[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供废旧轮胎制备热解油气工艺系统的运行方法，其特征是：步骤一，废旧轮胎破碎为3～4cm大小胶块，经自称量小车称量后由滑轮牵引组件驱动沿提升轨道送至三段式钟罩进料机构，经提斗小车机构输送的废旧轮胎胶块堆集在初段钟罩储仓内，堆集量应占初段料斗体的¾容积，此时中段钟罩储仓、末段钟罩储仓均处于密封状态，惰性尾气从尾气回收缓冲罐输出，经内外隔仓组件外环气道进入中段料斗体吹扫，将中段钟罩储仓中的空气挤出排放，多级蒸汽喷射器组件包括一级喷射器、二级喷射器、三级喷射器、中间冷凝器、末级喷射器，通过连续多级增压将末段钟罩储仓真空度控制在1000～1300Pa。
[0005] 步骤二，销轴组件通过吊杆与上钟罩联结，控制上钟罩向下移动，上钟罩与上钟罩座分离，胶块受重力驱动掉落到中段料斗体内，胶块堆集量达到中段料斗体的¾容积时销轴组件即刻动作，上钟罩向上移动与上钟罩座配合贴紧形成密封面，惰性尾气从尾气回收缓冲罐输出，经内外隔仓组件外环气道进入中段料斗体吹扫30～40s，将胶块间隙中的空气挤出排放，惰性尾气吹扫停止后中段料斗体再次处于密封状态，所述惰性尾气是回收利用热解气燃烧窑炉输出高温烟气经立式热解塔体、回转耙辊换热后的排放废气，氧含量已经降为3%以下。
[0006] 步骤三，转球组件通过吊链与中钟罩联结，控制中钟罩向下移动，胶块受重力驱动掉落到末段料斗体内，胶块堆集量达到末段料斗体的¾容积时转球组件即刻动作，中钟罩向上移动与中钟罩座配合贴紧形成密封面，多级蒸汽喷射器组件启动，蒸汽流体工作，蒸汽在喷管内绝热膨胀，喷管出口处流速增高同时压力降低，将末段料斗体胶块空隙中的惰性尾气引流抽离，真空度控制在1000～1300Pa后，多级蒸汽喷射器组件停止工作，拉杆组件通过吊线与下钟罩联结，控制下钟罩向下移动，胶块受重力驱动掉落到立式热解塔体内。
[0007] 步骤四，回转耙辊体外表面类螺旋线排布耙钉，通过调整耙钉与回转耙辊体断面的夹角，¾数量的耙钉随回转耙辊体旋转向胶块施加向下的推力，¼数量的耙钉随回转耙辊体旋转向胶块施加向上的推力，耙钉对胶块施加向下的推力帮助沥青胶状物与钢丝团顺利出料，两种耙钉的合力对胶块形成搓切作用，搓碎热解碳硬壳使胶块继续热解，同时搅动胶块堆积层形成空隙，热解油气能够从堆积层空隙逸出，热解油气向上流动的过程中与胶块传质传热，这种气液固传质传热效率远远超过回转耙辊体与胶块固固传导热效率；回转耙辊体内两端安装有十字支撑架，十字支撑架通过管轴将螺旋叶片固定，450～500℃高温烟气沿螺旋叶片形成的通道螺旋上升，均匀加热回转耙辊体；立式热解塔体设计有夹套通450～500℃高温烟气，夹套内设计有空心螺旋叶片，高温烟气沿空心螺旋叶片形成的通道螺旋上升，均匀加热立式热解塔体，立式热解塔体上部设计有热解油气出口。
[0008] 步骤五，回转耙辊辊面的耙钉对胶块施加向下的推力帮助沥青胶状物与钢丝团向下移动，耙钉对胶块形成搓切作用，搓碎热解碳硬壳使胶块充分完成热解过程形成热解炭，为使热解炭与钢丝团能够从回转耙辊与立式热解塔体间的环形反应室顺利向下移动出料，应配合环形反应室设计W形的出料盘体承接热解炭与钢丝团，W形的出料盘体断面为马鞍状，其中心与回转耙辊固结并一同回转，外沿设计有环形深沟槽，从而使热解炭与钢丝团从环形反应室均匀的下落到出料盘体的环形深沟槽内，热解炭与钢丝团被倾斜安装的铲刀铲起，与铲刀平行安装的无轴螺旋叶片旋转将热解炭与钢丝团刮入牛头出料口，避免钢丝团堵塞牛头出料口。
