廢舊輪胎裂解畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計32 / 38文檔可自由編輯學(xué)生姓名： 趙三明 學(xué) 號： 100609235 學(xué) 院： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)： 冶金工程 題 目： 廢輪胎裂解新工藝方案的設(shè)備設(shè)計 指導(dǎo)教師： 代 娟 評閱教師： 孫 蘭 2014年06月畢 業(yè) 論 文 中 文 摘 要 本設(shè)計最大的特點(diǎn)，是利用了鋼鐵廠的廢氣；提出了一種高效、環(huán)保的具有很大吸引力的廢輪胎的回收的工藝。論文主要針對這種綠色的設(shè)計理念，設(shè)計了相應(yīng)的廢舊輪胎裂解設(shè)備。包括預(yù)熱倉，裂解倉，熱風(fēng)爐。與現(xiàn)存的以電能供熱的設(shè)備相比，最大的優(yōu)點(diǎn)和競爭力主要體現(xiàn)在熱風(fēng)爐上。本工藝摒棄了現(xiàn)存利用電能的設(shè)備，將鋼鐵廠的廢棄物和廢舊輪胎的裂解聯(lián)系在一起，進(jìn)

2、行能量回收利用，減小了能耗，降低了成本，具有很好的前景。 論文研究和設(shè)計了氮?dú)鈿夥障聫U舊輪胎的裂解工藝路線.并設(shè)計了預(yù)熱爐和加熱爐，改良了廢氮?dú)獾幕厥张c利用流程。詳細(xì)設(shè)計了裂解100千克廢舊輪胎具體工藝過程.其預(yù)熱溫度設(shè)定為260，裂解溫度設(shè)定為500。 同時，本文充分利用氮?dú)獾亩栊员Ｗo(hù)，選擇了具有受熱均勻的立式裂解塔，使裂解更加充分， 能量得到更加充分的利用。 關(guān)鍵詞 廢舊輪胎 熱裂解 裂解設(shè)備畢 業(yè) 論 文 外 文 摘 要Title New equipment designprocess scheme ofwastetirepyrolysisAbstract The biggest fea

3、ture of this design is the use of waste iron and steel plant, and process a high-efficiency environment protected recovery process of waste tire which is very attractive. In this paper of the green design principle, we design the corresponding waste tyre cracking equipment,including the preheating c

4、hamber, a cracking chamber, hot blast stove. Compared with the existing electric heating equipment, the biggest competitive advantage is mainly embodied in hot blast stove. The process has abandoned the existing use of electric power equipment, combines waste of steel and iron plant and the cracking

5、 of scrap tire , which recycles energy , reduces energy consumption, reduces the cost, so it has the very good prospect.The design of the pyrolysis process of waste tire under nitrogen atmosphere was studied and designed.And we designed the preheating furnace and heating furnace, improved the recove

6、ry and utilization of waste nitrogen process. The design of the100 kilograms of waste tyre cracking process is concrete and detailed, The preheating temperature set at 260 , 500 of pyrolysis temperature setting.At the same time, this paper makes full use of inert nitrogen, choose the vertical cracki

7、ng tower which make the particle of waste tire heated uniformly, the energy utilized fully .Keywords Waste tire Thermal cracking Cracking device目 錄 1緒論11.1 背景與現(xiàn)狀11.1.1 廢舊輪胎對環(huán)境的影響11.1.2廢舊輪胎傳統(tǒng)的處理方式21.2常壓惰性氣體熱解技術(shù)31.2.1 常壓惰性氣體熱解技術(shù)法定義31.2.2 常壓惰性氣體熱解技術(shù)法原理41.2.3 廢舊輪胎裂解反應(yīng)的影響因素51.2.4 常壓惰性氣體熱解技術(shù)法的特點(diǎn)51.2.5 常壓惰

8、性氣體熱解技術(shù)的應(yīng)用61.3 廢舊輪胎的分類和物理參數(shù)61.3.1輪胎的分類61.3.2 輪胎規(guī)格71.3.3 輪胎的速度等級71.4 課題的提出和主要研究內(nèi)容81.4.1 課題的提出81.4.2 主要研究內(nèi)容82 輪胎參數(shù)和裂解反應(yīng)流程92.1 工藝路線92.2裂解反應(yīng)的流程93 熱解技術(shù)的主要設(shè)備設(shè)計113.1預(yù)熱倉113.2裂解倉133.2.1 裂解倉中的問題和之前的設(shè)備133.2.2國內(nèi)外設(shè)備比較133.2.3立式裂解塔結(jié)構(gòu)143.3 蜂窩式加熱爐173.3.1蜂窩式加熱爐的容量173.3.2蜂窩式加熱爐的加熱原理183.3.3蜂窩式加熱爐的大小設(shè)計19結(jié) 論20致 謝21參考文獻(xiàn)22

9、1 緒論1.1 背景與現(xiàn)狀 1.1.1 廢舊輪胎對環(huán)境的影響 在現(xiàn)代的工業(yè)發(fā)展和高分子合成方法的進(jìn)步指引下，橡膠制品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域中。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對輪胎等橡膠制品的需求量也與日俱增，于此同時，廢舊輪胎的生產(chǎn)數(shù)量也急劇增加。大量的廢舊輪胎的堆積不僅占用土地、污染環(huán)境、危害居民健康，而且極易引起火災(zāi)，從而造成資源的很大浪費(fèi)，是一種危害性越來越大的“黑色污染”。并且對廢舊輪胎的處理已經(jīng)成為十分緊迫的環(huán)境問題和社會問題。特別是隨著汽車制造、運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，橡膠輪胎制品也因此得以快速的發(fā)展。2005年，全國輪胎產(chǎn)量達(dá)到31820萬條，年產(chǎn)量首次突破了3億條關(guān)口，僅次于美國和日

10、本，成為世界第三大輪胎生產(chǎn)國l。我國是全球橡膠第一消耗國，年產(chǎn)輪胎超過4億條。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)字顯示：2010年我國汽車的產(chǎn)銷雙雙突破1800萬輛，同比增長32.44%和32.37%2。然而同時國內(nèi)每年也生成高達(dá)數(shù)十萬噸的廢舊橡膠,其中約94%是熱固性的，熱塑性彈性體的制品占剩余的6%，而在熱固性橡膠制品中,輪胎是主要的部分。 廢舊輪胎是不熔或者難熔性的高分子彈性體，其高彈性，高韌性會在50-150內(nèi)不會產(chǎn)生任何變化,具有非常強(qiáng)的的抗熱，抗生物，抗機(jī)械性,并且很難降解,幾十年都不會自然消講解,可謂“頑固不化”。在其他方面中，隨著現(xiàn)代橡膠工業(yè)的發(fā)展,輪胎的耐磨性和耐腐蝕性也越來越高

