[发明专利]一种废轮胎固定床气化炉及气化方法

说明书

技术领域

本发明属废弃高分子有机物气化领域，涉及一种用于废轮胎连续处理的环保型固定床气炉及气化方法，可实现废轮胎的高效资源化利用。

背景技术

随着我国国民经济和汽车工业的发展，大型载重车及私家小轿车的数量逐年快速增长。与此同时，我国废轮胎年产生量已超过一千万吨，而国内现有的废轮胎回收及综合利用能力远不能适应当前严峻的废轮胎增长趋势和资源环境要求。废轮胎的处理方式主要包括以下四种：填埋、原形改制（如翻新、做防护垫）、再生利用（如制造胶粉、胶块或室内地板）和热转化（如焚烧、高温分解）。但是目前国内废轮胎的翻新利用率和再生利用率都很低，简单的填埋、焚烧又极易造成土壤、地下水和空气的二次污染。因此废轮胎的高温分解利用方式备受关注，其高温分解后的产物一般包括炭黑、钢丝、矿物油及可燃气。可燃气主要成分为CO、H₂、CO₂、N₂以及小分子的烷类和烯烃类，可用作工业窑炉用气，或者进一步催化重整进行费托合成，是一种常用的化工类气体产品。

现有的废轮胎高温分解技术大部分以生产燃油或矿物油为主要目的（如申请号200680015682.7、02158705.1、200620134911.4、201020111260.3等专利），有些高温分解废轮胎技术，几乎全部利用电能进行热解，需要消耗大量外部电能（如申请号200710065762.X、200710004524.8的专利），或者将炭黑燃烧掉（如申请号200680054973.7的专利），用于维持其系统的能量平衡。有些废轮胎热转化利用方式需要周期性启动、停炉（如申请号200610053685.1的专利，由于其炉体结构设计，进料、排料时需要停炉并且等待炉体温度逐渐冷却下来，然后打开炉顶的椭圆盖板和炉底的平底板进行进料、排料），只能间歇式运行，系统生产效率有待进一步提高。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种可以连续运行、无需外部热源的废轮胎固定床气化装置及工艺，利用固定床气化炉装置内部的连续进料和排料结构设计实现废轮胎气化过程的连续运行，用于废轮胎的综合利用，同时生产清洁、稳定的中等热值可燃气和副产品炭黑。

本发明将废轮胎气化过程和燃气中大分子焦油分解净化过程集成在了同一套气化炉内，既节约了工程造价和工艺成本，在可燃气高温状态时对其进行净化，又提高了可燃气净化效率。

本发明气化过程的全部能量由气化剂空气和废轮胎的不完全燃烧反应来提供，电能主要用于可燃气中焦油的分解，因此电耗较低。

技术方案

本发明所述的固定床气化炉的典型特征如下：

1. 固定床气化炉用于废轮胎的连续气化反应，处理废轮胎，生产中热值可燃气和炭黑。

2. 气化炉主要由进料系统、出料系统、电弧式焦油分解器和炉体组成。电弧式焦油分解器位于气化炉顶部；进料系统位于气化炉的中上部，并且布置在电弧式焦油分解器的下面；出料系统位于气化炉的底部。气化炉外壳为圆柱形结构，材质可以选用Q235碳钢板进行焊接，内附高铝耐火砖内衬，用于炉体保温，减少气化炉散热损失。气化炉外壳和耐火砖之间采用硅酸铝耐火纤维毡进行填充。

3. 气化炉顶部设置有电弧式焦油分解器，可以在气化炉内将大部分可燃气中的大分子链结构焦油蒸汽进一步分解成小分子链的烷类和烯烃类不凝可燃成分，达到除焦油净化燃气的目的。

废轮胎的气化过程和燃气中焦油分解净化过程被集成在一套气化炉内完成，简化了燃气后续处理流程，节约了设备投资。此外，气化炉顶部可燃气温度约为350℃~450℃，在高温状态下进行电弧式分解，进一步提高了燃气净化效率。

4. 电弧式焦油分解器主要由一个电极阴极、一个阴极保护套管、四个电极阳极、四个冷却通道外壳组成。每个冷却通道外壳上均设置有一个冷却介质入口和冷却介质出口。冷却介质（空气）由冷气介质入口流入阳极冷却通道，对阳极进行冷却。电极阴极和电极阳极间的电弧放电采用线性高压直流电源供电，供电电压800V~1200V，供电电流5A~8A。

5. 电弧式焦油分解器采用成品燃气回流冷却技术，将一小部分本发明工艺生产的可燃气E返回通入阴极保护套管中，用于冷却电极阴极），并和气化炉内产生的热燃气混合后，经由流动通道，从燃气出口被高温引风机引出气化炉。