本实用新型专利技术涉及一种废橡塑颗粒快速热解提质增值的装置及方法，属于固体废弃物无害化、资源化利用技术领域。装置包括：壳体，一端设有给料单元，另一端设有炭黑排放口；壳体上设有若干热解气排放口；螺杆，设置在所述壳体内，与壳体的内腔相匹配，壳体的内壁面与螺杆的齿顶间距0.1～0.2mm，螺杆齿高6～8mm；动力单元；阶梯加热单元，分为若干加热段，从进料口开始温度依次升高；测量单元，用于监测温度和压力，提供反馈控制信号；氮气密封单元，设置在给料单元和炭黑排放口上方，用于减少漏入热解系统的空气量。在废橡塑颗粒热解过程中通过旋转螺杆进行原位挤压碾磨，大大提高了热解效率；采用氮气密封，降低了热解炭黑的含油率，提高了热解炭黑的商业价值。高了热解炭黑的商业价值。高了热解炭黑的商业价值。
【技术实现步骤摘要】
一种废橡塑颗粒快速热解提质增值的装置
[0001]本技术涉及固体废弃物无害化、资源化利用
，具体地说，涉及一种废橡塑颗粒快速热解提质增值的装置。
技术介绍
[0002]2018年我国废旧乘用车轮胎超过1300万吨，以废旧轮胎为主的废橡塑是我国典型的大宗工业废弃物，具有难处理、难降解、环境危害大的特点。废旧轮胎属于高分子热固性聚合物，主要由碳、氢两种元素组成，并含有少量氧、氮、硫等元素，由于其分子结构稳定、难以自然降解，原料组成复杂、往往含有多种添加剂，具有很强的抗热、抗生物、抗机械性，直接焚烧会释放出大量的有毒致癌污染物，严重污染大气。
[0003]废轮胎的资源化利用方式包括：直接翻新利用、生产再生胶粉、直接焚烧、热解等。与轮胎翻新、生产再生胶粉、直接焚烧相比，废轮胎热解具有节能和资源回收率高的优势，更重要的是废轮胎热解对原轮胎无要求，适应性广，具有处理量大、效益高和环境污染小等特点，更符合节能减排理念。被认为是当今处理废轮胎的最佳途径之一。
[0004]废轮胎热解是在惰性气氛下通过加热的方式破坏橡胶的交联结构和化学键，将其分解成可燃气、热解油及热解炭等产品的过程。热解气可作为燃料气燃烧，提供或补充热解过程所需的热量；热解油可进一步加工精制作为燃料或化工品；热解炭黑可作为商业炭黑使用，或经过处理后制成活性炭用于吸附等。
[0005]废旧轮胎热解工艺简单、操作方便，所得产品属于急需而短缺的能源及化工原材料。该法较其他方法处理量大，适用范围广，产品品种多，废轮胎减容量大，热解过程所需能源可以自给。废旧轮胎热解处理具有明显的环境效益及可观的经济效益。
[0006]虽然废轮胎热解具有极高的经济价值，但其技术难度大，对装备和系统的要求极高，特别是热解反应器和工艺参数的控制对热解产物的品质影响极大。废轮胎的热解有很多方法，如催化热解、真空热解、加氢热解、低温热解、过热蒸汽气提热解、共热解和等离子体热解等；采用的反应器以移动床、固定床、回转窑和流化床为主。
[0007]现有热解技术及装备为了保证废轮胎完全热解，废轮胎在反应器内的停留时间达40～50min，热解气在高温下发生二次反应，同时还存在热解产物组分较难控制，热解炭黑含油率较高不能直接作为商业炭黑使用。
技术实现思路
[0008]本技术的目的是提供一种废橡塑颗粒快速热解提质增值的装置，实现了废橡塑颗粒的快速热解，提高了热解产物品质。
[0009]为了实现上述目的，本技术提供的废橡塑颗粒快速热解提质增值的装置包括：
[0010]壳体，呈长筒状，一端设有给料单元，另一端设有炭黑排放口；所述给料单元中废橡塑的直径为4～6mm；所述壳体上设有若干热解气排放口；
[0011]螺杆，设置在所述壳体内，与壳体的内腔相匹配；所述壳体的内壁面与螺杆的齿顶间距为0.1～0.2mm，所述螺杆齿高为6～8mm；
[0012]动力单元，用于驱动所述螺杆旋转；
[0013]阶梯加热单元，设置在所述壳体外，分为若干加热段，从进料口开始温度依次升高；
[0014]测量单元，用于监测温度和压力，提供反馈控制信号；
[0015]氮气密封单元，设置在所述给料单元和所述炭黑排放口上方，用于减少漏入热解系统的空气量。
[0016]上述技术方案中，对于废橡塑颗粒热解特点，不同热解状态控制不同温度，及时排除热解气，提高了热解气的品质；在废橡塑颗粒热解过程中通过旋转螺杆进行原位挤压碾磨，大大提高了热解效率；同时，采用氮气密封，降低了热解炭黑的含油率，提高了热解炭黑的商业价值。
[0017]靠近进料口的温度低，而靠近炭黑排放口温度高，也就是说热解初温低，热解终温高，这与一般热解装置的温度控制相反。在废橡塑颗粒热解的初始阶段，热解气析出的多，较低的温度可以避免热解气裂解的程度，提高得油率，而在热解基本完成的热解炭黑碾磨段，较高的温度一方面可以保证废橡塑颗粒完全热解，另一方面温度越高，热解炭黑吸附热解气的能力下降，可以降低热解炭黑的含油率。
