本發(fā)明涉及輪胎胎面熱解，具體涉及一種快速熱解廢舊輪胎的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

目前處理廢舊輪胎的方法有原型改制、生產(chǎn)再生膠和膠粉、焚燒以及熱解等，其中熱解技術(shù)是一種很具潛力的處理廢舊輪胎的方法。廢舊輪胎熱解技術(shù)是將廢舊輪胎在缺氧或惰性氣體中進(jìn)行熱分解，可產(chǎn)生熱解氣、熱解油和炭殘?jiān)取Ｅc傳統(tǒng)處理方法相比，熱解法不僅可以回收高附加值的產(chǎn)物，而且可以回收近70％的能源，具有較高的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。廢舊輪胎熱解處理工藝主要包括催化熱解、真空熱解、加氫熱解和自熱熱解等，各種工藝對原料預(yù)處理和粒徑都有嚴(yán)格要求，得到的產(chǎn)物也各不相同。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種廢舊輪胎處理的熱解工藝，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、工藝流程短、經(jīng)濟(jì)效益好。

本發(fā)明首先提供了一種廢舊輪胎快速熱解系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

進(jìn)料料斗，具有進(jìn)料口和出料口；

蓄熱式快速熱解反應(yīng)器，具有熱解原料入口、熱解油氣出口和半焦出口，所述熱解原料入口與所述進(jìn)料料斗的出料口相連；

融合成型裝置，具有半焦入口、石灰粉入口、粘結(jié)劑入口和型球出口，所述半焦入口與所述蓄熱式快速熱解反應(yīng)器的半焦出口相連；

電石冶煉裝置，具有型球入口和電石出口，所述型球入口與所述融合成型裝置的型球出口相連；

所述蓄熱式快速熱解反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有多層輻射管，所述輻射管的上側(cè)安裝有頂蓋，述頂蓋的頂角為60°-90°。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括：

切割機(jī)，具有切割料入口和切割料出口，

抽絲機(jī)，具有抽絲料入口、抽絲料出口和鋼絲出口，所述抽絲料入口與所述切割機(jī)的切割料出口相連；

粉碎機(jī)，具有粉碎料入口、粉碎料出口，所述粉碎料入口與所述抽絲料出口相連；

磁選機(jī)，具有磁選料入口、磁選料出口和鐵粉出口，所述磁選料入口與所述粉碎機(jī)的粉碎料出口相連，所述磁選料出口與所述蓄熱式快速熱解反應(yīng)器的熱解原料入口相連。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述輻射管是公稱直徑為200-300mm的圓形管。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述蓄熱式快速熱解反應(yīng)器還包括多層擋板，所述擋板傾斜設(shè)置在所述蓄熱式快速熱解反應(yīng)器的內(nèi)部，最上層擋板位于所述蓄熱式快速熱解反應(yīng)器的高度的1/2-2/3處。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述擋板與上下相鄰兩層輻射管之間的垂直距離相等。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種利用上述系統(tǒng)快速熱解廢舊輪胎的方法，所述方法包括如下步驟：

準(zhǔn)備條狀或塊狀的輪胎胎面；

將所述輪胎胎面送入所述蓄熱式快速熱解反應(yīng)器中進(jìn)行熱解，獲得半焦和熱解油氣；

將所述半焦與石灰粉、粘結(jié)劑送入所述融合成型裝置混合后壓制成型，制備型球；

將所述型球送入所述電石冶煉裝置中進(jìn)行冶煉，制備電石。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在1300℃-1700℃的溫度下對所述型球進(jìn)行冶煉。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述輪胎胎面的長度為1mm-10mm。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述輪胎胎面在熱解時(shí)還會(huì)產(chǎn)生煙氣，用所述煙氣干燥進(jìn)入所述蓄熱式快速熱解反應(yīng)器的所述輪胎胎面。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在500℃-700℃的溫度下熱解所述輪胎胎面。

