一种废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统的制作方法

本发明涉及固体废物处理，具体为一种废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统。

背景技术：

1、随着全球工业化的推进和汽车行业的蓬勃发展，废轮胎所带来的环境问题成为了一个全球性的挑战。每年数以亿计的轮胎达到使用寿命被废弃。废轮胎不易降解，占用大量土地，且焚烧会产生有害物质，影响环境和人体健康。因此，探索废轮胎的环保处理和资源化利用途径显得尤为迫切。

2、目前处理废轮胎的方法主要包括物理回收、热能回收和化学原料回收。物理回收通过机械方法重新加工利用废轮胎，但其附加值较低；热能回收通过焚烧生成热能，但存在能源浪费和环境污染问题；化学原料回收，尤其是热解技术，能够将废轮胎转化为炭黑、燃油和可燃气，既解决了环境问题，又实现了资源的高值化利用。然而，传统的热解技术存在着热利用率低、热解油品质不高、生产效率低下等问题，且热解过程中产生的不凝气和尾气如未经处理会直接排放至大气中，造成二次污染，此外，热解富余热能的回收利用也未得到充分解决，导致整个过程的能源消耗较高。

3、鉴于此，需要一种新型废轮胎热解技术和装备，能够提高热解效率，生产出质量更高的热解油和炭黑，并能够有效利用热解过程中产生的能量，同时对环境的影响最小化。针对现有技术的不足，提供一种废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统，以解决上述提到的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统，其使用方法包括以下步骤：

3、s1：将废轮胎进行破碎，磁选分离出铁丝，并筛分出符合要求尺寸的轮胎块，输送到转接料仓；

4、s2：粒径为的废轮胎胶粒被输送至胶粒储存仓，运送到热解炉入口；

5、s3：应用高温微负压连续式热解工艺，通过热解炉进行废轮胎胶粒的热解处理；

6、s4：对热解后产生的不凝气进行稳压并通入燃烧炉燃烧，提供所需热源；

7、s5：将热解后产生的炭黑、油和不凝气分别进行回收和处理；

8、s6：将炭黑进行粉碎和分级处理，并进行湿法造粒与干燥处理；

9、s7：通过与燃煤电厂耦合，用热解尾气与富余不凝气、低闪点油进行燃烧，减少煤炭消耗，并达到污染物超低排放。

10、优选的，上述一种废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统中，包括预处理与输送装置、热解装置、油气处理回收系统、热解炭黑后处理装置、湿法造粒与干燥系统和尾气处理与控制系统，其特征在于：所述预处理与输送装置包括破碎机、磁选器、筛分机和输送带；

11、其中所述破碎机用于将废轮胎破碎成预设尺寸的片状或块状材料；

12、所述磁选器用来分离出轮胎中的铁质部分，以提纯处理后的轮胎胶粒；

13、所述筛分机用于筛选合适尺寸的废轮胎块，保证其尺寸满足热解过程的要求；

14、所述输送带用来将处理后的轮胎块输送到后续处理设备。

15、基于上述技术特征，本发明通过这些组件的集成和相互作用，为废轮胎的有效处理和转换奠定了基础，使得废轮胎能够以较小的物流成本高效地转化为有价值的热解产品，这不仅提高了废轮胎的资源利用率，也为燃煤电厂提供了一个减少环境污染和提升能效的辅助系统，整体来说，这些装置一起构成了该专利提出的耦合系统的初步处理和准备阶段，是实现高效率、低能耗热解处理的关键环节。

16、优选的，上述一种废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统中，所述热解装置为高温微负压连续式热解炉，所述高温微负压连续式热解炉由预热螺旋、热解螺旋、提质螺旋和冷却螺旋组成，所述预热螺旋、热解螺旋、提质螺旋和冷却螺旋之间采用中空双螺旋结构设计，通过预热螺旋，可以利用烟气余热加热导热油后由导热油对预热段进行加热，充分利用余热，降低能耗，要求温度低于度，防止橡胶融化黏结，通过热解螺旋，可以实现废轮胎中可热解组分的有效转化，同时还可以控制热解温度和胶粒的停留时间，以此来提高热解效率并获得高质量的热解油及炭黑产品。

17、基于上述技术特征，本发明中的热解装置通过以上部分，实现了从废轮胎中提取化学能源的过程，确保高效率和连续化的生产流程，相比间歇操作提供更好的工艺控制和产品质量，此外，通过控制热解温度和胶粒的停留时间，该热解装置还可以优化热解反应条件，得到更高质量和产率的热解油及炭黑产品。

