CN110194962A - 一种应用物联网的废旧轮胎裂解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用物联网的废旧轮胎裂解方法，整套工艺系统装置包括废轮胎预处理系统、进出料系统、氮气发生和供给装置、微波裂解系统、冷凝油气分离系统、蒸馏系统、物联网智能控制系统等；物联网智能监控系统包括生产过程数据采集的感知层传感器和多通道数据采集模块、数据传输层模块和数据处理和生产过程智能控制模块三部分组成，可以实现全过程远程控制，废旧轮胎裂解的工艺时间缩短了30％。并且裂解过程的温度等参数能够保持在要求的范围内，提高了设备的可靠性和稳定性，同时也大幅提高了工作效率，形成了一种可连续、大量裂解废旧轮胎的微波裂解成套设备，设备自动化、智能化程度较高，节能效果好，且在较低裂解温度情况下产物炭黑等的质量较高。

Description

一种应用物联网的废旧轮胎裂解方法

技术领域

本发明属于环保领域，具体为一种应用物联网的废旧轮胎裂解方法。

背景技术

近年来国家非常重视生态文明建设和无废城市建设，2018年12月29日国务院办公厅出台无废城市建设试点方案，统筹城市发展与固体废物管理优化产业布局。明确规划期内城市基础设施保障能力需求，将生活垃圾、城镇污水污泥、建筑垃圾、废旧轮胎、危险废物、农业废旧物、报废汽车等固体废物分类收集及无害化处置设施纳入城市基础设施和公共设施范围，保障设施用地。国家发改委和工业和信息化部联合发文(2019)44号，明确推动废钢铁、废塑料、废轮胎等的资源化利用，鼓励建设大宗固体废旧物综合利用基地。废旧轮胎裂解技术近年来也有较快进步，如2017年的名称为一种橡胶补强用再生补强炭黑的制备方法(201710832060.3)专利，制备方法包括以废轮胎为原料，在无氧条件的还原炉中经微波加热脱除气态产物后，将得到的固态炭黑再处理制得再生补强炭黑成品。但是采用物联网技术实现对过程的全程监控和精准控制的废旧轮胎裂解处理方法还未见报道。

发明内容

一种应用物联网的废旧轮胎裂解方法，它是通过以下方式实现的。

整套工艺系统装置包括废轮胎预处理系统、进出料系统、氮气发生和供给装置、微波裂解系统、冷凝油气分离系统、蒸馏系统、物联网智能控制系统等。工艺流程为废轮胎在微波裂解装置中加热降解，产生的有机蒸汽被真空泵迅速抽离裂解炉，进入冷凝系统，大部分有机化合物被冷凝成液体，收集于热解油储槽，不凝气体被送至储气柜稳压后导入燃烧炉燃烧，为微波裂解炉提供部分所需的热量。冷凝收集的热解油送入蒸馏系统进行产品的分离浓缩提取，实现热解油分离进行梯级利用。

物联网智能监控系统包括生产过程数据采集的感知层传感器和多通道数据采集模块、数据传输层模块和数据处理和生产过程智能控制模块三部分组成。

感知层这一部分是整个系统的基础，感知传感器有温度传感器、压力传感器、氧含量传感器、重量传感器、液位传感器、排放气体监测传感器、电流检测传感器、电压检测传感器、磁场测量传感器等，分别用于在线监测微波裂解过程的裂解温度、裂解压力、裂解装置内气体含氧量以及进料的重量和裂解油存储装置的存储量、排放气体、微波发生装置。将传感器与采集模块连接即可与第二部分的数据传输层进行通信。

第二部分为数据传输层，这一部分为无线数据传输模块，这一部分负责将采集模块采集到的数据信息传输到物联网平台。信息和数据无线传输采用5G、WIFI和LORA网关。

第三部分物联网应用层，将上传的数据进行处理，可以实现数据的储存，数据的图表显示，数据的转发和生产过程控制等功能，数据处理和生产过程控制采用车间控制工控机和上位机远程控制，并上传云端数据库。

通过操作面板修改系统参数满足了不同工况的要求，设备机组的各种信息以声光报警和文字形式在触摸屏上显示，主要控制参数的实时变化情况以趋势图的形式记录显示，方便了设备的操作和维护。操作现场的趋势记录显示，废旧轮胎裂解的工艺时间缩短了30％。并且裂解过程的温度能够保持在要求的范围内，提高了设备的可靠性和稳定性，同时也大幅提高了工作效率，实现系统的实时监视，实时管理、实时控制、出错实时报警。

表1传感器汇总表

附图说明

图1为本发明的结构示意图。1为上料系统、2为微波裂解炉及氮气供应装置、3为微波发生装置、4为裂解油油罐、5为碳氢化合物脱硫装置、6为称重传感器、7为温度/压力/含氧量传感器、8为电流/电压/磁场测量传感器，9为液位传感器、10为SO2浓度传感器、11为传感器数据采集模块、12为PLC，13为数据传输网关、14为车间用工控机及上位机、15为云端。

