一种高效环保节能型有机废气分解处理设备的制作方法

本发明涉及工业废气处理设备领域，具体是指一种高效环保节能型有机废气分解处理设备。

背景技术：

在电子材料、绝缘材料等生产领域，需要将增强材料(木浆纸、玻璃纤维、棉布、碳纤维、铜箔等)采用溶液法浸渍不同类型及粘度的树脂，为保证浸透效果，树脂内添加有丙酮、甲醇、dmf等有机溶剂调节粘度；浸渍树脂后的材料在以烘干法生产半固化片的过程中，有机溶剂及部分含有c、h元素的低分子挥发物会排出，造成环境污染、影响人体健康。

针对排出的废气采用废气直燃技术进行处理，目前存在以下缺点：1、废气分解率为98％，仍有部分未经处理的含有c、h等元素的废气排至大气；2、炉膛温度低(760～780℃)，有机废气未充分预热、分解；3、换热器列管设计不合理，废气换热器列管流通面积不够，流通阻力大，系统有废气泄漏、外溢现象；4、换热器结构、选材不合理，造成管板变形、开裂；5、保温效果不好，炉体温度高，热量未有效利用，能耗高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种高效环保节能型有机废气分解处理设备。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高效环保节能型有机废气分解处理设备，包括依次连接的炉膛、废气换热器、导热油换热器、热风换热器、热水换热器、排烟风机和烟囱，所述炉膛正面和一侧均连接有自动退出机构，其中，炉膛正面的自动退出机构内连接有大火燃烧机，炉膛侧面的自动退出机构内连接有小火燃烧机；所述废气换热器一侧设置有废气进气管，废气进气管上连接有天然气管道；所述废气进气管的出口侧依次连接有废气收集箱和废气风机，废气风机出口侧连通至废气换热器内部，废气风机出口侧上方通过废气旁通管路连接至废气换热器另一侧；所述废气换热器出口侧通过烟气旁通管路连接至热风换热器的进口侧。

进一步的，所述炉膛和废气换燃气设置在同一壳体内，所述炉膛包括陶瓷纤维模块，陶瓷纤维模块呈三面设置，陶瓷纤维模块外侧通过不锈钢连接件与壳体连接；所述陶瓷纤维模块内侧面上喷涂有固化剂，陶瓷纤维模块在上下侧均平铺有平铺有耐火材料，耐火材料采用耐火砖墙，并且在耐火砖墙上浇筑耐火料；所述耐火材料之间砌有耐火砖墙一和耐火砖墙二；所述耐火砖墙一和耐火砖墙二均呈“l”型，耐火砖墙一贴合在陶瓷纤维模块侧面，耐火砖墙二设置在陶瓷纤维模块内部；所述耐火砖墙二的长边与陶瓷纤维模块侧边之间形成气体走道一，耐火砖墙二的短边与耐火砖墙一的短边之间形成火焰加热区域；所述耐火砖墙二的长边与耐火砖墙一的长边端部设置有烟气出口；所述耐火砖墙一侧面砌有耐火砖墙三，耐火砖墙三将耐火砖墙二与耐火砖墙一之间分隔成高温分解区域一和高温分解区域二，其中，高温分解区域二处于烟气出口侧；所述高温分解区域二靠近烟气出口侧设置有蜂窝陶瓷蓄热体。

进一步的，所述废气换燃气包括换热器外壳、管板一和管板二，所述换热器外壳连接在壳体内，换热器外壳底部与壳体连接处之间设置有高密度硅藻土隔热层；所述管板一和管板二焊接在换热器外壳内，管板一和管板二之间依次设置有多组换热列管，在本方案中包括第一组换热列管、第二组换热列管和第三组换热列管，其中，第三组换热列管的管壳朝向烟气出口，并且第一组换热列管、第二组换热列管和第三组换热列管之间列管数量逐级增加；所述换热器壳体上板和下板上开设有多个缺口，缺口上焊接有膨胀节；所述膨胀节呈“v”字型；所述换热列管端面与换热器外壳之间形成气体走道二，气体走道二通向气体走道一内。

进一步的，所述壳体上设置有缓冲罐、炉膛负压检测传感器和温度传感器。

进一步的，所述自动退出机构包括主机架，所述主机架一侧设置有气缸一，另一侧设置有固定板；所述气缸一的尾部与主机架固定连接；所述气缸一的活塞端通过接头连接有活动机架；所述活动机架两侧与主机架上方滑动连接，活动机架用于安装大火燃烧机或小火燃烧机，其中，大火燃烧机朝向火焰加热区域正面，小火燃烧机朝向火焰加热区域侧面；所述固定板正面与炉膛固定连接，固定板背面设置有内阀板和外阀板；所述内阀板与固定板固定连接；所述内阀板和外阀板之间滑动设置有活动阀板；所述固定板、内阀板和外阀板上设置有同轴的通孔；所述主机架上方连接有顶机架；所述顶机架上安装有气缸二，气缸二的活塞端通过钢丝绳牵引活动阀板。

