CN106705058B - 一种螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及垃圾热解技术领域，尤其是涉及一种螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统。该系统包括：原料处理系统、金属回收系统和电子垃圾热解反应系统，其中，所述原料处理系统包括破碎装置和分选装置；所述金属回收系统包括酸浸池和电解池；所述电子垃圾热解反应系统包括：电子垃圾热解反应器、蓄热式燃气加热系统和冷却分离系统，所述电子垃圾热解反应器包括：物料热解组件和反应器壳体；所述蓄热式燃气加热系统包括：蓄热式燃烧装置、烟气通道和烟道螺旋；所述冷却分离系统包括：间接换热装器和冷却塔。该系统具有热解效率高、连续进出料以及将电子垃圾分为有机质和金属部分分别处理回收，节能环保效果显著等优点。

Description

一种螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统

技术领域

本发明涉及垃圾热解技术领域，尤其是涉及一种螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统。

背景技术

近年来，各种电子产品日新月异，且新旧更替越来越快，由此而产生的电子垃圾正以指数级的增长。其含有的重金属元素会严重的污染环境，电子垃圾如果处理不当就会产生二恶英等有毒有害气体造成二次污染。目前用于电子线路板的处理方法主要由机械物理法、冶金提取法、生物处理法和热解法等等，其中机械物理法、冶金提取法、生物处理法等主要侧重于电路板中金属的回收，采用热解法不仅能够回收线路板中的金属而且也能实现线路板中树脂、玻璃纤维等非金属成分的资源化。传统热解方式不能实现连续进出料，且热解工艺复杂、热解效率低、能耗较高。

现有的电子垃圾热解反应器多采用热重实验设备，采用的装置为固定床热解实验装置，该装置主要包括电阻炉、热解反应器、氮气瓶以及气体收集袋等。其中电阻炉提供热源，其内部有一个空间，热解反应器为一个圆柱形容器，物料便放入热解反应器中。热解实验时，首先把装有物料的热解反应器放入到电阻炉内，然后打开氮气瓶通入氮气开始吹扫，吹扫足够时间后，电阻炉通电产生高温温度场，物料便开始热解，气袋开始收集气体，等气体不再生成时，实验结束，待炉体自然冷却至40℃，打开炉体，取出热解残余物，做称重及元素分析，最后关闭仪器。上述固定床热解实验方法，是不能实现物料连续进出的，相应的也不能实现物料连续热解，而本发明最关键的点就是采用螺旋推进方式的反应器，实现连续进出物料、连续热解，这样使得热解工艺更加简便快捷，且此种连续进出物料的热解工艺更易实现工业化。因此，如何设计一种高效、系统结构和工艺流程都简单的系统成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统。该系统具有热解效率高、连续进出料以及将电子垃圾分为有机质和金属部分分别处理回收，装置内的热源、压力、气氛稳定和节能效果显著等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提出了一种螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统。根据本发明的实施例，该系统包括：原料处理系统、金属回收系统和电子垃圾热解反应系统，其中，所述原料处理系统包括破碎装置和分选装置，用于将电子垃圾分选为金属部分和有机质部分；所述金属回收系统包括酸浸池和电解池，用于将分选得到的金属部分送入所述酸浸池中，向其中加入强酸溶液，金属被完全溶解后，剩余的不含金属部分经所述电子垃圾热解反应系统产生的烟气干燥后，与所述的有机质部分混合，进入所述电子垃圾热解反应系统进行热解反应，金属溶解后得到的富含金属离子的强酸溶液送入所述电解池中进行电解反应，回收金属铜；所述电子垃圾热解反应系统包括：电子垃圾热解反应器、蓄热式燃气加热系统和冷却分离系统，其中，所述电子垃圾热解反应器包括：物料热解组件和反应器壳体，所述物料热解组件横跨所述反应器壳体的两侧，并且所述物料热解组件的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，所述物料热解组件包括螺旋壳体和物料推进螺旋,其中，所述螺旋壳体自所述反应器壳体一侧沿所述反应器壳体内腔延伸穿过所述反应器壳体的另一侧，所述螺旋壳体的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，使得所述反应器壳体与所述螺旋壳体之间形成密闭空间，所述密闭空间构成所述蓄热式燃气加热系统的反应器壳体烟气通道；所述蓄热式燃气加热系统包括：用于产生热烟气的蓄热式燃烧装置和用于输送热烟气的反应器壳体烟气通道，还包括用于改变烟气流向的烟道螺旋，所述蓄热式燃烧装置与所述反应器壳体烟气通道相连通，所述烟道螺旋安装于所述反应器壳体与所述螺旋壳体之间的所述烟气通道中，其沿所述螺旋壳体长度方向布置，且与所述反应器壳体等长度；所述冷却分离系统包括：间接换热器和用于将高温气体产物经冷却得到热解气和焦油的冷却塔；其中，所述间接换热器的入口与油气出口相连。

