專利名稱:一種利用流化床回收熱固性復合材料的裝置及其方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種從廢棄熱固性復合材料中回收纖維的設備和方法;具體講是一種利用流化床回收熱固性復合材料的裝置及其方法;屬于廢棄復合材料回收和再利用技術領域。
背景技術:
隨著熱固性復合材料在航空航天、汽車工業(yè)、體育器械等領域的廣泛應用,所產(chǎn)生的廢棄物與日俱增。復合材料廢棄物一方面有來自于復合材料制造復合材料的過程的邊角余料,其產(chǎn)率達30% ;另一方面有不斷增加的廢舊制成品,在航空航天領域,25-30年后到達使用壽命的復合材料飛機達成千上萬架。而此時有效回收系統(tǒng)和供應鏈仍然不到位的話, 復合材料的處置將會成為一個嚴重的問題,回收復合材料顯得十分重要。
目前,國內對熱固性復合材料的回收再利用的研究還處于起步階段?,F(xiàn)有技術公開的回收方法主要包括物理法、能量法、高溫熱解法、溶劑降解法等。傳統(tǒng)的方法很難高效的回收復合材料,物理法只適用于未被污染的復合材料,且再生產(chǎn)品的使用價值較低;能量法適用于有機物含量較高的復合材料,但易造成環(huán)境污染和資源浪費。公開號為 CNlO 1591548A的中國專利申請公開了一種高溫熱解法回收復合材料的裝置及工藝,可對廢棄的復合材料進行處理,通過燃燒殘渣作為水泥原料,熱解油可作為燃料,但該熱解法工藝復雜,熱解過程使用的催化劑易中毒、壽命短、再生性能差,并且通過熱解法得到的熱解油品質差。公開號為CN102391543A的中國專利申請公開了一種采用酸、丙酮等溶劑回收復合材料的方法,反應條件溫和、反應容易控制、副產(chǎn)物少等優(yōu)點;但由于使用了有機溶劑,易造成環(huán)境污染。已公開的技術中還有采用超臨界水、超臨界醇等綠色溶劑取代有機揮發(fā)性溶劑,如公開號為CN200710144538.X的中國專利公開了一種以水為溶劑,在250°C -400°C高溫以及4 MPa-27MPa的高壓下分解廢棄熱固性樹脂復合材料的方法。該法回收效率高,對纖維損傷較小,但需要較高的溫度及壓力,對反應設備要求嚴格,目前還處在實驗階段,很難工業(yè)化。
由英國Nottingham大學開發(fā)的流化床回收熱固性復合材料技術,對纖維的破壞和損傷小,回收纖維及樹脂的效率較聞;但存在聞溫聞壓、能耗聞,間歇生廣等缺點。發(fā)明內容
為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題,本發(fā)明的目的是提供一種自動化程度高、 操作簡便,低能耗下可連續(xù)處理回收廢棄熱固性復合材料的裝置;同時還提供了利用該裝置連接處理回收廢棄熱固性復合材料的方法。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術方案,一種利用流化床回收熱固性復合材料的裝置,包括一流化床,該流化床兩端分別設有進料口和出料口 ;其特點為它還設置有一空氣加熱器,其進氣 端與外設的氣瓶相接;其出氣端通過管路與所述流化床底板開設的進氣口相接;一進料器,其出口端通過法蘭與所述流化床的進料口連通;一石英砂循環(huán)儲罐,其上端通過管路與所述流化床的出料口管路相接;其下端為出砂口,該出砂口通過管路與第一旋風分離器連接,經(jīng)第一旋風分離器收回的石英砂經(jīng)其出口返回所述流化床;一回收纖維儲罐,其上端通設有2條管道,其中一管道與所述流化床的出料口管道連接,回收流化床中被氣流帶出的短纖維;另一管道與第二旋風分離器的下端口連通;第二旋風分離器的出風口通過管道與一處理廢氣的后處理爐加熱器的進氣口連通;所述流化床為臥式流化床,由流化床箱體和流化床頂蓋構成;其出料口裝有一呈 30-60 °下傾斜角設置的出料口管道,其出料口管道臨近外端口處前后垂直設有兩個出口管道;該流化床頂蓋的中部設有出氣口,該出氣口通過管道經(jīng)一引風機與所述第二旋風分離器的進風口連接;在所述臥式流化床的底板上側與該底板平行設置有一氣體分布板,該氣體分布板距其底板的間距為60 200mm ;所述氣體分布板位于所述出料口一側設有溢流堰;在所述臥式流化床底板靠近進料器一側開設有一進氣口,該進氣口通過管道與所述空氣加熱器的出氣口相接;在所述空氣加熱器的出口端、所述臥式流化床內腔的進口和出口處以及所述石英砂循環(huán)儲罐的出砂口外側均裝有溫度變送器;在所述空氣加熱器出氣口與所述臥式流化床進氣口的管路上、所述臥式流化床內的出氣口周邊和氣體分布板的底部和所述回收纖維儲罐出口處的外側的管道上均裝有壓力變送器;所述空氣加熱器的出口與所述臥式流化床進氣口連接的管道上裝有內置電磁閥的截氣閥;所述壓力變送器和所述溫度變送器均通過導線與一 485信號輸出端相接,再通過 RS232轉接卡用數(shù)據(jù)線與外設的計算機接口連接。
