輪胎煉膠廢氣凈化工藝及濃縮蓄熱燃燒設(shè)施調(diào)試分析

摘 要：輪胎煉膠廢氣凈化工藝的應(yīng)用，以及濃縮蓄熱燃燒設(shè)施的科學(xué)調(diào)試，均會(huì)影響輪胎生產(chǎn)質(zhì)量以及環(huán)境污染指數(shù)，故而應(yīng)予以重視。在此之上，本文重點(diǎn)從輪胎煉膠廢氣凈化工藝關(guān)鍵點(diǎn)與濃縮蓄熱燃燒設(shè)施調(diào)試措施兩個(gè)層面上進(jìn)行論述，經(jīng)由燃燒參數(shù)與沸石分子篩轉(zhuǎn)輪性能的優(yōu)化，可提升輪胎煉膠工序規(guī)范性。

關(guān)鍵詞：輪胎煉膠廢氣;凈化工藝;濃縮蓄熱燃燒設(shè)施

前言：輪胎煉膠作為輪胎生產(chǎn)環(huán)節(jié)重要步驟，在其經(jīng)過壓延、成型、硫化、檢驗(yàn)后方可正式制成輪胎。據(jù)相關(guān)調(diào)查：截至2020年11月份，我國(guó)外胎產(chǎn)量已突破3.94億，這表明輪胎在其生產(chǎn)階段產(chǎn)生的煉膠廢氣已成為主要污染物，要想實(shí)現(xiàn)輪胎制造產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，需改善廢氣凈化工藝，便于提高輪胎行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1 輪胎煉膠廢氣凈化工藝的關(guān)鍵點(diǎn)

1.1優(yōu)選吸附劑

輪胎作為交通工具的重要組成部分，其成分多包含聚合物以及橡膠等。而在其生產(chǎn)制造中，常需要經(jīng)過煉膠加工才能真正成為可使用的輪胎結(jié)構(gòu)。在煉膠中常需要通過母煉以及終煉兩個(gè)步驟。前者指的是用于生產(chǎn)輪胎的膠料在密煉機(jī)、壓片機(jī)輔助后，可在冷卻浸泡工藝下進(jìn)行存儲(chǔ)。后者是摻入硫磺等材料，混合制作成片狀物，繼而等待下一工序。在這期間，根據(jù)對(duì)應(yīng)的操作工藝將形成煉膠廢氣，其成分多有二硫化碳、硫化氫等物質(zhì)。在對(duì)其實(shí)施凈化時(shí)，應(yīng)選擇適合的吸附劑，促使煉膠在160℃高溫下，能夠得到合理凈化，避免對(duì)環(huán)境帶來嚴(yán)重危害。

適用于煉膠廢氣凈化工藝中的吸附劑，多為活性炭、分子篩。在吸附后，可避免廢氣排放至環(huán)境里，危害人體健康。其中活性炭的吸附效用較為顯著，尤其是在揮發(fā)性有機(jī)物吸附上效果較優(yōu)。但考慮到它的吸附溫度局限在80℃，對(duì)于煉膠廢氣40℃以上的加工環(huán)境有著一定的適用范圍，一旦超出標(biāo)準(zhǔn)，易加劇火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，反而會(huì)減弱煉膠凈化效果。對(duì)此，可推薦分子篩吸附劑，由于輪胎生產(chǎn)制造階段，面對(duì)高溫條件，若能選用分子篩吸附劑，可對(duì)廢氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行深層次吸附，考慮到分子篩孔徑可選擇性更強(qiáng)，故而若將其應(yīng)用于煉膠工序中，有利于提升凈化工藝的有效性。

1.2改善凈化條件

要想保證凈化工藝發(fā)揮出真正作用，還應(yīng)當(dāng)為煉膠廢氣提供良好的凈化條件，其中可從凈化設(shè)備以及凈化介質(zhì)上進(jìn)行研究。隨著我國(guó)輪胎產(chǎn)量的提高，煉膠廢氣規(guī)模較為龐大，這就導(dǎo)致所選擇的凈化設(shè)備應(yīng)當(dāng)滿足其凈化需求。所以，在選擇凈化設(shè)備時(shí)，需從經(jīng)濟(jì)性、凈化效率指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。本文以轉(zhuǎn)輪設(shè)備為重點(diǎn)研究對(duì)象，其操作更為便捷，既能實(shí)現(xiàn)吸附操作，又能實(shí)施冷卻處理，最終可保證輪胎制造企業(yè)保持穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)效益，在有限的時(shí)間里能夠保證煉膠廢氣得到充分凈化，避免單純考慮價(jià)格，導(dǎo)致凈化效果不佳[1]。

