一种基于行星搅拌协同加热的电磁感应催化炭化炉的制作方法

1.本发明涉及高有机物含量的固体盐类危废炭化技术领域，具体涉及一种基于行星搅拌协同加热的电磁感应催化炭化炉。


背景技术：

2.据估计，全世界每年危险废物产量3.3亿多吨，为避免其随意排放、贮存污染水体和土壤，危险废物应在相关法律规定指标范围内排放。这给许多化工企业带来很大的危废处理压力，且危废委外处理费用高，处理量有限。特别是高有机物含量的固体盐类危废难以处理。
3.目前常用办法为高温焚烧或热解，一般依靠炉壁发热，传热效率低，且炉体无机盐基本为熔融状态，为确保炉膛结构安全，通常焚烧或热解炉必须长期连续运行，中途不可停机，否则熔融盐的固化过程会严重破坏炉膛材料，必须检修更换。这导致危废物料处理过程中受热不均匀、能耗高，且熔融盐对设备壁面腐蚀性强。因此，传统的处理设备不仅操作弹性小、吨处理能耗高，而且设备寿命及安全性也会受到熔融盐的影响，导致其适应性和应用领域都受到了很大限制。


技术实现要素：

4.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于行星搅拌协同加热的电磁感应催化炭化炉。所述炭化炉具有避免无机盐熔融、可随时启停，物料搅拌充分、受热均匀、升温速度快、有机物碳化效率高，固体物料与炉膛内衬涂层相容性好，工艺流程短、自动化程度高，可以实现余热回收，能源利用效率高，尾气处理难度小等优势。
5.为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
6.一种基于行星搅拌协同加热的电磁感应催化炭化炉，包括炉体，炉体内部设有搅拌加热棒，搅拌加热棒一端与驱动调节装置相连，所述驱动调节装置具有行星结构，包括外圈结构、偏心结构与中心结构；偏心结构位于外圈结构与中心结构之间，外圈结构与偏心结构配合，偏心结构与中心结构配合，使搅拌加热棒与炉体转向相反。
7.进一步地，所述的搅拌加热棒为微螺旋结构，能够对物料进行搅拌和输送。
8.进一步地，炉体外部设置有保温层，保温层外部环绕有感应线圈。
9.进一步地，感应线圈与电磁感应功率调节器相连。
10.进一步地，炉体前端设置进料装置，进料装置一端伸入炉体内部。
11.进一步地，炉体后端设置有出料装置和转动支撑装置，转动支撑装置与搅拌加热棒另一端连接。
12.进一步地，炉体倾斜设置，进料装置高于出料装置。
13.进一步地，还包括倾斜度支架，被配置为能够调节炉体的倾斜度。
14.进一步地，炉体的倾斜度调节范围在0
‑
10度。
15.进一步地，炉体内壁面衬有致密陶瓷涂层。
16.本发明的有益效果是：
17.(1)本发明采用电磁感应加热，以炉体和内置搅拌加热棒协同加热，具有加热速度快、热效率高，温度可准确控制、易调节，可随时启停等优势。
18.(2)本发明采用微螺旋且表面涂覆有催化炭化膜的搅拌加热棒，起到搅拌、加热、输料的功能，同时降低炭化反应温度，避免无机盐熔融，减少有害尾气排放，提高固体危废处理效率。
19.(3)本发明采用具有行星结构的驱动调节装置，搅拌加热棒的转动方向与炉体转动方向相反，加强搅拌使得物料加热均匀且物料与催化膜接触更充分，可大幅提高有机物炭化效率。
20.(4)本发明采用固体余热回收装置，充分利用处理后物料所含热量，对固体危废原料进行预加热处理，能源利用效率高。
21.(5)本发明不使用燃料，绝氧炭化，工艺流程短、自动化程度高，易检修，尾气有害物少、处理难度低。
附图说明
22.图1是本发明炭化炉的结构示意图。
23.图2是本发明中的具有行星结构的驱动调节装置示意图。
24.图3是本发明中的搅拌加热棒的示意图。
25.图中标号：炉体1、保温层2、感应线圈3、电磁感应功率调节器4、搅拌加热棒5、驱动调节装置6、转动支撑装置7、进料装置8、出料装置9、炭化尾气回收系统10、固体余热回收装置11、危废进料管线12、出料管线13，催化炭化膜5a；外圈结构6a、偏心结构6b、中心结构6c。
具体实施方式
26.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
28.除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本技术所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a
和b，单独存在b这三种情况。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
29.如图1
‑