18、优选的，上述一种废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统中，所述热解装置还包括热解控制系统，用于实时监控热解炉内温度、压力、气体组成及流动速率，自动调节高温烟气和导热油的供给量，以确保热解反应在最佳状态下进行，保证热解产物的质量和产量；

19、所述热解装置还包括热解燃烧炉，燃烧热解不凝气产生高温烟气，高温烟气与再循环烟气混合后去分段高效热解系统为胶粒热解提供热量；

20、所述热风炉燃烧器采用油气两用燃烧器，当热解系统正常运行时采用不凝气作为燃料，整个系统自给自足，当热解系统冷启动时，采用储存的热解油或柴油作为燃料，热解系统产生不凝气后再切换回不凝气。

21、基于上述技术特征，本发明中的热解控制系统在确保热解过程优势化、高效性和产品质量稳定化方面具有不可或缺的作用，它加强了本发明的高温热解装置的自动化和智能化能力，提高了整个废轮胎高温热解系统的可操作性和经济效益。

22、优选的，上述一种废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统中，所述油气处理回收系统包括冷却装置、油气分离器和可燃气净化塔，用于从热解炉排放的油气混合物中冷却并分离出液态油品和不凝可燃气，提纯所得燃料并将其有效利用或存储；

23、所述冷却装置由急冷塔和冷凝器组成，热解气送至不凝气冷却系统，通过急冷塔和冷凝器逐级冷却，产生闪点不同的高闪点油闪点≥60℃及低闪点油闪点＜60℃；

24、所述急冷塔通过上部喷淋区域，热解气与喷淋油冷却下来的油之间直接相互换热，实现快速降温，部分热解油冷凝在急冷塔中，油气中夹带的炭黑也沉积在急冷塔油罐内，在塔釜内部设置有水冷换热器以控制塔釜内部温度在160℃～180℃范围内，冷凝后的热解油和炭黑通过急冷塔油罐下部出口经套管式换热器冷却后进入到高闪点油炭黑沉淀罐内除去炭黑，除炭黑后得到的高闪点油泵送至厂内已有埋地油罐内，冷凝塔内的热解油进入急冷塔循环油泵作为循环喷淋油，以实现热解油的切割冷凝；

25、所述经急冷塔切割冷凝后的热解油气(200℃)进入冷凝器中，热解油气首先依次进入塔体上部设置循环喷淋油泵的两级夹套式冷凝器，通过较低温度的喷淋油与热解油气之间接触换热进一步实现热解油的快速冷凝分离，冷凝后的热解气再进入两级列管式水冷换热器以确保冷凝效果良好，此处得到低闪点油。

26、基于上述技术特征，本发明中油气处理回收系统的加入，不仅提高了热解油和可燃气的质量和安全性，也增强了整个系统的环境友好度，能够有效利用或存储所得燃料，避免资源浪费，同时，提纯燃料的过程中减少了潜在的环境污染，对符合环保法规和实现可持续发展目标至关重要，此油气处理回收系统的设置不仅使得从废轮胎中提取的能源最大化利用，也保证了热解过程中的次级产品不会成为新的废物、导致二次污染。

27、优选的，上述一种废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统中，所述热解炭黑后处理装置包括水冷系统、粗炭黑储罐、冲击磨和分级设备，用于将热解炉排出的高温炭黑冷却、去杂、研磨和分级，确保得到符合工业应用标准的炭黑产品；

28、所述冲击磨为优选的气流磨，气流磨磨出的颗粒形状呈现出较为均匀的球形或近似球形，球形炭黑颗粒的分散性更好，充分研磨后，磨制出的物料进行粒度分级,实现对粒度大小的控制和调节；

29、所述物料的优选的粒度800-1000目，800目(大于90％的颗粒满足粒径通过800目筛网要求)。

30、基于上述技术特征，本发明中的热解炭黑后处理装置使得热解过程中产生的炭黑可以以工业产品的形式被市场接受，该装置的设计直接影响了炭黑的质量和商业价值，通过冷却、去杂、研磨和分级等一系列精细的处理步骤，确保了炭黑可以安全地存储、运输和使用，并且具有较好的加工性和性能，以满足不同行业的使用需求。

31、优选的，上述一种废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统中，所述湿法造粒与干燥系统包括双螺杆失重进料装置湿法造粒机和干燥机；

32、所述双螺杆失重进料装置采用闭环反馈控制喂料技术，进料精度和稳定性更高。通过装置本身的暂存罐对暂存罐的重量实时计量，反馈给料螺旋的电机不断变化电机频率，实现进料量的稳定；