[0009] 步骤六，回转耙辊带动出料盘体工作时，静环摩擦副设计为楔型，螺旋弹簧压紧装置能对楔型摩擦环提供轴向、径向补偿，楔型摩擦环需要提供正方向径向补偿时，紧贴固定在楔型摩擦环外圆壁上的三等分内圈张开，交叠叶片弹簧工作，相邻的两片板片依序叠压，前一板片的尾端部作为后一板片的支点，后一板片绕支点产生弯曲变形而起弹簧作用，每一板片弹性变形的方向指向圆心，内圈张开到一定量值时，外圈将板片组成的栅板幕带约束，促使板片产生弯曲变形的方向指向圆心，水箱中的冷却水通过水冷排管下降注入静环摩擦副和螺旋弹簧压紧装置，使静环摩擦副和螺旋弹簧压紧装置冷却降温，楔型摩擦环内设计有压注水道、排汽孔，通过水泵将冷却水压注入到摩擦副的密封面上起润滑作用的同时产生的蒸汽形成惰性气体保护，压注水道注入的冷却水受热产生的水汽混合物从排汽孔经交叠叶片弹簧的板片间隙上升排至水箱，由水箱、水冷排管、静环摩擦副、板片间隙通道形成自然水循环回路。
[0010] 步骤七，将初级冷凝液出口、次级冷凝液出口的挡堰板注满柴油直至溢流，将旋风分离器底部的U型液封注满柴油形成可靠密封，将回流器注入柴油至挡堰板液位，U型液封回流管注满柴油形成可靠密封，锅筒蓄水至安全液位；热解油气从立式热解塔的热解油气出口流出，经热解油气冷凝器的初级壳程下接管、初级壳程上接管、次级壳程下接管、次级壳程上接管依次流动冷凝进入旋风分离器，旋风分离器排出的不凝气回收利用，初级冷凝分离的热解油汇集到初级冷凝液出口，次级冷凝分离的热解油与旋风分离的热解油全部汇集到回流器，再经U型液封回流管输送至布液盘，布液盘包括布气板、分液盖板，布气板上的喷嘴与分液盖板气孔一一对应，布液盘覆盖初级壳程下接管进口，热解气从布气板上的喷嘴喷出，经分液盖板气孔流出时引射热解油回流液混合并传质传热，最后经二级冷凝器冷凝的热解油由初级冷凝液出口引出；水循环回路包括锅筒、联箱、下降管、上升管，冷却水从联箱输注，经初级管程下接管、次级管程下接管流经上升管与壳程的热解油气换热生成蒸汽与水混合物，再经初级管程上接管、次级管程上接管注入锅筒实现蒸汽与水分离，水从下降管返回联箱，完成水自然循环的同时生产出工作蒸汽备用。
[0011] 发明人发现，轮胎由外胎、内胎和垫带构成，外胎由胎体、胎面和胎圈三个主要部分组成，胎体由多层挂胶帘布按一定的角度贴合而成，帘布通常用高强钢丝、合成纤维挂胶制作；胎面与地面接触，常用耐热、耐剪切的胶料制作；胎圈的用途是使轮胎紧密的固定在轮辋上，胎圈主要由钢丝圈、三角填充胶、钢丝圈包布组成。按充气轮胎用途可分为轿车轮胎、载重轮胎、农业轮胎、工程轮胎、特种车辆轮胎、航空轮胎、摩托车轮胎、自行车胎，而回收的废旧轮胎通常为轿车轮胎、载重轮胎、农业轮胎、摩托车轮胎、自行车胎,其结构通常为斜交轮胎、子午线轮胎。废旧轮胎回收后用于建筑填料、公路填料、制备再生橡胶、热解制备燃料油及碳黑等用途。
