一种电子垃圾无害化处理装置和方法
阅读说明：本技术 一种电子垃圾无害化处理装置和方法 (Electronic garbage harmless treatment device and method ) 是由 刘飞香 廖金军 伍容 易达云 苏亮 范远哲 张凯文 于 2021-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电子垃圾无害化处理装置和方法,电子垃圾无害化处理装置包括拆解破碎机、热解炉、电加热器、焚烧炉、换热器、发电组件和尾气处理组件；拆解破碎机用于拆解电子垃圾,且拆解破碎机的出口与热解炉的入口连通,热解炉的内腔处于无氧环境中；电加热器用于热解炉内拆解垃圾的热解；焚烧炉用于焚烧热解炉热解后的热解碳固体混合物；换热器的第一入口与焚烧炉的气体出口连通,换热器的第一出口与发电组件的气体入口连通,用于发电,且发电组件给电加热器供电,节省了能量。发电组件的气体出口与尾气处理组件连通,换热器的第二出口与焚烧炉的气体入口连通,烟气经过尾气处理组件处理后再排放至大气内,避免了对环境的污染。(The invention discloses an electronic garbage harmless treatment device and a method, wherein the electronic garbage harmless treatment device comprises a disassembly crusher, a pyrolysis furnace, an electric heater, an incinerator, a heat exchanger, a power generation assembly and a tail gas treatment assembly; the disassembling crusher is used for disassembling electronic garbage, an outlet of the disassembling crusher is communicated with an inlet of the pyrolysis furnace, and an inner cavity of the pyrolysis furnace is in an anaerobic environment; the electric heater is used for pyrolyzing the disassembled garbage in the pyrolysis furnace; the incinerator is used for incinerating the pyrolytic carbon solid mixture after pyrolysis of the pyrolysis furnace; the first inlet of the heat exchanger is communicated with the gas outlet of the incinerator, the first outlet of the heat exchanger is communicated with the gas inlet of the power generation assembly for power generation, and the power generation assembly supplies power to the electric heater, so that energy is saved. The gas outlet and the tail gas processing subassembly intercommunication of electricity generation subassembly, the second export of heat exchanger and the gas inlet intercommunication of burning furnace, the flue gas discharges to the atmosphere in again after tail gas processing subassembly handles, has avoided the pollution to the environment.)
