CN108977250B - 一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置，包括第一秸秆储存仓，第一秸秆储存仓依次与生物质炭化炉、第一热处理设备和第二热处理设备相连接，生物质炭化炉还与第二秸秆储存仓相连接；第一轮胎储存仓依次与第一热处理设备、第二热处理设备、第二轮胎储存仓相连接；第二秸秆储存仓、第二轮胎储存仓分别与混合搅拌器相连接，混合搅拌器与混合燃料储存仓相连接。本发明还公开了一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理方法，包括农业秸秆可燃气制备、碳化秸秆制备、废旧金属材料收集、轮胎处理产物制备、物料搅拌混合。本发明可以有效解决废旧轮胎对环境的污染，同时利用农业秸秆，实现环境与经济效益的双赢。
Description
技术领域
本发明涉及一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置及方法。
背景技术
随着人口的不断增加，土地资源的日益减少，废旧轮胎长久堆积除了会破坏城市景观，还会占用稀缺的土地资源，尤其是在夏季，还会引发火灾，造成大气污染，产生的熔油、熔渣一旦渗入地下，将会对土壤下的水资源造成破坏。2017年底，全国汽车保有量达到2.17亿辆，预计2018年将产生废旧轮胎3.798亿条。
汽车轮胎含碳量、挥发分和发热值高，灰分含量低，氮硫含量适中。目前已有的做法是将废旧轮胎切碎，经过磁选后再磨碎，经过上料后做成半成品再次磁选后检验入库。由于我国农业发达，拥有丰富的生物质资源，农业秸秆等约占生物质资源总量50%以上，对农业秸秆通常采用成型、直接燃烧等方式进行利用。如果将废旧轮胎和秸秆按照常规的方法处理，将会造成资源和能源浪费，并带来环境污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置及方法，利用本装置可以得到一种高热值、低灰分、低成本的混合燃料，从而实现废旧轮胎和农业秸秆的综合高效利用。
为解决上述技术问题，本发明提供一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置，其特征在于：包括第一秸秆储存仓、生物质炭化炉、第二秸秆储存仓、第一热处理设备、第二热处理设备、第一轮胎储存仓、第二轮胎储存仓、混合搅拌器、混合燃料储存仓，所述第一秸秆储存仓依次与生物质炭化炉、第一热处理设备和第二热处理设备相连接，所述生物质炭化炉还与第二秸秆储存仓相连接；所述第一轮胎储存仓依次与第一热处理设备、第二热处理设备、第二轮胎储存仓相连接；所述第二秸秆储存仓、第二轮胎储存仓分别与混合搅拌器相连接，所述混合搅拌器与混合燃料储存仓相连接。
进一步地，所述第一秸秆储存仓与生物质炭化炉之间设有第一刮板输送机，所述第一轮胎储存仓与第一热处理设备之间设有第二刮板输送机，所述第二轮胎储存仓与混合搅拌器之间设有第三刮板输送机，所述生物质炭化炉与第二秸秆储存仓之间设有第四刮板输送机，所述第二秸秆储存仓与混合搅拌器之间设有第五刮板输送机。
进一步地，所述生物质炭化炉与第一热处理设备之间设有管式换热器，所述管式换热器与离心风机相连接，生物质炭化炉产生的可燃气通过管式换热器与空气热交换降温，离心风机用于将环境空气鼓入间壁式管式换热器，即利用环境空气带走生物质炭化炉产生可燃气的热量。
进一步地，所述第一热处理设备还依次与球磨机、第一筛网、废旧金属储存仓相连接。轮胎中含有部分金属物质，对热处理过的轮胎进行研磨，可以便于金属物质和有机物质的粉碎，第一筛网可以筛选出金属物质和有机物质。
进一步地，所述第二热处理设备和第二轮胎储存仓之间设有依次连接的第一粉碎机和第二筛网，所述第二筛网采用50～60目的筛网，第一粉碎机将第二热处理设备的产物进行粉碎，通过筛网获得轮胎处理物。