上述的空氣加熱器內設有U型管,加熱功率為4kW ;其外壁包覆有硅酸鋁棉保溫層;裝在所述空氣加熱器出氣口端的所述溫度變送器為空氣溫度變送器、在管道上裝的所述壓力變送器為空氣壓力變送器。
上述的進料器為臥式進料器;其殼體為長方體,在長方殼體的底部裝有螺桿軸,螺桿軸上焊接有若干葉片,若干葉片與螺桿軸呈60-90°角度 連接;葉片深為20 50mm,葉片厚度為I 2mm ;相鄰2個葉片的間距為20 50mm ;所述螺桿軸的外端與一裝有無極變速器的驅動裝置連接。
上述的流化床頂蓋與該臥式流化床頂端周邊相接處裝有石墨墊片,其厚度為 3-10mm ;所述氣體分布板為表面帶有微孔的燒結陶瓷板,其厚度為3_10mm ;所述溢流堰為一矩形不銹鋼板,其豎直放置在所述氣體分布板上部接近出料口處,其高度為70-200mm ; 厚度為3-10 ;所述溢流堰與該氣體分布板連接處距所述出料口處留有通道,其通道的寬度為50-200 mm ;在所述臥式流化床的進料口和出料口處分別裝有溫度變送器,出料口處的溫度變送器與所述空氣加熱器的出氣閥安裝內置有電磁閥的閥門,該閥門和溫度變送器通過導線與計算機接口相接,用計算機控制空氣的進氣量。
上述的石英砂循環(huán)儲罐為長方體和錐體的上下組合體,其位于所述臥式流化床出料口的斜下方;所述臥式流化床出料口管道呈30-60°傾斜角設置,其管道臨近端口處前后垂直設有兩個出口管道,其前出口管道與所述石英砂循環(huán)儲罐入口管道相接;在所述出砂口處裝有可調速的球閥;位于該端口的所述溫度變送器T4為出砂口溫度變送器。
上述的回收纖維儲罐為長方體,與石英砂儲罐平行設置且位于遠離臥式流化床一側;該回收纖維儲罐的入口管道粗于石英砂循環(huán)儲罐的入口管道,且與所述臥式流化床出料口管道的后出口管道與所述回收纖維儲罐入口管道相接;在該回收纖維儲罐出口處裝有的所述壓力變送器為回收纖維壓力變送器。
上述的后處理爐加熱器為臥式結構,在該臥式后處理爐加熱器的外壁上裝有臥式加熱器溫度變送器;所述臥式后處理爐加熱器內腔的爐膛材料為莫來石或高鋁纖維制品, 用硅碳棒加熱;該后處理爐加熱器的自帶溫度控制系統(tǒng),其進口與第二旋風分離器的氣體出口連接,其出口通過管道與放空管連接。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明第二個技術方案是提供一種用上述流化床回收熱固性復合材料裝置回收熱固性復合材料的方法,包括步驟如下1)將石英砂放入臥式流化床內,其粒徑在600-800微米;2)啟動引風機和空氣加熱器,空氣從氣瓶引出由減壓閥調節(jié)壓力,進入空氣加熱器內加熱到600°C _800°C,形成熱氣流輸送至臥式流化床內腔,加熱臥式流化床內傳熱介質石英砂;3)將塊狀的廢棄熱固性復合材料置于進料器的加料口,啟動進料器,將其送入臥式流化床,通過裝在氣瓶出口端的減壓閥調節(jié)由氣瓶進入空氣加熱器的空氣壓力和進風量,停留在臥式流化床上;在所述熱氣流的作用下,臥式流化床中的石英砂和廢棄熱固性復合材料發(fā)生成流化態(tài),同時熱固性復合材料發(fā)生裂解反應;裂解釋放的熱量和空氣加熱維持所述臥式流化床內的溫度;4)經(jīng)步驟3)裂解后的物料以纖維形式存在,混同石英砂一起由臥式流化床出口流出; 經(jīng)斜設的出料管道,分離出石英砂和纖維;其中,先經(jīng)過石英砂循環(huán)儲罐的入口處,石英砂落入所述石英砂循環(huán)儲罐中;纖維則下滑至所述回收纖維儲罐內;進入石英砂循環(huán)儲罐的所述石英砂,經(jīng)第一旋風分離器分離后由空氣將其送回臥式流化床循環(huán)使用;5)經(jīng)步驟3)氧化后產(chǎn)生的廢氣離開該臥式流化床,在引風機的作用下,進入第二旋風分離器,被廢氣攜帶的纖維落入所述回收纖維儲罐;廢氣送入后處理爐加熱器內,經(jīng)高溫處理使其完全氧化后,經(jīng)放空管排除在大氣中。