1.3把控影響因素

輪胎煉膠廢氣的凈化，還需要科學(xué)把握其影響因素，避免受溫度、傳熱介質(zhì)等因素的干擾，致使凈化成果脫離既定凈化目標(biāo)。其中關(guān)于凈化工藝實(shí)踐應(yīng)用中的傳熱介質(zhì)，可參照下述公式計(jì)算相對(duì)比熱容常數(shù)：

，其中ρb、Cpc、t、L、ρe、Cpg、Ue分別代表的是吸附材料密度、吸附材料熱熔、脫附風(fēng)密度、相對(duì)比熱容、吸附床厚度、脫附區(qū)占比、脫附風(fēng)流速。計(jì)算后可判定，若未達(dá)到脫附溫度，極易導(dǎo)致煉膠廢氣處理不到位，致使凈化工藝不能達(dá)到預(yù)期凈化目標(biāo)。據(jù)此，在凈化工藝中使用的吸附材料，其吸附能力的強(qiáng)弱與凈化溫度，都會(huì)影響凈化效果。應(yīng)結(jié)合具體的影響因素，合理調(diào)節(jié)吸附區(qū)環(huán)境，避免吸附材料在低速運(yùn)轉(zhuǎn)、低溫下破壞煉膠廢氣凈化穩(wěn)定性。

2 輪胎煉膠廢氣濃縮蓄熱燃燒設(shè)施調(diào)試措施

2.1合理調(diào)試濃縮蓄熱燃燒參數(shù)

（1）燃燒溫度

在輪胎煉膠廢氣凈化階段，采用的濃縮蓄熱燃燒設(shè)施，實(shí)則也是為了實(shí)現(xiàn)廢氣的科學(xué)凈化，使其原本有害成分轉(zhuǎn)化為水蒸氣等無害物質(zhì)，以此體現(xiàn)出輪胎生產(chǎn)流程的環(huán)保性。首先，濃縮蓄熱燃燒設(shè)施在實(shí)踐應(yīng)用中，需要先行采氣，將輪胎煉膠生產(chǎn)中生成的煉膠廢氣采集在一起，然后將其納入燃燒室，等待高溫處理，一般其燃燒溫度將達(dá)到760℃。面對(duì)如此高的溫度，煉膠廢氣將無法保持原有結(jié)構(gòu)，繼而經(jīng)過分解后形成可直接釋放到大氣中的成分。為了保證濃縮蓄熱操作更加高效，應(yīng)注重設(shè)施調(diào)試，使其保持穩(wěn)定性能。由于此類設(shè)施的燃燒溫度可調(diào)，為了進(jìn)一步驗(yàn)證溫度因素的影響程度，可聯(lián)合溫度效率計(jì)算公式，逐項(xiàng)分析在不同溫度下，煉膠廢氣的燃燒效率（）。

即，其中T、t0、ti分別指代的是燃燒溫度、進(jìn)出口煉膠廢氣實(shí)際溫度。

從上述公式中可發(fā)現(xiàn)：假設(shè)煉膠廢氣在燃燒室中僅停留0.9s其中每1m? 廢氣中富含0.286g非甲烷烴類物質(zhì)。在統(tǒng)計(jì)多組數(shù)據(jù)后，在760℃燃燒條件下，進(jìn)出口非甲烷烴類物質(zhì)含量即為每立方米315.5mg、11.4mg，而隨著升溫，其濃度有所變化，但整體上燃燒效率處于升高狀態(tài)，直至達(dá)到800℃，其濃度指標(biāo)符合我國(guó)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)2mg/m?。所以，應(yīng)將燃燒室溫度調(diào)至800℃，并盡量保持在820℃左右，以免超高溫加劇能源損耗。

