[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

权利要求书

1.一种城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置，其特征在于，包括反应釜底座、下部釜体、中部釜体和釜体顶盖，所述反应釜底座由釜体底盘和微波发生器装载台组成，所述微波发生器装载台安装在釜体底盘顶部，所述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，所述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，所述下部釜体与中部釜体之间安装有耐高压透射玻璃，所述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，所述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，所述釜体顶盖通过第二六角螺柱安装在中部釜体上，所述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，所述桨式搅拌器的搅拌端位于玻璃釜体内，所述釜体顶盖靠近玻璃釜体的一面上安装有热电偶，所述釜体顶盖上安装有进气阀、安全阀、压力表和排气阀。

2.根据权利要求1所述的城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置，其特征在于，所述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。

3.根据权利要求2所述的城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置，其特征在于，所述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。

4.根据权利要求1所述的城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置，其特征在于，所述釜体底盘、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。

5.根据权利要求1所述的城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置，其特征在于，所述耐高压透射玻璃和所述玻璃釜体的材质均为Li₂O-Al₂O₃-SiO₂。

6.根据权利要求1所述的城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置，其特征在于，所述热电偶为K型热电偶。

7.根据权利要求1所述的城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置，其特征在于，所述进气阀和排气阀为手动阀门。

8.根据权利要求1所述的城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置，其特征在于，所述压力表为指针式压力表，测量的量程范围在0-20MPa。

9.根据权利要求1所述的城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置，其特征在于，所述釜体顶盖两端设置有辅助臂杆。

10.一种城市生活垃圾微波驱动水热碳化方法，采用了如权利要求1-9任一项所述的城市生活垃圾微波驱动水热碳化反应釜装置，其特征在于，该种城市生活垃圾微波驱动水热碳化方法包括以下步骤：

(1)将城市生活垃圾与一定量的水充分混合后倒入玻璃釜体中；

(2)将釜体顶盖放置于中部釜体上，并通过第二六角螺柱紧固釜体顶盖与中部釜体；

(3)打开进气阀与排气阀，通过进气阀往反应釜内充入惰性气体以排出反应釜内的空气，充入一定量的惰性气体后关闭排气阀，再充一定时间后关闭进气阀，使反应釜内保留一定压力的惰性气体；

(4)设定微波发生器的初始功率、设定桨式搅拌器的转速和工作时间并启动，城市生活垃圾与水的混合物质在微波作用下升温至目标温度，并在微波驱动下发生反应，能量品位不断提高，水热碳化过程不断加深；在达到设定反应时间后，微波发生器停止输出，桨式搅拌器停止转动；

(5)启用冷水管路，通过流经在冷水管路中的冷却水带走中部釜体的热量；

(6)打开排气阀收集反应过程气体，并密封保存；

(7)旋开第二六角螺柱以打开釜体顶盖，将内置玻璃釜体中的混合物通过玻璃纤维滤纸进行固液分离；回收的固体产物即为升级后的清洁高品位固体衍生燃料-城市生活垃圾水热碳。