技术领域
本发明涉及电子垃圾处理技术领域，尤其是涉及一种电子垃圾无害化处理装置和方法。
背景技术
随着各种电子产品更新换代越来越快，在给人民生活带来便利的同时也产生了大量的电子废弃物，根据联合国发布的《2020年全球电子废物监测》报告，2019年全球产生了5360万吨电子垃圾。预计到2030年，全球电子垃圾将达到7400万吨。这些电子垃圾若处理不当将会造成严重的环境问题，同时，电子垃圾也是城市矿山，富含锂、钛、黄金、铟、银、锑、钴、钯等稀贵金属，若是能进行回收，实现合理有效利用，不仅能减少环境污染，还能节约资源，带来巨大经济效益，研究电子垃圾无害化、减量化和资源化处置技术，已成为全世界共同的课题。
目前，电子垃圾的处理方法主要有机械物理法、冶金提取法、生物处理法、焚烧法、热解法等，其中，热解法不仅能够回收电子垃圾中的金属成分，而且也能将电子垃圾中的树脂、塑料等高分子有机材料分解成热解油、热解气等进行资源化回收利用，同时无氧热解可有效抑制二恶英等污染物的产生，排放洁净度高，有利于实现电子垃圾的无害化、减量化和资源化，近年来受到社会的广泛关注。但传统的热解法普遍需要大量燃油提供热源，燃油消耗量较大，运行成本高，且进一步带来硫化物等污染物，同时，还存在工艺不成熟，余热回收不充分，系统不稳定等问题，难以实现工业化和规模化生产，限制了热解法的推广应用。
因此，如何减小电子垃圾处理产生的污染，实现余热回收利用是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种电子垃圾无害化处理装置，能够减小电子垃圾处理产生的污染，实现余热回收利用。
本发明的第二个目的是提供一种电子垃圾无害化处理方法。
为了实现上述第一个目的，本发明提供了如下方案：
一种电子垃圾无害化处理装置，包括拆解破碎机、热解炉、电加热器、焚烧炉、换热器、发电组件和尾气处理组件；
所述拆解破碎机用于拆解电子垃圾，且所述拆解破碎机的出口与所述热解炉的入口连通，所述热解炉的内腔处于无氧环境中；
所述电加热器安装在所述热解炉内，用于热解所述热解炉内的拆解垃圾；
所述热解炉的出口与所述焚烧炉的固体入口连通，所述焚烧炉用于焚烧所述热解炉热解后的热解碳固体混合物；
所述换热器的第一入口与所述焚烧炉的气体出口连通，所述换热器的第一出口与所述发电组件的气体入口连通，用于发电，且所述发电组件给所述电加热器供电，所述发电组件的气体出口与所述尾气处理组件连通，所述换热器的第二出口与所述焚烧炉的气体入口连通。
在一个具体的实施方案中，所述电子垃圾无害化处理装置还包括冷却分离器；
所述冷却分离器的气体入口与所述热解炉的气体出口连通，所述冷却分离器用于将所述热解炉热解产生的热解油气混合物进行油气分离；
所述冷却分离器的热解油出口与油箱的入口连通，所述冷却分离器的热解气出口与热解气存储罐的入口连通。
在另一个具体的实施方案中，所述油箱的出口与所述焚烧炉的油气入口通过第一阀门连通；
所述热解气存储罐的出口与所述焚烧炉的油气入口通过第二阀门连通。
在另一个具体的实施方案中，所述电子垃圾无害化处理装置还包括第三阀门和第四阀门；
所述第三阀门的入口均与所述第一阀门的出口及所述第二阀门的出口连通，所述第三阀门的出口与所述焚烧炉的油气入口连通；
所述第四阀门的入口与所述换热器的第二出口连通，所述第四阀门的出口均与所述第一阀门的出口、所述第二阀门的出口及所述第三阀门的入口连通。
在另一个具体的实施方案中，所述发电组件包括余热锅炉、汽轮机组和发电机；
所述余热锅炉的入口与所述换热器的第一出口连通，所述余热锅炉的高温蒸汽能够驱动所述汽轮机组转动，所述汽轮机组与所述发电机传动连接，用于带动所述发电机发电，所述发电机的输出端与所述电加热器电连接；
所述余热锅炉的出口与所述尾气处理装置的入口连通。
在另一个具体的实施方案中，所述电子垃圾无害化处理装置还包括第一风机和第二风机；
所述第一风机的入口与所述换热器的第一出口连通，所述第一风机的出口与所述余热锅炉的入口连通；
所述第二风机的出口与所述换热器的第二入口连通。
