關(guān)于回轉(zhuǎn)爐熱解處理回收廢輪胎探討

劉海龍

摘 要：廢輪胎是一種環(huán)境污染物，為了減少其對自然環(huán)境的影響，世界各個國家開展了對于廢輪胎再利用的研究。目前社會中常見的廢輪胎處理方法有翻新法、制造膠粉、再生膠、熱解法等幾種方法，其中熱解法具有處理效率高、處理量大且對環(huán)境污染小的優(yōu)勢，符合現(xiàn)代節(jié)能環(huán)保的廢棄物處理原則。因此，文章主要針對回轉(zhuǎn)爐熱解處理回收廢輪胎展開分析。

關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)爐熱解處理；回收利用；廢棄輪胎

目前各個國家在廢輪胎回收利用方面都取得了一定的成果，但是實際應(yīng)用和商業(yè)應(yīng)用的有關(guān)報道較少。目前常見的熱解法有很多，例如催化熱解、真空熱解、加氫熱解、自熱熱解等方法，所采用的形式也有所不同，例如移動床、固定窗、回轉(zhuǎn)爐等[1]。各種熱解方法都有其特殊的性能，且主要回收的是其中1～2種熱解產(chǎn)物。而文章主要針對回轉(zhuǎn)爐熱解法的應(yīng)用展開討論。

一、回轉(zhuǎn)爐熱解處理技術(shù)分析

目前常見的廢輪胎二次回收技術(shù)有直接利用法、機(jī)械破碎法、熱解法等等，還能夠直接作為燃料使用，在這些方法中，熱解法具有比較突出的優(yōu)勢，包括回收率和附加值較高、可使用多種熱解油、對環(huán)境的污染小等優(yōu)點，目前國內(nèi)外各個研究所紛紛對其展開了一系列的研究[2、3]。目前主要研究的熱解工藝包括流化床、移動床、回轉(zhuǎn)爐等，其中以回轉(zhuǎn)率對進(jìn)料規(guī)格的要求較低，并且在處理過程中能夠通過不斷翻轉(zhuǎn)廢胎從而使其受熱均勻，成為目前市場中應(yīng)用最為頻繁的熱解處理技術(shù)。回轉(zhuǎn)爐熱解工藝可以分為外熱式與內(nèi)熱式，外熱式是指間接加熱的方式，而內(nèi)熱式主要是指讓廢輪胎直接加熱的方式[4]。前者熱解量大且炭黑質(zhì)量好，燃熱性能好，污染排放量遠(yuǎn)低于內(nèi)熱式熱解工藝。因此，國內(nèi)外使用的回轉(zhuǎn)爐多為外熱式。

與流化床、固定床等熱解工藝相比，回轉(zhuǎn)爐熱解技術(shù)對于廢棄物的形狀、大小都沒有嚴(yán)格的要求，適用于任何固體廢棄物，對于廢輪胎的大小沒有要求，屬于一種慢速分解工藝。日本KS企業(yè)與意大利ENNA研究所共同開發(fā)的回轉(zhuǎn)爐設(shè)備具有典型性[5]。日本神戶志剛企業(yè)生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)爐熱解設(shè)備所生產(chǎn)的最終產(chǎn)物為燃?xì)?，并且采用的是整胎進(jìn)料的方式[6]。對于小型的廢輪胎熱解設(shè)備，在應(yīng)用前需要將廢輪胎進(jìn)行破碎處理，破碎大小需要根據(jù)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)決定。將輪胎整條破碎所需要花費一定的能量，而采用整胎投入的方式能夠節(jié)省能耗。目前在各種工業(yè)回收加工中，都是采用廢輪胎整個投入的熱解工藝，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

廢輪胎熱解之后會得到熱解油，熱解油雖然直接作為燃料油，但是經(jīng)濟(jì)效益不高；因此，需要對熱解產(chǎn)物的性質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，從而進(jìn)行深加工與精制，從而生產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益更高的產(chǎn)品，是現(xiàn)代廢輪胎回收企業(yè)需要研究的重要課題。目前的熱解工藝大多為對單一產(chǎn)品的回收利用，沒有一種能夠廣泛應(yīng)用于各種廢棄物的熱解技術(shù)，且大多設(shè)備需要先將廢輪胎進(jìn)行破碎處理，這樣就會導(dǎo)致能耗的增加，影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此創(chuàng)新熱解工藝是今后熱解技術(shù)發(fā)展的主要方向。