[0012] 发明人发现，废旧轮胎热解制备燃料油、碳黑工艺要求在真空、有惰性气体保护、乏氧的密闭环境中进行，目前投入工业化生产方法有反应釜热解法、回转反应炉热解法、立式塔热解法等。反应釜热解法虽然有整胎进料无需破碎的优点，但是其耗能高、成品得率低且无法实现连续生产的原因难以推广；回转反应炉热解法由于进出料较为困难、高温动密封容易泄露污染物等原因难以推广；立式塔热解法从热动力学角度来看无疑较前两种方法具有优势，物料自上而下的动力由重力提供，热空气自下而上与物料完成热交换，进出料和热交换较容易实施，再有立式塔为静设备，高温密封问题较容易解决，但是废旧轮胎热解过程中存在橡胶长链断链后重整为沥青胶状物与钢丝团堵塞出料通道的技术难题，且废旧轮胎表面进一步热解生成热解碳硬壳并阻止内部继续热解的技术难题，再有就是废旧轮胎导热系数较低导致的热解效率低的技术难题。
[0013] 发明人发现，废旧轮胎热解以回收热解油和热解碳为主要目的，进一步制备燃料油、碳黑等产品，热解气如果作为主要产物无疑是不经济的，原因是提高热解气的得率需要更高热解温度（550～600℃）才能使分子量更大的热解油链烃断裂生成分子量较小的甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等组分为主的热解气，更高热解温度使得一部分能源白白耗费在破坏分子链上，降解热解油生成的热解气易燃易爆且不易储存运输；再有为了降低热解反应炉造价及利于机械加工的要求，炉体材料选择Q345R钢材，考虑到Q345R钢材高温下的许用应力要求，即不超过475℃温度下使用，综合考虑上述因素，废旧轮胎的热解工艺温度设计为350～400℃，废旧轮胎热解的热源则是回收利用热解气燃烧产生的高温烟气，热解气为热解油经
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冷凝后常温下不凝可燃气体，低位热值17～54MJ/Nm 。由于传热效率、传热温差的要求，废旧轮胎热解气燃烧窑炉出口至立式热解塔体夹套、回转耙辊进口的烟气温度控制在550～
560℃之间，经立式热解塔体、回转耙辊换热后排烟温度为410～420℃，传热平均温差为140℃，因此热解气燃烧窑炉能够对热解气燃烧产生的高温烟气温度进行调控，需要引入冷源与高温烟气混合，通过调整两者组分比例达到热解工艺所需的温度。
[0014] 发明人发现，出于废旧轮胎热解工艺中物料平衡、水（蒸汽）平衡、能量平衡的要求，以及节约能源、减少排放、循环利用的总目标，热解气燃烧窑炉输出高温烟气经立式热解塔体、回转耙辊换热后的排放废气，氧含量已经降为3%以下，温度为410～420℃，由于回转耙辊的动密封高温工作条件下承压有限，设计的绝对压力为不超过105kPa，因此排放废气虽然有较高焓值却压力较低，其压力指标低于燃烧器二次风进口、热解气燃烧窑炉冷源入口112～118 kPa压力要求，无法直接回收利用。参照涡轮增压的工作原理，考虑排放废气压力较低，选择进气端压力损失较小的轴向进气、垂直向上排气方式，悬臂式转子结构，利用排放废气经静叶栅及动叶轮膨胀作功，热能转变为动叶轮旋转的机械能，动叶轮又带动行星增速器驱动压气涡轮，压气涡轮压送空气使之增压进入燃烧器，替代了燃烧器输送的预混空气所需的鼓风机，但是排放废气的进口绝对压力为105kPa，而排放废气出口直接连通烟囱，即废气透平的背压为大气压力101 kPa，进出口压力差不足以克服静叶栅及动叶轮的流道压力损失而造成动叶轮止转，因此需要设计一套蒸汽喷射泵通过较高压力蒸汽引射排放废气，使排放废气的出口压力降至50～55 kPa，那么废气透平进出口压力差达到52～57 kPa，动叶轮能够可靠的工作。蒸汽喷射泵的蒸汽来源为热解油冷凝产生饱和蒸汽，压力
