将废轮胎破碎后置于回转窑中隔绝氧气热解,能够得到固、液、气三相产物,经过后续处理可以实现废轮胎的回收和资源化利用。然而,当前轮胎裂解反应器能耗高,裂解产物品质低,是制约轮胎裂解产业发展的技术瓶颈。研究裂解反应器内轮胎颗粒的运动-传热耦合关系是建立裂解反应器数学模型并进行反应器优化设计的关键,本文首先利用DEM方法建立了废轮胎颗粒在回转窑中热解的运动-传热耦合模型,并在百吨级中式装置上进行了模型修正,最后在1万吨/年的工业装置上完成了工业级验证。论文的具体工作如下:首先利用离散元软件EDEM对轮胎颗粒在中试回转窑中的运动进行了数值模拟,得到了每个颗粒的实时坐标,以颗粒坐标作为传热环境判断准则,建立了运动-传热耦合数学模。利用该数学模型模拟了不同热解工况条件下回转窑反应器内的温度分布,研究发现随着回转窑的转速,颗粒粒径,反应器壁温是影响裂解反应器内温度分布的最主要因素。当回转窑转速由0.5 r/min提高到5 r/min,颗粒最终温度由500 ℃降低到285 ℃,温度方差由30℃降低到8 ℃;颗粒粒径对颗粒温升趋势影响不大,但当颗粒粒径由30 mm降低到5 mm时,颗粒最终温度由350 ℃升高到498 ℃,温度方差由45 ℃降低到12 ℃;壁面温度对温度方差的影响较小,但对颗粒最终温度影响较大,当壁面温度从300 ℃升高700 ℃时,颗粒最终温度升高了近300 ℃,温度方差由13 ℃增长到24 ℃。随后,将初步建立的运动-传热耦合模型在百吨级中试装置上进行实验验证,对比实验测量的轴向温度值与模型计算值发现,在回转窑转速低于1.5 r/min时,在30-347 ℃的升温阶段,实验值与模拟值的温度偏差均低于10%;然而,当温度继续升高进入剧烈的热解反应阶段后,实验值与模拟值温度偏差急剧增大,最大达到了22.3%。将反应热源项和颗粒质量缩减方程及导热系数变化方程加入耦合模型进行修正后,实验值与模拟值的温度偏差可降低到9.7%以下,精度可满足工业模拟要求。最后将修正完成的模型在双星集团建于汝南的1万吨/年的连续式裂解反应器上进行工业验证,对比分析了不同热风温度,进料量,回转窑转速等多种工况下回转窑内温度的模拟计算值与装置实际测量值。通过在不同工况下的反应器尾端温度实测值与计算值进行比对发现,在回转窑转速为1 r/min,进料量200Kg/h,热风温度650 ℃的典型的运行工况下,模拟值与测量值的温度偏差为20 ℃。多种工况下的模拟值与测量值的温度偏差最大为25 ℃,相对误差最大为6.38%。该模型的建立与验证可对反应器的优化设计提供模型基础。