一种垃圾预处理设备和预处理方法与流程

1.本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种垃圾预处理设备和预处理方法。


背景技术：

2.为了降低环境污染，提高垃圾利用率，目前多通过专用的垃圾转化设备，对垃圾进行处理，在解决垃圾污染环境的同时，提高垃圾中有价值成分的回收效率，实现垃圾的高附加值处理。但是对垃圾进行深化处理时，为了实现前述目的，即，一方面解决环境污染，另一方面提高垃圾中有价值组分的回收效率以实现垃圾的高附加值处理，需要待处理的垃圾原料满足一定的工艺要求，例如要求原料具有一定的孔穴结构和孔隙率等等，而普通的垃圾并不具备深化处理所需要的孔穴结构和相应的孔隙率，导致垃圾转化设备使用率较低，且垃圾处理困难。


技术实现要素：

3.本发明的目的之一是提供一种垃圾预处理设备和预处理方法，以至少部分解决现有技术中由于原料达不到处理要求而导致的垃圾转化设备使用率较低、垃圾处理困难的问题。
4.该目的是通过以下技术方案实现的：
5.本发明提供一种垃圾预处理设备，包括：
6.喂料机构；
7.机筒，所述机筒上开设有喂料口、排料口、传动连接口，所述喂料机构的出料口与所述机筒的喂料口相连通；
8.至少一个螺杆，所述螺杆设置于所述机筒内，所述螺杆的物料传输方向沿所述机筒的长度方向，且所述螺杆的第一端经所述传动连接口与动力机构传动连接，所述螺杆的第二端经所述排料口与下游处理设备相连；
9.加热器，所述加热器为所述机筒的筒内空间加热；
10.真空机，所述真空机与所述筒内空间相连通。
11.进一步地，所述螺杆为变间距螺纹结构，且自所述螺杆的第一端向其第二端的方向，相邻螺纹之间的间距逐渐增大。
12.在本技术的一些实施方案中，所述螺杆的螺纹导程为22mm-600mm。
13.在本技术的一些实施方案中，所述螺杆包括：杆体；以及螺套，所述螺套可拆卸地套设于所述螺杆上。
14.在本技术的一些实施方案中，所述螺套为多个，各所述螺套沿所述杆体的轴向依次套设于所述杆体。
15.在本技术的一些实施方案中，所述螺杆还包括：捏合块，所述捏合块为多个，各所述捏合块沿所述杆体的轴向间隔设置，且所述捏合块可拆卸地安装于所述杆体。
16.在本技术的一些实施方案中，所述捏合块设置于相邻所述螺套之间。
17.在本技术的一些实施方案中，所述螺杆的数量为至少两个，相邻两个所述螺杆啮合配合，且在各啮合面之间形成物料通过间隙。
18.在本技术的一些实施方案中，所述螺杆为两个，两个所述螺杆在所述机筒内并列设置。
19.在本技术的一些实施方案中，两个所述螺杆上均安装有捏合块，且两个所述螺杆上对应位置的所述捏合块相互啮合。
20.在本技术的一些实施方案中，所述螺杆为三个，三个所述螺杆的横截面的轴线呈平行结构。
21.在本技术的一些实施方案中，所述加热器可以为外置加热器、内置加热棒加热结构和盐浴加热结构中的一者。
22.在本技术的一些实施方案中，所述真空机的数量为多个，且各所述真空机串联设置，相邻两所述真空机的真空筒相连通。
23.在本技术的一些实施方案中，本发明的垃圾预处理设备还包括床身，所述机筒通过支撑柱安装于所述床身。
24.在本技术的一些实施方案中，所述螺杆与所述机筒之间的间隙为0.2mm-0.6mm，具体地，所述螺杆与所述机筒之间的间隙可以为0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm。
25.在本技术的一些实施方案中，所述螺杆的数量为一个、两个、三个或更多个；所述螺杆同向设置或异向设置。
26.本发明还提供一种垃圾预处理方法，所述垃圾预处理方法通过使用本技术所述的垃圾预处理设备来实现并且包括以下步骤：