发明人发现，根据本发明实施例的该系统，可实现连续进出物料，物料在热解反应器内被平铺，与螺旋壳体接触充分，高温螺旋壳体通过辐射和导热两种方式给物料加热，因此物料能够被充分快速的热解，且物料在热解过程中被推进螺旋逐渐向前推进，实现了边热解边推进的功能；本发明采用原料前端预处理的方法，将重金属脱除，利用螺旋蓄热式燃气加热系统作为热解反应器的热源，其燃料为高热值燃气(天然气、液化石油气等)，由于采用了蓄热式燃烧方式，助燃空气被蓄热室预热到高温，从而实现了高效稳定燃烧。烟气通道内安装有烟道螺旋，使得烟气螺旋旋转流动，流场更加均匀，螺旋壳体被更均匀的加热，实现了连续进出物料、物料被连续的快速充分热解以及高效节能等功能，并且利用原料处理系统和金属回收系统，避免了重金属造成的严重污染，保护环境。

根据本发明的实施例，裸露在所述反应器壳体外部的所述螺旋壳体上设置有物料进口、油气出口、渣料出口，并且所述物料进口位于所述螺旋壳体左上部，所述油气出口位于所述螺旋壳体右上部，所述渣料出口位于所述螺旋壳体右下部；所述物料推进螺旋位于所述螺旋壳体内部，并且所述物料推进螺旋包括螺旋轴和螺旋叶片，所述螺旋叶片固定于所述螺旋轴上并被设置为可与所述螺旋轴同轴转动，所述螺旋轴在所述物料进口一侧伸出所述螺旋壳体，所述螺旋叶片的长度与所述螺旋壳体相同。

根据本发明的实施例，所述蓄热式燃烧装置包括空气管线、燃气管线、烟气管线、换向阀、蓄热室和燃烧室，所述空气管线和所述烟气管线分别与所述换向阀连接，所述换向阀与所述蓄热室相连，所述蓄热室与所述燃烧室相连。

根据本发明的实施例，所述蓄热式燃烧装置包括2个燃烧室、2个蓄热室以及2个换向阀，所述燃烧室、蓄热室、换向阀分别布置于所述反应器壳体的两侧，在正常工作时，所述蓄热式燃烧的两侧可交替进行燃烧-排烟气。

根据本发明的实施例，所述螺旋壳体是耐热钢壳体,厚度是5-8mm，所述电解池中阳极材料为石墨，阴极材料为钛板、不锈钢板、铜板和纯金板，该电解池的电压范围为0.1-3V，电流密度为1-5A/dm²，电解池内温度为20-80℃，所述电子垃圾热解反应系统产生的烟气温度为90-140℃，所述强酸溶液为浓硫酸或王水。

根据本发明的实施例，所述反应器壳体的外部包裹有保温材料，所述保温材料是保温棉，且所述保温棉外用镀锌铁板包裹。

根据本发明的实施例，所述烟道螺旋位于所述烟气通道内，用于改变烟气流向，让烟气沿着所述烟道螺旋旋转流动，使得烟气能更加均匀的加热所述螺旋壳体。

根据本发明的实施例，所述热解气富含甲烷、氢气和一氧化碳的可燃性和还原性气体，其一部分用于所述加热系统原料燃气，加热自身循环利用，另一部分可用作还原气。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用前面所述的系统对电子垃圾进行热解的方法。根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤：第一：原料处理：电子垃圾原料进入所述破碎装置进行破碎，再经过分选装置进行筛分，得到金属和有机质；第二：金属回收：将金属部分送入酸浸池中，金属被完全溶解后，剩余的不含金属部分经烟气干燥后，与所述有机质部分混合，进入反应系统进行热解反应，金属溶解后得到的富含金属离子的强酸溶液送入电解池中进行电解反应，回收金属铜；第三：开启蓄热式燃气加热系统，其步骤如下：开启A侧空气管线，然后开启A侧燃气管线，启动点火枪点燃空气与燃气的混合气体，混合气体在A侧燃烧室内燃烧之后产生高温烟气，高温烟气进入到反应器壳体内的烟气通道，在烟气通道内高温烟气沿烟道螺旋旋转流动且给所述螺旋壳体加热，然后进入到B侧排烟口，最后烟气经过B侧蓄热室、B侧换向阀和烟气管线排放到外界环境中，A侧燃烧一定时间之后，两侧换向阀换向，开始B侧燃烧，此时A侧进行排烟，两侧交替燃烧-排烟气；第四，物料热解过程：燃烧系统稳定后，螺旋壳体被加热到一定温度，可在物料进口放入物料，所述物料进入到推进螺旋之后边向前移动边被热解，直至移动到渣料出口被热解完毕，热解产生的气体从油气出口排出，剩余的热解渣料从渣料出口被排出，所述高温气体经所述冷却分离系统后，得到热解气和焦油，该热解气富含甲烷、氢气、一氧化碳的可燃性和还原性气体，一部分作为加热系统原料燃气，加热自身，另一部分可用作还原气。

