CN102176982A

CN102176982A - 废轮胎回收系统

Info

Publication number: CN102176982A
Application number: CN2009801402381A
Authority: CN
Inventors: 全永珉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2011-09-07
Also published as: US20110303525A1; IL212145A0; WO2010041817A2; BRPI0914058A2; MX2011003771A; CA2739816C; KR100937214B1; WO2010041817A3; CA2739816A1; PE20120096A1; JP2012505286A; CL2011000745A1

Abstract

本发明涉及一种废轮胎回收系统，该系统包括：热解炉，其将投入的废轮胎用载气循环使用并通过直接加热方式进行分解；集油单元，其冷却并凝结在所述热解炉产生的高热蒸汽，并收集油；所述废轮胎回收系统进一步包括：载气循环管线，其经由所述热解炉和集油单元，再次循环到热解炉；载气供给装置，其连接于所述载气循环管线的一端，通过控制阀选择性地供给载气，所述载气供给装置具备充电组件，在所述充电组件填充有混合至少一个或一个以上甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、氨系列成分而成的载气。

Description

废轮胎回收系统

技术领域

本发明涉及一种将工业废弃物的废轮胎通过利用载气的加热方式进行热分解，并提取各种能源的废轮胎回收系统，尤其涉及一种在初期驱动时使得从外部供给由各种气体而成的载气能够改善运作方便性的废轮胎回收系统。

背景技术

近几年，随着汽车的普及，轮胎的需要递增，废轮胎的量也随此增加。

众所周知，废轮胎是主要为合成高分子化合物，发热量达34MJ/kg，其高于煤炭的标准热量的29MJ/kg。另外，轮胎块平均由如下构成；除铁心及尼龙等织物外，SBR共聚物(styrene-butadiene copolymer)43.5wt％，炭黑32.6wt％，油21.7wt％，硫磺以及氧化锌的添加剂2.2wt％。

燃烧所述构成的废轮胎时，产生污染环境物质的硫氧化物、未燃碳氢化合物、废气等，因此由环境部禁止作为燃料使用。

据此，提出除燃烧外可利用废轮胎的方法，可被用作人行道块料、再生轮胎、再生橡胶、人工礁、各种构造物的缓冲物等，但其利用范围有限，因为回收时的产品成形过程中，不仅发生废弃物及公害，而且废弃这些产品时存在因废弃物会污染环境的问题。

另外，人们也尝试不回收废轮胎而产生燃料化的方法，但是，为了使废轮胎燃料化使用用于热分解废轮胎的热解炉，此时根据所述热解炉的加热方式大致分为直接加热方式和间接加热方式。

所述直接加热式热解炉存在因加热废轮胎时发生的火花和加热炉内的空气中所含有的氧气发生化学反应而导致爆发的危险，并且，在直接加热时产生的油含有水分和玻璃碳，因此存在所述抽取油的质量降低的问题点。

所述间接加热方式与所述直接加热方式相比虽没有爆发的危险，但其热效率低而将以副产物获得的油大部分作为燃料使用，因此存在废轮胎的回收系统的经济性降低，很难处理以副产物获得的碳的问题。

为解决所述问题，曾由本申请人先行申请的大韩民国第10-0628890号的“废轮胎的回收系统”已授权。

由本申请人先行申请的废轮胎的回收系统，包括：热分解单元，作为载气使用二氧化碳(CO2)或氮(N2)并通过直接加热在热解炉热分解投入的废轮胎；碳处理单元，粉碎在所述热解炉中热分解而被分离的分解残物，并分离为碳和铁心；集油单元，冷却并凝结在所述热解炉中热分解而分离出来的废气并分离油成分；碳处理单元，烧结通过所述碳处理单元分离的碳，并利用此时发生的高温废气生产高压蒸汽之后，使蒸汽涡轮和吸收式冷冻机运行并生产电和冷水；废气处理单元，洗净在所述碳处理单元中使用之后被排出的废气排放无公害的气体，其中分离局部CO2或N2并回收。