进一步地，所述生物质炭化炉与第二秸秆储存仓设有依次连接的第二粉碎机和第三筛网，所述第三筛网采用40～50目的筛网，第二粉碎机将生物质炭化炉的产物进行粉碎，通过筛网获得秸秆处理物。
进一步地，所述第一热处理设备与第一静电除尘器相连接，所述第二热处理设备与第二静电除尘器相连接。轮胎热处理时会产生大量烟气、粉尘等，利用静电除尘器可以对产生的烟气进行净化。对排放烟气温度在400℃以下的烟气，除尘效率高达99%，第一静电除尘器后的烟气颗粒物浓度为20~26mg/m3，烟气温度为100~110℃，气流速度为1.5~2.0m/s。第二静电除尘器后烟气颗粒浓度为18~24mg/m3，烟气温度为90~100℃，气流速度为1.5~2.2m/s。第一静电除尘器和第二静电除尘器出口烟气可以接上换热器制备生活热水。
进一步地，所述第一热处理设备和第二热处理设备为连续进料的上吸式气化炉。
本发明还提供一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理方法，包括以下步骤：
（1）农业秸秆可燃气制备：第一秸秆储存仓内的农业秸秆送入生物质炭化炉，生物质炭化炉产生的可燃气直接给第一热处理设备和第二热处理设备燃烧提供热源；
（2）碳化秸秆制备：经过生物质炭化炉炭化的秸秆产物经过粉碎筛分后获得碳化秸秆，并运输到第二秸秆储存仓；
（3）废旧金属材料收集：第一轮胎储存仓的轮胎送入第一热处理设备，第一热处理设备处理之后的轮胎进入球磨机，通过筛网筛分之后获得轮胎中的废旧金属材料，输送至废旧金属储存仓；
（4）轮胎处理产物制备：第一热处理设备处理之后的轮胎进入球磨机之后，经过磨碎和筛分将有机材质的产物送入第二热处理设备，再经过粉碎和筛分，获得轮胎处理产物，同时送入第二轮胎储仓储；
（5）物料搅拌混合：将第二轮胎储存仓和第二秸秆储存仓中物料按比例送入混合搅拌器，搅拌均匀后再送入混合燃料储存仓, 混合搅拌器的工作条件为：碳化秸秆、轮胎处理产物质量配比为1:1~1:0.25，混合搅拌器内搅拌速度为40±5转/min。
进一步地，步骤（4）中，第一热处理设备的处理条件为：连续通入氮气和二氧化碳混合气体，混合气体流量为1~5L/min，混合气体中二氧化碳占比20~50vol.%，温度为300～400℃，时间为0.5～1h；第二热处理设备的处理条件为：连续通入氮气和二氧化碳混合气体，混合气体流量为0.5~2.5L/min，混合气体中二氧化碳占比20~50vol.%，温度为200～300℃，时间为0.2～0.5h。
本发明所达到的有益效果：
（1）本发明以废旧轮胎和农业秸秆为原材料，废旧轮胎和农业秸秆的来源广泛，价格偏低，在综合利用的前提下，可以达到减少对环境造成的污染，实现可持续发展，充分利用废旧轮胎，减少废旧轮胎的堆积问题。
（2）本发明选废旧轮胎为主要原料，轮胎的含碳量高，具有高热值和低灰分等特点，经过两次热处理之后，轮胎中的碳含量明显提高，将轮胎与秸秆混合可以解决当前生物质成型燃料热值不高、挥发分高、燃烧产生的严重污染的等问题。
（3）本发明制备的混合粉末燃料收到基低位发热量可达37～39MJ/kg，C元素含量可达76～80%。
（4）两台热处理设备中的烟气经静电除尘器处理后的高温烟气，在后续所需要的情况下，可以利用换热器，将常温水加热到生活用水所需温度。
（5）本发明装置具有制备工艺简单、能耗低、生产效率高、成本低等优点，可以获得高热值的混合燃料，方便直接燃烧，适用于规模化集中生产。
附图说明
图1为本发明总体结构示意图。
