關于回轉爐熱解處理回收廢輪胎探討

劉海龍

摘 要：廢輪胎是一種環境污染物，為了減少其對自然環境的影響，世界各個國家開展了對于廢輪胎再利用的研究。目前社會中常見的廢輪胎處理方法有翻新法、制造膠粉、再生膠、熱解法等幾種方法，其中熱解法具有處理效率高、處理量大且對環境污染小的優勢，符合現代節能環保的廢棄物處理原則。因此，文章主要針對回轉爐熱解處理回收廢輪胎展開分析。

關鍵詞：回轉爐熱解處理；回收利用；廢棄輪胎

目前各個國家在廢輪胎回收利用方面都取得了一定的成果，但是實際應用和商業應用的有關報道較少。目前常見的熱解法有很多，例如催化熱解、真空熱解、加氫熱解、自熱熱解等方法，所采用的形式也有所不同，例如移動床、固定窗、回轉爐等[1]。各種熱解方法都有其特殊的性能，且主要回收的是其中1～2種熱解產物。而文章主要針對回轉爐熱解法的應用展開討論。

一、回轉爐熱解處理技術分析

目前常見的廢輪胎二次回收技術有直接利用法、機械破碎法、熱解法等等，還能夠直接作為燃料使用，在這些方法中，熱解法具有比較突出的優勢，包括回收率和附加值較高、可使用多種熱解油、對環境的污染小等優點，目前國內外各個研究所紛紛對其展開了一系列的研究[2、3]。目前主要研究的熱解工藝包括流化床、移動床、回轉爐等，其中以回轉率對進料規格的要求較低，并且在處理過程中能夠通過不斷翻轉廢胎從而使其受熱均勻，成為目前市場中應用最為頻繁的熱解處理技術。回轉爐熱解工藝可以分為外熱式與內熱式，外熱式是指間接加熱的方式，而內熱式主要是指讓廢輪胎直接加熱的方式[4]。前者熱解量大且炭黑質量好，燃熱性能好，污染排放量遠低于內熱式熱解工藝。因此，國內外使用的回轉爐多為外熱式。

與流化床、固定床等熱解工藝相比，回轉爐熱解技術對于廢棄物的形狀、大小都沒有嚴格的要求，適用于任何固體廢棄物，對于廢輪胎的大小沒有要求，屬于一種慢速分解工藝。日本KS企業與意大利ENNA研究所共同開發的回轉爐設備具有典型性[5]。日本神戶志剛企業生產的回轉爐熱解設備所生產的最終產物為燃氣，并且采用的是整胎進料的方式[6]。對于小型的廢輪胎熱解設備，在應用前需要將廢輪胎進行破碎處理，破碎大小需要根據設備的相關參數決定。將輪胎整條破碎所需要花費一定的能量，而采用整胎投入的方式能夠節省能耗。目前在各種工業回收加工中，都是采用廢輪胎整個投入的熱解工藝，具有較高的經濟效益。

廢輪胎熱解之后會得到熱解油，熱解油雖然直接作為燃料油，但是經濟效益不高；因此，需要對熱解產物的性質進行進一步的分析，從而進行深加工與精制，從而生產出經濟效益更高的產品，是現代廢輪胎回收企業需要研究的重要課題。目前的熱解工藝大多為對單一產品的回收利用，沒有一種能夠廣泛應用于各種廢棄物的熱解技術，且大多設備需要先將廢輪胎進行破碎處理，這樣就會導致能耗的增加，影響了企業的經濟效益，因此創新熱解工藝是今后熱解技術發展的主要方向。

二、回轉爐熱解處理回收廢輪胎的產值

回轉爐熱解處理廢輪胎的產物與產量都是受到溫度、時間、廢輪胎的顆粒度、物料的翻轉速度等因素有密切的相關性。目前在其他文獻的研究中，都是使用細小廢輪胎顆粒進行熱解實驗，但是對實際回轉爐熱解處理應用的研究較少[7、8]。文章主要利用外熱式回轉爐熱解實驗，從而為該設備的實際應用提供相應的參考依據。

1.熱解實驗

實驗使用的設備為某企業提供的OT-7型回轉爐熱解廢輪胎回收處理設備，主爐的直徑有2.5m，長度為5m，轉速為0.2r/min。主要流程如圖1所示。先用破碎機將廢輪胎破碎處理，然后放入回轉爐中，燃燒室加熱的空氣進入回轉爐，可以通過對燃料添加來控制溫度的升高以及升溫速度的控制，廢輪胎受熱空氣的影響裂解成高溫油氣，然后被送入分氣包，分氣包中的溫度與回轉爐相比更低，部分油氣在分氣包中會出現冷凝變化進入渣油罐，其他油氣經過冷凝處理之后的輸入儲油罐。剩余的無法冷凝的油氣，可以返回到燃燒室作為燃料使用。

將廢棄輪胎用破碎機破碎成30～50mm的小塊材料，本次研究填料500kg，圖2為回轉爐升溫速度為20℃/min時的曲線圖，如圖2所示。由圖可知，廢輪胎在溫度為200℃時有失重跡象，且初始失重非常緩慢，在280℃時失重速度加快，曲線在溫度為330℃時達到峰值，最大失重速度約為25kg/min，之后就呈緩慢下降的趨勢，大于350℃之后出現失重平臺，廢輪胎則達到完全熱解的程度。從曲線圖分析，在200～350℃時，失重率達到45%，280～330℃區間為快速失重的階段。

2.不同升溫速度對熱解的影響

本次研究分別進行了10℃/min、20℃/min、30℃/min的實驗，所得結果如圖3所示。通過分析發現，當升溫速度不同時，溫度只有超過了200℃才會出現明顯失重，失重曲線在不同升溫速度下的大致情況相似。雖則升溫速度的增加，廢輪胎的失重速度也呈相應變化，熱解溫度也會隨之增加。

3.回轉爐熱解處理廢輪胎的熱解油分析

在分氣包中油氣會進行初次降溫，與回轉爐溫度相比要更低大概80℃，除了少量在分氣包中冷凝的物質會輸入渣油罐以及部分不能冷凝的油氣回收至燃燒室之外，大部分油氣都輸入儲油罐中，得到了熱解油。經過檢測發現，熱解得到的熱解油密度為9.6～9.8g/cm3，閃點僅為28℃。文章通過對所得到的熱解油進行成分分析，發現其品質較輕，成分主要為脂肪烴、芳香烴、輕質脂肪烴等，其中烷烴和芳烴所占比重較大。

結束語

本次研究通過實驗證實，廢輪胎在回轉爐熱解溫度達到200℃時會出現明顯的失重，且在280～330℃時出現明顯升高，在之后又呈緩慢下降的趨勢。熱解之后的油氣經過冷凝處理之后可得到渣油和熱解油。本次研究由于使用的設備比較簡陋，對于實際中的工作情況難以得到準確的把握，要想得到回轉爐熱解處理回收廢輪胎的實際情況還有待進一步的研究。

參考文獻：

[1]曹青，劉崗，鮑衛仁等.生物質與廢輪胎共熱解及催化對熱解油的影響[J].化工學報，2015，58（5）：1283-1289.

[2]嚴建華，高雅麗，張志霄等.廢輪胎回轉窯中試熱解油的理化性質[J].燃料化學學報，2015，31（6）：589-594.

[3]李水清，姚強，池涌等.廢輪胎小型和中試規模熱解研究的實驗方法[J].燃燒科學與技術，2014，10（1）：42-50.endprint