專利名稱：彩涂線油漆固化爐的安全加熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金行業(yè)中鋼板的彩涂線廢氣利用生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及彩涂線 固化爐的有害氣體處理的生產(chǎn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
彩涂板生產(chǎn)線涂液體漆料后一般采用加熱烘干方式，靠固化爐中的熱量 使溶劑加熱蒸發(fā)，并將帶材加熱到預(yù)定的溫度，以固化涂層，這個(gè)過(guò)程需要 消耗大量的能源，目前國(guó)內(nèi)彩涂板生產(chǎn)線為了環(huán)保達(dá)標(biāo)一般是將爐內(nèi)廢氣抽
出并加熱至廢氣裂解點(diǎn)溫度(733°C)進(jìn)行裂解焚燒，然后經(jīng)煙道、排煙風(fēng) 機(jī)、煙囪排入大氣實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，這時(shí)在大氣中產(chǎn)生大量熱能和溫室氣體， 不僅污染環(huán)境而且不能充分利用能源，因此有些企業(yè)就在裂解點(diǎn)以上高溫條 件下把廢氣中的含有有毒氣體的絕大部分溶劑被裂解燃燒焚燒裂解，釋放出 大量的熱能，同時(shí)消耗掉廢氣中的大部分氧氣，產(chǎn)生的高溫惰性(控制過(guò)剩 氧含量降至5-8%左右，相對(duì)惰性)煙氣，，形成高溫低氧煙氣，通過(guò)換熱器 加熱新鮮空氣，用這種被加熱后的空氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)送入固化爐，對(duì)涂漆后的 鋼帶進(jìn)行固化烘干，例如申請(qǐng)日為2008.6.6，公布日為IO月8日的"彩涂 線有害氣體集中焚燒余熱利用"，根據(jù)防爆理論，固化爐內(nèi)爆炸所需的條件 最主要有三條，即溫度，溶劑濃度以及氧的含量，在該方案中，固化爐內(nèi)供 應(yīng)的熱風(fēng)是熱空氣，氧的含量是21%，因此為了防止固化爐內(nèi)氣體爆炸，控 制的是爐內(nèi)溶劑濃度，運(yùn)用大功率的風(fēng)機(jī)，較大限度的抽出富溶劑爐內(nèi)氣體， 這樣所用風(fēng)機(jī)功率較大，消耗能源較大，經(jīng)過(guò)換熱后的空氣供給固化爐和生 產(chǎn)線中的其他需要熱源的地方，排放的焚燒尾氣會(huì)帶走大量的熱，需要在固 化爐的供熱風(fēng)口和生產(chǎn)線的其他需要熱源的位置增加燃燒機(jī)補(bǔ)充換熱后熱風(fēng)溫度的不足，這樣不僅增加了燃燒機(jī)而且還需要消耗大量燃?xì)狻?

發(fā)明內(nèi)容
為了克服原有的廢氣處理中能源消耗大，燃燒機(jī)配備多，熱能浪費(fèi)的不足， 本發(fā)明采用有機(jī)溶劑濃度控制和爐內(nèi)氧含量控制相結(jié)合的辦法，并對(duì)徹底處 理后的廢氣進(jìn)行直接回用，達(dá)到了進(jìn)一步提高該系統(tǒng)安全性和降低能耗的效 果，并減少了燃燒設(shè)備的投資。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是彩涂線廢氣循環(huán)加熱固化的方法， 其特征為由安全風(fēng)量的風(fēng)機(jī)抽出固化爐內(nèi)富溶劑的廢氣使?fàn)t內(nèi)有機(jī)溶劑含 量到達(dá)爆炸下限的1/4。該廢氣經(jīng)一臺(tái)改良設(shè)計(jì)的焚燒爐進(jìn)行徹底焚燒裂解， 去除氣體中的有機(jī)物，并在焚燒過(guò)程中控制燃燒后氣氛內(nèi)殘氧的含量在5% 以下。該高溫廢氣經(jīng)若干換熱器利用后直接送回固化爐內(nèi)，從而控制固化爐 內(nèi)實(shí)際氧含量。其工藝步驟如下