在另一个具体的实施方案中，所述尾气处理组件包括尾气处理装置、烟囱和第三风机；
所述尾气处理装置的入口与所述余热锅炉的出口连通，所述第三风机的入口与所述尾气处理装置的出口连通，所述第三风机的出口与所述烟囱的入口连通。
在另一个具体的实施方案中，所述电子垃圾无害化处理装置还包括控制器和电源；
所述电源给所述电加热器供电，所述控制器分别与所述电源、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第一风机、第二风机、第三风机及发电机信号连接。
在另一个具体的实施方案中，所述电子垃圾无害化处理装置还包括氮气储罐；
所述氮气储罐与所述热解炉的气体入口连通，用于输入氮气；
所述焚烧炉的底端开设有炉渣出口，且所述炉渣出口与炉渣箱连通。
根据本发明的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本发明范围内，是本发明
具体实施方式
的一部分。
本发明提供的电子垃圾无害化处理装置，使用时，将电子垃圾输入到拆解破碎机内进行拆解，向热解炉内通入无氧气体，使得热解炉处于无氧的环境内；接着，电加热器启动给热解炉加热，将经过拆解后的拆解垃圾输入到热解炉内，电加热器持续加热热解炉，使得热解炉内的温度达到热解拆解垃圾的预设温度区间内，实现对拆解垃圾的热解；热解产生的热解碳固体混合物输送至焚烧炉内进行焚烧，产生的高温烟气进入换热器换热后，再进入余热锅炉内产生水蒸气，驱使发电组件发电，供给电加热器，通过对焚烧热量的收集利用再次供给电加热器，节省了能量。而经过余热锅炉降温后的烟气经过尾气处理组件处理后再排放至大气内，避免了对环境的污染。
为了实现上述第二个目的，本发明提供了如下方案：
一种电子垃圾无害化处理方法，包括：
步骤S1：输送电子垃圾到拆解破碎机内进行拆解；
步骤S2：向热解炉内持续预设时间通入无氧气体，使得所述热解炉处于无氧环境内；
步骤S3：启动电加热器加热所述热解炉，向所述热解炉内输入所述拆解破碎机拆解后形成的拆解垃圾，保持所述热解炉至预设温度区间，以热解所述拆解垃圾；
步骤S4：收集所述热解炉热解产生的热解碳固体混合物，并输送至焚烧炉进行焚烧，同时，将所述热解炉热解产生的热解油气混合物输入冷却分离器内进行油气分离，将获得的热解油存储至油箱内，将获得的热解气存储至热解气存储罐内；
步骤S5：将所述焚烧炉排出的高温烟气输入换热器换热，加热后的空气输送至所述焚烧炉内，经过所述换热器换热后的气体供给余热锅炉产生水蒸气，驱使发电组件发电，供给所述电加热器；
步骤S6：将所述余热锅炉降温后的烟气输送至尾气处理组件进行除污，并排放至大气中。
本发明提供的电子垃圾无害化处理方法，通过使用电子垃圾无害化处理装置，减小了电子垃圾处理产生的污染，实现了余热回收利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出新颖性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的电子垃圾无害化处理装置的结构示意图。
其中，图1中：
拆解破碎机1、热解炉2、电加热器3、焚烧炉4、换热器5、冷却分离器6、第一阀门7、第二阀门8、第三阀门9、第四阀门10、余热锅炉11、汽轮机组12、发电机13、第一风机14、第二风机15、尾气处理装置16、烟囱17、第三风机18、控制器19、电源20、氮气储罐21、炉渣箱22、油箱23、热解气存储罐24、固渣收集箱25。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶面”、“底面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明一方面提供了一种电子垃圾无害化处理装置，能够减小电子垃圾处理产生的污染，实现余热回收利用。
其中，电子垃圾无害化处理装置包括拆解破碎机1、热解炉2、电加热器3、焚烧炉4、换热器5、发电组件和尾气处理组件。
拆解破碎机1用于拆解电子垃圾，可以理解地，这里的拆解破碎机1的具体结构不限，只要满足能够拆解电子垃圾的结构均属于本发明的保护范围。
