一种同时处理多个石墨化炉尾气的设备及尾气处理方法
技术领域
本发明涉及石墨、太阳能光伏、冶金、化工、机械、电子、电镀、医药等行业尾气的净化处理设备及尾气处理方法,特别涉及一种同时处理多个石墨化炉尾气的设备及尾气处理方法。
背景技术
石墨化炉加热到纯化温度时通入卤素气体(如氯气),卤素气体在高温条件下与石墨材料内的杂质元素如Fe、Ca、Ba、K、B等发生反应,生成卤化物。这些新的化合物在纯化温度时为气态,从石墨化炉的排气口释放出来,一部分没有参与纯化化学反应的卤素气体和原料在高温下溢出的二氧化硫和粉尘也从石墨化炉的排气口释放出来。
从石墨化炉出来的含氯尾气温度达170~190℃,经风管输送后首先进入石墨换热器。通过石墨换热器后,尾气温度从170~190℃降至70~75℃。经冷却至70~75℃的尾气在引风机的作用下进入水吸收填料塔。水吸收填料塔采用自然水作为吸收介质,主要作用为:(1)继续降低尾气温度。(2)吸收一部分的Cl2和HCl气体。通过吸收液吸收后,尾气中10%的氯气可被去除,温度降至30~40℃。进一步冷却后的含氯尾气在引风机的作用下进入氯气吸收塔。吸收塔采用喷淋空塔,氯气吸收塔采用四级碱液湍流吸收塔串联构成,第一级与冷却装置相连,第四级后连排气装置。耐腐蚀泵将碱液输入吸收塔,尾气在通过吸收塔时,碱液吸收尾气中的氯气等有害气体。吸收介质为NaOH溶液,碱液的浓度为15%~20%。
经净化后的尾气中残留氯气浓度小于10mg/Nm3,二氧化硫浓度小于200mg/Nm3,达标尾气在引风机作用下通过排气筒排放。
由于石墨化炉纯化石墨产品排放的尾气含有大量的氯气、金属氯化物、氟化物和粉尘,尾气流经换热器时,在换热器表面易凝结粘稠物沉淀,经常堵塞换热器管道,每炉都需定时清洗;对正常生产形成一定的制约。
石墨化炉排放的尾气含有大量剧毒性气体(如氯气);尾气排放时炉内风压要求非常严格,负压过高不仅影响产品的纯化质量、浪费大量工艺气体而且增大了尾气***的运转负担;负压过低时氯气等剧毒性气体易泄露,对周围环境和生产工人的生命安全造成隐患。由于以上原因,现有技术中,单台石墨化炉尾气***只能在同一时间内处理一台炉子排放的尾气,这就需要建造很多设备,大大增加了经济成本和人工成本,并造成了能源的浪费,影响了生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种同时处理多个石墨化炉尾气的设备及尾气处理方法,减少了尾气处理设备的建造数量,大幅节省了设备建造成本;减少了操作人员和用电量,大大节省了生产成本;在冷却尾气的同时还可精准调控石墨化炉的炉内风压,改善了石墨化炉送气工艺。
为了实现以上目的,本发明是通过以下技术方案实现的:
一种同时处理多个石墨化炉尾气的设备,包含控制石墨化炉尾气总管的风压和风量的引风机,还包含:
新风***,所述的新风***设置在外部的石墨化炉的炉盖和尾气总管中;
湍流吸收***,所述的湍流吸收***的输入端通过管道与石墨化炉尾气总管相连,其输出端通过管道与外部的排气装置相连;
监测***,所述的监测***设置在新风***和湍流吸收***中;
控制***,所述的控制***分别与新风***、监测***以及湍流吸收***相连,其通过监测***发出的监测信号,控制新风***和湍流吸收***的工作。
所述的新风***包含:若干个炉盖新风口和若干个管道新风口;多个石墨化炉的炉盖上分别设有所述的炉盖新风口,该炉盖新风口通过人工调节开度,各个炉盖新风口的开度保持一致;多个石墨化炉的尾气总管以及各个石墨化炉的尾气出口分别设有管道新风口。
所述的管道新风口为电动风阀,所述的电动风阀通过控制***发出的指令进行动作。
所述的湍流吸收***包含若干个相互串联的湍流吸收塔组成。
所述的湍流吸收塔的个数为4。
所述的监测***包含若干个:温度传感器和压力传感器;石墨化炉的炉盖出口以及尾气总管内部设有温度传感器和压力传感器,所述的温度传感器和压力传感器将信号发送到控制***,控制***通过该信号生成指令,控制新风***动作。
所述的引风机为变频引风机。
一种同时处理多个石墨化炉尾气的方法,包含如下步骤:
步骤1:吊装石墨化炉的炉盖,调节各个石墨化炉的炉盖新风口的开度,并使各个炉盖新风口的开度保持一致;
步骤2:分别给各个湍流吸收塔配置碱液溶液;
步骤3:开启引风机,调整引风机的频率,使尾气压力稳定;
