一種噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)，包括前處理模塊、廢氣處理發(fā)電模塊以及煙氣處理模塊，所述噴漆室產(chǎn)生的廢氣通過前處理模塊處理后運送至廢氣處理發(fā)電模塊，所述廢氣處理發(fā)電模塊產(chǎn)生的電能傳輸至電網(wǎng)，所產(chǎn)生的煙氣通過煙氣處理模塊處理，其產(chǎn)生的熱空氣傳輸至烘干室使用。利用燃燒產(chǎn)生的能量發(fā)電，并將排出的煙氣經(jīng)處理后輸送至烘干室使用的噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明同時解決了噴漆室廢氣凈化裝置泛用性差，經(jīng)濟性欠佳，技術(shù)升級改造性差，維修清理不便等方面的技術(shù)問題。
【專利說明】一種噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)，適用于汽車涂裝生產(chǎn)線設(shè)備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]涂裝車間噴漆室產(chǎn)生的大風(fēng)量低濃度VOC廢氣一般經(jīng)吸附轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)濃縮后在高溫下進行分解氧化處理。采用直接燃燒法處理時，燃料消耗較大，燃燒過程中釋放出的熱量部分用于預(yù)加熱濃縮廢氣，排出的煙氣通過熱交換器產(chǎn)生熱水、熱空氣，回收率不高，回收產(chǎn)物再利用范圍小。采用蓄熱式燃燒爐處理時，燃燒過程中釋放的熱量主要用于預(yù)加熱VOC濃縮廢氣，因此燃料消耗量低，排氣溫度一般在140°C?200°C，利用熱交換器回收煙氣余熱的效果不理想。上述兩種方法均存在下述缺點:1.燃燒產(chǎn)生的熱能大部分用于濃縮廢氣的預(yù)加熱。2.煙氣余熱回收產(chǎn)物為熱水、熱空氣，使用范圍小，輸送需建立專門管路。3.經(jīng)換熱后的煙氣未經(jīng)二次回收利用直接排放進入大氣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是，用燃燒法處理噴漆室排出的VOC廢氣，燃燒過程中釋放出的熱量用于發(fā)電供涂裝車間使用，排出的高溫?zé)煔饨?jīng)處理后提供至烘干室使用。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)，包括前處理模塊、廢氣處理發(fā)電模塊以及煙氣處理模塊，所述噴漆室產(chǎn)生的廢氣通過前處理模塊處理后運送至廢氣處理發(fā)電模塊，所述廢氣處理發(fā)電模塊產(chǎn)生的電能傳輸至電網(wǎng)，所產(chǎn)生的煙氣通過煙氣處理模塊處理，其產(chǎn)生的熱空氣傳輸至烘干室使用。
[0005]上述前處理模塊包括廢氣風(fēng)機、過濾裝置、吸附轉(zhuǎn)輪，所述噴漆室排出的含VOC廢氣經(jīng)廢氣風(fēng)機加壓，輸送至過濾裝置，經(jīng)過濾裝置除去大顆粒漆霧、粉塵后，至吸附轉(zhuǎn)輪將廢氣濃度濃縮3?20倍，凈化過的廢氣直接排放，濃縮廢氣向后續(xù)模塊輸送。
[0006]上述廢氣處理發(fā)電模塊包括燃氣輪機發(fā)電機組、多級壓氣機、清洗裝置，所述前處理模塊產(chǎn)生的濃縮廢氣先通過壓氣機壓縮后傳輸至燃氣輪機燃燒室，所述燃氣輪機發(fā)電機組通過燃燒室產(chǎn)生的高溫高壓凈化廢氣，部分轉(zhuǎn)化為合適穩(wěn)定的交流電供涂裝車間使用。
[0007]上述廢氣處理發(fā)電模塊包括多級壓氣機、直燃式廢氣燃燒爐、煙氣透平、三相交流發(fā)電機、整流器、儲電池、并網(wǎng)逆變器；所述直燃式廢氣焚燒爐燃燒廢氣與燃料，高溫氧化分解廢氣中的污染物，產(chǎn)生的煙氣通過煙氣透平輸出機械功，自身溫度從900°C以上下降至600°C向后部模塊輸送，煙氣透平驅(qū)動三相交流發(fā)電機產(chǎn)生不規(guī)則頻率的交流電，經(jīng)整流器將不規(guī)則頻率交流電轉(zhuǎn)換為直流電儲存于儲電池中，再經(jīng)并網(wǎng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波電流輸入電網(wǎng)供涂裝車間使用。