11、，使得廢舊輪胎對大自然中的生物降解基本上是“免疫的”的。大量的廢舊輪胎長期露天放置不僅占用了大面積的土地，而且經(jīng)過日曬雨淋后，非常容易滋生蚊蟲，傳播疾??；埋入地下的橡膠還會污染地下水源、破壞土壤的結(jié)構(gòu)，會使糧食作物減產(chǎn)30%。除此之外，還容易引起火災(zāi)。歷史上很多國家如：美國，加拿大，我國,都曾經(jīng)因廢舊輪胎的原因而引起火災(zāi)而蒙受過非常大的損失3。因此,隨著廢舊輪胎越積越多,它的回收處理將是一個必須面對的環(huán)保問題。同時，對廢舊輪胎再生利用尋找新的出路也頗在眉睫。1.1.2廢舊輪胎傳統(tǒng)的處理方式近年，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，每年報廢輪胎的數(shù)量與日俱增，這些廢舊輪胎假如處理不當(dāng)，一方面對環(huán)境造會成嚴(yán)重

12、的污染，另一方面也為火災(zāi)的發(fā)生埋下嚴(yán)重的隱患。當(dāng)前廢輪胎的環(huán)保處理方式是利用再生技術(shù)。本技術(shù)可以分為簡單再生利用和改性再生利用兩大類。其中，簡單再生利用已有了如輪胎翻新和磨制精細(xì)膠粉技術(shù)。這些方法的工藝簡單，操作起來很方便，但再生物性能卻欠佳，經(jīng)濟(jì)效益也不高。改性再生利用是目前所有的方法中最為理想的廢舊輪胎回收方法；其中改性的主要途徑是：高溫裂解技術(shù)。這方法基本上解決了廢輪胎對環(huán)境的污染問題，又可以使廢舊輪胎變廢為寶，產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益，所以越來越受到各國的重視與厚愛。在20世紀(jì)90年代,各國最為普遍的處理方法是對廢舊輪胎實(shí)行掩埋，堆放和作為燃料。目前，對廢舊輪胎的處置方法大致分為四種：填埋，

13、焚燒，生物降解和回收利用。從環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約的角度看，所有的方法中回收利用是最好的方法。其中，我國以再生膠為主，而國外以焚燒提供熱能為主4-6。其實(shí)，其他的方法也是處理廢舊輪胎最無奈的做法。但是隨著地價的不斷上漲，政用大量的土地做為掩埋堆放場所也會越也來越困難。由此來看，此方法前景暗淡。歐盟規(guī)定，到2000年掩埋方法必須淘汰。廢舊輪胎大量掩埋或著堆放，對環(huán)境也會造成很大的污染。因此各國都在很積極地開發(fā)廢舊輪胎的新用途新方法，并已經(jīng)取得了十分豐碩的研究成果。廢舊輪胎的處理方法中一般是以預(yù)防為主，然后再進(jìn)行回收利用。目前，大家一致公認(rèn)，應(yīng)該按照優(yōu)先程序來進(jìn)行廢舊輪胎的利用7-13。廢舊輪胎是一種

14、熱值很高的材料（29-37MJ*kg-1)，其中每千克所產(chǎn)生的發(fā)熱量分別比木頭的高69%，比煙煤的高10%，比焦炭的高4%。因而被大家認(rèn)為是一種有吸引力的潛在燃料。熱能使用就促使用廢舊輪胎代替燃料而使用。當(dāng)做燃料直接燃燒或者將廢舊輪胎破碎，然后按一定比例與各種可燃廢舊物混合，配制成固體垃圾燃料，進(jìn)行熱能回收，此法操作生產(chǎn)起來會很簡單，但會造成環(huán)境污染，所以不宜提倡。就當(dāng)前的方法而言，熱能利用是可最大量地消耗廢舊輪胎很好的途徑，主要原因是輪胎是橡膠、鋼絲、纖維等多種各不相同材料的復(fù)合體組合而成，這也是廢舊輪胎回收利用的難點(diǎn)所在。要制造膠粉，就要首先對廢舊輪胎進(jìn)行預(yù)處理，將廢舊輪胎中的橡膠部分和鋼

15、絲、纖維部分分離，而熱能利用的方法中卻無此要求。但是，由于在此處理的過程中涉及到環(huán)境保護(hù)和熱輻射危害等問題，這些年來熱能利用已逐漸引起各國政府和環(huán)保組織的重視，在某些國家已經(jīng)進(jìn)展緩慢，另一方面，隨著滾動阻力低的所謂“綠色輪胎”的不斷開發(fā)和應(yīng)用，由于在其膠料中利用大量不能燃燒的白碳黑來代替碳黑，而且這種開發(fā)趨勢很大，從而會大大降低輪胎中的能量，從而也會淡化燃燒廢舊輪胎來獲取能量的觀念。1.2常壓惰性氣體熱解技術(shù)隨著科技的進(jìn)步，對廢舊輪胎的處理方法的要求也越來越多，考慮的因素也越來越多。因?yàn)樘幚韽U舊輪胎的方法一直以來都是能耗很大的項(xiàng)目，所以也就造成了利潤下降，也正因?yàn)檫@點(diǎn)使生產(chǎn)廠家望而卻步，使對其

16、的研究停滯不前，同時也是阻止了這個項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的瓶頸所在。本論文最大的特點(diǎn)，是利用了鋼廠的廢氣，包括高爐煤氣和氮?dú)?。在裂解處理廢舊輪胎的過程中，同時將鋼廠的廢氣利用。完全符合新世紀(jì)人們所想的“變廢為寶”的理念，是一個具有很大前途的研究課題。隨著廢輪胎對環(huán)境造成的污染程度的日趨嚴(yán)重，廢輪胎的回收處理和作為二次資源的再利用這一課題已受到越來越多的重視。經(jīng)過多年的探索，熱解技術(shù)被公認(rèn)是處理廢輪胎問題的最佳途徑之一。廢輪胎的熱解處理不僅沒有污染物的排放，還可以回收炭黑、燃料油等有用產(chǎn)品，既有利于環(huán)保，又有一定的經(jīng)濟(jì)效益。因此，近年來各國都對該技術(shù)進(jìn)行了不斷地開發(fā)。但目前為止開發(fā)研究工作大都還僅限于該

17、技術(shù)的工藝基礎(chǔ)研究和實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的生產(chǎn)14-19，而真正用于規(guī)模性工業(yè)生產(chǎn)的還幾乎沒有。到1997年為止，在美國還沒有任何一臺廢輪胎裂解裝置成功運(yùn)行20。從文獻(xiàn)報道來看，僅加拿大取得了突破性的進(jìn)展，C . Roy21 用10年的時間把實(shí)驗(yàn)研究裝置放到工業(yè)生產(chǎn)中，并在1999年成功進(jìn)行了25/h ;規(guī)模的工業(yè)化試驗(yàn)，其年處理量為10kt 的工業(yè)生產(chǎn)裝置當(dāng)時也正處于設(shè)計之中。我國熱解技術(shù)和相關(guān)設(shè)備開發(fā)研究還剛剛起步，近年來才開始進(jìn)行了一些基礎(chǔ)研究工作。其中溫州化工研究所在該課題中取得了較大的進(jìn)展，他們進(jìn)行了年處理量2kt的裂解工藝及設(shè)備的設(shè)計開發(fā)，并得到了質(zhì)量較佳的裂解產(chǎn)物。浙江大學(xué)化工系在有關(guān)部門

