摘 要

随着经济的发展，汽车的数量正在日益增多，作为汽车的关键组成部分，轮胎的需求量也越来越大。由于废轮胎难以自然降解，对环境造成的污染特别严重，如何处理废轮胎成为了摆在人们面前的一个难题。为了提高利用率，减少环境污染，本文尝试建立废轮胎简化热解模型，对废轮胎进行热化学处理。

本文利用“反烧”式固定床气化炉对废轮胎进行热解，降低原料预处理成本；同时加入生物质，调节原料中的C、H和O的比例，提高热解气化效率。本文的研究内容和结果如下：

（1）利用“反烧”式固定床气化炉，对废轮胎和生物质进行共热解实验，分析气化过程，参考生物质树枝热解过程，建立废轮胎简化热解模型。

（2）开展废轮胎热解特性研究，选取废轮胎与生物质在最优条件ER（空气当量比）为0.23-0.3，进气流量范围为26Nm³/h-30 Nm³/h的情况下进行了实验。实验结果表明，实验条件下，燃气热值最高为9.2 MJ·Nm^-3，气化效率能够达到55%。

（3）计算得出气化层移动速度分别为21mm/min、25mm/min，通过建模计算得出燃烧热解时间为4.78min，建模求得的气化层厚度分别为142.38mm、169.5mm，通过实验求得气化层厚度分别为137.5mm、150mm。

关键词：废轮胎 热解 模型 反烧式气化炉 气化层

Simplified Pyrolysis Model of Waste Tyre

Abstract

With the development of the economy, the number of cars is increasing, as a key component of the car, tire demand is also growing.As the waste tires are difficult to natural degradation, the pollution caused by the environment is particularly serious, how to deal with waste tires has become a problem in front of people.In order to improve the utilization rate and reduce the environmental pollution, this paper attempts to establish the waste tire pyrolysis model, the waste tire for thermal chemical treatment.

To reduce the cost of the pretreatment of the tires, the reversing-burning fixed-bed furnacewas used to gasify the whole waste tires；at the same time by adding biomass, adjust the raw materials in the C, H and O ratio, improve pyrolysis gasification efficiency. The contents and results of this paper are as follows:

Reversing-burning fixed-bed furnacewas used to do waste tires and biomass co-pyrolysis experiments,analythe physical processes, reference to the biomass pyrolysis process, establish a simplified pyrolysis model of the waste tyre.

The experiment was carried out to study the pyrolysis characteristics of waste tires. The waste tire and biomass were selected for the optimal conditions ER (air equivalent ratio) of 0.23-0.3 and intake flow rate range of 26 Nm³ / h-30 Nm³ / h. The experimental results show that the gasification efficiency can reach 55% and the heat value of gas can reach 9.2MJ • Nm³.

The flaming pyrolysis time was calculated by modelling the gasification is found for 4.78min.The moving speed of the gasification layer is 21 mm / min and 25 mm / min. The model of the gasification zone is 142.38mm and 169.5mm, the experimental measurement is 137.5mm,150mm..

Key words: Waste tire; Pyrolysis; Model; Reverse burning fixed-bed; Gasification zone

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 背景和意义 1

1.2 废轮胎的危害 1

1.3 常用废轮胎利用方式 2

1.3.1 轮胎翻新和重复利用 2

1.3.2 再生利用 3

1.3.3 热处理 3

1.4 废轮胎热解模型研究现状 3

1.4.1 国外研究现状 3

1.4.2 国内研究现状 5

1.5 废轮胎热解处理技术 5

1.5.1 废轮胎微波热解技术 5

1.5.2 超临界热解技术 6

1.5.3 轮胎整胎热解技术 6

1.6 存在的问题或不足 7

1.7 本文主要研究内容 7

第二章 实验和建模 9

2.1 实验 9

2.1.1 实验原料 9

2.1.2 实验仪器 9

2.1.3 实验步骤 12

2.1.4 实验条件 12

2.1.5 分析方法 12

2.2 理论建模 14

2.2.1 物理过程 14

2.2.2 气化层移动速度和厚度公式 16

2.2.3 燃烧热解时间 16

2.2.4 气化指标 17

第三章 结果和讨论 19

3.1 废轮胎与生物质热解过程分析 19

3.2 气化层移动速度和厚度计算结果 21

3.3 进气流量对反应产物的影响 23

第四章 结论与展望 25

4.1 结论 25

4.2 展望 25

参考文献 26

致谢 29

第一章 绪论

1.1 背景和意义

随着经济的发展，汽车的需求量日益增加，作为汽车的关键组成部分之一，轮胎的需求量也越来越大。根据调查发现，2012年，全国废旧轮胎产生量约1018万吨。并且，全国每年产生的废旧轮胎仍以5%-6%的速度增长持续增长。2017年，中国废旧轮胎的产量将达到1185万吨^[1]。

随着汽车逐渐成为拉动国内居民消费的第一引擎，废旧轮胎已经对环境造成巨大的威胁。汽车行业的发展导致废轮胎的数量增加，进而带来一些负面的问题，如何处理废轮胎污染问题成为了新时代社会讨论和关注的热点。

目前，部分废旧轮胎通过掩埋堆积等传统方式进行处理，不仅浪费了能源，也污染了环境。前期，课题组利用自行设计的反烧式废轮胎气化炉，成功的对轮胎进行了热处理，并且在尾气出口设置了喷淋吸附系统，既处理了轮胎堆积的问题，又从中获得了大量的能源。但是，基于中试的轮胎处理系统，热损失较大，炉内热利用效率仍没有达到预期效果。

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