根据本发明的实施例，所述步骤三中，所述A侧为所述反应器壳体的左侧，所述B侧为所述反应器壳体的右侧；所述步骤四中，所述螺旋壳体被加热到600-700℃。

本发明至少具有以下有益效果：

利用该螺旋蓄热式电子垃圾热解系统，可实现连续进出物料，物料在热解反应器内被平铺，与螺旋壳体接触充分，高温螺旋壳体通过辐射和导热两种方式给物料加热，因此物料能够被充分快速的热解，且物料在热解过程中被推进螺旋逐渐向前推进，实现了边热解边推进的功能；本发明采用原料前端预处理的方法，将重金属脱除，利用螺旋蓄热式燃气加热系统作为热解反应器的热源，其燃料为高热值燃气(天然气、液化石油气等)，由于采用了蓄热式燃烧方式，助燃空气被蓄热室预热到高温，从而实现了高效稳定燃烧。烟气通道内安装有烟道螺旋，使得烟气螺旋旋转流动，流场更加均匀，螺旋壳体被更均匀的加热，实现了连续进出物料、物料被连续的快速充分热解以及高效节能等功能，并且利用原料处理系统和金属回收系统，避免了重金属造成的严重污染，保护环境。

附图说明

图1是根据本发明实施例的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统的原料处理系统和金属回收系统示意图。

图2是根据本发明实施例的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统的热解反应器结构示意图。

图3是根据本发明实施例的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统的热解反应系统示意图。

图4是本发明实施例的反应器壳体的半剖示意图。

其中，物料推进螺旋10，物料进口11，渣料出口12，油气出口13，螺旋壳体14，反应器壳体15，烟气通道16，烟道螺旋17，通孔17-1，间接换热器18，冷却塔19，蓄热式燃气加热系统20，A侧燃烧室(A侧排烟口)20-1，B侧燃烧室(B侧排烟口)20-2，A侧蓄热室21-1，B侧蓄热室21-2，A侧换向阀22-1，B侧换向阀22-2，燃气管线23，空气管线24，烟气管线25。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提出了一种螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统。根据本发明的实施例，图1是根据本发明实施例的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统的原料处理系统和金属回收系统示意图，图3是根据本发明实施例的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统的热解反应系统示意图，参照图1和图3所示，该系统包括：原料处理系统、金属回收系统和电子垃圾热解反应系统，其中，所述原料处理系统包括破碎装置和分选装置，用于将电子垃圾分选为金属部分和有机质部分；所述金属回收系统包括酸浸池和电解池；所述电子垃圾热解反应系统包括：电子垃圾热解反应器、蓄热式燃气加热系统20和冷却分离系统，其中，图2是根据本发明实施例的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统的热解反应器结构示意图，参照图2所示，所述电子垃圾热解反应器包括：物料热解组件和反应器壳体15，所述物料热解组件横跨所述反应器壳体的两侧，并且所述物料热解组件的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部；所述蓄热式燃气加热系统包括：用于产生热烟气的蓄热式燃烧装置和用于输送热烟气的反应器壳体烟气通道16，还包括用于改变烟气流向的烟道螺旋17，所述蓄热式燃烧装置与所述反应器壳体烟气通道相连通，所述烟道螺旋安装于所述反应器壳体与所述螺旋壳体之间的所述烟气通道中，其沿所述螺旋壳体长度方向布置，且与所述反应器壳体等长度；所述冷却分离系统包括：间接换热器18和用于将高温气体产物经冷却得到热解气和焦油的冷却塔19；其中，所述间接换热器的入口与油气出口相连，间接换热器的出口与所述冷却塔的入口相连。

发明人发现，根据本发明实施例的该系统，可实现连续进出物料，物料在热解反应器内被平铺，与螺旋壳体接触充分，高温螺旋壳体通过辐射和导热两种方式给物料加热，因此物料能够被充分快速的热解，且物料在热解过程中被推进螺旋逐渐向前推进，实现了边热解边推进的功能；本发明采用原料前端预处理的方法，将重金属脱除，利用螺旋蓄热式燃气加热系统作为热解反应器的热源，其燃料为高热值燃气(天然气、液化石油气等)，由于采用了蓄热式燃烧方式，助燃空气被蓄热室预热到高温，从而实现了高效稳定燃烧。烟气通道内安装有烟道螺旋，使得烟气螺旋旋转流动，流场更加均匀，螺旋壳体被更均匀的加热，实现了连续进出物料、物料被连续的快速充分热解以及高效节能等功能，并且利用原料处理系统和金属回收系统，避免了重金属造成的严重污染，保护环境。

