阅读说明：本技术 一种附污水废气收集的带水塑料薄膜塑化前段工艺及机构 (water-carrying plastic film plasticizing front-stage process and mechanism for collecting waste gas with sewage ) 是由 冯愚斌 于 2019-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种附污水废气收集的带水塑料薄膜塑化前段工艺及机构,所述工艺包括以下步骤：1、将塑料薄膜喂入物理除水区中；2、螺旋送料杆往前推送物料,并将水分挤出；3、塑料薄膜推送至加热水分蒸发区中,加热模块热量传递至加热水分蒸发区中,加热塑料薄膜,使水分汽化并排出；4、塑料薄膜推送至温度更高的加热初始熔融区中,进一步地对残留的水分进行蒸发并排出；5、塑料薄膜送至塑化区中。所述机构包括螺筒、螺旋送料杆和加热模块,螺筒的内腔包括物理除水区、加热水分蒸发区、加热初始熔融区和塑化区,螺旋送料杆依次穿过上述各区。本发明能在塑化之前对塑料薄膜去水和去废气,具有能耗低、易于环保措施的实现和运行过程安全等优点。(The invention discloses a water-carrying plastic film plasticizing front-stage process and a mechanism for collecting waste gas with sewage, wherein the process comprises the following steps: 1. feeding a plastic film into a physical dewatering area; 2. the spiral feeding rod pushes the materials forwards and extrudes the water; 3. pushing the plastic film into a heating water evaporation area, transferring the heat of the heating module into the heating water evaporation area, heating the plastic film, and vaporizing and discharging the water; 4. pushing the plastic film to a higher-temperature heating initial melting area, further evaporating and discharging residual moisture; 5. the plastic film is fed into a plasticizing zone. The mechanism comprises a screw barrel, a spiral feeding rod and a heating module, wherein the inner cavity of the screw barrel comprises a physical dewatering area, a heating water evaporation area, a heating initial melting area and a plasticizing area, and the spiral feeding rod sequentially penetrates through the areas. The invention can remove water and waste gas from the plastic film before plasticizing, and has the advantages of low energy consumption, easy realization of environmental protection measures, safe operation process and the like.)

一种附污水废气收集的带水塑料薄膜塑化前段工艺及机构

技术领域

本发明涉及塑料薄膜再生利用处理设备，具体涉及一种附污水废气收集的带水塑料薄膜塑化前段工艺及机构。

背景技术

废塑料薄膜再生利用为资源再生领域中重要的一个种类；农用薄膜、包装膜、纸塑复合分离纸浆后的塑料膜、垃圾袋、再生造纸厂的尾渣等；其中，在再生造纸厂生产过程中，其产生的废纸夹带的薄膜、纸张表面过塑等塑料成份的“胶渣”为众多种类的废塑料薄膜中最为复杂，该“胶渣”不仅含水量大、杂质品类多，且还含有难以进行环保处理的油墨、油污等。

据报道，全国再生造纸产生的尾渣达1500～1600万吨/年，胶渣约占再生造纸尾渣比例30％，即450万吨/年。目前除焚烧处理外，再生利用主要通过造粒再生后用于低档的塑料制品，例如一次性托盘、周转箱、陶瓷包角等。其中，造粒过程消耗能量高，2017年前多数厂家采用燃煤、燃柴、燃油等方式加热，使得废气温度高，且含油、含氯等，至今我国大多数的生产厂家达不到环保要求，处于“半遮半掩”状态下生产。

目前，带水废塑料薄膜的再生过程存在以下的不足：

1、能耗高：经水洗后的待造粒的薄膜含水率高达40％。加热蒸发，需要水的升温至汽化温度(常压下100℃)，蒸发过程吸收大量的气化热。先前本行业的工艺基本为燃煤、燃油、焚烧生物质和燃气，但燃烧给热因环保要求高，目前基本不再采用。另外，用电给热的电费高昂，也不采用。