本發(fā)明采用蓄熱式輻射管作為加熱源，沒有熱載體，工藝流程得到了極大的簡化。

采用間接冷卻的方式冷卻高溫半焦，不僅回收了高溫半焦的熱量，還有利于隨時(shí)進(jìn)行排料以及運(yùn)輸和進(jìn)行下一步工藝等。

將半焦、石灰石和粘結(jié)劑混合后壓制成型，用于冶煉電石，解決了半焦的處理難題，極大地提高了經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明使用的熱解反應(yīng)器熱解效果好，因此并不要求熱解原料需要具有很小的粒徑，減少了前期對原料的處理成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種快速熱解廢舊輪胎的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種快速熱解廢舊輪胎系統(tǒng)的工藝流程圖。

圖中：1、進(jìn)料料斗；2、螺旋進(jìn)料器；3、蓄熱式快速熱解反應(yīng)器；4、螺旋出料器；5、循環(huán)泵；6、儲(chǔ)料罐；7、融合成型裝置；8、密閉式電石爐；9、切割機(jī)；10、抽絲機(jī)；11、粉碎機(jī)；12、磁選機(jī)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

需要說明的是，本發(fā)明中的“輻射管”指得是蓄熱式無熱載體輻射管。其次，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此，不能理解為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供的輪胎胎面熱解系統(tǒng)包括：進(jìn)料料斗1、螺旋進(jìn)料器2、蓄熱式快速熱解反應(yīng)器3(本申請中也簡稱反應(yīng)器)、螺旋出料器4、循環(huán)泵5、儲(chǔ)料罐6、融合成型裝置7、密閉式電石爐8、切割機(jī)9、抽絲機(jī)10、粉碎機(jī)11、磁選機(jī)12。

進(jìn)料料斗1具有進(jìn)料口和出料口。

參考圖1，本發(fā)明使用的蓄熱式快速熱解反應(yīng)器3包括反應(yīng)器本體、輻射管和擋板。反應(yīng)器本體上設(shè)有熱解原料入口、半焦出口、燃料氣進(jìn)口、空氣入口、煙氣出口和熱解油氣出口，其中，熱解原料入口與進(jìn)料料斗1的輪胎胎面出口相連。輻射管為多個(gè)，水平同方向間隔排布在反應(yīng)器本體的不同高度，相鄰高度層的輻射管錯(cuò)列布置。擋板為多個(gè)，擋板傾斜設(shè)置于兩層輻射管之間。輻射管的上方安裝有頂蓋。

本發(fā)明提供的蓄熱式熱解反應(yīng)器采用了蓄熱式無熱載體輻射管加熱技術(shù)，無需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，易于工業(yè)化。

輻射管的上側(cè)的頂蓋能有效地起到保護(hù)輻射管不受受到物料沖刷，延長輻射管的使用壽命。頂蓋的形狀并不需要限定，其形狀優(yōu)選為開口向下且具有一個(gè)頂角，這樣設(shè)置可避免輪胎胎面滯留在頂蓋上，也可以對輪胎胎面起到引流作用。頂角的角度主要影響輪胎胎面在頂蓋上停留的時(shí)間。頂角太大，輪胎胎面容易堆積到頂蓋上；太小，輪胎胎面在頂蓋上的停留時(shí)間短，熱解效果不好。頂蓋的垂直截面的寬度過長會(huì)影響輻射管熱量的有效利用，過短對分散物料的作用不大。頂角的角度優(yōu)選為60°-90°，頂蓋的垂直截面的寬度優(yōu)選為輻射管直徑的1.1-1.5倍。

輪胎胎面從入口進(jìn)入爐內(nèi)中，從上到下經(jīng)過輻射管后會(huì)被分散，分散的物料如果不經(jīng)過減速或改變方向則大部分會(huì)從兩根輻射管中間的空隙落下，既減少了壁面?zhèn)鳠嵝视挚s短了物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，如果想增加物料在爐內(nèi)的熱解時(shí)間則必然要加高反應(yīng)器的高度，增加占地面積及投資，效益降低。通過模擬發(fā)現(xiàn)，兩層輻射管之間加入擋板能有效地的改善對物料在反應(yīng)器3中的分布，使其充分打散，最大面積的讓輪胎胎面參與爐內(nèi)傳熱。