步驟3)中的廢棄熱固性復合材料在臥式流化床內停留的時間為10-30分鐘;步驟 5)所用的引風機為離心通風機,其離心通風機的壓力為3KPa ;所述后處理爐加熱器內設的溫度控制在1200°C以上。
本發(fā)明上述方法中所用的空氣加熱器,其進氣量由計算機及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)控制; 同時,計算機及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)還控制流化床回收熱固性復合材料裝置中所有的溫度變送器、壓力變送器和內置有電磁閥的閥門,將所有的溫度變送器、壓力變送器和電磁閥發(fā)出的該部件運行信息及時記錄并將記錄的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集軟件儲存在計算機中。
由于采用了上述技術方案,本發(fā)明的有益效果如下1)該回收廢棄熱固性復合材料的裝置采用的是臥式流化床,充分臥式流化床的傳熱介質與 氣體分布板的接觸面積大, 相同用量的傳熱介質堆積厚度減小,傳熱介質單位面積上流化所用的動力減小等特點,可使能耗降低。2)在臥式流化床的出口端通過管道分別與石英砂循環(huán)罐進口及回收纖維儲料罐進口連通,并配合旋風分離器的使用,使廢棄熱固性復合材料的回收能夠達到連續(xù)處理、 同時對可利用的熱固性復合材料加以回收的工藝要求。3)用石英砂做反應介質與廢棄熱固性復合材料復合材料在熱氣流作用下呈流化態(tài),使塊狀廢棄熱固性復合材料能夠均勻受熱,復合材料中的聚合物熱分解反應快并穩(wěn)定,易于控制;與現(xiàn)有的回收熱固性復合材料方法最本質的不同,在于本方法中所用的石英砂可以回收并重復利用。4)回收的纖維材料,其性能下降小。由于廢棄熱固性復合材料材料在臥式流化床中停留時間較短,石英砂對廢棄熱固性復合材料材料的碰撞小,且在臥式流化床中以塊狀形式保持其熱固性復合材料原有狀態(tài);因此,對待處理的廢棄熱固性復合材料的性能破壞性小,回收的熱固性復合材料仍可基本保留其原有性能。5)本發(fā)明的回收裝置為管道封閉式連接,不會產(chǎn)生任何可使周邊環(huán)境受到污染的氣體或液體流出物;利用該裝置回收熱固性復合材料的整個過程是在密封的臥式流化床內通過塊狀的廢棄熱固性復合材料與石英砂被均勻加熱呈流化態(tài)后,再裂解處理,其裂解過程中生成的烴副產(chǎn)物被后處理爐加熱器處理,副產(chǎn)物較少。6)該裝置中的主要設備包括臥式流化床、空氣加熱器、石英砂循環(huán)儲罐、回收纖維儲罐上分別設有溫度變送器和/或壓力變送器,通過導線與外設的計算機及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接,該方法基本上是無污染,對設備無腐蝕;益于推廣應用。
圖1為流化床回收熱固性復合材料的裝置組成結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發(fā)明的技術方案作詳細說明。
如圖1所示,本發(fā)明的熱固性復合材料回收裝置設置有空氣加熱器101,氣瓶102、 臥式流化床201,進料器202,引風機203,石英砂循環(huán)儲罐301,回收纖維儲罐302,第二旋風分離器303,后處理爐加熱器304,第一旋風分離器305,計算機及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)401。
本發(fā)明中所用的流化床為臥式流化床201,由流化床箱體和流化床頂蓋構成,其長向兩端分別設置進料口和出料口 ;進料口與進料器202連通;出料口位于該臥式流化床201 底板長向一端;出料口連接的出料管道為下斜向設置,其臨近外端口處前后垂直設有兩個出口管道;石英砂循環(huán)儲罐301和回收纖維儲罐302先后與該出料管道的前后出口管道相接;該流化床頂蓋的中部設有出氣口,該出氣口通過管道經(jīng)一弓I風機203通過管道與第二旋風分離器303的進風口連接;第二旋風分離器303的出風口通過管道與一后處理爐加熱器304連接。