a:從固化爐內(nèi)抽取的富溶劑廢氣量滿足固化爐爐體內(nèi)采用微負(fù)壓操作，使?fàn)t 內(nèi)有機(jī)溶劑含量到達(dá)爆炸下限的1/4的條件，已經(jīng)保證固化爐作業(yè)的安全 性；
b:在焚燒爐上燃燒機(jī)的工作通過(guò)比例閥控制，確保燃燒的穩(wěn)定性，通過(guò)控
制裂解過(guò)程的補(bǔ)充助燃風(fēng)量把焚燒后尾氣中的含氧量控制在5%以下； c:焚燒后的貧氧焚燒尾氣經(jīng)換熱利用后直接送回固化爐，在滿足固化爐熱
量需求的同時(shí)控制爐內(nèi)殘氧含量在5%以下，使?fàn)t內(nèi)氣氛避開燃燒爆炸區(qū)
域，進(jìn)一步提高系統(tǒng)安全性； d:由固化爐內(nèi)的熱電偶和溫度控制儀控制進(jìn)入固化爐的貧氧焚燒尾氣的量
進(jìn)而控制爐內(nèi)溫度。
由兩級(jí)廢氣換熱器內(nèi)氧分析儀測(cè)定貧氧焚燒尾氣的含氧量從而控制從入口隔離室內(nèi)由風(fēng)機(jī)抽出的富氧氣體進(jìn)入到燃燒室的量
焚燒過(guò)程中燃燒與裂解分別補(bǔ)充助燃風(fēng)，以提供相應(yīng)過(guò)程所需的氧氣。燃 燒過(guò)程通過(guò)燃?xì)庑迈r空氣比例閥控制過(guò)剩氧為3 — 5°/。，裂解過(guò)程補(bǔ)充從固化
爐爐口等部位抽出的含有機(jī)溶劑、氧氣的約150-24(TC左右的廢氣，控制最 終過(guò)剩氧為5 — 7%;焚燒爐采用大換熱面積的預(yù)熱換熱器，將裂解前的廢氣 溫度提升至600°C以上，從而在很低的燃?xì)庀幕A(chǔ)上就可提高裂解溫度， 配合合適的裂解時(shí)間保障裂解的充分完成。
系統(tǒng)中集成有多臺(tái)換熱器，將熱量分別提供給固化爐、鈍化烘干爐、熱風(fēng) 吹掃、脫脂前處理等在線加熱設(shè)施，提高整線熱量利用率，大大降低了能耗。
本發(fā)明的有益效果是
1. 采用這種烘烤固化爐及焚燒系統(tǒng)，固化爐的排廢首先遵從了安全濃度的原
貝U，確保固化爐內(nèi)有機(jī)溶劑濃度在l/4爆炸下限之下，固化爐本身已可以 安全運(yùn)行。裂解產(chǎn)生的高溫惰性尾氣，形成高溫低氧的焚燒尾氣，該尾氣 的直接回用可以降低固化爐內(nèi)的氧氣含量，使?fàn)t內(nèi)氣氛控制在爆炸區(qū)域之 夕卜，為固化爐的安全提供了雙重保障。由于生產(chǎn)條件的復(fù)雜性，往往會(huì)出 現(xiàn)有機(jī)溶劑濃度或爐內(nèi)局部氧含量超標(biāo)的現(xiàn)象，導(dǎo)致了該類固化爐實(shí)際運(yùn) 行中仍存在安全隱患。本設(shè)計(jì)將這兩種控制手段同時(shí)采用，大大提高了油 漆固化爐運(yùn)行安全性。