27.将待处理的物料加入喂料机构，并通过喂料机构传输至机筒内，使物料落在螺杆的螺纹槽内；
28.将加热器的加热温度调节至第一预设温度，并恒温维持预设时长，以脱除待处理物料中的水分；
29.启动真空机，将加热温度调整至第二预设温度，将机筒内产生的气体排出，以脱除所述待处理物料中的氯，其中，所述第二预设温度高于所述第一预设温度。
30.在本技术的一些实施方案中，所述第一预设温度为30-140℃，所述第二预设温度为140-340℃。
31.在本技术的一些实施方案中，所述物料中的水分在螺杆转速为10-1000rpm、温度为100-120℃的条件下脱除，所述物料中的氯在150-340℃的条件下脱除，并且待处理物料的堆密度从0.1-0.2转变为0.9-1.1。
32.在本技术的一些实施方案中，所述待处理物料中的纸张、木屑在垃圾预处理设备中在150-170℃的条件下完成碳化，从而形成空隙。
33.本发明所提供的垃圾预处理设备包括喂料机构、机筒、至少一个螺杆、加热器和真空机，其中，物料通过喂料机构向机筒内输送待处理的物料，螺杆设置于所述机筒内，所述螺杆的物料传输方向沿所述机筒的长度方向，物料进入机筒后，落入螺杆的螺纹槽内，并通过螺纹的转动向物料施加剪切力，从而挤压和剪切物料。与此同时，所述加热器为所述机筒的筒内空间加热，为机筒内的物料脱氯和成碳反应提供必要的温度条件；所述真空机与所
述筒内空间相连通，以便将脱氯过程中产生的气体及时排出设备。
34.这样，通过该垃圾预处理设备，使得待处理物料同时完成剪切、压缩，并提供一定的反应温度，以便实现物料的脱氯以及部分成碳反应，使得物料的堆比得以提高，并能够使得物料在剪切和处理过后形成特殊孔穴结构，获得高堆比、含特殊结构、无毒害组分的高含碳物料，从而使得预处理后的物料可进行深化处理，实现垃圾的高价值回收，从而解决了现有技术中由于原料达不到处理要求而导致的垃圾转化设备使用率较低、垃圾处理困难的问题。
附图说明
35.通过阅读下文具体实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
36.图1为本发明所提供的垃圾预处理设备的一种具体实施方式的结构示意图；
37.图2为本发明所提供的垃圾预处理设备的一种具体实施方式的结构示意图；
38.图3为图1所示垃圾预处理设备中螺杆的结构示意图；
39.图4为螺杆中的捏合块的结构示意图；
40.图5为螺杆中的螺套的结构示意图；
41.图6为根据本发明的一个实施方式将螺套和捏合块套设于杆体以形成螺杆的结构示意图。
42.附图标记如下：
43.1-喂料机构，2-机筒，3-螺杆，4-动力机构，5-加热器，6-真空机，7-床身，8-捏合块，9-螺套；31-第一段，32-第二段，33-第n-1段，34-第n段。
具体实施方式
44.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，本公开可以以各种形式实现而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
45.通常，生活垃圾中含有大量的有机物成分，这些有机物多以碳元素为主，这些元素存在较大的回收价值，垃圾转化设备在一定温度、压力下，通过催化剂等的作用，制备高附加值的燃料或化工产品。但是，垃圾转化设备在完成处理工艺时，对待处理的垃圾原料具有较高的要求，例如，对原料中的氯含量有一定的要求，要求原料有一定的堆比，并且要求原料具有特殊的孔穴结构和孔隙率。为了使得待处理的垃圾原料能够满足垃圾转化设备对原料的要求，本发明提供了一种垃圾预处理设备，以解决上述问题。