2、环保难达标：不少品类的废塑料薄膜夹杂PVC薄膜夹，薄膜的表面带有印刷油墨，有些受到残留物的污染，清洗的过程中不一定能清洗干净。目前大多数再生厂将过程废气集中处理，难见有达标的案例，基本在“半遮半掩”下生产，更有甚者深***迹罕至处生产，没有任何的环保措施。

3、有“***”的危险：目前大多数同类设备未能在塑化的前段将水蒸汽排空，导致塑化后的熔融塑料包埋有高温、高压的气体，在出料口处经常出现因突遇卸压而发生“放炮”或“***”的现象；其中，“放炮”时高压、高温的气体会夹带温度约300℃塑料熔体飞溅，且发生巨响，场景危险，极易灼伤操作员工。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种附污水废气收集的带水塑料薄膜塑化前段工艺，该带水塑料薄膜塑化前段工艺能够在塑化之前分别对塑料薄膜进行去水和去废气，减少除水外的其他物质的挥发和分解，不仅有效减少塑化过程中的水蒸气的含量，且具有能耗低、环保程度高等优点。

本发明的另一个目的在于提供一种附污水废气收集的带水塑料薄膜塑化前段机构。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种附污水废气收集的带水塑料薄膜塑化前段工艺，包括以下步骤：

(1)将清洗后的塑料薄膜喂进物理除水区中；

(2)在物理除水区中，螺距逐渐减小的螺旋送料杆往加热水分蒸发区的方向推送物料，在往前推送的同时对塑料薄膜进行物理挤压，将附着在塑料薄膜上的水分挤出，挤出的液态水经过螺筒底部的排水孔排出；

(3)螺旋送料杆将塑料薄膜推送至加热水分蒸发区中，经螺筒外置的加热模块，加热该区内区的塑料薄膜和水分，使得水分快速蒸发，以蒸汽形态从第一排气口排出，蒸汽主要含有水蒸气和少量低沸点的有机物挥发物；

(4)螺旋送料杆将塑料薄膜推送至加热初始熔融区中，该区温度控制在加热水分蒸发区温度与塑化区温度之间，目的对塑料薄膜残留的水分和低沸点的有机物进行蒸发，该部分气体将从第二排气口排出；

(5)螺旋送料杆将塑料薄膜送至塑化区中，该区达到塑化温度，塑料薄膜进行熔融塑化，在螺旋送料杆挤出下，熔融塑料从出料口排出。

本发明的一个优选方案，在步骤(2)中，物理除水区按着物料的输送方向分为水分挤压区和固液隔离区，在水分挤压区中，挤出的水从第一组排水孔排出；在固液隔离区中，大部分的水先汇聚到排水槽中，再通过第二组排水孔排出。

本发明的一个优选方案，其中，加热水分蒸发区中的温度低于加热初始熔融区中的温度，加热初始熔融区中的温度低于塑化区中的温度，其中，塑化区中的温度达到或超过塑料薄膜的熔点。

一种附污水废气收集的带水塑料薄膜塑化前段机构，包括螺筒、螺旋送料杆以及加热模块，所述螺筒的内腔包括依次排列的物理除水区和加热区，所述加热模块用于对加热区进行加热；所述加热区包括加热水分蒸发区、加热初始熔融区以及塑化区；所述螺旋送料杆的一端与驱动电机连接，另一端依次穿过上述各区；在送料的方向上，所述螺旋送料杆位于物理除水区中的螺距依次逐渐减小；

所述物理除水区的首端的上方设有喂料斗，其底部设有多个排水孔；

所述加热水分蒸发区中的加热温度小于加热初始熔融区中的加热温度，加热初始熔融区中的加热温度小于塑化区中的加热温度；所述螺筒上设有用于将加热水分蒸发区产生的气体排出的第一排气口和用于将加热初始熔融区产生的气体排出的第二排气口。

上述塑化前段机构的工作原理是：

工作时，将清洗后的塑料薄膜投进喂料斗中，塑料薄膜经过喂料斗进入物理除水区中，接着由螺旋送料杆往前推送；其中，由于螺旋送料杆在物理除水区中的螺距逐渐减小，所以在往前推送的同时对塑料薄膜进行物理挤压，从而将附着在塑料薄膜上的水分挤出，挤出的水经过排水孔排出。