步骤4:根据控制***所获得的监测***传回来的数据,发出指令,控制管道新风口动作;
步骤5:开启湍流吸收塔内的喷淋装置;
步骤6:记录尾气处理的数据。
所述的步骤2中,所述的碱液溶液为NaOH溶液。
所述的步骤3中,尾气压力稳定在-0.1KPa~-0.2KPa之间。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:
1、本发明实现了尾气***一拖多功能,减少了尾气处理设备的建造数量,由于单套尾气处理设备建造成本约300万,因而大幅节省了设备建造成本;
2、减少了50%以上的操作人员,节省了80%的尾气处理设备用电量;
3、在冷却尾气的同时还可精准调控石墨化炉的炉内风压,改善了石墨化炉送气工艺。
附图说明
图1为本发明一种同时处理多个石墨化炉尾气的设备的工艺布置图;
图2为本发明一种同时处理多个石墨化炉尾气的设备的管道新风口布置俯视图;
图3为本发明一种同时处理多个石墨化炉尾气的设备的管道新风口布置正视图;
图4为本发明一种同时处理多个石墨化炉尾气的设备的炉盖及炉盖新风口的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图,通过详细说明一个较佳的具体实施例,对本发明做进一步阐述。
如图1~图4所示,一种同时处理多个石墨化炉尾气的设备,包含控制石墨化炉尾气总管3的风压和风量的引风机1,该引风机1为变频引风机,还包含:新风***、湍流吸收***、监测***、控制***。其中,新风***设置在外部的石墨化炉11的炉盖2和尾气总管3中;湍流吸收***的输入端通过管道与石墨化炉尾气总管3相连,其输出端通过管道与外部的排气装置相连;监测***设置在新风***和湍流吸收***中;控制***分别与新风***、监测***以及湍流吸收***相连,其通过监测***发出的监测信号,控制新风***和湍流吸收***的工作。
如图1~图4所示,新风***包含:若干个炉盖新风口4和若干个管道新风口5;多个石墨化炉的炉盖2上分别设有所述的炉盖新风口4,该炉盖新风口4通过人工调节开度,各个炉盖新风口4的开度保持一致,通过调节炉盖新风口4的开度不仅达到了调节尾气温度的目的,同时对炉内和管道中的负压调节起着至关重要的作用;多个石墨化炉11的尾气总管3以及各个石墨化炉11的尾气出口7分别设有管道新风口5,在本实施例中,管道新风口5为电动风阀,电动风阀通过控制***发出的指令进行动作。
如图4所示,在本实施例中,以11台石墨化炉11为例,共设置20个炉盖新风口4,单个炉盖新风口4的尺寸为300×50mm;共设有12个管道新风口5,即12个电动风阀,即尾气总管3和11台石墨化炉的尾气出口7各安装一个电动风阀,用于调节石墨化炉尾气管路的风压和温度,电动风阀可就地或远程控制。
如图1~3所示,湍流吸收***包含若干个相互串联的湍流吸收塔6组成。在本实施例中,11台石墨化炉,设置4个湍流吸收塔6,即设置4个相互串联的湍流吸收塔6,其中,第一个湍流吸收塔6与石墨化炉尾气总管3相连,最后一个连接外部的排气装置。
监测***包含若干个:温度传感器和压力传感器;石墨化炉的炉盖2出口以及尾气总管3内部设有温度传感器和压力传感器,所述的温度传感器和压力传感器将信号发送到控制***,控制***通过该信号生成指令,控制新风***动作。
在本实施例中,设备参数需按如下公式进行设计:
湍流吸收塔6的塔径D=2×[Q/(3600×V×3.14)]1/2;
风管半径R=2×[Q/(3600×3.14×U)]1/2;
单位长度摩擦阻力pm1=(R/U2/1.2)/(2×9.8Q);
动压pm2=(U/4.3)2;
P***静压=P设备静压+P管路静压;
风机功率M=Q×P***静压/(6120×η);
局部阻力系数=弯头个数×0.26;
泵流量
其中:Q=***处理风量(m3/h),V=塔内流速(m/s),U=风速(m/s),R=管径(m),D=塔径(m)。
在本实施例中,每个湍流吸收塔6由吸收塔(第一级吸收塔须耐温180℃,其它吸收塔须耐温120℃)、碱液储槽、立式耐腐蚀泵等组成,其中碱液储槽用于储存碱液,立式耐腐蚀泵用于输送碱液至吸收塔,吸收塔装有多层填料,增加气液过流面积,增强气体吸收效果。每级吸收塔的循环池另设地下循环槽,循环槽有效容积20m3,其槽体为钢砼结构加纤维增强复合塑料(FRP)防腐。另外循环槽还起到沉淀粉尘的效果,定期进行清理。每级循环槽内加装PH计,加药通过PH计自动控制,PH值范围为0~14。通过耐腐蚀泵将碱液输入吸收塔喷淋,尾气在通过吸收塔时碱液吸收尾气中的氯气等有害气体,经过四级处理后的尾气Cl2、HCl、SO2、氟化物和粉尘的排放浓度达到国家标准、《大气污染物综合排放标准》后排放。
