專利名稱：一種廢輪胎氣化裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到廢舊輪胎的資源化利用，更具體地說(shuō)是一種以廢舊輪胎為原料，在 加入氣化劑條件下，采用氣化法處理廢輪胎制取可燃?xì)怏w的裝置和方法。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)，人類進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。世界各國(guó)正把“發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)〃和〃 建立循環(huán)型社會(huì)”作為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求以廢舊物資“減量化，無(wú) 害化，資源化，再使用，再循環(huán)”為社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的行為準(zhǔn)則。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，廢舊輪胎的生成量也越來(lái)越多。據(jù)世界環(huán)境衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)， 世界廢舊輪胎積存量已達(dá)30億條，并以每年約10億條令人驚詫的數(shù)字增長(zhǎng)。廢舊輪胎作 為可資源化的高分子材料的循環(huán)、再生利用，已引起世界各國(guó)的關(guān)注。在發(fā)達(dá)國(guó)家，以廢舊 輪胎無(wú)償利用，減免稅賦，政府補(bǔ)貼，并以擴(kuò)大資源利用量的立法方式予以支持。展望21世 紀(jì)，廢舊輪胎回收再生利用將是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)期的新型產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的充滿希望的 “朝陽(yáng)”產(chǎn)業(yè)。廢輪胎屬于高分子聚合物材料，自然條件下很難降解。目前，大多數(shù)的廢輪胎采用 填埋或積存的方法處理，占用大量有價(jià)值的土地空間，造成了環(huán)境污染，只有一小部分廢輪 胎用于再利用和再循環(huán)。我國(guó)廢舊輪胎綜合利用的途徑大致有一下幾種1、廢舊輪胎原形直接利用。用作港口碼頭及船舶的護(hù)舷、防波護(hù)提壩、漂浮燈塔、 公路交通墻屏、路標(biāo)以及海水養(yǎng)殖漁礁、游樂(lè)游具等，但使用量少，不到廢輪胎量的1%。2、熱分解。廢輪胎在高溫下分離提取燃?xì)?、油、炭黑、鋼鐵等，然而由于投資大，回 收費(fèi)用高，且回收物質(zhì)質(zhì)量欠佳又不穩(wěn)定，因此，這種回收利用方式目前很難推廣。3、舊輪胎翻新。舊輪胎翻新不僅可延長(zhǎng)輪胎使用壽命、節(jié)約能源、節(jié)約原材料、降 低運(yùn)輸成本，而且減少環(huán)境污染。根據(jù)我國(guó)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，轎車輪胎只能翻新1次，載重汽車 輪胎也只能進(jìn)行有限次數(shù)的翻新。因此，每年依然有大量的輪胎徹底報(bào)廢。翻胎硫化過(guò)程中 溶劑、膠合劑和橡膠化合物所產(chǎn)生的易揮發(fā)有機(jī)化合物，對(duì)環(huán)境和人類健康有一定的危害。4、生產(chǎn)再生橡膠。再生膠生產(chǎn)是指經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)處理，使橡膠中的碳硫鍵和硫硫 鍵斷裂，其彈性狀態(tài)變成具有塑性和粘性的、能夠再硫化的橡膠的過(guò)程。