将大部分的水挤压排出后，螺旋送料杆将塑料薄膜推送至加热水分蒸发区中，加热模块将热量传递至加热水分蒸发区中，对加热水分蒸发区中的塑料薄膜进行加热，使得塑料薄膜所带水分快速蒸发，蒸发后的水蒸气和少量的有机气体(低沸点的油墨气体等)从第一排气口排出。接着，螺旋送料杆将塑料薄膜推送至加热初始熔融区中，在该加热初始熔融区中的将热量要大于加热水分蒸发区中的热量，亦即该区中的温度要比加热水分蒸发区中的温度高，从而能够进一步地对塑料薄膜残留的水分和低沸点的有机物进行蒸发，该部分气体将从第二排气口排出，从而减少“包埋”在塑料薄膜的间隙中的气体，降低塑化后的塑料对气体的包裹机率。

最后，螺旋送料杆将塑料薄膜送至塑化区中，在塑化区加热温度比加热初始熔融区加热温度更高，从而对塑料薄膜进行熔融塑化，在螺旋送料杆的推送下，经塑化的塑料从出料口输出。

本发明的一个优选方案，其中，所述物理除水区包括水分挤压区和固液隔离区，沿着螺旋送料方向，固液隔离区位于水分挤压区后方；

所述排水孔包括多个设置在水分挤压区的底部的第一组排水孔和多个设置在固液隔离区的底部的第二组排水孔；所述固液隔离区的内壁上设有多个与第二组排水孔连通的排水槽。通过上述结构，在水分挤压区，螺距逐渐变小的螺旋送料杆逐渐对塑料薄膜进行挤压，逐渐将松散的塑料薄膜收紧，同时将水分挤出，挤出水流从第一组排水孔排出，从而达到物料除水的目的。为防止挤出的液态水流入加热水份蒸发区，设置固液隔离区；该区螺筒内壁设置排水槽，有效地扩大液态水分外流的空间，液态水经排水槽流向第二组排水孔后导出螺筒。

优选地，所述排水槽呈螺旋形或环形。

本发明的一个优选方案，其中，所述加热模块包括用于发热的发热圈和用于传导热量的传热板，所述发热圈设置在传热板中，所述传热板包裹在螺筒上，且位于加热水分蒸发区、加热初始熔融区和塑化区的外侧。

本发明的一个优选方案，其中，所述喂料斗中设有喂料螺杆，该喂料螺杆为单螺旋挤压式或双螺杆卷入式。具体结构可参见专利号为ZL201510547055.9的发明专利公开的“单螺杆挤出机的一体式柔软薄片物料强制喂料装置”和专利号为ZL201410606227.0的发明专利公开“一种塑料破碎机的强制喂料机构和强制喂料方法”。

本发明的一个优选方案，其中，所述螺旋送料杆处的螺筒为双螺杆螺筒，所述第一组排水孔设有多组。通过上述结构，塑料薄膜经过喂料斗喂入水分挤压区，通过螺筒和螺旋送料杆的空间限制，螺旋送料杆的旋转形成挤压力，对塑料薄膜进行挤压，水分继而通过位于底部的多组穿孔排出。

本发明的一个优选方案，其中，位于加热水分蒸发区、加热初始熔融区以及塑化区的外侧的发热圈分别设有独立的温度控制器，以便分别对各区中的温度进行控制，使得加热水分蒸发区中的温度低于加热初始熔融区中的温度，加热初始熔融区中的温度低于塑化区中的温度，其中，塑化区中的温度达到或超过塑料薄膜的熔点。

本发明的一个优选方案，其中，所述螺筒的末端设有多个与塑化区连通的出料口，在螺旋送料杆的推送下，熔融塑料通过出料口从螺筒中挤出，多个出料口可以使得熔融塑料分多股流出，使得熔融塑料内包埋的废气(主要为物料分解的挥发物、高温油墨油品的蒸发物)尽可能排出，减少下续工序的废气产生。