[0018]废橡塑颗粒热解完全后生成的热解炭黑经炭黑排放口排出，在高温下炭黑的吸附能力下降，但炭黑排出后即冷却，如果部分热解气随炭黑排出，降温后热解气冷凝吸附在热解炭黑表面，会导致炭黑的含油率上升。在热解炭黑排放口上方布置氮气密封单元，进入热解装置的氮气流向与炭黑排出的方向相反，氮气大大的降低了炭黑中热解气的分压力，使排出炭黑中热解气的含量明显减少，提高了热解炭黑的品质。
[0019]为了提高热解产物的品质，精确控制热解温度，可选地，在一个实施例中，所述的阶梯加热单元包括从进料口开始依次设置的第一加热段、第二加热段和第三加热段；所述第一加热段的温度为 420～430℃，升温幅度为20～30℃。
[0020]为了减少阶梯加热单元向周围环境的散热，可选地，在一个实施例中，所述的阶梯加热单元外包覆有一层保温层，且各加热段上设有温度测点。
[0021]可选地，在一个实施例中，所述的给料单元包括料室、设置在所述料室顶部的料斗、以及将所述料室与所述料斗之间的密封隔板，所述料斗的底部安装所述的氮气密封单元。
[0022]在给料时，料斗中加满废橡塑颗粒，密封隔板关闭，氮气密封单元的阀门打开，料斗里废橡塑中的空气被氮气置换；随后打开密封隔板，废橡塑进入料室，然后关闭密封隔板；待料室内的废橡塑颗粒快热解完时打开密封隔板，以此循环给料，实现废橡塑颗粒的连续给料，同时减少了料中含有的空气量。
[0023]可选地，在一个实施例中，所述的测量单元包括设置在各加热段上的温度计，和设置在所述壳体的炭黑排放口端的压力计。
[0024]可选地，在一个实施例中，其中一个热解气排放口设置在所述炭黑排放口的上方；所述的压力计用于检测该热解气排放口的热解气压力。
[0025]为了使废橡塑颗粒热解气及时排出，避免在高温下发生二次反应，优选所述热解
气排出口主要布置在壳体的前半部分，两侧各均布5个，后半部分布置2个。进一步优选每个热解气排出口均可取样。在废橡塑颗粒热解过程中，前半部分热解段内约有75％～80％的热解气析出，为了使热解气及时排出，在前半部分套筒的两侧各均布5个排气孔。随着废橡塑颗粒逐渐热解完全，排气孔的数量减少，在后半部分热解段布置两个排气孔，在热解装置排炭黑侧端部布置一个排气孔。
[0026]为了使套筒上的热量能够传给螺杆，提高废橡塑颗粒受热的均匀性，可选地，在一个实施例中，所述的壳体壁厚为10～12mm，使壳体内壁面周向温度均匀，避免出现局部热点。
[0027]为了提高废橡塑颗粒热解效率，可选地，在一个实施例中，所述的螺杆的齿厚为2～3mm，齿间距等于轴径。
[0028]螺杆为碳钢材质，导热系数高，较小的间距及较厚的齿厚可以使套筒上的热量传给螺杆后反过来加热废橡塑颗粒，加快废橡塑颗粒的热解。
[0029]废橡塑颗粒热解料层的厚度基本等于齿高，由于废橡塑颗粒的导热系数小，较薄的料层厚度可以使颗粒快速被加热本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种废橡塑颗粒快速热解提质增值的装置，其特征在于，包括：壳体，呈长筒状，一端设有给料单元，另一端设有炭黑排放口；所述给料单元中废橡塑的直径为4～6mm；所述壳体上设有若干热解气排放口；螺杆，设置在所述壳体内，与壳体的内腔相匹配；所述壳体的内壁面与螺杆的齿顶间距为0.1～0.2mm，所述螺杆齿高为6～8mm；动力单元，用于驱动所述螺杆旋转；阶梯加热单元，设置在所述壳体外，分为若干加热段，从进料口开始温度依次升高；测量单元，用于监测温度和压力，提供反馈控制信号；氮气密封单元，设置在所述给料单元和所述炭黑排放口处，用于减少漏入热解系统的空气量。2.根据权利要求1所述的废橡塑颗粒快速热解提质增值的装置，其特征在于，所述的阶梯加热单元包括从进料口开始依次设置的第一加热段、第二加热段和第三加热段；所述第一加热段的温度为420～430℃，升温幅度为20～30℃。3.根据权利要求2所述的废橡塑颗粒快速热解提质增值的装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄群星，周永刚，薛志亮，严建华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：
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