再生膠具有良好的 塑性、收縮性小、流動(dòng)性好、耐老化性，以及良好的耐熱、耐油和耐酸堿性等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是吸 水性、耐磨性及耐疲勞性差。再生膠生產(chǎn)利潤(rùn)低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)流程長(zhǎng)、能源消耗大、環(huán) 境污染嚴(yán)重。5、生產(chǎn)硫化橡膠粉。這是一門新興材料科學(xué)，是集環(huán)保與資源再生利用為一體的 很有發(fā)展前途的回收方式。但是，膠粉工業(yè)在我國(guó)剛起步，生產(chǎn)企業(yè)才幾十家，年產(chǎn)量不到 5萬(wàn)噸，還沒(méi)有形成新興的產(chǎn)業(yè)，無(wú)法處理大量堆存的廢舊輪胎。廢舊輪胎氣化是將廢舊輪胎有機(jī)成分在還原性氣氛下與氣化劑反應(yīng)生成燃?xì)獾?過(guò)程。整個(gè)氣化過(guò)程分為熱解階段、氧化階段和還原階段。在熱解過(guò)程中，高分子有機(jī)物受 熱后分解為低碳鏈的有機(jī)化合物，其中一部分揮發(fā)分在常溫下以氣態(tài)形式存在，也有一部分發(fā)生脫水聚合反應(yīng)生成焦油。熱解階段產(chǎn)生的揮發(fā)分會(huì)與通入氣化反應(yīng)器的氧氣發(fā)生氣 化燃燒反應(yīng)，此階段生活廢輪胎氣化反應(yīng)體系的溫度迅速升高，物料通過(guò)氧化區(qū)以后便進(jìn) 入還原階段，熱解和氧化階段產(chǎn)生的CO2和未參加反應(yīng)的固定碳進(jìn)一步反應(yīng)形成C0，同時(shí)也 伴隨著H2O和CO2、CO反應(yīng)形成CH4等其他的反應(yīng)。根據(jù)廢輪胎具有熱值高，水分和灰分含量低等特點(diǎn)，與翻新、制造膠粉和再生膠、焚燒、熱解等廢舊輪胎處理方法相比，氣化法具有對(duì)廢輪胎處理量大、效益高和環(huán)境污染小 等特點(diǎn)，更符合廢棄物處理的資源化、無(wú)害化和減量化原則。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種無(wú)污染、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉的廢 輪胎處理裝置，和將整體廢輪胎直接進(jìn)行氣化進(jìn)而獲得熱能和可燃?xì)怏w的廢輪胎資源化利 用方法。實(shí)現(xiàn)本第一個(gè)發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種廢輪胎氣化裝置，主體為設(shè)有頂蓋的 豎立圓筒狀氣化爐，氣化爐內(nèi)的中央設(shè)有底端和氣化爐底端面連接的中空?qǐng)A柱體，中空?qǐng)A 柱體的高度至少和氣化爐的高度相當(dāng)，中空?qǐng)A柱體上端口和進(jìn)氣管道連接，中空?qǐng)A柱體側(cè) 表面設(shè)有若干貫穿小孔，氣化爐內(nèi)還設(shè)有點(diǎn)火裝置，氣化爐頂蓋和氣化爐壁形成可拆分的 密封配合，頂蓋的中心開(kāi)有和中空?qǐng)A柱體外徑密封配合的孔，氣化爐壁上設(shè)有出氣口，出氣 口通過(guò)管道連接至煙氣冷凝和凈化設(shè)備。本發(fā)明的裝置使廢輪胎密閉氣化，中空?qǐng)A柱體用于串接廢輪胎，并通過(guò)貫穿小孔 為氣化爐內(nèi)提供助燃?xì)怏w。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述氣化爐底端面與氣化爐壁形成可拆分的密封配 合，即底端面為底蓋，方便清理輪胎氣化燃燒后產(chǎn)生的碳粉和鋼絲。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述氣化爐內(nèi)裝加熱裝置，需要時(shí)用于提高爐溫。