韓中杰

(山西國(guó)控環(huán)球工程有限公司(原山西省化工設(shè)計(jì)院)，山西 太原 030024)

經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)帶動(dòng)了社會(huì)的飛速進(jìn)步，同時(shí)不可避免的也帶來(lái)了一系列的問題。在物質(zhì)文化需求帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)巨大的能源資源損耗和嚴(yán)重的環(huán)境污染問題越來(lái)越突出。目前環(huán)境資源面臨枯竭的危險(xiǎn)，世界各國(guó)把環(huán)境保護(hù)提高的前所未有的高度。面對(duì)這些問題，循環(huán)經(jīng)濟(jì)可以說(shuō)是一種從本質(zhì)上解決問題的模式。循環(huán)經(jīng)濟(jì)指的就是資源不斷循環(huán)使用，少產(chǎn)生甚至不產(chǎn)生廢物的一種發(fā)展模式，也就是從資源到產(chǎn)品，從產(chǎn)品到再生資源再到產(chǎn)品的一個(gè)反復(fù)循環(huán)的過程。從根本上做到“減量化，無(wú)害化，資源化，再使用，再循環(huán)”。廢舊輪胎同樣存在這樣一個(gè)問題，橡膠很難腐化再生，丟棄在環(huán)境中對(duì)環(huán)境影響大、影響時(shí)間長(zhǎng)。橡膠我國(guó)主要依靠進(jìn)口，我國(guó)橡膠產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足汽車工業(yè)的需求。隨著汽車數(shù)量的增加，廢舊輪胎這個(gè)問題也越來(lái)越突出。

1 廢舊輪胎利用途徑

目前廢輪胎的處理方式主要有：

1.1 直接利用

廢舊輪胎直接用作一些港口碼頭或者用在船體作為護(hù)舷、用在防護(hù)堤上、用在漂浮的燈塔上、交通道路的屏障或者路標(biāo)、漁業(yè)養(yǎng)殖的魚礁石、游樂設(shè)施等。這一方面的使用量很少，不足1%。

1.2 廢輪胎用作燃料燃燒

在一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，對(duì)著資源的匱乏原來(lái)越嚴(yán)重，一些水泥廠、鋼廠、造紙廠、電廠等將一些廢輪胎粉碎配合一些其他的可燃固體垃圾來(lái)代替一些不可再生能源，比如煤、石油、天然氣等作為燃料或者用來(lái)發(fā)電。但是這種使用方式，很容易產(chǎn)生大氣污染。目前在我國(guó)很少使用。

1.3 舊輪胎通過翻新重新使用

在世界上，輪胎翻新產(chǎn)品數(shù)量與新生產(chǎn)輪胎數(shù)量之比為1∶10，在我國(guó)這個(gè)比例為1∶26。翻新的輪胎的領(lǐng)域也有限制，汽車輪胎基本不會(huì)翻新后重新上路。翻新后輪胎的質(zhì)量也很難保證。

1.4 舊輪胎再生橡膠或橡膠粉

再生橡膠主要是通過化學(xué)反應(yīng)，將廢舊的輪胎分解脫硫，從而得到再生的橡膠。這種再生橡膠作為一種原料，配合天然橡膠生產(chǎn)橡膠制品。目前這也是廢舊輪胎再生的一個(gè)主流產(chǎn)品，解決了循環(huán)使用和環(huán)保兩大問題，目前發(fā)展迅速，但是目前對(duì)于再生橡膠的質(zhì)量要求很高，現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出來(lái)的再生橡膠很多領(lǐng)域都不能直接使用，這就限制了再生橡膠作為原料的使用領(lǐng)域。

1.5 廢輪胎熱解

廢輪胎熱解就是利用高溫，在少氧或者無(wú)氧存在的情況下，輪胎裂解，產(chǎn)生氣態(tài)揮發(fā)物和固態(tài)炭黑的過程。最終的產(chǎn)品有炭黑、燃料油、燃料氣、鐵絲等產(chǎn)品。這種技術(shù)是廢輪胎循環(huán)利用的一種有效的方式。

