[发明专利]一种城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置及方法

说明书

本发明涉及城市生活垃圾资源化利用技术领域，具体涉及一种城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置及方法，微波发生器装载台上设置有微波发生器，下部釜体通过第一六角螺柱与中部釜体连接，下部釜体与中部釜体之间安装有耐高压透射玻璃，中部釜体表面安装有冷水管路，中部釜体内有玻璃釜体，釜体顶盖通过第二六角螺柱安装在中部釜体上，釜体顶盖上安装有桨式搅拌器、热电偶、进气阀、安全阀、压力表和排气阀，本发明加热速度快、过程热损失少；比传统方式的水热碳化效果更为显著，热值提升幅度更大，固体燃料能量品位进一步提高，且安装简易、实用性强，可适用于科研院所或实验室进行微波驱动水热碳化的研究，市场前景较为广阔。

技术领域

本发明涉及城市生活垃圾资源化利用技术领域，更具体地说，涉及一种城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置及方法。

背景技术

城市生活垃圾蕴涵巨大的可再生低品位能源，科学合理的处置城市生活垃圾不仅避免二次污染，同时实现了资源化与能源化利用。但城市生活垃圾存在能量密度底、初始含水率大等特点，如何从源头实现城市生活垃圾高效能源化及产物高值利用是近年来研究的热点。

水热碳化技术发展为实现生物质废弃高效资源化利用提供了新的途径。水热碳化技术充分利用高温高压下水物理性质的转变，对高含水率固体废弃物进行高品位热升级的过程，类似于煤在自然界形成的过程。水热碳化以高品位固体燃料为目标产物，将固体废弃物和水按一定比例混合放入反应釜中，在一定的温度(180～300℃)、压力(1.4～27.6MPa)和反应时间(0.2h～4.0h)下进行的反应，最终形成一种清洁、高品位的固体燃料。由于在密闭体系中进行，避免了汽化潜热损失以及固体燃料水热碳能量密度大幅提升，因此水热碳化技术被誉为环境友好型的热升级技术，其前景巨大。

现有水热碳化设备通常采用高温高压反应釜，加热模式为传统电加热，导致水热碳化实验或试验研究耗时长、外体散热损失大，不利于充分发挥水热碳化技术的优势，也不适用于实验室进行城市生活垃圾驱动水热碳化的实验及研究。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置，包括反应釜底座、下部釜体、中部釜体和釜体顶盖，反应釜底座由釜体底盘和微波发生器装载台组成，微波发生器装载台安装在釜体底盘顶部，微波发生器装载台上以微波发生器装载台中心为圆心等角度设置有若干微波发生器，下部釜体固定在微波发生器装载台上且下部釜体通过第一六角螺柱与中部釜体连接，下部釜体与中部釜体之间安装有耐高压透射玻璃，中部釜体表面安装有沿中部釜体表面螺旋上升的冷水管路，中部釜体内设置有用于承载反应物质的玻璃釜体，玻璃釜体的底部紧贴于耐高压透射玻璃上，釜体顶盖通过第二六角螺柱安装在中部釜体上，釜体顶盖的中部位置安装有用于反应过程搅拌反应物的桨式搅拌器，桨式搅拌器的搅拌端位于玻璃釜体内，釜体顶盖靠近玻璃釜体的一面上安装有热电偶，釜体顶盖上安装有进气阀、安全阀、压力表和排气阀。

更进一步地，微波发生器由微波磁控管与微波导管连接组成，微波导管朝向耐高压透射玻璃设置。

更进一步地，微波发生器装载台横截面为圆形，微波磁控管电性连接外部的PID控制器，微波发生器共个，单个微波磁控管的功率在0-500W之间，4个微波发生器呈菱形分布在微波发生器装载台上，4个微波发生器的中心位于微波发生器装载台的圆心上。

更进一步地，釜体底盘、微波发生器装载台、下部釜体、中部釜体和釜体顶盖均由不锈钢316L的材质制成。

更进一步地，耐高压透射玻璃和玻璃釜体的材质均为Li₂O-Al₂O₃-SiO₂。

更进一步地，热电偶为K型热电偶。