輪胎胎面從進(jìn)料口進(jìn)入后，開始下落，碰到擋板和頂蓋后，被彈起，然后再下落；輪胎胎面每碰到一次擋板和頂蓋，即被彈到一定高度，其下落速度被減緩，因此，增加了輪胎胎面在熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間。而且，擋板和頂蓋還起到對輪胎胎面的引流作用，增加了輪胎胎面在反應(yīng)器本體內(nèi)移動(dòng)的距離，這也能增加輪胎胎面在熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間。

因此，添加擋板和頂蓋后，反應(yīng)器的高度可降低。若不改變反應(yīng)器本體的高度，添加擋板和頂蓋后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應(yīng)器內(nèi)輻射管的數(shù)量。此外，擋板還可以起到打散物料的作用，提高輪胎胎面的熱解效果。

擋板和頂蓋的材質(zhì)，優(yōu)選為金屬，金屬的熱傳導(dǎo)性好，能提高輪胎胎面熱解的效果。

擋板的具體位置、形狀并不需要特別限定。為了更好的起到引流的作用，上下相鄰兩層的擋板最好錯(cuò)列布置。擋板可以根據(jù)需要設(shè)置在某層輻射管的上方或下方，擋板的最佳位置為兩層輻射管的正中間，即與上下兩層輻射管之間的垂直距離相等。

如圖1所示，擋板最好設(shè)置在反應(yīng)器本體的中下部，最上層擋板位于反應(yīng)器本體高度的1/2-2/3處。

可將兩個(gè)擋板組成開口向下的擋板組件，該開口的角度優(yōu)選為60°-90°；也可將擋板的一端連在反應(yīng)器本體的內(nèi)側(cè)壁上，擋板與反應(yīng)器本體內(nèi)側(cè)壁形成15°-60°的夾角。圖1所示的反應(yīng)器3包括這兩種設(shè)置方式，需要說明的是，反應(yīng)器3可只包括其中一種設(shè)置方式。

如圖1所示，上述擋板組件優(yōu)選設(shè)置在兩個(gè)輻射管之間的空隙的上方，其最佳位置為兩個(gè)輻射管之間的空隙的正上方，即擋板組件與該兩個(gè)輻射管之間的水平距離相等，能保證停留在擋板上的輪胎胎面受熱均勻。

擋板的長度優(yōu)選為輻射管的直徑的1-2倍。擋板的長度主要影響輪胎胎面在擋板上的停留時(shí)間及輪胎胎面在反應(yīng)器內(nèi)的移動(dòng)的軌跡。擋板的長度越長，輪胎胎面在擋板上的停留時(shí)間越長，但輪胎胎面無法均勻的分散到下層輻射管；擋板的長度越短，輪胎胎面在擋板上的停留時(shí)間越少。

參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，反應(yīng)器3和進(jìn)料漏斗1之間還連接有螺旋進(jìn)料器2，反應(yīng)器3的半焦出口與螺旋出料器4相連。進(jìn)料料斗1和螺旋進(jìn)料器2用于將輪胎胎面送入反應(yīng)器3中，螺旋出料器4用于將輪胎胎面熱解后產(chǎn)生的固體產(chǎn)物運(yùn)送至下一工段。螺旋進(jìn)料器2和螺旋出料器4并不是必要裝置，可視現(xiàn)場情況和具體的工藝決定是否要添加。

螺旋出料器4還連接有循環(huán)泵5，用循環(huán)泵5內(nèi)冷卻介質(zhì)與從反應(yīng)器3中排出的高溫半焦換熱，冷卻高溫半焦，并回收熱量。循環(huán)泵5也不是本發(fā)明必要的裝置，可根據(jù)情況增減。

如圖1所示，螺旋出料器4與融合成型裝置7相連，半焦、石灰石和粘結(jié)劑在融合成型裝置7中混合均勻后被壓制成型球，再送往密閉式電石爐8中進(jìn)行冶煉，制備電石。

輻射管為公稱直徑為200-300mm的圓形管，左右相鄰的兩輻射管的水平間距為200-400mm，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距為500-1200mm。

反應(yīng)器本體的高度為5-20m、寬度(其內(nèi)壁的寬度)為2-6m、長度(其內(nèi)壁的長度)為5-15m，反應(yīng)器本體中輻射管的層數(shù)為10-25層。燃料氣進(jìn)口和空氣入口分別與輻射管相連。

