張 興

(山西國(guó)控環(huán)球工程有限公司，山西 太原 030000)

1 引言

工業(yè)的革命性變化，一方面，帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)；另一方面，也產(chǎn)生了巨大的資源消耗與環(huán)境污染。面對(duì)資源日趨枯竭、環(huán)境日益惡化的地球，人們開(kāi)始尋找資源高效利用和循環(huán)利用的方法，通過(guò)可持續(xù)發(fā)展理念的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，解決中國(guó)資源對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸制約問(wèn)題。

隨著人民生活水平逐步提高和物流業(yè)高速發(fā)展，汽車(chē)的數(shù)量逐年增高，廢輪胎帶來(lái)的環(huán)保壓力也越來(lái)越大。 由于橡膠很難自然降解，廢舊橡膠制品與日俱增，已成為一種“黑色污染”。同時(shí)，廢輪胎大量堆積，不僅污染環(huán)境，而且極易引起火災(zāi)，造成更大的危害。全世界每年產(chǎn)生大量的廢輪胎，而其中得到回收利用的僅占 15%～20%。面對(duì)我國(guó)橡膠資源十分匱乏，橡膠原材料進(jìn)口率居高不下的局面，如何有效利用廢輪胎資源，替代部分原料橡膠，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展已刻不容緩。

2 利用現(xiàn)狀

2.1 直接利用

指利用其原型或者部分改制重新利用。一般用作碼頭及船舶的護(hù)舷、防波護(hù)堤壩，漂浮燈塔、公路交通墻屏、路標(biāo)以及人工漁礁、游樂(lè)游具、日常生活物品如鞋底、馬具、水桶等，但上述用量很少，不到廢輪胎產(chǎn)生量的 1%。

2.2 直接焚燒

目前廢熱輪胎燃燒主要是將破碎后的廢輪胎按一定比例與各種可燃廢舊物混合，配制成固體垃圾燃料，供高爐噴吹，可替代煤、油和焦炭作為水泥回轉(zhuǎn)窯的燃料或替代煤作為火力發(fā)電用燃料。歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家焚燒法已經(jīng)得到應(yīng)用，但是由于此法的前期投資額較大，設(shè)備費(fèi)用高，因此目前以直接燃燒法處置廢橡膠輪胎，在我國(guó)還未成為主流的處置方法，且在運(yùn)行過(guò)程中稍有不慎又會(huì)造成二次污染，得不償失。

2.3 舊輪胎翻新

舊輪胎翻新是橡膠工業(yè)的一個(gè)重要組成部分，又是資源再生利用環(huán)保產(chǎn)業(yè)的組成部分。翻新一條舊輪胎所消耗的原料和能源相當(dāng)于生產(chǎn)一條同規(guī)格新輪胎的20%～30%，價(jià)格僅為新輪胎的20%～50%[1]。輪胎翻新可節(jié)約原材料、節(jié)約能源、降低運(yùn)輸成本、減少環(huán)境污染、延長(zhǎng)輪胎使用壽命。但是我國(guó)輪胎翻新技術(shù)大大低于世界水平，尤其是轎車(chē)輪胎的翻新幾乎為零。同時(shí)，可供翻新的胎體的數(shù)量和質(zhì)量問(wèn)題是目前許多輪胎翻新廠家面臨的最大難題；翻新輪胎的質(zhì)量問(wèn)題，也是我國(guó)輪胎翻新領(lǐng)域制約因素。

2.4 生產(chǎn)再生橡膠

通過(guò)化學(xué)方法，使廢輪胎橡膠脫硫，得到再生橡膠。再生橡膠作為天然橡膠的替代產(chǎn)品，解決了大量廢輪胎長(zhǎng)期堆放、污染環(huán)境的問(wèn)題，為橡膠工業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展提供了低價(jià)優(yōu)質(zhì)的橡膠原料。目前再生膠及硫化橡膠粉生產(chǎn)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。且隨著人民生活水平日益提高，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高，這就意味著再生膠制品僅能作為配料參與生產(chǎn)，市場(chǎng)上需求量最大的還是以天然橡膠為主，因此產(chǎn)品銷(xiāo)路有一定的阻力。

2.5 熱解

熱解是指在無(wú)氧或缺氧的氣氛下，利用高溫使廢輪胎中的有機(jī)物發(fā)生裂解，逸出揮發(fā)性產(chǎn)物并形成固體焦炭的一種不可逆的熱化學(xué)反應(yīng)[2]。熱解法以其高資源回收率和低二次污染引起廣泛關(guān)注，采用該法能將廢輪胎完全裂解為炭黑、熱解油和燃料氣等有用產(chǎn)品，是廢輪胎綜合利用的環(huán)境友好型技術(shù)。

輪胎熱解技術(shù)與其他回收利用方法相比，具有更優(yōu)異的特點(diǎn)。首先，采用熱解法處理廢輪胎徹底，產(chǎn)物可實(shí)現(xiàn)100%回收；其次，熱解產(chǎn)物應(yīng)用范圍廣泛，對(duì)廢輪胎處理量大，極具工業(yè)價(jià)值，其熱解油、熱解氣可替代部分石化燃料，有利于緩解當(dāng)前能源緊張的狀況；第三，采用熱解法進(jìn)行輪胎回收利用，不產(chǎn)生二次污染，更符合廢棄物處理的資源化、無(wú)害化和減量化原則[3]，代表了當(dāng)今廢輪胎資源化處理的重要方向。