廢輪胎通過熱解循環(huán)再使用的方法與其他的廢輪胎處理方法相比，有著顯著的優(yōu)勢(shì)。采用這種熱解方法廢輪胎處理徹底，熱解后的產(chǎn)物應(yīng)用范圍很廣，熱解燃料油提純后可以應(yīng)用于石化很多領(lǐng)域；熱解產(chǎn)生的燃料氣可以用于發(fā)電、作為各種熱源的燃料；熱解產(chǎn)生的炭黑可以用于生產(chǎn)活性炭。熱解的方法對(duì)廢舊輪胎循環(huán)利用不會(huì)出現(xiàn)環(huán)境污染的問題，熱解不出現(xiàn)二次污染的問題。

2 廢舊輪胎熱解工藝

本次研究采用微負(fù)壓熱解技術(shù)，使得廢輪胎達(dá)到資源化、無(wú)害化處理。生產(chǎn)工藝技術(shù)要求高、工藝較復(fù)雜，主要包括廢舊輪胎粉碎系統(tǒng)、負(fù)壓熱解處理系統(tǒng)、燃料油提純處理系統(tǒng)、燃料氣發(fā)電系統(tǒng)、鋼絲處理系統(tǒng)、炭黑活化系統(tǒng)等。主要的工藝為負(fù)壓熱解處理系統(tǒng)。

項(xiàng)目采用的主要設(shè)備為負(fù)壓熱解爐，廢輪胎送入負(fù)壓熱解爐中，一次性將廢舊輪胎裝完后封緊進(jìn)料門，逐步提高溫度，輪胎中的水分逐步蒸發(fā)出來(lái)，當(dāng)熱解爐內(nèi)的溫度超過 200℃時(shí)，就會(huì)有裂解產(chǎn)物油氣產(chǎn)生，剛開始的時(shí)候主要是一些輕組分的烴類物質(zhì)被分解出來(lái)，加溫到大約450℃左右時(shí)，主要的熱裂解過程開始，重組分就會(huì)發(fā)生熱裂解，分離出炭黑產(chǎn)品。每臺(tái)設(shè)備熱裂解的時(shí)間大約為9 h。

進(jìn)入負(fù)壓熱裂解爐的廢舊輪胎在微負(fù)壓的狀態(tài)下，用感應(yīng)式的電加熱系統(tǒng)對(duì)熱解爐自動(dòng)加熱到裂解溫度進(jìn)行熱裂解，廢輪胎中的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)、大分子結(jié)構(gòu)裂解成一些小分子量的低烴類小分子，經(jīng)過冷凝并轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品燃料油。C5以下的物質(zhì)主要是以氣態(tài)方式存在，這些排出系統(tǒng)的不凝氣經(jīng)過收集回收后會(huì)進(jìn)入設(shè)置的燃?xì)獍l(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電；熱解產(chǎn)生的混合固體產(chǎn)品為炭黑和廢鋼絲。

當(dāng)熱解爐內(nèi)的廢輪胎裂解結(jié)束后，系統(tǒng)停止升溫并開始啟動(dòng)降溫系統(tǒng)，熱解產(chǎn)生的炭黑由管道輸送到炭黑收集罐，炭黑收集工作結(jié)束后，設(shè)置在收集罐后的水環(huán)真空密閉系統(tǒng)(冷凝器)便開始工作，將系統(tǒng)中的殘存著的氣體抽出，將可以冷凝的氣體冷凝成液體后，這些液體進(jìn)入后續(xù)的燃料油處理系統(tǒng)。不可凝的氣體進(jìn)入不凝氣燃燒系統(tǒng)發(fā)電或者存放在臨時(shí)不凝氣緩沖罐內(nèi)。氣體抽完后，當(dāng)爐內(nèi)的溫度達(dá)到大概200℃左右打開排渣口，螺旋出料機(jī)排出廢渣，之后從廢渣中分離出鋼絲，廢鋼絲整理打包后進(jìn)入庫(kù)房；收集到的炭黑進(jìn)一步要粉碎達(dá)到400～1500目，之后炭黑進(jìn)入造粒系統(tǒng)和活化系統(tǒng)去生產(chǎn)活性炭。