18、的支持下，正在加快該項(xiàng)技術(shù)的工業(yè)化研究，在小試成功的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了年處理量為3kt規(guī)模的裂解設(shè)備與工藝的開發(fā)，目前試驗(yàn)運(yùn)行情況較為理想。1.2.1 常壓惰性氣體熱解技術(shù)法定義現(xiàn)在輪胎的物理構(gòu)成是由胎面膠、臺邊膠、胎肩典膠、三角膠、內(nèi)面膠構(gòu)成。內(nèi)側(cè)有層狀結(jié)構(gòu)，由外到內(nèi)一次是鋼絲環(huán)帶，胎體鋼絲層，胎肩鋼絲層。輪胎是用天然橡膠,丁苯橡膠,順丁橡膠等橡膠,根據(jù)輪胎的使用要求選擇兩種或兩種以上一起使用,橡膠結(jié)合碳黑,硫磺等助劑后經(jīng)過開煉機(jī),密煉機(jī)的混合均勻,加工硫化成型而成的。通常用的輪胎,以天然橡膠和丁苯橡膠的用量最大。常壓惰性氣體熱解技術(shù)法指的是將廢舊輪胎在常壓且在流動的熱N2的氣氛下進(jìn)行裂解。本論

19、文中，在進(jìn)行廢舊輪胎的裂解的時候充分和鋼廠聯(lián)系，利用了鋼廠的廢氣和高爐的廢氣（主要是CO等可燃性氣體）。隨著廢舊輪胎的大量產(chǎn)生，廢舊輪胎的回收處理產(chǎn)業(yè)有了較大發(fā)展。目前我國廢輪胎主要用于生產(chǎn)再生膠和膠粉。再生膠生產(chǎn)能耗高、污染重，在世界范圍內(nèi)逐漸被淘汰；膠粉產(chǎn)品在我國的市場應(yīng)用還未大面積推廣、生產(chǎn)能力有限。此外，橡膠產(chǎn)品經(jīng)過2-3次重復(fù)利用后就不能再用于生產(chǎn)橡膠制品，“熱裂解”技術(shù)是廢輪胎循環(huán)利用的最終途徑，也是廢舊輪胎處理的重要方法之一。1.2.2 常壓惰性氣體熱解技術(shù)法原理 常壓惰性氣體熱解技術(shù)是在保護(hù)氣N2的作用下，同時利用熱N2帶來的熱量將廢舊輪胎加熱到裂解溫度，使其發(fā)生裂解反應(yīng)。同時

20、加入崔化劑，降低裂解反應(yīng)所需要的溫度，進(jìn)而減少能源消耗。在將反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，固體等進(jìn)行收集和分離，收集的過程。在整個流程中，廢舊輪胎小塊一直處于N2的氣氛中，這樣既保證了不被氧化，而且也可以使反應(yīng)快速高效地進(jìn)行。廢舊輪胎熱解是在缺氧或惰性氣體中進(jìn)行的不完全熱降解過程，可產(chǎn)生液態(tài)、氣態(tài)碳?xì)浠衔锖吞繗堅?，這些產(chǎn)品經(jīng)過進(jìn)一步加工處理可被轉(zhuǎn)化成具有各種用途的高價值產(chǎn)品?！盁崃呀狻奔夹g(shù)可將廢舊輪胎分解成45%的燃料油、35%的炭黑、10%的鋼絲和10%的可燃性氣體，經(jīng)濟(jì)價值很大。區(qū)別于“土法煉油”，“熱裂解”技術(shù)可實(shí)現(xiàn)廢舊輪胎中各類資源的充分回收，不污染環(huán)境。如液態(tài)產(chǎn)品可被轉(zhuǎn)化成高價值的燃料油和重要化

21、工產(chǎn)品-炭黑。提煉1噸炭黑需要2噸石油，國內(nèi)60%的炭黑消耗在輪胎制造上，對炭黑的大量需求進(jìn)一步加大了我國能源壓力，如果該技術(shù)能夠在技術(shù)成熟的情況下得到推廣，不僅可以有效的處理廢舊輪胎，消除污染，還可以從一定程度上緩解我國的能源危機(jī)，對節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)、實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用等方面都具有重大意義?？梢姡瑥U舊輪胎熱解處理能夠?qū)崿F(xiàn)資源的最大回收和再利用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。廢舊輪胎的熱解反應(yīng)在惰性氣體氛圍中進(jìn)行。該技術(shù)多以硫化床作為熱解反應(yīng)器，使用的惰性氣體為N2作為保護(hù)氣體，并以一定的流速把熱解反應(yīng)產(chǎn)生的熱解氣體帶出反應(yīng)器，以減少再次裂解等反應(yīng)的發(fā)生。其中，惰性氣體的種類和流速對熱解產(chǎn)物的

22、產(chǎn)率與組成有較大的影響。該技術(shù)在試驗(yàn)研究中應(yīng)用較多，常壓熱解的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡便，油品的產(chǎn)量和質(zhì)量便于控制。但在推廣到工業(yè)化生產(chǎn)中，存在惰性氣體，成本較高，以及熱解氣中混有惰性氣體成分等問題。1.2.3 廢舊輪胎裂解反應(yīng)的影響因素像任何反應(yīng)一樣，廢舊輪胎的裂解反應(yīng)同樣會受到各方面的影響，先將主要的影響因素續(xù)述如下：(1)預(yù)熱溫度的影響 廢輪胎的熱解過程存在兩個主要失重過程，第一失重溫度區(qū)間為200-500，第二失重溫度區(qū)間為650-800，升溫速率僅改變了熱解的最大失重速率，并未改變廢輪胎最終熱解失重率。固定床實(shí)驗(yàn)表明:初始溫度低于100 時，廢輪胎在800時熱解己基木結(jié)束，當(dāng)終溫為800，初始

23、溫度在100-550范圍內(nèi)時，隨著初始溫度的提高，固、氣兩相產(chǎn)物產(chǎn)率均提高，而液相產(chǎn)物產(chǎn)率降低，其中氣相中H2，CO,CH4的含量高于初始溫度小于100時的含量，分析認(rèn)為：可通過調(diào)節(jié)熱解的初始溫度調(diào)節(jié)廢輪胎熱解在不同熱解階段的時間分配，適當(dāng)提高熱解初始溫度有利于提高整個熱解過程中的時間利用效率、改變廢輪胎熱解產(chǎn)物的分布，廢輪胎熱解氣化的最佳溫度區(qū)間為500-800。(2)廢舊輪胎小塊大小的影響在裂解反應(yīng)中，廢舊輪胎小塊的大小直接影響到反應(yīng)的進(jìn)行程度和反應(yīng)的時間效率等問題，所以合理的輪胎小塊的大小的設(shè)計就顯得十分重要。在本次設(shè)計中，我們將廢舊輪胎小塊的大小設(shè)計為1cm3大小的正方體。這樣一來，不