46.请参考图1，图1为本发明所提供的垃圾预处理设备一种具体实施方式的结构示意图。
47.在一种具体实施方式中，如图1所示，本发明所提供的垃圾预处理设备包括喂料机构1、机筒2、至少一个螺杆3、加热器5和真空机6。其中，所述机筒2上开设有喂料口、排料口、传动连接口，所述喂料机构1的出料口与所述机筒2的喂料口相连通。喂料机构1为电动喂料
机，该喂料机具有喇叭形的进料口，待处理的物料通过进料口加入喂料机，再通过喂料机经喂料口进入到机筒2内。
48.螺杆3是用于剪切和挤压物料的部件，螺杆3设置于所述机筒2内，螺杆与机筒之间具有一定的间隙，在一些实施例中，所述螺杆与所述机筒之间的间隙为0.2mm-0.6mm，具体地，所述螺杆与所述机筒之间的间隙可以为0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm。在本发明中，通过螺杆和机筒之间的间隙并且配合螺纹对垃圾进行挤压和剪切以及脱氯。在螺杆与机筒之间的间隙小于0.2mm时，随着物料的逐渐剪切破碎，已经发生破碎并且升温的物料有可能填塞于螺杆与机筒之间，进而导致螺杆抱死，使得螺杆或者机筒有损坏的风险，进而使得垃圾的预处理过程无法进行；在螺杆与机筒之间的间隙大于0.6mm时，螺杆与机筒之间的间隙过大，不利于对物料进行剪切和挤压，无法更好地实现剪切、破碎和有害组分例如氯的充分脱除。本发明通过反复实验，结合待处理的物料进行反复试验，确定了：在螺杆与所述机筒之间的间隙为0.2mm-0.6mm时，能够实现上述效果的良好的平衡，能够在实现良好的剪切、破碎和脱除有害组分的同时，使得预处理设备平稳操作，不会使得螺杆或机筒受损，能够保持设备良好的使用寿命。所述螺杆3的物料传输方向沿所述机筒2的长度方向，且所述螺杆3的第一端经所述传动连接口与动力机构4传动连接，所述螺杆3的第二端经所述排料口与下游处理设备相连。
49.具体地，与螺杆3传动连接的动力机构4包括电机和传动箱，电机启动后，带动螺杆3旋转，并通过螺杆3上的螺纹带动物料向排料口方向运动，并在运动过程中，使得物料在螺杆3的螺纹之间以及螺杆和机筒之间实现挤压和剪切。
50.在物料被螺杆3挤压和剪切的同时，所述加热器5为所述机筒2的筒内空间加热，加热使得筒内空间的物料具有较高的温度，并结合螺杆的挤压作用，以实现物料的高温脱水。在一些实施方案中，脱水指将所述垃圾物料中的含水量降低至20wt％以下；优选地，将所述垃圾物料中的含水量降低至15wt％以下；进一步优选地，将所述垃圾物料中的含水量降低至10wt％以下；此外，通过剪切破碎，将垃圾物料粉碎至粒径为6cm以下；优选地，将垃圾物料粉碎至粒径为5cm以下；优选地，将垃圾物料粉碎至粒径为4cm以下，更优选地，将垃圾物料粉碎至粒径为2～4cm。
51.在上述挤压和剪切、加热的同时，开启真空机6，由于所述真空机6与所述筒内空间相连通，所以可以将工艺过程中的物料例如pvc分解后产生的氯气及时排出，避免有害气体的聚集，进而有利于预处理后的垃圾的进一步处理，避免该垃圾中的有害气体例如氯在后续垃圾处理中导致工艺中可能使用的催化剂的中毒。一般地，真空机6抽真空后可将真空度控制在0.20mpa以下；具体地，真空度可以控制在0.15mpa以下；具体地，真空度可以控制在0.10mpa以下；具体地，真空度可以控制在0.05mpa以下。
52.在一些实施例中，根据待处理垃圾物料的具体情况以及后续进行垃圾物料深加工的要求，也可以将两个或两个以上的工作组件(包括但不限于螺杆3、机筒2、加热器5和真空机6)进行组合，多个工作组件根据工艺顺序形成多种组合，以更高效地完成对特定垃圾物料的期望的预处理，进而更好地满足后续垃圾物料深加工的要求，从而实现垃圾物料的高价值回收和转化。