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二個(gè)發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種廢輪胎氣化方法，步驟為(1)將廢輪胎裝入氣化裝置，密閉；(2)通過(guò)進(jìn)氣管道對(duì)氣化裝置通入氣化劑，氣化劑可以是空氣、氧氣、水蒸汽、空氣 和水蒸汽、氧氣和水蒸汽、二氧化碳?xì)獾龋?3)由點(diǎn)火裝置在氣化裝置內(nèi)點(diǎn)燃廢輪胎；(4)氣化合成氣通過(guò)出口進(jìn)入煙氣凈化裝置凈化處理；(5)氣化完成后，打開(kāi)氣化裝置底蓋，排出殘?jiān)颁摻z。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(3)中進(jìn)一步包括在點(diǎn)燃廢輪胎時(shí)加輔助燃 料，如柴油、液化氣，作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(3)中進(jìn)一步包括由加熱裝置維持爐溫在一 定范圍。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，可通過(guò)調(diào)節(jié)操作過(guò)程中氣化劑的種類及組成、溫度等 工藝條件調(diào)節(jié)產(chǎn)氣量和氣體的組成，并視情況需要與否決定是否外加熱及添加催化劑。采用本發(fā)明可利用廢棄的舊輪胎制取高熱值的可燃?xì)猓趯?shí)現(xiàn)廢棄資源有效處理 的同時(shí)得到了高熱值的清潔能源，為減排二氧化碳做了貢獻(xiàn)，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì) 效益。


圖1為本發(fā)明實(shí)施廢舊輪胎氣化的固定床氣化爐示意圖其中1_氣化爐底蓋；2-氣化爐外壁；3-氣化爐頂蓋；4-設(shè)有進(jìn)氣孔的中空?qǐng)A柱里壁；5-廢舊輪胎，B為煙氣出口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1如圖1所示，廢舊輪胎的固定床氣化爐。其中1_氣化爐底蓋；2-氣化爐外壁； 3_氣化爐頂蓋；4-設(shè)有進(jìn)氣孔的中空?qǐng)A柱側(cè)壁；5-廢舊輪胎。氣化爐為設(shè)有底蓋1、頂蓋3的豎立圓筒，氣化爐內(nèi)的中央設(shè)有底端和氣化爐底端 面連接的中空?qǐng)A柱體4，中空?qǐng)A柱體的高度至少和氣化爐的高度相當(dāng)，中空?qǐng)A柱體上端口和 進(jìn)氣管道連接，中空?qǐng)A柱體側(cè)壁偏下端設(shè)有若干貫穿小孔。氣化爐內(nèi)還設(shè)有點(diǎn)火裝置，氣化 爐頂蓋3、底蓋1都和氣化爐壁2形成可拆分的密封配合，頂蓋的中心開(kāi)有和中空?qǐng)A柱體外 徑密封配合的孔，氣化爐壁上設(shè)有出氣口，出氣口通過(guò)管道連接至煙氣冷凝和凈化設(shè)備。本發(fā)明的氣化裝置中，氣化爐使廢輪胎密閉氣化，中空?qǐng)A柱體用于串接廢輪胎，并 通過(guò)貫穿小孔為氣化爐內(nèi)提供氣化劑。氣化爐下端蓋1可打開(kāi)，方便清理輪胎氣化燃燒后產(chǎn)生的殘?jiān)弯摻z。當(dāng)空氣為氣化劑時(shí)，氣化處理廢舊輪胎，包括以下步驟(1)打開(kāi)頂蓋3將廢輪胎加入氣化爐，關(guān)上頂蓋并保證氣密性良好；(2)通過(guò)與中空?qǐng)A柱體上端相連的進(jìn)氣管通入空氣，使空氣過(guò)量系數(shù)維持在 0.2 0.6之間；(3)用點(diǎn)火器點(diǎn)燃底部廢輪胎，點(diǎn)燃時(shí)需加輔助燃料，如柴油；(4)使氣化爐爐溫維持在650°C 850°C之間，氣化合成氣由出口 B進(jìn)入煙氣凈化 系統(tǒng)；(5)氣化完成后，打開(kāi)底端蓋1，排出殘?jiān)颁摻z。