2所示，一种基于行星搅拌协同加热的电磁感应催化炭化炉，包括炉体1，炉体1内部设有搅拌加热棒5，搅拌加热棒5一端与驱动调节装置6相连，驱动调节装置能够驱动搅拌棒转动，所述驱动调节装置6具有行星结构，如图2所示，包括外圈结构6a、偏心结构6b与中心结构6c；偏心结构6b位于外圈结构6a与中心结构6c之间，外圈结构6a与偏心结构6b配合，偏心结构6b与中心结构6c配合，所述配合可以是齿轮啮合，也可以是其他形式的配合，只要能够实现相邻的两者相对转动即可。在一些优选的方式中，外圈结构6a同炉体1转向相同，中心结构6c与搅拌加热棒5转向相同，搅拌加热棒5与炉体1转向相反，加强搅拌，使得加热均匀。在一些优选的方式中，驱动调节装置还包括电机，能够驱动炉体转动。在一些优选的方式中，炉体与驱动调节装置的外圈结构固定连接，搅拌加热棒5一端与中心结构连接；驱动调节装置的外圈结构转动(炉体转动)，偏心结构转动，中心结构转动，搅拌加热棒转动，也就是说，驱动调节装置能够间接控制搅拌加热棒公转，令其与炉体转向相反。本技术中，通过驱动炉体转动，使搅拌加热棒转动，且其转动方向与炉体转动方向相反。
30.在一些优选的方式中，如图3所示，搅拌加热棒5为微螺旋结构，能够对物料进行搅拌和输送。进一步地，本技术中，微螺旋结构指的是：螺距大于回转直径，圈数少于一圈为微螺旋。与现有技术中的螺旋结构性相比，微螺旋结构易加工安装，且能使物料更好的贴近壁面、辅助其滑移，可以对物料充分均匀搅拌加热。
31.在具体实施时，搅拌加热棒5接近炉体1内壁面，运行时能够对物料施加切向力和轴向力，起到搅拌和输料作用，搅拌加热棒5表面涂覆有催化炭化膜5a，能够降低炭化反应温度，避免无机盐熔融，减少炭化尾气排放，提高固体危废处理效率。
32.在一些优选的方式中，炉体1外部设置有保温层2，保温层2外部环绕有感应线圈3。在一些优选的方式中，保温层2外部通体间隙环绕有感应线圈3，在一些优选的方式中，感应线圈3与电磁感应功率调节器4相连。
33.在一些优选的方式中，如图1所示，炉体1前端设置进料装置，进料装置一端穿过驱动调节装置6伸入炉体1内部，将物料送入炉体内部。
34.在一些优选的方式中，炉体后端设置有出料装置和转动支撑装置7，转动支撑装置7与搅拌加热棒5另一端连接。在一些优选的方式中，出料装置9的上出口与炭化尾气回收系统10相连，出料装置9的下出口与固体余热回收装置11相连，固体余热回收装置11前部与进料装置8相连，固体余热回收装置11前部与危废进料管线12相连，固体余热回收装置11后部与出料管线13相连。炭化后的固体危废进入固体余热回收装置11，可以作为热源，对未炭化固体危废进行预热；同时，未炭化固体危废进入固体余热回收装置11时，可以作为冷源，对炭化后的固体危废进行降温。这样能够实现固体换热，充分利用余热对进料进行预加热。在一些优选的方式中，固体余热回收装置11为内外套筒结构，出料管线位于内圈筒结构处，进料管线位于外圈。
35.在一些优选的方式中，炉体1倾斜设置，进料装置8高于出料装置9。在一些优选的方式中，还包括倾斜度支架，倾斜度支架与炉体1连接，能够调节炉体1的倾斜度。在一些优选的方式中，炉体1的倾斜度调节范围在0
‑
10度。根据不同物料的迟滞角不同，通过调节倾斜度和电机转速可以保证不同物料在炉体内的停留时间，确保炭化效果。
36.在一些优选的方式中，所述的炉体1与搅拌加热棒5协同发热，炉体与搅拌加热棒的材质均选用镍基合金，炉体1内壁面衬有致密陶瓷涂层，耐腐蚀。镍基合金在固体盐类危废炭化温度下不发生反应。
37.在一些优选的方式中，所述炉体1的前后两端装有密封结构，固体危废于炉体1内部炭化时，在炉体1两端实现自密封，保证绝氧炭化环境，避免二噁英等有害物质的大量产生。
38.运行时，固体危废进入固体余热回收装置11进行预加热处理后，通过进料装置8进入炉体，在炉体1倾斜自转和搅拌加热棒5搅拌的共同作用下，物料向出料装置9移动。因电磁感应原理，炉体1与搅拌加热棒5表面有涡流产生，进而有热量对附着在炉体1内壁面和搅拌加热棒5表面的物料加热。随着温度的升高，在搅拌加热棒5表面催化炭化膜5a的催化作用下，危废中的有机物分解炭化或气化，形成金属氧化物和无机盐。炭化过程中产生的炭化尾气经过出料装置9上出口进入炭化尾气回收系统10，处理后的物料经过出料装置9下出口进入固体余热回收装置11，作为固体危废预加热处理热源，实现余热回收利用。
39.采用上述装置对高含盐有机废液蒸发结晶形成的5公斤固废危废进行炭化处理，功率为40kw，温度控制在500至700℃，在无机盐的熔点以下，使固体中的有机物分解气化。炉体1与搅拌加热棒5的转动对固体危废充分混合搅动加热120至200秒，使其脱水并发生炭化反应，有机盐分解成一氧化碳、水和无机盐，不产生熔融盐。450至600℃无机盐进入固体余热回收装置作为热源对未处理固体危废进行预热，可将固体危废预热到150至200℃。经检测，处理前固体危废溶解后cod为7652mg/l，处理后无机盐溶解后cod为17mg/l。
40.根据以上实施例可知，本发明的基于行星搅拌协同加热的电磁感应催化炭化炉能够高效快速的降低固体危废cod，使其中的有机物分解去除，cod降低99.8％，有机物的分解去除率达到99.5％以上。且在协同搅拌加热和余热回收工艺下，5公斤固体危废炭化消耗电能约1.33千瓦时，折合每吨耗能约为266千瓦时，折合每吨固体危废处理费用为266元，危废委外处理费用一般为每吨6000至10000元，相较而言至少节省费用95％以上，可知本发明的一种行星搅拌协同加热的电磁感应催化炭化炉具有很高的经济价值。
41.显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。