具体实施方式

下面结合具体实施例对于本发明进行进一步说明。

本实施例设计有微波加热控制，传动控制，以及进出物料控制等物联网系统监控装置。

第一部分感知层，由传感器和多通道数据采集模块组成，传感器包括温度传感器、压力传感器、氧含量传感器、重量传感器、液位传感器、排放气体监测传感器、电流检测传感器、电压检测传感器、磁场测量传感器等。数据多通道采集模块型号为TP1608。将传感器与采集模块连接即可与第二部分的数据传输层进行通信，采样周期为30秒。温度传感器选择测量范围0-850℃正温度系数热敏电阻传感器，热电阻的最小置入深度≥20CM；压力传感器采用压电式压力传感器，正常工作控制微波炉内大气压为1个大气压；液位传感器为电极式液位传感器。氧含量传感器采用宽域型氧传感器，当显示氧气含量低于0.5％后停止通入氮气，接通电源自动控制系统开启磁控管对炉体升温，当压力表、温度表、氧含量的指标达到裂解要求时，开始上料。

第二部分为数据传输层，这一部分为无线数据传输模块，采用GPRS DTU TOP301V2模块将感知层采集模块采集到的数据信息传输到物联网平台。

第三部分物联网应用层，将上传的数据进行处理，可以实现数据的储存，数据的图表显示，数据的转发和生产过程控制等功能，数据处理和生产过程控制采用车间控制工控机和上位机远程控制。为方便操作和管理，整个控制系统采用现场带触摸屏的工控机加上位机电脑监控，所有功能模块均带有RS485通讯接口，能方便地与计算机联机工作。所有现场参数包括实时温度，设定温度、工作电流、工作电压、系统运行状态等均在电脑上直观地显示出来。参数数据是保存在云端SQL Server 2016数据库中，同时各种工艺参数修改如温度设定，报警参数设定、相序设定、PID参数设定等可通过现场工控机触摸屏修改，亦可通过上位机电脑操作直接修改。

温度控制按系统设计要求微波裂解炉控制单元设计总功率约为200KW，共分6个温区，采用一体化可控硅控温单元进行温度控制。采用KY系列一体化智能可控硅移相触发模块组合，带RS485通讯功能，作为基本功率调节单元，分别对每控温区进行温度控制，可满足0-800℃温度范围内0.5％的控温精度。

本发明具有智能PID控制算法，具有自整定、自适应功能，多种量程设定，可根据设置的工艺曲线，分别设定升温速度、保温温度保温精度和降温速度，实现升温斜率、保温温度、保温时间和降温的自动调节控制，并可显示理论值和实测值，提高了控制水平和控温精度；实现采用AC100-240V宽范围工作电源，使用时无须担心电源电压变化波动。对于现场增加MCGS触摸屏的现场监控。其他部分包括风机的变频调节，阀门的变频控制，以及PLC控制的报警指示灯，风机阀门运行等。

为了维护和检修方便，每区控制电路独立控制，主电路分别由空开、快速熔断器、可控硅模块，冷却风扇及相关监测和保护电路组成，监测及控制电路包括热电偶、智能PID温度控制模块、可控硅触发模块、电流互感器、电流变送器、电压变送器、智能多回路数据采集器等组成。其他辅助电路包括指示灯、按钮、开关、报警器等。具有最简单的线路及模块化的结构，从维护到扩充功能都十分方便。

考虑到简单、方便、适用的原则，计算机组态采用MCGS上位机组态软件，并增加一个现场MCGS触摸屏监控。

Claims (4)

1.一种应用物联网的废旧轮胎裂解方法，其技术特征为系统装置包括废轮胎预处理系统、进出料系统、氮气发生和供给装置、微波裂解系统、冷凝油气分离系统、蒸馏系统、物联网智能控制系统等，物联网智能监控系统包括生产过程数据采集的感知层传感器和多通道数据采集模块、数据传输层模块和数据处理和生产过程智能控制模块三部分组成。

2.根据权利要求1提出的一种应用物联网的废旧轮胎裂解方法，其技术特征为物联网智能监控系统感知传感器有温度传感器、压力传感器、氧含量传感器、重量传感器、液位传感器、排放气体监测传感器、电流检测传感器、电压检测传感器、磁场测量传感器等，分别用于在线监测微波裂解过程的裂解温度、裂解压力、裂解装置内气体含氧量以及进料的重量和裂解油存储装置的存储量、排放气体、微波发生装置。将传感器与采集模块连接即可与第二部分的数据传输层进行通信。

3.根据权利要求1提出的一种应用物联网的废旧轮胎裂解方法，其技术特征为物联网智能监控系统第二部分为数据传输层，这一部分为无线数据传输模块，这一部分负责将采集模块采集到的数据信息传输到物联网平台，信息和数据无线传输采用5G、WIFI和LORA网关等。

4.根据权利要求1提出的一种应用物联网的废旧轮胎裂解方法，其技术特征为物联网智能监控系统第三部分物联网应用层，将上传的数据进行处理，可以实现数据的储存，数据的图表显示，数据的转发和生产过程控制等功能，数据处理和生产过程控制采用车间控制工控机和上位机远程控制并上传云端数据库。