CN119303940B - 一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统，包括：碳渣/胶粒受料混合模块、物料提升输送模块、物料缓存料仓、碳渣/胶粒共热解提质模块、热解油冷凝分离模块、不凝气稳压储气柜、炭黑冷却缓存仓、炭黑高值化处理模块、高品质炭黑粒子、烟气净化模块和测算预测控制模块，通过信号的采集和分析，自动控制碳渣和胶粒的混合比例，以及控制混合物料的自动运输；本发明还公开了一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用的方法。利用本发明，可以通过各信号的反馈进行自动计算，自动调节系统的部分模块，能够减少人力投入和劳动强度，降低劳动成本，实现连续生产和全天候运行。

Description

一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统和方法

技术领域

本发明属于固体废弃物无害化、资源化利用领域，尤其是涉及一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统和方法。

背景技术

常用的废旧轮胎资源化利用方式包括：直接翻新利用、生产再生胶粉、直接焚烧、热解等，其中热解是对废旧轮胎最有效、最彻底的处理方式。废轮胎热解解决了废轮胎堆积带来的危险和危害，废轮胎经过热解可以回收可燃气、油品和热解炭黑，热解炭黑是轮胎热解的关键产物。

随着废旧轮胎热解炼油工艺不断更新，目前市面上的废轮胎热解设备主要分为间歇式热解设备和连续式热解设备。与连续式热解设备相比，间歇式热解设备存在频繁升温、降温、出渣、再装料的无效时间段和燃料浪费等问题，但是由于其更为低廉的投资成本，所以间歇式热解设备在市场上的覆盖面也较广。

然而间歇式热解设备由于频繁启停，且热解油与炭黑之间没有明显的分离渠道，热解温度精确控制难，导致其所产出的热解炭黑含油率高，且性能不稳定，一般作为碳渣处理处置。由于含油率较高的炭黑不能作为高附加值产品被广泛的用于橡胶、塑料、涂料、油墨等领域。由于碳渣热值与煤相当，大部分碳渣通过制成球状炭黑，或与煤一起制成炭黑煤球用于加热燃烧，所以价格较低。如何回收利用含油率较高的碳渣，提高其品质和性能稳定性，实现高值化利用是迫切需要解决的一个问题。

发明内容

本发明提供了一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化系统和方法，实现碳渣和胶粒的共同强化热解，提高了产品的附加值，并通过测算预测控制模块的设置，增加了系统的自适应调节能力。

一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统，包括：

碳渣/胶粒受料混合模块，用于混合碳渣和胶粒，通过不同需求，可以调节碳渣和胶粒之间的混合比例，并利用混合模块之间的独特设计保证碳渣和胶粒之间的混合均匀，得到的混合物料通过物料提升输送模块送至物料缓存料仓；

物料提升输送模块，用于输送混合物料；

物料缓存料仓，用于储存经过物料提升输送模块输送的混合物料，而且物料缓存料仓内装有混合物料重量传感器；

碳渣/胶粒共热解提质模块，利用热源让碳渣和胶粒共热解，热解效率达到99％，产生的热解油气通往热解油冷凝分离模块；产生的粗炭黑通往炭黑冷却缓存仓；

热解油冷凝分离模块，用于将碳渣/胶粒共热解提质模块产生的热解油气进行冷凝，分离为热解油和不凝气，不凝气送入不凝气稳压储气柜，而且热解油冷凝分离模块安装有热解油液位传感器；

不凝气稳压储气柜，用于储存热解油冷凝分离模块分离出的不凝气，而且不凝气稳压储气柜安装有热解气气量传感器；

炭黑冷却缓存仓，用于储存碳渣/胶粒共热解提质模块产出的粗炭黑；

炭黑高值化处理模块，用于将碳渣/胶粒共热解提质模块产出的粗炭黑进行处理，产出更高品质的炭黑粒子；

高品质炭黑，是经过炭黑高值化处理模块处理后产出的炭黑粒子；

烟气净化模块，采用低温SCR和湿法脱硫技术脱除热解油和热解气经过燃烧器燃烧之后产生的烟气中的含氮、含硫污染物，洁净烟气排入大气；

测算预测控制模块，通过热解油液位传感器获取热解油冷凝分离模块的热解油和通过热解气气量传感器获取不凝气稳压储气柜内的不凝气的储量，以及通过混合物料重量传感器获知物料缓存料仓内的物料量，自动计算出碳渣和胶粒的混合比例，并控制碳渣/胶粒受料混合模块调节碳渣和胶粒的混合比例，并通过物料提升模块自动向物料缓存料仓内补充混合物料。

