CN103980925A - 一种处理废轮胎用热解炉及处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种处理废轮胎用热解炉及处理工艺的技术方案，该方案的炉体上下部为梯形锥体的圆柱形，在炉体顶面有进料口，底面有出料口，炉体上锥体部的外侧有环形排气围管，排气围管的外侧壁连接有排气总管，内侧壁连接有多个排气支管与炉体内腔相通；炉体下锥体部的外侧有环形进气围管，进气围管的外侧壁连接有进气总管，内侧壁连接有多个进气支管与炉体内腔相通；炉体内有带内热进气管和内热排气管的内加热管。本方案的处理工艺是用本发明的热解炉对废轮胎碎块进行热解，经热解后的热解渣获取碎钢丝和炭黑成品，热解气经旋风分离器和喷淋塔获取重油和渣油成品，再经列管冷凝器获取轻油成品，剩余热解气经燃烧炉加热后返回给热解炉提供高温烟气。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种对含有高分子有机物的废弃物处理利用的设备和工艺，尤其是一种处理废轮胎用热解炉及处理工艺。
背景技术
在现有技术中，废轮胎热解工艺可以分为直接加热技术和间接加热技术。直接加热技术，如申请号200680054973.7、200980140238.1和200980137677.7等专利所描述，是利用热解炭燃烧后的烟气，首先加热惰性循环载气，然后将高温惰性循环载气直接接触废轮胎进行热解。这会消耗大量热解炭产品，而且在矿物油蒸汽冷却过程中，伴随着大量循环载气的冷却，降低了系统热效率，增加了冷却设备的受热面和投资。这在间接加热技术中避免了上述问题，间接加热技术，一般采用卧式回转设备进行生产，如申请号201010223429.9和200610053685.1等专利所描述，但是，却存在物料填充体积率不高、回转部件和静态部件间隙处容易泄漏有害气体等问题，有的间接加热工艺甚至不能连续运行，这是现有技术所存在的不足之处。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种处理废轮胎用热解炉及处理工艺的技术方案，该方案的热解炉采用立式移动床形式的直接加热和间接加热的混合加热方式，加热的高温烟气采用热解过程产生的可燃气经燃烧后形成，故无需消耗热解炭。热解炉不存在回转部件，也就不存在气体泄漏问题。本方案的处理工艺可将废轮胎经热解后回收碎钢丝、炭黑、渣油、重油和轻油资源。
本方案是通过如下技术措施来实现的：
本方案的热解处理废轮胎用热解炉，包括带有炉内衬、进料口和出料口的炉体，本方案的特点是所述的炉体为圆柱形，炉体的高度与外径的比值为2.0-4.0，在所述炉体的上部和下部为梯形锥体，锥体的母线与炉体轴线的夹角在10-30度，所述的进料口在所述炉体的上顶面，在所述炉体的底端有出料密封箱，在该出料密封箱的一侧有所述的出料口，在所述出料密封箱内正对炉体内腔有链条炉排；在所述炉体上端锥体部的外侧有直径大于炉体直径的环形排气围管，该排气围管的环形轴线与所述的炉体轴线同轴，所述排气围管的横截面垂直于所述炉体的轴线，在所述排气围管的外侧壁连接有排气总管与排气围管内腔相通，在所述排气围管的内侧壁连接有多个轴线在同一平面并均匀分布的排气支管与排气围管内腔相通，各排气支管又和所述的炉体内腔相通；在所述炉体下端锥体部的外侧有直径与所述的排气围管直径相同的环形进气围管，该进气围管的环形轴线与所述的炉体轴线同轴，所述进气围管的横截面垂直于所述炉体的轴线，在所述进气围管的外侧壁连接有进气总管与进气围管内腔相通，在所述进气围管的内侧壁连接有多个轴线在同一平面并均匀分布的进气支管与进气围管内腔相通，各进气支管又和所述的炉体内腔相通；在所述炉体内腔与炉体轴线同轴有内加热管，该内加热管的顶端低于所述的排气围管，内加热管的底端高于所述的进气围管，所述内加热管的上部连接有内腔与内加热管相通的内热排气管伸出炉体外，所述内加热管的下部连接有内腔与内加热管相通的内热进气管伸出炉体外。本方案具体特点还有，所述的炉体是由Q235碳钢板为材料的外壳与硅酸铝耐火纤维毡和高铝耐火砖造成的炉内衬组成。所述的排气支管的数量在2-6根之间。所述的进气支管的数量在2-6根之间。所述的内加热管直径占所述炉体内径的30-50%，内加热管的高度占所述炉体高度的50-80%。