（2）廢氣停留時(shí)間

根據(jù)上文中提到的0.9s停留時(shí)間，它的設(shè)定也是為了維持燃燒室凈化效率的穩(wěn)定性。雖然根據(jù)相關(guān)研究：在其超出0.9s后，它的凈化效率也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的提升，但整體提升幅度較低，此時(shí)耽誤的時(shí)間將很難表現(xiàn)出均衡性。因此，需將煉膠廢氣在燃燒室中的停留時(shí)間設(shè)置為0.9s，便于煉膠廢氣中的有害物質(zhì)得到大幅度處理?；诖耍P(guān)于燃燒設(shè)施參數(shù)的設(shè)定，應(yīng)以0.9s停留時(shí)間、810℃±10℃最為最優(yōu)化調(diào)試目標(biāo)，最終確保煉膠廢氣經(jīng)由濃縮蓄熱設(shè)施處理后，其凈化率更高。

2.2優(yōu)化沸石分子篩轉(zhuǎn)輪性能

沸石分子篩轉(zhuǎn)輪作為濃縮蓄熱燃燒設(shè)施中的重要結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)保證其具有優(yōu)良性能，故而在調(diào)試時(shí)，可從下述三個(gè)部分，促使在吸附凈化階段，煉膠廢氣能夠得到可靠的保障：

（1）轉(zhuǎn)速，在不同轉(zhuǎn)速下，煉膠廢氣的凈化效率將出現(xiàn)差異。結(jié)合相關(guān)研究數(shù)據(jù)：若將溫度設(shè)定為40℃，可按照每小時(shí)2r、3r、4r乃至7r的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量其進(jìn)出口非甲烷烴類物質(zhì)濃度，可發(fā)現(xiàn)，其中出口濃度始終處于下降趨勢(shì)，而凈化效率則在轉(zhuǎn)速達(dá)到每小時(shí)6r時(shí)出現(xiàn)回升狀態(tài)，由此證實(shí)，在其轉(zhuǎn)速調(diào)試中，需將其控制在每小時(shí)6r以下，繼而實(shí)現(xiàn)煉膠廢氣的充分燃燒。

（2）濃度，不同濃度下，沸石分子篩轉(zhuǎn)輪表現(xiàn)出來的性能也不一樣。一般在對(duì)煉膠廢氣中的非甲烷烴類進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，其濃度較大，則沸石分子篩物質(zhì)的吸附強(qiáng)度更大，此時(shí)會(huì)隨著濃度上升，凈化率增加。因此，應(yīng)根據(jù)具體生產(chǎn)情況，制定科學(xué)的凈化計(jì)劃，促使分子篩轉(zhuǎn)輪展現(xiàn)出顯著特征，杜絕煉膠廢氣污染事件[2]。

（3）風(fēng)速，廢氣作為一種氣態(tài)物質(zhì)，在其進(jìn)入燃燒室時(shí)，往往存在不同移動(dòng)速度。而隨著風(fēng)速的增加，其凈化效率將與其呈反相關(guān)關(guān)系，多源于風(fēng)速的提升，致使廢氣燃燒接觸面減小。特別是在其超出每秒0.5m的移動(dòng)速度時(shí)，其效率下降。對(duì)此，需注重風(fēng)速的合理調(diào)試。

結(jié)論：

綜上所述，輪胎煉膠廢氣在其凈化后，能夠削弱對(duì)環(huán)境的污染，而且經(jīng)由濃縮蓄熱燃燒設(shè)施的精準(zhǔn)調(diào)試，還可提高輪胎凈化效率，促使輪胎產(chǎn)業(yè)擁有良好的發(fā)展前景。對(duì)此，應(yīng)從燃燒參數(shù)、轉(zhuǎn)輪性能上進(jìn)行分析，給出可行性優(yōu)化對(duì)策，便于輪胎在其煉膠操作中，能夠妥善處理排污難問題，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)興旺發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬也. 輪胎煉膠廢氣凈化工藝及濃縮蓄熱燃燒設(shè)施調(diào)試研究[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2019.

[2]劉強(qiáng)彩. 密煉機(jī)煉膠生產(chǎn)線煙氣處理技術(shù)研究[D].青島科技大學(xué)，2020.

作者簡(jiǎn)介：

鐘青松（1978.5-），男，漢族，籍貫：富陽(yáng)，最高學(xué)歷：本科，目前職稱：工程師，研究方向：輪胎制造工藝。