53.这样，该垃圾预处理设备通过对垃圾物料进行高温、剪切和压缩、以及膨胀发泡等作用，使得物料中的某些组分例如热塑性高分子材料首先熔融塑化成熔体，由此形成的熔
体可以对垃圾中非塑化组分进行包裹、压缩和粘接，由于垃圾物料经筛选后还含有纸张、木屑、泥土、水分等杂质，经过高温后，木屑、纸张发生碳化，水分被蒸发后，进而通过上述垃圾物料中的热塑性高分子材料熔融塑化得到的熔体进行包裹和粘接，可以使得垃圾物料形成孔状结构，以提高堆比；同时，在高温下，由于挥发份的脱除、氯的脱除、以及部分的炭化和膨胀发泡，所以能够产生特殊的孔穴结构。
54.进一步地，为了提高剪切破碎的效果并且避免物料阻塞进而导致螺杆抱死，在本发明中，所述螺杆3为变间距螺纹结构，且自所述螺杆3的第一端向其第二端的方向，相邻螺纹之间的间距逐渐增大。也就是说，在螺杆3的不同位置，螺纹的间距是存在差异的，处于螺杆3传输方向下游的螺纹导程大于处于螺杆3传输方向上游的螺纹导程。这样，在物料刚刚进入螺杆3破碎区域时，具有较大的剪切力，保证了剪切破碎的效果，而随着物料进入螺杆3位置的深入，随着垃圾物料的粒径的减小，温度的升高导致的热塑性高分子材料的熔融塑化，以及部分的炭化，使得螺纹导程逐渐增加，可避免发生物料阻塞以及由此导致的螺杆抱死。
55.在本发明中，结合作为一个整体的垃圾预处理设备的其他部件例如机筒的设置、加热器的设置、真空机的设置等等，申请人通过大量研究发现，在所述螺杆3的螺纹导程在20mm-650mm、具体地在21mm-620mm、更具体地在22mm-600mm的范围内时，能够获得良好的剪切粉碎以及挥发份的脱除、氯的脱除等的良好的平衡，进而更好地实现垃圾物料的预处理，从而满足垃圾物料深度加工和高价值回收转化的要求。如图2所示，在螺杆3的轴向上，螺纹导程是变化的，位于前端的螺纹导程更小，位于后端的螺纹导程更大，例如，沿螺杆3从前到后的方向将螺杆3划分为多段，为了描述方便，分别命名为第一段31、第二段32，
……
，第n-1段33，第n段34，其中第一段31的螺纹导程可以设定为例如20mm，第二段32的螺纹导程设定为30mm，
……
，第n-1段33的螺纹导程设定为500mm，第n段34的螺纹导程设定为650mm；或者，其中第一段31的螺纹导程可以设定为例如30mm，第二段32的螺纹导程设定为40mm，
……
，第n-1段33的螺纹导程设定为500mm，第n段34的螺纹导程设定为600mm；或者，其中第一段31的螺纹导程可以设定为例如40mm，第二段32的螺纹导程设定为50mm，
……
，第n-1段33的螺纹导程设定为400mm，第n段34的螺纹导程设定为500mm；或者，其中第一段31的螺纹导程可以设定为例如25mm，第二段32的螺纹导程设定为35mm，
……
，第n-1段33的螺纹导程设定为550mm，第n段34的螺纹导程设定为600mm；或者，其中第一段31的螺纹导程可以设定为例如35mm，第二段32的螺纹导程设定为45mm，
……
，第n-1段33的螺纹导程设定为450mm，第n段34的螺纹导程设定为550mm。
56.优选地，沿物料输送方向，处于前段的螺纹导程较小的部分，具有较强剪切力，该部分的长度不少于整个螺杆3长度的60％。具体地，螺纹导程小于300mm的部分不少于整个螺杆3长度的60％；具体地，螺纹导程小于250mm的部分不少于整个螺杆3长度的60％；具体地，螺纹导程小于200mm的部分不少于整个螺杆3长度的60％；具体地，螺纹导程小于150mm的部分不少于整个螺杆3长度的60％；具体地，螺纹导程小于100mm的部分不少于整个螺杆3长度的60％；具体地，螺纹导程小于50mm的部分不少于整个螺杆3长度的60％；具体地，螺纹导程小于30mm的部分不少于整个螺杆3长度的60％。