为了保证碳渣与胶粒的混合效果，并且在混合之后不会出现由于密度区别而导致的碳渣与胶粒的明显分层情况，优选的，所述同轴双向螺旋装置通过同一个电机控制，通过物料隔板两侧的螺旋片转向不同，控制碳渣和胶粒向两侧输送，并通过导向仓之后混合。

为了进一步提高碳渣与胶粒的混合效果，优选的，所述导向仓下设有一碰撞柱，导向仓斜板延长线与碰撞柱顶端相重合，从同轴双向螺旋装置两侧落下的碳渣与胶粒两种物料在导向仓的导向作用下，与碰撞柱相撞击，最终碳渣/胶粒在与碰撞柱相撞引起分散之后再进行混合，可以保证碳渣与胶粒之间的混合均匀性更好

为了进一步提高碳渣与胶粒的热解效率，优选的，在均质热解螺旋的螺旋片之间设有若干物料拨片，使胶粒混合均匀，提高换热温差，强化传热。

一般来说，碳渣和胶粒的导热系数不同，通过碳渣与胶粒之间的混和，可以提高碳渣和胶粒混合物料的热解效率，并且通过均质热解螺旋片内的物料拨片布置，可以使的碳渣与胶粒之间的混合更加均匀，并且利用物料拨片的布置，可以使得混合物料在均质热解螺旋内的填充率更高，提高均质热解螺旋的利用率。

为了更进一步提高碳渣与胶粒的热解效率，优选的所述高温提质螺旋的设定温度要高于均质热解螺旋的设定温度，用于继续热解从均质热解螺旋内排出的混合物料，提高热解炭黑的品质。使得从均质热解螺旋内产出的热解物料在高温提质螺旋的作用下，产出的粗炭黑甲苯抽出物透光率高于90％。

为了实现热解不凝气的调控，优选的，所述不凝气稳压储气柜采用浮板式设计，所述不凝气稳压气柜上的浮板会随其内不凝气量的变化而上下变动，通过浮板的设计，可以更加准确的计量不凝气储量的变化。

为了实现热解炭黑的高值资源化利用，优选的在系统内增设炭黑高值化处理模块，通过对热解炭黑进行研磨、造粒和干燥处理，提高了热解炭黑的品质，并产出高品质的炭黑粒子。

为了实现热解高温烟气的达标排放，优选的，所述烟气净化系统通过低温SCR和湿法脱硫技术脱除尾气中NOx、SO₂和颗粒物等污染物。

为了实现碳渣与胶粒混合比例的调控，优选的，在物料缓存料仓内用于存放碳渣的一侧，设有电动调节阀门，通过测算预测控制模块，对热解气气量传感器和热解油液位传感器的测算变化，自动调节电动调节阀门，并启动同轴双向螺旋装置，起到自动调节碳渣和胶粒混合比例的效果。

由于碳渣为间歇式热解设备已经进行热解之后的产物，虽然碳渣内的含油量仍然较高，导致其品质较差，但是其再热解之后产出的热解油气仅占总质量的3％～5％，而废轮胎热解产出的热解油气占质量的60％左右，所以当热解设备仅热解碳渣之时，其产出的热解油气不足以给设备提供热量，而完全热解废轮胎时，其产出的热解油气又无法完全消耗，因此可调比例的碳渣/胶粒共热解设计可以实现碳渣连续资源化利用，解决了间歇式热解设备存在频繁升温、降温、出渣、再装料的无效时间段和燃料浪费等问题。

