Использование глубокого охлаждения для повышения энергоэффективности технологии переработки изношенных автомобильных шин

УДК 67.05

А. А. Филонычев, В. В. Акшинская

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЛУБОКОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ

ИЗНОШЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН

Ключевые слова: переработка шин; низкотемпературное охлаждение; повышение энергоэффективности; увеличение

ресурса инструмента.

Применение глубокого охлаждения позволяет повысить энергетическую эффективность технологии переработки изношенных автомобильных шин, повысить качество конечного продукта и увеличить ресурс режущего инструмента. Теплота снимаемая с холодильной установки глубокого охлаждения используется в технологическом процессе и для обогрева помещения.

Keywords: Recycling of tires; low temperature refrigeration; increasing energy efficiency; increase tool life.

Application of deep cooling can improve the energy efficiency of processing technology used tires, improve product quality and extend the life of the cutting tool. The heat from the refrigeration unit removable deep cooling is used in the process and for heating

Проблема переработки изношенных шин имеет важное экологическое значение, поскольку изношенные шины накапливаются в местах их эксплуатации. Вывозимые на свалки или рассеянные на окружающих территориях, шины длительное время загрязняют окружающую среду вследствие высокой стойкости их компонентов к воздействию внешних факторов.

Измельчение автомобильных шин в резиновую крошку считается наиболее привлекательным методом их переработки, поскольку он позволяет максимально сохранить физические свойства резины в продуктах переработки.

Классическая переработка автомобильных шин измельчением валками при температуре окружающей среды имеет ряд недостатков. Форма частиц резины, получаемых при измельчении шин классическим способом и абсолютно произвольна, а их поверхность рваная, что усиливает процесс оксидации в условиях повышения температуры, возникающего при измельчении резины на валках. При этом изменяются свойства исходного материала, что приводит к снижению качества получаемой резиновой крошки и практически полностью исключается возможность ее применения в высокотехнологичных резинотехнических

производствах.

При использовании классического способа измельчения резины невозможно достигнуть высокой степени сепарирования резиновой крошки от остатков текстиля и металлического корда, даже при наличии специальных магнитных сепараторов и устройств типа - «циклон». Это приводит к снижению качества получаемого продукта и к увеличению износа оборудования из-за наличия металлических включений

Вследствие повышенного пылевыделения и высоких температур, возникающих при перемалывании резины, а также активных химических выделений в атмосферу производство

по переработке изношенных автомобильных шин относится к разряду экологически опасных.

Кроме того, при температуре окружающей среды изношенные автомобильные шины обладают значительной прочностью и достаточно высокой вязкостью, что вызывает значительный износ режущего и размалывающего оборудования - ножей, шнеков. Достаточно высокая скорость износа инструмента приводит к значительным затратам на его обслуживание и замену, а также к необходимости сравнительно частым остановкам производственного процесса для выполнения операций по замене режущего инструмента.

Предлагается использовать

низкотемпературное измельчение автомобильных шин с их охлаждением до состояния стеклования. При использовании данной технологии шины охлаждаются до температуры -80...-90 °С и затем измельчаются с последующим отделением металлического корда и текстиля. Резина охлажденная до состояния стеклования разрушается при очень малом силовом воздействии, что позволяет использовать в установке измельчения двигатели пониженной мощности. Данная технология позволяет получать резиновую крошку с заданными параметрами и гладкой поверхностью частиц, что значительно улучшает ее физико-химические свойства и позволяет использовать для изготовления новых резиновых изделий с количеством включения до 80%.

Малое усилие разрушения резины в состоянии стеклования позволяет существенно повысить ресурс режущего и измельчительного инструмента.

При измельчении резины охлажденной до низких температур, практически не образуется крупных включений, которые необходимо отправлять на повторное измельчение.