實(shí)施例2如圖1所示，本例與實(shí)施例1基本相同，不同的是所用的氣化劑為純氧氣，包括以 下步驟(1)打開(kāi)頂蓋3將廢輪胎加入氣化爐，關(guān)上頂蓋并保證氣密性良好；(2)通過(guò)與中空?qǐng)A柱體上端相連的進(jìn)氣管通入純氧，使加入氧氣的量為理論需氧 量的0. 2 0. 4之間；理論需氧量即輪胎完全燃燒需要的氧氣量，可根據(jù)輪胎的數(shù)量計(jì)算；(3)用點(diǎn)火器點(diǎn)燃底部廢輪胎，點(diǎn)燃時(shí)需加輔助燃料，如柴油；(4)使氣化爐爐溫維持在650°C 850°C之間，氣化合成氣由出口 B進(jìn)入煙氣凈化 系統(tǒng)；(5)氣化完成后，打開(kāi)底端蓋1，排出殘?jiān)颁摻z。實(shí)施例3如圖1所示，本例與實(shí)施例1基本相同，不同的是所用的氣化劑為水蒸汽且氣化爐內(nèi)裝加熱裝置(加熱裝置在圖1中未表示)，包括以下步驟(1)打開(kāi)頂蓋3將廢輪胎加入氣化爐，關(guān)上頂蓋并保證氣密性良好；(2)把由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸汽通過(guò)與中空?qǐng)A柱體上端相連的進(jìn)氣管加入氣化 爐，水蒸汽與廢輪胎的質(zhì)量比控制在0. 6 1. 2之間；(3)用加熱裝置把氣化爐爐溫控制在700°C 900°C之間；(4)氣化合成氣由出口 B進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)；(5)氣化完成后，打開(kāi)底蓋1，排出殘?jiān)颁摻z。實(shí)施例4如圖1所示，本例與實(shí)施例3基本相同，不同的是所用的氣化劑為空氣和水蒸氣， 包括以下步驟(1)打開(kāi)頂蓋3將廢輪胎加入氣化爐，關(guān)上頂蓋并保證氣密性良好；(2)通過(guò)與中空?qǐng)A柱體上端相連的進(jìn)氣管通入空氣和水蒸汽的混合氣，使空氣過(guò) 量系數(shù)維持在0. 2 0. 6之間，水蒸汽與廢輪胎的質(zhì)量比控制在0. 6 1. 2之間；(3)用點(diǎn)火器點(diǎn)燃底部廢輪胎，點(diǎn)燃時(shí)需加輔助燃料，如柴油，用加熱裝置把氣 化爐爐溫控制在700°C 900°C之間；(4)氣化合成氣由出口 B進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)；(5)氣化完成后，打開(kāi)底蓋1，排出殘?jiān)颁摻z。實(shí)施例5如圖1所示，本例與實(shí)施例3基本相同，不同的是所用的氣化劑為純氧氣和水蒸 氣，包括以下步驟(1)打開(kāi)頂蓋3將廢輪胎加入氣化爐，關(guān)上頂蓋并保證氣密性良好；(2)通過(guò)與中空?qǐng)A柱體上端相連的進(jìn)氣管通入純氧氣和水蒸汽的混合氣，使加入 氧氣的量為理論需氧量的0. 2 0. 6之間，水蒸汽與廢輪胎的質(zhì)量比控制在0. 6 1. 2之 間；(3)用點(diǎn)火器點(diǎn)燃底部廢輪胎，點(diǎn)燃時(shí)需加輔助燃料，如柴油，用加熱裝置把氣 化爐爐溫控制在700°C 900°C之間；(4)氣化合成氣由出口 B進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)；(5)氣化完成后，打開(kāi)底蓋1，排出殘?jiān)颁摻z。
權(quán)利要求
一種廢舊輪胎氣化裝置，其特征是，該裝置的主體為設(shè)有頂蓋(3)的豎立圓筒狀氣化爐，氣化爐內(nèi)的中央設(shè)有底端和氣化爐底端面連接的中空?qǐng)A柱體(4)，中空?qǐng)A柱體的高度至少和氣化爐的高度相當(dāng)，中空?qǐng)A柱體上端口和進(jìn)氣管道連接，中空?qǐng)A柱體側(cè)壁偏下端設(shè)有若干貫穿小孔；氣化爐內(nèi)還設(shè)有點(diǎn)火裝置，氣化爐頂蓋(3)和氣化爐壁(2)形成可拆分的密封配合，頂蓋的中心開(kāi)有和中空?qǐng)A柱體外徑密封配合的孔，氣化爐壁上設(shè)有出氣口，出氣口通過(guò)管道連接至煙氣冷凝和凈化設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢輪胎氣化裝置，其特征在于，所述氣化爐底端面與氣化爐 壁形成可拆分的密封配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢輪胎氣化裝置，其特征是，所述氣化爐內(nèi)裝有加熱裝置。