在臥式流化床201內腔的底板上側設置有一與該底板平行的氣體分布板,距其底板的間距為60 200mm ;該氣體分布板的三邊分別與該臥式流化床201進料口一側內壁和長向兩側內壁密封連接;位于該臥式流化床201出料口一側的氣體分布板邊緣處設有一溢流堰;在臥式流化床201靠近進料器202 —側的底板上開設有一進氣口,該進氣口通過管道與空氣加熱器101的出氣口相接;空氣加熱器101的進氣口與氣瓶102的出氣口連接;氣瓶的另一出氣口通過管 道蓋與第一旋風分離器305出風口相接;氣瓶的第二出氣口通過管道與臥式流化床201靠近前出口管道處的出料管道連接;在臥式流化床201頂蓋的中部開有一出氣孔,通過管道與引風機203連接,引風機203 通過管道與第二旋風分離器303的進風口相接;第二旋風分離器303的出風口通過管道與一后處理爐加熱器304連接;在臥式流化床201靠近進料口一端的流化床頂蓋與第一旋風分離器305出風口通過管道相接;第一旋風分離器305的進氣端通過管道與氣瓶出氣端相接。
在空氣加熱器101的出口端、臥式流化床201內腔的進口和出口的側壁處以及石英砂循環(huán)儲罐301的出砂口外側均裝有溫度變送器;在空氣加熱器101出氣口與臥式流化床201進氣口的管路上、流化床內的出氣口周邊和氣體分布板的底部和回收纖維儲罐302出口處的外側的管道上均裝有壓力變送器; 在空氣加熱器101與臥式流化床201進氣口連接的管道上裝有由電磁閥控制的截氣閥;本發(fā)明裝置中所有的壓力變送器、溫度變送器均通過導線與一 485信號輸出端相接, 再通過RS232轉接卡用數(shù)據(jù)線與外設的計算機接口連接。
以下對具體連接關系及特點進行說明所用的空氣加熱器101采用鹽城市鴻溥供暖設備制造有限公司生產(chǎn)的 JRQ-HP-7KW/380空氣加熱器,功率為7kW,最高加熱溫度850°C。
該空氣加熱器101的進口端通過球閥用PP管與氣瓶102相連出氣口端與臥式流化床201的側面底部通過用陶瓷纖維氈保溫的管道連接,該管道上安裝空氣壓力變送器 Pl和截止閥,空氣加熱器101出氣端裝有空氣溫度變送器Tl ;將氣瓶102中的空氣加熱到 6000C _800°C,然后送入到臥式流化床201內,截止閥與臥式流化床201中的溫度變送器T3 通過電磁閥與外設的控制柜相接,連接形成自動控制,以便調節(jié)臥式流化床201溫度。
氣瓶102選用體積為O.1m3-1m3的壓縮氣瓶,裝有1. 5MPa_10MPa的壓縮空氣。
臥式流化床201的側上方進料口處裝有一進料器202,該進料器202為臥式長方體,由電機、螺桿軸、殼體、進料口、出料口等組成;其中的螺桿軸上焊接有葉片齒,該螺桿軸向殼體內沿深20-50mm,且葉片齒的齒間距為20mm-50mm,可使物料不受擠壓。進料器202 用變速電機為驅動裝置,使進料速度可調性大。
石英砂循環(huán)儲罐301為長方體與錐形體的上下組合體,其上部長方體的頂板安裝有進空氣管道,其下部的錐形體底端為出砂口 ;與該石英砂循環(huán)儲罐301出砂口相接的管道上裝有一可調速的球閥和出砂口溫度變送器T4,石英砂循環(huán)儲罐301安裝在臥式流化床 201的斜下方,所用管道傾斜30° -60°。球閥所在管道的另一端與第一旋風分離器305的進氣口用法蘭連接,第一旋風分離器305安裝在臥式流化床201的左上角,第一旋風分離器 305 ;石英砂循環(huán)儲罐301出口處安裝有球閥來控制石英砂流量,并用于儲存由臥式流化床 201流出的石英砂。
回收纖維儲罐302用于`回收臥式流化床201裂解后的纖維;該回收纖維儲罐302 為長方體,其頂板上開有2個進料口,其中一個進料口與臥式流化床201出料口通過管道連接,為接收臥式流化床中被吹出的短纖維;另一進料口和旋風分離器303通過管道連接,管道上安裝閘閥,當回收纖維儲罐302內的壓力過大,打開閘閥釋放壓力,保證回收纖維儲罐 302內的壓力和與相連接的設備的壓力保持平衡。