如所述构成的废轮胎回收系统，由于使用利用载气的直接加热方式的热解炉，因此，防止热解炉爆发的同时可以抽取高纯度油，所述高纯度油中不含有水分和玻璃碳。

但是，本申请人的先行案件的废轮胎的回收系统，虽然通过直接加热方式进行热分解，但是由于使用二氧化碳(CO2)或氮(N2)，因此需要用于供给及排出载气的另外装置，还需要随时补充二氧化碳(CO2)或氮(N2)气的另外装置，所以存在会加重初期的设备投资费用，而且，需要确保设置用于供给二氧化碳(CO2)或氮(N2)气的装置以及设备的空间的问题。

尤其，由所述本申请人在先申请的二氧化碳(CO2)或氮(N2)构成的载气，在最初驱动系统时并在热解炉内投入废轮胎时通过空气(氧气)的流入必须包含氧气，这些氧气会导致提取油的品质下降，因此需要持续供给载气排出氧气的过程。所述氧气排出过程由于经长时间消耗相当量的载气，因此存在不但经济性降低，使系统正常运行所需的时间变长而运行效率降低的问题。

为了解决所述问题，本申请人曾通过专利申请第10-2008-93763号申请了废轮胎回收系统。

由本申请人在先申请的废轮胎回收系统，包括：热解炉，将投入的废轮胎循环用作载气，并通过直接加热方式进行分解；集油单元，冷却并凝结在所述热解炉产生的高热蒸汽，并收集油，其中，进一步包括：载气循环管线，其经由所述热解炉和集油单元，再次循环到热解炉；检测组件，其连接于所述载气循环管线，测量所述热解炉内的温度和载气循环管线内的压力；载气循环供给装置，收集并储藏在所述热解炉产生的不凝性气体，并将所述不凝性气体选择性地供给到热解炉侧并用作载气。

如所述构成的现有废轮胎回收系统，由于将在废轮胎燃烧过程中产生的不凝性气体用作载气，因此不需要另外供给载气，所以经济效果良好。

但是，由本申请人在先申请的废轮胎回收系统，由于在最初驱动时不产生不凝性气体，因此，另外输送并供给在其它的系统产生的不凝性气体，所以，存在不但不方便且效率降低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种确保最初驱动系统时的方便性以使能够从外部供给各种成分的载气，并且将在废轮胎的燃烧过程中产生的不凝性气体用作载气的途中，载气的供给不稳定时可以代替供给，因此可以提高系统的运行可靠性的废轮胎回收系统。

根据本发明的废轮胎回收系统，其包括：热解炉，其将投入的废轮胎用载气循环使用并通过直接加热方式进行分解；集油单元，其冷却并凝结在所述热解炉产生的高热蒸汽，并收集油；载气循环管线，其经由热解炉和集油单元，再次循环到热解炉；其中，进一步包括：载气供给装置，其连接于所述载气循环管线的一端，通过控制阀选择性地供给载气，所述载气供给装置具备充电组件，在所述充电组件填充有混合至少一个或一个以上甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、氨系列成分而成的载气。

作为本发明的优选一特征，包括：载气罐，其通过配管连接于所述载气循环管线，并在内部填充有载气；测氧器，其检测在所述载气循环管线内所存在的氧气；除氧器，其连接于所述测氧器接收检测信息选择性地动作，其设于所述载气循环管线上，燃烧存在于载气循环管线内的氧气并解除。

作为本发明的优选另一特征，具备检测组件，其连接于所述载气循环管线，测量所述热解炉内的温度和载气循环管线内的压力；进一步包括载气循环供给装置，收集并储藏在所述热解炉产生的不凝性气体，并将所述气体选择性地供给到热解炉侧。

作为本发明的优选另一特征，所述载气循环供给装置以与所述载气供给装置连接并选择性的接收载气供给至载气循环管线的方式配管。

作为本发明的优选另一特征，所述载气循环供给装置作为检测组件具备：测压器，其测量所述载气循环管线的内部压力；测温器，其测量所述热解炉内的温度。

作为本发明的优选另一特征，所述载气循环供给装置，包括：不凝性气体储罐，其连接于所述载气循环管线，选择性地接受不凝性气体并储藏；阀，其设于连接所述不凝性气体储罐和所述载气循环管线的管路上，并选择性地将所述载气循环管线内的不凝性气体供给到不凝性气体储罐或者相反地将已储藏的不凝性气体供给至载气循环管线。