24、僅可以受熱均勻，而且方便裂解倉中的攪拌和受熱均勻。小塊過大則不利于均勻的受熱和攪拌，給反應(yīng)的設(shè)備造成不便，綜上所述，我們將廢舊輪胎小塊的大小設(shè)計為1cm3大小的正方體。1.2.4 常壓惰性氣體熱解技術(shù)法的特點(diǎn)本設(shè)計最大的特點(diǎn)，是利用了鋼廠的廢氣。包括高爐煤氣(主要用于熱風(fēng)爐燃燒的原料)和氮?dú)猓ㄖ饕寝D(zhuǎn)爐利用氧氣后將空氣剩余的氣體，主要是氮?dú)猓Ｔ诹呀馓幚韽U舊輪胎的過程中，同時將鋼廠的廢氣利用。本文提出了一種高效、環(huán)保的有吸引力的熱解廢輪胎的價值增殖與能源和材料回收的工藝。輪胎的管理問題對生活有很大的影響，不僅不環(huán)保而且也難進(jìn)行資源的維護(hù)。因?yàn)樯婕暗劫Y源的枯竭、能源需求和廢物管理的問題，這個問題

25、急須采取綜合辦法治理。這個問題一般情況下為歐盟成員國解決，旨在二十一世紀(jì)結(jié)束前達(dá)到輪胎棄置在堆填區(qū)零的消費(fèi)量，優(yōu)化和擴(kuò)展他們的待遇已經(jīng)很好的研究方法，為了完成經(jīng)濟(jì)和環(huán)保之間取得平衡去找到新的解決方法。在這種情況下，報廢輪胎的熱處理可以發(fā)揮對資源（物質(zhì)和/或能量）的恢復(fù)的作用。在過去10-15年，有幾個基礎(chǔ)的應(yīng)用研究表明，如果仔細(xì)控制，輪胎熱解可產(chǎn)生一些有價值的產(chǎn)品。熱解固體殘余物的最終目的也極大地影響熱解的工業(yè)應(yīng)用。1.2.5 常壓惰性氣體熱解技術(shù)的應(yīng)用本設(shè)計在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行反應(yīng)成功后，就可以進(jìn)行擴(kuò)大試驗(yàn)的階段。接下來就是半工業(yè)階段和工業(yè)生產(chǎn)階段?？梢赃M(jìn)行工業(yè)階段后，就可以將這個廢舊輪胎裂解長靠近

26、鋼廠建立，充分實(shí)現(xiàn)廢棄物的充分二次利用。1.3 廢舊輪胎的分類和物理參數(shù) 1.3.1輪胎的分類 提起輪胎的種類，其實(shí)有很多種分法：有按車種分類的，有按用途分類的，有按大小分類的，有按花紋分類的，有按構(gòu)造分類的。 按汽車種類分類;輪胎按車種分類，大概可分為8種。即：PC轎車輪胎；LT輕型載貨汽車輪胎；TB載貨汽車及大客車胎；AG農(nóng)用車輪胎；OTR工程車輪胎；ID工業(yè)用車輪胎；AC飛機(jī)輪胎；MC摩托車輪胎。按輪胎用途分類:輪胎按用途分類，包括載重輪胎、客車用輪胎及礦山用輪胎等種類。載重輪胎除了在胎壁上標(biāo)有規(guī)格尺寸以外，還必須標(biāo)明層級數(shù)。但在這里需要告訴大家的是，載重輪胎的層級數(shù)并不是指它的實(shí)際層數(shù)

27、，而是指用高強(qiáng)度材料簾線制作胎體的輪胎，其負(fù)荷性能相當(dāng)于用棉簾線制作胎體的輪胎簾布層數(shù)。這是因?yàn)槊藓熅€是最早用于制作胎體簾線的，因此，國際慣例即以棉簾線層為表示輪胎層數(shù)的基準(zhǔn)。不同層級，輪胎的負(fù)荷能力不同。即使相同規(guī)格的輪胎，因?yàn)樗膶蛹墧?shù)不同，它的負(fù)荷能力也不相同，所以，不同層級的輪胎，不能在同一軸上使用，否則，在高速行駛并負(fù)載的情況下就會發(fā)生危險。比如：解放車用的90020輪胎(16層級)就不能和90020輪胎(14層級)同用在一軸上，因?yàn)樗鼈兊膶蛹壊煌?，?fù)荷不同，混用以后就容易發(fā)生危險。1.3.2 輪胎規(guī)格 輪胎規(guī)格常用一組數(shù)字表示，前一個數(shù)字表示輪胎斷面寬度，后一個表示輪輞直徑，以英寸

28、為單位。例如165/70R14表示胎寬165毫米，扁平率70,輪輞直徑14英寸的子午線輪胎。有的輪胎還含有其他的字母或符號，是有特殊含義的：“X”表示高壓胎；“C”表示加強(qiáng)型；B表示斜交胎；“一”表示低壓胎。 M、S分別是英文Mud和Snow的縮寫，它表示這種輪胎適合于在冰雪和泥濘的道路上使用。某些輪胎的胎壁上標(biāo)有箭頭或OUTER SIDE字樣，它表示輪胎的轉(zhuǎn)動方向。如果胎壁上畫有一個小雨傘標(biāo)志，就表明這種輪胎適合于在雨天或濕滑路面上行駛。DOT標(biāo)記表示這種輪胎通過了美國和加拿大運(yùn)輸部門的認(rèn)證。在DOT標(biāo)志后面通常跟一個4位的數(shù)字，而且與其他文字不同，不是早期模具出來的，是后期壓在輪胎上的，如

29、（1805），這表示輪胎的生產(chǎn)日期。05即2005年。輪胎上還有一個很特別的標(biāo)志：磨損更換指示。不同的廠商有不同的標(biāo)記，米其林是一個很小的輪胎人，倍耐力是顯示出TWI記號，還有的輪胎用顯眼的白色來表示。 1.3.3 輪胎的速度等級 速度等級表明輪胎在規(guī)定條件下承載規(guī)定負(fù)荷的最高速度。常用的速度等級有：Q 160公里/小時V 240公里/小時R 170公里/小時W 270公里/小時S 180公里/小時Y 300公里/小時T 190公里/小時H 210公里/小時Z ZR速度高于240公里/小時如果出現(xiàn)ZR，如P275/40ZR1793W, 那么最高速度等級（93W中的 W）為270公里/小時22。