臥式流化床201的頂蓋的四周鋪設有石墨墊片,將臥式流化床頂部與頂蓋之間密封處理;設置在該頂蓋中部的出氣口,用于由引風機203的抽力將臥式流化床201中的熱固性復合材料因裂解釋放出的氣體和空氣及攜帶出的短纖維經(jīng)該出氣口引出,送入第二旋風分離器303內分離;其中,短纖維由其出氣管道落入下方連接的回收纖維儲罐302內,廢氣則由管道排出進入后處理爐加熱器中,經(jīng)高溫將廢氣全部氧化,然后經(jīng)排空管排入至大氣中。
臥式流化床201 —側壁上的進料口與進料器202的出料口連通;另一側設置的出料口位于該側的底部;出料口通過斜設的管路選后與石英砂循環(huán)儲罐301和回收纖維儲料罐302的進料口相接;在臥式流化床201底板上方的內腔中水平裝有一帶有微孔的燒結陶瓷的氣體分布板,其與流化床201內壁和溢流堰內壁用密封膠膠接;該氣體分布板下方的臥式流化床201底板靠近進料口側開設有一進氣口,進氣口通過管路與空氣加熱器101的出氣口相接;進氣口進入的加熱氣體通過氣體分布板可使臥式流化床201內腔中的氣流分布均勻,在臥式流化床201的進氣口與空氣加熱器101出氣口相通的管路上裝有空氣溫度變送器Tl和空氣壓力變送器Pl用于采集空氣加熱器101出口溫度和壓力;臥式流化床201 內腔靠近進料口處裝有溫度變送器T2用于采集廢棄復合材料進料器202進入流化床201 時溫度;氣體分布板的上部對應流化床201的側外壁裝有壓力變送器P2用于采集流化床底部的壓力;出料口處裝溫度變送器T3用于監(jiān)測流化后回收纖維的溫度,壓力變送器P3安裝在臥式流化床201流化床頂蓋上用于測定流化床內腔頂部的壓力;溫度變送器T2、T3和壓力變送器P2、P3均用螺紋固定在臥式流化床對應的外壁上,可以實時監(jiān)控臥式流化床201 的溫度和壓力變化;在臥式流化床201的外壁還包覆有一層陶瓷纖維氈,接近流化床201出料口且垂直于氣體分布板處設有豎直旋轉的長方形溢流堰,當回收纖維超過溢流堰時就會流出,然后經(jīng)流化床201出料口,由管道輸送到下一工序。
由于臥式流化床201下部安裝帶微孔的燒結陶瓷的氣體分布板,可以使由空氣加熱器101加熱的氣流在該臥式流化床201內腔中分布均勻,近而使投入到臥式流化床201 內腔的石英砂受熱均勻;石英砂作為傳熱介質會將熱量傳遞給后加入的塊狀廢棄復合材料,塊狀廢棄復合材料中的樹脂受熱發(fā)生裂解形成氣態(tài)物質,從而除去復合材料中的聚合物;由于壓縮氣體使傳熱介質石英砂和廢棄復合材料湍動,當裂解后的回收纖維超過溢流堰高度時,固體纖維被送到出料口。
臥式流·化床201中的塊狀熱固性復合材料裂解后的產(chǎn)物主要是氣體和固體物質; 其中,固體產(chǎn)物為纖維和石英砂;氣體產(chǎn)物為二氧化碳、氧氣、水蒸汽、烷烴苯、苯酚及其衍生物等物質。
弓丨風機203為離心通風機由高碑店市風機總廠WJY-2.4A高溫引風機,與臥式流化床201出氣口管道相連,該管道上安裝球閥以調節(jié)引風機203風量,提供的引風機具有占地面積小,壓力差大,風量可調等特點。
后處理爐加熱器304采用上海貴爾機械設備有限公司生產(chǎn)的GSL-50-300-1型管式爐,其中,所用的爐膛材料為莫來石、高鋁纖維制品,采用優(yōu)質硅碳棒加熱,溫度最高可達 1200°C。用于將未完全氧化的氣體處理完全,以免污染環(huán)境。
第一旋風分離器305,用于輸送來自石英砂循環(huán)罐301的石英砂,將其送回臥式流化床201,石英砂自石英砂循環(huán)罐301經(jīng)氣瓶102中1. 5MPa-10Mpa的壓縮空氣風送進入旋風分離器305,風和石英砂在旋風分離器中被分離氣體自旋風分離器上部出氣口排空,石英砂被風打到旋風分離器器壁上靠自身重力使石英砂下落,然后進入流化床201中,石英砂因此可以重復使用。
第二旋風分離器303分離由臥式流化床201中的復合材料因裂解釋放出的氣體和空氣及攜帶出的短纖維,同時與回收纖維儲罐302的出氣管道相連接,可保證系統(tǒng)壓力一致,且耐高溫,密封。
以上臥式流化床201回收熱固性復合材料裝置設有數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)401是各設備的溫度變送器Tl、T2、T3、T4、T5和壓力變送器PU P2、P3、P4分別通過相應的485信號輸出端再接RS232轉接卡用數(shù)據(jù)線連接到計算機上,該系統(tǒng)設有液晶顯示裝置和控制面板及用Iabview語言自行編制的監(jiān)測軟件將數(shù)據(jù)存儲在計算機上,從而實現(xiàn)溫度和壓力實時監(jiān)測記錄。