[0008]上述煙氣處理模塊包括換熱器，所述廢氣處理發(fā)電模塊產(chǎn)生的煙氣通過換熱器加熱烘干室空氣供烘干室使用；烘干室為間接加熱式時，換熱后煙氣直接排入大氣或通過烘干室煙氣處理裝置一起處理。
[0009]上述煙氣處理模塊還包括過濾裝置，烘干室為直接加熱式時，換熱器換熱后煙氣經(jīng)過濾裝置處理后隨熱空氣一起供烘干室使用。
[0010]通過壓氣機的轉(zhuǎn)速控制，控制噴漆室濃縮廢氣流量在15000m3/h?50000m3/h范圍內(nèi)可調(diào)，管路內(nèi)氣體為層流流動，避免高速湍流輸送時產(chǎn)生的噪聲。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種利用燃燒產(chǎn)生的能量發(fā)電，并將排出的煙氣經(jīng)處理后輸送至烘干室使用的噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明同時解決了噴漆室廢氣凈化裝置泛用性差，經(jīng)濟性欠佳，技術(shù)升級改造性差，維修清理不便等方面的技術(shù)問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)框圖；
圖2為本發(fā)明的前處理模塊的系統(tǒng)框圖；
圖3為本發(fā)明的廢氣處理發(fā)電模塊的系統(tǒng)框圖；
圖4為本發(fā)明的另一種廢氣處理發(fā)電模塊的系統(tǒng)框圖；
圖5為本發(fā)明的煙氣處理模塊的系統(tǒng)框圖；
圖6為本發(fā)明的另一種煙氣處理模塊的系統(tǒng)框圖；
圖7為實施例的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)框圖。

【具體實施方式】
[0013]下面將結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。
[0014]如圖1所不,一種噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng),包括前處理模塊、廢氣處理發(fā)電模塊以及煙氣處理模塊，所述噴漆室產(chǎn)生的廢氣通過前處理模塊處理后運送至廢氣處理發(fā)電模塊，所述廢氣處理發(fā)電模塊產(chǎn)生的電能傳輸至電網(wǎng)，所產(chǎn)生的煙氣通過煙氣處理模塊處理，其產(chǎn)生的熱空氣傳輸至烘干室使用。
[0015]如圖2所示，上述前處理模塊包括廢氣風(fēng)機、過濾裝置、吸附轉(zhuǎn)輪，所述噴漆室排出的含VOC廢氣經(jīng)廢氣風(fēng)機加壓，輸送至過濾裝置，經(jīng)過濾裝置除去大顆粒漆霧、粉塵后，至吸附轉(zhuǎn)輪將廢氣濃度濃縮3?20倍，凈化過的廢氣直接排放，濃縮廢氣向后續(xù)模塊輸送。
[0016]如圖3所示，上述廢氣處理發(fā)電模塊包括燃氣輪機發(fā)電機組、清洗裝置、多級壓氣機，所述前處理模塊產(chǎn)生的濃縮廢氣先通過壓氣機壓縮后傳輸至燃氣輪機發(fā)電機組，所述燃氣輪機發(fā)電機組通過燃燒室產(chǎn)生的高溫高壓凈化廢氣，部分轉(zhuǎn)化為合適穩(wěn)定的交流電供涂裝車間使用。
[0017]如圖4所示，上述廢氣處理發(fā)電模塊包括直燃式廢氣燃燒爐、煙氣透平、三相交流發(fā)電機、整流器、儲電池、并網(wǎng)逆變器；所述直燃式廢氣焚燒爐燃燒廢氣與燃料，高溫氧化分解廢氣中的污染物，產(chǎn)生的煙氣通過煙氣透平輸出機械功，自身溫度從900°C以上下降至600°C向后部模塊輸送，煙氣透平驅(qū)動三相交流發(fā)電機產(chǎn)生不規(guī)則頻率的交流電，經(jīng)整流器將不規(guī)則頻率交流電轉(zhuǎn)換為直流電儲存于儲電池中，再經(jīng)并網(wǎng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波電流輸入電網(wǎng)供涂裝車間使用。
