其核心工作原理是利用一个缓慢旋转、略微倾斜的筒体,使树脂在动态翻滚中,顺序通过三个不同的温度区域,完成从“湿废料”到“干活化产品”的转变。
过程流程:失效湿树脂 → 进料 → 干燥段 → 活化段 → 冷却段 → 出料 → 再生干树脂
1. 干燥段
位置:回转炉的进料端(高端)。
温度:相对较低,通常在 100°C - 200°C。
目的:蒸发树脂颗粒表面及内部孔隙中的自由水和部分结合水。如果含湿量高的树脂直接进入高温区,会导致水分急剧汽化,造成树脂颗粒“爆裂”粉化,同时消耗大量潜热,影响热效率。
关键:利用来自高温段的热尾气逆流或并流通过此段,实现热量回收,节能高效。
2. 活化(焙烧/再生)段
位置:回转炉的中段,是核心区域。
温度:根据树脂种类和污染物性质严格控制,通常在 200°C - 600°C(大多数离子交换树脂在300-450°C)。此温度必须高于有机污染物的分解温度,但低于树脂骨架的热分解温度。
物理化学过程:
热解:在缺氧或无氧条件下,有机物大分子链断裂,分解为小分子挥发性气体。
氧化:在有控制通入的少量空气或富氧气氛中,有机物被燃烧成CO₂和H₂O(更彻底,但需精确控氧以防树脂烧毁)。
孔道恢复:高温有助于清除堵塞在树脂微孔内的顽固污染物,恢复其比表面积和孔容积。
关键:精确的温度控制和气氛控制(常采用惰性气体如N₂保护,或低氧分压燃烧),是决定活化效果和保护树脂寿命的核心。
3. 冷却段
位置:回转炉的出料端(低端)。
目的:将高温树脂冷却至接近室温(通常<50°C),便于后续包装、储存或直接投用。防止热树脂接触空气发生氧化。
冷却方式:
间接风冷:在筒体外部鼓风冷却。
直接风冷:向筒体内通入洁净的冷空气或惰性气体进行逆流冷却(同时气体被预热,可回收热量)。
运动的实现:筒体有约 1-5° 的倾斜角,并在电机的驱动下以 0.5-5 RPM 的低速旋转。树脂在筒体内壁的“抄板”作用下被反复抄起、洒落,形成均匀的料幕,与热介质充分接触,并同时因重力作用沿倾斜方向缓慢向出料端移动。停留时间通过调节转速和倾角来控制。
一台完整的树脂活化回转炉系统远不止一个转筒,它是一个复杂的系统工程。主要组成部分如下:
1. 回转筒体
心脏部件。由耐热合金钢(如310S不锈钢)制成,能承受高温和一定腐蚀。
内部:沿轴向和周向布置有各种形式的抄板(如升举式、扇形等),用于提升和抛洒树脂,增加热接触面积。
外部:装有大齿圈和滚圈,支撑在托轮上,并由驱动装置(电机、减速机、小齿轮)带动旋转。
2. 加热系统
直接加热式:燃烧器或电热元件直接伸入筒体内,火焰或辐射热直接作用于树脂。热效率高,但温度控制难度大,可能产生局部过热。
间接加热式:
夹套式:在回转筒体外包裹一个固定加热夹套,通入热烟道气或导热油。
外热式:整个回转筒体置于一个固定的燃烧室(炉膛) 内,由燃料(燃气、燃油)燃烧产生的热辐射和对流来加热筒壁,再传导给树脂。这是最常用、最可控的方式,能精确控制工艺气氛,防止树脂接触明火。
热风式:通过独立的热风炉产生洁净热风,直接通入回转筒体与树脂接触换热。
3. 驱动与支撑系统
驱动系统:电机、减速机、联轴器、小齿轮,驱动大齿圈使筒体旋转。
支撑系统:两套或多套托轮与滚圈组合,承载筒体重量。配有挡轮防止筒体轴向窜动。
4. 进料与出料系统
进料端:螺旋给料机(确保连续稳定)、密封料仓(防止空气进入)、密封装置(如迷宫式、鱼鳞片式,防止漏料漏气)。
出料端:出料罩、冷却螺旋输送机(或直接接入冷却段)、密封装置。
5. 尾气处理系统(环保关键!)
活化过程会产生含粉尘、有机物蒸汽(VOCs)、酸性气体(如SO₂、HCl) 的复杂尾气,必须严格处理。
流程:尾气从进料端/出料端抽出 → 旋风除尘器(去除大部分颗粒粉尘)→ 二次燃烧室(RTO/TO)(将VOCs彻底高温氧化)→ 急冷塔(降温)→ 碱液喷淋洗涤塔(脱酸)→ 湿式静电除尘/活性炭吸附(深度净化)→ 达标排放。
6. 控制系统(大脑)
核心控制参数:各段温度(多点热电偶监测)、筒体转速、系统负压、氧含量、进料速度。
实现方式:采用PLC或DCS系统,实现自动化联锁控制、数据记录、报警和紧急停机。触摸屏人机界面方便操作。