專利名稱：廢氣循環(huán)焚燒固化系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及化工及能源領域，屬于化工設備領域的實用新型。本實用新型適用于化工行業(yè)有機涂料的烘干固化以及有機廢氣的焚燒排放，尤其適用于彩涂鋼板連續(xù)涂漆生產線。
背景技術：
彩涂鋼板生產線是將薄鋼板或鍍鋅鋼板涂上一層彩色油漆，在30 50米長的固化爐內加熱烘干成為市面上常見的彩色鋼板。每個固化爐分為3 5段，每段有一個加熱、 混風室向該段補充熱量對爐內鋼板進行加熱。油漆里的溶劑受熱揮發(fā)成為固化爐廢氣，油漆里的固體成分被固化在鋼板上成為彩色鋼板。油漆廢氣經過焚燒后排往大氣。目前，國內外彩涂鋼板生產線主要有以下4種固化技術1)直燃直排固化技術參見附圖1，固化爐每段設一個燒嘴，燃料燃燒后的煙氣和該段從爐內抽出的循環(huán)爐氣混合后送回爐內加熱鋼板，固化爐有機廢氣不經過焚燒直接排往大氣。該技術為了節(jié)能，犧牲環(huán)保，不設焚燒爐，對環(huán)境嚴重污染。同時，該技術固化爐內可燃氣體濃度在爆炸范圍之內，存在著火、爆炸危險。2)直燃焚燒固化技術參見附圖2，在直燃直排系統的基礎上，增加可燃氣體稀釋和廢氣焚燒爐，解決了直燃直排系統的環(huán)境污染和爆炸危險。缺點增加廢氣排放量，煙 排出的廢氣帶出的物理熱急劇增加，噸鋼板燃料單耗增大。3)空氣間接加熱固化技術參見附圖3，這是國外普遍采用的一項節(jié)能新技術，比直燃焚燒型節(jié)能50% ；該技術取消直燃式設在各段的燃料燒嘴，利用焚燒爐煙氣把冷空氣加熱到600°C以上作為熱源對固化爐進行加熱。缺點是龐大的空氣加熱器提高了固化系統的造價，同時，排煙量大而且溫度高(比第二種略低)，能量浪費仍然嚴重。4)半廢氣焚燒型固化技術參見附圖4，為了進一步減少煙囪排出的廢氣量，在韓國和國內新興一種直燃半焚燒型的固化新技術。該技術將第二、第三兩種技術合為一體，保留直燃式的各段燒嘴，將固化爐廢氣分兩部分抽出，進口段的廢氣抽出送往焚燒爐焚燒后排放，出口段抽出的廢氣代替冷空氣經過換熱器再加熱后送回固化爐各個加熱段幫助加熱固化。該技術由于利用了部分廢氣的余熱并減少了幾乎一半的煙囪排出量，因此，比空氣間接加熱技術又節(jié)能將近 40%左右；缺點是回送的未經焚燒的廢氣增加了固化爐內可燃有機廢氣的濃度，固化爐內可燃氣仍在爆炸范圍之內，有著火、爆炸的危險，同時，煙囪排放的煙氣物理熱仍然很多。綜上，現有的技術中要么為了節(jié)能犧牲環(huán)保和安全，要么為了環(huán)保犧牲節(jié)能，不能兼顧。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種既節(jié)能又環(huán)保且不會給生產設備本身帶來安全威脅的廢氣循環(huán)焚燒固化系統。為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下本實用新型的廢氣循環(huán)焚燒固化系統，包括固化爐、化涂烘干爐、清洗工段堿槽、 洗滌水槽、風機、焚燒爐、換熱器及煙囪，其特征在于所述固化爐的側面安裝有焚燒爐，在所述的焚燒爐后依次設置有第一級換熱器、第二級換熱器和第三級換熱器；第一級換熱器管程的進口通過引風機和固化爐連接，出口和焚燒爐入口連接；第二級換熱器管程的進口通過鼓風機和大氣連接，出口和化涂烘干爐連接；第三級換熱器管程的進口通過水泵和清洗工段堿槽和洗滌水槽的出口連接，出口和清洗工段堿槽和洗滌水槽的進口連接；該三級換熱器的殼程依次通過煙氣管道相通，所述第一級換熱器的殼程入口和所述的焚燒爐出口相通，所述第三級換熱器的殼程出口通過煙氣通道和所述煙囪連通，在第二級換熱器和第三級換熱器之間引出用于輸送作為固化爐熱源的煙氣的熱風通道。