进一步优选的，为了提高碳渣和胶粒连续热解混合比例调节自动化水平，所述测算预测控制模块包括混合物料重量传感器、热解油液位传感器、热解气气量传感器、电动插板阀调节信号和同轴反向螺旋启动信号。其中，所述的测算预测控制模块通过获取热解油液位传感器、热解气气量传感器的信号，可以得出当前的热解油、热解气的量，计算出可以继续提供燃烧的时间，并控制电动插板阀调节信号，调节电动插板阀的开度，最终达到控制碳渣和胶粒的混合比例目的。通过如上调节，多次迭代之后，最终可以达到一个热解所需总能量和热解产出的热解气和热解油平衡的状态。并且通过热解油冷凝分离模块和不凝气稳压储气柜内部储存的热解油以及热解气，来保证逻辑调节时的一个弹性区间，以及满足设备重新启动时的能量储备。

其中控制逻辑如下：

W_胶粒＝kW_碳渣

W_处理量＝W_碳渣+kW_碳渣

式中：W_处理量—热解系统热解总量，kg/h

W_胶粒—胶粒处理量，kg/h

W_碳渣—碳渣处理量，kg/h

K—胶粒/碳渣的比值

Q_总能耗＝W_碳渣P_碳渣+kW_碳渣P_胶粒+Q_高值化

式中：Q_总能耗—热解W_胶粒和W_碳渣所需总能量，kJ/h

Q_高值化—炭黑高值化模块所需能量，kJ/h

P_碳渣—热解单位重量碳渣所需能量，kJ/Kg

P_胶粒—热解单位重量胶粒所需能量，kJ/Kg

W_碳渣—碳渣处理量，kg/h

K—胶粒/碳渣的比值

Q_产出＝W_碳渣α₁q_油+kW_碳渣α₂q_油+W_碳渣β₁q_气+kW_碳渣β₂q_气

式中：α₁—碳渣对应的热解油产率，％

α₂—胶粒对应的热解油产率，％

β₁—碳渣对应的热解气产率，％

β₂—胶粒对应的热解气产率，％

q_油—热解油的热值，kJ/Kg

q_气—热解气的热值，kJ/Kg

W_碳渣—碳渣处理量，kg/h

K—胶粒/碳渣的比值

Q_总能耗≈Q_产出+Q_缓存

式中：Q_缓存—热解油冷凝分离模块和不凝气稳压储气柜内储存的用于调节所需的热解油和热解气

Q_产出—碳渣和废轮胎胶粒的混合物料经过碳渣/胶粒共热解提质模块后所产出的热解气以及热解油的总能量

本申请还提出了一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用方法，基于一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统实现，包括如下步骤：

步骤1，利用碳渣/胶粒受料混合模块将碳渣和胶粒混合成一均匀混合的混合物料；

步骤2，混合物料在物料提升输送模块的作用下送至物料缓存料仓暂存；

步骤3，胶粒从物料缓存料仓进入碳渣/胶粒共热解提质模块，经过均质热解螺旋、高温提质螺旋生成高温热解油气和热解粗炭黑，高温热解油气通往热解油冷凝分离模块，热解粗炭黑通往炭黑冷却缓存仓；

步骤4，高温热解油气经过热解油冷凝分离模块后分为热解油和不凝气，不凝气进入不凝气稳压储气柜。热解油在碳渣/胶粒共热解提质模块中的热风炉燃烧为碳渣/胶粒共热解提供热量。不凝气去往炭黑高值化处理模块，为粗炭黑高值化处理提供热量，当热解气气量传感器反馈不凝气气量不足时，也可将富余热解油用至炭黑高值化处理模块；