裂解過程的裂解方程式如下：

(-CH2-CH2-)n→n[C+H2+CH4+C2H6+C3H8+C4H10+C5H12+C6H14+……+C11H24+C12H26+…C20H42+…]

說(shuō)明：其中C5H12～C11H24為汽油餾分，C12H26～C20H42為柴油餾分。

3 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 用電負(fù)荷

生產(chǎn)過程需380V三相四線動(dòng)力電，供電供電電源為10kV，本項(xiàng)目設(shè)置一個(gè)變電所，兩路供電，設(shè)置四個(gè)變壓器。電力引入將報(bào)請(qǐng)園區(qū)協(xié)調(diào)解決。

本項(xiàng)目需要容量2125kWh/h，年用電量1530萬(wàn)kWh。負(fù)荷等級(jí)為二級(jí)、三級(jí)負(fù)荷。

3.2 電壓選擇

全裝置區(qū)內(nèi)全部為低壓用電設(shè)備，低壓用電設(shè)備及儀表電源用380/220V，50Hz，三相四線中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，檢修照明用36V或12V。

照明電源采用380/220V三相四線制，由低壓配電室照明回路供給。

3.3 電力供應(yīng)

本項(xiàng)目用電，擬通過兩個(gè)途徑解決：①項(xiàng)目配置的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，供本項(xiàng)目部分用電；②與園區(qū)電網(wǎng)并網(wǎng)，保證項(xiàng)目用電的連續(xù)性。

本項(xiàng)目設(shè)獨(dú)立變電所，供項(xiàng)目用電。

3.4 過電壓保護(hù)

為限制大氣感應(yīng)過電壓，母線上均裝設(shè)避雷器。為限制高壓真空開關(guān)操作引起的操作過電壓，在真空開關(guān)上加裝組合式過電壓保護(hù)器。

3.5 廠內(nèi)供電方式

廠區(qū)內(nèi)采用電纜溝內(nèi)敷設(shè)方式及局部電纜直埋地引入各車間、工段，采用放射式配電方式。進(jìn)入建筑物處穿管保護(hù)，裝置區(qū)內(nèi)用電設(shè)備較少的，采用放射式配電方式向各生產(chǎn)用電設(shè)備供電，引入用電設(shè)備的導(dǎo)線穿鋼管沿地暗敷。

3.6 配電

界區(qū)內(nèi)的各生產(chǎn)裝置和罐區(qū)屬爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，其安裝、配線應(yīng)符合《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50058-2014)的要求。

界區(qū)內(nèi)的配電線路大部分采用阻燃型銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝電纜沿電纜梯架敷設(shè)，局部采用電纜直埋敷設(shè)。電纜橋架主要安裝在工藝管架上，電纜引出橋架或地面時(shí)，應(yīng)穿保護(hù)鋼管引至用電設(shè)備。

3.7 照明

裝置區(qū)的照明配電由區(qū)域變配電所內(nèi)的照明、檢修負(fù)荷配電裝置向各裝置單元照配電明箱放射式直供，個(gè)別可采用鏈?zhǔn)脚潆姡还迏^(qū)的照明配電由罐區(qū)變配電所內(nèi)的照明、檢修負(fù)荷配電裝置向各罐區(qū)單元照配電明箱放射式直供，個(gè)別可采用鏈?zhǔn)脚潆姟?/p>

戶外裝置區(qū)和道路照明采用集中控制，建筑物內(nèi)的照明采用就地控制。廠區(qū)道路照明電纜采用鎧裝電纜直接埋地敷設(shè)。廠區(qū)內(nèi)道路配設(shè)路燈照明，采用光電自動(dòng)控制，控制設(shè)備安裝在門衛(wèi)值班室。

4 結(jié)論及建議

(1)考慮項(xiàng)目的實(shí)際情況廢輪胎熱解項(xiàng)目采用負(fù)壓熱解工藝；

(2)項(xiàng)目需要容量2125kWh/h，年用電量1530萬(wàn)kWh。負(fù)荷等級(jí)為二級(jí)、三級(jí)負(fù)荷。