CN104629806A - 一种废轮胎整胎气化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废轮胎整胎气化装置及方法。该装置由气化炉体(1)、保温层(2)和多孔炉栅(3)组成；其中气化炉体(1)下部设多孔炉栅(3)，将气化炉体(1)分隔成上部气化室(1a)和下部灰箱(1b)两部分；灰箱(1b)左侧设有出灰口(4)，右下侧设有气化剂入口(5)；气化炉体外部设有保温层(2)；气化室(1a)上部一侧设有等离子点火装置(6)，气化室(1a)上部另一侧设有燃气出口(8)，顶部设有气化原料入口(7)。生物质原料和废轮胎整胎混配后送入气化室中，气化剂从气化装置下侧通入，反应产生的燃气由燃气出口送出；气化完成后固体灰渣及轮胎钢丝由出灰口排出。该装置结构简单，造价低廉，操作简便，方法可调控性强，实现了轮胎减量化，气化效率较高。

Description

一种废轮胎整胎气化装置及方法
技术领域
本发明涉及一种将废轮胎整胎气化装置及方法，特别涉及将废轮胎整胎与生物质在固定床气化装置中气化制取可燃气体的装置及方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，废轮胎的产生量日益增加，其形成的“黑色污染”正在威胁着全人类的生存环境。轮胎主要由橡胶和钢丝制成，废弃后有较高的再利用价值：废轮胎的热值约为25-30MJ/kg，可作为高能燃料；含有高达55％～60％的橡胶混合物，可制成有用的可再生胶和橡胶粉；另外其还含有16％～18％的钢丝，可作为优质弹簧钢的原料。据统计，我国每年产生的废旧轮胎达1.4亿条，居世界第一位。然而，只有15％～20％的废轮胎能够得到翻新和再利用。
大多数的废轮胎采取填埋或堆放的方式处理，占用大量宝贵土地的同时也不利于废轮胎资源的再利用与循环。直接燃烧、热解和气化等热化学方法是有效的从轮胎中回收能源的方法。然而，轮胎直接燃烧容易产生二次污染，在大多数国家已被禁止。而传统的热解和气化，需要通过切片、冷冻、破碎等繁琐且能耗大的步骤，增加了操作设备及费用，降低了处理回用过程的经济性。申请号为201010149984.1的发明专利(一种废轮胎气化装置和方法)，提出不经预处理进行整胎气化的方法，但是该方法轮胎需顺序堆叠，操作难度大；轮胎和轮胎之间空隙大，降低了气化室空间利用效率；纯轮胎气化过程的操作弹性差，气化效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，为废轮胎的高效、清洁利用提供一种操作简便、气化效率高的整胎直接气化装置，本发明的另一目的是提供了利用上述装置对废轮胎整胎气化方法。
本发明的技术方案为：一种废轮胎整胎气化装置，其特征在于由气化炉体1、保温层2和多孔炉栅3组成；其中气化炉体1下部设多孔炉栅3，将气化炉体1分隔成上部气化室1a和下部灰箱1b两部分；灰箱1b左侧设有出灰口4；右下侧设有气化剂入口5；气化炉体整体外部包有保温层2；气化室1a上部一侧设有等离子点火装置6，气化室1a上部另一侧设有燃气出口8，顶部设有气化原料入口7。
优选多孔炉栅3设置在气化炉体1下部占气化炉体高度1/4～1/5处。
其中，气化炉体通常为碳钢材质。多孔炉栅为铸铁或碳钢材质。保温层为耐高温氧化铝、玻璃纤维和岩棉等材料。
本发明还提供了利用上述废轮胎整胎气化装置对废轮胎整胎气化方法，其具体步骤为：将废轮胎整胎D和生物质原料E进行混配形成混配原料G，混配原料G从气化原料入口7放入气化室1a中，其中混配原料中废轮胎质量占混配原料总质量的比例为20％-50％；使用等离子点火装置6点火，气化剂C从气化剂入口5送入以维持气化室内部的氧化放热反应；气化过程氧气过量系数为0.2-0.5，反应温度为700-900℃；反应产生的燃气A由燃气出口8送出，气化完成后灰渣及轮胎钢丝B由出灰口4排出。
所述的废轮胎D为各种型号的轿车轮胎、卡车轮胎等，无需打孔、破碎等预处理，在气化室1a中无需顺序堆叠，可任意堆放。混配原料的装填体积量占气化室(1a)体积的3/4～4/5。
