废旧轮胎回收利用及裂解设备腔体结构设计研究

马继召 李卫民 唐山职业技术学院

1.引言

目前，全球面临着两大重要问题：能源与环保。汽车作为人类的代步工具，为人们的生活带来了极大的方便，但处理汽车上淘汰的废旧轮胎是令人头疼的问题。我国的橡胶资源本来就比较短缺，研究废旧轮胎变废为宝成为当今社会一项重要课题。废弃的轮胎堆积成山，占据了大量的空间。由于废旧轮胎长期堆积，还会滋养细菌，影响环境和人们的身体健康。由于轮胎这种橡胶制品属于高分子材料，具有很强的力学性能和稳定性能，通过生物降解很难实现。成堆的轮胎极易保持热量，在高温或有火源的地方容易自燃，发生火灾。轮胎在燃烧过程中会释放大量的有毒气体，造成空气污染，降低土壤质量，危害人类生存环境。工信部指出要加强废旧轮胎的裂解技术，在安全、稳定、节能、环保的基础上最大限度的对废旧轮胎进行回收再利用。通过裂解的方法处理橡胶制品更加环保，橡胶回收利用率更高。

2 、废旧轮胎回收利用途径

废旧轮胎作为机动车的主要部件，优良的结构性能具有极高的回收价值。许多场合可以将废旧轮胎的原型进行改制和翻新，比如船身、码头堤坝等可以捆绑轮胎，在碰撞过程中起到缓冲的作用。废旧轮胎主要化学成分是碳氢氧，储热量极高，在某种程度上也可以作为一种燃料。日本将废旧轮胎中的钢丝去除，将橡胶粉碎，利用先进技术将粉碎的橡胶制成固体燃料，这种燃料在燃烧过程中放热量极高，也较少了直接燃烧轮胎对空气造成的污染。还可以将废旧轮胎制成胶粉和再生胶，常见方法主要包括常温粉碎法、冷冻粉碎法、爆破法等，广泛应用于运动场所的橡胶跑道、机场和各种活动场所的地面。再生胶也广泛应用到胶鞋、胶圈、胶管和胶垫等地方。废旧轮胎的裂解处理，可以直接将有机物转换成燃气、燃油等资源性能源，对废旧轮胎充分利用，最大限度降低了对空气的污染。

3 、新型废旧轮胎裂解设备

新型废旧轮胎裂解设备主要由送料口、工作室（裂解腔体）和出料口三部分组成。先将废旧轮胎切条、切块、粉碎制成胶粉由送料口进入裂解腔体，工作过程中裂解温度将达到300℃-450℃，时间约为50min，其中产生大量的热和气体经过冷却系统和控制系统，冷凝后对炭黑回收。再次裂解形成混合油气，混合油气经脱硫、脱碳处理，形成可燃气。在裂解过程中，由于工作室温度高，废旧轮胎发生胶状形变，极易堵塞裂解腔体，并伴有大量有毒气体，所以在设计过程中要确保设备在工作中的稳定性能，要具有良好的密封效果，防止毒气泄漏，以免危害工作人员的身体健康。废旧轮胎裂解设备的工艺流程主要包括废旧轮胎的钢丝分离和胶块粉碎、微波加热裂解、产物油气的冷凝回收以及固体炭黑的收集。

4 、废旧轮胎裂解设备腔体设计

裂解腔体由进料段、微波加热段及缓冲冷却段组成。裂解设备主要采用微波加热方式进行加热。这种加热方式均匀、可靠。腔体内壁采用304不锈钢，这种金属材料具有非常好的加工性能和耐氧化性能，不易发生变形。又由于金属材料对微波有反射作用，使腔体内温度迅速升高，节约了能量，降低能耗，能量高效率的应用。

进料段腔体部分与物料输送机相连，物料输送机通过从动链条将物料输送进料腔体。此时进料腔体要留有检查口，一旦设备出现故障，便于调试和维修。进料段腔体还需设计密封系统，防止气体外溢。陶瓷纤维具有良好的隔热、耐高温性能，可用于进料段腔体密封系统的密封垫片，充分密封且具有减震的作用。微波加热段由微波加热装置、托盘、运输链条和保温装置等组成。加热装置主要由磁控管和导热杆件组成，在实际工作过程中，可根据需求控制磁控管，达到控制腔体内部温度的作用，操控性非常便利。缓冲冷却段是工作的最后一个阶段，废旧轮胎经过裂解后经过缓冲冷却段，在此利用余温继续裂解，充分利用残余热量，防止物料不完全裂解的发生。最终通过冷凝，得到需要的产品。

5 、总结

我们对于废旧轮胎的再生利用研究的还不够透彻，需要我们发现废旧轮胎更多潜在的功能。为了缓解全球资源短缺，对能源更好地利用，废旧轮胎裂解设备的研制极大限度将轮胎变废为宝，具有连续工作、利用率高、操作方便等优点，对研究废旧轮胎的再生利用具有极好的应用价值。