[0018]如圖5所示，上述煙氣處理模塊包括換熱器，所述廢氣處理發(fā)電模塊產(chǎn)生的煙氣通過換熱器加熱烘干室空氣供烘干室使用；烘干室為間接加熱式時，換熱后煙氣直接排入大氣或通過烘干室煙氣處理裝置一起處理。
[0019]如圖6所示，上述煙氣處理模塊還包括過濾裝置，烘干室為直接加熱式時，換熱器換熱后煙氣經(jīng)過濾裝置處理后隨熱空氣一起供烘干室使用。
[0020]作為優(yōu)選方案，上述各個模塊的管路選擇DN800?DN1600，通過壓氣機的轉(zhuǎn)速控制，保證噴漆室廢氣流量在15000m3/h?100000m3/h范圍內(nèi)變化時，管路內(nèi)氣體為層流流動，避免高速湍流輸送時產(chǎn)生的噪聲。
[0021]實施例:
如圖7所示，噴漆室廢氣經(jīng)廢氣風(fēng)機I加壓輸送至過濾裝置2過濾除去大顆粒塵埃、粉塵及較大的漆霧團輸送至吸附轉(zhuǎn)輪3。吸附轉(zhuǎn)輪3通過常溫吸附、高溫脫附過程，將大部分吸附除去污染物的廢氣直接排入大氣，小部分經(jīng)吸附過程的廢氣經(jīng)加溫對吸附轉(zhuǎn)輪進行高溫脫附，并輸送至燃氣輪機發(fā)電機組4。吸附轉(zhuǎn)輪將廢氣濃度提高3?20倍，同時將需處理污染氣體縮減為1/3?1/20。
[0022]濃縮廢氣在經(jīng)過多級壓氣機進入燃氣輪機燃燒室，燃燒室噴入天然氣或柴油燃料燃燒。濃縮廢氣經(jīng)過燃氣輪機發(fā)電機組4中的燃燒室高溫氧化分解，產(chǎn)生約900°C以上的高溫?zé)煔?。高溫?zé)煔馔ㄟ^動力渦輪輸出機械功驅(qū)動發(fā)電機的運轉(zhuǎn)。產(chǎn)生的不規(guī)則頻率交流電經(jīng)燃氣輪機發(fā)電機組4自帶的整流器、逆變器等設(shè)備轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波電流輸入電網(wǎng)供涂裝車間使用。高溫?zé)煔饨?jīng)多級渦輪后，溫度由900°C以上降低至600°C經(jīng)煙氣管路輸送至換熱器7。在濃縮廢氣與天然氣比例不足時，由助燃風(fēng)機5輸入助燃空氣保證燃氣輪機發(fā)電機組正常運轉(zhuǎn)。同時設(shè)置清洗裝置6，用于燃氣輪機發(fā)電機組日常清洗保養(yǎng)。
[0023]200C的新鮮空氣經(jīng)換熱器7前部產(chǎn)生的600°C煙氣進行熱交換，產(chǎn)生120?180°C的熱空氣輸送至烘干室使用，換熱后的煙氣直接排放進入大氣。
[0024]本發(fā)明的具有以下優(yōu)點:
一、良好的升級改造性。本發(fā)明可用于現(xiàn)有各類型噴漆室廢氣處理裝置的改造，提高處理過程中產(chǎn)生的熱能回收利用效果。現(xiàn)有噴漆室廢氣處理主要采用吸附轉(zhuǎn)輪+直接燃燒和吸附轉(zhuǎn)輪+蓄熱式燃燒兩種處理方式。
[0025]在采用吸附轉(zhuǎn)輪+直接燃燒方式處理的場合，只需在直燃式燃燒爐后增加以煙氣透平帶動發(fā)電機組的煙氣透平發(fā)電裝置。直燃式燃燒爐后的換熱器改造成符合烘干室加熱方式的煙氣處理模塊，改造費用、周期較低。
[0026]在采用吸附轉(zhuǎn)輪+蓄熱式燃燒處理的場合，蓄熱式燃燒爐出口煙氣溫度一般為140°C?200°C，無法在發(fā)電的同時提供溫度合適的熱空氣/煙氣至烘干室。
[0027]若采用低壓透平膨脹機帶動發(fā)電機組的低壓透平膨脹機發(fā)電裝置，煙氣溫度可降至100°C以下，適宜直接排入大氣，可省去部分換熱器和管路。
[0028]若采用煙氣處理模塊，可減少用于烘干室保溫、升溫用熱空氣流量，減少燃料使用量。并可取消蓄熱式燃燒爐的排氣裝置，利用烘干室或車間其余排氣裝置排放。