本方案用所述热解炉处理废轮胎的工艺，其轮胎处理工艺步骤如下：
一．将清洗除尘后的废轮胎切碎成小于80X80X80毫米的碎块。
二．将上步的废轮胎碎块由热解炉的进料口送入到热解炉的炉体内进行热解反应；高温烟气由热解炉的进气总管和内热进气管输入，进气总管输入的高温烟气由热解炉底部向上流动由排气总管排出，这部分高温烟气与废轮胎碎块直接接触，为热解反应提供60-80%的热量；由内热进气管输入的高温烟气经内加热管从内热排气管排出，这部分高温烟气为热解反应提供间接加热，满足热解反应所需热量的剩余部分。
三．第二步中的废轮胎碎块在热解炉中由上向下移动，在热解炉内的存留时间为45-90分钟，完成热解后的渣料温度在800℃。
四．经第二和第三步完成热解的渣料经热解炉的出料口进入冷渣机进行冷却，待渣料温度低于80℃后，将渣料送入破碎机进行破碎，再将破碎了的渣料输给电磁分选机进行铁炭分离，输出碎钢丝G和炭黑成品C。
五．第二步中所述的高温烟气是由热解炉排气总管排出的热解气经旋风分离器分离炭黑颗粒后进入喷淋塔，经喷淋塔输出的热解气的一部分经静电捕焦器去除残留焦油后，经燃气预热器由循环风机送入燃烧炉，同时由助燃风机输出的助燃空气经空气预热器进入燃烧炉使热解气燃烧并输出高温烟气，燃烧炉输出的高温烟气温度在850-950℃。
六．经第二和第五步由热解炉排气总管排出温度在450-500℃的热解气经旋风分离器后进入喷淋塔，在喷淋塔顶部喷淋25-40℃的轻油微粒，将热解气温度冷却至180-220℃，热解气中的渣油和重油气体冷却为液体，并与喷淋的轻油混合从喷淋塔的底部排出送至渣油沉降罐，在渣油沉降罐中渣油在渣油沉降罐的底部排出成渣油成品D，重油则经油冷却器输出重油成品F。
七．在第六步喷淋塔顶部排出的热解气进入列管冷凝器冷却输出经给油泵排出，其中一小部分输出给喷淋塔喷淋轻油，大部分输出轻油成品E。
八．第二步由内热排气管排出的温度在500-550℃高温烟气，经串联的空气预热器和燃气预热器输出温度在170-220℃的烟气进入湿式脱硫塔脱硫后由烟囱排放。
本方案所述的工艺，其具体的特点还有，第七步所述列管冷凝器的冷却水是由通风冷却塔冷却，经循环水泵输出，输出的一部分冷却水输给列管冷凝器，一部分输给第六步所述的油冷却器。第五步所述旋风分离器分离出的炭黑颗粒输给第四步所述的冷渣机。
本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中，热解炉采用混合加热方式，将热解过程生成的可燃气燃烧之后生成的高温烟气作为热载体，提供热解所需要的全部热量，无需消耗热解炭补充外加热源。间接加热的高温烟气不与废轮胎接触，故不与热解气混合，不会对热解过程产生的可燃气造成稀释，避免了因为可燃气热值较低而造成燃烧炉中气体燃烧的不稳定。间接加热后的剩余热量也会在空气预热器和燃气预热器中加以回收利用。由于热解炉采用进气围管和排气围管进行圆周方向均匀进气和排气，避免了高温烟气在进入和排出热解炉时产生偏斜，使废轮胎碎块受热更加均匀。再有，热解炉不存在回转部件，也就保证气体不会泄漏。
本方案的工艺是将热解轻油的一部分用于喷淋冷凝高温油蒸汽，把对大量气体的冷却转化为对一小部分矿物油的冷却，提高了传热效率和系统热效率，减少了冷却设备换热面积和系统投资，同时还实现了对矿物油进行不同馏分的等级分离，筛分为轻油、重油和渣油，提高了产品价值。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明热解炉具体实施方式的部分剖视结构示意图。