2. 改良焚燒系統(tǒng)的運(yùn)用可以把油漆經(jīng)過(guò)加熱固化后產(chǎn)生的大量對(duì)人體有害 的、有違國(guó)家環(huán)保政策的苯、甲苯、二甲苯以及醚類及苯酚類等有毒氣體 能夠裂解生成二氧化碳以及水并釋放出熱能，真正防止廢氣中有害物質(zhì)對(duì) 環(huán)境的污染。
3. 徹底裂解后的廢氣直接回用到固化爐內(nèi)，提高了熱能利用效率，降低了生產(chǎn)線的能源消耗指標(biāo)。所有外排的煙氣，均經(jīng)過(guò)換熱器的余熱利用，為整 線的其余工藝部位提供了熱源，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)線的能源消耗指標(biāo)。
4.只采用一臺(tái)燃燒機(jī)的集中供熱形式節(jié)省了設(shè)備投資，并便于對(duì)其進(jìn)行集中 管理。


圖l:彩涂線有害氣體集中焚燒余熱利用原理圖
圖l中1.固化爐的入口隔離室、2.循環(huán)風(fēng)機(jī)、3.高溫氧分析儀、4.固
化爐、5.固化爐的出口隔離室、6.焚燒爐、7.—級(jí)廢氣換熱器、8.二級(jí)廢 氣換熱器、9.空氣換熱器、IO.熱風(fēng)吹掃、11.化涂烘干爐、12.煙氣水循 環(huán)換熱器、13.富溶劑廢氣管路、14.富氧廢氣管路、15.預(yù)熱后的富溶劑廢 氣管路、16.貧氧尾氣管路、17.換熱后的空氣管路、18.貧氧尾氣分支管路、 19.出口隔離室管路、20. 二級(jí)廢氣換熱器后氧分析儀
具體實(shí)施例方式
如附圖1所示固化爐4內(nèi)含有有機(jī)溶劑的廢氣由富溶劑廢氣管路13匯集 再經(jīng)過(guò)一級(jí)廢氣換熱器7、 二級(jí)廢氣換熱器8、以提高其溫度，然后進(jìn)入焚 燒室6與天然氣和空氣的預(yù)混氣體在燃燒機(jī)內(nèi)一起燃燒，使用燃料作為加熱 熱源，控制裂解室溫度在裂解點(diǎn)，達(dá)到廢氣裂解凈化的目的。廢氣進(jìn)入裂解 室后，溫度控制在裂解點(diǎn)以上，在裂解點(diǎn)以上高溫條件下廢氣中的溶劑被裂 解燃燒，釋放出大量的熱能，生成二氧化碳和水，同時(shí)消耗掉廢氣中的大部 分氧氣，剩余空氣中的氮?dú)?，產(chǎn)生高溫惰性的焚燒尾氣，由二級(jí)廢氣換熱器 后氧分析儀20檢測(cè)，控制過(guò)剩氧含量降至5%左右，形成720—85(TC高溫 低氧煙氣即焚燒尾氣。尾氣經(jīng)過(guò)一級(jí)廢氣預(yù)熱換熱器7、 二級(jí)廢氣換熱器8 與供給鈍化烘干爐等設(shè)備的新風(fēng)進(jìn)行熱交換，此時(shí)焚燒尾氣溫度將降至550一60(TC左右。該貧氧尾氣經(jīng)貧氧尾氣管路16、由耐高溫管道送回至固化爐 入口段循環(huán)室，由循環(huán)風(fēng)機(jī)2把焚燒裂解的尾氣供給固化爐對(duì)帶鋼進(jìn)行加熱， 在二級(jí)廢氣換熱器8后的貧氧尾氣管路16上設(shè)置二級(jí)廢氣換熱器后氧分析 儀20，檢測(cè)尾氣中氧氣含量，通過(guò)控制固化爐的入口隔離室l處補(bǔ)入到焚燒 室6的助燃空氣量，控制過(guò)剩氧含量在5%較低范圍，降低固化爐區(qū)溶劑濃 度及氧含量，相對(duì)降低本區(qū)爆炸極限濃度，提高固化爐運(yùn)行安全性，固化爐 內(nèi)設(shè)有多只高溫氧分析儀3隨時(shí)檢測(cè)固化爐內(nèi)的氧氣含量，聯(lián)動(dòng)控制保證固 化爐的運(yùn)行安全。
