廢舊輪胎回收利用及裂解設備腔體結構設計研究

馬繼召 李衛民 唐山職業技術學院

1.引言

目前，全球面臨著兩大重要問題：能源與環保。汽車作為人類的代步工具，為人們的生活帶來了極大的方便，但處理汽車上淘汰的廢舊輪胎是令人頭疼的問題。我國的橡膠資源本來就比較短缺，研究廢舊輪胎變廢為寶成為當今社會一項重要課題。廢棄的輪胎堆積成山，占據了大量的空間。由于廢舊輪胎長期堆積，還會滋養細菌，影響環境和人們的身體健康。由于輪胎這種橡膠制品屬于高分子材料，具有很強的力學性能和穩定性能，通過生物降解很難實現。成堆的輪胎極易保持熱量，在高溫或有火源的地方容易自燃，發生火災。輪胎在燃燒過程中會釋放大量的有毒氣體，造成空氣污染，降低土壤質量，危害人類生存環境。工信部指出要加強廢舊輪胎的裂解技術，在安全、穩定、節能、環保的基礎上最大限度的對廢舊輪胎進行回收再利用。通過裂解的方法處理橡膠制品更加環保，橡膠回收利用率更高。

2 、廢舊輪胎回收利用途徑

廢舊輪胎作為機動車的主要部件，優良的結構性能具有極高的回收價值。許多場合可以將廢舊輪胎的原型進行改制和翻新，比如船身、碼頭堤壩等可以捆綁輪胎，在碰撞過程中起到緩沖的作用。廢舊輪胎主要化學成分是碳氫氧，儲熱量極高，在某種程度上也可以作為一種燃料。日本將廢舊輪胎中的鋼絲去除，將橡膠粉碎，利用先進技術將粉碎的橡膠制成固體燃料，這種燃料在燃燒過程中放熱量極高，也較少了直接燃燒輪胎對空氣造成的污染。還可以將廢舊輪胎制成膠粉和再生膠，常見方法主要包括常溫粉碎法、冷凍粉碎法、爆破法等，廣泛應用于運動場所的橡膠跑道、機場和各種活動場所的地面。再生膠也廣泛應用到膠鞋、膠圈、膠管和膠墊等地方。廢舊輪胎的裂解處理，可以直接將有機物轉換成燃氣、燃油等資源性能源，對廢舊輪胎充分利用，最大限度降低了對空氣的污染。

3 、新型廢舊輪胎裂解設備

新型廢舊輪胎裂解設備主要由送料口、工作室（裂解腔體）和出料口三部分組成。先將廢舊輪胎切條、切塊、粉碎制成膠粉由送料口進入裂解腔體，工作過程中裂解溫度將達到300℃-450℃，時間約為50min，其中產生大量的熱和氣體經過冷卻系統和控制系統，冷凝后對炭黑回收。再次裂解形成混合油氣，混合油氣經脫硫、脫碳處理，形成可燃氣。在裂解過程中，由于工作室溫度高，廢舊輪胎發生膠狀形變，極易堵塞裂解腔體，并伴有大量有毒氣體，所以在設計過程中要確保設備在工作中的穩定性能，要具有良好的密封效果，防止毒氣泄漏，以免危害工作人員的身體健康。廢舊輪胎裂解設備的工藝流程主要包括廢舊輪胎的鋼絲分離和膠塊粉碎、微波加熱裂解、產物油氣的冷凝回收以及固體炭黑的收集。

4 、廢舊輪胎裂解設備腔體設計

裂解腔體由進料段、微波加熱段及緩沖冷卻段組成。裂解設備主要采用微波加熱方式進行加熱。這種加熱方式均勻、可靠。腔體內壁采用304不銹鋼，這種金屬材料具有非常好的加工性能和耐氧化性能，不易發生變形。又由于金屬材料對微波有反射作用，使腔體內溫度迅速升高，節約了能量，降低能耗，能量高效率的應用。

進料段腔體部分與物料輸送機相連，物料輸送機通過從動鏈條將物料輸送進料腔體。此時進料腔體要留有檢查口，一旦設備出現故障，便于調試和維修。進料段腔體還需設計密封系統，防止氣體外溢。陶瓷纖維具有良好的隔熱、耐高溫性能，可用于進料段腔體密封系統的密封墊片，充分密封且具有減震的作用。微波加熱段由微波加熱裝置、托盤、運輸鏈條和保溫裝置等組成。加熱裝置主要由磁控管和導熱桿件組成，在實際工作過程中，可根據需求控制磁控管，達到控制腔體內部溫度的作用，操控性非常便利。緩沖冷卻段是工作的最后一個階段，廢舊輪胎經過裂解后經過緩沖冷卻段，在此利用余溫繼續裂解，充分利用殘余熱量，防止物料不完全裂解的發生。最終通過冷凝，得到需要的產品。

5 、總結

我們對于廢舊輪胎的再生利用研究的還不夠透徹，需要我們發現廢舊輪胎更多潛在的功能。為了緩解全球資源短缺，對能源更好地利用，廢舊輪胎裂解設備的研制極大限度將輪胎變廢為寶，具有連續工作、利用率高、操作方便等優點，對研究廢舊輪胎的再生利用具有極好的應用價值。