CN203513585U - 一种太阳能热解废旧轮胎装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及太阳能热利用领域，公开了一种太阳能热解废旧轮胎装置。利用槽式太阳能集热器给废旧轮胎热解反应器提供热源，并配有储热和热交换装置，热解反应器内充入一定量的氮气，废旧轮胎热解后经过冷凝器得到热解气和热解油。热解反应器排出的乏汽经过槽式再热器装置后继续给热解反应器提供热源，形成蒸汽循环利用，为保证系统可靠运行，该装置还包括温度检测与控制装置。

Description

一种太阳能热解废旧轮胎装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能热解废旧轮胎装置，属于新能源领域。 

背景技术

中国的汽车工业飞速发展，汽车给我们日常生活带来便利的同时，也给我们赖以生存的环境带来了负面影响。无论是传统的燃油汽车，还是未来的新能源汽车，都会产生废旧轮胎，汽车的轮胎大约8万公里就要更换一次，中国汽车的保有量过亿，仅在2010年，我国的废旧轮胎的产量就达到2.5亿条，并且每年以8％-10％的速度增长。2012年，中国的汽车产销量均超过1900万辆，废旧轮胎的处理成为一个重要的课题。我国的废旧轮胎处理技术较为落后，有些地方仍然采取传统填埋的方法处理，这样产生的“黑色污染”会污染地下水，进而影响生物环境。而且废旧轮胎有毒，难以分解，即使填埋100年夜难以降解。2006年，欧共体国家已经完全禁止填埋废旧轮胎。 

经济的发展、人民生活水平的提高，都依赖于能源的发展。中国能源主要来源于煤、石油、天然气等化石能源，这些能源在利用过程中，不可避免地产生环境污染，再者，这些化石能源储存量有限，在未来的一二百年、甚至几十年，这些化石能源将被用尽。寻找新的可再生、无污染、储存丰富的新能源是未来能演发展的基本要求。其中，太阳能是未来新能源一个最重要的分支之一，具有无污染、储量丰富、可再生等优点。 

中国汽车保有量飞速增长，废旧轮胎的处理已是燃眉之急。废旧轮胎的处理主要有翻新、直接利用、机械加工法和直接燃烧法等。翻新法是将废旧轮胎回收进行翻新利用，该方要求废旧轮胎损坏程度小、翻新次数有限，当翻新技术不合格时，严重影响汽车行驶安全。直接利用是将废旧轮胎铺设在道路或者码头，防止车辆和船舶撞击，起到一定缓冲作用。机械加工法是将废旧轮胎加工成胶粉利用，直接燃烧是将轮胎直接进行燃烧，废旧轮胎中含有硫等元素，燃烧会严重污染环境等。 

发明内容

技术问题：本实用新型的目的在于克服上述现有太阳利用技术和废旧轮胎处理的相关缺点，提供一种太阳能热解废旧轮胎装置，以克服现有技术中的缺陷。 

技术方案：为解决上述技术问题，提供一种太阳能热解废旧轮胎装置，该装置包括 

槽式太阳能集热器装置，将太阳辐射能转换为热能，由槽式复合抛物面、接收器、支架构成； 

储热和热交换装置，用于储存太阳能，由高储热效率的熔盐储罐构成。 

热解反应炉，用于热解废旧轮胎，热解反应炉一般要求具有耐高温、导热性能优良的高性能钢材料制成。 

换热器，用于将高温蒸汽给热解反应炉加热，换热器密集地分布在反应炉的周围，保证反应炉均匀受热； 

氮气储存装置，用于储存氮气，由高压储存罐构成； 

冷凝装置，用于冷凝热解反应炉出口的混合物； 

热解气存储装置，用于储存热解气，由气罐构成； 

热解油存储装置，用于存储热解油，由油罐构成； 

温度检测与控制装置，用于检测反应炉的温度，并控制反应炉内的温度； 

槽式再热器装置，用于加热热解反应炉出口的蒸汽，提高蒸汽参数，进行循环利用。 

所述槽式太阳能集热器装置是将太阳辐射能转换为热能，结构如图2所示，主要由反光镜11、集热器12、支架13组成。反光镜11将阳光反射到集热器13上，集热器13接收反射的太阳能，加热集热器的工质。支架13主要是起到支撑和跟踪作用，一般可设计为单轴跟踪，即跟踪太阳的方位角。 

