【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体废弃物无害化、资源化利用领域，尤其是涉及一种废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统及方法。
技术介绍
1、常用的废旧轮胎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，其中热解是对废旧轮胎最有效、最彻底的处理方式，可真正实现废旧轮胎的无害化、减量化处理与资源化利用。
2、废旧轮胎热解是在无氧环境下加热使轮胎颗粒热解为热解油气和炭黑，热解油气冷凝分离为热解油和不凝气，热解油可作为燃料或化工原料，热解气可燃烧为热解提供热量，热解炭黑可用于橡胶工业、涂料工业、电子工业等。如公开号为cn112080300a的中国专利文献公开了废旧轮胎制备热解油气工艺系统的运行方法；公开号为cn112080297a的中国专利文献公开了废旧轮胎制备热解油及炭黑工艺系统。
3、虽然废旧轮胎热解产物都是重要的化工原料，但是产物的品质限制了其高值化利用，同时热解能耗高，污染物脱除投资规模大降低了其经济价值。现有的废旧轮胎热解利用方式热解效率低，较难实现热解产物组分调控；热解炭黑甲苯抽出物透光率低，影响炭黑深加工高值资源化利用；无考虑烟气热量的分级利用，尤其是冬季需要补热，不能实现热自持，导致热解能耗高；通常考虑对烟气中污染物进行脱除，燃烧后烟气量大，污染物浓度降低，脱除难度增加。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统及方法，实现废旧轮胎胶粒的分段控温热解，燃烧烟气的分级利用，提高了产品的附加值，降低了系统能耗。
2、
3、破碎系统，用于将废旧轮胎破碎成1-3mm的胶粒，并分离钢丝，得到的胶粒送入分段高效热解系统；
4、分段高效热解系统，利用不同热源在不同温度下让胶粒分级吸热高效热解，热解效率达到99.5％；产生的热解油气去高效冷凝器，产生的冷水去烟气余热利用系统，产生的热解粗炭黑去研磨系统，热解粗炭黑的甲苯抽出物透光率高于90％；
5、高效冷凝器，用于将分段高效热解系统产生的热解油气进行冷凝，分离为热解油和热解不凝气，热解不凝气送入气体净化系统；
6、气体净化系统，用于通过碱液喷淋吸收的方式脱除热解不凝气中的含氮、含硫污染物，产生的洁净不凝气送入不凝气稳压系统；
7、不凝气稳压系统，用于使洁净不凝气压力稳定，并将一部分不凝气送入热风炉，剩下的富余不凝气送入干燥系统；
8、热风炉，用于燃烧不凝气产生高温烟气，高温烟气与再循环烟气混合后去分段高效热解系统为胶粒热解提供热量；
9、研磨系统，用于将分段高效热解系统产生的热解粗炭黑研磨成600～1000目炭黑细粉，并送入造粒系统；
10、造粒系统，利用烟气余热利用系统得到的热水作为造粒水，将炭黑细粉和造粒水均匀混合生成0.5～1.5mm湿炭黑粒子，并送入干燥系统；
11、干燥系统，利用分段高效热解系统产生的余热烟气和不凝气稳压系统得到的富余不凝气的热量烘干来自造粒系统的湿炭黑粒子，得到成品粒子，排出的烟气送入烟气余热利用系统；
12、烟气余热利用系统，利用干燥系统排出的烟气加热分段高效热解系统产生的冷水，得到的热水作为造粒水送入造粒系统，烟气降温后得到的尾气送入烟气净化系统；
13、烟气净化系统，用于脱除尾气中nox、so2和颗粒物污染物，并排放处理后的洁净烟气。
14、为了提高废旧轮胎热解炭黑的品质，优选的，破碎系统胶粒过1mm筛网去除细粉。一般废旧轮胎中夹杂泥巴、石子等杂质，相比于轮胎橡胶颗粒，该杂质容易破碎成细颗粒或细粉，通过筛网去除杂质，避免杂质进入热解系统进而混在热解炭黑中，使热解炭黑的灰分增加，降低热解炭黑的品质。
15、为了实现废旧轮胎胶粒的分段热解，提高热解效率和炭黑甲苯抽出物透光率，调控运行温度来调节热解不凝气的产量，优选的，所述的分段高效热解系统包括预热螺旋、变螺距挤压研磨热解螺旋和炭黑高温活化螺旋；
16、其中，预热螺旋和变螺距挤压研磨热解螺旋皆采用内外同时加热的方式；预热螺旋采用来自造粒系统的温水对胶粒进行加热，预热后的胶粒依次进入变螺距挤压研磨热解螺旋和炭黑高温活化螺旋，经过预热螺旋后得到的冷水去烟气余热利用系统；
17、变螺距挤压研磨热解螺旋和炭黑高温活化螺旋皆采用来自热风炉的高温烟气进行加热，且炭黑高温活化螺旋的运行温度要高于变螺距挤压研磨热解螺旋运行温度，同时可通过改变运行温度来调节热解油气的产量。
18、为了提高胶粒的预热效果，预热螺旋采用内外同时加热的方式，优选的，中心和夹套同时走水。由于螺旋片的面积要高于夹套的面积，进一步优选的螺旋内胶粒填充率高于50％，也就是说胶粒物料在预热螺旋内的高度要高于螺旋中心线。
19、为了进一步提高预热效果，优选的，在预热螺旋片间设置若干拨片，使胶粒均匀混合，提高换热温差，强化传热。在经过预热螺旋后胶粒温度约70～80℃，此时胶粒只是受热温度升高，未达到热解温度，亦不会有热解气析出，所以不会在拨片上粘料。
20、为了提高胶粒的热解效率，优选的，变螺距挤压研磨热解螺旋的螺距是变化的，由于胶粒在预热螺旋中已经吸热预热，进入变螺距挤压研磨热解螺旋后在高温烟气的作用下快速升温热解，胶粒热解后体积减小，较蓬松，因此在变螺距挤压研磨热解螺旋的后半部螺距逐渐减小，热解炭黑受挤压研磨破碎，对于颗粒状的胶粒而言，有利于提高热解速率和效率。胶粒受热热解是由外到内的，当外侧热解后若不能及时剥落，则会成为热阻影响内部受热热解。在热解炭黑受挤压研磨破碎后，经过变螺距挤压研磨热解螺旋后的胶粒热解效率可达到95％。