在本实施例中,吸收塔的循环液更换通过自动或手动控制。当每级吸收塔的计量加药罐内的液位低于设定值并且循环池PH值小于设定值时,自动打开外部的排污泵、关闭加药泵,当循环池的液位低于设定值时自动关闭排污泵。循环池补水条件:当循环池液位低于设定值时自动打开补水阀,当达到设定高液位时自动关闭补水阀。另外,当湍流吸收塔6的碱液储槽的液位高于或低于设定值时报警。
在本实施例中,湍流吸收塔6换吸收液时先加碱液再加水;排污泵管道要与现场已有污水管道连接。湍流吸收塔6需采用新型的填料(纯PP特拉瑞带刺花环)增加气液接触面积,增强尾气吸收效果;在本实施例中,安装有PH计、液位计、氯气检测仪等远程仪表,实现远程数据监控和操作。
当单台石墨化炉11运行时,首先将炉盖新风口4打开,通过调节引风机1频率初步控制尾气总管3的风压和风量;当多台石墨化炉11同时运行时,通过调节炉盖新风口4和电动风阀,调控每台炉子的风压、风量和尾气出口的尾气温度;待炉子到达过剩气体高峰时,调节炉盖新风口4的开度,保障尾气在进入湍流吸收塔6时的温度在75℃以下。通过调节变频风机频率、自动风阀和新风口的进风量来控制每台炉子的负压和温度,达到单台尾气***同时处理多台石墨化炉尾气的目的,即实现了“一拖多”的目的。新风***温度监控关键数据如下:从石墨化炉11产生的含氯尾气温度达170~190℃;炉盖新风口4打开后炉盖2出***氯尾气温度:80~120℃;电动风阀打开后炉盖2出***氯尾气温度:60~100℃;电动风阀打开后含氯尾气温度:40~75℃。新风***监控关键数据如下:通过调节石墨化炉的炉盖新风口4和电动风阀,石墨化炉炉盖2内风压控制在-80Pa左右;通过调节引风机1频率和尾气总管3中的电动风阀,石墨化炉炉盖2出口风压控制在-150Pa左右;通过调节引风机1的风机频率和尾气总管3中的电动风阀,尾气总管3压力控制在-300Pa左右。
本发明中,通过使用上述设备,还提供了一种同时处理多个石墨化炉尾气的方法,包含如下步骤:
步骤1:吊装石墨化炉11的炉盖2,调节各个石墨化炉11的炉盖新风口4的开度,并使各个炉盖新风口4的开度保持一致;
步骤2:分别给各个湍流吸收塔6配置碱液溶液;在本实施例中,碱液溶液为NaOH;其中,碱液储槽里的氢氧化钠溶液的浓度为30%,第一级吸收塔配制碱液浓度为5%,第二级吸收塔浓度为10%,第三、四级吸收塔里的氢氧化钠溶液要求为15%。
步骤3:开启引风机1,调整引风机1的频率,使尾气压力稳定;所述的步骤3中,尾气压力稳定在-0.1KPa~-0.2KPa之间。引风机1运行过程中,引风机1频率调整主要用于尾气总管3负压的调整。
步骤4:根据控制***所获得的监测***传回来的数据,发出指令,控制管道新风口5动作;
步骤5:开启湍流吸收塔6内的喷淋装置,喷淋装置开启后,如尾气总管3内负压发生变化,尾气总管3通过引风机1频率和电动风阀调节,炉内风压通过炉盖新风口4调节。为响应国家节能环保要求,单台石墨化炉11的炉芯温度≤1200℃时,只开启1级吸收塔循环泵;炉芯温度介于(1200,1800)开启第一、二级吸收塔循环泵,炉芯温度≥1800℃时或同时处理多台石墨化炉尾气时,开启全部四个吸收塔循环泵。
步骤6:记录尾气处理的以下数据:
①日期和时间;
②风管内尾气温度、风压、每台石墨化炉11的炉内风压;
③引风机1频率和***压损;
④四个吸收塔液位、PH值;
⑤尾气出口氯气浓度;
⑥四个吸收塔水泵流量、压力、电机温度等运行参数。
当设备运行中遇到如下紧急情况:尾气携带着大量的石墨粉尘和反应生成物,若碱液浓度过高易引起吸收塔和填料塔堵塞,若发现某吸收塔堵塞,放掉该水箱里的碱液,加自来水循环清洗,直至尾气负压正常即可。
综上所述,本发明一种同时处理多个石墨化炉尾气的设备及尾气处理方法,减少了尾气处理设备的建造数量,大幅节省了设备建造成本;减少了操作人员和用电量,大大节省了生产成本;在冷却尾气的同时还可精准调控石墨化炉的炉内风压,改善了石墨化炉送气工艺。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。