通過空氣加熱器101用XMT溫控儀確??諝鉁囟茸兯推鱐l溫度范圍為600-700°C ; 當臥式流化床201的溫度變送器T3顯示的溫度值超過所設范圍,用電磁閥自動控制空氣加熱器101的進氣閥門來控制溫度變送器T2和溫度變送器T3溫度范圍為600-700°C;用與石英砂循環(huán)儲罐301進砂口連接的管道上的進風口風速來確保T4溫度200-300°C ;后處理爐加熱器304自帶的可編程溫控儀,設有PID控制,具有斷偶、超溫、欠溫等功能用以確保加熱器溫度變送器T5溫度范圍為1100-1200°C ;用進氣閥控制空氣壓力變送器Pl和壓力變送器P2壓力范圍為0-3MPa ;用引風機203風速來調節(jié)溫度變送器P3壓力范圍為0-1. 5MPa ; 回收纖維儲罐302和旋風分離器303連接的管道上的閘閥控制回收纖維溫度變送器P4壓力范圍為0-1. 5MPa。
本發(fā)明所用的1'01 乂-2088溫度變送器1'1、了2、了3、了4、了5,其中空氣溫度變送器Tl、 溫度變送器T2和溫度變送器T3量程為0-850°C;出砂口溫度變送器T4量程為0_400°C,加熱器溫度變送器T5測量范圍為0-1400°C ;本發(fā)明所用的P4BP801型空氣壓力變送器Pl和壓力變送器P2的量程相同,均為 0-3MPa,壓力變送器P3和回收纖維壓力變送器P4的量程相同,均為0-1. 5MPa。
利用上述裝置實現(xiàn)本發(fā)明回收熱固性復合材料的方法,它包括以下步驟1)將石英砂放入臥式流化床內,其粒徑在600-800微米;2)啟動引風機和空氣加熱器,空氣從氣瓶引出由減壓閥調節(jié)壓力,進入空氣加熱器內加熱到600°C _800°C,形成熱氣流輸送至臥式流化床內腔,加熱臥式流化床內傳熱介質石英砂;3)將塊狀的廢棄熱固性復合材料 置于進料器的加料口,啟動進料器,將其送入臥式流化床,通過裝在氣瓶出口端的減壓閥調節(jié)由氣瓶進入空氣加熱器的空氣壓力和進風量,停留在臥式流化床上;在所述熱氣流的作用下,臥式流化床中的石英砂和廢棄熱固性復合材料成流化態(tài)并發(fā)生裂解反應;釋放的熱量和熱空氣維持所述臥式流化床內的溫度;4)經(jīng)步驟3)裂解后的物料以纖維形式存在,混同石英砂一起由臥式流化床出口流出; 經(jīng)斜設的出料管道,分離出石英砂和纖維;其中,先經(jīng)過石英砂循環(huán)儲罐的入口處,石英砂落入所述石英砂循環(huán)儲罐中;纖維則下滑至所述回收纖維儲罐內;進入石英砂循環(huán)儲罐的所述石英砂,經(jīng)第一旋風分離器分離后由空氣將其送回臥式流化床循環(huán)使用;5)經(jīng)步驟3)臥式流化床201釋放的有機氣體,在引風機的作用下,進入第二旋風分離器,被廢氣攜帶的纖維落入所述回收纖維儲罐;有害氣體送入后處理爐加熱器;該后處理爐加熱器溫度控制在1200°C以上,有害氣體完全氧化,經(jīng)放空管排除在大氣中。
上述步驟I)在放入石英砂之前,需先關閉與臥式流化床連通的所有閥門,用螺絲將流化床頂蓋擰緊,然后打壓,壓力為5MPA,通過常規(guī)的壓力表檢查其密封性;壓力符合要求后,打開流化床頂蓋,再將用作傳熱介質的石英砂倒入臥式流化床內,然后擰緊臥式流化床頂蓋,將其密封;上述步驟2)啟動引風機203及和空氣加熱器101之前,需先打開與引風機203相連的球閥,空氣從氣瓶102出來用減壓閥調節(jié)壓力,然后,打開管道上截止閥將形成的熱氣流輸送至臥式流化床201內;上述步驟3)中廢棄的塊狀熱固性復合材料在臥式流化床201內停留10-15min后被完全裂解;裂解釋放的熱量和空氣加熱器101來維持臥式流化床201內溫度;上述步驟4)中第一旋風分離器305產(chǎn)生的空氣為壓縮空氣;上述步驟5)中所用的引風機為離心通風機,其離心通風機的壓力為3KPa。
本發(fā)明在流化床回收熱固性復合材料的過程中,整個系統(tǒng)的溫度和壓力信號均通過溫度變送器和壓力變送器分別采及集,送入計算機進行實 時控制及數(shù)據(jù)收集。
權利要求