21、一般来说在同样的热解温度下，胶粒粒径越小，越容易热解，然而小的胶粒细粉容易受热解油气携带，在热解系统内停留时间短，不容易热解完全，同时热解产生的炭黑细粉多，容易随油气带出到冷凝系统，增加冷凝油的含尘量，因此，优选的，本申请用胶粒粒径1-3mm。
22、为了进一步提高胶粒的热解效率，优选的，变螺距挤压研磨热解螺旋和炭黑高温活化螺旋的运行温度可独立控制，且炭黑高温活化螺旋的运行温度要高于变螺距挤压研磨热解螺旋运行温度，经过变螺距挤压研磨热解螺旋后胶粒的热解效率可达到95％，进一步在炭黑高温活化螺旋的作用下，热解粗炭黑甲苯抽出物透光率高于90％，同时热解效率达到99.5％。需要说明的是大部分热解油气已在变螺距挤压研磨热解螺旋排出，这样炭黑高温活化螺旋就不会使热解油气在高温下发生二次反应。进一步优选的，炭黑高温活化螺旋运行壁温在550～560℃。
23、为了减小烟气净化系统的处理规模，优选的，设计气体净化系统，因热解不凝气中含有硫化氢，氰化氢，氰酸，氨气等含氮和含硫化合物，在燃烧后生成so2和nox等污染物，且燃烧后含氮和含硫物质的浓度降低，使脱除难度增加，因此考虑对不凝气中的污染物进行脱除。
24、进一步优选的，所述气体净化系统由多级碱液喷淋吸收塔组成，碱液为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，所述的分段高效热解系统(2)包括预热螺旋(201)、变螺距挤压研磨热解螺旋(202)和炭黑高温活化螺旋(203)；
3.根据权利要求2所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，所述的分段高效热解系统(2)中，经过预热螺旋(201)后的胶粒温度为70～80℃，经过变螺距挤压研磨热解螺旋(202)后的胶粒热解效率达到95％，经过炭黑高温活化螺旋(203)后热解粗炭黑甲苯抽出物透光率高于90％，同时热解效率达到99.5％。
4.根据权利要求1所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，所述气体净化系统(4)由多级碱液喷淋吸收塔组成，碱液为氢氧化钠或氢氧化钙溶液，控制碱液pH值高于8，气体在多级碱液喷淋吸收塔内停留时间不少于50s，气体净化系统(4)对含氮、含硫污染物的脱除效率达到70～80％。
5.根据权利要求1所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，所述的造粒系统(8)包括造粒
6.根据权利要求1所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，所述干燥系统(9)包括干燥机(901)、油气两用热风炉(906)、引风机(910)、空气预热器(914)、袋滤(919)和废气风机(921)；
7.根据权利要求1所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，所述烟气余热利用系统(10)通过翅片式换热器利用干燥系统(9)排出的烟气加热冷水；所述的翅片式换热器分为若干模块，可调控送入造粒系统(8)的热水和烟气净化系统(11)的尾气的温度。
8.根据权利要求1所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，所述烟气净化系统(11)通过低温SCR和湿法脱硫技术脱除尾气中NOx、SO2和颗粒物污染物。
9.一种废旧轮胎低能耗高值资源化利用方法，其特征在于，基于权利要求1～9任一权利要求所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统实现，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用方法，其特征在于，步骤2中，变螺距挤压研磨热解螺旋和炭黑高温活化螺旋的运行温度独立调节。
...【技术特征摘要】
1.一种废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，所述的分段高效热解系统(2)包括预热螺旋(201)、变螺距挤压研磨热解螺旋(202)和炭黑高温活化螺旋(203)；
3.根据权利要求2所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，所述的分段高效热解系统(2)中，经过预热螺旋(201)后的胶粒温度为70～80℃，经过变螺距挤压研磨热解螺旋(202)后的胶粒热解效率达到95％，经过炭黑高温活化螺旋(203)后热解粗炭黑甲苯抽出物透光率高于90％，同时热解效率达到99.5％。
4.根据权利要求1所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，所述气体净化系统(4)由多级碱液喷淋吸收塔组成，碱液为氢氧化钠或氢氧化钙溶液，控制碱液ph值高于8，气体在多级碱液喷淋吸收塔内停留时间不少于50s，气体净化系统(4)对含氮、含硫污染物的脱除效率达到70～80％。
5.根据权利要求1所述的废旧轮胎低能耗高值资源化利用系统，其特征在于，所述的造粒系统(8)包括造粒机(801)、造粒水流量计(804)、造粒...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛志亮，洪于巍，黄群星，王树宇，周永刚，洪钦，谢忍逸，刘俊豪，胡一鸣，李廉明，毛宇炜，付鑫，金建龙，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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