部分高溫的裂解尾氣通過(guò)貧氧尾氣分支管路18，經(jīng)過(guò)煙氣水循環(huán)換熱器 12后吸收其一部分熱量，供給脫脂段的清洗加熱，降低尾氣溫度后約 150—180度，并在空氣換熱器9和煙氣水循環(huán)換熱器12后加裝并聯(lián)調(diào)風(fēng)閥 門，系統(tǒng)配置有調(diào)風(fēng)旁路，以控制熱水循環(huán)系統(tǒng)熱負(fù)荷，通過(guò)這種方式控制 水加熱輸入熱量，熱水換熱器交換的熱水通過(guò)循環(huán)泵送至清洗段水槽通過(guò)循 環(huán)換熱加熱槽液。動(dòng)態(tài)控制各支路焚燒尾氣的流量，焚燒尾氣大部分回用至 固化爐混風(fēng)室，控制送風(fēng)量調(diào)整達(dá)到控制爐壓及分區(qū)循環(huán)溫度的目的。此部 分焚燒尾氣被高溫風(fēng)機(jī)排出至車間外大氣中，以平衡由于部分補(bǔ)風(fēng)及助燃的 空氣量，控制固化爐爐內(nèi)壓力為微負(fù)壓，系統(tǒng)由于爐壓控制及工況變化而產(chǎn) 生的多余的焚燒尾氣，最終由煙氣水循環(huán)換熱器12、富氧廢氣管路14、出 口隔離室管路19處的高溫風(fēng)機(jī)通過(guò)煙囪排出到大氣中。
富氧廢氣管路14和出口隔離室管路19用于控制爐口隔離室收集由固化 爐的入口隔離室l抽出的氣體，隔離室形成微負(fù)壓，有利于氣體密封，防止 爐內(nèi)氣體外溢到車間內(nèi)，從固化爐的入口隔離室1抽出的富氧氣體大約250 'C左右，根據(jù)二級(jí)廢氣換熱器后氧分析儀20檢測(cè)的氧含量控制此處補(bǔ)入的 風(fēng)量大小，用于富溶劑廢氣的焚燒裂解所需氧氣量的不足，而此處如果靠補(bǔ)入空氣滿足氧氣的不足，因空氣的溫度為室溫，需要消耗一定燃料才能滿足
溫度需要，而從固化爐的入口隔離室1抽出的富氧氣體大約25(TC左右，比
補(bǔ)入空氣滿足氧氣的需要節(jié)約了燃料，降低了能源消耗。
爐兩端隔離室采用防爆C型離心風(fēng)機(jī)，廢氣送風(fēng)采用變風(fēng)量風(fēng)機(jī)，采用變頻 調(diào)速通過(guò)控制送風(fēng)量輔助控制換熱器交換量，以適用不同規(guī)格品種的生產(chǎn)工 況要求,同時(shí)降低裝機(jī)功率，適用開機(jī)升溫啟動(dòng)與穩(wěn)態(tài)過(guò)程由于溫度變化而 致的參數(shù)保證，對(duì)于生產(chǎn)薄規(guī)格，厚膜及厚規(guī)格薄膜之間的順利工況切換提 供可能,尾氣排放采用可調(diào)電動(dòng)比例風(fēng)閥控制排放量來(lái)控制爐壓。
權(quán)利要求
1. 彩涂線油漆固化爐的安全加熱方法，其特征為采用大風(fēng)量排風(fēng)控制固化爐內(nèi)含溶劑廢氣的濃度在爆炸下限之下與固化爐內(nèi)氧氣含量控制在爆炸區(qū)域之外的雙安全操作模式，由大風(fēng)量的可調(diào)風(fēng)量風(fēng)機(jī)按實(shí)際工況抽出固化爐內(nèi)富溶劑的廢氣使?fàn)t內(nèi)有機(jī)溶劑濃度處于1/4爆炸下限之下，無(wú)論爐內(nèi)氧氣濃度為何指標(biāo)，均可避免爆炸的發(fā)生；同時(shí)控制固化爐內(nèi)氧的含量在8％以下，使?fàn)t內(nèi)氣氛無(wú)論局部有機(jī)溶劑濃度如何變化均因氧氣的缺乏而處于爆炸區