利用高壓天然氣壓力能回收廢舊pcb的工藝及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的工藝及裝置。該裝置包括天然氣膨脹降溫系統(tǒng)、冷媒循環(huán)供冷系統(tǒng)和常低溫二級粉碎系統(tǒng)；天然氣膨脹降溫系統(tǒng)的第一透平膨脹機分別與第一換熱器的殼程出口和第二換熱器的管程入口連接；第二換熱器的殼程出口與第二透平膨脹機入口連接；常低溫二級粉碎系統(tǒng)的常溫機械粉碎設備與第一透平膨脹機連接，常溫機械粉碎設備出料口與磁選分離器與連接，磁選分離器的出料口與旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備的進料口相連，旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備的混合出料口與套管換熱器的管程入口連接；本發(fā)明解決了廢舊PCB的污染問題，實現(xiàn)了廢舊PCB的循環(huán)再生資源利用，本發(fā)明工藝無污染，能耗僅為傳統(tǒng)工藝的5％—10％。
【專利說明】利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的工藝及裝置

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及廢舊PCB回收技術(shù)及天然氣壓力能利用新【技術(shù)領域】，具體涉及了利用高壓天然氣膨脹制冷進行廢舊PCB常低溫二級粉碎的工藝及裝置。
技術(shù)背景
[0002]目前，廢舊PCB的無污染處理已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點。全球每年產(chǎn)生電子垃圾約4000萬噸，正以3倍于其它城市垃圾的速度增加。電子廢棄物已成為城市垃圾的主要來源之一。根據(jù)有關(guān)資料顯示，英國每年有超5萬噸的廢棄PCB被淘汰，其中僅有15%以一定方式回收，剩下被填埋處置，國內(nèi)每年廢舊PCB的產(chǎn)生量約有I萬多噸。其中廢舊PCB中通常含有30%的塑料，30%的難熔氧化物以及大約40%的金屬，幾乎包含了元素周期表中所有的元素。如果廢舊PCB處置不當，不僅會引起新的環(huán)境污染，而且會造成資源的嚴重浪費。因此，廢印刷電路板的無害化處理，不僅可以極大地減小其對環(huán)境的危害，還可以使大量寶貴的資源得到重新利用，實現(xiàn)資源循環(huán)使用和可持續(xù)發(fā)展。研究表明200目以上的PCB粉末可實現(xiàn)金屬90%以上的分離，再經(jīng)后續(xù)的風力分選，磁分離，高壓電場分離后可實現(xiàn)各類金屬的分離。根據(jù)瑞典的R￡nnsk3/4r冶煉廠分析的PCB各物質(zhì)的含量，本工藝粉碎后的PCB粉末可達2— 3萬元/t，而廢舊PCB目前的市場回收價格在5000— 8000元。因此本工藝不僅能夠零污染的處理廢舊PCB帶來的環(huán)境問題，而且還能帶來巨大的經(jīng)濟效益
[0003]目前，回收廢棄電路板最常用的技術(shù)有機械破碎、濕法冶金、火法冶金或幾種技術(shù)相結(jié)合，但尚沒有一種無污染、高效率、低成本的技術(shù)對廢棄電路板資源化回收處理。中國發(fā)明專利申請CN10144478A公開了一種真空條件下回收廢舊電路板的方法及裝置。該方法在真空條件容器中對廢舊PCB進行熱裂解，在通過離心分離裝置對熔融后的廢舊PCB中錫焊分離，再進一步實現(xiàn)逐一分離。這種采用真空條件下熱裂解后回收廢舊PCB不僅對操作條件要求嚴格，同時會熱解能耗也相對較高，很難實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。中國發(fā)明專利申請CN1238244公開了一種廢印刷電路板的粉碎分離回收工藝及其所用備。該發(fā)明首先將印刷電路板粉碎成碎料，再進一步細粉碎，在細粉碎的同時，篩選過的粗粉則返回細粉碎機繼續(xù)粉碎。這種在常溫下循環(huán)機械粉碎的方法設備投資大，消耗的能量大，回收成本也會提高，且在常溫破碎和磨碎過程不但金屬物質(zhì)粘附嚴重，而且容易產(chǎn)生有毒氣體，污染環(huán)境。中國發(fā)明專利申請CN1899712公開了一種廢舊印刷電路板資源回收的方法。該發(fā)明首先將拆除了電子元件的廢舊印刷電路板投入雙輥式剪切破碎機粗碎，然后將粗碎后的物料在氮氣中通過常壓熱解系統(tǒng)進行熱解，熱解后固體物采用剪切細碎機進行細碎。進行機械破碎后再熱解進一步粉碎分離，處理過程能耗較高氮氣氣氛下熱解電路板易發(fā)生二次熱解，產(chǎn)生大量含鹵氣體，且需消耗大量氮氣，前期粗碎時也會產(chǎn)生有害氣體污染環(huán)境。中國發(fā)明專利申請CN1701850公開了印刷電路板專用低溫粉碎設備。該發(fā)明采用液氮制冷，電力驅(qū)動設備對廢舊PCB進行粉碎。雖然避免了常溫粉碎過程中的升溫問題，但是液氮制冷和電力驅(qū)動極大的增加了系統(tǒng)工藝的能耗，同時也不能避免粉碎過程中的粉末污染問題。