30、 1.4 課題的提出和主要研究內(nèi)容1.4.1 課題的提出由于現(xiàn)存的廢舊輪胎的裂解設(shè)備大都是在用電能進(jìn)行加熱，能耗大，使廢舊輪胎的裂解成為能耗的消耗大戶，效益較低。從而限制了廢舊輪胎產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。針對這種情況，我們將鋼廠的廢棄物和廢舊輪胎的裂解反應(yīng)聯(lián)系在一起，使能源得到充分利用的同時，減小了能耗，降低了成本，具有很好的前景。1.4.2 主要研究內(nèi)容主要研究在廢舊輪胎裂解反應(yīng)中的主要的設(shè)備。由于之前的裂解設(shè)備大都是利用電能加熱，而在本次設(shè)計中，是利用鋼鐵生產(chǎn)中的氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣，利用鋼廠的高爐廢氣來做蜂窩式加熱爐的供熱燃燒氣體，所以設(shè)備會有很大的不同。本設(shè)計就是針對這種改變設(shè)計出合理的設(shè)備。這些設(shè)

31、備中包括預(yù)熱爐，裂解爐，蜂窩式加熱爐。2 輪胎參數(shù)和裂解反應(yīng)流程2.1 工藝路線 如下圖示：“圖2-1 廢舊輪胎裂解流程圖”煙囪排出外售裂解氣外售儲油罐成品油煙氣熱風(fēng)爐高爐廢氣燃燒器冷凝儲氣罐炭黑生產(chǎn)車間鋼絲裝袋成品庫含微量雜質(zhì)的炭黑預(yù)熱倉輪胎清洗、去雜、磁選干凈輪胎熱交換鋼廠廢氣（N2）預(yù)熱倉輪胎清洗、去雜、磁選干凈輪胎熱交換鋼廠廢氣（N2）煙囪排出 氮?dú)饬呀鈧} N2的回收 熱解氣 圖2-1 廢舊輪胎裂解流程圖2.2裂解反應(yīng)的流程本論文采用間歇釜式反應(yīng)器，對廢舊輪胎及輪胎組成中的幾種主要的橡膠，包括天然橡膠（NR）,聚丁二烯（BR），及丁苯橡膠（SBR)的熱解和催化裂解行為進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，

32、為通過催化裂解回收廢舊輪胎提供堅實(shí)的理論基礎(chǔ)。輪胎切成1cm3的小塊的物理密度是800kg/m3,據(jù)此可以根據(jù)（代表輪胎的密度，代表參與本次設(shè)計的廢舊輪胎的質(zhì)量，代表廢舊輪胎的體積可有前兩項(xiàng)求出），設(shè)計中所有的物理量都是國際單位制。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，得到體積大約為0.125m3。 先將廢舊輪胎高溫下裂解的主要流程敘述如下：(1) 將輪胎進(jìn)行清洗，烘干等前處理，并添加適當(dāng)?shù)拇呋瘎┮越档土呀夥磻?yīng)所需要的溫度，以提高裂解的效率和生產(chǎn)效率；再通過螺旋輸送機(jī)進(jìn)入裂解塔內(nèi)進(jìn)行裂解，裂解氣引入冷凝器冷凝得到裂解油與不凝氣體。裂解油可直接作為燃料或進(jìn)行進(jìn)一步的蒸餾、分離等單元操作得到質(zhì)量更高的油品；不凝氣體通入緩

33、沖罐，作為燃料氣提供裂解反應(yīng)所需高溫的煙道氣。裂解產(chǎn)物炭黑在爐內(nèi)冷卻到常溫，從下方排出，再經(jīng)螺旋輸送器送入細(xì)磨機(jī)中細(xì)磨，再經(jīng)分離得到質(zhì)量較高的商品炭黑。煙道氣從裂解塔排出后一部分通入熱風(fēng)爐與燃燒氣混合，一部分用于烘干濕輪胎，剩余部分排放至大氣中。(2) 關(guān)閉進(jìn)料門，先向進(jìn)料倉充入N2排出裝置內(nèi)空氣，創(chuàng)造穩(wěn)定的保護(hù)氣氣氛。在蜂窩式熱風(fēng)爐提供的熱風(fēng)下受熱裂解，裂解反應(yīng)裝置由傳送系統(tǒng)帶動旋轉(zhuǎn)，廢舊輪胎由低溫區(qū)向高溫區(qū)移動進(jìn)行反應(yīng)裂解；(3) 控制系統(tǒng)通過控制熱風(fēng)爐送來熱風(fēng)流量來控制裂解反應(yīng)的溫度；(4) 裂解產(chǎn)生的油氣在壓力作用下從反應(yīng)釜油氣出口排出，現(xiàn)將其中的熱N2進(jìn)行回收，用利于進(jìn)一步的裂解氣凈

34、化。然后將除N2后的裂解氣送進(jìn)冷凝器；經(jīng)過冷凝系統(tǒng)冷卻，油氣分為凝結(jié)的裂解油和不凝結(jié)的熱解氣；(5) 裂解油收集在集油罐中，可當(dāng)做工業(yè)用油，熱解氣經(jīng)過凈化系統(tǒng)后進(jìn)入儲氣罐，可作為熱解反應(yīng)提供燃燒的氣體；(6) 控制系統(tǒng)根據(jù)液位傳感器信號控制熱解油在集油罐的與儲油罐之間的自動存貯；燃燒煙氣經(jīng)過凈化系統(tǒng)處理后直接排入大氣，煙道中帶出的熱量可利用余熱回收裝置回收，進(jìn)而用于烘干濕輪胎；(7) 裂解反應(yīng)完成，反應(yīng)釜冷卻到一定溫度，電機(jī)帶動裂解反應(yīng)裝置反轉(zhuǎn)，裂解碳從進(jìn)料端傳送到油氣出口端，經(jīng)螺旋出渣器旋轉(zhuǎn)排出反應(yīng)釜，實(shí)現(xiàn)自動密封出渣，鋼絲由鋼絲牽引機(jī)從進(jìn)料口拉出，完成一次生產(chǎn)加工。3 熱解技術(shù)的主要設(shè)備設(shè)

35、計高效環(huán)保型廢舊輪胎裂解設(shè)備主要由廢舊輪胎預(yù)熱系統(tǒng)，輪胎裂解系統(tǒng)，加熱爐加熱系統(tǒng)，送風(fēng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，預(yù)熱回收系統(tǒng)，油氣分離系統(tǒng)，固體回收系統(tǒng)和尾氣處理系統(tǒng)。3.1預(yù)熱倉將廢舊輪胎切割成小塊(1cm3左右)，然后將廢舊輪胎小塊進(jìn)行清洗、烘干、初步磁選等工序后批量進(jìn)入預(yù)熱倉。在預(yù)熱倉先進(jìn)行充氮排空氣的操作，使預(yù)熱倉氧氣排出，創(chuàng)造非氧化環(huán)境。然后在蜂窩式加熱爐所產(chǎn)生的高溫?zé)犸L(fēng)下進(jìn)行預(yù)熱操作，廢舊輪胎的小塊在預(yù)熱倉中處于熱的N2氣氛中，防止了空氣中的氧氣對實(shí)驗(yàn)的干擾。這個工序目的是除去廢舊輪胎小塊中的水分，并且將其預(yù)熱到260左右，為下一步裂解做準(zhǔn)備。同時，在裂解倉的外部結(jié)構(gòu)上設(shè)計抽氣泵，將預(yù)熱中產(chǎn)

