一种废轮胎生产炭黑的生产系统的制作方法

1.本实用新型属于固废处理技术领域，具体涉及一种废轮胎生产炭黑的生产系统。


背景技术：

2.近年来，随着汽车工业与运输业的发展，轮胎行业也发展迅猛，根据国家统计局数据，我国2019年橡胶轮胎外胎产量达到了84226.2万条，且以每年1~3%的速度继续增长。废轮胎的存在不仅占用了大量土地，而且严重威胁着环境。
3.现有技术中，废轮胎的处理，通常是当作燃料，直接燃烧轮胎燃烧过程中会产生大量的致癌物质，如多环芳烃等，导致严重的环境污染。废旧轮胎的堆积不仅造成了严重的环境污染，更造成了资源的浪费。轮胎主要由橡胶(包括天然橡胶、合成橡胶)、炭黑以及多种有机、无机助剂(包括增塑剂、防老剂、硫磺和氧化锌等)组成，轮胎中的胶料、炭黑等都具有很高的回收利用价值。
4.传统热解方法生产出的热解炭黑，性能差、灰分高，无法重新当作商业炭黑使用，只能用作传送带橡胶、鞋底橡胶等少量对炭黑质量要求不高的场合。专利文献中也有一些高品质炭黑的生产方法，如中国专利cn207483674u公开的一种废旧轮胎制备工业炭黑的设备，包括热解装置、油气分离系统、废气净化系统以及粗炭黑提纯系统，热解装置的油气出口与油气分离系统的油气进口连通，热解装置的废气出口与废气净化系统的废气进口连通，热解装置的粗炭黑出口与粗炭黑提纯系统的粗炭黑进口连通。该专利中的热解装置的热解温度在450℃以下，得到的是低品质的粗炭黑，后续还需进一步裂解，提高粗炭黑的品质，然而该方法工序繁琐。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的弊端，提供一种环保、易于操作、炭黑品质高的废轮胎生产炭黑的生产系统。
6.为解决以上技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种废轮胎生产炭黑的生产系统，包括用于对废轮胎进行预处理以分离出金属类物质和橡胶类物质的预处理设备及用于对分离获得的橡胶类物质进行研磨的第一研磨装置，所述生产系统还包括用于对研磨后的橡胶类物质进行加热的加热装置及用于对加热后的橡胶类物质进行热解的燃烧反应器，所述燃烧反应器包括依次设置的燃烧段、喉管段、第一反应段、急冷段及第二反应段，所述燃烧段上分别连接用于输送空气的空气管道和用于输送天然气的天然气管道，所述喉管段设有所述加热后的橡胶类物质的加料口，所述急冷段内设急冷锅炉，所述第二反应段上连接用于向所述第二反应段喷水以终止反应的进水管。
8.根据本实用新型的一些实施方面，所述生产系统还包括换热装置及过滤装置，所述换热装置具有热源进出口和冷源进出口，所述换热装置的热源进出口分别通过管道与所述第二反应段和过滤装置相连，所述换热装置连接在所述空气管道上且所述换热装置的冷
源进出口分别与所述空气管道连通，使得所述空气管道内的空气与所述第二反应段产生的烟气经所述换热装置进行换热以对所述空气进行预加热。
9.进一步地，所述过滤装置与所述燃烧段之间还连接有用于将过滤后的烟气输送至所述燃烧段的连接管道。
10.进一步地，所述生产系统还包括用于收集所述过滤装置过滤获得的炭黑物料的收集装置、用于对收集到的所述炭黑物料进行研磨的第二研磨装置、用于对所述第二研磨装置研磨后的物料进行造粒的造粒装置、用于对所述造粒装置制备的颗粒进行干燥的干燥装置及用于对所述干燥装置干燥后的物料进行风选的风选装置。
11.根据本实用新型的一些优选且具体的实施方式，所述过滤装置与收集装置之间设置用于将过滤获得的炭黑物料输送至所述收集装置的输送装置，所述收集装置与所述第二研磨装置之间设置用于将所述炭黑物料输送至所述第二研磨装置进行研磨处理的输送装置，所述第二研磨装置和造粒装置之间设置用于将所述研磨后的物料输送至所述造粒装置进行造粒的输送装置，所述造粒装置和干燥装置之间设置用于将所述颗粒输送至所述干燥装置进行干燥的输送装置，所述干燥装置和风选装置之间设置用于将所述干燥后的物料输送至所述风选装置进行风选处理的输送装置。