本发明的一个优选方案，其中，所述第一排气口连通在加热水分蒸发区的末端，所述第二排气口连通在加热初始熔融区的末端。

本发明的一个优选方案，其中，还包括污水废气分质处理装置，该污水废气分质处理装置包括污水处理装置和废气处理装置，所述污水处理装置包括污水收集槽和污水净化系统，所述废气处理装置包括用于将第一排气口排出的废气进行净化的第一废气净化装置和用于将第二排气口及后续工艺排出的废气进行净化的第二废气净化装置。上述结构中，设置在螺筒外的污水收集槽，将挤压出来的液态水收集进入污水处理系统。在废气处理中，第一净化装置可具体参见公开号为CN 109499088 A的发明专利公开的“一种适用于废气预处理的多功能吸收冷凝器及废气预处理方法”，第二排气口及后续工序排出的废气富含有机质的热分解物和挥发物，作为浓度较高的废气进入独立的第二废气净化装置，具体见专利号为ZL201610044861.9的发明专利公开的“一种集装箱式低浓度有机废气净化处理装置”。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中的塑化前段机构中，利用物理方式，通过螺筒螺杆的限制、物料的空间的收缩，先将大部分的水分挤出，此过程中为机械耗能，较加热蒸发克服水的汽化热需消耗热能小得多。按造纸厂胶渣考虑，来料含水率达到40％以上，本发明通过物理挤压除掉大部分的水分，节能效果明显，有利环保措施的落实。

2、由于采取物理挤压式的除水方法，大部分附着在塑料薄膜中的清洗水在受到挤压后会由排水孔排出，从而减少需要通过加热蒸发来去除的水分，亦即可以大大减少清洗水在受热后分解和挥发出废气，降低废气处理的难度。

3、在加热区中，通过分段控温，使各段废气的量和浓度受控，降低废气净化处理的难度，从而降低处理成本。

4、在加热水分蒸发区和加热初始熔融区中进行分区控制加热的温度，目的是为了减少除水外的有机挥发分的挥发、有机物的分解产生的废气，保证该区的排气以水蒸气为主，由第一排气口集中排出，减少了后续塑化区的产气量；同时不让塑料完全塑化，保持物料有足够气体逃逸的间隙，以排清该区域的气体，避免气体在塑化段被熔融塑料“包埋”，在出料口处因突然卸压而出现“***”的危险。

5、经过塑化前段的排气，塑化区的废气主要为物料分解的汽化物、高沸点油墨油品的蒸发物，自主产气量很少，有益处在于：(1)避免塑化塑料对蒸汽包裹在出料口因突然卸压形成的“***”现象；(2)因废气量少，后续的废气处理可以有的放矢，保证处理效果和降低处理成本。

附图说明

图1为本发明中的附污水废气收集的带水塑料薄膜塑化前段机构的结构简图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图1，一种附污水废气收集的带水塑料薄膜塑化前段机构，包括螺筒1、螺旋送料杆2以及加热模块，所述螺筒1的内腔包括依次排列的物理除水区和加热区，所述加热区包括加热水分蒸发区C和加热初始熔融区D，其中，塑化区E接在加热初始熔融区D的后方；所述螺旋送料杆2的一端与驱动电机、变速箱3连接，另一端依次穿过上述各区；沿物料的移动方向，所述螺旋送料杆2位于物理除水区中的螺距依次逐渐减小；所述物理除水区的首端的上方设有喂料斗4，其底部设有多个排水孔；所述加热模块包括用于发热的发热圈5和用于传导热量的传热板6，所述发热圈5设置在传热板6中，所述传热板6包裹在螺筒1上，且位于加热水分蒸发区C、加热初始熔融区D和塑化区E对应的螺筒1外侧；所述加热水分蒸发区C中的加热温度小于加热初始熔融区D中的加热温度，加热初始熔融区D中的加热温度小于塑化区E中的加热温度；所述螺筒1上设有用于将加热水分蒸发区C产生的气体排出的第一排气口1-1和用于将加热初始熔融区D产生的气体排出的第二排气口1-2。