57.在一些实施例中，为了便于设备维护，降低维护成本，螺杆可以设计为分体式结构。具体地，螺杆包括杆体和螺套，所述螺套可拆卸地套设于所述螺杆上。在工作过程中，螺
纹是磨损较为严重的部件，螺纹需要频繁更换，当螺杆为分体结构时，可以仅更换螺套，而无需整体更换螺杆，显著降低了零件的更换成本。
58.进一步地，为了降低加工和安装难度，当螺杆较长时，所述螺套可以为多个，各所述螺套沿所述杆体的轴向依次套设于所述杆体。
59.为了提高垃圾挤压和剪切的效果，螺杆还包括捏合块，所述捏合块为多个，各所述捏合块沿所述杆体的轴向间隔设置，且所述捏合块可拆卸地安装于所述杆体。
60.当螺套有多个时，所述捏合块可以设置于相邻所述螺套之间，以提高挤压和剪切的强度。此外，如图4所示意性示出的，捏合块具有凸起，各个凸起之间呈一定的角度，各个捏合块的凸起的角度可以彼此相差15度、30度、45度、60度、75度、90度，以彼此搭配，从而根据物料的具体情况提供不同的剪切、挤压和破碎强度。进一步地，为了实现对特定物料进行符合要求的特定的预处理，可以对不同角度的捏合块进行搭配和组合。另外，如前所述，在捏合块发生磨损时，无需更换整个的螺杆，只需要对特定磨损的捏合块进行更换即可，而无需整体更换螺杆，显著降低了零件的更换成本。图6示出了将螺套9和捏合块8按照次序套设于杆体上的结构图。
61.从原理上来讲，在预处理设备中除了进行挤压、剪切和破碎之外，还需要实现脱氯、碳化，这些属于化学作用，涉及到材料分子链的破坏，分子链的破坏，可以通过对垃圾材料施加强的剪切力和热的作用实现。显然地，热的作用是由温度决定，剪切力由螺杆3决定。针对垃圾物料进行脱氯、碳化作用，在一定条件下，温度和剪切力都可以促进上述过程，更高的温度有利脱氯和碳化，而一定温度下，更强的剪切力也有利于脱氯和碳化。但是，过高的温度会消耗更多的能量，同时使得碳化更严重以及碳化程度的难控制，热塑性成分将失去流动性，容易导致螺杆3抱死。因此，需要通过增加剪切力来降低对温度的要求，从而兼顾脱氯碳化作用和工艺的可操作性。至于剪切力的控制，在本发明中，通过反复的大量试验，可以通过对包括螺纹导程、螺杆与机筒的间隙等条件进行优化和条件来控制剪切力。
62.为了提高剪切力，如前所述，需要更小的螺纹导程，螺纹导程越小，剪切力越大。但是，由于垃圾物料处理的独特性，垃圾物料从进入机筒2到离开机筒2的过程中，在螺杆3的剪切和高温的共同作用下，物料逐渐碳化，因此，沿螺杆3的传输方向，物料的流动性越来越低，而较小的螺纹导程不利于物料的输送，严重时会卡死螺杆3，因此在螺杆3的尾端(即第二端)，螺纹导程应该更大。例如，靠近第二端的一段螺杆3，例如占螺杆3的长度的20％的尾端部分的螺纹导程不小于300mm，具体地，占螺杆3的长度的20％的尾端部分的螺纹导程不小于350mm，具体地，占螺杆3的长度的20％的尾端部分的螺纹导程不小于400mm，具体地，占螺杆3的长度的20％的尾端部分的螺纹导程不小于450mm。也就是说，为了兼顾脱氯、碳化和生产过程的物料输送，螺杆3的前段强剪切、小间隙的部分不低于整个螺杆3的长度的60％，而后端弱剪切、大间隙的部分不低于整个螺杆3的长度的20％。
63.为了提高物料剪切破碎的效率和效果，所述螺杆3的数量为至少两个，相邻两所述螺杆3啮合配合，且在各啮合面之间形成物料通过间隙。这样，当螺杆3具有并列设置的两个以上时，不仅可以通过单个螺杆3的螺纹实现剪切，还可以通过相邻螺杆3之间的啮合关系实现物料的剪切和挤压，从而提高了剪切破碎的效率和效果。