4.一種廢舊輪胎氣化方法，一種廢輪胎氣化方法，其特征是，該方法的步驟為(1)將廢輪胎裝入氣化裝置，密閉；(2)通過(guò)進(jìn)氣管道對(duì)氣化裝置通入氣化劑；(3)由點(diǎn)火裝置在氣化裝置內(nèi)點(diǎn)燃廢輪胎；(4)氣化合成氣通過(guò)出口進(jìn)入煙氣凈化裝置凈化處理；(5)氣化完成后，打開(kāi)氣化裝置底端蓋，排出殘?jiān)颁摻z。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢輪胎氣化裝置，其特征在于，所述步驟(2)中的氣化劑是空 氣，空氣過(guò)量系數(shù)維持在0. 2 0. 6之間；所述步驟(3)中氣化爐爐溫維持在650°C 850°C 之間；
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢輪胎氣化裝置，其特征在于，所述步驟(2)中的氣化劑是 氧氣，加入氧氣的量為理論需氧量的0.2 0.4之間；所述步驟(3)中氣化爐爐溫控制在 700°C 900°C之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢輪胎氣化裝置，其特征在于，所述步驟(2)中的氣化劑是為 水蒸汽，水蒸汽與廢輪胎的質(zhì)量比控制在0. 6 1. 2之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢輪胎氣化裝置，其特征在于，所述步驟(2)中通入的氣化劑 是空氣和水蒸汽的混合氣，空氣過(guò)量系數(shù)維持在0. 2 0. 6之間，水蒸汽與廢輪胎的質(zhì)量比 控制在0.6 1.2之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢輪胎氣化裝置，其特征在于，所述步驟(2)中通入的氣化劑 是氧氣和水蒸汽的混合氣，加入氧氣的量為理論需氧量的0. 2 0. 6之間，水蒸汽與廢輪胎 的質(zhì)量比控制在0. 6 1. 2之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢輪胎氣化裝置，其特征在于，所述步驟(3)進(jìn)一步包括 在點(diǎn)燃廢輪胎時(shí)加輔助燃料，氣化爐爐溫控制在700°C 900°C之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢舊輪胎氣化裝置和方法，廢舊輪胎氣化裝置的主體為設(shè)有頂蓋的豎立圓筒狀氣化爐，氣化爐內(nèi)的中央設(shè)有底端和氣化爐底端面連接的中空?qǐng)A柱體，中空?qǐng)A柱體的高度至少和氣化爐的高度相當(dāng)，中空?qǐng)A柱體上端口和進(jìn)氣管道連接，中空?qǐng)A柱體側(cè)壁偏下端設(shè)有若干貫穿小孔；氣化爐內(nèi)還設(shè)有點(diǎn)火裝置，氣化爐頂蓋和氣化爐壁形成可拆分的密封配合，頂蓋的中心開(kāi)有和中空?qǐng)A柱體外徑密封配合的孔，氣化爐壁上設(shè)有出氣口，出氣口通過(guò)管道連接至煙氣冷凝和凈化設(shè)備。
文檔編號(hào)C10J3/20GK101805636SQ20101014998
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者廖傳華, 朱躍釗, 陳海軍, 馬雷 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)