图2为图1的俯视结构示意图。
图3为图1的A-A剖视结构示意图。
图4为图1的B-B剖视结构示意图。
图5为用图1热解炉的废轮胎处理工艺设备流程图。
图中，1为出料口，2为链条炉排，3为出料密封箱，4为进气支管，5为进气总管，6为内热进气管，7为炉内衬，8为内热排气管，9为排气支管，10为进料口，11为排气围管，12为排气总管，13为内加热管，14为炉体，15为进气围管，16为热解炉，17为冷渣机，18为破碎机，19为电磁分选机，20为旋风分离器，21为喷淋塔，22为给油泵，23为渣油沉降罐，24为油冷却器，25为列管冷凝器，26为通风冷却塔，27为循环水泵，28为助燃风机，29为静电捕焦器，30为燃烧炉，31为空气预热器，32为燃气预热器，33为循环风机，34为湿式脱硫塔，C为炭黑成品，D为渣油成品，E为轻油成品，F为重油成品，G为碎钢丝。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个对废轮胎处理能力为每小时处理100公斤的具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
通过附图可以看出，本方案的热解处理废轮胎用热解炉，包括带有炉内衬7、进料口10和出料口1的炉体14，该炉体14是由Q235碳钢板为材料的外壳与硅酸铝耐火纤维毡和高铝耐火砖造成的炉内衬7组成。本方案所述的炉体14为圆柱形，炉体14的高度与外径的比值为2.0-4.0，本具体实施方式采用炉体14外径0.9米，炉体14高度3.6米。在所述炉体14的上部和下部为梯形锥体，锥体的母线与炉体14轴线的夹角在10-30度，本具体实施方式的锥体母线与炉体14轴线的夹角为30度。所述的进料口10在所述炉体14的上顶面，在所述炉体14的底端有出料密封箱3，在该出料密封箱3的一侧有所述的出料口1，在所述出料密封箱3内正对炉体14内腔有链条炉排2。在所述炉体14上端锥体部的外侧有直径大于炉体14直径的环形排气围管11，该排气围管11的环形轴线与所述的炉体14轴线同轴，所述排气围管11的横截面垂直于所述炉体14的轴线，在所述排气围管11的外侧壁连接有排气总管12与排气围管11内腔相通，在所述排气围管11的内侧壁连接有多个轴线在同一平面并均匀分布的排气支管9与排气围管11内腔相通，各排气支管9又和所述的炉体14内腔相通，所述的排气支管9的数量在2-6根之间，本具体实施方式采用的排气支管9的数量为4根。在所述炉体14下端锥体部的外侧有直径与所述的排气围管11直径相同的环形进气围管15，该进气围管15的环形轴线与所述的炉体14轴线同轴，所述进气围管15的横截面垂直于所述炉体14的轴线，在所述进气围管15的外侧壁连接有进气总管5与进气围管15内腔相通，在所述进气围管15的内侧壁连接有多个轴线在同一平面并均匀分布的进气支管4与进气围管15内腔相通，各进气支管4又和所述的炉体14内腔相通，所述的进气支管4的数量在2-6根之间，本具体实施方式采用的进气支管4的数量为4根。在所述炉体14内腔与炉体14轴线同轴有内加热管13，该内加热管13的顶端低于所述的排气围管11，内加热管13的底端高于所述的进气围管15，所述的内加热管13直径占所述炉体14内径的30-50%，内加热管13的高度占所述炉体14高度的50-80%，本具体实施方式的内加热管13的直径为0.22米，内加热管13的高度为2.4米。所述内加热管13的上部连接有内腔与内加热管13相通的内热排气管8伸出炉体外，所述内加热管13的下部连接有内腔与内加热管13相通的内热进气管6伸出炉体14外。
用本方案所述热解炉处理废轮胎的工艺，其轮胎处理工艺步骤如下：