作为本发明的优选另一特征，所述载气循环供给装置，在所述载气循环管线内的压力为100mmAq以上，所述热解炉内的分解温度为200℃以上时，将流动在所述载气循环线管内的不凝性气体储藏在不凝性气体储罐。

作为本发明的优选另一特征，在所述载气循环管线内设置有氧燃烧器，所述氧燃烧器包括电热线，通过选择性地供给电源而加热，从而将包含于气体中的氧气燃烧掉。

所述本发明的特征及优点通过以下参照幅图的详细说明将会更加明确。本说明书中，在说明书以及权利要求范围中所使用的术语不得解释为通常的词典上的含义，发明人为了以最佳的方式说明自己的发明基于可以适当定义术语的概念的原则应解释为符合本发明的技术思想的含义以及概念。

根据本发明，在最初驱动系统时供给各种成分的载气，从而具有可以提高起动时的工作方便性的效果。

并且，将在废轮胎的燃烧过程中产生的不凝性气体用作载气的系统中，不凝性气体的产生不圆滑或所产生的不凝性气体的质量显着下降时，可通过持续供给由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、氨等而成的载气，提高系统运行的稳定性以及可靠性，因此可期待工业利用效果。

附图说明

图1是表示根据现有技术的废轮胎回收系统的概略结构的模式图。

图2是表示根据本发明的废轮胎回收系统的概略结构的模式图。

图3是表示图2的另一实施例的模式图。

图4是表示图3的废轮胎回收系统的结构图。

图中

1：热解炉，2：粉碎机，3：输送链，4：碳储藏槽，5：铁心储藏槽，6：冷凝器，7：油箱，8：旋风分离器，9：第三次分离箱，10：碳炉，11：第一次热交换器，12：第二次热交换器，13：蒸气涡轮，14：吸收式冷冻机，15：高压泵，16：洗涤塔，17：载气分离装置，18：气体循环鼓风机，20：载气循环供给装置，50：载气供给装置

具体实施方式

所述本发明的目的、特征及优点通过以下详细说明将会更加明确。

以下根据图示说明本发明优选实施例。

首先，图中，以同样的符号表示相同的构成组件。说明本发明时，为了使本发明的要旨更加明确，省略相关公知功能及构成的具体说明。

首先，说明主要组件的符号。

符号1是热解炉1，热解炉1使用二氧化碳(CO2)，氮(N2)等气体作为载气，通过直接加热进行热分解，在所述热解炉1的上部一侧设置用于投入废轮胎的投入口，在其一侧设置热解时产生的高热蒸气循环的排出口以及在初期起动时排出空气的空气排出口，在其下部设置排出被热分解的分解残物的排出口。

符号2是粉碎机，其设置在所述热解炉1的排出口下方，粉碎热分解残物，符号3是分离被粉碎的碳及铁心的输送链，符号4是分别储藏在所述输送链3分离的碳及铁心的碳储藏槽4以及铁心储藏槽5。

符号6是冷凝器，其冷却及凝结通过所述热解炉1的排出口排出的高热蒸气，符号7是油箱，其收集在冷却及凝结过程中分离的油，符号8是旋风分离器，其收集未在冷却及凝结过程中收集而与载气一同如气体一样移动的油成份。

符号9是第三次分离箱，其使在所述旋风分离器8也未收集的油成份(油雾)以曝气式与液化油直接接触进行回收(收集)。

符号10是碳炉，其是通过自身发热烧结来自所述碳储藏槽4的碳，符号11是第一次热交换器，接受在所述碳炉10产生的高温废气，将被冷却的载气加热为高温之后，再将高温载气供给至所述热解炉1。符号12是第二次热交换器，其利用通过所述1次热交换器11的废气制作高压蒸汽，符号13是蒸气涡轮，其利用高压蒸汽发电。