0.35～0.4MPa，蒸汽喷射泵出口的排放废气、蒸汽混合气将送至膨胀罐，膨胀罐内的不凝气即为惰性尾气，惰性尾气有三种用途，其一作为热解气燃烧窑炉的调节温度的冷源，其二作为热解气燃烧器调节过剩空气系数的气源，其三作为中段钟罩储仓吹扫所需的惰性保护气。
[0015] 发明人发现，废旧轮胎热解反应炉产出的热解油的温度为350～400℃，需要冷凝、分馏后加以利用，冷凝通常通过间壁式换热器实现，冷源一般选择冷却水，冷却水吸收热能转化为蒸汽，而多级冷凝产生的不同品质蒸汽加以利用，可作为多级蒸汽喷射器（泵）中的不同压力级别的工作流体来源，也可作为废气透平的冷却蒸汽，达到废旧轮胎热解工艺中物料平衡、水（蒸汽）平衡、能量平衡的要求，以及节约能源、减少排放、循环利用的总目标。
[0016] 发明人发现，针对上述技术难题，本申请设计了回转耙辊，所述回转耙辊包括回转耙辊体、进气轴头、排气轴头，进气轴头与排气轴头分别设计在回转耙辊体的下端和上端，回转耙辊体、进气轴头、排气轴头绕同一中心轴回转。所述进气轴头、排气轴头内孔通450～500℃高温烟气，从内孔向外依次设计隔热瓦、迷宫冷却槽、轴承位，所述迷宫冷却槽包括螺旋盘管、汽水混合室、波纹板，螺旋盘管固定在汽水混合室内壁，冷却水从螺旋盘管进入汽水混合室受热蒸发汽化，沸腾产生的气泡撞击螺旋盘管、波纹板迅速破裂为更为细小的气泡，从而使气泡在冷却水中均匀分布，换言之就是避免水汽导热系数相差过大导致室壁金属局部过热产生蠕变。所述回转耙辊体外表面类螺旋线排布耙钉，通过调整耙钉与回转耙辊体断面的夹角，¾数量的耙钉随回转耙辊体旋转向胶块施加向下的推力，¼数量的耙钉随回转耙辊体旋转向胶块施加向上的推力，耙钉对胶块施加向下的推力帮助沥青胶状物与钢丝团顺利出料，两种耙钉的合力对胶块形成搓切作用，搓碎热解碳硬壳使胶块继续热解，同时搅动胶块堆积层形成空隙，热解油气能够从堆积层空隙逸出，热解油气向上流动的过程中与胶块传质传热，这种气液固传质传热效率远远超过回转耙辊体与胶块固固传导热效率。所述回转耙辊体内两端安装有十字支撑架，十字支撑架通过管轴将螺旋叶片固定，高温烟气沿螺旋叶片形成的通道螺旋上升，均匀加热回转耙辊体，避免高温烟气无法流经回转耙辊体死角造成鼓包的问题。
[0017] 发明人发现，回转耙辊体、进气轴头、排气轴头均选用Q345R钢卷制，回转耙辊体、进气轴头、排气轴头分别卷制后应达到Ⅱ级焊缝标准；将螺旋叶片焊接固定在管轴上，整体与十字支撑架拼装送入回转耙辊体卷制筒体内，为防止筒体因焊接局部变形，十字支撑架应采用点焊定位后段焊固定在回转耙辊体内，最后用封头将回转耙辊体两端封堵；进气轴头、排气轴头卷制筒体内埋隔热瓦、外固定螺旋盘管，然后将汽水混合室外盖板焊合，将波纹板安装完毕后应进行水压试验，1.0MPa压力下应保证迷宫冷却槽无渗漏现象。将进气轴头、排气轴头与回转耙辊体连接后回火，再以回转耙辊体的筒体为加工基准，用落地车床车加工进气轴头、排气轴头的轴承位，从而保证回转耙辊体、进气轴头、排气轴头的同轴度；最后将耙钉一一固定在回转耙辊体筒体外表面上，耙钉在回转耙辊体外表面符合类螺旋线排布要求，调整耙钉与回转耙辊体断面的夹角，¾数量的耙钉的夹角为9～16º，方向斜向上，¼数量的耙钉的夹角为9～20º，方向斜向下。