[0004]德國Daimler—Benz Ulm Research Centre公司開發(fā)了四段式處理工藝:預破碎、液氮冷凍后粉碎、分類、靜電分選。該工藝先將廢棄電路板拆卸后進行預破碎，然后進行磁選，液氮冷凍再粉碎，篩分，靜電分選后使得金屬與非金屬分離。該公司研制的電分選設備可以分離尺寸小于0.1mm的顆粒。用低溫破碎的方法減少了有害氣體的產(chǎn)生并使得廢棄電路板更易破碎，解決了傳統(tǒng)的機械破碎產(chǎn)生有毒氣體的問題，但這種工藝流程長，并且對設備要求極高，制冷過程消耗能量大，成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的工藝及裝置，充分利用高壓天然氣的壓力能及膨脹后的低溫冷量回收處理廢舊PCB，將廢舊PCB粉碎成200目以上的細廢舊PCB粉末，再分離出各銅鐵及稀有貴金屬與纖維塑料等純組分粉末，充分的進行資源回收利用，實現(xiàn)節(jié)能降耗。
[0006]本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置，包括天然氣膨脹降溫系統(tǒng)、冷媒循環(huán)供冷系統(tǒng)和常低溫二級粉碎系統(tǒng)；
[0008]所述天然氣膨脹降溫系統(tǒng)包括第一透平膨脹機、第一換熱器、第二透平膨脹機和第二換熱器；第一透平膨脹機分別與第一換熱器的殼程出口和第二換熱器的管程入口連接；第二換熱器的殼程出口與第二透平膨脹機入口連接；
[0009]所述冷媒供冷循環(huán)系統(tǒng)包括冷媒儲罐、第三換熱器、旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備、套管換熱器、低溫粉碎設備和過濾設備；冷媒儲罐底端出口處設有第二離心泵，冷媒儲罐底端出口處通過第十一控制閥與第二離心泵31連接；第二離心泵出口連接第三換熱器的管程入口，第三換熱器的管程出口端連接旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備，旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備出口端與第一離心泵相連接；第一離心泵增壓出口端與套管換熱器的管程入口端連接，套管換熱器的管程出口端與低溫粉碎設備進料口連接，低溫粉碎設備出料口與過濾設備入口連接；過濾設備出口與冷媒儲罐進料口連接；
[0010]所述常低溫二級粉碎系統(tǒng)包括過第一透平膨脹機、第二透平膨脹機、常溫機械粉碎設備、低溫粉碎設備、磁選分離器、旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備、套管換熱器和過濾設備；常溫機械粉碎設備通過第一減速聯(lián)軸器與第一透平膨脹機連接，常溫機械粉碎設備出料口與磁選分離器與連接，磁選分離器的出料口與旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備的進料口相連，旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備的混合出料口與套管換熱器的管程入口連接，管程出口與低溫粉碎設備進料口相連接；低溫粉碎設備通過第二減速聯(lián)軸器與第二透平膨脹機連接；低溫粉碎設備物料出口處連接過濾設備；
[0011]所述第一換熱器的殼程入口通過始端電磁閥與原天然氣調(diào)壓設備前端管道連接，第一換熱器的殼程出口分別與第二控制閥和第三控制閥連接；第二控制閥與第一透平膨脹機連接，第三控制閥與第二換熱器連接；第一換熱器與通過末端電磁閥與原天然氣調(diào)壓設備后端的下游管網(wǎng)連接。
[0012]優(yōu)選地，在第二離心泵出口處，第二離心泵與第三換熱器連接的管道還并聯(lián)接入空氣換熱提純分離設備；所述空氣換熱提純分離設備為閃蒸罐。
[0013]在空氣換熱提純分離設備后端，第二離心泵與第三換熱器連接的管道上還裝有第四流量計和第五控制閥。
[0014]所述空氣換熱提純分離設備的前后端管道上分別設有第六控制閥和第七控制閥。
[0015]所述第三換熱器的管程出口端分別通過第八控制閥和第九控制閥連接旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備。
[0016]所述套管換熱器的管程出口端與低溫粉碎設備進料口連接的管道上設有第十控制閥；所述低溫粉碎設備出料口與過濾設備入口連接的管道上設有第四控制閥。