根据本发明的实施例，参照图1和图2所示，所述金属回收系统，用于将分选得到的金属部分送入所述酸浸池中，向其中加入强酸溶液，金属被完全溶解后，剩余的不含金属部分经所述电子垃圾热解反应系统产生的烟气干燥后，与前述得到的有机质部分混合，进入所述电子垃圾热解反应器进行热解反应，金属溶解后得到的富含金属离子的强酸溶液送入所述电解池中进行电解反应，回收金属铜；所述电子垃圾热解反应器布置于反应器壳体与螺旋壳体14形成的所述密闭空间内部，且沿长度方向居中安装，所述蓄热式燃气加热系统布置于所述反应器壳体的外部；所述物料热解组件包括螺旋壳体和物料推进螺旋,其中，所述螺旋壳体自所述反应器壳体一侧沿所述反应器壳体内腔延伸穿过所述反应器壳体的另一侧，所述螺旋壳体的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，使得所述反应器壳体与所述螺旋壳体之间形成密闭空间，所述密闭空间构成所述蓄热式燃气加热系统的反应器壳体烟气通道，燃烧产生的高温烟气进入烟气通道，然后把热量传递给其内部的螺旋壳体，对物料进行热解，所述反应器壳体的外部包裹有保温材料，用于减小壁面的散热损失；所述热解气富含可燃性和还原性气体，其一部分用于所述加热系统原料燃气，加热自身循环利用，另一部分可用作还原气。

根据本发明的实施例，所述电解池中阳极材料为石墨，阴极材料为钛板、不锈钢板、铜板和纯金板，该电解池的电压范围为0.1-3V，电流密度为1-5A/dm²，电解池内温度为20-80℃，所述强酸溶液为浓硫酸或王水。

所述电解池1中阳极材料为石墨，阴极材料为铜板。该电解池的电压范围为0.1-3V，电流密度为3A/dm2，电解池内温度为35℃。在电解池1中可以回收较为纯净的铜，产物铜的纯度接近100％，回收所得的金属铜的回收率约98％。

所述电解池2中阳极材料为石墨，阴极材料为纯金板。该电解池的电压范围为0.1-3V，电流密度为8A/dm2，电解池内温度为70℃。在电解池1中可以回收较为纯净的金，产物金的纯度接近100％，回收所得的贵金属金的回收率约98％。

根据本发明的实施例，所述强酸溶液为王水(V浓盐酸：V浓硝酸＝3:1)、硫酸、盐酸、硝酸、过氧化氢等强酸或强氧化溶液或两者的混合物，溶液浓度0.5～2mol/L。向所述富含金属离子的强酸溶液中加入碱性固体物质，调节溶液的PH值至中性或弱酸性，以便减轻对后续工段设备、管道的腐蚀作用。

根据本发明的实施例，参照图3所示，所述间接换热器与油气出口，间接换热器与所述冷却塔的入口的具体连接方式不受限制，可以是焊接，铆接、啮合或结构一体化，根据本发明的一些实施例，优选的，本发明为焊接或结构一体化。根据本发明的一些实施例，所述间接换热器的入口与油气出口相连，间接换热器的出口与所述冷却塔的入口相连，当热解气从所述油气出口排出，进入所述间接换热器，通过循环水对高温气体进行一次降温处理，然后进入冷却塔，通过冷却水进行二次降温冷却，冷却后的气体通过冷却塔的热解气出口排出。

根据本发明的实施例，所述烟道螺旋的具体种类不受限制，在本发明的一些实施例中，参照图3所示，本发明优选为折流板17，用于改变烟气流向，使得烟气沿烟道螺旋旋转流动，使得整个所述烟气通道内的烟气流动更加均匀，所述螺旋壳体能够被均匀加热。

根据本发明的实施例，所述电子垃圾热解反应系统产生的烟气温度为90-140℃；所述螺旋壳体的具体材质不受限制，只要能够耐受1000℃以上的高温的材料即可，本发明采用高温耐热钢。

根据本发明的实施例，所述可燃性和还原性气体的具体种类不受限制，优选的，本发明为甲烷、氢气和一氧化碳。

根据本发明的实施例，如图2所示，裸露在所述反应器壳体外部的所述螺旋壳体上设置有物料进口11、油气出口13、渣料出口12，并且所述物料进口位于所述螺旋壳体左上部，所述油气出口位于所述螺旋壳体右上部，所述渣料出口位于所述螺旋壳体右下部。

等燃烧系统稳定后，所述螺旋壳体被加热到一定温度，此时便可在所述物料进口放入物料，物料进入到所述物料推进螺旋后，边向前移动边被热解，直至移动到所述渣料出口被热解完毕，热解产生的气体被从所述油气出口排出，剩余的热解渣料从所述渣料出口排出，所述高温气体经所述冷却分离系统后，得到热解气和焦油，该热解气富含甲烷、氢气、一氧化碳等可燃性和还原性气体，一部分作为加热系统原料燃气，加热自身，另一部分可用作还原气。