如圖1所示，熱解油氣從右上側(cè)部出來，進(jìn)入儲(chǔ)料罐6中儲(chǔ)存，另作他用。

如圖1所示，進(jìn)料料斗1前還設(shè)有切割機(jī)9、抽絲機(jī)10、粉碎機(jī)11和磁選機(jī)12，這些裝置都不是系統(tǒng)必須的裝置，可根據(jù)需要進(jìn)行增減。

圖2為本發(fā)明提供的利用上述系統(tǒng)熱解輪胎胎面的工藝流程圖。將廢輪胎的圈口切割下來，再用抽絲機(jī)15將其中的鋼絲去除，胎面經(jīng)粉碎機(jī)16粉碎成1-10mm條狀或塊狀。把處理后的輪胎胎面經(jīng)過磁選機(jī)17去除里面的鐵粉后送入進(jìn)料料斗1中，經(jīng)螺旋輸送機(jī)2送入反應(yīng)器3中。

在反應(yīng)器3內(nèi)均勻布置了蓄熱式輻射管，輻射管截面設(shè)計(jì)成圓形，有利于減少物料堆積，實(shí)現(xiàn)物料在反應(yīng)器中均布和下落。物料在熱解反應(yīng)器中停留時(shí)間通過反應(yīng)器布置的檔板來調(diào)節(jié)，根據(jù)布置檔板的形狀大小和角度來調(diào)整停留時(shí)間。輻射管采取蓄熱式，利用輻射管頻繁快速切向的方式，單根輻射管上的溫度差不大于30℃，使之能為給熱解提供均勻穩(wěn)定的溫度場。

熱解后的半焦由螺旋出料器4排出，在螺旋出料器4的管內(nèi)有循環(huán)冷卻水進(jìn)行間壁換熱冷卻，高溫半焦由循環(huán)冷卻介質(zhì)冷卻后行成冷態(tài)半焦。

冷態(tài)半焦作為原料之一與粉狀石灰石、粘結(jié)劑一起形成混合物，將得到的混合物進(jìn)行成型處理，從而可以得到型球；將得到的型球加入到密閉式電石爐8中，在1300-1700℃的高溫下冶煉，制備電石。

進(jìn)入反應(yīng)器3中的輪胎胎面的粒徑優(yōu)選為1-10mm，太大，熱解的效果的不好；太小，預(yù)處理費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

熱解產(chǎn)生的熱解油氣輸送至儲(chǔ)料罐6中儲(chǔ)存。

熱解輪胎胎面時(shí)，將輻射管的管壁溫度控制在550-700℃范圍，輪胎胎面在反應(yīng)器3中自上而下停留5-10s，被加熱到550-650℃，進(jìn)行熱解。燃?xì)馊肟诤涂諝馊肟诜謩e和輻射管相連，在輻射管內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的熱煙氣經(jīng)與空氣換熱后，降溫至約200℃。熱煙氣可用來干燥進(jìn)入反應(yīng)器3的輪胎胎面，進(jìn)一步提高了反應(yīng)器效率和燃燒效率。

由于每根輻射管可單獨(dú)控溫，可將反應(yīng)器3自上而下分為三個(gè)區(qū)：干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)、半焦生成區(qū)。將干燥脫水區(qū)的溫度控制在700℃左右。將干燥脫水區(qū)的溫度設(shè)置得較高的目的是為了快速脫去入爐料所含的水分，此外還可以減少干燥脫水區(qū)長度。將熱解反應(yīng)區(qū)的溫度控制為500-700℃、半焦成熟區(qū)的溫度為500-600℃。

下面參考具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行說明。下述實(shí)施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述發(fā)明內(nèi)容中所示。下述實(shí)施例所用的檢測方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測方法。