所述的生物质原料E填充废轮胎D之间的空隙。生物质原料E为树木碎片、稻壳、生物质成型燃料或经粗破碎的各类秸秆。
优选气化剂(C)为空气、富氧空气或纯氧气中的至少一种。
所述的点火燃料F为乙炔、氢气、天然气和液化石油气等可燃气体。
所述的燃气A低位热值为4-10MJ/Nm3。
单炉原料气化过程一般为2-3小时完成，气化时间随气化原料量的增加而增加。
有益效果：
(1)本发明设备结构简单，投资较小；气化过程操作简单，产气率高，经济效益好；
(2)省去了将废轮胎切片、破碎的繁琐且能耗大的步骤，不需对废轮胎进行任何预处理，可直接放入固定床气化装置内与生物质共气化，提高了系统的整体效率；废轮胎在炉内无需有序摆放，可任意堆放在炉内，简化了进料装置，降低了进料难度；
(3)将生物质气化与废轮胎处理相结合，利用两种物质的特性调配原料中的C/H/O比，促进废轮胎的气化，提高气化过程的操作弹性。
附图说明
图1为本发明实施废轮胎整胎气化的气化装置示意图。
其中：1-气化炉体；2-保温层；3-多孔炉栅；4-出灰口；5-气化剂入口；6-等离子点火装置；7-气化原料入口；8-燃气出口；1a-气化室；1b-灰箱；A-燃气；B-灰渣及轮胎钢丝；C-气化剂；D-废轮胎整胎；E-生物质原料；F-点火燃料；G-混配原料。
具体实施方式
本发明通过以下实施例进行进一步说明，但并不因此限制本发明的适用范围。
实施例1
本发明的气化装置示意图如图1所示：
1)装置气化炉体1材质为碳钢，上下分别焊接平封头，气化炉体1下部安装多孔炉栅3，多孔炉栅为铸铁；多孔炉栅3设置在气化炉体1下部占气化炉体高度1/4处，将气化炉体1分隔成上部气化室1a和下部灰箱1b两部分，筒体顶部封头设一开口作为气化原料入口7，在灰箱1b左侧设一开口作为出灰口4；
2)在灰箱1b右下侧设气化剂入口5，气化室1a上部一侧设等离子点火装置6，气化室1a上部另一侧燃气出口8，出口分别焊接在筒体上相应位置；
3)装置整体外部包裹高温氧化铝保温层2。
所述废轮胎整胎气化装置的操作方法如下：
将废轮胎整胎D和生物质原料E进行混配后放入气化室1a内，混配原料G的装填体积量占气化室(1a)体积的3/4，其中废轮胎质量比为30％，废轮胎为尺寸175/70R14的韩泰牌轿车轮胎，生物质为2cm长度的树木碎片；使用气化室1a上部的等离子点火装置6点火，点火燃料F为液化石油气；以空气为气化剂C，通过鼓风机从灰箱右侧气化剂入口5通入，气化剂C氧气过量系数为0.20；10分钟后，产生的气体热值超过4.5MJ/Nm3，炉内气化温度维持在700℃；燃气出口8与后续的冷凝和净化系统相连，所产燃气A低位热值为5MJ/Nm3；气化约2小时完成，完成后，停止送入气化剂C，待炉内冷却，从出灰口4清理剩余固体灰渣及废轮胎钢丝B，其中非钢丝固体灰渣的质量为气化原料质量(不含钢丝)的15％，灰渣质量较少。
实施例2
如实施例1的废轮胎与生物质共气化装置，混合原料中废轮胎质量比为40％，废轮胎为尺寸215/70R15的普利司通牌轿车轮胎，生物质为1cm长度的稻壳；点火燃料F为天然气；以富氧空气为气化剂C，富氧空气中氧气含量为50％，氧气过量系数为0.35；炉内气化温度维持在850℃；所产燃气A低位热值为7MJ/m3，气化约2.5小时完成，完成后非钢丝固体灰渣的质量为气化原料质量(不含钢丝)的12％，灰渣质量较少。
实施例3
如实施例1的废轮胎与生物质共气化装置，混合原料中废轮胎质量比为50％，废轮胎为尺寸295/80R22.5的倍耐力牌卡车轮胎，生物质为3cm长度的生物质成型燃料；点火燃料F为乙炔；以氧气为气化剂C，氧气过量系数为0.30；炉内气化温度维持在900℃；所产燃气A低位热值为10MJ/m3，气化约2小时完成，完成后非钢丝固体灰渣的质量为气化原料质量(不含钢丝)的10％，灰渣质量较少。
实施例4