根据本发明的实施例，参照图2所示，所述物料推进螺旋位于所述螺旋壳体内部，并且所述物料推进螺旋包括螺旋轴和螺旋叶片，所述螺旋叶片固定于所述螺旋轴上并被设置为可与所述螺旋轴同轴转动，所述螺旋轴在所述物料进口一侧伸出所述螺旋壳体，所述螺旋叶片的长度与所述螺旋壳体相同，所述推进螺旋在外部电机带动下以一定转速转动，物料进入到所述反应器之后，随着温度的升高而逐渐被热解，同时被向前推进，直至出口前被热解完毕，热解产生的热解气体从所述油气出口被排出，热解后的渣料从所述渣料出口排出。实现了边热解边推进、连续进出物料和物料被连续的快速高效热解的功能。

根据本发明的实施例，参照图3所示，所述蓄热式燃烧装置包括空气管线24、燃气管线23、烟气管线25、换向阀、蓄热室和燃烧室，所述空气管线和所述烟气管线分别与所述换向阀连接，所述换向阀与所述蓄热室相连，所述蓄热室与所述燃烧室相连。

根据本发明的实施例，所述空气管线的具体种类不受限制，只要能够为燃料提供助燃空气即可，空气通过所述空气管线首先通过所述换向阀，然后进入到所述蓄热室吸热，至所述蓄热室出口被加热至高温，再进入所述燃烧室与燃气混合燃烧。

根据本发明的实施例，所述燃气管线的具体种类不受限制，只要能够为燃烧反应提供燃气即可，由于采用高热值燃气，只需要空气单蓄热即可稳定燃烧。

根据本发明的实施例，所述烟气管线具体材质和种类不受限制，只要能够将烟气排出所述反应器即可，本发明所述的烟气管线为烟气排放管道，燃烧产物烟气通过所述管线排放到外部环境空间。

根据本发明的实施例，所述换向阀用于空气-烟气换向，当一侧处于燃烧状态时，蓄热室通过所述换向阀与所述空气管线连通，进而给燃烧提供高温助燃空气；当一侧处于排烟状态时，所述换向阀换向，此时所述蓄热室通过所述换向阀便与所述烟气管线连接，烟气便排向外部环境空间。

根据本发明的实施例，所述蓄热室是空气-烟气换热的媒介，当一侧处于燃烧状态时，空气从所述蓄热室底部进入所述蓄热室，所述折流板被逐渐冷却；当一侧处于排烟状态时，烟气从所述蓄热室顶部进入所述蓄热室，所述折流板被逐渐加热。

根据本发明的实施例，所述燃烧室既是燃气的燃烧空间，又是烟气的排出口，当作为燃烧空间时，燃气和空气首先在所述燃烧室内燃烧，生成的高温烟气再进入所述反应器壳体内部，燃烧在所述燃烧室内进行，避免高温火焰直接烧灼所述螺旋壳体；当作为烟气排放出口时，烟气自此处排出，然后依次进入所述蓄热室、换向阀，最后排向外部空间。

根据本发明的实施例，所述蓄热式燃烧装置包括2个燃烧室、2个蓄热室以及2个换向阀，所述燃烧室、蓄热室、换向阀分别布置于所述反应器壳体的两侧，在正常工作时，所述蓄热式燃烧的两侧可交替进行燃烧-排烟气。

根据本发明的实施例，所述燃烧室分为A侧燃烧室(A侧排烟口)20-1和B侧燃烧室(B侧排烟口)20-2，所述蓄热式分为A侧蓄热室21-1和B侧蓄热室21-2，所述换向阀分为A侧换向阀22-1，B侧换向阀22-2。

当开启所述蓄热式燃气加热系统，开启所述A侧空气管线，然后开启所述A侧燃气管线，启动点火枪点燃空气与燃气的混合气体，混合气体在所述A侧燃烧室内燃烧之后产生高温烟气，高温烟气进入到所述反应器壳体内的所述烟气通道，在所述烟气通道内高温烟气沿所述烟道螺旋旋转流动且给所述螺旋壳体加热，然后进入到所述B侧排烟口，最后烟气经过所述B侧蓄热室、B侧换向阀和烟气管线排放到外界环境中，A侧燃烧一定时间之后，两侧所述换向阀换向，开始B侧燃烧，此时A侧进行排烟，两侧交替燃烧-排烟气。

根据本发明的具体实施例，所述保温材料的具体种类不受限制，只要可以达到保温的效果即可。在本发明的一些实施例中，所述保温材料是保温棉，且所述保温棉外用镀锌铁板包裹压实，以保证保温性。

