裂解炭出口54。物料在中转仓4中依靠余热进一步释放出剩余氯元素后在第一输料螺旋42末端转移至热解炉5的第二输料螺旋52中，经第二输料螺旋52输送至热解炉5中，通过第二电阻带51在运输过程中逐渐热解成裂解气体和裂解炭，所述裂解气体由热解炉5上方设置的若干导气管53输送至燃气储存柜6中，裂解炭由设置在所述第二输料螺旋52末端的裂解炭出口54排出。

结合图5，所述燃气储存柜6上方一侧壁设有进气口61，相对第二侧壁上方设有排气阀63、下方设有排液阀64；所述燃气存储柜6腔体内壁设有与所述进气口61、排气阀63相对设置的竖向隔板62，将所述燃气储存柜6分隔为下方连通的小、大两个空腔，小空腔与所述进气口61直接连通、大空腔与所述排气阀63直接连通；所述燃气储存柜6内壁底面是进气口一侧较高、排液阀一侧较低的斜面结构；所述燃气储存柜6外壁安装有散热片65。裂解气体由燃气储存柜6的进气口61进入燃气储存柜6后，在隔板62的隔档下，在所述小空腔内向下运动，经过下方的连通口运动至所述大空腔内，避免进气过程中开启排气阀63时裂解气体在进气口61和排气阀63之间的空腔内形成层流，保证裂解气中的少量焦油能够在燃气储存柜6中充分冷凝。所述燃气储存柜外部安装有若干散热片65，用于充分释放裂解燃气中的热量，使其中的焦油冷凝，冷凝后的焦油落在燃气储存柜6底面的斜面上，沿斜面向下运动并由斜面底端的排液阀64排出燃气储存柜6。

本实用新型所述的聚氯乙烯废弃物热解装置的切料刀片13、传送带2、第一电阻带31、第一输料螺旋42、第二输料螺旋52、第二电阻带51均通过plc控制系统控制，以实现对物料前处理，脱酸温度、热解温度和输料速度的精准调控，确保装置运行过程中能够及时根据物料特性的变化实现处理工艺的控制，高效完成物料的脱酸和热解处理。

本实用新型通过将聚氯乙烯脱酸与热解分段处理的方式，实现了聚氯乙烯的高效脱酸和热解，所获氯化氢气体可用于制备盐酸加以利用，所获裂解燃气可用作燃料等，使聚氯乙烯得到了最大化的利用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。