[0029]二、良好的耐污染性，優(yōu)秀的清洗維護性。噴漆室廢氣中，漆霧易對設(shè)備造成污染。漆霧附著在金屬表面，按涂料種類不同經(jīng)120?200°C溫度10?20min烘烤，即形成漆層牢固附著于金屬表面，難以采用物理手段清理。即使在常溫下，經(jīng)歷長時間自然風(fēng)干后，涂料干結(jié)在設(shè)備表面，去除困難。
[0030]前處理模塊中，過濾裝置可采用干式過濾袋或其它可簡易更換的過濾裝置，還可增設(shè)漆霧過濾棉減少進入后續(xù)模塊的漆霧濃度。吸附轉(zhuǎn)輪具有良好的可再生性，在300°C可有效再生。吸附轉(zhuǎn)輪蜂窩結(jié)構(gòu)的氣流通道有較大的流通面積，在附著有少量漆霧的情況下仍可有效工作。
[0031]廢氣處理發(fā)電模塊中，發(fā)電裝置、整流器、逆變器均不與污染廢氣接觸，僅燃氣輪機/直燃式燃燒爐與含污染物廢氣接觸。
[0032]現(xiàn)代工業(yè)用燃氣輪機多采用進氣蝸殼進氣，配以多級軸流壓氣機壓縮空氣，I?2級燃氣渦輪帶動壓氣機運轉(zhuǎn)，多級動力渦輪用于輸出機械功。廢氣進入進氣蝸殼后，漆霧會因離心力作用沖擊進氣蝸殼內(nèi)表面，粘附在進氣蝸殼上。各級軸流壓氣機轉(zhuǎn)子前均設(shè)有采用不銹鋼或鈦合金精加工拋光靜葉表面的導(dǎo)向器，用于調(diào)節(jié)進口氣流速度方向。漆霧在第一級導(dǎo)向器處，因氣流速度較低，導(dǎo)向器葉片形成的氣流通道扭曲變化較大，可能會吸附在第一級導(dǎo)向器靜葉上。正常工作時軸流壓氣機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為5000?9000r/min，第一級軸流轉(zhuǎn)子后氣流速度大幅提升，漆霧無法停留。漆霧隨廢氣進入燃燒室后，主要成分為各類樹脂的漆霧在600°C即分解為各類氣體與水。
[0033]工業(yè)用燃氣輪機均設(shè)有清洗旁路，通過蝶閥控制開閉。清洗旁路開啟時，燃氣輪機切斷廢氣進氣管路及燃料管路，清洗裝置向燃氣輪機泵入清洗劑，起動電機帶動燃氣輪機冷運轉(zhuǎn)，清洗燃氣輪機內(nèi)部，清洗產(chǎn)生的廢水由燃氣輪機排放閥從底部排出。進氣蝸殼拆裝簡單，便于清洗。軸流壓氣機導(dǎo)向器材質(zhì)特殊，表面光滑，漆霧形成漆層易脫落，燃氣輪機泵入清洗劑冷運轉(zhuǎn)清洗可有效去除。
[0034]直燃式燃燒爐具有良好的耐污染性與自潔性，無需過多復(fù)雜的清洗維護程序。
[0035]煙氣透平自帶程序控制的水霧噴淋式清洗裝置，可噴淋水或清潔劑用于清潔渦輪葉片與內(nèi)部腔體。
[0036]三、經(jīng)濟性。本發(fā)明利用廢氣發(fā)電，將燃燒產(chǎn)生的煙氣提供至烘干室，既減少了電能開支，又可減少烘干室燃料消耗。
[0037]以經(jīng)前處理裝置濃縮后噴漆室廢氣風(fēng)量30000 m3/h，其中VOC污染物濃度為2500mg/m3, VOC污染物熱值43500KJ/kg的典型汽車涂裝車間計算。烘干室及廢氣發(fā)電處理模塊以天然氣為燃料，密度為0.7174kg/m3，熱值為36000KJ/m3。采用以燃氣輪機發(fā)電機組處理廢氣時，燃氣輪機發(fā)電機組發(fā)電效率取28% (—般為25%?35%)，電流經(jīng)整流器的損失為5%，逆變器轉(zhuǎn)換電流時損失為10%。
[0038]在不增加額外助燃空氣，僅燃燒噴漆室廢氣的情況下，一般采用天然氣與助燃空氣比例1:10的混合比例保證完全燃燒，故天然氣消耗量取3000 m3/h。廢氣處理發(fā)電裝置發(fā)電功率W為:
W= (43500X0.001 X30000+3000X36000X0.7174)X0.35X0.95X0.9 + 3600=5239.1
kff
以江蘇省為例，天然氣價格現(xiàn)為2.2元每立方米，經(jīng)計算廢氣處理發(fā)電裝置電價約I元每千瓦時，比工業(yè)電價1.1元每千瓦時低10%。