[0018] 发明人发现，采用冷凝工艺将废旧轮胎热解油气分离为常温下易于保存运输的热解油及常温下不凝可燃气体即热解气，同时高品质回收利用冷却水产生的余热蒸汽，余热蒸汽还需要满足蒸汽喷射泵等装置的工作流体要求。热解油气冷凝器设计了二级冷凝器、自然水循环回路，二级冷凝器包括初级管板式冷凝器、次级管板式冷凝器、旋风分离器、回流器、U型液封回流管，初级管板式冷凝器、次级管板式冷凝器管箱内的管束也是自然水循环回路的上升管，热解油气自下而上沿初级管板式冷凝器、次级管板式冷凝器壳程流动，初级管板式冷凝器包括初级管程上接管、初级壳程上接管、初级壳程下接管、初级管程下接管、布液盘、初级冷凝液出口，次级管板式冷凝器包括次级管程上接管、次级壳程上接管、次级壳程下接管、次级管程下接管、次级冷凝液出口，热解油气从初级壳程下接管、初级壳程上接管、次级壳程下接管、次级壳程上接管依次流动冷凝进入旋风分离器，为防止热解气串流，初级冷凝液出口设计有挡堰板，旋风分离器底部设计有U型液封，初级冷凝分离的热解油汇集到初级冷凝液出口，次级冷凝分离的热解油与旋风分离的热解油全部汇集到回流器，再经U型液封回流管输送至布液盘，布液盘包括布气板、分液盖板，布气板上的喷嘴与分液盖板气孔一一对应，布液盘覆盖初级壳程下接管进口，热解气从布气板上的喷嘴喷出，经分液盖板气孔流出时引射热解油回流液混合并传质传热，由于利用次级管板式冷凝器、旋风分离器回流的热解油冷凝液作为冷却介质，从而减少冷凝器的换热面积、降低设备投资，而且这种全回流的方式有利于回收热解气携带油颗粒、提高了热解油的得率。自然水循环回路包括锅筒、联箱、下降管、上升管，冷却水从联箱输注，经初级管程下接管、次级管程下接管流经上升管与壳程的热解油气换热生成蒸汽与水混合物，再经初级管程上接管、次级管程上接管注入锅筒实现蒸汽与水分离，水从下降管返回联箱，完成水自然循环的同时生产出工作蒸汽备用。
[0019] 相对于现有技术，本发明至少含有以下优点：第一，为保证废旧轮胎进料装置处于真空、有惰性气体保护、乏氧的密闭环境中，设计三段式钟罩进料机构的解决方案，顾名思义就是通过钟罩密封将进料机构隔离出初段钟罩储仓、中段钟罩储仓、末段钟罩储仓，废旧轮胎破碎为3～4cm大小胶块，通过提斗小车机构送至初段钟罩储仓暂存，经中段钟罩储仓以惰性尾气吹扫挤出携带空气，再经末段钟罩储仓抽离惰性尾气至真空状态；第二，废旧轮胎热解反应炉产出的热解油的温度为350～400℃，需要冷凝、分馏后加以利用，冷凝通常通过间壁式换热器实现，冷源一般选择冷却水，冷却水吸收热能转化为蒸汽，而多级冷凝产生的不同品质蒸汽加以利用，可作为多级蒸汽喷射器（泵）中的不同压力级别的工作流体来源，也可作为废气透平的冷却蒸汽，达到废旧轮胎热解工艺中物料平衡、水（蒸汽）平衡、能量平衡的要求，以及节约能源、减少排放、循环利用的总目标；第三，为保证废旧轮胎热解后热解炭出料装置处于真空、有惰性气体保护、乏氧的密闭环境中，出料装置的动密封应能解决出料盘体高温热膨胀轴向变形、受热不均径向窜动、密封材料摩擦耗损的技术问题，动密封选择机械密封结构形式，动环摩擦副设计在出料盘体上，静环摩擦副设计为楔型，楔型摩擦环通过螺旋弹簧轴向补偿解决轴向变形的问题，通过将摩擦副设计为楔型和交叠叶片弹簧弹性变形实现径向补偿；第四，采用冷凝工艺将废旧轮胎热解油气分离为常温下易于保存运输的热解油及常温下不凝可燃气体即热解气，同时高品质回收利用冷却水产生的余热蒸汽，余热蒸汽还需要满足蒸汽喷射泵等装置的工作流体要求；第四，由于利用次级管板式冷凝器、旋风分离器回流的热解油冷凝液作为冷却介质，从而减少冷凝器的换热面积、降低设备投资，而且这种全回流的方式有利于回收热解气携带油颗粒、提高了热解油的得率。