拆解破碎机1的顶端开设入口，用于电子垃圾的投放。拆解破碎机1的出口位于热解炉2的顶端，便于拆解垃圾进入热解炉2内。拆解破碎机1的出口与热解炉2的入口连通，且热解炉2的内腔处于无氧环境中，需要说明的是，无氧环境可以为氮气或者惰性气体等，避免与拆解垃圾产生化学反应。以热解炉2的内腔环境为氮气为例，热解炉2的气体入口与氮气存储罐21的出口连通，在氮气存储罐21的出口与热解炉2的入口之间可以设置开关阀，以实现氮气存储罐21和热解炉2之间的通断。
电加热器3安装在热解炉2内，用于加热热解炉2内的拆解垃圾，以实现拆解垃圾的热解。具体地，电加热器3可以环绕在热解炉2的内腔，具体布置形式不限，通过电源20给电加热器3供电。采用无氧热解的方式，有效地抑制了二恶英等污染物的生成，且电加热裂解，加热速度快，热解效率高，节能环保，且有利于根据不同垃圾成分实时精确的调节热解温度，适应性广。
热解炉2的出口与焚烧炉4的固体入口连通，焚烧炉4用于焚烧热解炉2热解后的热解碳固体混合物。热解炉2的出口处连通有固渣收集箱25，用于收集热解碳固体混合物。
换热器5的第一入口与焚烧炉4的气体出口连通，换热器5的第一出口与发电组件的气体入口连通，用于发电，且发电组件给电加热器3供电，发电组件的气体出口与尾气处理组件连通，换热器5的第二出口与焚烧炉4的气体入口连通，便于空气与经过热交换器的高温烟气换热后再进入焚烧炉4内参与燃烧，即进入焚烧炉4的空气实现了热量的回收。
本发明提供的电子垃圾无害化处理装置，使用时，将电子垃圾输入到拆解破碎机1内进行拆解，向热解炉2内通入无氧气体，使得热解炉2处于无氧的环境内；接着，电加热器3启动给热解炉2加热，将经过拆解后的拆解垃圾输入到热解炉2内，电加热器3持续加热热解炉2，使得热解炉2内的温度达到热解拆解垃圾的预设温度区间内，实现对拆解垃圾的热解；热解产生的热解碳固体混合物输送至焚烧炉4内进行焚烧，进一步减少了污染物的产生，且燃烧产生的高温烟气进入换热器5换热后，再进入余热锅炉11内产生水蒸气，驱使发电组件发电，供给电加热器3，通过对焚烧热量的收集利用再次供给电加热器3，节省了能量。而经过余热锅炉11降温后的烟气经过尾气处理组件处理后再排放至大气内，避免了对环境的污染。
在一些实施例中，电子垃圾无害化处理装置还包括冷却分离器6，冷却分离器6的气体入口与热解炉2的气体出口连通，冷却分离器6用于将热解炉2热解产生的热解油气混合物进行油气分离。
冷却分离器6的热解油出口开设在冷却分离器6的底端，且与油箱23的入口连通，热解油沉降到油箱23内，根据焚烧炉4的焚烧状态调节进入焚烧炉4内的热解油量，作为焚烧炉4的补充燃料。当然，也可以将油箱23内的热解油收集起来加以利用。
冷却分离器6的热解气出口与热解气存储罐24的入口连通，具体地，热解气出口开设在冷却分离器6的顶端，热解气存储罐24起暂时存储及缓冲沉淀的作用。
进一步地，本发明公开了油箱23的出口与焚烧炉4的油气入口通过第一阀门7连通，便于通过调节第一阀门7的开度实现对进入焚烧炉4的热解油量的调节。
热解气存储罐24的出口与焚烧炉4的油气入口通过第二阀门8连通，具体地，第二阀门8处于常开的状态，只有紧急状态时才会关闭第二阀门8。
更进一步地，本发明公开了电子垃圾无害化处理装置还包括第三阀门9和第四阀门10。
第三阀门9的入口均与第一阀门7的出口及第二阀门8的出口连通，第三阀门9的出口与焚烧炉4的油气入口连通。
第四阀门10的入口与换热器5的第二出口连通，第四阀门10的出口均与第一阀门7的出口、第二阀门8的出口及第三阀门9的入口连通。
热解碳固体混合物、热解气、热解油及与经过换热器5预热后的空气在焚烧炉4内进行高温燃烧，并通过调节第一阀门7、第二阀门8、第三阀门9和第四阀门10的开度使焚烧温度保持在1100℃-1200℃。
进一步地，本发明公开了电子垃圾无害化处理装置还包括第一风机14和第二风机15，第一风机14的入口与换热器5的第一出口连通，第一风机14的出口与发电组件的入口连通。第一风机14的设置便于将换热器5内换热后的高温烟气输送至发电机13组内。
第二风机15的出口与换热器5的第二入口连通，冷空气在第二风机15的作用下进入换热器5与产生的高温烟气进行换热，预热后的空气经管道先与热解油混合，使其高温雾化后喷入焚烧炉4内，减少炉温扰动，使燃烧更充分，有利于保持燃烧的稳定性。
更进一步地，本发明公开了焚烧炉4的底端开设有炉渣出口，且炉渣出口与炉渣箱22连通，使得焚烧后产生的灰渣从炉底排出进一步收集集中处理。