二、回轉(zhuǎn)爐熱解處理回收廢輪胎的產(chǎn)值

回轉(zhuǎn)爐熱解處理廢輪胎的產(chǎn)物與產(chǎn)量都是受到溫度、時間、廢輪胎的顆粒度、物料的翻轉(zhuǎn)速度等因素有密切的相關(guān)性。目前在其他文獻(xiàn)的研究中，都是使用細(xì)小廢輪胎顆粒進(jìn)行熱解實驗，但是對實際回轉(zhuǎn)爐熱解處理應(yīng)用的研究較少[7、8]。文章主要利用外熱式回轉(zhuǎn)爐熱解實驗，從而為該設(shè)備的實際應(yīng)用提供相應(yīng)的參考依據(jù)。

1.熱解實驗

實驗使用的設(shè)備為某企業(yè)提供的OT-7型回轉(zhuǎn)爐熱解廢輪胎回收處理設(shè)備，主爐的直徑有2.5m，長度為5m，轉(zhuǎn)速為0.2r/min。主要流程如圖1所示。先用破碎機(jī)將廢輪胎破碎處理，然后放入回轉(zhuǎn)爐中，燃燒室加熱的空氣進(jìn)入回轉(zhuǎn)爐，可以通過對燃料添加來控制溫度的升高以及升溫速度的控制，廢輪胎受熱空氣的影響裂解成高溫油氣，然后被送入分氣包，分氣包中的溫度與回轉(zhuǎn)爐相比更低，部分油氣在分氣包中會出現(xiàn)冷凝變化進(jìn)入渣油罐，其他油氣經(jīng)過冷凝處理之后的輸入儲油罐。剩余的無法冷凝的油氣，可以返回到燃燒室作為燃料使用。

將廢棄輪胎用破碎機(jī)破碎成30～50mm的小塊材料，本次研究填料500kg，圖2為回轉(zhuǎn)爐升溫速度為20℃/min時的曲線圖，如圖2所示。由圖可知，廢輪胎在溫度為200℃時有失重跡象，且初始失重非常緩慢，在280℃時失重速度加快，曲線在溫度為330℃時達(dá)到峰值，最大失重速度約為25kg/min，之后就呈緩慢下降的趨勢，大于350℃之后出現(xiàn)失重平臺，廢輪胎則達(dá)到完全熱解的程度。從曲線圖分析，在200～350℃時，失重率達(dá)到45%，280～330℃區(qū)間為快速失重的階段。

2.不同升溫速度對熱解的影響

本次研究分別進(jìn)行了10℃/min、20℃/min、30℃/min的實驗，所得結(jié)果如圖3所示。通過分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)升溫速度不同時，溫度只有超過了200℃才會出現(xiàn)明顯失重，失重曲線在不同升溫速度下的大致情況相似。雖則升溫速度的增加，廢輪胎的失重速度也呈相應(yīng)變化，熱解溫度也會隨之增加。

3.回轉(zhuǎn)爐熱解處理廢輪胎的熱解油分析

在分氣包中油氣會進(jìn)行初次降溫，與回轉(zhuǎn)爐溫度相比要更低大概80℃，除了少量在分氣包中冷凝的物質(zhì)會輸入渣油罐以及部分不能冷凝的油氣回收至燃燒室之外，大部分油氣都輸入儲油罐中，得到了熱解油。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，熱解得到的熱解油密度為9.6～9.8g/cm3，閃點僅為28℃。文章通過對所得到的熱解油進(jìn)行成分分析，發(fā)現(xiàn)其品質(zhì)較輕，成分主要為脂肪烴、芳香烴、輕質(zhì)脂肪烴等，其中烷烴和芳烴所占比重較大。

結(jié)束語

本次研究通過實驗證實，廢輪胎在回轉(zhuǎn)爐熱解溫度達(dá)到200℃時會出現(xiàn)明顯的失重，且在280～330℃時出現(xiàn)明顯升高，在之后又呈緩慢下降的趨勢。熱解之后的油氣經(jīng)過冷凝處理之后可得到渣油和熱解油。本次研究由于使用的設(shè)備比較簡陋，對于實際中的工作情況難以得到準(zhǔn)確的把握，要想得到回轉(zhuǎn)爐熱解處理回收廢輪胎的實際情況還有待進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹青，劉崗，鮑衛(wèi)仁等.生物質(zhì)與廢輪胎共熱解及催化對熱解油的影響[J].化工學(xué)報，2015，58（5）：1283-1289.

[2]嚴(yán)建華，高雅麗，張志霄等.廢輪胎回轉(zhuǎn)窯中試熱解油的理化性質(zhì)[J].燃料化學(xué)學(xué)報，2015，31（6）：589-594.

[3]李水清，姚強(qiáng)，池涌等.廢輪胎小型和中試規(guī)模熱解研究的實驗方法[J].燃燒科學(xué)與技術(shù)，2014，10（1）：42-50.endprint