废旧线缆和电机绕组热解技术与设备的研发

发布时间：2020-05-29 19:22

【摘要】：本论文是在天津市科委“科技创新专项基金”的资助下完成的，目的是研发出一种绿色环保的废旧电线电缆及电机绕组回收利用新技术和装备。由于废旧电缆中含有易于造成二次污染的PVC分子，传统的焚烧处理法尾气污染严重，处理成本高。热解技术作为一种可替代焚烧技术的新型热化学处理技术，具有降低尾气污染物排放，固化有害物质，并有效回收原料中的金属组分等优势。因此，我们应用有机分子高温热解的原理，研发出适用于处理废旧机电产品的清洁工艺与绿色装备。具体的研究内容为：（1）废旧线缆热解的基础性实验应用热失重分析方法（TGA），针对两种主要线缆绝缘材料—PVC绝缘材料和PE绝缘材料，分析测量了它们热分解过程中主要的特征温度，并计算得到了PVC绝缘材料和PE绝缘材料的热解反应动力学参数，建立了两者热解反应的动力学模型。实验结果表明，PVC绝缘材料和PE绝缘材料的活化能分别为152kJ/mol和160kJ/mol。这部分属于基础性的实验研究。（2）设计研发了废旧线缆和电机绕组的热解回收中试装置以基础性实验的实验参数为依据，结合废旧线缆和电机绕组的特点，综合考虑了便捷的操作性能、高效的传热性能、良好的保温性能、低成本的尾气处理成本等因素，设计并制造了新型的废旧线缆和电机绕组热解回收装置。本台热解装置的主要创新工艺是热解气在高温状态下的二次燃烧。传统的废弃物热解装置将热解产物分为气、液、固三部分分别回收。我们认为高温热解气的冷凝不仅增加了装置的复杂性，而且冷凝会带来大量的物理热损失。从以往的运行经验看出，冷凝得到的焦油必须通过深加工才可能成为燃料补充热解所需能量。因此，本台装置设计了高温热解气的二次燃烧系统，实现了热解气在高温状态下的二次燃烧。不仅简化了工艺，热解气的热值可达到50.94MJ/m3。（3）废旧线缆热解的中试试验重点考察了高温热解气的成分和热值随温度变化的规律；热解产物分布的特点；热解残炭的成分和热值。结果表明，废旧线缆热解分为两个阶段，第一阶段为脱出HCl反应，第二阶段产生可燃热解气。可燃热解气的热值50.94MJ/Nm3。热解残炭中固定碳含量为23%，其热值为1776kJ/kg。应用静态经济分析和动态经济分析指标，对废旧线缆热解回收方案进行了经济性评价。方案的内部收益率达到40%，，具备进一步工业化的基础。
【图文】：

热解工艺,流化床,大学,日本

分离所需产物。该装置可燃烧物料分解产生高温气体，热量被循环利用在熔融和干燥过程中。图 1-2 为日本 Gunma 大学研制的流化床热解工艺设备[25]。该设备是为粉末粒子热解设计的流化床，可用于制取苯、甲苯、奈等芳香族碳氢化合物。其特点是设备内汽相停留时间较长，一次分解和二次催化反应同时反应器中发生，产生的芳香碳氢化合物成分较高。图 1-3 为汉堡大学废塑料实验室流化床反应器热分解工艺[26]。废塑料通过螺杆加料器进入热解流化床。产生的气体经过静电除尘器净化后，通过深度冷却装置冷凝，剩余气体可作为流媒介循环使用。第一章绪论

焚烧装置,垃圾热解,回转窑

图 1-3 汉堡大学废流化床热分解工艺1-储料器；2-螺杆加料器；3-热分解反应器；4-流化室；5-电加热器；6-过压保7-管道加料器；8-静电除尘器；9-蒸馏塔；10-接收器；11-过滤器；12-冷却器阀门；14-压缩机；15-气体流量计；16-汽液分离器
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X38;X705

【参考文献】