在一些实施例中，发电组件包括余热锅炉11、汽轮机组12和发电机13，余热锅炉11的入口与换热器5的第一出口通过第一风机14连通，即第一风机14的入口与换热器5的第一出口连通，第一风机14的出口与余热锅炉11的入口连通。
余热锅炉11的高温蒸汽能够驱动汽轮机组12转动，汽轮机组12与发电机13传动连接，用于带动发电机13发电，发电机13的输出端与电加热器3电连接，可作为热解的备用电源20，节能环保。
余热锅炉11的出口与尾气处理装置16的入口连通。
在一些实施例中，本发明公开了尾气处理组件包括尾气处理装置16、烟囱17和第三风机18。
尾气处理装置16的入口与余热锅炉11的第一出口连通，第三风机18的入口与尾气处理装置16的出口连通，第三风机18的出口与烟囱17的入口连通。降温后的烟气则进入尾气处理装置16进行净化处理，达标后经引第三风机18从烟囱17排出。
在另一个具体的实施方案中，电子垃圾无害化处理装置还包括控制器19，具体地，控制器19为PLC控制模块。
控制器19分别与电源20、第一阀门7、第二阀门8、第三阀门9、第四阀门10、第一风机14、第二风机15、第三风机18及发电机13信号连接，以控制电源20、、第一阀门7、第二阀门8、第三阀门9、第四阀门10、第一风机14、第二风机15、第三风机18及发电机13。
进一步地，本发明公开了热解炉2及焚烧炉4中均设置有温度检测装置及压力检测装置，PLC控制模块可根据检测的热解及焚烧温度、压力等信息判断热解及焚烧情况，并自动控制调节电流大小及各个阀门开度，实现系统稳定运行。
本发明公开的电子垃圾无害化处理装置具有如下优点：
(1)无氧热解，有效抑制二恶英等污染物的生成；
(2)电加热裂解，加热速度快，热解效率高，节能环保，且有利于根据不同垃圾成分实时精确的调节热解温度，适应性广；
(3)PLC控制模块可根据热解及焚烧温度、压力等信息自动控制电流大小及各个阀门开度，实现系统稳定运行；
(4)综合能耗低，节能效率高，所用热量多由电子垃圾原料自身提供，热解产生的热解气和热解油又作为燃料对热解固渣进行高温燃烧，且对燃烧后的余热进行多次回收利用，一部分余热通过加热冷空气重新进入焚烧炉4，另一部分余热进入余热锅炉11产生过热水蒸气驱动汽轮机组12发电，产生的电可以作为热解的备用或补充电源20。
本发明的第二方面提供了一种电子垃圾无害化处理方法，包括：
步骤S1：输送电子垃圾到拆解破碎机1内进行拆解。
步骤S2：向热解炉2内持续预设时间通入无氧气体，使得热解炉2处于无氧环境内。
具体地，向热解炉2内通入氮气，持续10min-20min，直至热解炉2内处于无氧状态。
步骤S3：启动电加热器3加热热解炉2，向热解炉2内输入拆解破碎机1拆解后形成的拆解垃圾，保持热解炉2至预设温度区间，以热解拆解垃圾。
具体地，预设温度区间为600℃-800℃。
步骤S4：收集热解炉2热解产生的热解碳固体混合物，并输送至焚烧炉4进行焚烧，同时，将热解炉2热解产生的热解油气混合物输入冷却分离器6内进行油气分离，将获得的热解油存储至油箱23内，将获得的热解气存储至热解气存储罐24内。
具体地，热解气可以直接通入焚烧炉4，燃烧供热，通气量由第二阀门8和第三阀门9共同控制。
热解油则可作为焚烧炉4的补充燃料，也可进行收集后集中处理或进一步提炼利用，当焚烧炉4内温度低于1100℃时，第一阀门7打开，热解油和预热后的高压空气充分混合后进入焚烧炉4，保持炉内高温。
焚烧炉4内高温燃烧后产生的灰渣进入炉底炉渣箱22中进行收集，可转运后进行集中处理，如进一步分离回收贵金属等。
步骤S5：将焚烧炉4排出的高温烟气输入换热器5换热，加热后的空气输送至焚烧炉4内，经过换热器5换热后的气体供给余热锅炉11产生水蒸气，驱使发电组件发电，供给电加热器3。
步骤S6：将余热锅炉11降温后的烟气输送至尾气处理组件进行除污，并排放至大气中。
本发明提供的电子垃圾无害化处理方法，通过使用电子垃圾无害化处理装置，减小了电子垃圾处理产生的污染，实现了余热回收利用。
需要说明的是，本文中表示方位的词，例如，上下等均是以电子垃圾无害化处理装置使用时的方向进行的设定，仅为了描述的方便，不具有其它特定含义。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。