36、生的熱蒸汽通過泵抽出廢舊輪胎的裂解流程中。設(shè)計預(yù)熱倉中的預(yù)熱設(shè)備的外形如圖3-1所示。水蒸氣出口 廢舊輪胎小塊移動方向 圖2裂解倉 圖3-1預(yù)熱倉 為了使輪胎樣品很好的預(yù)熱，裂解倉內(nèi)部所充的氮?dú)庖彩怯袦囟鹊?。同時，為了讓輪胎小塊達(dá)到預(yù)熱后的260，裂解倉中的氮?dú)鉁囟仍O(shè)置為300。裂解倉中空腔內(nèi)的氮?dú)鉁囟纫苍O(shè)置為300。這樣既可以減少設(shè)備之間內(nèi)部的熱應(yīng)力，還可以高效的完成預(yù)熱過程。裂解倉設(shè)計中分為兩段，前半部分主要是加熱中出去水分，后半部分的主要工作是將輪胎的樣品快速升溫。廢舊輪胎的熱熔是3500J/(kg*)，輪胎小塊的密度800kg/m3.，這樣得到的輪胎小塊的體積大約是0.125m3，預(yù)熱

37、倉的大小根據(jù)這個體積數(shù)值設(shè)計為截面是500m的正方形，其內(nèi)部是中空的，總長度設(shè)計為6000mm。加熱的前半部分的長度是3000mm后半部分長度是3000mm。所以總體的預(yù)熱倉的長度設(shè)計為6000mm，高度設(shè)計為500mm，在前半段的除空氣過程中，抽空氣的接口半徑設(shè)計為100mm（目的就是盡量快速的和高效的除去倉中的空氣）。 在設(shè)計預(yù)熱倉中的預(yù)熱設(shè)備主體的參數(shù)優(yōu)化中外形如3-2圖所示，將廢舊輪胎小塊放在空心的加熱盒上表面，在加熱盒里通過加熱的氮?dú)?，通過熱傳導(dǎo)和熱交換對廢舊輪胎小塊進(jìn)行預(yù)熱。 N2 圖3-2 預(yù)熱加熱設(shè)備本次試驗(yàn)的廢舊輪胎的使用量是100kg，根據(jù)之前查的輪胎的密度，和一些其他數(shù)據(jù)

38、，可得100kg輪胎的一些其他數(shù)據(jù)。根據(jù)公式可得其體積大約為0.125m3。本次的裂解試驗(yàn)的設(shè)計是間歇式的反應(yīng)過程。將0.125m3的廢舊輪胎的小塊放在預(yù)熱倉主體的平板上，考慮到將小塊加熱的均勻性和熱效率，將小塊緊密的單層排列在平板上，所以在抽完空氣后，輪胎小塊進(jìn)入預(yù)熱主體的過程前段有一個控制高度的擋板，作用就是讓小塊單層緊密排列。鑒于輪胎小塊的高度，把擋板的高度設(shè)置為2mm。在前半部分的除水倉中，由于需要將其加熱產(chǎn)生的熱蒸汽排出，所以使用的由熱風(fēng)爐送來的熱風(fēng)可以不達(dá)到300（可以使用管道回收的預(yù)熱進(jìn)行加熱），但是不可以低于150。在抽出的熱空氣中，首先經(jīng)過干燥裝置除去其中的水分，之后就可以將

39、干燥裝置出來的氣體進(jìn)行回收重復(fù)使用，這樣可以使能源得到重復(fù)利用使熱量的利用率也增大。同樣的，后半部分和前半部分由于有擋板的阻隔，所以可以在前半部分的除水段抽空氣的時候，不至于對后半部分產(chǎn)生過大的影響。但是在后半部分預(yù)熱階段，所使用的有熱風(fēng)爐送來的熱氮?dú)獾臏囟缺仨氝_(dá)到300，以保證將輪胎預(yù)熱到規(guī)定的260左右。在整個階段中，處于裂解板的廢舊輪胎小塊都隨裂解板一起運(yùn)動。為了使小塊樣品得到很好的預(yù)熱，設(shè)置前進(jìn)速度是0.3m/s。在20秒的預(yù)熱過程中將小塊預(yù)熱到260后，送入到裂解倉，同時加入催化劑。照此預(yù)熱倉需要的總熱量大約是：W=cmt=3500*100*240 J=8.4*107 J 。（ c輪

40、胎熱熔是3500J/(kg*) m輪胎的質(zhì)量100kg t預(yù)熱前后的溫度差240）3.2裂解倉裂解設(shè)備是實(shí)現(xiàn)裂解是最后的反應(yīng)場所，它的設(shè)計成功與否是整個工藝的關(guān)鍵。在以前的很多的試驗(yàn)研究中，雖然都能得到質(zhì)量很好的裂解產(chǎn)物，但迄今未能實(shí)現(xiàn)在工業(yè)化的大生產(chǎn)，主要的原因是沒有設(shè)計出一個滿足工藝要求的裂解設(shè)備。所以設(shè)計一個合格合理的裂解倉至關(guān)重要。3.2.1 裂解倉中的問題和之前的設(shè)備針對本裂解工藝的特殊要求，除了基本的反應(yīng)條件要求外，在本裂解設(shè)備的設(shè)計中還應(yīng)注意以下幾個問題。(1) 進(jìn)料的復(fù)雜性廢輪胎種類眾多，且隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展輪胎性能也在不斷地改進(jìn)，因此對裂解設(shè)備來說進(jìn)料是很不確定的，相應(yīng)地，要

41、求設(shè)備的工藝參數(shù)在一定范圍內(nèi)應(yīng)可靈活調(diào)節(jié)。(2) 密封性要求由于裂解氣中富含氫氣等易燃易爆的烴類氣體，所以對裂解設(shè)備的泄漏應(yīng)有較為嚴(yán)格的控制措施。(3) 高溫的反應(yīng)條件裂解塔內(nèi)最高溫度高達(dá)750，顯然在爐體的密封與結(jié)構(gòu)設(shè)計時，其爐內(nèi)各結(jié)構(gòu)的熱膨脹量是必須考慮的關(guān)鍵因素。(4) 保溫要求在裂解塔中若保溫不當(dāng)，裂解氣易在裂解塔筒體低溫部位冷凝液化而流入塔底炭黑產(chǎn)物中，不但影響炭黑產(chǎn)物的質(zhì)量，甚至有可能形成粘糊狀的大塊物體堵塞炭黑排出口。3.2.2國內(nèi)外設(shè)備比較在試驗(yàn)研究中，流化床、固定床等結(jié)構(gòu)都曾被嘗試作為裂解裝置。在流化床中實(shí)現(xiàn)真空操作是很困難的，且裂解炭黑中易雜有砂等流化介質(zhì)。在C Roy 等