符号14是冷冻机，其用于所述蒸气涡轮13，利用所排出的低压蒸气(大约5Kg/cm2)生产冷却水并使之冷结，符号15是高压泵，其抽泵凝结水，并使之循环在所述第二次热交换器12。

符号16是洗涤塔，其洗涤自所述第二次热交换器12排出的废气，符号18是鼓风机。

另外，图3是表示图2的另一实施例的模式图，图4是表示图3的废轮胎回收系统的结构图。如图所示，本实施是在所述图2的实施例设置了载气循环供给装置20，所述载气循环供给装置收集在废轮胎的燃烧过程中自然产生的不凝性气体并将其以载气循环供给。

本实施例的载气循环供给装置20由于使用在废轮胎的燃烧过程中自然产生的气体成分，因此其经济性以及提取油的收率良好。

以下，以将图3及图4的不凝性气体作为载气循环使用的系统为基准说明各组件的动作。

热解炉1是通过后面叙述的载气循环供给装置20接受不凝结气体，并使之作为载气使用，通过直接加热热分解废轮胎的组件，热解炉1包括投入口，经其投入废轮胎；排出口，排出被热分解的残物；排出口，排出经热分解的高热蒸气。所述热解炉1通过注入载气向外排出内部空气，排出空气之后，开放循环排出口，在废轮胎的燃烧过程中产生的不凝结气体循环。此时，所述不凝结气体的循环路径如图3中c1所示。即，在投入到热解炉1的废轮胎燃烧的过程中所产生的加热蒸气经由冷凝器6、旋风分离器8以及第三次分离箱9并通过鼓风机18以及第一次热交换器11循环至热解炉1。

热解残物处理单元，包括：粉碎机2，由一对滚轮构成，粉碎被投入至两滚轮之间的残物；输送链3，将粉碎的碳以及铁心在输送机移动时分离；碳储藏槽4及铁心储藏槽5，分别储藏在输送链3分离的碳及铁心。

集油单元自在热解炉1所发生的高热蒸气中分离提取油，包括：冷凝器6，冷却并凝结高热蒸气；油箱7，储藏通过所述冷凝器6的冷却及凝结一次分离的油；旋风分离器8，将气体状态的油成份以强烈的漩涡进行第二次收集，并使之传送至所述油箱7；第三次分离箱9，使于所述旋风分离器8未收集的油成份以曝气式直接与液化油接触进行回收并收集。

碳处理单元，包括：碳炉10，烧结自碳储藏槽4供给的碳生产高温废气；第一、二次热交换器11、12，高温加热废气；蒸气涡轮13，接受自第二次热交换器产生的高压蒸汽发电；吸收式冷冻机14，接受低压蒸气产生凝结水；高压泵15，使凝结水循环在第二次热交换器12。

载气循环供给装置20连接于载气循环管线c1。此处，所述载气循环管线c1是指经由热解炉1和集油单元后再次循环到热解炉1的路径，图中用符号c1表示。设于所述载气循环管线c1的载气循环供给装置20具备测量所述热解炉1内的温度和所述载气循环管线c1内的压力的检测组件，并具有以下作用，即，收集在所述热解炉1中产生的不凝性气体并储藏，然后将其选择性地循环供给到热解炉1侧。

另外，所述载气循环供给装置20，作为检测组件具备：测压器21，其测量所述载气循环管线c1的内部压力；测温器23，其测量所述热解炉1内的温度。此时的所述测压器21和测温器23可通过公知的机械或电子传感器实现，因此省略详细说明。

并且，所述载气循环供给装置20，包括：储罐27，其连接于所述载气循环管线c1，选择性地接受不凝性气体并储藏；阀25、29，其设于连接所述不凝性气体储罐27和所述载气循环管线c1的管路内，并选择性地将不凝性气体供给到所述不凝性气体储罐27或者将已储藏在所述不凝性气体储罐27的不凝性气体传送至所述载气循环管线c1，并供给到所述热解炉1侧。

