CN101805636B - 一种废轮胎气化装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废旧轮胎气化装置和方法，废旧轮胎气化装置的主体为设有顶盖的竖立圆筒状气化炉，气化炉内的中央设有底端和气化炉底端面连接的中空圆柱体，中空圆柱体的高度至少和气化炉的高度相当，中空圆柱体上端口和进气管道连接，中空圆柱体侧壁偏下端设有若干贯穿小孔；气化炉内还设有点火装置，气化炉顶盖和气化炉壁形成可拆分的密封配合，顶盖的中心开有和中空圆柱体外径密封配合的孔，气化炉壁上设有出气口，出气口通过管道连接至烟气冷凝和净化设备。
Description
技术领域
本发明涉及到废旧轮胎的资源化利用，更具体地说是一种以废旧轮胎为原料，在加入气化剂条件下，采用气化法处理废轮胎制取可燃气体的装置和方法。
背景技术
21世纪，人类进入知识经济、循环经济时代。世界各国正把“发展循环经济″和″建立循环型社会”作为实现可持续发展的重要途径，循环经济要求以废旧物资“减量化，无害化，资源化，再使用，再循环”为社会经济活动的行为准则。
随着汽车工业的发展，废旧轮胎的生成量也越来越多。据世界环境卫生组织统计，世界废旧轮胎积存量已达30亿条，并以每年约10亿条令人惊诧的数字增长。废旧轮胎作为可资源化的高分子材料的循环、再生利用，已引起世界各国的关注。在发达国家，以废旧轮胎无偿利用，减免税赋，政府补贴，并以扩大资源利用量的立法方式予以支持。展望21世纪，废旧轮胎回收再生利用将是知识经济时期的新型产业，是国家鼓励发展的充满希望的“朝阳”产业。
废轮胎属于高分子聚合物材料，自然条件下很难降解。目前，大多数的废轮胎采用填埋或积存的方法处理，占用大量有价值的土地空间，造成了环境污染，只有一小部分废轮胎用于再利用和再循环。我国废旧轮胎综合利用的途径大致有一下几种：
1、废旧轮胎原形直接利用。用作港口码头及船舶的护舷、防波护堤坝、漂浮灯塔、公路交通墙屏、路标以及海水养殖渔礁、游乐游具等，但使用量少，不到废轮胎量的1％。
2、热分解。废轮胎在高温下分离提取燃气、油、炭黑、钢铁等，然而由于投资大，回收费用高，且回收物质质量欠佳又不稳定，因此，这种回收利用方式目前很难推广。
3、旧轮胎翻新。旧轮胎翻新不仅可延长轮胎使用寿命、节约能源、节约原材料、降低运输成本，而且减少环境污染。根据我国及国际标准，轿车轮胎只能翻新1次，载重汽车轮胎也只能进行有限次数的翻新。因此，每年依然有大量的轮胎彻底报废。翻胎硫化过程中溶剂、胶合剂和橡胶化合物所产生的易挥发有机化合物，对环境和人类健康有一定的危害。
4、生产再生橡胶。再生胶生产是指经过物理、化学处理，使橡胶中的碳硫键和硫硫键断裂，其弹性状态变成具有塑性和粘性的、能够再硫化的橡胶的过程。再生胶具有良好的塑性、收缩性小、流动性好、耐老化性，以及良好的耐热、耐油和耐酸碱性等优点，缺点是吸水性、耐磨性及耐疲劳性差。再生胶生产利润低、劳动强度大、生产流程长、能源消耗大、环境污染严重。
5、生产硫化橡胶粉。这是一门新兴材料科学，是集环保与资源再生利用为一体的很有发展前途的回收方式。但是，胶粉工业在我国刚起步，生产企业才几十家，年产量不到5万吨，还没有形成新兴的产业，无法处理大量堆存的废旧轮胎。
废旧轮胎气化是将废旧轮胎有机成分在还原性气氛下与气化剂反应生成燃气的过程。整个气化过程分为热解阶段、氧化阶段和还原阶段。在热解过程中，高分子有机物受热后分解为低碳链的有机化合物，其中一部分挥发分在常温下以气态形式存在，也有一部分发生脱水聚合反应生成焦油。热解阶段产生的挥发分会与通入气化反应器的氧气发生气化燃烧反应，此阶段生活废轮胎气化反应体系的温度迅速升高，物料通过氧化区以后便进入还原阶段，热解和氧化阶段产生的CO2和未参加反应的固定碳进一步反应形成CO，同时也伴随着H2O和CO2、CO反应形成CH4等其他的反应。
根据废轮胎具有热值高，水分和灰分含量低等特点，与翻新、制造胶粉和再生胶、焚烧、热解等废旧轮胎处理方法相比，气化法具有对废轮胎处理量大、效益高和环境污染小等特点，更符合废弃物处理的资源化、无害化和减量化原则。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种无污染、结构简单、造价低廉的废轮胎处理装置，和将整体废轮胎直接进行气化进而获得热能和可燃气体的废轮胎资源化利用方法。