Кроме того, при низкой температуре резины практически отсутствует выделение из нее токсических веществ в атмосферу и удельное

пылеобразование в процессе намного ниже чем при измельчении в области нормальных температур. Охлаждение автомобильных шин предлагается производить охлаждающем устройстве туннельного типа, оборудованным высокопроизводительными воздухоохладителями. Охлаждающий аппарат (рис.1) устанавливается непосредственно перед аппаратом для измельчения. Через аппарат проходит конвейерная лента, на которую с одной стороны укладывается вымытые шины. При движении конвейера шины поступают в устройство через входной люк 1, который свободно качается на шарнирах, позволяя быстро закрыть входное отверстие для уменьшения теплопритоков в аппарат. Корпус аппарата 2 выполнен из двух слоев металла, между которыми имеется теплоизоляция из вспененного полиуретана. Охлаждение шин обеспечивает шесть воздухоохладителей 5. Конвейерная лента движется по направляющим 4. Охлажденные в аппарате шины выгружаются через выходной люк 3 устройство которого аналогично входному люку.

/ 7 3

Рис. 1 - Конструкция охлаждающего аппарата: 1 - входной люк; 2 - корпус; 3 - выходной люк; 4 -направляющая конвейерной ленты; 5 -воздухоохладитель

Охлаждение обеспечивает каскадная холодильная машина, имеющая высокую энергоэффективность.

Необходимая холодильной установки определяется по соотношению:

N = а • с • д-(11 -12), где а - коэффициент учета внешних теплопритоков; с - средняя теплоемкость охлаждаемых шин; д -

массовое поступление шин на охлаждение; 11-температура шин до охлаждения; 12- температура шин после охлаждения.

Избыточная тепловая энергия составляет значительную долю от установленной потребляемой мощности холодильного оборудования. Тепло, отводимое от компрессоров и конденсатора холодильной установки может использоваться для подогрева воды (мойка шин), подогрева воздуха (сушка шин) и подогрева воздуха в помещении в зимний период. Компоненты, которые позволяют это делать - система скоростных теплообменников, эффективно снимающая тепловую энергию, сбрасываемую горячей частью холодильной машины.

Количество теплоты снимаемое в теплообменниках определяется соотношением:

Q = Y (mk • qk • l|^

где Y - коэффициент эффективности теплообменников; mk - массовый расход холодильного агента через конденсатор; qk -удельная тепловая нагрузка на конденсатор; mi -массовый расход холодильного агента через i-й компрессор; l| - удельная работа i-го компрессора.

Применение глубокого охлаждения при переработке изношенных автомобильных шин позволяет: уменьшить мощность электропривода измельчительной установки, повысить качество получаемой резиновой крошки, увеличить ресурс режущего инструмента, снизить количество вредных выбросов в процессе переработки.

Значительное уменьшение мощности электродвигателей измельчительной установки и эффективное использование теплоты, снимаемой с холодильной машины для подогрева воды, воздуха и помещения позволяют значительно повысить энергетическую эффективность технологического процесса.

Литература

1. Арутюнян. А.А. Основы энергосбережения / А.А. Арутюнян.М.: Энергосервис, 2007. 601 с

2. Бобович Б.Б. Переработка отходов производства и потребления / Б.Б. Бобович, В.В. Девяткин М.: Интермет Инжиниринг, 2000. 496 с.

3. Ибраев А.М. Анализ энергетических потерь парокомпрессионной холодильной машины, связанных с процессом перегрева рабочего тела в испарителе. А.М. Ибраев, М.С. Хамидуллин, И.И. Шарапов, Р.Д. Шарапова // Вестник Казан. технолог. ун-та. - 2013. -Т.16 -№ 21. - С. 238-241.

4. Ибраев А. М. Влияние потерь от перегрева на эффективность работы парокомпрессионных холодильных машин. А.М. Ибраев, М.С. Хамидуллин, Т.Н. Мустафин // Вестник Казан. технолог. ун-та. -2013. -№ 7. - С. 225-229.

5. Сметанин В И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления / В.И. Сметанин М.: Колос, 2000. 232 с

© А. А. Филонычев - ассистент кафедры холодильной техники и технологий КНИТУ, andref@bk.ru; В. В. Акшинская -ассистент кафедры холодильной техники и технологий КНИТУ, mveronika@yandex.ru.

© А. А. Filonychev - assistant Department Refrigeration equipment and technologies KNRTU, andref@bk.ru; V. V. Akshinskaya -assistant Department Refrigeration equipment and technologies KNRTU, mveronika@yandex.ru.