CN101862592A

CN101862592A - 一种含可燃性组分废气的净化***和方法

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Publication number: CN101862592A
Application number: CN201010196379A
Authority: CN
Inventors: 李兵; 荆文保; 张辉言
Original assignee: CHANGSHU KEDDY DECORATION MATERIAL Co Ltd
Current assignee: CHANGSHU KEDDY DECORATION MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2010-10-20

Abstract

本发明揭示一种含可燃性组分废气的净化***，用于烘房废气的净化和热能的循环利用，该***包括：烘房、热交换装置、催化反应室、混合室，混合室内有空腔，空腔设有热风输入口、冷风输入口、第一温度控制装置、第一风道控制装置混合输出口，其中，热风输入口与催化反应室相连，以及其中，冷风输入口与烘房相连，以及，混合输出口将冷热混合气体输入烘房内；该净化***相对于现有技术具有以下效果：1、可燃性气体净化吸收效率高；2、多余热量能够循环利用，减少了大量常规能源的消耗，节能效果明显，降低企业生产成本；3、保证烘房烤漆产品的质量。同时本发明还公开了一种含可燃性组分废气的净化方法。

Description

一种含可燃性组分废气的净化***和方法

技术领域

本发明主要涉及废气的净化***和方法，尤其涉及去除可燃性废气的***和方法，更具体而言，本发明涉及去除涂料烘烤过程中产生的可燃性废气的***和方法。

背景技术

在涂料烘烤过程中一般都会产生可燃性组分的气体，当可燃性气体遇到相应的助燃介质时，同时可燃气体达到一定的比例后，并在点火源作用下，能够引起燃烧或***，其危害性主要视其***极限，***下限数值越小、***下限与上限之间的范围越大，越危险；另外，许多可燃气体本身具有毒性。

目前，还有极少数企业，直接将废气排放至室外，不作任何净化处理，严重污染周边环境。但是大多数企业通常采用以下废气净化方法：

1、热力燃烧法，该种净化方法一般用于处理废气中含可燃组分浓度较低的情况，它可以直接在空气中燃烧。由于废气中可燃组分的浓度很低，燃烧过程中所放出的热量不足以满足燃烧过程所需的热量。因此，废气本身不能作为燃料，只能作为辅助燃料燃烧过程中的助燃气体，运行能耗较高，不利于工业化推广。

2、催化燃烧法，催化燃烧法的优点在于：①可以降低有机废气的起始燃烧温度。例如甲醇、甲醛在以氧化铝为载体的Pt催化剂(Pt/Al2O3)的作用下，室温下就开始燃烧，而直接燃烧法起始燃烧点通常为300～600℃；②燃烧不受碳氢化合物浓度的限制；③基本上不会造成二次污染；④设备较简单，投资少，见效快。但是，催化燃烧法也同样存在相应的不可避免的缺陷：①催化剂易中毒和不耐高温；②易使催化剂中毒的物质有焦油、油烟、粉尘、铅化合物和硫、磷、卤族元素的化合物等。

为了弥补热力燃烧法和催化燃烧法的缺点，现有技术还公开一种可燃性废气的净化方法，一方面能净化废气，另一方面，能够对能耗循环利用；如中国发明专利CN200310109117，名称为“烘房净化处理和能源回收利用***和装置”，揭示了一种烘房废气处理及能源回收利用的***及其装置，采用循环***，将热交换、加热、催化燃烧置于一体，包括：(1)烘房排出的废气经收集后进入热交换器进入热交换预加热；(2)预加热的废气进入加热室加热；(3)加热后废气过滤后由引风机抽取进入催化室催化燃烧；(4)燃烧后的净化气体进入烘房提供热量；多余部分气体进入热交换器为废气提供热量后排出。热量在装置内部循环利用，在废气进行处理的同时，又能提供烘房所需加热气体；装置结构紧凑、空间体积较小，安装方便，热能利用率高。但是该种***在热量回收过程中，导致烘房温度不均匀，从而直接影响烤漆质量，其表现为烤漆颜色不均匀。

可见，现有技术中的净化方法都存在各自的缺陷，不能够在实现废气净化的同时，保持较高的热量回收效率，并且保证烘房烤漆产品本身的质量。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的缺点，提供一种改进的废气净化***，即可以完全去除废气中的可燃性气体，又能够使热能的循环利用，同时又提高了烘房烤漆产品的质量。