根据本发明的具体实施例，所述蓄热室内部的蓄热体可采用陶瓷小球或陶瓷蜂窝体，优选陶瓷蜂窝体。

根据本发明的具体实施例，图4是本发明实施例的反应器壳体的半剖示意图，如图4所示，所述烟道螺旋位于所述烟气通道内，用于改变烟气流向，让烟气沿着所述烟道螺旋旋转流动，使得烟气能更加均匀的加热所述螺旋壳体。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用前面所述的系统对电子垃圾进行热解的方法。根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤：

第一：原料处理：电子垃圾原料进入所述破碎装置进行破碎，再经过分选装置进行筛分，得到金属和有机质。

将电子垃圾原料经过简单拆解，送入机械破碎机中进行破碎，将原料破碎至0-30mm的电子垃圾颗粒。然后进行分选，将之分选为金属部分和有机质部分。

第二：金属回收：将金属部分送入酸浸池中，金属被完全溶解后，剩余的不含金属部分经烟气干燥后，与所述有机质部分混合，进入反应系统进行热解反应。金属溶解后得到的富含金属离子的强酸溶液送入电解池中进行电解反应，回收金属铜。

根据本发明的实施例，所述电解池中阳极材料为石墨，阴极材料为钛板、不锈钢板、铜板和纯金板，该电解池的电压范围为0.1-3V，电流密度为1-5A/dm²，电解池内温度为20-80℃，所述强酸溶液为浓硫酸或王水。

所述电解池1中阳极材料为石墨，阴极材料为铜板。该电解池的电压范围为0.1-3V，电流密度为3A/dm2，电解池内温度为35℃。在电解池1中可以回收较为纯净的铜，产物铜的纯度接近100％，回收所得的金属铜的回收率约98％。

所述电解池2中阳极材料为石墨，阴极材料为纯金板。该电解池的电压范围为0.1-3V，电流密度为8A/dm2，电解池内温度为70℃。在电解池1中可以回收较为纯净的金，产物金的纯度接近100％，回收所得的贵金属金的回收率约98％。

第三：开启所述蓄热式燃气加热系统，其步骤如下：开启所述A侧空气管线，然后开启所述A侧燃气管线，启动点火枪点燃空气与燃气的混合气体，混合气体在所述A侧燃烧室内燃烧之后产生高温烟气，高温烟气进入到所述反应器壳体内的所述烟气通道，在所述烟气通道内高温烟气沿所述烟道螺旋旋转流动且给所述螺旋壳体加热，然后进入到所述B侧排烟口，最后烟气经过所述B侧蓄热室、B侧换向阀和烟气管线排放到外界环境中，A侧燃烧一定时间之后，两侧换向阀换向，开始B侧燃烧，此时A侧进行排烟，两侧交替燃烧-排烟气。

根据本发明的实施例，所述A侧为所述反应器壳体的左侧，所述B侧为所述反应器壳体的右侧。

根据本发明的具体实施例，所述烟道螺旋位于所述烟气通道内，用于改变烟气流向，让烟气沿着所述烟道螺旋旋转流动，使得烟气能更加均匀的加热所述螺旋壳体。

根据本发明的实施例，所述蓄热式燃烧装置包括2个燃烧室、2个蓄热室以及2个换向阀，所述燃烧室、蓄热室、换向阀分别布置于所述反应器壳体的两侧，在正常工作时，所述蓄热式燃烧的两侧可交替进行燃烧-排烟气。

根据本发明的实施例，所述燃烧室分为A侧燃烧室(A侧排烟口)20-1和B侧燃烧室(B侧排烟口)20-2，所述蓄热式分为A侧蓄热室21-1和B侧蓄热室21-2，所述换向阀分为A侧换向阀22-1，B侧换向阀22-2。

第四，物料热解过程：燃烧系统稳定后，所述螺旋壳体被加热到600-700℃，可在所述物料进口放入物料，所述物料进入到所述物料推进螺旋之后边向前移动边被热解，直至移动到所述渣料出口被热解完毕，热解产生的气体从所述油气出口排出，剩余的热解渣料从所述渣料出口被排出，所述高温气体经所述冷却分离系统后，得到热解气和焦油，该热解气富含甲烷、氢气、一氧化碳等可燃性和还原性气体，一部分作为加热系统原料燃气，加热自身，另一部分可用作还原气。

根据本发明的实施例，裸露在所述反应器壳体外部的所述螺旋壳体上设置有物料进口、油气出口、渣料出口，并且所述物料进口位于所述螺旋壳体右上部，所述油气出口位于所述螺旋壳体左上部，所述渣料出口位于所述螺旋壳体左下部。

