[發明專利]一種城市生活垃圾微波驅動水熱碳化反應釜裝置及方法

在審

• 申請號: 201910585915.6
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110280196A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 林有勝;肖漢敏;陳佰滿;胡欽華;冼俊廷;麥境治
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12;B01J19/00;C10B53/00
• 代理公司: 深圳市惠邦知識產權代理事務所 44271
• 代理人: 殷齊齊

1.一種城市生活垃圾微波驅動水熱碳化反應釜裝置，其特征在于，包括反應釜底座、下部釜體、中部釜體和釜體頂蓋，所述反應釜底座由釜體底盤和微波發生器裝載臺組成，所述微波發生器裝載臺安裝在釜體底盤頂部，所述微波發生器裝載臺上以微波發生器裝載臺中心為圓心等角度設置有若干微波發生器，所述下部釜體固定在微波發生器裝載臺上且下部釜體通過第一六角螺柱與中部釜體連接，所述下部釜體與中部釜體之間安裝有耐高壓透射玻璃，所述中部釜體表面安裝有沿中部釜體表面螺旋上升的冷水管路，所述中部釜體內設置有用于承載反應物質的玻璃釜體，玻璃釜體的底部緊貼于耐高壓透射玻璃上，所述釜體頂蓋通過第二六角螺柱安裝在中部釜體上，所述釜體頂蓋的中部位置安裝有用于反應過程攪拌反應物的槳式攪拌器，所述槳式攪拌器的攪拌端位于玻璃釜體內，所述釜體頂蓋靠近玻璃釜體的一面上安裝有熱電偶，所述釜體頂蓋上安裝有進氣閥、安全閥、壓力表和排氣閥。

2.根據權利要求1所述的城市生活垃圾微波驅動水熱碳化反應釜裝置，其特征在于，所述微波發生器由微波磁控管與微波導管連接組成，微波導管朝向耐高壓透射玻璃設置。

3.根據權利要求2所述的城市生活垃圾微波驅動水熱碳化反應釜裝置，其特征在于，所述微波發生器裝載臺橫截面為圓形，微波磁控管電性連接外部的PID控制器，微波發生器共個，單個微波磁控管的功率在0-500W之間，4個微波發生器呈菱形分布在微波發生器裝載臺上，4個微波發生器的中心位于微波發生器裝載臺的圓心上。

4.根據權利要求1所述的城市生活垃圾微波驅動水熱碳化反應釜裝置，其特征在于，所述釜體底盤、微波發生器裝載臺、下部釜體、中部釜體和釜體頂蓋均由不銹鋼316L的材質制成。

5.根據權利要求1所述的城市生活垃圾微波驅動水熱碳化反應釜裝置，其特征在于，所述耐高壓透射玻璃和所述玻璃釜體的材質均為Li₂O-Al₂O₃-SiO₂。

6.根據權利要求1所述的城市生活垃圾微波驅動水熱碳化反應釜裝置，其特征在于，所述熱電偶為K型熱電偶。

7.根據權利要求1所述的城市生活垃圾微波驅動水熱碳化反應釜裝置，其特征在于，所述進氣閥和排氣閥為手動閥門。

8.根據權利要求1所述的城市生活垃圾微波驅動水熱碳化反應釜裝置，其特征在于，所述壓力表為指針式壓力表，測量的量程范圍在0-20MPa。

9.根據權利要求1所述的城市生活垃圾微波驅動水熱碳化反應釜裝置，其特征在于，所述釜體頂蓋兩端設置有輔助臂桿。

10.一種城市生活垃圾微波驅動水熱碳化方法，采用了如權利要求1-9任一項所述的城市生活垃圾微波驅動水熱碳化反應釜裝置，其特征在于，該種城市生活垃圾微波驅動水熱碳化方法包括以下步驟：

(1)將城市生活垃圾與一定量的水充分混合后倒入玻璃釜體中；

(2)將釜體頂蓋放置于中部釜體上，并通過第二六角螺柱緊固釜體頂蓋與中部釜體；

(3)打開進氣閥與排氣閥，通過進氣閥往反應釜內充入惰性氣體以排出反應釜內的空氣，充入一定量的惰性氣體后關閉排氣閥，再充一定時間后關閉進氣閥，使反應釜內保留一定壓力的惰性氣體；

(4)設定微波發生器的初始功率、設定槳式攪拌器的轉速和工作時間并啟動，城市生活垃圾與水的混合物質在微波作用下升溫至目標溫度，并在微波驅動下發生反應，能量品位不斷提高，水熱碳化過程不斷加深；在達到設定反應時間后，微波發生器停止輸出，槳式攪拌器停止轉動；

(5)啟用冷水管路，通過流經在冷水管路中的冷卻水帶走中部釜體的熱量；

(6)打開排氣閥收集反應過程氣體，并密封保存；

(7)旋開第二六角螺柱以打開釜體頂蓋，將內置玻璃釜體中的混合物通過玻璃纖維濾紙進行固液分離；回收的固體產物即為升級后的清潔高品位固體衍生燃料-城市生活垃圾水熱碳。