一种含可燃性组分废气的净化***，用于烘房废气的净化和热能的循环利用，其特征在于，该***包括：

烘房，用于对产品进行烤漆烘干，并排出废气；

热交换装置，与烘房相连接，对废气进行预热；

催化反应室，与热交换装置相连接，该反应室设有催化剂，催化剂与加热后的废气进行反应并生成净化气体；

混合室，设置于催化反应室与烘房之间，混合室内有空腔，空腔设有热风输入口、冷风输入口、混合输出口，其中，热风输入口与热交换装置相连，以及其中，冷风输入口与烘房相连，以及，混合输出口将冷热混合气体输入烘房内；

第一温度控制装置，与烘房相连，用于监测烘房温度；

第一风道控制装置，与第一温度监控装置连接，并设置于热交换装置与混合室之间，该装置基于炉内温度控制装置反馈的信号，控制热风是否进入混合室。

在本发明一个优选实施例中，含可燃性组分废气的净化***，还包括第二温度控制装置、第二风道控制装置，其中，所述第二温度控制装置设置于混合室与催化反应室之间的风道内，以及其中，所述第二风道控制装置一方面与催化反应室相连，另一方面与外部空间相连。

在本发明一个优选实施例中，所述温度监控装置包括，热电偶、与热电偶相连的温控表、与温控表相连的电动执行器，其中，所述电动控制器分别连接控制第一、第二风道控制装置。

在本发明一个优选实施例中，所述烘房设置有4个第一温度控制装置，4个第一温度控制装置沿烘房长度方向均匀分布。

在本发明一个优选实施例中，所述第一温度控制装置连接有4个第一风道控制装置。

在本发明一个优选实施例中，所述含可燃性组分废气的净化***具有4个混合室，4个混合室沿烘房长度方向均匀分布。

在本发明一个优选实施例中，所述烘房排出的废气为C₈H₁₀，所述催化剂为γ-Al₂O₃，其催化反应为C₈H₁₀+γ-Al₂O₃→CO₂+H₂O。

本发明的另一目的在于，提供一种含可燃性组分废气的净化方法，该方法将热量在***内部进行循环利用，具有节能减排的效果，同时又能保证烤漆产品的质量。

一种含可燃性组分废气的净化方法，用于烘房废气的净化和热能的循环利用，该方法按以下步骤进行：

第一步，将烘房排出的废气进行预热；

第二步，将预热后的废气与催化剂进行催化反应，生成净化气体；

第三步，将催化反应后的热风与烘房内的冷风进行混合；

第四步，将混合后的气体输入烘房内。

在本发明一个优选实施例中，所述方法还包括步骤：当烘房内温度过高时，步骤4内的混合气体不能进入混合室。

在本发明一个优选实施例中，所述方法进一步包括步骤：当催化反应后的热风温度过高时，步骤4内的混合气体排向外部空间。

本发明揭示的一种含可燃性组分废气的净化***和方法相对于现有技术具有以下效果：1、可燃性气体净化吸收效率高；2、多余热量能够循环利用，减少了大量常规能源的消耗，节能效果明显，降低企业生产成本；3、保证烘房烤漆产品的质量。