一．将清洗除尘后的废轮胎切碎成小于80X80X80毫米的碎块。
二．将上步的废轮胎碎块由热解炉16的进料口10送入到热解炉16的炉体14内进行热解反应；高温烟气由热解炉16的进气总管5和内热进气管6输入，进气总管5输入的高温烟气由热解炉16底部向上流动由排气总管12排出，这部分高温烟气与废轮胎碎块直接接触，为热解反应提供60-80%的热量；由内热进气管6输入的高温烟气经内加热管13从内热排气管8排出，这部分高温烟气为热解反应提供间接加热，满足热解反应所需热量的剩余部分，本具体实施方式输入进气总管5和输入内热进气管6高温烟气量之比为1.9。
三．第二步中的废轮胎碎块在热解炉16中由上向下移动，在热解炉16内的存留时间为45-90分钟，本具体实施方式的存留时间为90分钟，完成热解后的渣料温度在800℃。
四．经第二和第三步完成热解的渣料经热解炉16的出料口1进入冷渣机17进行冷却，待渣料温度低于80℃后，将渣料送入破碎机18进行破碎，再将破碎了的渣料输给电磁分选机19进行铁炭分离，输出碎钢丝G和炭黑成品C，碎钢丝G的产率为13%，炭黑成品C的产率为33%。
五．第二步中所述的高温烟气是由热解炉16排气总管12排出的热解气经旋风分离器20分离炭黑颗粒后进入喷淋塔21，经喷淋塔21输出的热解气的一部分经静电捕焦器29去除残留焦油后，经燃气预热器32加热至120℃由循环风机33送入燃烧炉30，同时由助燃风机28输出的助燃空气经空气预热器31加热至200℃进入燃烧炉30使热解气燃烧并输出高温烟气，燃烧炉30输出的高温烟气温度在850-950℃，本具体实施方式燃烧炉输出的高温烟气温度在890℃；所述旋风分离器20分离出的炭黑颗粒输给第四步所述的冷渣机17。
六．经第二和第五步由热解炉16的排气总管12排出温度在450-500℃，本具体实施方式排气总管12排出温度在470℃，压力为-100Pa的热解气，该热解气是可燃气与矿物油蒸汽的混合气，经旋风分离器20后进入喷淋塔21，在喷淋塔21顶部喷淋25-40℃本具体实施方式是25℃的轻油微粒，将热解气温度冷却至180-220℃本具体实施方式是冷却至200℃，热解气中的渣油和重油气体冷却为液体，并与喷淋的轻油混合从喷淋塔21的底部排出送至渣油沉降罐23，在渣油沉降罐23中渣油在渣油沉降罐23的底部排出成渣油成品D，重油则经油冷却器24冷却至30℃输出重油成品F，渣油成品D的产率为6%，重油成品F的产率为14%。
七．在第六步喷淋塔21顶部排出的热解气进入列管冷凝器25冷却输出经给油泵22排出，其中一小部分输出给喷淋塔21喷淋轻油，大部分输出轻油成品E，轻油成品E的产率为20%；所述列管冷凝器25的冷却水是由通风冷却塔26冷却，经循环水泵27输出，输出的一部分冷却水输给列管冷凝器25，一部分输给第六步所述的油冷却器24。
八．第二步由内热排气管8排出的温度在500-550℃本具体实施方式的温度在530℃高温烟气，经串联的空气预热器31和燃气预热器32输出温度在170-220℃本具体实施方式输出温度在190℃的烟气进入湿式脱硫塔34脱硫后由烟囱排放。
本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种热解处理废轮胎用热解炉，包括带有炉内衬、进料口和出料口的炉体，其特征是：所述的炉体为圆柱形，炉体的高度与外径的比值为2.0-4.0，在所述炉体的上部和下部为梯形锥体，锥体的母线与炉体轴线的夹角在10-30度，所述的进料口在所述炉体的上顶面，在所述炉体的底端有出料密封箱，在该出料密封箱的一侧有所述的出料口，在所述出料密封箱内正对炉体内腔有链条炉排；在所述炉体上端锥体部的外侧有直径大于炉体直径的环形排气围管，该排气围管的环形轴线与所述的炉体轴线同轴，所述排气围管的横截面垂直于所述炉体的轴线，在所述排气围管的外侧壁连接有排气总管与排气围管内腔相通，在所述排气