步骤5，热解粗炭黑进入炭黑冷却缓存仓进行冷却及储存；

步骤6，粗炭黑进入炭黑高值化处理模块进行高值化处理，产出高品质炭黑粒子；

步骤7，碳渣/胶粒共热解提质模块和炭黑高值化处理模块排出的余热烟气通过烟气净化模块脱除烟气中的NOx，SO₂和颗粒物等污染物后，洁净烟气经过烟囱排放。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统和方法，相比现有技术，实现了低品质碳渣高值资源化利用，并产出高品质炭黑粒子。并且本发明的热解效率高，设备紧凑，投资成本低，且运行周期长等优点。并通过设置测算预测控制模块，提出了自动调节碳渣/胶粒混合比例的理念，结合热解油、热解气的储量以及混合物料的重量，实现自适应调节以及自动运行的目的。

附图说明

图1为本发明的一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统和方法的系统流程图；

图2为本发明的一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统和方法中碳渣/胶粒受料混合模块示意图；

图3为本发明一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统和方法的碳渣/胶粒共热解提质模块流程图；

图4本发明一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统和方法中测算预测控制模块流程图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例

参见图1，本实施例的一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统，包括碳渣/胶粒受料混合模块1、物料提升输送模块2、物料缓存料仓3、碳渣/胶粒共热解提质模块4、热解油冷凝分离模块5、不凝气稳压储气柜6、炭黑冷却缓存仓7、炭黑高值化处理模块8、高品质炭黑9、烟气净化模块10、测算预测控制模块11。

本实施例中的碳渣/胶粒受料混合模块1，用于混合碳渣和胶粒。参见图2，所述的碳渣/胶粒受料混合模块1包括物料仓101、物料隔板102、电动插板阀103、同轴双向螺旋装置104、胶粒出口105、炭黑出口106、导向仓107、碰撞柱108、碳渣/胶粒混合物料缓存仓109。所述的物料仓101由物料隔板102分为两个仓室，左侧仓室用于进入胶粒物料，右侧仓室用于进入碳渣物料，并在右侧舱室的下部设置电动插板阀103，通过电动插板阀103的调节，控制碳渣物料的通过量，最终实现碳渣/胶粒的不同混合比例。其中，同轴双向螺旋装置104包括螺旋筒体，以及螺旋筒体内设置的螺旋轴和螺旋片，具体地，所述同轴双向螺旋装置104中间由物料隔板102分为两段，螺旋轴上位于物料隔板102的两端设有正反两种螺旋片，通过电机带动螺旋轴转动，使得胶粒和碳渣可以从螺旋筒体两端落下，即：胶粒从胶粒出口105落下，碳渣从炭黑出口106落下。落下的碳渣和胶粒由导向仓107两侧的斜板起到导向作用，碳渣和胶粒沿着导向仓107落下并撞击至碰撞柱108顶端后混合，再落入碳渣/胶粒混合物料缓存仓109，在此暂存。进一步地，还可以在导向仓107的下侧仓壁上设置若干仓壁振动器，防止物料堆积，提高物料的流动性。

本实施例中的物料提升输送模块2，用于输送混合物料；

本实施例中的物料缓存料仓3，用于储存经过物料提升模块2输送的混合物料，装有混合物料重量传感器1101，所述混合物料重量传感器1101用于计量所述物料缓存料仓3内的混合物料的重量，并将此数据向测算预测控制模块11反馈；

本实施例中的碳渣/胶粒共热解提质模块4，利用热源让碳渣和胶粒共热解，参见图3，所述的碳渣/胶粒共热解提质模块4包括均质热解螺旋401、高温提质螺旋402、热风炉403和燃烧器404。所述物料缓存料仓3和均质热解螺旋401、高温提质螺旋402、炭黑冷却缓存仓7为上下布置连接结构。所述物料缓存料仓3中的混合物料在重力的作用下落入均质热解螺旋401，并在螺旋的推动下向均质热解螺旋的另一侧移动，在均质热解螺旋401中热解完成之后的混合物料在重力的作用下落入高温提质螺旋402，在螺旋的推动下向高温提质螺旋的另一侧移动，通过高温提质螺旋来进行深度热解，并最终在重力的作用下落入冷却缓存料仓7。所述均质热解螺旋401和高温提质螺旋402皆采用来自热风炉403的高温烟气进行加热，且高温提质螺旋402的设定温度要高于均质热解螺旋401的设定温度，通过控制两个螺旋的高温烟气流量不同，来调节两个螺旋的温度不同，高温烟气流量越大，温度越高；反之，高温烟气流量越小，温度越低。通过两个螺旋的高低温度设计，优先利用稍低温度的均质热解螺旋401将混合物料完成绝大部分的热解，最后用更高温度的高温提质螺旋402将未完全热解的混合物料进行完全热解，产出的粗炭黑甲苯抽出物透光率高于90％。所述热风炉403的高温烟气为热解油冷凝分离模块5冷凝后的热解油经过燃烧器404燃烧之后产生。