图中各附图标记的含义为：1、第一秸秆储存仓；2、第一刮板输送机；3、生物质炭化炉；4、第一轮胎储存仓；5、第二刮板输送机；6、第一热处理设备；7、第一静电除尘器；8、球磨机；9、第一筛网；10、废旧金属储存仓；11、管式换热器；12、离心风机；13、第二热处理设备；14、第二静电除尘器；15、第一粉碎机；16、第二筛网；17、第二轮胎储存仓；18、第三刮板输送机；19、第四刮板输送机；20、第二粉碎机；21、第三筛网；22、第二秸秆储存仓；23、第五刮板输送机；24、混合搅拌器；25、混合燃料储存仓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置，包括第一秸秆储存仓1、生物质炭化炉3、第二秸秆储存仓22、第一热处理设备6、第二热处理设备13、第一轮胎储存仓4、第二轮胎储存仓17、混合搅拌器24、混合燃料储存仓25，所述第一秸秆储存仓1依次与生物质炭化炉3、第一热处理设备6和第二热处理设备13相连接，所述生物质炭化炉3还与第二秸秆储存仓22相连接；所述第一轮胎储存仓4依次与第一热处理设备6、第二热处理设备13、第二轮胎储存仓17相连接；所述第二秸秆储存仓22、第二轮胎储存仓17分别与混合搅拌器24相连接，所述混合搅拌器24与混合燃料储存仓25相连接。
所述第一秸秆储存仓1与生物质炭化炉3之间设有第一刮板输送机2，所述第一轮胎储存仓4与第一热处理设备6之间设有第二刮板输送机5，所述第二轮胎储存仓17与混合搅拌器24之间设有第三刮板输送机18，所述生物质炭化炉3与第二秸秆储存仓22之间设有第四刮板输送机19，所述第二秸秆储存仓22与混合搅拌器24之间设有第五刮板输送机23。
所述生物质炭化炉3与第一热处理设备6之间设有管式换热器11，所述管式换热器11与离心风机12相连接，生物质炭化炉3产生的可燃气通过管式换热器11与空气热交换降温，离心风机12用于将环境空气鼓入间壁式管式换热器，即利用环境空气带走生物质炭化炉产生可燃气的热量。
所述第一热处理设备6还依次与球磨机8、第一筛网9、废旧金属储存仓10相连接。轮胎中含有部分金属物质，对热处理过的轮胎进行研磨，可以便于金属物质和有机物质的粉碎，第一筛网9可以筛选出金属物质和有机物质。
所述第二热处理设备13和第二轮胎储存仓17之间设有依次连接的第一粉碎机15和第二筛网16，所述第二筛网16采用50～60目的筛网，第一粉碎机15将第二热处理设备13的产物进行粉碎，通过筛网获得轮胎处理物。
所述生物质炭化炉3与第二秸秆储存仓22设有依次连接的第二粉碎机20和第三筛网21，所述第三筛网21采用40～50目的筛网，第二粉碎机20将生物质炭化炉的产物进行粉碎，通过筛网获得秸秆处理物。
所述第一热处理设备6与第一静电除尘器7相连接，所述第二热处理设备13与第二静电除尘器14相连接。轮胎热处理时会产生大量烟气、粉尘等，利用静电除尘器可以对产生的烟气进行净化。对排放烟气温度在400℃以下的烟气，除尘效率高达99%，第一静电除尘器7后的烟气颗粒物浓度为20~26mg/m3，烟气温度为100~110℃，气流速度为1.5~2.0m/s。第二静电除尘器14后烟气颗粒浓度为18~24mg/m3，烟气温度为90~100℃，气流速度为1.5~2.2m/s。第一静电除尘器7和第二静电除尘器14出口烟气可以接上换热器制备生活热水。
一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理方法，包括以下步骤：
（1）农业秸秆可燃气制备：第一秸秆储存仓内的农业秸秆送入生物质炭化炉，生物质炭化炉产生的可燃气直接给第一热处理设备和第二热处理设备燃烧提供热源；
（2）碳化秸秆制备：经过生物质炭化炉炭化的秸秆产物经过粉碎筛分后获得碳化秸秆，并运输到第二秸秆储存仓；
（3）废旧金属材料收集：第一轮胎储存仓的轮胎送入第一热处理设备，第一热处理设备处理之后的轮胎进入球磨机，通过筛网筛分之后获得轮胎中的废旧金属材料，输送至废旧金属储存仓；