[0017]所述始端控制閥與第一換熱器連接的管道上裝有第一流量計和第一控制閥。
[0018]所述第一換熱器出口的管道上裝有第二控制閥，第一透平膨脹機的進口管道上裝有第三流量計，第二換熱器進口的管道上裝有第三控制閥和第二流量計。
[0019]所述第一透平膨脹機和第二透平膨脹機為深冷油潤滑透平膨脹機；所述的第一減速聯(lián)軸器；和第二減速聯(lián)軸器；為通用的齒輪減速機一臺或者兩臺并行；
[0020]所述常溫機械粉碎設備為粗碎鄂式破碎機；所述的旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備為SHR系列混合機；所述的磁選分離器為磁風選分離器；
[0021]所述的第一換熱器和第二換熱器為鋁釬板翅式換熱器；所述的第三換熱器為U型管式換熱器；
[0022]所述的始端控制閥和末端控制閥為氣動控制閥。
[0023]利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的方法:天然氣膨脹降溫系統(tǒng)通過始端控制閥和末端控制閥安裝在系統(tǒng)工藝的入口和出口處來控制系統(tǒng)的天然氣用量；通過在第一透平膨脹機和第二換熱器之前的管路中安控制閥和流量計來控制第一與第二透平膨脹機的用氣比例；天然氣在進入第一透平膨脹機之前對高壓天然氣進行第一步降溫；在第一透平膨脹機之后實現(xiàn)與高壓天然氣在進入第二透平膨脹機之前換熱實現(xiàn)第二步降溫；在第二透平膨脹機高壓天然氣膨脹實現(xiàn)第三步降溫；
[0024]冷媒從冷媒儲罐中流出之后經(jīng)第二離心泵加壓，加壓后的冷媒進入第三換熱器與低溫天然氣冷源進行換熱降溫至-70— - 90°C，再進入旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備與PCB粗料形成液固混合物；冷媒混合物在套管換熱器中再次降溫-100—- 125°C，隨后經(jīng)自重作用進入低溫高速旋轉(zhuǎn)粉碎設備后冷媒混合物中PCB被粉碎，冷媒混合物溫度升高10 — 20°C，經(jīng)過濾設備分離后冷媒進入儲罐循環(huán)使用；冷媒選用異丁烷和丙烷混合物；
[0025]廢舊PCB首先進入常溫機械粉碎設備后進行初步粉碎形成粗粉，廢舊PCB粗粉經(jīng)過磁選分離器初步分離出鐵屑，被分離后的廢舊PCB粗粉通過管道或傳送帶運送至旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備與冷媒混合，形成冷媒與廢舊PCB粗料混合物；混合物在套管換熱器中進一步降溫之后通過自重作用經(jīng)管線進入低溫高速旋轉(zhuǎn)粉碎設備將廢舊PCB粗粉進一步粉碎至200目以上；最后在過濾設備中分離出200目以上的廢舊PCB粉末。
[0026]隨著天然氣產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，“西氣東輸”工程管線輸送壓力部分已提高至12MPa。天然氣調(diào)壓過程中蘊含巨大的壓力能，以1MPa下天然氣為例，其中蘊含675KJ/kg的壓力能，若能將該部分能力進行有效的回收利用，可以減少能耗損失，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。本發(fā)明將通過利用天然氣膨脹過程中的機械能和冷能進行廢舊PCB的常低溫粉碎，循環(huán)冷媒充分的避免了處理過程的粉塵及廢氣等污染。本發(fā)明比現(xiàn)有的技術(shù)更節(jié)能，且運行成本低，綜合利用天然氣膨脹過程的機械能和冷量，真正意義上的體現(xiàn)了本發(fā)明工藝的無污染，低能耗，設備可撬裝化，操作彈性大，可大力推廣以及安全可靠等優(yōu)點。
[0027]現(xiàn)有的廢舊PCB組分進行分離回收技術(shù)，其回收過程均難以避免能耗高、易污染環(huán)境、操作條件苛刻難實現(xiàn)等缺點。針對廢舊PCB的低能耗，無污染，高效回收，結(jié)合回收利用高壓天然氣壓力能，實現(xiàn)無污染、高效的回收，將加速推進廢舊PCB的回收利用。因此本發(fā)明提出利用天然氣門站調(diào)壓過程中的壓力能進行處理廢舊PCB，將其精制成粉再充分分離，分離后的各個純組分物質(zhì)粉末將可實現(xiàn)資源再生。整個工藝能耗為傳統(tǒng)工藝的5% - 10%，且對環(huán)境零污染，整個工藝投資回收期短，可廣泛推廣。
[0028]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點及有益效果:
[0029]1、能耗低，無須外界供冷:本發(fā)明利用高壓天然氣膨脹驅(qū)動常低溫二級粉碎設備，無須外界電力驅(qū)動，并且同時通過冷媒回收膨脹后天然氣溫度降低帶來的巨大冷量，無須外界制冷劑，實現(xiàn)低溫高速機械粉碎廢舊PCB粗料。本發(fā)明工藝能耗為傳統(tǒng)電驅(qū)動及液氮制冷工藝的5% - 10%，冷量由高壓天然氣膨脹三步降溫提供，突破了傳統(tǒng)工藝液氮制冷高成本的瓶頸。
[0030]2、高效分離，無損耗:本發(fā)明采用常低溫二級粉碎，有效的防止了化學性質(zhì)活躍的金屬氧化，同時也能很好的回收塑料纖維及貴金屬。
[0031]3、系統(tǒng)無污染，冷媒循環(huán)使用:本發(fā)明廢舊PCB的整個低溫高速機械粉碎過程均在冷媒中進行，冷媒循環(huán)使用降低了冷媒的消耗，并且周期對冷媒與空氣進行換熱氣化提純，基本實現(xiàn)零污染；同時冷媒混合廢舊PCB粗料的低溫粉碎過程，可有效的方式溴代物阻燃劑的污染，使得工藝安全清潔連續(xù)生產(chǎn)。
[0032]4、系統(tǒng)操作彈性大，使用范圍廣:本發(fā)明可根據(jù)處理的PCB的量來控制系統(tǒng)的規(guī)模，控制天然氣的流量，隨著天然氣門站的增加，可實現(xiàn)本發(fā)明大中小型化多地點分布；同時高壓天然氣也可以用工業(yè)中的其他高壓氣體的壓力能代替回收制冷。
[0033]5、投資少，回收期短:本發(fā)明固定設備投資費用根據(jù)處理量大小確定，冷媒循環(huán)使用，低外界能耗，因此該發(fā)明運行費用(能耗)低，投資回收期短。
[0034]6、應用前景廣，易于推廣:本發(fā)明能有效的處理廢舊PCB帶來的環(huán)境污染問題，并且能實現(xiàn)廢舊PCB中的塑料、纖維及各類金屬的回收利用，潛存著巨大的經(jīng)濟效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置的示意圖。
[0036]圖中示出:原天然氣調(diào)壓設備1、始端控制閥2、末端控制閥3、第一流量計4、第二流量計5、第三流量計6、第四流量計7、第一控制閥9、第二控制閥10、第三控制閥11、第四控制閥12、第五控制閥13、第六控制閥14、第七控制閥15、第八控制閥16、第九控制閥17、第十控制閥8、第十一控制閥30、第一換熱器18、第二換熱器19、套管換熱器20、第三換熱器21、第一透平膨脹機22、第二透平膨脹機23、第一減速聯(lián)軸器24、第二減速聯(lián)軸器25、常溫機械粉碎設備26、低溫高速旋轉(zhuǎn)粉碎設備27、磁選分離器28、第一離心泵29、第二離心泵31、旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備32、冷媒儲罐33、過濾設備34、空氣換熱提純分離設備35。

【具體實施方式】
[0037]為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的實施方式不限如此。
[0038]利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置，包括天然氣膨脹降溫系統(tǒng)、冷媒循環(huán)供冷系統(tǒng)和常低溫二級粉碎系統(tǒng)；常低溫二級粉碎系統(tǒng)利用天然氣膨脹降溫系統(tǒng)中膨脹過程的機械能和冷媒循環(huán)供冷系統(tǒng)中提供的冷量實現(xiàn)了廢舊PCB 二級處理過程。
[0039]天然氣膨脹降溫系統(tǒng)包括第一透平膨脹機22、第一換熱器18、第二透平膨脹機23和第二換熱器19 ;其中在第一透平膨脹機22分別與第一換熱器18的殼程(熱物流)出口和第二換熱器19的管程(冷物流)入口連接；在進入第一透平膨脹機22之前對高壓天然氣進行第一步降溫；在第一透平膨脹機22之后實現(xiàn)與高壓天然氣在進入第二透平膨脹機23之前換熱實現(xiàn)第二步降溫。第二換熱器19的殼程(熱物流)出口與第二透平膨脹機23入口連接；高壓天然氣膨脹實現(xiàn)第三步降溫，構(gòu)成天然氣膨脹降溫系統(tǒng)。
[0040]冷媒供冷循環(huán)系統(tǒng)包括冷媒儲罐33、第三換熱器21、旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備32、套管換熱器20、低溫粉碎設備27和過濾設備34 ;其中，冷媒儲罐33底端出口處設有第二離心泵31，將冷媒加壓，冷媒儲罐33底端出口處通過第十一控制閥30與第二離心泵31連接；第二離心泵31出口連接第三換熱器21的管程(熱物流)入口，管程出口端連接旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備32，旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備32出口端與第一離心泵29相連接；第一離心泵29增壓出口端與套管換熱器20的管程(熱物流)入口端連接，套管換熱器20的管程出口端與低溫粉碎設備27進料口連接，低溫粉碎設備27出料口與過濾設備34入口連接；過濾設備34出口與冷媒儲罐33進料口連接，實現(xiàn)冷媒循環(huán)。