所述固化爐的油漆廢氣通過所屬引風機及所屬第一級換熱器的管程進入所屬焚燒爐進行焚燒，焚燒后的的煙氣進入第一級換熱器換熱管外側的煙氣通道再進入第二級換熱器換熱器換熱管外側的煙氣通道，煙氣從第二級換熱器出來后大部分回送到固化爐，另一小部分煙氣通過第三級換熱器換熱管外側的煙氣通道，經過引風機從煙 排往大氣。所述的焚燒爐焚燒后產生的廢煙氣不僅作為所述固化烘干爐的加熱熱源，同時還作為所屬固化爐爐內氣氛的稀釋氣體，保證了固化爐的安全生產。所述焚燒爐的筒體分為兩部分混風結構和設置在該混風結構后的燃燒室，所述混風結構包括設置在焚燒爐筒體中心的燃燒筒和設置在燃燒筒出口和焚燒爐筒體之間的混流裝置；所述燃燒室出口和所述第一級換熱器連接；所述焚燒爐的端頭裝有燃料燒嘴。 所述焚燒爐的是一個圓筒形的筒體，直徑IOOOmm 2000mm，長度5 15m ；所述燃料燒嘴為空燃比可調的短火焰燒嘴。所述的廢氣循環(huán)焚燒固化系統還包括前處理清洗工段和設置在所述的第二級換熱器和煙 之間的第三級換熱器，所述熱風通道在第二級換熱器和第三級換熱器之間引出；所述第三級換熱器為汽水換熱器，和所述前處理清洗工段的清洗水槽構成循環(huán)。所述的熱風管道包括從第二級換熱器和第三級換熱器之間引出的總管及分別和總管相通并連接到固化爐各段的混風室上的支管。所述的固化爐包括初涂爐和精涂爐，所述的抽風管道包括和所述引風機相連的總管、分別和總管相連的初涂爐和精涂爐的干管、再和干管連通并分別連接到初涂爐和精涂爐各段的支管。在所述的每個干管上設有分別連接到工控機的測溫元件、流量測量元件和控制抽風量的電動閥門。所述的焚燒爐焚燒后產生的廢煙氣通過第一級換熱器、第二級換熱器、熱風通道進入所述的固化爐作為稀釋氣體和加熱熱源。彩涂鋼板連續(xù)涂漆生產線的用熱設備包括初涂固化爐、精涂固化爐、化涂烘干爐、堿洗槽和洗滌水槽；本實用新型在固化爐側設置焚燒爐作為熱量產生設備；在熱量產生設備之后設置三級換熱設備第一級換熱器——廢氣預熱器，第二級換熱器——空氣加熱器，第三極換熱器——汽水換熱器(也稱余熱鍋爐)；各換熱器的作用分別是第一級換熱器——廢氣預熱器的作用是把從固化爐抽來的低溫廢氣預熱到較高的溫度，便于送入焚燒爐后快速著火燃燒；第二級換熱器——空氣加熱器的作用是把空氣從室溫加熱到適當的溫度作為化涂烘干爐的熱源；第三極換熱器——汽水換熱器(也稱余熱鍋爐)的作用是把前處理清洗工段的堿洗液及洗滌水進行加熱；用熱設備(固化爐、化涂烘干爐、清洗水槽)是生產線原來固有的設備，新建的焚燒爐安裝在固化爐側面；三個換熱器安裝在焚燒爐后面；煙囪在第三極換熱器之后；抽風管道總管通過干管、支管和固化爐連接，總管出口和引風機進口連接，引風機出口通過管道和第一級換熱器的進口連接，第一級換熱器的出口通過管道和焚燒爐的入口連接；熱風管道從第二級換熱器和第三極換熱器之間引出，通過總管送往固化爐，再通過支管連接到固化爐各段的混風室上。本實用新型的廢氣循環(huán)焚燒固化系統的循環(huán)焚燒、固化的工藝過程如下鋼板涂上彩色油漆進入固化爐受熱后，油漆里的溶劑揮發(fā)變?yōu)橛袡C廢氣(該廢氣有毒、易燃易爆)，有機廢氣被抽風支管從固化爐內抽出，匯集到初涂爐干管和精涂爐干管 (每支干管上設有溫度、流量測量元件和控制抽風量的電動閥門)，兩只干管匯集于抽風總管，通過引風機被送往第一級換熱器(廢氣預熱器)，被加熱后的有機廢氣送往焚燒爐進行焚燒，焚燒后的廢氣(也可稱作煙氣)經過第一級換熱器進入第二級換熱器，從第二級換熱器出來之后分成兩路大部分作為固化爐的熱源通過熱風管道被送往固化爐的各段混風室和該段的循環(huán)風混合后進入固化爐的上下風箱，再通過噴風嘴對鋼板及油漆進行噴流加熱，加熱后的油漆廢氣又被設在固化爐各段的抽風支管抽出，遵照前述被送往焚燒爐焚燒， 完成一個廢氣焚燒、固化的大循環(huán)，如此周而復始的循環(huán)下去；另一路小部分煙氣經過第三極換熱器把堿液和洗滌水加熱，本身溫度進一步降低，然后通過煙管被煙氣引風機送往煙囪排放。