33、所述双螺杆失重进料装置包括双螺杆结构和搅拌轴结构，所述搅拌轴结构安装在双螺杆结构的内部，所述双螺杆结构包括壳体，所述壳体的两端安装有支撑轴承，其中一组所述支撑轴承的一端侧端连接有同步齿轮箱；

34、所述搅拌轴结构包括传动短轴，所述传动短轴连接在支撑轴承的一端，两组所述传动短轴之间还安装有搅拌轴；

35、所述湿法造粒机用于将经分级处理的炭黑混合水进行造粒，优选的炭黑和水的比例为1.1:1，不添加改性剂，且炭黑要求甲透到达90％以上为前提条件；

36、所述干燥机采用优选的间接式干燥机，其干燥热源来着热解的不凝气经过燃烧炉燃烧后的热烟气，通入干燥机的夹套进行间接换热，保证烟气与炭黑不直接接触，从而不会影响炭黑的品质，用于将造粒后的湿炭黑粒子烘干，得到最终的炭黑球形颗粒状产品。

37、基于上述技术特征，本发明中湿法造粒与干燥系统确保了产生的炭黑具有一致的颗粒大小和形状，提升了其市场竞争力和应用范围，通过湿法造粒机可以改善炭黑的表面特性，提供良好的分散性，这对于某些应用，如塑料填充、油墨或涂料行业来说尤为重要，干燥后的炭黑产品方便计量、包装、运输和使用，是满足特定工业需求的质量控制的关键环节，对于提升整个热解利用率和生产效率有着重要的作用。

38、优选的，上述一种废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统中，所述尾气处理与控制系统包括除尘装置、气体净化装置、电厂耦合工艺、余热回收系统和锅炉系统；

39、利用循环流化床锅炉低氮燃烧技术，尾气接入锅炉一、二次风进入锅炉，进行再次燃烧，其优势在于：一方面彻底燃尽尾气中的可燃物质烃类、硫化氢等可燃物质，另一方面低氮燃烧技术有利于减少nox的生成，同时循环流化床的温度在800℃以上，能有效抑制二噁英的生成；

40、具体过程：尾气与锅炉烟气一起通过“循环流化床锅炉低氮燃烧+sncr-scr联合脱硝+电袋除尘器+石灰石/石膏湿法脱硫+湿式静电除尘器”废气净化系统处理后通过100m烟囱排放，用于净化热解过程中产生的尾气，并且回收其中的余热，再利用余热为耦合于该系统的燃煤电厂提供辅助热源。

41、基于上述技术特征，本发明通过尾气处理与控制系统，不仅提升了废气排放的环保标准，而且能够充分利用热解过程中的余热，减少了能源浪费，提升了整体过程的节能减排效果，此外，该尾气处理与控制系统的设置还有利于整个热解装置与当地工业设施整合，促进了工业生态链的可持续发展，此举既减轻了环境负担，也提高了热解工艺在经济效益和环保法规两方面的竞争力，是现代热解技术中一个非常重视的环节。

42、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

43、1、本发明设计的废轮胎高温热解制备炭黑与燃煤电厂耦合系统最显著的优点，在于实现了废轮胎资源高效回收和废能量综合利用，实现了资源的高效循环利用，同时降低了能源成本和环境污染，提供了一种环境友好且经济的废弃物处理方案；具体的，本发明通过高温热解，将废轮胎中的有机物分解为小分子物质和炭黑时，解过程中产生的不凝气、低闪点油和尾气耦合燃煤电厂，作为辅助燃料在燃煤电厂中燃烧，替代部分煤炭，从而减少了对传统化石燃料的依赖，实现了能源的高效循环利用。

44、2、该系统将废轮胎转换为高附加值的炭黑和热解油资源，在不增加环境负担的同时，保证工艺流程的经济有效性，该系统通过集成了现代化的控制系统和尾气治理设施，可以有效地控制污染物排放，确保了环境保护标准的达标。

45、3、该系统通过整合电厂的能源利用方式，减少了燃煤的需求，并显著降低了运营成本，通过回收热解过程中的二次能源，尤其是废热和燃气，使得该系统有效的提高了能源的整体利用效率，同时以较低的成本增强了生产线的能量自给能力。

46、4、该系统的集成设计使得热解装置与电厂的耦合更加紧密，实现了能源生产与环境保护的良好平衡，对未来废物能源化处理提供了创新和可行的技术路径。