冷媒混合PCB粗料在低溫粉碎設備27降溫后經(jīng)低溫粉碎后再分離。在第二離心泵31出口處，第二離心泵31與第三換熱器21連接的管道還并聯(lián)接入空氣換熱提純分離設備35，用于將冷媒定期提純；在空氣換熱提純分離設備35后端，第二離心泵31與第三換熱器21連接的管道上還裝有第四流量計7和第五控制閥13 ;空氣換熱提純分離設備35的前后端管道上分別設有第六控制閥14和第七控制閥15。第三換熱器21的管程出口端分別通過第八控制閥16和第九控制閥17連接旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備32。套管換熱器20的管程出口端與低溫粉碎設備27進料口連接的管道上設有第十控制閥8。低溫粉碎設備27出料口與過濾設備34入口連接的管道上設有第四控制閥12。
[0041]常低溫二級粉碎系統(tǒng)包括過第一透平膨脹機22、第二透平膨脹機23、常溫機械粉碎設備26、低溫粉碎設備27、磁選分離器28、旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備32、套管換熱器20、過濾設備34等主要部件；其中，常溫機械粉碎設備26通過第一減速聯(lián)軸器24與第一透平膨脹機22連接，通過透平膨脹機過程中的機械能驅(qū)動常溫粉碎PCB ;常溫機械粉碎設備26出料口與磁選分離器28與連接，對常溫粉碎后的PCB粗料進行初步磁選；磁選分離器28的出料口與旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備32的進料口相連，PCB粗料在混合設備中與冷媒混合，旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備32的混合出料口與套管換熱器20的管程(熱物流)入口連接，管程出口與低溫粉碎設備27進料口相連接，實現(xiàn)PCB粗料經(jīng)混合預冷之后再低溫粉碎。低溫粉碎設備27通過第二減速聯(lián)軸器25與第二透平膨脹機23連接；低溫粉碎設備27物料出口處連接過濾設備34，對PCB粉末進行分離。
[0042]第一換熱器18的殼程(熱物流)入口通過始端電磁閥2與原天然氣調(diào)壓設備I前端管道連接，接入高壓天然氣，在第一換熱器18進行初步換熱降溫，第一換熱器18的殼程出口分別與第二控制閥10和第三控制閥11連接；將天然氣分成兩部分，第二控制閥10與第一透平膨脹機22連接，第三控制閥11與第二換熱器19連接；第二控制閥10控制的一部分高壓天然氣進入第一透平膨脹機22膨脹降溫，并在第二換熱器19中進一步冷卻另一部分高壓天然氣。經(jīng)二次降溫至_70°C后的高壓天然氣再進入第二透平膨脹機23膨脹降溫，實現(xiàn)第三步降溫至-135°C作為低溫粉碎過程中的冷源。三步降溫后的常壓天然氣依次從套管換熱器20和第三換熱器21的冷物流入口進，分別冷卻冷媒和PCB粗料混合物，并自身回溫。最后回到第一換熱器18的管程(冷物流)入口，與原高壓天然氣換熱升溫至10°C，再通過末端電磁閥3控制送入原天然氣調(diào)壓設備I后端的下游管網(wǎng)，供用戶使用。
[0043]始端控制閥2與第一換熱器18連接的管道上裝有第一流量計4和第一控制閥9 ；第一換熱器18出口的管道上裝有第二控制閥10，第一透平膨脹機22的進口管道上裝有第三流量計6，第二換熱器19進口的管道上裝有第三控制閥11和第二流量計5。
[0044]冷媒從冷媒儲罐33中流出之后經(jīng)第二離心泵31加壓，并在加壓后的管路中并聯(lián)空氣換熱提純分離設備35對冷媒按周期進行提純，加壓提純后的冷媒進入第三換熱器21與低溫天然氣冷源進行換熱降溫至_90°C，再進入旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備32與PCB粗料形成液固混合物。冷媒混合物在套管換熱器20中再次降溫-110°C，隨后經(jīng)自重作用進入低溫高速旋轉(zhuǎn)粉碎設備27后冷媒混合物中PCB被粉碎，冷媒混合物溫度升高10 - 20°C，最后經(jīng)過濾設備34分離后冷媒進入儲罐循環(huán)使用。其中為促進冷媒的循環(huán)使用和便于分離提純，冷媒選用了異丁烷和丙烷混合物。