(qū)域之外，再次避免爆炸的發(fā)生，其工藝步驟如下包括a從固化爐內(nèi)抽取的富溶劑廢氣量滿足使?fàn)t內(nèi)有機(jī)溶劑含量到達(dá)爆炸下限的1/4的條件，保證固化爐作業(yè)的安全性；b在焚燒爐上燃燒機(jī)的工作通過(guò)比例閥控制，確保燃燒的穩(wěn)定性，通過(guò)控制裂解過(guò)程的補(bǔ)充助燃風(fēng)量把焚燒后尾氣中的含氧量控制在5％以下；c焚燒后的貧氧焚燒尾氣由熱循環(huán)風(fēng)機(jī)直接送入固化爐。
2. 如權(quán)利要求1所述的彩涂線油漆固化爐的安全加熱方法，其特征在于系統(tǒng)中 設(shè)有多臺(tái)換熱器，將熱量分別提供給固化爐、鈍化烘干爐、熱風(fēng)吹掃、脫脂 前處理等在線加熱設(shè)施。
3. 如權(quán)利要求1所述的彩涂線油漆固化爐的安全加熱方法，其特征在于固化爐 爐體內(nèi)采用微負(fù)壓操作。
4. 如權(quán)利要求1所述的彩涂線油漆固化爐的安全加熱方法，其特征在于由固化 爐內(nèi)的熱電偶和溫度控制儀控制進(jìn)入固化爐的貧氧焚燒尾氣的量進(jìn)而控制爐 內(nèi)溫度。
5. 如權(quán)利要求1所述的彩涂線油漆固化爐的安全加熱方法，其特征在于焚燒爐 采用大換熱面積的預(yù)熱換熱器，將裂解前的廢氣溫度提升至60CTC以上。
6.如權(quán)利要求1所述的彩涂線油漆固化爐的安全加熱方法，其特征在于焚燒過(guò) 程中燃燒與裂解分別補(bǔ)充助燃風(fēng)。
7. 如權(quán)利要求6所述的彩涂線油漆固化爐的安全加熱方法，其特征在于燃燒過(guò)程通過(guò)燃?xì)庑迈r空氣比例閥控制過(guò)剩氧為3 — 5%。
8. 如權(quán)利要求6所述的彩涂線油漆固化爐的安全加熱方法，其特征在于裂解過(guò) 程補(bǔ)充從固化爐爐口等部位抽出的含有機(jī)溶劑、氧氣約150-24(TC左右的廢氣， 控制最終焚燒尾氣中過(guò)剩氧為5 — 7%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種彩涂線油漆固化爐的安全加熱方法，其方案為安全排出固化爐內(nèi)富溶劑廢氣的風(fēng)量與固化爐內(nèi)氧氣含量同時(shí)控制的雙安全操作模式，由安全風(fēng)量的風(fēng)機(jī)抽出固化爐內(nèi)廢氣使?fàn)t內(nèi)有機(jī)溶劑含量到達(dá)爆炸下限的1/4，無(wú)論爐內(nèi)氧氣濃度為何指標(biāo)，均可避免爆炸的發(fā)生；該廢氣經(jīng)焚燒爐進(jìn)行徹底焚燒裂解，去除氣體中的有毒有機(jī)物，并在焚燒過(guò)程中控制燃燒后氣氛內(nèi)殘氧的含量在5％以下，無(wú)論局部有機(jī)溶劑濃度如何變化均因氧氣的缺乏而處于爆炸區(qū)域之外，再次避免爆炸的發(fā)生，該高溫廢氣經(jīng)若干換熱器利用后直接送回固化爐內(nèi)，從而控制固化爐內(nèi)氧含量。不僅解決了環(huán)境污染的問(wèn)題，而且能充分利用能源，解決了彩涂線生產(chǎn)中所需的熱源供應(yīng)。
文檔編號(hào)F23G7/06GK101498453SQ20091007877
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者汪為健 申請(qǐng)人:北京星和眾工設(shè)備技術(shù)股份有限公司