42、人開發(fā)的以熔融鹽為傳熱介質(zhì)的設(shè)備中，采用了雙層加熱盤片結(jié)構(gòu)，如圖3-3所示。其優(yōu)點(diǎn)是采用臥式結(jié)構(gòu)，安裝較方便，且對密封要求低，較易實(shí)現(xiàn)真空操作。但該結(jié)構(gòu)對操作要求很高，在操作過程中若發(fā)生斷電等事故，一旦融熔鹽發(fā)生冷卻、凝固，將導(dǎo)致整套裂解裝備的報廢。圖3-3外國裂解設(shè)備示意圖1電加熱器；2水平加熱盤；3傳動裝置；4螺旋送料器；5密閉保溫箱溫州市化工研究所采用了回轉(zhuǎn)筒的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-4所示7。裂解塔本體以一定的速度回轉(zhuǎn)，為提高傳熱效果，本體外壁設(shè)置螺旋帶，內(nèi)壁設(shè)有翅片。該結(jié)構(gòu)存在著大直徑回轉(zhuǎn)筒的動密封問題，因此不易采用分段加熱方式。若僅采用圖中所示的單段加熱方式，則裂解反應(yīng)集中區(qū)為煙道

43、氣的低溫區(qū)，因此要確保橡膠小塊達(dá)到一定的裂解溫度，就要求有較高的進(jìn)口煙氣溫度。圖3-4國內(nèi)開發(fā)裂解爐示意圖1變距螺旋加料機(jī)；2煙道氣進(jìn)口；3裂解爐本體；4煙道氣出口；5裂解氣出口；6等距螺旋出料機(jī)在處理量加大、裂解爐本體長度加長時，問題更加突出。另外，本體外壁螺旋帶與外殼之間也為動密封，且裂解反應(yīng)中煙氣流速一般高達(dá)20m/s以上，因此煙道氣易發(fā)生短路，控制不當(dāng)，也將大大降低傳熱系數(shù)。3.2.3立式裂解塔結(jié)構(gòu) 圖3-5裂解倉1-輪胎料塊；2-煙道氣；3-外殼體；4-加熱盤；5-刮料組件；6-主軸裂解倉在廢舊輪胎的整個裂解裝置中是反應(yīng)最核心的設(shè)備。適用于改性再生的技術(shù)，該技術(shù)主要是高溫裂解，即廢舊

44、輪胎經(jīng)過沖洗后切成1mm的小塊，經(jīng)過預(yù)熱后，送入通有加熱介質(zhì)的裝置，在催化劑作用下完全裂解，得到氣態(tài)產(chǎn)物和我固態(tài)物鋼絲和炭黑。其中氣態(tài)產(chǎn)物再經(jīng)冷凝可得可燃?xì)夂土呀庥汀＿@種方法既避免了廢舊輪胎對環(huán)境的污染，又獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，因此受到廣泛的關(guān)注。裂解倉的主要結(jié)構(gòu)主要由加熱盤系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，刮料攪拌系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)和煙道氣分離系統(tǒng)組成（見上圖3-5）。塔上部布置的空心加熱圓盤是進(jìn)行裂解反應(yīng)的主要場所，由間隔排列的大小空心圓盤組成，內(nèi)部通有高溫?zé)煹罋猓ㄓ闪呀猱a(chǎn)生的不凝可燃?xì)夂透郀t廢氣在蜂窩式加熱爐燃燒調(diào)溫后送入），使加熱盤表面保持較高的溫度。上部刮料攪拌系統(tǒng)由主軸，耙臂和掛料耙葉組成，裂解塔下部布置

45、的數(shù)層冷卻盤，同樣由間隔排列的大小空心盤組成，盤內(nèi)通有冷卻水。下刮料系統(tǒng)由下主軸，耙臂和耙葉組成。初步設(shè)定裂解1kg的廢舊輪胎的N2使用量是0.5m3的N2。塔上部布置的多層空心加熱圓盤是該裂解塔的主要部件，由間隔排列的大小空心圓盤組成，其內(nèi)部通入700-750的高溫?zé)煔猓ㄓ闪呀猱a(chǎn)生的可燃?xì)怏w燃燒調(diào)溫后送入），使加熱盤面溫度保持在500-600。橡膠小塊從塔頂進(jìn)料口進(jìn)入裂解塔內(nèi)并落在第一層大加熱盤上，然后在耙葉的推動下，從大盤外緣向內(nèi)緣作螺旋線移動，最終從大盤內(nèi)孔落入下層小盤；小盤上的料塊在耙葉推動下從小盤內(nèi)緣向外緣沿螺旋線移動，最終從小盤與塔壁間的環(huán)隙中落入下一層大盤上。如此內(nèi)外交替，在加熱

46、盤上不斷吸熱升溫和完成熱裂解過程。耙葉、耙桿由轉(zhuǎn)軸、主電機(jī)及減速傳動系統(tǒng)帶動下沿盤表面旋轉(zhuǎn)。由于裂解反應(yīng)生成的炭黑產(chǎn)物溫度高達(dá)400，直接排出至空氣易燃，故需進(jìn)行冷卻才可排出裂解塔。因此在該裂解塔的下部布置了數(shù)層冷卻圓盤，同樣由間隔排列的大小空心圓盤組成，盤內(nèi)通入冷卻水。裂解塔的出料系統(tǒng)如圖3-6所示，炭黑在出料刮板的旋轉(zhuǎn)推動下從排出口進(jìn)入螺旋進(jìn)料器中，再進(jìn)入細(xì)磨機(jī)中。圖3-6塔底炭黑出料系統(tǒng)1外錐筒；2刮料器；3出料口；4轉(zhuǎn)軸；5安裝門另外，對裂解設(shè)備要求較嚴(yán)格的密封問題在該設(shè)備中得到了較好的解決。設(shè)備中密封部位主要為塔底與塔頂?shù)妮S密封以及煙道氣管道與筒體的密封，在以后的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，后者最為

47、關(guān)鍵。煙道氣進(jìn)口管道內(nèi)的煙氣溫度高達(dá)750，熱膨脹量最大，此處的密封也最容易出問題。因此在該設(shè)備中，除了與筒體聯(lián)接處的可移動密封裝置外，還在筒體外部加了一帶膨脹節(jié)的密封罩分別與筒體和煙道氣管道相焊接，以保證該處的密封安全。從上述結(jié)構(gòu)分析可知，該結(jié)構(gòu)作為裂解設(shè)備主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：(1) 傳熱效率高該設(shè)備以傳導(dǎo)方式為主進(jìn)行傳熱。橡膠塊在盤面上沿螺旋線移動使橡膠塊與盤面的接觸加熱路線延長了幾倍，同時由于耙葉對橡膠塊的不斷翻動和攪拌作用也使盤面的熱傳導(dǎo)效率大大提高。(2) 結(jié)構(gòu)簡單該裂解塔中不存在難以加工的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，制造方便，經(jīng)濟(jì)，操作簡單、安全。(3) 反應(yīng)條件調(diào)節(jié)靈活耙葉、耙桿三維可調(diào)，可靈活調(diào)