[0045]廢舊PCB首先進入常溫機械粉碎設備26后進行初步粉碎形成粗粉，廢舊PCB粗粉經(jīng)過磁選分離器28初步分離出鐵屑，被分離后的廢舊PCB粗粉通過管道或傳送帶運送至旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備32與冷媒混合，形成冷媒與廢舊PCB粗料混合物?；旌衔镌谔坠軗Q熱器20中進一步降溫之后通過自重作用經(jīng)管線進入低溫高速旋轉(zhuǎn)粉碎設備27將廢舊PCB粗粉進一步粉碎至200目以上。最后在過濾設備34中分離出200目以上的廢舊PCB粉末。
[0046]其中，天然氣膨脹降溫系統(tǒng)通過始端控制閥2和末端控制閥3安裝在系統(tǒng)工藝的入口和出口處來控制系統(tǒng)的天然氣用量，同時保證該系統(tǒng)與原天然氣調(diào)壓設備I并行且不干擾。通過在第一透平膨脹機22和第二換熱器19之前的管路中安控制閥和流量計來控制第一與第二透平膨脹機的用氣比例，其中第一控制閥9、第二控制閥10和第一流量計4安裝在系統(tǒng)主管路中控制和檢測流量，第三控制閥11和第二流量計5依次安裝在第二換熱器19前支路管路中控制第二透平膨脹機23的用氣實現(xiàn)高壓天然氣的三步降溫。
[0047]冷媒供冷循環(huán)系統(tǒng)通過冷媒儲罐33出口處的第十一控制閥30控制系統(tǒng)冷媒的用量，并通過在第二離心泵31之后的管路中并聯(lián)的空氣換熱提純分離設備35對冷媒進行周期提純，其中通過第六控制閥14和第七控制閥15控制分離提純的周期。在旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備32的冷媒進口管路中的第八控制閥16、第九控制閥17控制調(diào)節(jié)實現(xiàn)連續(xù)混合冷媒和廢舊PCB粗料預冷。通過安裝低溫高速旋轉(zhuǎn)粉碎設備27出后管路中的第四控制閥12控制冷媒循環(huán)使用。
[0048]常低溫二級粉碎系統(tǒng)通過利用第一減速聯(lián)軸器24、第二減速聯(lián)軸器25連接透平膨脹機與粉碎設備來控制粉碎設備的轉(zhuǎn)速，以及通過低溫高速旋轉(zhuǎn)粉碎設備27進口管路中的第四控制閥12和套管換熱器20熱物流進口處的第一離心泵29控制PCB粗料進料流量和低溫粉碎的處理量。
[0049]其中主要設備中所述的第一透平膨脹機22和第二透平膨脹機23為深冷油潤滑透平膨脹機，能夠在低溫膨脹過程中對外做功，可提供幾萬以上高的主軸轉(zhuǎn)速。所述的第一減速聯(lián)軸器24和第二減速聯(lián)軸器25為通用的齒輪減速機一臺或者2臺并行。
[0050]所述的常溫機械粉碎設備26為粗碎鄂式破碎機，可根據(jù)PCB的處理量選擇一臺或者兩臺并行。低溫高速旋轉(zhuǎn)粉碎設備27為專利(CN201632298U)設備基礎上進行改進后的設備。其中，在高速旋轉(zhuǎn)主軸上安裝多刀頭，腔體上安裝多塊錘塊的高密封設備，設備將由電驅(qū)動改為聯(lián)軸機械功直接驅(qū)動，并選用奧氏體鋼作為設計設備腔體材質(zhì)，能保證較好的低溫運行。
[0051 ] 所述的旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備32為SHR系列混合機，確保冷媒和PCB粗料的混合且密封性能好。所述空氣換熱提純分離設備35為閃蒸罐，實現(xiàn)更細的PCB粉末與冷媒分離且以空氣為熱源節(jié)約能耗。所述的磁選分離器28為磁風選分離器，當鐵屑雜質(zhì)較大時亦能較好的處理分尚。
[0052]所述的第一換熱器18和第二換熱器19為鋁釬板翅式換熱器，對純天然氣的換熱效率高且適用于低溫換熱。所述的第三換熱器21為U型管式換熱器和套管換熱器20為根據(jù)換熱量管長自定的套管換熱器。
[0053]所述的始端控制閥2和末端控制閥3為氣動控制閥，控制本系統(tǒng)的天然氣進出主管流量。所述的第一控制閥9、第二控制閥10和第三控制閥11為截止閥，能在低溫的條件下保證良好的氣密性。所述的第四控制閥12、第五控制閥13、第六控制閥14、第七控制閥15、第八控制閥16、第九控制閥17、第十控制閥8以及第十一控制閥30為球閥，低溫操作條件下密封性能好，既能有效的防止PCB粉碎后的顆粒堵塞。所述的第一離心泵29和第二離心泵31為低溫下雜質(zhì)離心泵。
[0054]所述的第一流量計4、第二流量計5和第三流量計6為渦輪流量計，所述的第四流量計7為鍋街流量計，能較好的在低溫介質(zhì)條件下工作且能避免PCB細粉末的堵塞。
[0055]實施例
[0056]為更好說明系統(tǒng)的工作原理，下面結(jié)合圖1所示的工藝流程裝置示意圖，以手工拆除后的廢舊PCB為原料，按照圖1利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置的示意圖，以20°C，4.0— 1.6MPa下的7500Ncum/h的天然氣為例。