1.一種利用流化床回收熱固性復合材料的裝置,包括一流化床,該流化床分別設有進料口和出料口 ;其特征在于它還設置有 一空氣加熱器,其進氣端與外設的氣瓶相接;其出氣端通過管路與所述流化床底板開設的進氣口相接; 一進料器,其出口端通過法蘭與所述流化床的進料口連通; 一石英砂循環(huán)儲罐,其上端通過管路與所述流化床的出料口管路相接;其下端為出砂口,該出砂口通過管路與第一旋風分離器連接,經(jīng)第一旋風分離器收回的石英砂經(jīng)其出口返回所述流化床; 一回收纖維儲罐,其上端通設有2條管道,其中一管道與所述流化床的出料口管道連接,回收流化床中被氣流帶出的短纖維;另一管道與第二旋風分離器的下端口連通;第二旋風分離器的出風口通過管道與一處理廢氣的后處理爐加熱器的進氣口連通; 所述流化床為臥式流化床,由流化床箱體和流化床頂蓋構成;其出料口裝有一呈30-60 °下傾斜角設置的出料口管道,其出料口管道臨近外端口處前后垂直設有兩個出口管道;該流化床頂蓋的中部設有出氣口,該出氣口通過管道經(jīng)一引風機與所述第二旋風分離器的進風口連接;在所述臥式流化床的底板上側與該底板平行設置有一氣體分布板,該氣體分布板距其底板的間距為60 200mm ;所述氣體分布板位于所述出料口一側設有溢流堰;在所述臥式流化床底板靠近進料器一側開設有一進氣口,該進氣口通過管道與所述空氣加熱器的出氣口相接; 在所述空氣加熱器的出口端、所述臥式流化床內腔的進口和出口處以及所述石英砂循環(huán)儲罐的出砂口外側均裝有溫度變送器; 在所述空氣加熱器出氣口與所述臥式流化床進氣口的管路上、所述臥式流化床內的出氣口周邊和氣體分布板的底部和所述回收纖維儲罐出口處的外側的管道上均裝有壓力變送器; 所述空氣加熱器的出口與所述臥式流化床進氣口連接的管道上裝有內置電磁閥的截氣閥; 所述壓力變送器和所述溫度變送器均通過導線與一 485信號輸出端相接,再通過RS232轉接卡用數(shù)據(jù)線與外設的計算機連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置,其特征在于所述空氣加熱器內設有U型管,加熱功率為4kW,其外壁包覆有硅酸鋁棉保溫層;裝在所述空氣加熱器出氣口端的所述溫度變送器為空氣溫度變送器、在管道上裝的所述壓力變送器為空氣壓力變送器。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置,其特征在于所述進料器為臥式進料器;其殼體為長方體,在長方殼體的底部裝有螺桿軸,螺桿軸上焊接有若干葉片,若干葉片與螺桿軸呈60-90°角度連接;葉片深為20 50mm,葉片厚度為I 2mm ;相鄰2個葉片的間距為20 50_ ;所述螺桿軸的外端與一裝有無極變速器的驅動裝置連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置,其特征在于所述流化床頂蓋與該臥式流化床頂端周邊相接處裝有石墨墊片,其厚度為3-10_ ;所述氣體分布板為表面帶有微孔的燒結陶瓷板,其厚度為3-10mm ;所述溢流堰為一矩形不銹鋼板,其豎直放置在所述氣體分布板上部接近出料口處,其高度為70-200mm ;厚度為3_10mm ;所述溢流堰與該氣體分布板連接處距所述出料口處留有通道,其通道的寬度為50-200_ ;在所述臥式流化床的進料口和出料口處分別裝有溫度變送器,出料口處的溫度變送器與所述空氣加熱器的出氣閥安裝內置有電磁閥的閥門,該閥門和溫度變送器通過導線與計算機接口相接,用計算機控制空氣的進氣量。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的裝置,其特征在于所述石英砂循環(huán)儲罐為長方體和錐體的上下組合體,其位于所述臥式流化床出料口的斜下方;所述臥式流化床出料口管道的前出口管道與所述石英砂循環(huán)儲罐入口管道相接;在所述出砂口處裝有可調速的球閥;位于該端口的所述溫度變送器為出砂口溫度變送器。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置,其特征在于所述回收纖維儲罐為長方體,與所述石英砂儲罐平行設置且位于遠離所述臥式流化床一側;該回收纖維儲罐的入口管道短于所述石英砂循環(huán)儲罐的入口管道,且與所述臥式流化床出料口管道的后出口管道相接;在該回收纖維儲罐出口處裝有的所述壓力變送器為回收纖維壓力變送器。