根据本发明的实施例，所述螺旋壳体是耐热钢壳体,厚度是5-8mm，且所述螺旋壳体自所述反应器壳体一侧沿所述反应器壳体内腔延伸穿过所述反应器壳体的另一侧，所述螺旋壳体的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，使得所述反应器壳体与所述螺旋壳体之间形成密闭空间，所述密闭空间构成所述蓄热式燃气加热系统的反应器壳体烟气通道，燃烧产生的高温烟气进入所述烟气通道，然后把热量传递给其内部的所述螺旋壳体，所述反应器壳体的外部包裹有保温材料，用以减小壁面的散热损失。

根据本发明的实施例，所述物料推进螺旋位于所述螺旋壳体内部，并且所述物料推进螺旋包括螺旋轴和螺旋叶片，所述螺旋叶片固定于所述螺旋轴上并被设置为可与所述螺旋轴同轴转动，所述螺旋轴在所述物料进口一侧伸出所述螺旋壳体，所述螺旋叶片的长度与所述螺旋壳体相同，所述推进螺旋在外部电机带动下以一定转速转动，物料进入到所述反应器之后，随着温度的升高而逐渐被热解，同时被向前推进，直至出口前被热解完毕，热解产生的热解气体从所述油气出口被排出，热解后的渣料从所述渣料出口排出。

发明人发现，根据本发明实施例的该系统，可实现连续进出物料，物料在热解反应器内被平铺，与螺旋壳体接触充分，高温螺旋壳体通过辐射和导热两种方式给物料加热，因此物料能够被充分快速的热解，且物料在热解过程中被推进螺旋逐渐向前推进，实现了边热解边推进的功能；本发明采用原料前端预处理的方法，将重金属脱除，利用螺旋蓄热式燃气加热系统作为热解反应器的热源，其燃料为高热值燃气(天然气、液化石油气等)，由于采用了蓄热式燃烧方式，助燃空气被蓄热室预热到高温，从而实现了高效稳定燃烧。烟气通道内安装有烟道螺旋，使得烟气螺旋旋转流动，流场更加均匀，螺旋壳体被更均匀的加热，实现了连续进出物料、物料被连续的快速充分热解以及高效节能等功能，并且利用原料处理系统和金属回收系统，避免了重金属造成的严重污染，保护环境。

实施例一：

螺旋蓄热式燃气燃烧系统采用天然气作为燃气，天然气量为2Nm³/h，空气量为22Nm³/h，电子垃圾物料(电路板、电线、键盘等等)被制成3-6mm的颗粒，进口物料量为1kg/h，最终得到的热解渣料为0.8kg/h，产生的热解油气为0.286Nm³/h，实现了连续进出物料。热解过程中，温度持续保持在600℃-700℃，热源稳定性很好。

对热解后的固体残留物进行检测，发现主要成分是不可热解的碳和金属，金属包括铜、镍、铁等等，不含有树脂及玻璃纤维等可热解的成分，热解效果很好。

油气化验成分如下：

表1电子垃圾热解气成分

名称	H<sub>2</sub>	CO<sub>2</sub>	O<sub>2</sub>	N<sub>2</sub>	CH<sub>4</sub>	CO
							含量(％)	43.6	8.4	1.5	4.7	19.9	21.9

可见，产生的烟气均达国家排放标准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统，其特征在于，包括：原料处理系统、金属回收系统和电子垃圾热解反应系统，其中，

所述原料处理系统包括破碎装置和分选装置，用于将电子垃圾分选为金属部分和有机质部分；所述金属回收系统包括酸浸池和电解池，用于将分选得到的金属部分送入所述酸浸池中，向其中加入强酸溶液，金属被完全溶解后，剩余的不含金属部分经所述电子垃圾热解反应系统产生的烟气干燥后，与所述的有机质部分混合，进入所述电子垃圾热解反应系统进行热解反应，金属溶解后得到的富含金属离子的强酸溶液送入所述电解池中进行电解反应，回收金属铜；

所述电子垃圾热解反应系统包括：电子垃圾热解反应器、蓄热式燃气加热系统和冷却分离系统，其中，

所述电子垃圾热解反应器包括：物料热解组件和反应器壳体，所述物料热解组件横跨所述反应器壳体的两侧，并且所述物料热解组件的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，所述物料热解组件包括螺旋壳体和物料推进螺旋,

其中，所述螺旋壳体自所述反应器壳体一侧沿所述反应器壳体内腔延伸穿过所述反应器壳体的另一侧，所述螺旋壳体的两个末端裸露在所述反应器壳体的外部，使得所述反应器壳体与所述螺旋壳体之间形成密闭空间，所述密闭空间构成所述蓄热式燃气加热系统的反应器壳体烟气通道；

所述蓄热式燃气加热系统包括：用于产生温度为90-140℃热烟气的蓄热式燃烧装置和用于输送热烟气的反应器壳体烟气通道，还包括用于改变烟气流向的烟道螺旋，所述蓄热式燃烧装置与所述反应器壳体烟气通道相连通，所述烟道螺旋安装于所述反应器壳体与所述螺旋壳体之间的所述烟气通道中，其沿所述螺旋壳体长度方向布置，且与所述反应器壳体等长度；