进一步，所述加热模块的发热方式可以为电阻发热、电磁发热、燃气发热等方式，通过加热螺筒传递给螺筒内的物料。位于加热水分蒸发区C、加热初始熔融区D以及塑化区E对应的螺筒1外侧的加热模块设有独立的温度控制器，以便分别控制各区的温度，使得加热水分蒸发区C中的温度低于加热初始熔融区D中的温度，加热初始熔融区D中的温度低于塑化区E中的温度，其中，塑化区E中的温度达到或超过塑料薄膜的熔点。具体地，加热水分蒸发区C中的工作温度略高于100℃，目的是将水分变成蒸汽排出，同时尽量避免大量的有机物料分解和油类物质的挥发。加热初始熔融区D中的工作温度控制在100℃-200℃，同时不让塑料完全塑化，保持物料有足够气体逃逸的间隙，方便气体在第二排气口1-2排出，排清该区域的气体，避免气体在塑化区E被熔融塑料“包埋”，在出料口1-6处因突然卸压而出现“***”的危险。同时减少除水外的挥发分的挥发、有机物的分解和挥发，降低废气污染物浓度。塑化区E中的工作温度控制在200℃以上，使塑料薄膜塑化，通过出料口1-6从螺筒1中挤出。

参见图1，所述物理除水区包括水分挤压区A和固液隔离区B，沿着螺旋送料的方向，固液隔离区B位于水分挤压区A的后方；所述排水孔包括多个设置在水分挤压区A的底部的第一组排水孔1-3和多个设置在固液隔离区B的底部的第二组排水孔1-4；所述固液隔离区B的内壁上设有多个与第二组排水孔1-4连通的呈螺旋形的排水槽1-5。通过上述结构，在水分挤压区A中，螺距逐渐变小的螺旋送料杆2逐渐对塑料薄膜进行挤压，逐渐将松散的塑料薄膜收紧，同时将水分挤出，挤出水流从第一组排水孔1-3排出，从而达到物料除水的目的。为防止挤出的液态水流入加热水份蒸发区C，设置固液隔离区B，该区螺筒1内壁设置排水槽1-5，有效地扩大液态水分外流的空间，液态水经排水槽1-5流向第二组排水孔1-4后导出螺筒1。

所述喂料斗4中设有喂料螺杆，该喂料螺杆为单螺旋挤压式或双螺杆卷入式。具体结构可参见专利号为ZL201510547055.9的发明专利公开的“单螺杆挤出机的一体式柔软薄片物料强制喂料装置”和专利号为ZL201410606227.0的发明专利公开“一种塑料破碎机的强制喂料机构和强制喂料方法”。

参见图1，所述螺旋送料杆2处的螺筒1为双螺杆螺筒，所述第一组排水孔1-3设有多组。通过上述结构，塑料薄膜经过喂料斗4喂入水分挤压区A，通过螺筒1和螺旋送料杆2的空间限制，螺旋送料杆2的旋转形成挤压力，对塑料薄膜进行挤压，水分继而通过位于底部的多组穿孔排出。

参见图1，所述螺筒1的末端设有多个与塑化区E连通的出料口1-6，在螺旋送料杆2的挤压下，熔融塑料通过出料口1-6从螺筒1中挤出，多个出料口1-6可以使得熔融塑料分多股流出，使得熔融塑料内包埋的废气(主要为物料分解的挥发物、高温油墨油品的蒸发物)尽可能排出，减少后续工序的废气产生量。