64.在一些实施例中，所述螺杆3为两个，每个螺杆的结构图均可参考图3所示，当设置两个时，应当理解的是，两所述螺杆3在所述机筒2内并列设置，且两个螺杆3的螺纹相互啮
合，两个螺杆3均与动力机构4传动连接，且相向旋转，以实现啮合。
65.当螺杆有两个时，所述螺杆上均安装有捏合块，且所述螺杆上对应位置的所述捏合块相互啮合，从而提高垃圾挤压、剪切、破碎和脱氯的效果。
66.在另一些实施例中，所述螺杆3为三个，三个所述螺杆3的横截面的轴线呈平行结构，每两个螺杆3均具有啮合面，则可形成三个用于剪切物料的啮合面，从而显著提高了剪切和破碎效果。
67.进一步地，所述加热器5可以为外部传热和机筒2内加热棒传热或盐浴导热。
68.进一步地，所述真空机6的数量为多个，且各所述真空机6串联设置，相邻两所述真空机6的真空筒相连通。在一些实施例中，真空机6可以设置2-10个，例如可设置相互串联的3个、4个或更多个。
69.为了实现对其他部件的有效支撑，该装置还包括床身7，所述机筒2通过支撑柱安装于所述床身7。
70.在上述具体实施方式中，本发明所提供的垃圾预处理设备包括喂料机构1、机筒2、至少一个螺杆3、加热器5和真空机6，其中，物料通过喂料机构1向机筒2内输送待处理的物料，螺杆3设置于所述机筒2内，所述螺杆3的物料传输方向沿所述机筒2的长度方向，物料进入机筒2后，落入螺杆3的螺纹槽内，并通过螺纹的转动向物料施加剪切力，从而切断物料。与此同时，所述加热器5为所述机筒2的筒内空间加热，为机筒2内的物料脱氯和成碳反应提供必要的温度条件；所述真空机6与所述筒内空间相连通，以便将脱氯过程中产生的气体及时排出设备。
71.这样，通过该垃圾预处理设备，使得待处理物料同时完成剪切、压缩，并提供一定的反应温度，且高温可实现脱水，以便实现物料的脱氯以及部分成碳反应，使得物料的堆比得以提高，并能够使得物料在剪切和处理过后形成特殊孔穴结构和成粒，获得高堆比、含特殊结构、无毒害组分的高含碳物料，从而使得预处理后的物料可完成深化处理，实现垃圾的高价值回收。从而解决了现有技术中由于原料达不到处理要求而导致的垃圾转化设备使用率较低、垃圾处理困难的问题。
72.除了上述预处理设备，本发明还提供一种基于该预处理设备的垃圾预处理方法，该方法包括以下步骤：
73.将待处理的物料加入喂料机构1，并通过喂料机构1传输至机筒2内，使物料落在螺杆3的螺纹槽内；
74.将加热器5的加热温度调节至第一预设温度，并恒温维持预设时长，以脱除待处理物料中的水分；
75.启动真空机6，将加热温度调整至第二预设温度，将机筒2内产生的气体排出，以脱除所述待处理物料中的氯，其中，所述第二预设温度高于所述第一预设温度。
76.进一步地，所述第一预设温度为30-140℃，具体地，第一预设温度可以为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃；所述第二预设温度为140-340℃，具体地，第二预设温度可以为150℃、180℃、200℃、230℃、250℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃。
77.在上述工艺过程中，真空度控制在0.20mpa以下；具体地，真空度可以控制在0.15mpa以下；具体地，真空度可以控制在0.10mpa以下；具体地，真空度可以控制在0.05mpa
以下。前述提及的高温指通过挤压、剪切、以及加热使得物料的温度在200～500℃，具体地，指物料温度在250～400℃，具体地，指物料温度在300～350℃。