3 輪胎熱解技術(shù)

對(duì)于輪胎熱解項(xiàng)目而言，熱解爐是核心，它直接關(guān)系到主要產(chǎn)品炭黑、燃料油以及熱解氣的產(chǎn)率和品質(zhì)，而這兩種產(chǎn)品直接決定了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性?？梢哉f(shuō)，熱餾爐是決定輪胎熱解成敗的關(guān)鍵之所在。

目前，回轉(zhuǎn)爐是國(guó)際上較為廣泛采用的一種熱解爐型。回轉(zhuǎn)爐熱解流程有外熱式(間接加熱)和內(nèi)熱式(直接接觸加熱)之分。外熱式熱解工藝較為復(fù)雜，但生產(chǎn)的熱解油產(chǎn)率大、熱值高，而且炭黑的品質(zhì)也好，燃?xì)鉄嶂狄草^高，可直接應(yīng)用于工業(yè)燃燒裝置或民用燃燒裝置。而且外熱式熱解的污染排放比內(nèi)熱式熱解更低[4]。因此，外熱式爐型成為國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)輪胎熱解的主要爐型?；剞D(zhuǎn)爐常壓生產(chǎn)，操作安全穩(wěn)定、熱效率高、加熱均勻，溫度可控可調(diào)，根據(jù)物料尺寸的變化選擇性控制加熱溫度和升溫速率。

3.1 間歇式電加熱熱解技術(shù)

本技術(shù)是利用廢輪胎中有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在無(wú)氧或缺氧的條件下，感應(yīng)圈套在該設(shè)備中裂解爐的外面，使感應(yīng)圈中產(chǎn)生的高密度的磁力線，切割裂解爐金屬鋼板，產(chǎn)生大的渦流，利用電磁感應(yīng)原理加熱裂解爐，快速產(chǎn)生熱量，加熱裂解爐內(nèi)的固體垃圾原料，完成固體垃圾裂解，經(jīng)冷凝后形成各種氣體、液體和固體，從中提取燃料油、炭黑和熱解氣的過(guò)程[5]。

進(jìn)入熱裂解爐的廢輪胎在微負(fù)壓狀態(tài)下用感應(yīng)式電加熱系統(tǒng)自動(dòng)加熱進(jìn)行熱裂解，其中大分子的橡膠裂解成小分子量的低烴分子，經(jīng)冷凝后作為產(chǎn)品燃料油。C5以下的不凝氣經(jīng)凈化處理后可進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電；混合固體材料為炭黑和鋼絲。

此技術(shù)干餾過(guò)程為間歇式干餾，裂解結(jié)束后停止加溫并開(kāi)始降溫，依次收集炭黑、含油熱解氣、最后出渣分離出鋼絲。每一個(gè)干餾周期較長(zhǎng)，不利于大型化生產(chǎn)。

3.2 連續(xù)式夾套式熱解技術(shù)

經(jīng)破碎后符合入爐要求的廢輪胎顆粒，進(jìn)入熱解爐進(jìn)行低溫干餾，采用連續(xù)進(jìn)料和連續(xù)出料的方式，輪胎顆粒在微負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行熱解，經(jīng)熱裂解爐產(chǎn)生的裂解氣進(jìn)入冷卻器，冷凝產(chǎn)生的燃料油經(jīng)油水分離后送入成品油庫(kù)。不凝氣體經(jīng)脫硫后作為熱解爐的加熱熱源。

此熱解爐采用外部夾套式加熱方式，受熱面積較小，熱效率略低，生產(chǎn)規(guī)模較小，但是可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)出料。

3.3 連續(xù)式輻射管式熱解技術(shù)

經(jīng)破碎后符合入爐要求的廢輪胎顆粒，進(jìn)入熱解爐進(jìn)行低溫干餾，采用連續(xù)進(jìn)料和連續(xù)出料的方式，整個(gè)熱解過(guò)程與前述連續(xù)式技術(shù)相同，熱解爐采用爐內(nèi)外熱式加熱方式，在爐內(nèi)布置輻射管，輻射管內(nèi)通熱風(fēng)爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾鳛闊嵩?，通過(guò)輻射、對(duì)流、導(dǎo)熱三種傳熱組合的綜合傳熱方式，換熱強(qiáng)度高。

此熱解爐采用兩端獨(dú)立可控加熱方式，低溫段產(chǎn)油氣，中溫段產(chǎn)氣，具有熱效率高、生產(chǎn)能力大、出油率高、熱解氣熱值高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

總結(jié)輪胎的資源化現(xiàn)狀及廢輪胎熱解技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，外熱連續(xù)式熱解技術(shù)在廢輪胎的梯級(jí)循環(huán)利用上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢輪胎的100%處理，是對(duì)廢輪胎利用的最好形式。每噸橡膠廢棄物通過(guò)熱解可得到炭黑30%-35%，燃料油40%～50%，鋼絲10%～15%，熱解氣8%～12%[2]。通過(guò)廢輪胎熱裂解技術(shù)、油品閃蒸精制技術(shù)和炭黑造粒精制活化技術(shù)進(jìn)行整合，可得到更高附加值產(chǎn)品，變廢為寶。因此，國(guó)家應(yīng)該加大對(duì)廢輪胎利用的政策支持，鼓勵(lì)廢輪胎熱解技術(shù)的開(kāi)發(fā)，同時(shí)發(fā)展熱解產(chǎn)物深加工技術(shù)，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。