12.进一步优选地，所述过滤装置与收集装置之间的所述输送装置为螺杆输送机，所述收集装置与所述第二研磨装置之间的所述输送装置为螺杆输送机，所述第二研磨装置和造粒装置之间的所述输送装置为螺杆输送机，所述造粒装置和干燥装置之间的所述输送装置为螺杆输送机，所述干燥装置和风选装置之间的所述输送装置为螺杆输送机。
13.根据本实用新型的一些优选且具体的实施方式，所述生产系统还包括用于收集所述风选装置风选处理后得到炭黑的炭黑储罐。
14.根据本实用新型的一些实施方面，所述空气管道上分别设置流量计、阀门和压力表，所述天然气管道上分别设置流量计、阀门和压力表。
15.根据本实用新型的一些实施方面，所述预处理设备包括用于对废轮胎进行胎圈分离的第一分离装置、用于对胎圈分离得到的胎体进行粉碎的粉碎装置及用于对所述粉碎装置粉碎后的物料进行金属和橡胶分离得到金属类物质和橡胶类物质的第二分离装置。
16.进一步地，所述第一分离装置和粉碎装置之间设置用于将所述胎体输送至所述粉碎装置进行粉碎的输送装置，所述粉碎装置和第二分离装置之间设置用于将所述粉碎后的物料输送至所述第二分离装置进行处理的输送装置，所述第二分离装置和第一研磨装置之间设置用于将所述橡胶类物质输送至所述第一研磨装置进行研磨的输送装置，所述第一研磨装置和加热装置之间设置用于将所述研磨后的橡胶类物质输送至所述加热装置进行加热的输送装置，所述加热装置和燃烧反应器之间设置用于将所述加热后的橡胶类物质输送至所述燃烧反应器进行热解处理的输送装置。
17.由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
18.采用本实用新型的生产系统对废轮胎进行处理，废轮胎经预处理后进行研磨成胶粒预加热后输送至燃烧反应器的喉管段，与高温气体混合，燃烧反应生成含炭黑的烟气，经急冷和喷水进一步冷却后经后处理得到品质较高的炭黑。采用该燃烧反应器对胶粒进行高温热解处理，反应温度达1250~1400℃，热解反应的速度极快，10s内即可完成反应，避免传统热解方案的受热不均问题，提高热解炭黑的品质。
19.采用本实用新型的生产系统对废轮胎进行处理，由于反应速度极快，可以连续反应，更易于操作且效率更高，且该生产系统用于废轮胎的处理上，更加可靠、环保，应用范围广。
附图说明
20.图1为本实用新型的一个实施例的废轮胎生产炭黑的生产系统的结构示意图；
21.图中：1、原料仓；2、第一分离装置；3、粉碎装置；4、第二分离装置；5、第一研磨装置；6、加热装置；7、燃烧反应器；7a、燃烧段；7b、喉管段；7c、第一反应段；7d、急冷段；7e、第二反应段；8、空气管道；9、天然气管道；10、进水管；11、急冷锅炉；12、换热装置；13、过滤装置；14、连接管道；15、收集装置；16、第二研磨装置；17、造粒装置；18、干燥装置；19、风选装置；20、炭黑储罐；21、流量计；22、阀门；23、压力表。
具体实施方式
22.以下结合说明书附图对本实用新型做进一步描述：
23.如图1所示的废轮胎生产炭黑的生产系统，包括用于存放废轮胎的原料仓1及用于对废轮胎进行预处理以分离出金属类物质和橡胶类物质的预处理设备，该预处理设备包括用于对废轮胎进行胎圈分离的第一分离装置2、用于对胎圈分离得到的胎体进行粉碎的粉碎装置3及用于对粉碎装置3粉碎后的物料进行金属和橡胶分离得到金属类物质和橡胶类物质的第二分离装置4，对第一分离装置2分离得到的钢圈和第二分离装置4分离得到的钢丝纤维等金属进行回收利用。
24.该生产系统还包括用于对分离获得的橡胶类物质进行研磨的第一研磨装置5、用于对研磨后的橡胶类物质进行预加热的加热装置6及用于对加热后的橡胶类物质进行热解的燃烧反应器7，该燃烧反应器7包括依次设置的燃烧段7a、喉管段7b、第一反应段7c、急冷段7d和第二反应段7e，燃烧段7a上分别连接用于输送空气的空气管道8和用于输送天然气的天然气管道9，喉管段7b上设有加热后的橡胶类物质的加料口，急冷段7d内设有急冷锅炉11，第二反应段7d上连接用于向第二反应段7d内喷水以终止反应的进水管10。第一研磨装置5将橡胶类物质研磨成粒径小于等于3mm的单颗粒胶料，使其能够受热均匀，便于连续化进料及提高成品炭黑质量。单颗粒胶料在喉管段7b加料，与高温气体在燃烧反应器7内在1250~1400℃下进行燃烧反应，停留时间在0.5~10s，热解反应的速率极快，10s内即可完成反应，实现连续反应。