實(shí)施例

利用圖1所示的系統(tǒng)對廢舊輪胎進(jìn)行處理。反應(yīng)器3中，由兩個(gè)擋板組成開口向下的擋板組件的開口的角度為90°，擋板與反應(yīng)器本體內(nèi)側(cè)壁形成的夾角為60°，頂蓋的頂角為80°，頂蓋的垂直截面的寬度為330mm，擋板的長度均為450mm，輻射管均為是公稱直徑為300mm的圓形管，左右相鄰的兩輻射管的水平間距為400mm，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距為1200mm。反應(yīng)器本體的高度為20m、內(nèi)壁的寬度為6m、內(nèi)壁的長度為15m，有20層輻射管。

熱解工藝流程如圖2所示，具體如下：

將廢輪胎的圈口切割下來，再用抽絲機(jī)15將其中的鋼絲去除，胎面經(jīng)粉碎機(jī)16粉碎，再用磁選機(jī)17去除里面的鐵粉，選取1-10mm條狀或塊狀輪胎胎面，送入進(jìn)料料斗1中，經(jīng)螺旋進(jìn)料器2送入反應(yīng)器3中。

每根輻射管單獨(dú)控溫，反應(yīng)器自上而下設(shè)有三個(gè)區(qū)：干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)和半焦生成區(qū)。往輻射管中分別通入燃料氣和空氣，將干燥脫水區(qū)的溫度控制在700℃、熱解反應(yīng)區(qū)的溫度在控制650℃，半焦成熟區(qū)的溫度控制在550℃。輪胎胎面自上而下依次通過干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)和半焦生成區(qū)，完成熱解過程。

熱解產(chǎn)生的熱解油氣輸送至儲(chǔ)料罐6中儲(chǔ)存。熱解后的半焦由螺旋出料器4排出，在螺旋出料器4的管內(nèi)有循環(huán)冷卻水進(jìn)行間壁換熱冷卻，高溫半焦由循環(huán)冷卻介質(zhì)冷卻后行成冷態(tài)半焦。冷態(tài)半焦作為原料之一與粉狀石灰石、瀝青一起形成混合物，將得到的混合物進(jìn)行成型處理，從而可以得到型球；將得到的型球加入到密閉式電石爐8中，在1300℃的高溫下冶煉，制備電石。

熱解還會(huì)產(chǎn)生煙氣，煙氣從煙氣出口中排出反應(yīng)器本體外，煙氣與空氣換熱后會(huì)降溫至200℃左右。將降溫后的煙氣用于干燥進(jìn)入反應(yīng)器3的輪胎胎面，這樣能進(jìn)一步提高反應(yīng)器效率和燃燒效率。

本實(shí)施例具體的工藝參數(shù)請見表1。表2為本實(shí)施例的物料平衡表。

表1 工藝參數(shù)

表2 物料平衡表

從表2可知，本發(fā)明提供的系統(tǒng)能有效的熱解輪胎胎面。

綜上可知，本發(fā)明采用蓄熱式輻射管作為加熱源，沒有熱載體，工藝流程得到了極大的簡化。

采用間接冷卻的方式冷卻高溫半焦，不僅回收了高溫半焦的熱量，還有利于隨時(shí)進(jìn)行排料以及運(yùn)輸和進(jìn)行下一步工藝等。

將半焦、石灰石和粘結(jié)劑混合后壓制成型，用于冶煉電石，解決了半焦的處理難題，極大地提高了經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明使用的熱解反應(yīng)器熱解效果好，因此并不要求熱解原料需要具有很小的粒徑，減少了前期對原料的處理成本。

本發(fā)明提供的蓄熱式熱解反應(yīng)器采用了蓄熱式無熱載體輻射管加熱技術(shù)，無需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，易于工業(yè)化。

其次，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置了擋板，擋板能增加輪胎胎面在熱解反應(yīng)器內(nèi)停留的時(shí)間。因此，添加擋板后，反應(yīng)器的高度可降低。若不改變反應(yīng)器本體的高度，添加擋板后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應(yīng)器內(nèi)輻射管的數(shù)量。而且，擋板還可以起到打散物料的作用，提高輪胎胎面的熱解效果。此外，輻射管上方安裝有頂蓋，頂蓋能有效地起到保護(hù)輻射管不受受到物料沖刷，延長輻射管的使用壽命。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個(gè)實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除非特別說明，那么任何實(shí)施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實(shí)施例的全部或一部分來使用。