[0057]根據(jù)原門站天然氣的量從原調(diào)壓設備前端輸入20°C，1.6MPa下的7500Ncum/h的天然氣，其他的量及其用氣波動通過原調(diào)壓設備穩(wěn)定。將高壓天然氣進第一換熱器18回收利用余冷第一步降溫，換熱之后的高壓天然氣按體積流量分成兩部分。其中一部分高壓天然氣經(jīng)第一透平膨脹機22后壓力、溫度降低到0.4MPa，_80°C，第一透平膨脹機22驅(qū)動常溫機械粉碎設備26將廢舊PCB (200C，20t/h)初步常溫粉碎至廢舊PCB粗料，并且利用經(jīng)第一透平膨脹機22膨脹降溫后的天然氣預冷另一部分天然氣；另一部分天然氣溫度降至_70°C附近，實現(xiàn)第二步降溫。常溫粉碎后的粗料進行初步磁力分選，除去粗料中的鐵。被預冷的天然氣經(jīng)第二透平膨脹機23后壓力、溫度降低至0.4MPa，- 135°C第三步降溫，第二透平膨脹機23驅(qū)動低溫高速旋轉(zhuǎn)粉碎設備27粉碎廢舊PCB粗料，并且由三步降溫后的天然氣作為冷源提供冷量。
[0058]冷媒(-30°C，0.1MPa, 250Ncum/h)與三步降溫后的天然氣經(jīng)第三換熱器21初步換熱后溫度降低至-70— - 90°C，再在自動轉(zhuǎn)化調(diào)節(jié)緩沖罐中與粗料混合，混合后冷媒和粗料混合物溫度在_80°C左右。混合后的冷媒及物料經(jīng)管套式換熱器20與低溫天然氣換熱，溫度下降致-100— - 125°C之后進入低溫高速粉碎設備27進行粉碎。粉碎后的物料基本可實現(xiàn)200目以上的顆?；?，再經(jīng)過濾分離出廢舊PCB粉末物料和冷媒。將冷媒通過泵在循環(huán)使用，并在固定的周期一個月或一星期內(nèi)對循環(huán)冷媒與空氣換熱氣化提純冷媒，同時分離出更細廢舊PCB粉末物料。
[0059]本分離出200目以上的廢舊PCB粉末根據(jù)后續(xù)的工藝流程，對粉末進行再一次磁選，進一步分離出其中的鐵粉。結(jié)合風力分選或者液體浮選的方式分離出其中的塑料纖維粉末。最后通過高壓電場分選，根據(jù)各金屬及其他非金屬物質(zhì)在高壓電場不同的分布情況實現(xiàn)一一分離。分別可分離出鐵、塑料纖維、非金屬固體粉末、各種有色金屬及貴金屬粉末。
【權(quán)利要求】
1.利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置，其特征在于，包括天然氣膨脹降溫系統(tǒng)、冷媒循環(huán)供冷系統(tǒng)和常低溫二級粉碎系統(tǒng)； 所述天然氣膨脹降溫系統(tǒng)包括第一透平膨脹機、第一換熱器、第二透平膨脹機和第二換熱器；第一透平膨脹機分別與第一換熱器的殼程出口和第二換熱器的管程入口連接；第二換熱器的殼程出口與第二透平膨脹機入口連接； 所述冷媒供冷循環(huán)系統(tǒng)包括冷媒儲罐、第三換熱器、旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備、套管換熱器、低溫粉碎設備和過濾設備；冷媒儲罐底端出口處設有第二離心泵，冷媒儲罐底端出口處通過第十一控制閥與第二離心泵31連接；第二離心泵出口連接第三換熱器的管程入口，第三換熱器的管程出口端連接旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備，旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備出口端與第一離心泵相連接；第一離心泵增壓出口端與套管換熱器的管程入口端連接，套管換熱器的管程出口端與低溫粉碎設備進料口連接，低溫粉碎設備出料口與過濾設備入口連接；過濾設備出口與冷媒儲罐進料口連接； 所述常低溫二級粉碎系統(tǒng)包括過第一透平膨脹機、第二透平膨脹機、常溫機械粉碎設備、低溫粉碎設備、磁選分離器、旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備、套管換熱器和過濾設備；常溫機械粉碎設備通過第一減速聯(lián)軸器與第一透平膨脹機連接，常溫機械粉碎設備出料口與磁選分離器與連接，磁選分離器的出料口與旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備的進料口相連，旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備的混合出料口與套管換熱器的管程入口連接，管程出口與低溫粉碎設備進料口相連接；低溫粉碎設備通過第二減速聯(lián)軸器與第二透平膨脹機連接；低溫粉碎設備物料出口處連接過濾設備； 所述第一換熱器的殼程入口通過始端電磁閥與原天然氣調(diào)壓設備前端管道連接，第一換熱器的殼程出口分 別與第二控制閥和第三控制閥連接；第二控制閥與第一透平膨脹機連接，第三控制閥與第二換熱器連接；第一換熱器與通過末端電磁閥與原天然氣調(diào)壓設備后端的下游管網(wǎng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置，其特征在于，在第二離心泵出口處，第二離心泵與第三換熱器連接的管道還并聯(lián)接入空氣換熱提純分離設備；所述空氣換熱提純分離設備為閃蒸罐。