参见图1，所述第一排气口1-1连通在加热水分蒸发区C的末端，所述第二排气口1-2连通在加热初始熔融区D的末端。

本实施中的，塑化前段机构还包括污水废气分质处理装置，该污水废气分质处理装置包括污水处理装置和废气处理装置，所述污水处理装置包括污水收集槽和污水处理系统，所述废气处理装置包括用于将第一排气口1-1排出的废气进行净化的第一废气净化装置和用于将第二排气口1-2排出的废气进行净化的第二废气净化装置。上述结构中，设置在螺筒1外的污水收集槽，将挤压出来的液态水收集进入污水处理系统进行处理；处理后的中水供清洗废塑料等工序用途。在废气处理中，第一净化装置可具体参见公开号为CN109499088A的发明专利公开的“一种适用于废气预处理的多功能吸收冷凝器及废气预处理方法”；第二排气口富含有机质的热分解物和挥发物，作为浓度较高的废气进入独立的第二废气净化装置，具体见专利号为ZL201610044861.9的发明专利公开的“一种集装箱式低浓度有机废气净化处理装置”。

参见图1，本实施例中的塑化前段机构的工作原理是：

工作时，将清洗后的塑料薄膜投进喂料斗4中，塑料薄膜经过喂料斗4喂入下方的物理除水区中，接着由螺旋送料杆2往前推送；其中，由于螺旋送料杆2在物理除水区中的螺距逐渐减小，所以在往前推送的同时对塑料薄膜进行物理挤压，从而将附着在塑料薄膜上的水分挤出，挤出的水经过排水孔排出。

将大部分的水挤压排出后，螺旋送料杆2将塑料薄膜推送至加热水分蒸发区C中，加热模块发出的热量经螺筒1传递至加热水分蒸发区C中，加热塑料薄膜使其中的水分快速蒸发，蒸发后的水蒸气和少量的有机气体(低沸点的油墨气体等)从第一排气口1-1排出。接着，螺旋送料杆2将塑料薄膜推送至加热初始熔融区D中，在该区D加热模块将温度控制高于加热水分蒸发区C中的温度，进一步地对塑料薄膜残留的水分和低沸点的有机物进行蒸发、挥发，该部分气体将从第二排气口1-2排出，同时不让塑料完全塑化，保持物料有足够气体逃逸的间隙，方便气体在第二排气口1-2排出，排清该区域的气体，降低气体在塑化区E被熔融塑料“包埋”机率。

最后，螺旋送料杆2将塑料薄膜送至塑化区E中，在塑化区E中的加热温度比加热初始熔融区D的加热温度更高，对塑料薄膜进行熔融塑化，在螺旋送料杆2的推送下，熔融的塑料从出料口1-6挤出。

参见图1，基于上述塑化前段机构，本实施例中的附污水废气收集的带水塑料薄膜塑化前段工艺，包括以下步骤：

(1)将清洗后的塑料薄膜喂入物理除水区中。

(2)在物理除水区中，螺距逐渐减小的螺旋送料杆2往加热水分蒸发区C的方向推送物料，在往前推送的同时对塑料薄膜进行物理挤压，将附着在塑料薄膜上的水分挤出，挤出的水经过排水孔排出。

(3)螺旋送料杆2将塑料薄膜推送至加热水分蒸发区C中，加热模块发出的热量经螺筒1传递至加热水分蒸发区C中，对塑料薄膜表面的水分快速蒸发，蒸发后的水蒸气和少量低沸点的有机气体从第一排气口1-1排出。

(4)螺旋送料杆2将塑料薄膜推送至加热初始熔融区D中，在加热初始熔融区D中，加热模块发出的热量经螺筒1传递至加热初始熔融区D内加热物料，同时不让塑料完全塑化，保持物料有足够气体逃逸的间隙，方便气体在第二排气口1-2排出。

(5)螺旋送料杆2将塑料薄膜送至塑化区E中，在塑化区E中的加热温度比加热初始熔融区D的加热温度更高，对塑料薄膜进行熔融，在螺旋送料杆2的挤压下，熔融塑料从出料口1-6挤出。

实施例2

与实施1不同的是，所述加热模块的加热方式为燃气发热方式，亦即通过高热的气体将热量传递至螺筒1中。

实施例3与实施例1和2不同的是，所述加热模块的加热方式为液体传热方式，亦即通过高热的液体将热量传递至螺筒中，该液体可以为导热油。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。