而且，本发明中，设于所述载气循环管线c1并测量其内部压力的测压器21为设定值100mmAq以上，且测量所述热解炉1内的温度的测温器23为设定值200℃以上时，判断在所述热解炉1产生不凝性气体，从而在阀25、29中打开图3的符号25的阀，连接所述载气循环管线c1和不凝性气体储罐27，使一侧的冷凝器(省略图示)运作从而将流动在所述载气循环管线c1内部的不凝性气体供给到不凝性气体储罐27并进行储藏。与此相反，所述测压器21和测温器23低于设定值时，关闭对应于符号25的阀，并开放对应于符号29的阀，使储藏于所述不凝性气体储罐27内的不凝性气体传送到载气循环管线c1，并供给到所述热解炉1。

所述构成与由本申请人在先申请的废轮胎回收系统的结构大同小异。

只是，本发明，如图2所示构成在最初起动系统时，将混合至少一个或一个以上的甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、氨系列成分而成的载气供给到载气循环管线c1的载气供给装置50，或者，如图3及4所示，在将不凝性气体用作载气的系统，难以稳定地产生不凝性气体时，提供用作载气辅助供给源的载体供给装置50。

即，本发明的载气供给装置50包括：载气罐51，其通过配管连接于载气循环的载气循环管线c1，并在内部填充有载气；测氧器52，其检测在所述载气循环管线c1内所存在的氧气；除氧器30，其连接于所述测氧器52接收检测信息，并根据检测信息通过燃烧选择性地去除载气循环管线c1内的氧气。

此处，所述载气供给装置50，如图2所示，直接通过配管连接于所述载气循环管线c1适用于供给载气的系统，或如图3及4所示，还可以适用于将在废轮胎的燃烧过程的产生的不凝性气体循环用作载气的具备载气供给装置50的系统。

如图2所示，所述载气供给装置50直接配管于载气循环管线c1而供给载气时，连接所述载气循环供给装置20和载气循环管线c1的配管可通过阀来切换。所述通过阀的构成可通过公知的技术以各种形态实施，因此省略详细说明。

并且，如图3及4所示，载气供给装置50不直接配管于载气循环管线c1而与载气循环供给装置50连接时，优选在构成所述载气循环供给装置20的组件中，在储藏不凝性气体的不凝性气体储罐27内残存的不凝性气体被排气处理的状态下，从载气供给装置50供给的载气流动并供给到载气循环管线c1的构成，这样可以通过公知的各种技术可容易实施，因此省略详细说明。

以下，说明直接连接于载气循环管线c1或者连接于载气循环供给装置20的载气供给装置50的结构。

载气罐51填充有混合至少一个或一个以上的甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、氨系列成分而成的载气。

所述载气罐51构成为可从外部注入甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、氨系列的气体，或者构成为可以交换罐本身，并且优选配管城可从所述载气循环管线c1容易分离或连接。

测氧器52设于载气循环管线c1，测量流动中的包含于载气内的氧气的浓度，在载气内混合有氧气时，检测氧气的存在，并将此信息发送到除氧器30。所述测氧器52为了提高检测可靠性隔等间设置于所述载气循环管线c1。

除氧器30设于所述载气循环管线c1，通过燃烧在其内的燃烧并解除。所述除氧器30若从所述测氧器52接收测氧信息，具备从外部受到电源而发热的电热线，利用该电热线对载气内的氧气进行燃烧。另外，本发明中，所述除氧器30以具备电热线为例进行了说明，但是并不限定于电热线，若具有可通过燃烧燃烧所述载气循环管线c1内的氧气的结构特征，可通过公知的各种技术变形实施也无妨。

以下说明如所述构成的本发明的废轮胎回收系统的作用则为如下。

由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷系列的成分而成的烃气由于与氮气或二氧化碳相比其热容量大，因此向鼓风机传送相同量地气体时，烃气(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷系列)可以移送更多的热。因此，可以更快的分解在热解炉内的废轮胎，因此在相同容量的热分解炉使用氮气或二氧化碳相比可以处理更多的量的废轮胎。

以下表1表示烃气(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷系列)和氮气以及二氧化碳的移送热量。

表1

气体名称	总移送热量
		氮气	100
二氧化碳	101
		甲烷系列气体	114
乙烷系列气体	139
		丙烷系列气体	178
丁烷系列气体	245
		戊烷系列气体	302
己烷系列气体	359

