新型连续式废旧橡胶裂解设备的设计与仿真

摘要

能源和环保是人类发展面临的两个重大问题。随着科技的不断进步和经济的快速发展，橡胶制品的种类和产量迅速增加。大量的废旧橡胶对环境造成了威胁，但其本身也是一种资源。在我国橡胶资源短缺的形势下，研究废旧橡胶的高值化利用至关重要。与其他的废旧橡胶处理方式相比，裂解方法节能环保、经济效益好，是具有广阔应用前景的研究课题。
　　本文对常见的废旧橡胶处理方式进行了阐述，提出了一种新型废弃资源转化方法——微波裂解。基于微波加热的优点以及当前各种裂解装置的局限性，设计了一套连续式废旧橡胶微波裂解设备。设备采用隧道窑结构形式，根据微波裂解的机理和影响裂解的因素，结合小型实验装置的设计经验，确定了以无轴螺旋进料、马蹄链拖动、多组微波发生器组合的设计方案。
　　针对微波的传输和反射较复杂的特点，本文依据电磁场理论，结合HFSS软件对所设计的裂解设备进行了模拟仿真。对波导结构进行优化，提高了能量传输效率；对裂解设备进行实体建模，得到了场能分布情况，仿真结果验证了能量处于均匀分布状态；对腔体进行扼流分析，采用两组金属挡板进行谐振滤波，有效抑制了设备的微波泄漏。
　　实验表明，本课题研究的废旧橡胶裂解设备处理量大且能连续生产，具有操作稳定、裂解效果好、节能环保等优点。相关的设计和结论为今后微波裂解设备的进一步研究提供了参考。