所述均质热解螺旋401包括第二螺旋筒体，所述第二螺旋筒体内设置第二螺旋轴和第二螺旋叶片，通过电机带动第二螺旋轴转动第二螺旋叶片，具体地，所述的均质热解螺旋401的第二螺旋轴上的两个第二螺旋叶片之间设有一物料拨片4011，所述均质热解螺旋401的第二螺旋轴上共设有6～8片物料拨片4011。所述的物料拨片4011用于拨动均质热解螺旋401内的混合物料，使得温度不同的物料在物料拨片4011的作用下混合均匀。防止均质热解螺旋401内的混合物料出现局部温度较高而局部温度不足，影响热解效果。最终起到强化换热的效果。

所述高温提质螺旋402包括第三螺旋筒体，所述第三螺旋筒体内设置第三螺旋轴和第三螺旋叶片，通过电机带动第三螺旋轴转动第三螺旋叶片。

本实施例中的热解油冷凝分离模块5，所述的热解油冷凝分离模块5用于冷凝碳渣/胶粒共热解提质模块4热解后所产生的热解油气，所冷凝的热解油送至碳渣/胶粒共热解提质模块4，作为燃烧的燃料。所述的热解油冷凝分离模块5上设有液位传感器1102，用于监测热解油储量，并向测算预测控制模块11反馈信号。

本实施例中的不凝气稳压储气柜6，用于储存热解油冷凝分离模块5分离出的不凝气，所述不凝气稳压气柜6采用浮板式设计，所述不凝气稳压气柜6上的浮板会随其内不凝气量的变化而上下变动，并通过热解气气量传感器1103向测算预测控制模块11反馈信号，所述的不凝气稳压气柜6内储存的不凝气用作炭黑高值化处理模块8的燃料。

本实施例中的炭黑冷却缓存仓7，用于储存碳渣/胶粒共热解提质模块4产出的粗炭黑，并对粗炭黑起到缓慢冷却的作用。

本实施例中的炭黑高值化处理模块8，用于将碳渣/胶粒共热解提质模块4产出的粗炭黑进行处理，产出更高品质的炭黑粒子。所述的炭黑高值化处理模块8内设有油气两用燃烧器，所述油气两用燃烧器主要由所述不凝气稳压储气柜6提供热解气作为燃料，当热解气储量不足之时也可由热解油冷凝分离模块5提供热解油作为燃料。

本实施例中的高品质炭黑9，是经过炭黑高值化处理模块8处理后产出的炭黑粒子；

本实施例中的烟气净化模块10，用于脱除热解油和热解气经过燃烧器燃烧之后产生的烟气中的含氮、含硫污染物，产生的洁净烟气排入大气。所述烟气净化模块10通过低温SCR和湿法脱硫技术脱除尾气中NOx、SO₂和颗粒物污染物。

本实施例中的测算预测控制模块11，参见图4，通过获取热解油冷凝分离模块5的热解油和不凝气稳压储气柜6内的不凝气的储量，以及物料缓存料仓3内的物料量，自动计算并得出，热解油和不凝气的变化趋势，预测当前碳渣和胶粒混合比例下的产出和能耗的比值关系，测算预测控制模块11正常运行自动计算出碳渣和胶粒的混合的比例，并控制碳渣/胶粒受料混合模块1调节碳渣和胶粒的混合比例。通过如上调节，多次迭代之后，最终可以达到一个热解所需总能量和热解产出的热解气和热解油平衡的状态。并且通过热解油冷凝分离模块5和不凝气稳压储气柜6内部储存的热解油以及热解气，来保证逻辑调节时的一个弹性区间，以及满足设备重新启动时的能量储备。