48、節(jié)橡膠小塊在盤表面的徑向移動速度，從而實(shí)現(xiàn)對裂解時間的調(diào)控；主電機(jī)采用調(diào)速電機(jī)，可宏觀控制橡膠小塊停留時間，保證裂解反應(yīng)的完成；可通過預(yù)設(shè)控溫點(diǎn)的溫度來調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度并保持穩(wěn)定；爐內(nèi)壓力可由風(fēng)機(jī)來加以調(diào)節(jié)。(4) 自動化程度較高在中試過程中，所有輔助設(shè)備的開關(guān)控制以及所有測試點(diǎn)的壓力、溫度的顯示與控制都集中在一塊面板上，在實(shí)際操作中僅需1-2名操作工。并且下一階段試驗(yàn)準(zhǔn)備把控制板上所有信息采集到計算機(jī)中，由軟件對整個工藝流程進(jìn)行智能控制。目前已完成了年處理量3kt 的工業(yè)試驗(yàn)裝置的制造與試驗(yàn)。該裂解塔筒體內(nèi)徑1600mm，總高9m；在塔內(nèi)共設(shè)有9塊加熱盤，上面7塊作為預(yù)熱段分成3組并聯(lián)，下面2塊

49、高溫盤保證橡膠塊的裂解充分；與加熱盤相距一段垂直距離設(shè)有2塊冷卻盤，冷卻盤內(nèi)流道通常溫冷卻水。在試驗(yàn)中橡膠切塊粒徑大小為10-20mm，電機(jī)轉(zhuǎn)速4r/min，加熱時保證高溫段小盤與筒體間隙處空氣溫度400左右，爐內(nèi)壓力控制在1.96kpa的負(fù)壓水平。裂解倉的工作原理。切割成的廢舊輪胎料從塔頂加料口進(jìn)入裂解塔，在耙葉的攪動下，從大盤外緣想內(nèi)做螺旋線移動，最后從大盤內(nèi)孔落入下層小盤。小盤上的料塊在耙葉推動下，從小盤內(nèi)緣向外緣呈螺旋線移動，到達(dá)外緣后再從小盤與筒壁間的環(huán)隙落到下一層大盤。如此內(nèi)外交交替，在加熱盤上不斷吸熱升溫，最終完成熱解過程。裂解生成的炭黑經(jīng)下部冷卻盤冷卻后從裂解塔底部連續(xù)排出，氣

50、態(tài)產(chǎn)物則從塔頂?shù)挠蜌獬隹诠鼙伙L(fēng)抽出，送冷凝器冷凝得到具有較高燃燒值的液態(tài)油和以及烴類為主的可燃性氣體。一般情況下，蜂窩式加熱爐在送風(fēng)的過程中，剛開始的熱風(fēng)，由于溫度不穩(wěn)定，所以將其送達(dá)到預(yù)熱爐中對廢舊輪胎的小塊進(jìn)行加熱。待熱風(fēng)爐中的風(fēng)溫和風(fēng)量穩(wěn)定后，再送入到裂解倉。整個裂解塔的加熱盤分為預(yù)熱段和高溫段，通過并聯(lián)管路供氣。其中預(yù)熱段完成升溫和裂解的雙重工作，高溫段則是考慮到輪胎物料特性差異而進(jìn)一步設(shè)置的加熱盤，以保證廢舊輪胎的完全裂解。廢舊輪胎小塊從裂解倉上部進(jìn)入到裂解倉最上部的第一個裂解板上，同時在上部的入口處加入催化劑（催化劑的作用是降低裂解反應(yīng)所需要的溫度，節(jié)約能源提高效率）。裂解廢舊輪胎

51、的溫度設(shè)置為550，裂解倉內(nèi)充滿著550的氮?dú)?，裂解倉的煙道氣也是550的氮?dú)狻悠沸K在裂解倉中逐層向下移動的過程中，擋板一直將其有上一層刮到下一層。在此過程中，擋板也起到了將小塊樣品攪拌的作用，使廢舊輪胎受熱均勻，快速高效的發(fā)生裂解反應(yīng)。在本次設(shè)計中，裂解溫度是600，設(shè)計裂解倉的裂解層數(shù)為10層，層層之間的高度設(shè)置為300mm，這樣裂解倉的有效高度為3.0m。所需要的總熱量是：W=cmt=3500*100*340=1.19*108J 。（ c輪胎熱熔是3500J/(kg*) m輪胎的質(zhì)量100kg t預(yù)熱前后的溫度差340 ）在裂解倉的頂部，有廢舊輪胎小塊樣品的進(jìn)入口，由于裂解反應(yīng)設(shè)置發(fā)

52、生為間歇式，所以這個進(jìn)入口應(yīng)設(shè)置為有擋板的試樣。當(dāng)樣品進(jìn)入的時候擋板打開使小塊進(jìn)入。在廢舊輪胎完全進(jìn)入之后，擋板關(guān)閉。在裂解倉的頂部，除了樣品進(jìn)入口外還有一個抽氣孔。這個抽氣孔的作用是將裂解產(chǎn)生的裂解熱氣抽出裂解倉，進(jìn)行下一步的冷卻分離操作。3.3 蜂窩式加熱爐3.3.1蜂窩式加熱爐的容量在之前進(jìn)行廢舊輪胎的裂解處理過程中，很多人認(rèn)為其是能源消耗很大的工序，效益不是很好。究其主要原因，就是在輪胎裂解的過程中，供熱源是電源，這樣會造成很大的費(fèi)用。針對這一情況，現(xiàn)在利用蜂窩式加熱爐作為整個裝置的熱量來源，減小成本，獲得更大的效益。蜂窩式加熱爐的煤氣來源是高爐煤氣和在廢舊輪胎裂解后產(chǎn)生的可燃性氣體。

53、高爐煤氣為煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要成分為：CO, CO2, N2、H2、CH4等 其中可燃成分CO含量約占25%左右，H2、CH4的含量很少 CO2, N2的含量分別占15%, 55% 。將高爐煤氣除塵后得到的可燃性氣體可用于蜂窩式加熱爐的燃料。我們在前面已經(jīng)提到，裂解1kg的廢舊輪胎的N2使用量是0.5m3的N2。在本次設(shè)計的實(shí)驗(yàn)中，預(yù)定的廢舊輪胎的質(zhì)量是100kg 的廢舊輪胎的小塊樣品所需要的氣體量就是50m3。有因?yàn)槲覀兊脑O(shè)計的裂解反應(yīng)是間歇式的，所以我們設(shè)計的蜂窩式加熱爐的容量是單次可以輸出大于50m3。預(yù)熱倉的所需熱量是8.4*107 J ，裂解倉的所需熱量是1.19*108 J，總計熱量，考慮到熱量的散失等條件，是2.5*108J。3.3.2蜂窩式加熱爐的加熱原理蜂窩式加熱爐的外形如圖3-7所示：蜂窩式加熱爐的原理：首先關(guān)閉熱風(fēng)管道開關(guān)、冷風(fēng)管道，打開