（4）轮胎处理产物制备：第一热处理设备处理之后的轮胎进入球磨机之后，经过磨碎和筛分将有机材质的产物送入第二热处理设备，再经过粉碎和筛分，获得轮胎处理产物，同时送入第二轮胎储仓储；第一热处理设备的处理条件为：连续通入氮气和二氧化碳混合气体，混合气体流量为1~5L/min，混合气体中二氧化碳占比20~50vol.%，温度为300～400℃，时间为0.5～1h；第二热处理设备的处理条件为：连续通入氮气和二氧化碳混合气体，混合气体流量为0.5~2.5L/min，混合气体中二氧化碳占比20~50vol.%，温度为200～300℃，时间为0.2～0.5h；
（5）物料搅拌混合：将第二轮胎储存仓和第二秸秆储存仓中物料按比例送入混合搅拌器，搅拌均匀后再送入混合燃料储存仓, 混合搅拌器的工作条件为：碳化秸秆、轮胎处理产物质量配比为1:1~1:0.25，混合搅拌器内搅拌速度为40±5转/min。
实施例1
一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理方法，具体操作步骤如下：
（1）将玉米秸秆破碎至5cm以下，将25kg/h的秸秆送入生物质炭化炉，炭化温度为500℃，炭化时间为0.5h，缺氧条件下，得到炭化秸秆。
（2）将废旧轮胎经过第一热处理设备进行初步热处理，处理条件为：300℃，缺氧条件，处理时间为1h；经过第二热处理设备进行二次热处理，处理条件为：200℃，缺氧条件，处理时间为0.5h，获得轮胎处理产物。第一热处理设备出口经第一静电除尘器后的烟气颗粒物浓度为25mg/m3，烟气温度为105℃，气流速度为1.8m/s。第二热处理设备出口经第二静电除尘器后烟气颗粒浓度为22mg/m3，烟气温度为91℃，气流速度为1.7m/s。
（3）将第三刮板输送机的输送量调至25kg/h的碳化秸秆和第五刮板输送机的输送量调至25kg/h的轮胎处理产物送入混合搅拌器，充分搅拌后送至混合燃料储存仓。制备的混合粉末燃料收到基低位发热量约为37.5MJ/kg，C元素含量76%。
实施例2
一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理方法，具体操作步骤如下：
（1）将玉米秸秆破碎至5cm以下，将50kg/h的秸秆送入生物质炭化炉，炭化温度为550℃，炭化时间为0.5h，缺氧条件下，得到炭化秸秆。
（2）将废旧轮胎经过第一热处理设备进行初步热处理，处理条件为：400℃，缺氧条件，处理时间为0.5h；经过第二热处理设备进行二次热处理，处理条件为：300℃，缺氧条件，处理时间为0.2h，获得轮胎处理产物。第一热处理设备出口经第一静电除尘器后的烟气颗粒物浓度为24mg/m3，烟气温度为109℃，气流速度为1.9m/s。第二热处理设备出口经第二静电除尘器后烟气颗粒浓度为21mg/m3，烟气温度为95℃，气流速度为1.8m/s。
（3）将第三刮板输送机的输送量调至50kg/h的碳化秸秆和第五刮板输送机的输送量调至50kg/h的轮胎处理产物送入混合搅拌器，充分搅拌后送至混合燃料储存仓。制备的混合粉末燃料收到基低位发热量约为38.5MJ/kg，C元素含量78%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置，其特征在于：包括第一秸秆储存仓、生物质炭化炉、第二秸秆储存仓、第一热处理设备、第二热处理设备、第一轮胎储存仓、第二轮胎储存仓、混合搅拌器、混合燃料储存仓，所述第一秸秆储存仓依次与生物质炭化炉、第一热处理设备和第二热处理设备相连接，所述生物质炭化炉还与第二秸秆储存仓相连接；所述第一轮胎储存仓依次与第一热处理设备、第二热处理设备、第二轮胎储存仓相连接；所述第二秸秆储存仓、第二轮胎储存仓分别与混合搅拌器相连接，所述混合搅拌器与混合燃料储存仓相连接。