其中控制逻辑如下：

W_胶粒＝kW_碳渣

W_处理量＝W_碳渣+kW_碳渣

式中：W_处理量—热解系统热解总量，kg/h

W_胶粒—胶粒处理量，kg/h

W_碳渣—碳渣处理量，kg/h

K—胶粒/碳渣的比值

Q_总能耗＝W_碳渣P_碳渣+kW_碳渣P_胶粒+Q_高值化

式中：Q_总能耗—热解W_胶粒和W_碳渣所需总能量，kJ/h

Q_高值化—炭黑高值化模块所需能量，kJ/h

P_碳渣—热解单位重量碳渣所需能量，kJ/Kg

P_胶粒—热解单位重量胶粒所需能量，kJ/Kg

W_碳渣—碳渣处理量，kg/h

K—胶粒/碳渣的比值

Q_产出＝W_碳渣α₁q_油+kW_碳渣α₂q_油+W_碳渣β₁q_气+kW_碳渣β₂q_气

式中：α₁—碳渣对应的热解油产率，％

α₂—胶粒对应的热解油产率，％

β₁—碳渣对应的热解气产率，％

β₂—胶粒对应的热解气产率，％

q_油—热解油的热值，kJ/Kg

q_气—热解气的热值，kJ/Kg

W_碳渣—碳渣处理量，kg/h

K—胶粒/碳渣的比值

Q_总能耗≈Q_产出+Q_缓存

式中：Q_缓存—热解油冷凝分离模块和不凝气稳压储气柜内储存的用于调节所需的热解油和热解气

Q_产出—碳渣和废轮胎胶粒的混合物料经过碳渣/胶粒共热解提质模块后所产出的热解气以及热解油的总能量

本实施例一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用方法，包括以下步骤：

步骤1，利用碳渣/胶粒受料混合模块1将碳渣和胶粒混合成一均匀混合的混合物料；

步骤2，混合物料在物料提升输送模块2的作用下送至物料缓存仓料3暂存；

步骤3，胶粒从物料缓存料仓3进入碳渣/胶粒共热解提质模块4，经过均质热解螺旋401、高温提质螺旋402生成高温热解油气和热解粗炭黑，高温热解油气去热解油冷凝分离模块5，热解粗炭黑去炭黑冷却缓存仓7；

步骤4，高温热解油气经过热解油冷凝分离模块5后分为热解油和不凝气，不凝气进入不凝气稳压储气柜6。热解油在碳渣/胶粒共热解提质模块4中的热风炉燃烧为碳渣/胶粒共热解提供热量。不凝气去往炭黑高值化处理模块8，为粗炭黑高值化处理提供热量，当热解气气量传感器1103反馈不凝气气量不足时，也可将富余热解油用至炭黑高值化处理模块8；

步骤5，热解粗炭黑进入炭黑冷却缓存仓7进行冷却及储存；

步骤6，粗炭黑进入炭黑高值化处理模块8进行高值化处理，产出高品质炭黑粒子；

步骤7，碳渣/胶粒共热解提质模块4和炭黑高值化处理模块8排出的余热烟气通过烟气净化模块10脱除烟气中的NOx，SO₂和颗粒物等污染物后，洁净烟气经过烟囱排放。

本发明的特征和益处通过参考实施例进行说明。相应地，本发明明确地不应局限于这些说明一些可能的非限制性特征的组合的示例性的实施例，这些特征可单独或者以特征的其它组合的形式存在。