本實用新型的有益效果如下本實用新型的廢氣循環(huán)焚燒固化系統，利用直燃式的燃燒物可以直接送往固化爐而不影響普通彩涂鋼板質量的事實，將焚燒爐絕大部分燃燒后的高溫煙氣同樣直接送回固化爐各段作為固化烘干的原理(取消各段的燃料燒嘴)進行循環(huán)焚燒固化。在整個循環(huán)過程中，廢氣身兼三職從固化爐抽出時作為可燃氣載體把油漆廢氣帶往焚燒爐焚燒，焚燒后又作為熱量載體回送回固化爐對爐內鋼板進行加熱，同時，也作為稀釋劑對固化爐內新揮發(fā)出來的油漆氣進行稀釋。本實用新型的廢氣循環(huán)焚燒固化系統，設備相對減少，投資也相對降低，能耗比半焚燒固化又下降50%，同時降低了著火、爆炸的安全隱患，達到環(huán)保排放標準。

圖1為直燃直排固化技術工藝流程圖；圖2為直燃焚燒固化技術工藝流程圖；圖3為空氣間接加熱固化技術工藝流程圖；[0038]圖4為半廢氣焚燒型固化技術工藝流程圖；圖5為本實用新型的廢氣循環(huán)焚燒固化系統的工藝流程圖；圖6為本實用新型的廢氣循環(huán)焚燒固化系統一個實施例結構圖；圖7為本實用新型的廢氣循環(huán)焚燒固化系統的處理工藝和其他四種工藝噸彩鋼板天然氣單耗對比圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型的技術方案和有益效果進一步進行說明。一項好的油漆固化烘干技術必須解決油漆固化的熱源的節(jié)約和固化過程的安全生產問題。參見附圖1至附圖4，傳統的四種方法中，除第三種用被加熱后的熱空氣間接地作為固化爐固化加熱的熱源外，其他三種仍然是以天然氣作為對固化爐進行加熱的熱源， 同時，第四種方法雖然比較節(jié)能，但是廢氣在循環(huán)過程中可燃性的油漆廢氣越來越多，從而給生產設備帶來著火、爆炸等安全隱患。本實用新型的廢氣循環(huán)焚燒固化系統同時解決了節(jié)能、環(huán)保、安全的問題，本實用新型的系統中取消設在固化爐各段的天然氣燒嘴，只在焚燒爐設置一個天然氣燒嘴，參見附圖5.廢氣循環(huán)焚燒固化系統的工藝過程，本實用新型的廢氣循環(huán)焚燒固化系統一改傳統的加熱方法，用油漆廢氣焚燒后的高溫煙氣代替天然氣作為固化爐加熱固化的熱源，熱量主要來自油漆廢氣本身在高溫下裂解燃燒所放出的熱量，滿足不了固化爐需要的熱量時再由設在焚燒爐爐頭的天然氣燒嘴補充，從而達到節(jié)約天然氣的目的。同時，大部分的焚燒爐煙氣不像傳統的方法從煙囪排放，而是返回固化爐作為固化加熱的熱源，從而減少了高溫氣體的排放量，比傳統的工藝更加節(jié)能，返回焚燒爐的煙氣量可以通過設置在各處的風機及閥門控制，比如根據工藝要求可以控制80 %的煙氣返回。參見附圖6，本實用新型的廢氣循環(huán)焚燒固化系統通過廢氣預熱器(即第一級換熱器)先對從固化烘干爐排出的低溫廢氣進行預熱，使其溫度升高，以保證進入焚燒爐后能夠更加快速、充分的燃燒，這樣一方面可以放出更多的熱量，為節(jié)能做貢獻，另一方面，充分燃燒后的煙氣(主要成分是氮氣、二氧化碳和水蒸汽)作為熱源被引入固化爐時可同時充當稀釋氣體，稀釋固化爐內新產生的油漆廢氣(主要成分是笨、甲苯、二甲苯…等有機成分，有毒而且易燃)，使其達到其爆炸下限的25%，同時控制好固化爐內的含氧量和溫度， 消滅著火爆炸的條件，使系統免受著火、爆炸等安全隱患的威脅。參見附圖6，本實用新型的系統在第一級換熱器——“廢氣預熱器”之后設有第二級換熱器——“空氣加熱器”，用于利用廢氣將新鮮空氣加熱，加熱后的新鮮空氣用作化涂烘干爐的熱源，代替原來安裝在化涂烘干爐上的天然氣燒嘴進行加熱，以節(jié)省天然氣的用量。在“空氣加熱器”之后還設置有第三級換熱器-“氣水換熱器”，代替清洗工段原有的鍋爐蒸汽加熱堿洗液和洗滌水，同時本身溫度下降后從煙囪排出。