附图说明

图1是本发明优选实施例的废气净化***的流程原理图；

图2是本发明废气净化***的优先总装示意图；

图3是本发明优先实施例的热交换装置的俯视图；

图4是本发明优先实施例的热交换装置的剖面图；

图5是本发明优先实施例的换热管的换热原理图；

图6是本发明优先实施例的废气净化方法的流程示意图；

图中，100为烘房、200为催化反应室、300为热交换装置、310为热交换器、320为风道、311为热交换管，400混合室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，是本发明的废气净化***的流程原理图，在本发明优选实施例中，该发明主要针对铝塑板的涂料烘烤，因此其挥发出的废气的主要成分为二甲苯，二甲苯属于可燃性气体的一种。本发明实施例中的净化***，首先通过风机将二甲苯从烘房100中引出，进入热交换装置300进行预加热，热交换装置300采用焦炭作为原料进行加热，至所以采用工业用煤进行加热，而并没有采用诸如工业电炉或工业柴油进行加热，其道理也是显而易见地，工业用煤的成本远小于其它方式的加热，给企业降低了运行费用，经申请人计算，采用焦炭进行加热与工业电炉相比，其运行费用能够降低65％～90％，二甲苯经热交换装置300预加热至400～500℃后，进入催化反应室200，该反应室设有催化剂，在本发明实施例中，主要针对二甲苯废气的净化吸收，相应地采用γ-Al₂O₃作为催化剂，其催化反应方程式为C₈H₁₀+γ-Al₂O₃→CO₂+H₂O，反应后的净化气体温度较高，大约在500℃以上，申请人将该温度较高的净化气体称之为“热风”，以及，由于烘房100内温度相对较低因此将烘房内的气体称之为“冷风”。热风通过风机的吸引进入混合室400，该混合室400设有空腔，空腔设有热风输入口、冷风输入口、混合输出口，顾名思义，热风输入口吸入的是催化反应室排出的热风，冷风输入口吸入的是烘房内的冷风，热风和冷风在混合室内混合后，通过混合输出口排出，并进入烘房，由于催化反应室200排出的热风温度在500℃以上，而烘房100内的温度在180～250℃之间，如果热风直接进入烘房100内，由于两者的温差较大，使得烘房100内温度不均匀，导致烤漆产品的颜色不均匀，影响其质量，故申请人在催化反应室和烘房之间设置混合室400，其目的在于，防止热能循环利用时，冷、热风温差过大导致产品的颜色不均匀。另外，为了控制烘房100内的温度，因此烘房100设置有第一温度控制装置，该第一温度控制装置与一第一风道控制装置相连，第一风道控制装置实际为一阀门，当第一温度控制装置监测到烘房100内温度180～250℃时，将给阀门发出关闭指令，从而使得热风不能进入混合室400。此外，为了控制风道内的温度，申请人还在催化反应室200和混合室400之间设置有第二风道控制装置，该装置也为一阀门，同时阀门受第二温度控制装置控制，第二温度控制装置主要采集混合室400与烘房100之间风道内的温度信息，当该处温度达到280～300℃时，第二温度控制装置将信号传递给第二风道控制装置，并使其打开，该阀门一面与催化反应室相连，另一方面与外部空间相连，因此阀门打开后，热气体能够排出***外，从而保证***内温度控制在合理范围之内。

需要说明的是，在本发明实施例中，第一、二温度控制装置均包括热电偶、与热电偶相连的温控表、与温控表相连的电动执行器，同时电动执行器分别控制与之相连的第一、第二风道控制装置。由于温度控制装置控制风道控制装置的技术属于自动化领域的公知技术，且不为本发明的创新之处，故申请人只对其作简单描述。

请继续参阅图1并结合图2，图2本发明废气净化***的优先总装示意图，作为本发明的优先实施方式，申请人将烘房沿其长度方向划分成4个区域，分别为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区，其中，Ⅰ区用于对铝塑板的预热，Ⅱ区、Ⅲ区用于对铝塑板的加热固化，Ⅳ区用于对铝塑板的降温处理。相应地，每个区分别设有1个第一温度控制装置，每个第一温度控制装置分别控制1个第一风道控制装置，以及相应地，每个区还设置有1个混合室。另外，Ⅰ区温度控制范围在150～180℃，Ⅱ区温度控制范围在180～240℃，Ⅲ区温度控制范围在240～250℃、Ⅳ区温度控制范围在220～240℃，当温度达到每个区预先设定的范围值内，与每个区相对应地第一温度控制装置将指令相应阀门的闭合。此外，为了提高混合室内的冷、热气体的换热效率，每个混合室安装有风机。

图3为本发明热交换装置的俯视图，从图中可以看出，热交换装置300设有若干个热交换器310，每个热交换器310由若干个热交换管311组合而成，若以该图为例，热交换装置300具有4个热交换器，但热交换器310的数量并不局限于本发明的优先实施方式，可以根据实际需要设置多个热交换器310，热交换器310采用S型结构排列，热交换器310端部设有连通的风道，由于热交换器310成S型排列，因此气体在热交换装置300内经过时，也将成S型路线流动，增加了换热面积，从而在单位体积内大大提高了气体的热交换效率。图中，箭头方向为经过焦炭加热后的热气流的流动方向，烘房100内的废气在换热管311内流动，并与热气流进行换热。

再结合图4所示，图4为热交换装置300的剖面图，从图中可以看出，热交换装置300的热交换管311的分布方式，每一行热交换管311与相邻一行的热交换管311彼此交错排列，并进一步结合图5所示，当热气流从左向右流动时，首先撞击中间的热交换管，然后向两侧反弹，反弹后的热气流又能够撞击相邻一行的热交换管311，从而能够进一步提高***的热交换性能。

另外，作为本发明的一个优先实施方式，热交换管311采用波纹式热交换管，由于波纹式热交换管，由于波纹管表面凹凸的外形，使流体在管内形成较强的湍流，从而大大提高管内外表面的换热系数，使换热器整体换热效率比列管式的提高2～3倍。波纹管通过热胀冷缩而具有自动脱垢作用，因而不易结垢，自行补偿温差产生的热应力。

