一种固体散料多级高压连续成型方法、装置及包括该装置的系统

技术领域

本发明属于固体散料预处理技术领域，特别涉及一种固体散料多级高压连续成型方法、装置及包括该装置的高温熔融气化系统。

背景技术

城市垃圾、工业垃圾、市政污泥、工业污泥、生物质、医疗固废、危险固废、煤等固体散料因产生源头和形成机制各不相同，这些固体散料在物料成分、物料特性、几何性质等方面很难找到共同点，不便于精细分类或集中处理处置；其次，上述固体散料散料的堆积角一般都很小，在散料的贮存、转运、输送、深度热处理工艺预处理等过程中，经常存在处理设备复杂多样，占地面积大，综合处理效率低，系统多元化应用存在局限性等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的缺陷，提供一种固体散料多级高压连续成型方法及装置，通过多层级的高压力将固体散料如城市垃圾、工业垃圾、市政污泥、工业污泥、生物质、医疗固废、危险固废、煤等散料连续压缩成型，提高固体散料单位体积的能量密度，便于固体散料的贮存、转运，以及后续深度减量化、资源化、无害化处理。本发明用于上述各类固体散料的预处理，可广泛应用于固体散料的临时就地处置，以及焚烧、热解、气化等深度热处理工艺的原料预处理和连续进料。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种固体散料多级高压连续成型装置，包括：高压压缩腔、主压块、进料斗、进料闸门和出料闸门；

其中所述高压压缩腔为贯通式中空腔室结构，所述进料斗设置在高压压缩腔的上方，顶部为固体散料入口，底部通过进料口与高压压缩腔内室连通；所述进料闸门设置在进料斗和高压压缩腔的连接处，旋转进料闸门实现进料口的开合，进料闸门在闭合进料口的同时对固体散料实现第一级预压缩；

所述主压块设置在高压压缩腔内，外表面与高压压缩腔内表面为间隙配合，主压块在高压压缩腔内推动固体散料，设置在出料口侧的出料闸门闭合时，主压块可实现对固体散料的第二级整形压缩以及第三级成型压缩，出料闸门打开时压缩后的固体块料被主压块推出出料口。

进一步的，高压压缩腔的截面形状为矩形或圆形，主压块的形状和高压压缩腔内室的截面形状相同，当高压压缩腔截面为矩形时，高压压缩腔截面长宽比为1.5:1～4:1。扁平矩形截面有利于固体块料在后续焚烧、热解、气化等深度热处理过程中的大面积快速完全热传导，长宽比过小不利于固体块料快速热传导，长宽比过大不利于固体散料成型的稳定性，块料易松散。

进一步的，进料闸门为扇形闸门，包括弧形板、底板、中心轴轴筒和中心旋转轴；弧形面向进料斗内弯曲，下端与底板一侧固定，底板的另一侧与中心轴筒固定，底板面向进料口；所述中心旋转轴两端连接高压压缩腔顶部并套装在中心轴轴筒内；扇形闸门通过中心旋转轴的旋转，在底板位于最下端时盖住进料口，同时弧形板的上下两端与进料斗的内壁间隙配合，实现进料口的闭合。

进一步的，出料闸门为刀型闸门，出料闸门通过伸出高压压缩腔打开出料口，伸入高压压缩腔闭合出料口。

进一步的，装置还包括驱动单元，用于对进料闸门、主压块、出料闸门提供动力和控制，所述驱动单元采用电液驱动、气动驱动或电力驱动的方式提供动力。

一种高温熔融气化系统，用于对固废、危废等固体散料进行高温熔融处理，包括上面任一所述的固体散料多级高压连续成型装置。

一种固体散料多级高压连续成型的方法，采用上面任一所述的固体散料多级高压连续成型装置，包括以下步骤：

(1)打开进料闸门，关闭出料闸门，固体散料从进料斗进入高压压缩腔后，进料闸门关闭，同时实现对固体散料的第一级预压缩；

(2)通过主压块在高压压缩腔中推动固体散料进行第二级整形压缩并保压，实现对固体散料的整形；

(3)通过主压块在高压压缩腔中继续对固体散料进行第三级成型压缩并保压，实现固体散料的最终压缩成型，固体散料体积压缩比为1.5:1～8:1，固体块料厚度与压缩腔体截面宽度比值为0.2～1.5；

(4)打开出料闸门，通过主压块将压缩成型的固体块料推出高压压缩腔；

(5)重复步骤(1)至(4)实现固体散料多级高压成型的连续操作。

进一步的，固体散料为城市垃圾、工业垃圾、市政污泥、工业污泥、生物质、医疗固废、危险固废、煤中的一种或两种以上的混合物。

进一步的，步骤(3)中固体散料受到第三级成型压缩的压强为2～16MPa，所述步骤(1)中固体散料受到第一级预压缩的压强为第三级成型压缩压强的10％～50％，所述步骤(2)中固体散料受到第二级整形压缩的压强为第三级成型压缩压强的50％～80％。