2.如权利要求1所述的一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置，其特征在于：所述第一秸秆储存仓与生物质炭化炉之间设有第一刮板输送机，所述第一轮胎储存仓与第一热处理设备之间设有第二刮板输送机，所述第二轮胎储存仓与混合搅拌器之间设有第三刮板输送机，所述生物质炭化炉与第二秸秆储存仓之间设有第四刮板输送机，所述第二秸秆储存仓与混合搅拌器之间设有第五刮板输送机。
3.如权利要求1所述的一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置，其特征在于，所述生物质炭化炉与第一热处理设备之间设有管式换热器，所述管式换热器与离心风机相连接。
4.如权利要求1所述的一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置，其特征在于，所述第一热处理设备还依次与球磨机、第一筛网、废旧金属储存仓相连接。
5.如权利要求1所述的一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置，其特征在于，所述第二热处理设备和第二轮胎储存仓之间设有依次连接的第一粉碎机和第二筛网，所述第二筛网采用50～60目的筛网。
6.如权利要求1所述的一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置，其特征在于，所述生物质炭化炉与第二秸秆储存仓设有依次连接的第二粉碎机和第三筛网，所述第三筛网采用40～50目的筛网。
7.如权利要求1所述的一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置，其特征在于：所述第一热处理设备与第一静电除尘器相连接，所述第二热处理设备与第二静电除尘器相连接。
8.如权利要求1所述的一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理装置，其特征在于：所述第一热处理设备和第二热处理设备为连续进料的上吸式气化炉。
9.一种废旧汽车轮胎和农业秸秆混合燃料处理方法，包括以下步骤：
（1）农业秸秆可燃气制备：第一秸秆储存仓内的农业秸秆送入生物质炭化炉，生物质炭化炉产生的可燃气直接给第一热处理设备和第二热处理设备燃烧提供热源；
（2）碳化秸秆制备：经过生物质炭化炉炭化的秸秆产物经过粉碎筛分后获得碳化秸秆，并运输到第二秸秆储存仓；
（3）废旧金属材料收集：第一轮胎储存仓的轮胎送入第一热处理设备，第一热处理设备处理之后的轮胎进入球磨机，通过筛网筛分之后获得轮胎中的废旧金属材料，输送至废旧金属储存仓；
（4）轮胎处理产物制备：第一热处理设备处理之后的轮胎进入球磨机之后，经过磨碎和筛分将有机材质的产物送入第二热处理设备，再经过粉碎和筛分，获得轮胎处理产物，同时送入第二轮胎储仓储，第一热处理设备的处理条件为：连续通入氮气和二氧化碳混合气体，混合气体流量为1~5L/min，混合气体中二氧化碳占比20~50vol.%，温度为300～400℃，时间为0.5～1h；第二热处理设备的处理条件为：连续通入氮气和二氧化碳混合气体，混合气体流量为0.5~2.5L/min，混合气体中二氧化碳占比20~50vol.%，温度为200～300℃，时间为0.2～0.5h；
（5）物料搅拌混合：将第二轮胎储存仓和第二秸秆储存仓中物料按比例送入混合搅拌器，搅拌均匀后再送入混合燃料储存仓, 混合搅拌器的工作条件为：碳化秸秆、轮胎处理产物质量配比为1:1~1:0.25，混合搅拌器内搅拌速度为40±5转/min。
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