如实施例1的废轮胎与生物质共气化装置，不同之处在于多孔炉栅3设置在气化炉体1下部占气化炉体高度1/5处，混合原料混配原料的装填体积量占气化室(1a)体积的4/5，其中废轮胎质量比为45％，废轮胎为尺寸205/55R16的米其林牌轿车轮胎，生物质为5cm长度的玉米秸秆碎片；点火燃料F为氢气；以氧气为气化剂C，通入的气化剂氧气过量系数为0.25；炉内气化温度维持在850℃；所产燃气A低位热值为9MJ/m3，燃气热值较高；气化余额3小时完成，完成后非钢丝固体灰渣的质量为气化原料质量(不含钢丝)的10％，灰渣质量较少。
实施例5
如实施例1的废轮胎与生物质共气化装置，混合原料中废轮胎质量比为30％，废轮胎为尺寸155/65R13的韩泰牌轿车轮胎，生物质为2cm长度的生物质成型燃料；点火燃料F为液化石油气；以富氧空气为气化剂C，富氧空气中氧含量为40％，氧气过量系数为0.40；炉内气化温度维持在800℃；所产燃气A低位热值为6MJ/m3；气化约2.5小时完成，完成后非钢丝固体灰渣的质量为气化原料质量(不含钢丝)的13％，灰渣质量较少。
实施例6
如实施例1的废轮胎与生物质共气化装置，混合原料中废轮胎质量比为35％，废轮胎为尺寸175/70R14的韩泰牌轿车轮胎，生物质为5cm长度的玉米秸秆碎片；点火燃料F为天然气；以空气为气化剂C，氧气过量系数为0.50；炉内气化温度维持在700℃；所产燃气A低位热值为4MJ/m3；气化约2小时完成，完成后非钢丝固体灰渣的质量为气化原料质量(不含钢丝)的16％，灰渣质量较少。
实施例7
如实施例1的废轮胎与生物质共气化装置，混合原料中废轮胎质量比为30％，废轮胎为尺寸185/80R15的佳通牌轿车轮胎，生物质为2cm长度的树木碎片；点火燃料为液化石油气F；以氧气为气化剂C，氧气过量系数为0.20；炉内气化温度维持在800℃；所产燃气A低位热值为8MJ/m3；气化约2.5小时完成，完成后非钢丝固体灰渣的质量为气化原料质量(不含钢丝)的16％，灰渣质量较少。

Claims (7)

1.一种废轮胎整胎气化装置，其特征在于由气化炉体(1)、保温层(2)和多孔炉栅(3)组成；其中气化炉体(1)下部设多孔炉栅(3)，将气化炉体(1)分隔成上部气化室(1a)和下部灰箱(1b)两部分；灰箱(1b)左侧设有出灰口(4)，右下侧设有气化剂入口(5)；气化炉体整体外部设有保温层(2)；气化室(1a)上部一侧设有等离子点火装置(6)，气化室(1a)上部另一侧设有燃气出口(8)，顶部设有气化原料入口(7)。
2.根据权利要求1所述的废轮胎整胎气化装置，其特征在于多孔炉栅(3)设置在气化炉体(1)下部占气化炉体高度1/4～1/5处。
3.一种利用如权利要求1所述的废轮胎整胎气化装置的废轮胎整胎气化方法，具体步骤为：将废轮胎整胎(D)和生物质原料(E)进行混配形成混配原料(G)，混配原料(G)从气化原料入口(7)放入气化室(1a)中，其中混配原料中废轮胎质量占混配原料总质量的比例为20％-50％；使用等离子点火装置(6)点火，气化剂(C)从气化剂入口(5)送入；气化过程氧气过量系数为0.2-0.5，反应温度为700-900℃；反应产生的燃气(A)由燃气出口(8)送出，气化完成后灰渣及轮胎钢丝(B)由出灰口(4)排出。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所用废轮胎为未经过预处理的废轮胎。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于生物质原料(E)为树木碎片、稻壳、生物质成型燃料或经粗破碎的各类秸秆。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于气化剂(C)为空气、富氧空气或纯氧气中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于混配原料的装填体积量占气化室(1a)体积的3/4～4/5。
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