关于回转炉热解处理回收废轮胎探讨

刘海龙

摘 要：废轮胎是一种环境污染物，为了减少其对自然环境的影响，世界各个国家开展了对于废轮胎再利用的研究。目前社会中常见的废轮胎处理方法有翻新法、制造胶粉、再生胶、热解法等几种方法，其中热解法具有处理效率高、处理量大且对环境污染小的优势，符合现代节能环保的废弃物处理原则。因此，文章主要针对回转炉热解处理回收废轮胎展开分析。

關键词：回转炉热解处理；回收利用；废弃轮胎

目前各个国家在废轮胎回收利用方面都取得了一定的成果，但是实际应用和商业应用的有关报道较少。目前常见的热解法有很多，例如催化热解、真空热解、加氢热解、自热热解等方法，所采用的形式也有所不同，例如移动床、固定窗、回转炉等[1]。各种热解方法都有其特殊的性能，且主要回收的是其中1～2种热解产物。而文章主要针对回转炉热解法的应用展开讨论。

一、回转炉热解处理技术分析

目前常见的废轮胎二次回收技术有直接利用法、机械破碎法、热解法等等，还能够直接作为燃料使用，在这些方法中，热解法具有比较突出的优势，包括回收率和附加值较高、可使用多种热解油、对环境的污染小等优点，目前国内外各个研究所纷纷对其展开了一系列的研究[2、3]。目前主要研究的热解工艺包括流化床、移动床、回转炉等，其中以回转率对进料规格的要求较低，并且在处理过程中能够通过不断翻转废胎从而使其受热均匀，成为目前市场中应用最为频繁的热解处理技术。回转炉热解工艺可以分为外热式与内热式，外热式是指间接加热的方式，而内热式主要是指让废轮胎直接加热的方式[4]。前者热解量大且炭黑质量好，燃热性能好，污染排放量远低于内热式热解工艺。因此，国内外使用的回转炉多为外热式。

与流化床、固定床等热解工艺相比，回转炉热解技术对于废弃物的形状、大小都没有严格的要求，适用于任何固体废弃物，对于废轮胎的大小没有要求，属于一种慢速分解工艺。日本KS企业与意大利ENNA研究所共同开发的回转炉设备具有典型性[5]。日本神户志刚企业生产的回转炉热解设备所生产的最终产物为燃气，并且采用的是整胎进料的方式[6]。对于小型的废轮胎热解设备，在应用前需要将废轮胎进行破碎处理，破碎大小需要根据设备的相关参数决定。将轮胎整条破碎所需要花费一定的能量，而采用整胎投入的方式能够节省能耗。目前在各种工业回收加工中，都是采用废轮胎整个投入的热解工艺，具有较高的经济效益。

废轮胎热解之后会得到热解油，热解油虽然直接作为燃料油，但是经济效益不高；因此，需要对热解产物的性质进行进一步的分析，从而进行深加工与精制，从而生产出经济效益更高的产品，是现代废轮胎回收企业需要研究的重要课题。目前的热解工艺大多为对单一产品的回收利用，没有一种能够广泛应用于各种废弃物的热解技术，且大多设备需要先将废轮胎进行破碎处理，这样就会导致能耗的增加，影响了企业的经济效益，因此创新热解工艺是今后热解技术发展的主要方向。

二、回转炉热解处理回收废轮胎的产值

回转炉热解处理废轮胎的产物与产量都是受到温度、时间、废轮胎的颗粒度、物料的翻转速度等因素有密切的相关性。目前在其他文献的研究中，都是使用细小废轮胎颗粒进行热解实验，但是对实际回转炉热解处理应用的研究较少[7、8]。文章主要利用外热式回转炉热解实验，从而为该设备的实际应用提供相应的参考依据。

1.热解实验

实验使用的设备为某企业提供的OT-7型回转炉热解废轮胎回收处理设备，主炉的直径有2.5m，长度为5m，转速为0.2r/min。主要流程如图1所示。先用破碎机将废轮胎破碎处理，然后放入回转炉中，燃烧室加热的空气进入回转炉，可以通过对燃料添加来控制温度的升高以及升温速度的控制，废轮胎受热空气的影响裂解成高温油气，然后被送入分气包，分气包中的温度与回转炉相比更低，部分油气在分气包中会出现冷凝变化进入渣油罐，其他油气经过冷凝处理之后的输入储油罐。剩余的无法冷凝的油气，可以返回到燃烧室作为燃料使用。

将废弃轮胎用破碎机破碎成30～50mm的小块材料，本次研究填料500kg，图2为回转炉升温速度为20℃/min时的曲线图，如图2所示。由图可知，废轮胎在温度为200℃时有失重迹象，且初始失重非常缓慢，在280℃时失重速度加快，曲线在温度为330℃时达到峰值，最大失重速度约为25kg/min，之后就呈缓慢下降的趋势，大于350℃之后出现失重平台，废轮胎则达到完全热解的程度。从曲线图分析，在200～350℃时，失重率达到45%，280～330℃区间为快速失重的阶段。

2.不同升温速度对热解的影响

本次研究分别进行了10℃/min、20℃/min、30℃/min的实验，所得结果如图3所示。通过分析发现，当升温速度不同时，温度只有超过了200℃才会出现明显失重，失重曲线在不同升温速度下的大致情况相似。虽则升温速度的增加，废轮胎的失重速度也呈相应变化，热解温度也会随之增加。

3.回转炉热解处理废轮胎的热解油分析

在分气包中油气会进行初次降温，与回转炉温度相比要更低大概80℃，除了少量在分气包中冷凝的物质会输入渣油罐以及部分不能冷凝的油气回收至燃烧室之外，大部分油气都输入储油罐中，得到了热解油。经过检测发现，热解得到的热解油密度为9.6～9.8g/cm3，闪点仅为28℃。文章通过对所得到的热解油进行成分分析，发现其品质较轻，成分主要为脂肪烃、芳香烃、轻质脂肪烃等，其中烷烃和芳烃所占比重较大。

结束语

本次研究通过实验证实，废轮胎在回转炉热解温度达到200℃时会出现明显的失重，且在280～330℃时出现明显升高，在之后又呈缓慢下降的趋势。热解之后的油气经过冷凝处理之后可得到渣油和热解油。本次研究由于使用的设备比较简陋，对于实际中的工作情况难以得到准确的把握，要想得到回转炉热解处理回收废轮胎的实际情况还有待进一步的研究。

参考文献：

[1]曹青，刘岗，鲍卫仁等.生物质与废轮胎共热解及催化对热解油的影响[J].化工学报，2015，58（5）：1283-1289.

[2]严建华，高雅丽，张志霄等.废轮胎回转窑中试热解油的理化性质[J].燃料化学学报，2015，31（6）：589-594.

[3]李水清，姚强，池涌等.废轮胎小型和中试规模热解研究的实验方法[J].燃烧科学与技术，2014，10（1）：42-50.endprint