各段溫度的控制可以根據彩涂鋼板的生產工藝設定，以下是一個典型的溫度控制程式通過“廢氣預熱器”將從固化爐抽來的250 310°C的低溫油漆廢氣預熱到500°C左右再送入焚燒爐進行焚燒，焚燒后的煙氣經過兩級換熱器換熱后溫度降到500°C左右，其中 80%左右的焚燒爐廢氣返回固化爐作為熱源和稀釋氣體，20%左右的廢氣通過第三級換熱器把前處理工段的堿液和洗滌水加熱至60°C以上同時自身溫度下降到200°C以下從煙囪排出，同時，常溫空氣經過空氣加熱器被加熱到250°C左右，送往化涂烘干爐作為烘干的熱源。由于固化爐中處理的鋼板的規(guī)格不同、運行速度不同需要的熱量也有所不同，實際生產中可以根據固化爐的熱平衡和整個焚燒固化系統的氣體平衡，通過計算機控制各個風機、 閥門對固化爐的抽氣量和送往固化爐的煙氣溫度進行動態(tài)控制。圖7為本實用新型的廢氣循環(huán)焚燒固化系統的處理工藝和其他四種工藝噸彩鋼板天然氣單耗對比圖，表1為傳統的4種固化系統和本實用新型廢氣循環(huán)焚燒固化系統各種技術性能對比表，可以看出，本方法不僅一次性投資造價低，而且安全環(huán)保、節(jié)能減排，比傳統方法分別節(jié)能75 %、60 %、50 %以上。表1環(huán)保能耗對照表。
權利要求1.廢氣循環(huán)焚燒固化系統，包括固化爐、化涂烘干爐、清洗工段堿槽、洗滌水槽、風機、焚燒爐、換熱器及煙囪，其特征在于所述固化爐的側面安裝有焚燒爐，在所述的焚燒爐后依次設置有第一級換熱器、第二級換熱器和第三級換熱器；第一級換熱器管程的進口通過引風機和固化爐連接，出口和焚燒爐入口連接； 第二級換熱器管程的進口通過鼓風機和大氣連接，出口和化涂烘干爐連接； 第三級換熱器管程的進口通過水泵和清洗工段堿槽和洗滌水槽的出口連接，出口和清洗工段堿槽和洗滌水槽的進口連接；該三級換熱器的殼程依次通過煙氣管道相通，所述第一級換熱器的殼程入口和所述的焚燒爐出口相通，所述第三級換熱器的殼程出口通過煙氣通道和所述煙 連通，在第二級換熱器和第三級換熱器之間引出用于輸送作為固化爐熱源的煙氣的熱風通道。
2.根據權利要求1所述的廢氣循環(huán)焚燒固化系統，其特征在于所述焚燒爐的筒體分為兩部分混風結構和設置在該混風結構后的燃燒室，所述混風結構包括設置在焚燒爐筒體中心的燃燒筒和設置在燃燒筒出口和焚燒爐筒體之間的混流裝置；所述燃燒室出口和所述第一級換熱器的煙氣通道連接；所述焚燒爐的端頭裝有燃料燒嘴。
3.根據權利要求1所述的廢氣循環(huán)焚燒固化系統，其特征在于所述固化爐的油漆廢氣通過所屬引風機及所屬第一級換熱器的管程進入所屬焚燒爐進行焚燒，焚燒后的的煙氣進入第一級換熱器換熱管外側的煙氣通道再進入第二級換熱器換熱器換熱管外側的煙氣通道，煙氣從第二級換熱器出來后大部分回送到固化爐，另一小部分煙氣通過第三級換熱器換熱管外側的煙氣通道，經過引風機從煙 排往大氣。
專利摘要本實用新型公開了一種適用于彩涂鋼板連續(xù)涂漆生產線上對油漆進行烘干固化的廢氣循環(huán)焚燒固化系統，該系統包括固化爐，所述固化爐的側面安裝有焚燒爐，在所述的焚燒爐后依次設置有三級換熱器，在所述的固化烘干爐上連接有抽風管道，該抽風管道的出口處連接一臺引風機，該引風機出口通過管道連接到所述第一級換熱器的進口，所述第一級換熱器的出口通過管道和焚燒爐的入口連接，在第二級換熱器和第三級換熱器之間引出熱風通道，該熱風通道和固化烘干爐連通。本實用新型廢氣循環(huán)焚燒固化系統將經焚燒爐充分焚燒后的煙氣大部分引回固化爐作為熱源，解決了現有系統中存在的節(jié)能、環(huán)保、生產安全不能兼顧的問題。
文檔編號F23G7/06GK201940352SQ20112000964
公開日2011年8月24日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權日2011年1月13日
發(fā)明者侯丙林, 原浩 申請人:北京中競同創(chuàng)能源環(huán)境技術有限公司