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统，包括：碳渣/胶粒受料混合模块，用于混合碳渣和胶粒，得到的混合物料通过物料提升输送模块送至物料缓存料仓；物料提升输送模块，用于输送混合物料；物料缓存料仓，用于储存经过物料提升输送模块输送的混合物料，物料缓存料仓内装有混合物料重量传感器；碳渣/胶粒共热解提质模块，利用热源让碳渣和胶粒共热解，产生的热解油气通往热解油冷凝分离模块，产生的粗炭黑通往炭黑冷却缓存仓；热解油冷凝分离模块，用于将碳渣/胶粒共热解提质模块产生的热解油气进行冷凝，分离为热解油和不凝气，不凝气送入不凝气稳压储气柜，热解油冷凝分离模块安装有热解油液位传感器；不凝气稳压储气柜，用于储存热解油冷凝分离模块分离出的不凝气，不凝气稳压储气柜安装有热解气气量传感器；炭黑冷却缓存仓，用于储存碳渣/胶粒共热解提质模块产出的粗炭黑；炭黑高值化处理模块，用于将碳渣/胶粒共热解提质模块产出的粗炭黑进行处理，产出更高品质的炭黑粒子；高品质炭黑，是经过炭黑高值化处理模块处理后产出的炭黑粒子；烟气净化模块，分别与碳渣/胶粒共热解提质模块炭黑高值化处理模块连接，脱除热解油和热解气燃烧之后产生的废弃烟气；测算预测控制模块，通过热解油液位传感器获取热解油冷凝分离模块的热解油和通过热解气气量传感器获取不凝气稳压储气柜内的不凝气的储量，以及通过混合物料重量传感器获知物料缓存料仓内的物料量，自动计算出所需碳渣和胶粒的混合比例，并控制碳渣/胶粒受料混合模块调节碳渣和胶粒的混合比例，并通过物料提升模块自动向物料缓存料仓内补充混合物料；碳渣/胶粒受料混合模块从上到下依次包括彼此连通的物料仓、物料隔板、电动插板阀、同轴双向螺旋装置、胶粒出口、炭黑出口、导向仓、碰撞柱、碳渣/胶粒混合物料缓存仓；物料仓由物料隔板分为两个仓室，一侧仓室用于进入胶粒物料，另一侧仓室用于进入碳渣物料，并在进入碳渣物料一侧舱室的下部设置电动插板阀，通过电动插板阀的调节，控制碳渣物料的通流面积；落下的碳渣和胶粒由导向仓两侧的斜板起到导向作用，碳渣和胶粒沿着导向仓落下并撞击至碰撞柱顶端后混合，再落入碳渣/胶粒混合物料缓存仓暂存；测算预测控制模块包括混合物料重量传感器、热解油液位传感器、热解气气量传感器、电动插板阀调节信号和同轴反向螺旋启动信号；测算预测控制模块通过获取热解油液位传感器和热解气气量传感器的信号，分别得出当前的热解油、热解气的量，计算出继续提供燃烧的时间，并控制电动插板阀调节信号，调节电动插板阀的开度，控制碳渣和胶粒的混合比例；通过热解油冷凝分离模块和不凝气稳压储气柜内部储存的热解油以及热解气，来保证逻辑调节时的一个弹性区间，以及满足设备重新启动时的能量储备；其中控制逻辑如下：

W_胶粒＝kW_碳渣；W_处理量＝W_碳渣+kW_碳渣；

式中：W_处理量—热解系统热解总量，kg/h；W_胶粒—胶粒处理量，kg/h；

W_碳渣—碳渣处理量，kg/h；K—胶粒/碳渣的比值；Q_总能耗＝W_碳渣P_碳渣+kW_碳渣P_胶粒+Q_高值化；

式中：Q_总能耗—热解W_胶粒和W_碳渣所需总能量，kJ/h；Q_高值化—炭黑高值化模块所需能量，kJ/h；P_碳渣—热解单位重量碳渣所需能量，kJ/Kg；P_胶粒—热解单位重量胶粒所需能量，kJ/Kg；W_碳渣—碳渣处理量，kg/h；K—胶粒/碳渣的比值；

Q_产出＝W_碳渣α₁q_油+kW_碳渣α₂q_油+W_碳渣β₁q_气+kW_碳渣β₂q_气；

式中：α₁—碳渣对应的热解油产率，％；α₂—胶粒对应的热解油产率，％；β₁—碳渣对应的热解气产率，％；β₂—胶粒对应的热解气产率，％；q_油—热解油的热值，kJ/Kg；q_气—热解气的热值，kJ/Kg；W_碳渣—碳渣处理量，kg/h；K—胶粒/碳渣的比值；