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置，其特征在于，在空氣換熱提純分離設備后端，第二離心泵與第三換熱器連接的管道上還裝有第四流量計和第五控制閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置，其特征在于，所述空氣換熱提純分離設備的前后端管道上分別設有第六控制閥和第七控制閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置，其特征在于，所述第三換熱器的管程出口端分別通過第八控制閥和第九控制閥連接旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置，其特征在于，所述套管換熱器的管程出口端與低溫粉碎設備進料口連接的管道上設有第十控制閥；所述低溫粉碎設備出料口與過濾設備入口連接的管道上設有第四控制閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置，其特征在于，所述始端控制閥與第一換熱器連接的管道上裝有第一流量計和第一控制閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置，其特征在于，所述第一換熱器出口的管道上裝有第二控制閥，第一透平膨脹機的進口管道上裝有第三流量計，第二換熱器進口的管道上裝有第三控制閥和第二流量計。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的裝置，其特征在于，所述第一透平膨脹機和第二透平膨脹機為深冷油潤滑透平膨脹機；所述的第一減速聯(lián)軸器；和第二減速聯(lián)軸器；為通用的齒輪減速機一臺或者兩臺并行； 所述常溫機械粉碎設備為粗碎鄂式破碎機；所述的旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備為SHR系列混合機；所述的磁選分離器為磁風選分離器； 所述的第一換熱器和第二換熱器為鋁釬板翅式換熱器；所述的第三換熱器為U型管式換熱器； 所述的始端控制閥和末端控制閥為氣動控制閥。
10.應用權(quán)利要求1所述裝置的利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的工藝，其特征在于，天然氣膨脹降溫系統(tǒng)通過始端控制閥和末端控制閥安裝在系統(tǒng)工藝的入口和出口處來控制系統(tǒng)的天然氣用量；通過在第一透平膨脹機和第二換熱器之前的管路中安控制閥和流量計來控制第一與第二透平膨脹機的用氣比例；天然氣在進入第一透平膨脹機之前對高壓天然氣進行第一步降溫；在第一透平膨脹機之后實現(xiàn)與高壓天然氣在進入第二透平膨脹機之前換熱實現(xiàn)第二步降溫；在第二透平膨脹機高壓天然氣膨脹實現(xiàn)第三步降溫； 冷媒從冷媒儲罐中流出之后經(jīng)第二離心泵加壓，加壓后的冷媒進入第三換熱器與低溫天然氣冷源進行換熱降溫至-70— - 90°C，再進入旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備與廢舊PCB粗料形成液固混合物；冷媒混合物在套管換熱器中再次降溫-100—- 125°C，隨后經(jīng)自重作用進入低溫高速旋轉(zhuǎn)粉碎設備后冷媒混合物中廢舊PCB被粉碎，冷媒混合物溫度升高10 -20V,經(jīng)過濾設備分離后冷媒進入儲罐循環(huán)使用；冷媒選用異丁烷和丙烷混合物； 廢舊PCB首先進入常溫機械粉碎設備后進行初步粉碎形成粗粉，廢舊PCB粗粉經(jīng)過磁選分離器初步分離出鐵屑，被分離后的廢舊PCB粗粉通過管道或傳送帶運送至旋轉(zhuǎn)自動加料混合設備與冷媒混合，形成冷媒與廢舊PCB粗料混合物；混合物在套管換熱器中進一步降溫之后通過自重作用經(jīng)管線進入低溫高速旋轉(zhuǎn)粉碎設備將廢舊PCB粗粉進一步粉碎至.200目以上；最后在過濾設備中分離出200目以上的PCB粉末。
【文檔編號】B09B5/00GK104070050SQ201410273658
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】徐文東, 朱軍, 張輝, 許歡歡 申請人:華南理工大學