78.具体地，剪切力的强弱可以通过螺杆3线速度间接衡量，针对垃圾物料的处理，通常其线速度大于0.4m/s。垃圾物料在双螺杆挤出机里完成脱氯、碳化、压缩及膨胀发泡等过程，需要一定的停留时间，例如，停留时间一般大于30s，以保证处理效果。物料的停留时间由螺杆长度和螺杆转速决定，因此针对垃圾物料的处理，螺杆长径比为40～80:1，运行过程中螺杆转速为100～1200rpm，使物料承受的剪切线速度大于0.4m/s，物料停留时间大于30s。
79.此外，由于垃圾物料中含氯，发生脱氯反应，会生成酸性气体，螺杆的材质应选耐腐蚀材质；以及垃圾物料中可能含有金属、玻璃等硬质材料，螺杆材质还应选择耐磨硬质金属材料。垃圾物料需要在温度的作用下，在较低的温度下，首先脱除其中的挥发份，并在更高的温度下，完成脱氯，比如聚氯乙烯(pvc)材料，在大于200℃下，就会发生脱氯作用，再配合真空系统，就可将垃圾中的氯脱除，避免对后续深加工处理工艺中的催化剂产生毒害作用，在最高温度下，有机组分脱除其它元素，实现碳化，其它元素以气体的形式被脱除，可以提高物料中的碳含量，这里的温度由于使得材料发生分子链的破坏作用，通常也大大高于高分子材料的塑化温度，这不同于普通的塑料加工温度设置。
80.在上述工艺过程中，所述抽真空指真空度控制在0.05mpa以下，工艺温度在200～500℃，优选为400～500℃，较高的温度通常可以实现更好的脱氯、碳化。然而，如前所述，根据具体待处理的物料的情况，需要对各种参数包括温度、压力、真空度以及螺纹导程、螺杆与机筒之间的间隙等等参数进行综合考虑，进行适应性调整。
81.以下，通过利用本发明的垃圾预处理设备对垃圾填埋场治理后分离出的膜状高分子垃圾(其包括各种材料如聚丙烯pp、聚乙烯pe|、聚氯乙烯pvc等)进行处理。在现有技术中，含有上述塑料高分子的垃圾通常填埋或焚烧，本发明通过对其进行预处理，可以使得对其进行脱水、脱氯，提高堆比，具有特定的空隙，从而能够满足对其进行深加工的要求。
82.利用本发明的垃圾预处理设备，其中采用平行设置的双螺杆，对垃圾填埋场治理后分离出的膜状高分子垃圾(其包括各种材料如聚丙烯pp、聚乙烯pe|、聚氯乙烯pvc等，其堆积密度为0.2g/cm3)进行处理并根据如下方法进行表征，具体的处理条件和处理后的结果如下表1所示。在利用本发明的设备进行垃圾预处理的过程中，其中在120℃左右完成脱水，240℃左右把物料中的pvc中的氯以无机氯脱离出，减少对空气的污染，而且如前所述，其中的纸张，木屑等物质经过设备在160度完成碳化，从而形成空隙，而且垃圾的堆积密度为0.2g/cm3，经过设备挤压后可转变为0.9-1.1g/cm3，减少了体量，满足了进一步加工的要求。
83.(1)氯含量测定
84.参考标准：gb/t 6324.9-2016《有机化工产品试验方法第9部分：氯的测定》，测量垃圾中氯含量。
85.(2)堆密度测定
86.参考标准：astm d7481-2009《利用量筒测定松散和堆粉密度的标准试验方法》，测量垃圾的堆密度。
87.表1：利用本发明的设备对垃圾填埋场治理后分离出的膜状高分子垃圾进行处理
的结果
88.实施例螺杆实验条件cl脱除率％1260℃，100rpm/min，2min97.802280℃，200rpm/min，1min98.513280℃，100rpm/min，2min98.684300℃，200rpm/min，1min98.725300℃，100rpm/min，2min99.096320℃，200rpm/min，1min98.867340℃，200rpm/min，1min98.59