所述储热和热交换装置，用于储存太阳能，由高储热效率的熔盐储罐构成，采用熔盐作为储热介质，储热罐中的550度高温熔盐保存一个月，仅下降70度左右。在大规模储热系统中，利用熔盐储热有效地解决太阳能的间歇性和不稳定性。即使在气象条件良好的晴天，当云彩遮住阳光，对槽式太阳能集热器的输出热能都会产生明显的影响，而反应炉内的温度需要保持在350度，温差不能超过±10度，否则会影响热解的产物。所以系统需要设计储热和热交换装置，当检测到槽式太阳能集热器装置产生的蒸汽温度达不到热解要求时，储热和热交换装置利用存储的热量加热蒸汽，提升蒸汽参数，满足热解温度要求。储热和热交换装置的 容量，根据太阳能利用相关的标准，需要设计满足在无光照的条件下，系统连续运行13小时。这样能保证系统在连续晴天的气象条件下，系统能正常连续运行，提高系统的稳定性和经济性。 

所述热解反应炉，用于热解废旧轮胎，热解反应炉一般要求具有耐高温、导热性能优良的高性能钢材料制成。反应炉放置废旧轮胎粉末，为使得废旧轮胎充分、快速热解，需要将废旧轮胎进行清洗、烘干、和磨碎等预处理工艺。炉内要保持400度左右的高温。为降低热解反应所需要的温度，可以加入一些催化剂，如FeCl₃、NiCl₂等。经过热解反应，废旧轮胎可分解为热解气体、热解油和热解残渣，热解气的主要成分为氢和甲烷等组成，可作为燃料使用，热分解所得的油性能与商业燃油相似，可广泛使用，如与作为燃料或者其他工业橡胶加工软化剂等。热解残渣中含碳黑80％～90％，无机物(硫化锌等)8％～12％，有机物3％～10％，另外还含有少量橡胶和纤维的树脂化合物以及炭化物，可以制作活性炭。 

所述换热器，用于将高温蒸汽给热解反应炉加热，主要由导热性能优良的管状钢材构成，均匀密集地焊接在热解反应炉的外表面，管内通入高温蒸汽，用以加热热解反应炉。 

所述氮气储存装置，用于存储氮气，为防止反应炉的热解过程产生氧化反应，需要向反应炉内充入氮气，在开启设备时，根据反应容积的大小，需要连续充入氮气5分钟到15分钟，以确保反应炉内没有空气。氮气储存装置由高压气体储存罐构成。 

所述冷凝装置，用于冷凝热解炉出口的热解产物，将热解炉的出口混合物可冷凝的混合物冷凝为热解油。所述热解气存储装置，用于储存热解气，热解反应炉出口的一些不可冷凝的气体从热解气出口存储于热解气存储装置，由气罐组成。 

所示温度检测与控制装置，用于检测反应炉的温度，若温度低于反应炉设定的温度，则通过控制蒸汽温度和流量提高反应炉的热解温度。温度检测主要由温度传感器组成，为了得到可靠的温度检测值，在炉内各主要部位安装温度传感器。温度控制装置主要通过控制蒸汽流量的阀门来控制蒸汽量。 

所述槽式再热器装置，其功能与槽式太阳能集热器装置相同，是将太阳辐射能转换为热能，用于加热反应炉的蒸汽经过加热后，从换热器排出，但蒸汽仍然具有较高的参数，所以将该蒸汽经过槽式再热器再热，达到蒸汽要求，再次循环 加热。 

本实用新型的一种太阳能光伏与光热联合供电系统装置综合了太阳能光伏与光热利用新技术，采用太阳能制氢技术和燃料电池技术解决太阳能存储的问题，保证系统供电的稳定性与可靠性。 

本实用新型的有益效果： 

1)、该装置实现了太阳能热解废旧轮胎，无其他能源供给，无污染。 

2)、该装置热解废旧轮胎最大限度的利用了废旧轮胎，提高能源利用率。 

3)、该装置配备了高温熔盐储热，使得系统具有废旧轮胎在一定时间范围内能够稳定连续的热解。 

4)、该装置实现了热解温度的实时控制，有效地保证了热解产物的质量。 

5)、该装置利用槽式再热器，实现了蒸汽的循环使用，提高系统效率。 

6)、该装置废旧轮胎的热解，得到热解气、热解油和热解残渣，热解残渣可用来制取活性炭。 

附图说明

图1是太阳能热解废旧轮胎系统结构示意图 

图中有：槽式太阳能集热器装置1、储热和热交换装置2、换热器3、氮气储存装置4、冷凝器装置5、热解气存储装置6、热解油存储装置7、热解反应炉8、温度检测与控制装置9、槽式再热器装置10。 

图2是槽式太阳能利用装置示意图 

图中有：槽式复合抛物面反光板11、集热器12、支架13. 