所述冷却分离系统包括：间接换热器和用于将高温气体产物经冷却得到热解气和焦油的冷却塔；其中，所述间接换热器的入口与所述螺旋壳体上的油气出口相连，间接换热器的出口与所述冷却塔的入口相连。

2.根据权利要求1所述的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统，其特征在于，裸露在所述反应器壳体外部的所述螺旋壳体上设置有物料进口、油气出口、渣料出口，并且所述物料进口位于所述螺旋壳体左上部，所述油气出口位于所述螺旋壳体右上部，所述渣料出口位于所述螺旋壳体右下部；

所述物料推进螺旋位于所述螺旋壳体内部，并且所述物料推进螺旋包括螺旋轴和螺旋叶片，所述螺旋叶片固定于所述螺旋轴上并被设置为可与所述螺旋轴同轴转动，所述螺旋轴在所述物料进口一侧伸出所述螺旋壳体，所述螺旋叶片的长度与所述螺旋壳体相同。

3.根据权利要求1所述的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统，其特征在于，

所述蓄热式燃烧装置包括空气管线、燃气管线、烟气管线、换向阀、蓄热室和燃烧室，所述空气管线和所述烟气管线分别与所述换向阀连接，所述换向阀与所述蓄热室相连，所述蓄热室与所述燃烧室相连。

4.根据权利要求3所述的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统，其特征在于，所述蓄热式燃烧装置包括2个燃烧室、2个蓄热室以及2个换向阀，所述燃烧室、蓄热室、换向阀分别布置于所述反应器壳体的两侧，在正常工作时，所述蓄热式燃烧的两侧可交替进行燃烧-排烟气。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统，其特征在于，所述螺旋壳体是耐热钢壳体，厚度是5-8mm；所述电解池中阳极材料为石墨，阴极材料为钛板、不锈钢板、铜板和纯金板，该电解池的电压范围为0.1-3V，电流密度为1-5A/dm²，电解池内温度为20-80℃，所述电子垃圾热解反应系统产生的烟气温度为90-140℃，所述强酸溶液为浓硫酸或王水。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统，其特征在于，所述反应器壳体的外部包裹有保温材料，所述保温材料是保温棉，且所述保温棉外用镀锌铁板包裹。

7.根据权利要求1所述的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统，其特征在于，所述烟道螺旋位于所述烟气通道内，用于改变烟气流向，让烟气沿着所述烟道螺旋旋转流动，使得烟气能更加均匀的加热所述螺旋壳体。

8.根据权利要求1所述的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统，其特征在于，所述热解气富含甲烷、氢气和一氧化碳的可燃性和还原性气体，其一部分用于所述加热系统原料燃气，加热自身循环利用，另一部分可用作还原气。

9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的螺旋蓄热式燃气电子垃圾热解系统对电子垃圾进行热解的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一：原料处理：电子垃圾原料进入所述破碎装置进行破碎，再经过分选装置进行筛分，得到金属和有机质；

第二：金属回收：将金属部分送入酸浸池中，金属被完全溶解后，剩余的不含金属部分经烟气干燥后，与所述有机质部分混合，进入反应系统进行热解反应，金属溶解后得到的富含金属离子的强酸溶液送入电解池中进行电解反应，回收金属铜；

第三：开启蓄热式燃气加热系统，其步骤如下：开启A侧空气管线，然后开启A侧燃气管线，启动点火枪点燃空气与燃气的混合气体，混合气体在A侧燃烧室内燃烧之后产生高温烟气，高温烟气进入到反应器壳体内的烟气通道，在烟气通道内高温烟气沿烟道螺旋旋转流动且给所述螺旋壳体加热，然后进入到B侧排烟口，最后烟气经过B侧蓄热室、B侧换向阀和烟气管线排放到外界环境中，A侧燃烧一定时间之后，两侧换向阀换向，开始B侧燃烧，此时A侧进行排烟，两侧交替燃烧-排烟气；

第四，物料热解过程：燃烧系统稳定后，螺旋壳体被加热到一定温度，可在物料进口放入物料，所述物料进入到推进螺旋之后边向前移动边被热解，直至移动到渣料出口被热解完毕，热解产生的气体从油气出口排出，剩余的热解渣料从渣料出口被排出，所述高温气体经所述冷却分离系统后，得到热解气和焦油，该热解气富含甲烷、氢气、一氧化碳的可燃性和还原性气体，一部分作为加热系统原料燃气，加热自身，另一部分可用作还原气。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

所述步骤三中，所述A侧为所述反应器壳体的左侧，所述B侧为所述反应器壳体的右侧；所述步骤四中，所述螺旋壳体被加热到600-700℃。