进一步的，第二级整形压缩和第三级成型压缩的包压时间均不少于2秒。

有益效果：

(1)本发明提供的固体散料多级高压连续成型装置和方法利用多层级、高压力的连续压缩，将不规则的城市垃圾、工业垃圾、市政污泥、工业污泥、生物质、医疗固废、危险固废、煤等固体散料连续压缩成型，可明显高效提高固体散料单位体积的能量密度。

(2)经多层级、高压力连续压缩成型后的固体散料便于贮存、转运和输送，本发明可广泛应用于固体散料的临时就地处置，以及焚烧、热解、气化等深度热处理工艺的原料预处理和连续进料。

(3)本发明提供的固体散料多级高压连续成型装置结构简单、物料适应性强、应用范围广泛、方便连续操作，可广泛延伸应用于各类常见固体散料的压缩成型处理处置。

附图说明

图1是实施例1固体散料多级高压连续成型装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

如图1所示，一种固体散料多级高压连续成型装置，其特征在于包括：进料斗1、进料闸门2、主压块3、高压压缩腔4、出料闸门5、驱动单元6。

高压压缩腔4为贯通式中空腔室结构，用于固体散料的压缩成型的相对密闭的载料、承压腔体。

进料斗安装于高压压缩腔的一侧位于高压压缩腔的上方，进料斗的顶部为固体散料入口，底部通过进料口与高压压缩腔内室连通，用于固体散料进入高压压缩腔之前的缓存。

进料闸门为扇形闸门，包括弧形板、底板、中心轴轴筒和中心旋转轴。弧形面向进料斗内弯曲，下端与底板一侧固定，底板的另一侧与中心轴筒固定，底板面向进料口。中心旋转轴两端连接高压压缩腔顶部并套装在中心轴轴筒内。扇形闸门通过中心旋转轴的旋转，在底板位于最下端时盖住进料口，同时弧形板的上下两端与进料斗的内壁间隙配合，实现进料口的闭合。

进料斗与弧形板左右两端贴合的两侧仓壁与水平的夹角为90°，以避免物料在弧形板与仓壁间堆积导致堵塞。弧形板上下两端弧形的角度在80°，中心旋转轴采用轴承座安装固定的对称台阶轴，与轴筒为过盈配合并通过键连接定位锁紧，其最大开合角度与弧形板的弧形角度一致。

在弧形板和底板之间形成的空腔内设置有加强筋，加强筋垂直于弧形板和底板，弧形板的左右两端分别设置有一个加强筋。

进料闸门用于固体散料从进料斗至高压压缩腔的进料和切断，同时在关闭时实现对固体散料的第一级预压缩。

主压块的截面尺寸及形状与高压压缩腔内室截面一致，主压块外表面与高压压缩腔内表面为间隙配合关系，主压块用于固体散料的第二级整形压缩以及第三级成型压缩。

出料闸门为刀型闸门，安装于高压压缩腔出料口一侧，用于固体压缩成型过程中的挡料，以及固体块料从高压压缩腔至外界的出料和切断。

驱动单元为用于向进料闸门、主压块、出料闸门提供动力的电液驱动单元、或气动驱动单元、或电力驱动单元。

高压压缩腔内室至出料口的截面形状及尺寸完全一致，截面形状为矩形或圆形。当高压压缩腔内室的截面为矩形时，高压压缩腔、主压块的截面长宽比为1.5:1至4:1。扁平矩形截面有利于固体块料在后续焚烧、热解、气化等深度热处理过程中的大面积快速完全热传导，长宽比过小不利于固体块料快速热传导，长宽比过大不利于固体散料成型的稳定性，块料易松散。

经多级高压压缩后的固体体积压缩比为1.5:1至8:1，固体块料厚度与压缩腔体截面宽度比值为0.2至1.5。

整个装置可水平安装布置、垂直安装布置或以任意角度倾斜安装布置。

依靠进料闸门的独特设计，使得设备在进行压缩成型工作时，上游进料设备可连续上料并在进料斗内缓存，当前一次压缩成型完成并出料后，缓存物料可随着进料闸门开启直接落入高压压缩腔内，直接进行下一次压缩成型工作；以上进料和压缩动作交替循环进行即可实现连续进料、连续压缩出料。

固体散料为城市垃圾、工业垃圾、市政污泥、工业污泥、生物质、医疗固废、危险固废、煤等固体散料。

工作原理与流程：

(1)固体散料在进料斗中缓存，进料闸门打开，出料闸门关闭；

(2)固体散料从进料斗进入高压压缩腔后，进料闸门关闭，同时实现对固体散料的第一级预压缩；

(3)主压块在高压压缩腔中对固体散料进行第二级整形压缩并保压一段时间，实现对固体散料的整形，在完全压缩成型前充分消除散料相互之间的堆积空隙；

(4)主压块在高压压缩腔中对固体散料进行第三级成型压缩并保压一段时间，实现固体散料的最终压缩成型；

(5)出料闸门打开，主压块将压缩成型的固体块料推出高压压缩腔；

(6)重复上述步骤实现固体散料多级高压成型的连续操作。

实施例2

一种高温熔融气化系统，用于对固废、危废等固体散料进行高温熔融处理，包括实施例1的固体散料多级高压连续成型装置。

上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。