图3是废旧轮胎热解工艺流程图 

图中设计了废旧轮胎热解工艺流程。 

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的做进一步说明。 

本实用新型的提供的一种太阳能热解废旧轮胎装置，该装置包括：槽式太阳能集热器装置1、储热和热交换装置2、换热器3、氮气储存装置4、冷凝器装置5、热解气存储装置6、热解油存储装置7、热解反应炉8、温度检测与控制装置9、 槽式再热器装置10。 

所述槽式太阳能集热器装置1输入与自来水和冷凝器装置5的冷凝水出口连接，输出与换热器3输入相连，储热和热交换装置2并联在该回路上，换热器3均匀密集地焊接在热解反应炉8的外壁上，氮气储存装置4与热解反应炉8连接，给热解反应炉8炉内供给高纯氮气。热解反应炉8出口与冷凝器装置5的进口连接，冷凝器装置5的出口分别于热解气存储装置6和热解油存储装置7连接，解气存储装置6用以存储无法冷凝的气体，热解油存储装置7用于存储被冷凝的热解油，冷凝器装置5通以冷水，冷凝器装置5还设有冷凝水进口，冷凝水进口可与自来水直接连接，冷凝器装置5的冷凝水出口与槽式太阳能集热器装置1的进水口连接。换热器3输出的与槽式再热器装置10的输入连接，槽式再热器装置10的输出与槽式太阳能集热器装置1并联，共同提供高压蒸汽，系统结构图如图1所示。 

上述槽式太阳能集热器装置1，主要由反光镜11、集热器12、支架13组成，结构如图3所示，可实现一维太阳能跟踪。槽式太阳能集热器装置1输入与自来水和冷凝器装置5的冷凝水出口连接，冷凝器装置5的冷凝水出口具有一定的温度，将冷凝器装置5的冷凝水出口热水作为槽式太阳能集热器装置1的输入，提高了系统的效率，输出与换热器3输入相连，给换热器3提供高温高压蒸汽。储热和热交换装置2并联在该回路上，当多云天气或者云彩者当时，利用储热和热交换器2提供稳定的高温高压蒸汽。 

上述换热器3均匀密集地焊接在热解反应炉8的外壁上，换热器3内部管道通以高温高压蒸汽，通过换热器3将热能传递到热解反应炉8内。 

上述氮气储存装置4与热解反应炉8连接，向热解反应炉8内部充入高纯氮气，防止热解反应过程中产生氧化反应。 

上述冷凝器装置5的进口与热解反应炉8出口连接，将热解反应炉8内的热解产物温度较高，不易于存储，经过冷凝器装置5冷凝后，分别得到热解气和热解油，分别存储于热解气存储装置6和热解油存储装置7，即冷凝器装置5的出口与热解气存储装置6和热解油存储装置7连接。冷凝器装置5还设有冷凝水的进口与出口，冷凝水是将热解产物进行冷凝，所以冷凝器装置5冷凝水的进口与自来水连接，较为理想的冷凝水为冰水混合物，在要求不是特别高的场合，可以用自来水代替，以降低冷凝成本，冷凝器装置5冷凝水的出口的水具有一定的温度，可以给槽式太阳能集热器装置1的输入端连接，给其供水。 

上述槽式再热器装置10用于再热换热器3输出的蒸汽，将换热器3输出的蒸汽再热至满足要求的高温高压蒸汽，与槽式太阳能集热器装置1共同给换热器3的输入端提供高温高压蒸汽，实现蒸汽循环利用。 

本实用新型的利用槽式太阳能热利用系统提供稳定的热能，实现废旧轮胎的热解，废旧轮胎热解过程添加催化剂，以降低热解温度。本实用新型的废旧轮胎热解的工艺流程如图3所示，首先进行备料，进行简单的分类，然后清洗表面的污物并烘干，为提高热解速度和效率，将废旧轮胎进行粉碎，再进行热解，热解得到的产物热解气、热解油和残余物。 

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本应用新型的范围限制在上述实施例中。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其他形式、结构、布置、比例，以及其他元件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其他变形和改变。 

Claims (2)

1.一种太阳能热解废旧轮胎装置，其特征在于：

槽式太阳能集热器装置(1)输入与自来水和冷凝器装置(5)的冷凝水出口连接，输出与换热器(3)输入相连，储热和热交换装置(2)并联在该回路上，换热器(3)均匀密集地焊接在热解反应炉(8)的外壁上，氮气储存装置(4)与热解反应炉(8)连接，热解反应炉(8)出口与冷凝器装置(5)的进口连接，冷凝器装置(5)的出口分别与热解气存储装置(6)和热解油存储装置(7)连接，冷凝器装置(5)通以冷水，冷凝器装置(5)还设有冷凝水进口，冷凝水进口可与自来水直接连接，冷凝器装置(5)的冷凝水出口与槽式太阳能集热器装置(1)的进水口连接。换热器(3)输出的与槽式再热器装置(10)的输入连接，槽式再热器装置(10)的输出与槽式太阳能集热器装置(1)并联。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能热解废旧轮胎装置，其特征在于：

热解反应炉(8)的温度检测与控制装置。

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