25.本例中，第一分离装置2和粉碎装置3之间设置用于将分离得到的胎体输送至粉碎装置3进行粉碎的输送装置（该输送装置为螺杆输送机），粉碎装置3和第二分离装置4之间设置用于将粉碎后的物料输送至第二分离装置4进行处理的输送装置（该输送装置为螺杆输送机），第二分离装置4和第一研磨装置5之间设置用于将橡胶类物质输送至第一研磨装置5进行研磨的输送装置（该输送装置为螺杆输送机），第一研磨装置5和加热装置6之间设置用于将研磨后的橡胶类物质输送至加热装置6进行加热的输送装置（该输送装置为螺杆输送机），加热装置6和燃烧反应器7之间设置用于将加热后的橡胶类物质输送至燃烧反应器7进行热解处理的输送装置（该输送装置为螺杆输送机）。
26.该生产系统还包括换热装置12、过滤装置13、用于收集过滤装置13过滤获得的炭
黑物料的收集装置15、用于对收集到的炭黑物料进行研磨的第二研磨装置16、用于对研磨后的炭黑物料进行造粒的造粒装置17、用于对造粒装置17制备的炭黑颗粒进行干燥的干燥装置18、用于对干燥装置18干燥后的炭黑颗粒进行风选的风选装置19及用于收集风选后炭黑颗粒的炭黑储罐20，其中，换热装置12具有热源进出口和冷源进出口，换热装置12的热源进出口分别通过管道与第二反应段7e和过滤装置13相连，换热装置12连接在空气管道8上且换热装置12的冷源进出口分别与空气管道8连通，使得空气管道8内的空气与第二反应段7e产生的烟气经换热装置12进行换热，以对空气进行预加热，预加热后空气输送至燃烧段7a；过滤装置13与燃烧段7a之间还连接有用于将过滤后的烟气输送至燃烧段7a的连接管道14，含炭黑的烟气经过滤装置13过滤后，尾气中含有大量可燃烃类，收集后可用作气体燃料，补充到燃烧段7a，减少天然气的使用量；过滤装置13与收集装置15之间设置用于将过滤获得的炭黑物料输送至收集装置15的输送装置（该输送装置为螺杆输送机），收集装置15与第二研磨装置16之间设置用于将炭黑物料输送至第二研磨装置16进行研磨处理的输送装置（该输送装置为螺杆输送机），第二研磨装置16和造粒装置17之间设置用于将研磨后的物料输送至造粒装置17进行造粒的输送装置（该输送装置为螺杆输送机），造粒装置17和干燥装置18之间设置用于将颗粒输送至干燥装置18进行干燥的输送装置（该输送装置为螺杆输送机），干燥装置18和风选装置19之间设置用于将干燥后的物料输送至风选装置19进行风选处理的输送装置（该输送装置为螺杆输送机）。
27.本例中，空气管道8、天然气管道9上分别设置流量计21、阀门22和压力表23。
28.采用该生产系统对废轮胎进行处理，废轮胎先经第一分离装置2进行胎圈分离，分离得到钢圈进行回收利用，分离得到的胎体输送至粉碎装置3进行粉碎，然后经第二分离装置4用强磁铁进行钢丝纤维的分离，回收分离得到的钢丝纤维，分离得到的橡胶类物质经第一研磨装置5进行研磨，加工成均一粒径（粒径小于等于3mm）的胶粒，使其受热均匀，便于连续化进料、提高成品炭黑品质；胶粒自燃烧反应器7的喉管段7b进入反应器内在1250~1400℃下进行燃烧反应，停留时间0.5~10s，热解反应的速率极快，10s内即可完成反应，燃烧反应器7内的急冷锅炉11对气体进行急冷，然后经喷冷却水终止反应，经冷却后的烟气经过滤装置13过滤后获得炭黑颗粒，过滤后的尾气含有大量可燃烃类，可用作气体燃料，经连接管道14补充到燃烧段7a，减少天然气用量；收集过滤获得的炭黑颗粒，然后依次经研磨、造粒、干燥、风选得到品质良好的成品炭黑。经上述处理后，固体废弃物减量化95%以上。
29.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。