^*将氮气的移送热量设为100，将其为基准进行比较

根据表1，若将丁烷系列气体用作载气时，与使用氮气时相比分解速度大致2.5倍变快，因此在相同大小的反应炉可以处理大致2.5倍的废轮胎，其结果，不需要系统的物理性增设，也可以增大处理容量。

另外，在载气循环管线c1内存在氧气的状态下，若废轮胎的温度为250℃以上，则首先氧气与废轮胎的橡胶反应生成玻璃碳(C)和水并与产品的油混合，由此不但品质降低而且其收率也大幅度减小。相反，若将烃气用作载气，则废轮胎的温度上升到250℃之前在高温第一次热交换器内使系统内的氧气与烃气反应并可以去除。

本发明并不限定于所述实施例，可以改变适用部分使用，并且可以设想，属于本技术领域的技术人员可在不脱离本发明的思想以及范围内可以进行各种修改以及变形。这些变形例或修改例应属于本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种废轮胎回收系统，其包括：热解炉，其将投入的废轮胎用载气循环使用并通过直接加热方式进行分解；集油单元，其冷却并凝结在所述热解炉产生的高热蒸汽，并收集油；载气循环管线，其经由热解炉和集油单元，再次循环到热解炉；

所述废轮胎回收系统进一步包括：

载气供给装置(50)，其连接于所述载气循环管线(c1)的一端，通过控制阀(53)选择性地供给载气，所述载气供给装置具备充电组件，在所述充电组件填充有混合至少一个或一个以上甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、氨系列成分而成的载气。

2.根据权利要求1所述的废轮胎回收系统，其特征在于：

所述载气供给装置(50)，包括：

载气罐(51)，其通过配管连接于所述载气循环管线(c1)，并在内部填充有载气；

测氧器(52)，其检测在所述载气循环管线(c1)内所存在的氧气；

除氧器(30)，其连接于所述测氧器(52)接收检测信息选择性地动作，其设于所述载气循环管线(c1)上，燃烧存在于载气循环管线(c1)内的氧气并解除。

3.根据权利要求1所述的废轮胎回收系统，其特征在于：

进一步包括载气循环供给装置(20)，其连接设于所述载气循环管线(c1)，并具备测量所述热解炉(1)内的温度和载气管线(c1)内的压力的检测组件，所述载气循环供给装置(20)收集并储藏在所述热解炉(1)产生的不凝性气体，并将其选择性地供给至热解炉(1)侧用作载气。

4.根据权利要求3所述的废轮胎回收系统，其特征在于：

所述载气循环供给装置(20)以与所述载气供给装置(50)连接并选择性的接收载气供给至载气循环管线(c1)的方式配管。

5.根据权利要求3所述的废轮胎回收系统，其特征在于：

所述载气循环供给装置(20)，作为检测组件具备：测压器(21)，其测量所述载气循环管线(c1)的内部压力；测温器(23)，其测量所述热解炉(1)内的温度。

6.根据权利要求3所述的废轮胎回收系统，其特征在于：

所述载气循环供给装置(20)，包括：

不凝性气体储罐(27)，其连接于所述载气循环管线(c1)，选择性地接受不凝性气体并储藏；

阀(25、29)，其设于连接所述不凝性气体储罐(27)和所述载气循环管线(c1)的管路上，并选择性地将所述载气循环管线(c1)内的不凝性气体供给到不凝性气体储罐(27)或者相反地将已储藏的不凝性气体供给至载气循环管线(c1)。

7.根据权利要求3所述的废轮胎回收系统，其特征在于：

所述载气循环供给装置(20)，在所述载气循环管线(c1)内的压力为100mmAq以上，所述热解炉(1)内的分解温度为200℃以上时，将流动在所述载气循环线管(c1)内的不凝性气体储藏在不凝性气体储罐(27)。

8.根据权利要求1所述的废轮胎回收系统，其特征在于：

在所述载气循环管线(c1)内设置有氧燃烧器(30)，所述氧燃烧器包括电热线，通过选择性地供给电源而加热，从而将包含于气体中的氧气燃烧掉。