89.表1中的结果可以看出：通过利用本发明的垃圾预处理设备，不仅能够将垃圾填埋场治理后分离出的膜状高分子垃圾的堆积密度从0.2g/cm3提升为0.9-1.1g/cm3，而且能够使得cl的脱除率达到了97.80％以上，甚至可以高达99.09％，显示出了非常良好的脱氯效果。
90.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
91.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
92.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
93.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种垃圾预处理设备，其特征在于，包括：喂料机构(1)；机筒(2)，所述机筒(2)上开设有喂料口、排料口、传动连接口，所述喂料机构(1)的出料口与所述机筒(2)的喂料口相连通；至少一个螺杆(3)，所述螺杆(3)设置于所述机筒(2)内，所述螺杆(3)的物料传输方向沿所述机筒(2)的长度方向，且所述螺杆(3)的第一端经所述传动连接口与动力机构(4)传动连接，所述螺杆(3)的第二端经所述排料口与下游处理设备相连；加热器(5)，所述加热器(5)为所述机筒(2)的筒内空间加热；真空机(6)，所述真空机(6)与所述筒内空间相连通。2.根据权利要求1所述的垃圾预处理设备，其特征在于，所述螺杆(3)为变间距螺纹结构，并且自所述螺杆(3)的第一端向其第二端的方向，相邻螺纹之间的间距逐渐增大。3.根据权利要求2所述的垃圾预处理设备，其特征在于，所述螺杆(3)的螺纹导程为22mm-600mm。4.根据权利要求2所述的垃圾预处理设备，其特征在于，所述螺杆包括：杆体；螺套，所述螺套可拆卸地套设于所述杆体上。5.根据权利要求4所述的垃圾预处理设备，其特征在于，所述螺套为多个，各所述螺套沿所述杆体的轴向依次套设于所述杆体。6.根据权利要求5所述的垃圾预处理设备，其特征在于，还包括：捏合块，所述捏合块为多个，所述捏合块沿所述杆体的轴向间隔设置，并且所述捏合块可拆卸地安装于所述杆体。7.根据权利要求6所述的垃圾预处理设备，其特征在于，所述捏合块设置于相邻的所述螺套之间。8.根据权利要求1所述的垃圾预处理设备，其特征在于，所述螺杆(3)的数量为至少两个，相邻的两个所述螺杆(3)啮合配合，且在各个啮合面之间形成物料通过间隙。9.根据权利要求8所述的垃圾预处理设备，其特征在于，所述螺杆(3)为两个，两个所述螺杆(3)在所述机筒(2)内并列设置。10.根据权利要求9所述的垃圾预处理设备，其特征在于，两个所述螺杆上均安装有捏合块，并且两个所述螺杆上对应位置的所述捏合块相互啮合。

技术总结
本发明公开了一种垃圾预处理设备和预处理方法，所述垃圾预处理设备包括：喂料机构；机筒，所述机筒上开设有喂料口、排料口、传动连接口，所述喂料机构的出料口与所述机筒的喂料口相连通；至少一个螺杆，所述螺杆设置于所述机筒内，所述螺杆的物料传输方向沿所述机筒的长度方向，且所述螺杆的第一端经所述传动连接口与动力机构传动连接，所述螺杆的第二端经所述排料口与下游处理设备相连；加热器，所述加热器为所述机筒的筒内空间加热；真空机，所述真空机与所述机筒的内部空间相连通。利用本发明的垃圾预处理设备和预处理方法，解决了现有技术中由于原料达不到处理要求而导致的垃圾转化设备使用率较低、垃圾处理困难的问题。垃圾处理困难的问题。垃圾处理困难的问题。


技术研发人员：曹长兵
受保护的技术使用者：南京康发橡塑机械制造有限公司
技术研发日：2022.06.21
技术公布日：2023/7/25