实现本第一个发明目的的技术方案是：一种废轮胎气化装置，主体为设有顶盖的竖立圆筒状气化炉，气化炉内的中央设有底端和气化炉底端面连接的中空圆柱体，中空圆柱体的高度至少和气化炉的高度相当，中空圆柱体上端口和进气管道连接，中空圆柱体侧表面设有若干贯穿小孔，气化炉内还设有点火装置，气化炉顶盖和气化炉壁形成可拆分的密封配合，顶盖的中心开有和中空圆柱体外径密封配合的孔，气化炉壁上设有出气口，出气口通过管道连接至烟气冷凝和净化设备。
本发明的装置使废轮胎密闭气化，中空圆柱体用于串接废轮胎，并通过贯穿小孔为气化炉内提供助燃气体。
作为本发明的进一步改进，所述气化炉底端面与气化炉壁形成可拆分的密封配合，即底端面为底盖，方便清理轮胎气化燃烧后产生的碳粉和钢丝。
作为本发明的进一步改进，所述气化炉内装加热装置，需要时用于提高炉温。
实现本发明第二个发明目的的技术方案是：一种废轮胎气化方法，步骤为：
(1)将废轮胎装入气化装置，密闭；
(2)通过进气管道对气化装置通入气化剂，气化剂可以是空气、氧气、水蒸汽、空气和水蒸汽、氧气和水蒸汽、二氧化碳气等；
(3)由点火装置在气化装置内点燃废轮胎；
(4)气化合成气通过出口进入烟气净化装置净化处理；
(5)气化完成后，打开气化装置底盖，排出残渣及钢丝。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中进一步包括在点燃废轮胎时加辅助燃料，如：柴油、液化气，
作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中进一步包括由加热装置维持炉温在一定范围。
本发明结构简单，易于实施，可通过调节操作过程中气化剂的种类及组成、温度等工艺条件调节产气量和气体的组成，并视情况需要与否决定是否外加热及添加催化剂。
采用本发明可利用废弃的旧轮胎制取高热值的可燃气，在实现废弃资源有效处理的同时得到了高热值的清洁能源，为减排二氧化碳做了贡献，具有较大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明实施废旧轮胎气化的固定床气化炉示意图
其中：1-气化炉底盖；2-气化炉外壁；3-气化炉顶盖；4-设有进气孔的中空圆柱里壁；5-废旧轮胎，B为烟气出口。
具体实施方式
下面结合实施例做进一步说明。
实施例1
如图1所示，废旧轮胎的固定床气化炉。其中：1-气化炉底盖；2-气化炉外壁；3-气化炉顶盖；4-设有进气孔的中空圆柱侧壁；5-废旧轮胎。
气化炉为设有底盖1、顶盖3的竖立圆筒，气化炉内的中央设有底端和气化炉底端面连接的中空圆柱体4，中空圆柱体的高度至少和气化炉的高度相当，中空圆柱体上端口和进气管道连接，中空圆柱体侧壁偏下端设有若干贯穿小孔。气化炉内还设有点火装置，气化炉顶盖3、底盖1都和气化炉壁2形成可拆分的密封配合，顶盖的中心开有和中空圆柱体外径密封配合的孔，气化炉壁上设有出气口，出气口通过管道连接至烟气冷凝和净化设备。
本发明的气化装置中，气化炉使废轮胎密闭气化，中空圆柱体用于串接废轮胎，并通过贯穿小孔为气化炉内提供气化剂。
气化炉下端盖1可打开，方便清理轮胎气化燃烧后产生的残渣和钢丝。
当空气为气化剂时，气化处理废旧轮胎，包括以下步骤：
(1)打开顶盖3将废轮胎加入气化炉，关上顶盖并保证气密性良好；
(2)通过与中空圆柱体上端相连的进气管通入空气，使空气过量系数维持在0.2～0.6之间；
(3)用点火器点燃底部废轮胎，点燃时需加辅助燃料，如：柴油；
(4)使气化炉炉温维持在650℃～850℃之间，气化合成气由出口B进入烟气净化系统；
(5)气化完成后，打开底端盖1，排出残渣及钢丝。
实施例2
如图1所示，本例与实施例1基本相同，不同的是所用的气化剂为纯氧气，包括以下步骤：
(1)打开顶盖3将废轮胎加入气化炉，关上顶盖并保证气密性良好；
(2)通过与中空圆柱体上端相连的进气管通入纯氧，使加入氧气的量为理论需氧量的0.2～0.4之间；理论需氧量即轮胎完全燃烧需要的氧气量，可根据轮胎的数量计算；
(3)用点火器点燃底部废轮胎，点燃时需加辅助燃料，如：柴油；
(4)使气化炉炉温维持在650℃～850℃之间，气化合成气由出口B进入烟气净化系统；
(5)气化完成后，打开底端盖1，排出残渣及钢丝。
实施例3
如图1所示，本例与实施例1基本相同，不同的是所用的气化剂为水蒸汽且气化炉内装加热装置(加热装置在图1中未表示)，包括以下步骤：