Q_总能耗≈Q_产出+Q_缓存；

式中：Q_缓存—热解油冷凝分离模块和不凝气稳压储气柜内储存的用于调节所需的热解油和热解气；Q_产出—碳渣和废轮胎胶粒的混合物料经过碳渣/胶粒共热解提质模块后所产出的热解气以及热解油的总能量。

2.根据权利要求1的一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统，其特征在于，同轴双向螺旋装置包括螺旋筒体，以及螺旋筒体内设置的螺旋轴和螺旋片，同轴双向螺旋装置的中间由物料隔板分为两段，螺旋轴上位于物料隔板的两端设有正反两种螺旋片，使得胶粒从螺旋筒体的胶粒出口落下，碳渣从炭黑出口落下。

3.根据权利要求1的一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统，其特征在于，碳渣/胶粒共热解提质模块包括均质热解螺旋、高温提质螺旋、热风炉和燃烧器；均质热解螺旋和高温提质螺旋皆采用来自热风炉的高温烟气进行加热，且高温提质螺旋的设定温度要高于均质热解螺旋的设定温度；热风炉的高温烟气为热解油冷凝分离模块冷凝后的热解油经过燃烧器燃烧之后产生。

4.根据权利要求3的一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统，其特征在于，均质热解螺旋的第二螺旋轴上的两个第二螺旋叶片之间设有一物料拨片，均质热解螺旋的第二螺旋轴上共设有6～8片物料拨片，物料拨片用于拨动均质热解螺旋内的混合物料。

5.根据权利要求1的一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统，其特征在于，不凝气稳压储气柜采用浮板式设计，不凝气稳压储气柜上的浮板会随其内不凝气量的变化而上下浮动，并通过热解气气量传感器向测算预测控制模块反馈信号，不凝气稳压储气柜内储存的不凝气用作炭黑高值化处理模块的燃料。

6.根据权利要求1的一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统，其特征在于，炭黑高值化处理模块用于将炭黑冷却缓存仓所储存的粗炭黑进行高值化处理，并产出高品质炭黑；炭黑高值化处理模块内设有一油气两用燃烧器，油气两用燃烧器由不凝气稳压储气柜提供热解气作为燃料，当热解气储量不足时由热解油冷凝分离模块提供热解油作为燃料。

7.一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用方法，其特征在于，用于实施权利要求1～6任一项的一种碳渣和废轮胎胶粒共热解高值资源化利用系统，包括以下步骤：

步骤1，利用碳渣/胶粒受料混合模块将碳渣和胶粒混合成一均匀混合的混合物料；

步骤2，混合物料在物料提升输送模块的作用下送至物料缓存料仓暂存；

步骤3，胶粒从物料缓存料仓进入碳渣/胶粒共热解提质模块，经过均质热解螺旋、高温提质螺旋生成高温热解油气和热解粗炭黑，高温热解油气通往热解油冷凝分离模块，热解粗炭黑通往炭黑冷却缓存仓；

步骤4，高温热解油气经过热解油冷凝分离模块后分为热解油和不凝气，不凝气进入不凝气稳压储气柜，热解油在碳渣/胶粒共热解提质模块中的热风炉燃烧为碳渣/胶粒共热解提供热量，不凝气去往炭黑高值化处理模块，为粗炭黑高值化处理提供热量，当热解气气量传感器反馈不凝气气量不足时，将富余热解油用至炭黑高值化处理模块；

步骤5，热解粗炭黑进入炭黑冷却缓存仓进行冷却及储存；

步骤6，粗炭黑进入炭黑高值化处理模块进行高值化处理，产出高品质炭黑粒子；

步骤7，碳渣/胶粒共热解提质模块和炭黑高值化处理模块排出的余热烟气通过烟气净化模块脱除烟气中的NOx，SO₂和颗粒物后，洁净烟气经过烟囱排放。