7.根據(jù)權利要求6所述的流化床回收熱固性復合材料裝置,其特征在于所述后處理爐加熱器為臥式結構,在該臥式后處理爐加熱器的外壁上裝有臥式加熱器溫度變送器;所述臥式后處理爐加熱器內腔的爐膛材料為莫來石或高鋁纖維制品,用硅碳棒加熱;該后處理爐加熱器的自帶控制溫度系統(tǒng),其進口與第二旋風分離器的氣體出口連接,其出口通過管道與放空管連接。
8.一種用權利要求1-7任一項所述流化床回收熱固性復合材料裝置回收熱固性復合材料的方法,包括步驟如下 1)將石英砂放入臥式流化床內,其粒徑在600-800微米; 2)啟動引風機和空氣加熱器,空氣從氣瓶引出,由減壓閥調節(jié)壓力,進入空氣加熱器內加熱到600°C _800°C,形成熱氣流輸送至臥式流化床內腔,加熱臥式流化床內傳熱介質石英砂; 3)將塊狀的廢棄熱固性復合材料置于進料器的加料口,啟動進料器,將其送入臥式流化床,通過裝在氣瓶出口端的減壓閥調節(jié)由氣瓶進入空氣加熱器的空氣壓力和進風量,停留在臥式流化床上;在所述熱氣流的作用下,臥式流化床中的石英砂和廢棄熱固性復合材料成流化態(tài),同時熱固性復合材料發(fā)生裂解反應;裂解釋放的熱量和空氣加熱維持所述臥式流化床內的溫度; 4)經(jīng)步驟3)裂解后的物料以纖維形式存在,混同石英砂一起由臥式流化床出口流出;經(jīng)斜設的出料管道,分離出石英砂和纖維;其中,先經(jīng)過石英砂循環(huán)儲罐的入口處,石英砂落入所述石英砂循環(huán)儲罐中;纖維則下滑至所述回收纖維儲罐內;進入石英砂循環(huán)儲罐的所述石英砂,經(jīng)第一旋風分離器分離后由空氣將其送回臥式流化床循環(huán)使用; 5)經(jīng)步驟3)裂解后產(chǎn)生的廢氣離開該臥式流化床,在引風機的作用下,進入第二旋風分離器,被廢氣攜帶的纖維落入所述回收纖維儲罐;廢氣送入后處理爐加熱器內,經(jīng)高溫處理使其完全氧化后,經(jīng)放空管排除在大氣中。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法,其特征在于步驟3)所述廢棄熱固性復合材料在臥式流化床內停留的時間為10-30分鐘;步驟5)所用的引風機為離心通風機,其離心通風機的壓力為3KPa ;所述后處理爐加熱器內設的溫度控制在1200°C以上。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的方法,其特征在于所述計算機及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)控制是流化床回收熱固性復合材料裝置中所有的溫度變送器、壓力變送器和內置有電磁閥的閥門, 將所述溫度變送器、壓力變送器和電磁閥發(fā)出的信息及時記錄并將記錄的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集軟件儲存在計算機,同時控制空氣加熱器進氣量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用流化床回收熱固性復合材料的裝置及方法,該裝置特點為設有一與氣瓶相接的空氣加熱器;其出氣端與臥式流化床底板開設的進氣口相接;進料器與流化床的進料口連通;石英砂循環(huán)儲罐和回收纖維儲罐分別與流化床的出口管道連接;石英砂循環(huán)儲罐下端為出砂口,通過管路與第一旋風分離器連接;回收纖維儲罐接收流化床中被吹出的短纖維;上述各裝置上分別裝有壓力變送器和/或溫度變送器和閥門,均通過導線與一485信號輸出端相接,再通過RS232轉接卡用數(shù)據(jù)線與外設的計算機接口連接。利用上述裝置實現(xiàn)的方法可使塊狀廢棄熱固性復合材料均勻受熱發(fā)生裂解反應快并穩(wěn)定,易于控制;所用石英砂可循環(huán)利用;成本低,易于實施。
文檔編號C10B53/08GK103045277SQ20121058917
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權日2012年12月31日
發(fā)明者胡照會, 宋金梅, 劉建葉, 彭玉剛 申請人:北京玻鋼院復合材料有限公司