(1)打开顶盖3将废轮胎加入气化炉，关上顶盖并保证气密性良好；
(2)把由蒸汽发生器产生的水蒸汽通过与中空圆柱体上端相连的进气管加入气化炉，水蒸汽与废轮胎的质量比控制在0.6～1.2之间；
(3)用加热装置把气化炉炉温控制在700℃～900℃之间；
(4)气化合成气由出口B进入烟气净化系统；
(5)气化完成后，打开底盖1，排出残渣及钢丝。
实施例4
如图1所示，本例与实施例3基本相同，不同的是所用的气化剂为空气和水蒸气，包括以下步骤：
(1)打开顶盖3将废轮胎加入气化炉，关上顶盖并保证气密性良好；
(2)通过与中空圆柱体上端相连的进气管通入空气和水蒸汽的混合气，使空气过量系数维持在0.2～0.6之间，水蒸汽与废轮胎的质量比控制在0.6～1.2之间；
(3)用点火器点燃底部废轮胎，点燃时需加辅助燃料，如：柴油，用加热装置把气化炉炉温控制在700℃～900℃之间；
(4)气化合成气由出口B进入烟气净化系统；
(5)气化完成后，打开底盖1，排出残渣及钢丝。
实施例5
如图1所示，本例与实施例3基本相同，不同的是所用的气化剂为纯氧气和水蒸气，包括以下步骤：
(1)打开顶盖3将废轮胎加入气化炉，关上顶盖并保证气密性良好；
(2)通过与中空圆柱体上端相连的进气管通入纯氧气和水蒸汽的混合气，使加入氧气的量为理论需氧量的0.2～0.6之间，水蒸汽与废轮胎的质量比控制在0.6～1.2之间；
(3)用点火器点燃底部废轮胎，点燃时需加辅助燃料，如：柴油，用加热装置把气化炉炉温控制在700℃～900℃之间；
(4)气化合成气由出口B进入烟气净化系统；
(5)气化完成后，打开底盖1，排出残渣及钢丝。
Claims (10)
1.一种废轮胎气化装置，其特征是，该装置的主体为设有顶盖（3）的竖立圆筒状气化炉，气化炉内的中央设有底端和气化炉底端面连接的中空圆柱体（4），中空圆柱体的高度至少和气化炉的高度相当，中空圆柱体上端口和进气管道连接，中空圆柱体侧壁偏下端设有若干贯穿小孔；气化炉内还设有点火装置，气化炉顶盖（3）和气化炉壁（2）形成可拆分的密封配合，顶盖的中心开有和中空圆柱体外径密封配合的孔，气化炉壁上设有出气口，出气口通过管道连接至烟气冷凝和净化设备。
2.根据权利要求1所述的废轮胎气化装置，其特征在于，所述气化炉底端面与气化炉壁形成可拆分的密封配合。
3.根据权利要求1所述的废轮胎气化装置，其特征是，所述气化炉内装有加热装置。
4.一种废轮胎气化方法，其特征是，该方法的步骤为：
将废轮胎装入气化装置，密闭；
通过进气管道对气化装置通入气化剂；
由点火装置在气化装置内点燃废轮胎；
气化合成气通过出口进入烟气净化装置净化处理；
气化完成后，打开气化装置底端盖，排出残渣及钢丝。
5.根据权利要求4所述的废轮胎气化方法，其特征在于，所述步骤（2）中的气化剂是空气，空气过量系数维持在0.2～0.6之间；所述步骤（3）中气化炉炉温维持在650℃～850℃之间。
6.根据权利要求4所述的废轮胎气化方法，其特征在于，所述步骤（2）中的气化剂是氧气，加入氧气的量为理论需氧量的0.2～0.4之间；所述步骤（3）中气化炉炉温控制在700℃～900℃之间。
7.根据权利要求4所述的废轮胎气化方法，其特征在于，所述步骤（2）中的气化剂是为水蒸汽，水蒸汽与废轮胎的质量比控制在0.6～1.2之间。
8.根据权利要求4所述的废轮胎气化方法，其特征在于，所述步骤（2）中通入的气化剂是空气和水蒸汽的混合气，空气过量系数维持在0.2～0.6之间，水蒸汽与废轮胎的质量比控制在0.6～1.2之间。
9.根据权利要求4所述的废轮胎气化方法，其特征在于，所述步骤（2）中通入的气化剂是氧气和水蒸汽的混合气，加入氧气的量为理论需氧量的0.2～0.6之间，水蒸汽与废轮胎的质量比控制在0.6～1.2之间。
10.根据权利要求4所述的废轮胎气化方法，其特征在于，所述步骤（3）进一步包括：在点燃废轮胎时加辅助燃料，气化炉炉温控制在700℃～900℃之间。
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2010
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Also Published As
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