图6为本发明所述的含可燃性组分废气的净化方法，包括以下步骤：

S01，将烘房排出的废气进行预热；

具体地说，通过热交换装置，将废气进行加热。热交换装置的热交换器采用S型排列，大大增加换热效率；并且，热交换器的每一行热交换管与相邻一行的热交换管彼此交错排列，进一步提高交换效率；而且，热交换管采用波纹式热交换管，由于波纹管表面凹凸的外形，使流体在管内形成较强的湍流，从而大大提高管内外表面的换热系数，使换热器整体换热效率比列管式的提高2～3倍。波纹管通过热胀冷缩而具有自动脱垢作用，因而不易结垢，自行补偿温差产生的热应力。

S02，将加热后的废气与催化剂进行催化反应，生成净化气体；

具体地说，加热后废气温度达到400～500℃，其反应方程式为，C₈H₁₀+γ-Al₂O₃→CO₂+H₂O。

S03，将催化反应后的热风与烘房内的冷风进行混合；

具体地说，通过混合室，将热风和冷风混合并排出。

S04，将混合后的气体输入烘房内。

作为本发明净化方法的一个优先实施方式，当烘房内温度过高时，步骤S04的混合气体不能进入混合室，从而将烘房内的温度控制在180～250℃之间。

作为本发明净化方法的再一个优先实施方式，当催化反应后的热风温度过高时，步骤4内的混合气体排向外部空间，使净化***内温度控制在300℃之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims

1.一种含可燃性组分废气的净化***，用于烘房废气的净化和热能的循环利用，其特征在于，该***包括：

烘房，用于对产品进行烤漆烘干，并排出废气；

热交换装置，与烘房相连接，对废气进行预热；

催化反应室，与热交换装置相连接，该反应室设有催化剂，催化剂与预热后的废气进行反应并生成净化气体；

混合室，设置于催化反应室与烘房之间，混合室内有空腔，空腔设有热风输入口、冷风输入口、混合输出口，其中，热风输入口与催化反应室相连，以及其中，冷风输入口与烘房相连，以及，混合输出口将冷热混合气体输入烘房内；

第一温度控制装置，与烘房相连，用于监测烘房温度；

第一风道控制装置，与第一温度监控装置连接，并设置于催化反应室与混合室之间，该装置基于炉内温度控制装置反馈的信号，控制热风是否进混合室。

2.根据权利要求1所述的含可燃性组分废气的净化***，其特征在于，含可燃性组分废气的净化***，还包括第二温度控制装置、第二风道控制装置，其中，所述第二温度控制装置设置于混合室与催化反应室之间的风道内，以及其中，所述第二风道控制装置一方面与催化反应室相连，另一方面与外部空间相连。

3.根据权利要求1或2所述的含可燃性组分废气的净化***，其特征在于，所述温度监控装置包括，热电偶、与热电偶相连的温控表、与温控表相连的电动执行器，其中，所述电动控制器分别连接控制第一、第二风道控制装置。

4.根据权利要求1或2所述的含可燃性组分废气的净化***，其特征在于，所述烘房设置有4个第一温度控制装置，4个第一温度控制装置沿烘房长度方向均匀分布。

5.根据权利要求1或2所述的含可燃性组分废气的净化***，其特征在于，所述第一温度控制装置连接有4个第一风道控制装置。

6.根据权利要求1或2所述的含可燃性组分废气的净化***，其特征在于，所述含可燃性组分废气的净化***具有4个混合室，4个混合室沿烘房长度方向均匀分布。

7.根据权利要求1或2所述的含可燃性组分废气的净化***，其特征在于，所述烘房排出的废气为C₈H₁₀，所述催化剂为γ-Al₂O₃，其催化反应为C₈H₁₀+γ-Al₂O₃→CO₂+H₂O。

8.一种含可燃性组分废气的净化方法，用于烘房废气的净化和热能的循环利用，该方法按以下步骤进行：

第一步，将烘房排出的废气进行预热；

第三步，将催化反应后的热风与烘房内的冷风进行混合；

第四步，将混合后的气体输入烘房内。

9.根据权利要求8所述的含可燃性组分废气的净化方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：当烘房内温度过高时，步骤4内的混合气体不能进入混合室。

10.根据权利要求9所述的含可燃性组分废气的净化方法，其特征在于，所述方法进一步包括步骤：当催化反应后的热风温度过高时，步骤4内的混合气体排向外部空间。