围管的内侧壁连接有多个轴线在同一平面并均匀分布的排气支管与排气围管内腔相通，各排气支管又和所述的炉体内腔相通；在所述炉体下端锥体部的外侧有直径与所述的排气围管直径相同的环形进气围管，该进气围管的环形轴线与所述的炉体轴线同轴，所述进气围管的横截面垂直于所述炉体的轴线，在所述进气围管的外侧壁连接有进气总管与进气围管内腔相通，在所述进气围管的内侧壁连接有多个轴线在同一平面并均匀分布的进气支管与进气围管内腔相通，各进气支管又和所述的炉体内腔相通；在所述炉体内腔与炉体轴线同轴有内加热管，该内加热管的顶端低于所述的排气围管，内加热管的底端高于所述的进气围管，所述内加热管的上部连接有内腔与内加热管相通的内热排气管伸出炉体外，所述内加热管的下部连接有内腔与内加热管相通的内热进气管伸出炉体外。
2.根据权利要求1所述的热解炉，其特征是：所述的炉体是由Q235碳钢板为材料的外壳与硅酸铝耐火纤维毡和高铝耐火砖造成的炉内衬组成。
3.根据权利要求1所述的热解炉，其特征是：所述的排气支管的数量在2-6根之间。
4.根据权利要求1所述的热解炉，其特征是：所述的进气支管的数量在2-6根之间。
5. 根据权利要求1所述的热解炉，其特征是：所述的内加热管直径占所述炉体内径的30-50%，内加热管的高度占所述炉体高度的50-80%。
6.一种用权利要求1所述热解炉处理废轮胎的工艺，其特征是：轮胎处理工艺步骤如下：
一．将清洗除尘后的废轮胎切碎成小于80X80X80毫米的碎块。
二．将上步的废轮胎碎块由热解炉的进料口送入到热解炉的炉体内进行热解反应；高温烟气由热解炉的进气总管和内热进气管输入，进气总管输入的高温烟气由热解炉底部向上流动由排气总管排出，这部分高温烟气与废轮胎碎块直接接触，为热解反应提供60-80%的热量；由内热进气管输入的高温烟气经内加热管从内热排气管排出，这部分高温烟气为热解反应提供间接加热，满足热解反应所需热量的剩余部分。
三．第二步中的废轮胎碎块在热解炉中由上向下移动，在热解炉内的存留时间为45-90分钟，完成热解后的渣料温度在800℃。
四．经第二和第三步完成热解的渣料经热解炉的出料口进入冷渣机进行冷却，待渣料温度低于80℃后，将渣料送入破碎机进行破碎，再将破碎了的渣料输给电磁分选机进行铁炭分离，输出碎钢丝G和炭黑成品C。
五．第二步中所述的高温烟气是由热解炉排气总管排出的热解气经旋风分离器分离炭黑颗粒后进入喷淋塔，经喷淋塔输出的热解气的一部分经静电捕焦器去除残留焦油后，经燃气预热器由循环风机送入燃烧炉，同时由助燃风机输出的助燃空气经空气预热器进入燃烧炉使热解气燃烧并输出高温烟气，燃烧炉输出的高温烟气温度在850-950℃。
六．经第二和第五步由热解炉排气总管排出温度在450-500℃的热解气经旋风分离器后进入喷淋塔，在喷淋塔顶部喷淋25-40℃的轻油微粒，将热解气温度冷却至180-220℃，热解气中的渣油和重油气体冷却为液体，并与喷淋的轻油混合从喷淋塔的底部排出送至渣油沉降罐，在渣油沉降罐中渣油在渣油沉降罐的底部排出成渣油成品D，重油则经油冷却器输出重油成品F。
七．在第六步喷淋塔顶部排出的热解气进入列管冷凝器冷却输出经给油泵排出，其中一小部分输出给喷淋塔喷淋轻油，大部分输出轻油成品E。
八．第二步由内热排气管排出的温度在500-550℃高温烟气，经串联的空气预热器和燃气预热器输出温度在170-220℃的烟气进入湿式脱硫塔脱硫后由烟囱排放。
7.根据权利要求6所述的工艺，其特征是：第七步所述列管冷凝器的冷却水是由通风冷却塔冷却，经循环水泵输出，输出的一部分冷却水输给列管冷凝器，一部分输给第六步所述的油冷却器。
8. 根据权利要求6所述的工艺，其特征是：第五步所述旋风分离器分离出的炭黑颗粒输给第四步所述的冷渣机。
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