[0039]廢氣處理發(fā)電裝置產(chǎn)生溫度600°C，風(fēng)量33000mVh的煙氣。當烘干室采用間接加熱方式時，換熱器換熱效率取95%，換熱后煙氣溫度200°C，新鮮空氣進口溫度20°C，出口溫度160°C計算，可產(chǎn)生87600 m3/h熱空氣，減少天然氣消耗量350 m3/h。
[0040]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:包括前處理模塊、廢氣處理發(fā)電模塊以及煙氣處理模塊，所述噴漆室產(chǎn)生的廢氣通過前處理模塊處理后運送至廢氣處理發(fā)電模塊，所述廢氣處理發(fā)電模塊產(chǎn)生的電能傳輸至電網(wǎng)，所產(chǎn)生的煙氣通過煙氣處理模塊處理，其產(chǎn)生的熱空氣傳輸至烘干室使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述前處理模塊包括廢氣風(fēng)機、過濾裝置、吸附轉(zhuǎn)輪，所述噴漆室排出的含VOC廢氣經(jīng)廢氣風(fēng)機加壓，輸送至過濾裝置，經(jīng)過濾裝置除去大顆粒漆霧、粉塵后，至吸附轉(zhuǎn)輪將廢氣濃度濃縮3?20倍，凈化過的廢氣直接排放，濃縮廢氣向后續(xù)模塊輸送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述廢氣處理發(fā)電模塊包括燃氣輪機發(fā)電機組、多級壓氣機、清洗裝置，所述前處理模塊產(chǎn)生的濃縮廢氣先通過壓氣機壓縮后傳輸至燃氣輪機燃燒室，所述燃氣輪機發(fā)電機組通過燃燒室產(chǎn)生的高溫高壓凈化廢氣，部分轉(zhuǎn)化為合適穩(wěn)定的交流電供涂裝車間使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述廢氣處理發(fā)電模塊包括多級壓氣機、直燃式廢氣燃燒室、煙氣透平、三相交流發(fā)電機、整流器、儲電池、并網(wǎng)逆變器；所述直燃式廢氣焚燒室燃燒廢氣與燃料，高溫氧化分解廢氣中的污染物，產(chǎn)生的煙氣通過煙氣透平輸出機械功，自身溫度從900°C以上下降至600°C向后部模塊輸送，煙氣透平驅(qū)動三相交流發(fā)電機產(chǎn)生不規(guī)則頻率的交流電，經(jīng)整流器將不規(guī)則頻率交流電轉(zhuǎn)換為直流電儲存于儲電池中，再經(jīng)并網(wǎng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻率、同相位的正弦波電流輸入電網(wǎng)供涂裝車間使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述煙氣處理模塊包括換熱器，所述廢氣處理發(fā)電模塊產(chǎn)生的煙氣通過換熱器加熱烘干室氣體供烘干室使用；烘干室為間接加熱式時，換熱后煙氣直接排入大氣或通過烘干室煙氣處理裝置一起處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述煙氣處理模塊還包括過濾裝置，烘干室為直接加熱式時，換熱器換熱后煙氣經(jīng)過濾裝置處理后隨熱空氣一起供烘干室使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴漆室廢氣凈化發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:通過壓氣機的轉(zhuǎn)速控制，控制噴漆室濃縮廢氣流量在15000m3/h?50000m3/h范圍內(nèi)可調(diào)，管路內(nèi)氣體為層流流動，避免高速湍流輸送時產(chǎn)生的噪聲。
【文檔編號】B01D53/02GK104436893SQ201410744087
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】吉達林, 許海, 任志明, 季松林 申請人:江蘇驃馬智能裝備股份有限公司