进一步的，所述废气进气管采用文氏管结构废气进气管；所述天然气管道上连接有天然气进气阀组，天然气进气阀组包括手动关断阀、带按压式阀门的压力表、过滤器、垂直式压力调节器、最小燃气压力开关、vs垂直式安全电磁阀和燃气流量调节蝶阀。

进一步的，所述废气旁通管路上连接有电动调节阀门一。

进一步的，所述烟气旁通管路上连接有电动调节阀门二。

进一步的，所述热风换热器侧边设置有新风风机。

与现有技术相比，本发明的一种高效环保节能型有机废气分解处理设备，具有以下有益效果：

1、环保方面：废气换热列管采用逐级增加方式，提高换热效率；同时炉膛内设置双高温分解区，炉膛体积增大，并且炉膛内增加含70％三氧化二铝的蜂窝陶瓷蓄热体，比表面积大，又具有催化燃烧的特性，可完全分解含有c、h元素的化合物，废气分解效率达100％，且不产生氮氧化物，可达到高效治理的目的：

2、节能方面：炉膛内采用陶瓷纤维模块，按保温规范施工，并在其表面喷涂固化剂，换热器与底座连接处采用高密度硅藻土保温隔热垫层；采用大火、小火双燃烧机结构，燃烧机根据运行情况在升温结束或熄火状态下自动退出炉膛；采用无焰燃烧技术，结合文氏管结构自动补充天然气燃料；烟气旁通、废气旁通及自动控制的应用可以提高系统热量利用率；

3、可靠性方面：换热器纵向、横向采用多处补偿变形的膨胀节，彻底消除材料的热变形量；在靠近炉膛的高温部分，换热器、管板、膨胀节均采用耐温1300℃的310s材质；炉膛设有废气预热、炉前、炉膛、烟气入口、烟气出口等多处测温点，实时检测并控制运行状态；炉膛部位设有负压检测传感器，与排烟风机实现自动控制，使膛压力始终在30～50pa负压范围内，保证有机废气处理设备的安全运行。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明炉膛的结构示意图；

图3是本发明废气换热器的结构示意图；

图4是本发明自动退出机构的结构示意图；

其中，1、炉膛，2、废气换热器，3、导热油换热器，4、热风换热器，5、热水换热器，6、排烟风机，7、烟囱，8、自动退出机构，9、大火燃烧机，10、小火燃烧机，11、废气进气管，12、天然气管道，13、天然气进气阀组，14、废气收集箱，15、废气风机，16、废气旁通管路，17、电动调节阀门一，18、烟气旁通管路，19、电动调节阀门二，20、缓冲罐，21、炉膛负压检测传感器，22、温度传感器，23、新风风机，111、陶瓷纤维模块，112、不锈钢连接件，113、耐火砖墙一，114、耐火砖墙二，115、气体走道一，116、火焰加热区域，117、烟气出口，118、耐火砖墙三，119、高温分解区域一，120、高温分解区域二，121、蜂窝陶瓷蓄热体，211、换热器外壳，212、管板一，213、管板二，214、高密度硅藻土隔热层，215、第一组换热列管，216、第二组换热列管，217、第三组换热列管，218、膨胀节，219、气体走道二，811、主机架，812、气缸一，813、活动机架，814、活动阀板，815、气缸二。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1～4所示，一种高效环保节能型有机废气分解处理设备，包括依次连接的炉膛1、废气换热器2、导热油换热器3、热风换热器4、热水换热器5、排烟风机6和烟囱7，所述炉膛1正面和一侧均连接有自动退出机构8，其中，炉膛正面的自动退出机构8内连接有大火燃烧机9，炉膛侧面的自动退出机构8内连接有小火燃烧机10；所述废气换热器2一侧设置有废气进气管11，废气进气管11采用文氏管结构废气进气管，废气进气管11上连接有天然气管道12，天然气管道12结合文氏管结构废气进气管11将天然气与有机废气在负压状态下充分混合，再进入废气换热器2内预热，同时在废气进气管11上设有浓度检测仪，浓度检测仪控制混合气体浓度不超过爆炸下限的25％；所述天然气管道12上连接有天然气进气阀组13，天然气进气阀组13包括手动关断阀、带按压式阀门的压力表、过滤器、垂直式压力调节器、最小燃气压力开关、vs垂直式安全电磁阀和燃气流量调节蝶阀，天然气进气阀组13用于控制天然气进气量以及开断；所述废气进气管11的出口侧依次连接有废气收集箱14和废气风机15，废废气风机15出口侧连通至废气换热器2内部，废气收集箱14用于收集混合的气体，并且通过废气风机15将混合气体输送至废气换热器2内；所述废气风机15出口侧上方通过废气旁通管路16连接至废气换热器2另一侧，废气旁通管路16上连接有电动调节阀门一17，当废气换热器2进口侧温度较高时，电动调节阀门一17用来控制废气旁通管路16打开，控制废气预热温度，避免废气在废气换热器2内温度超高，造成危险；所述废气换热器2出口侧通过烟气旁通管路18连接至热风换热器4的进口侧，烟气旁通管路18上连接有电动调节阀门二19，用于控制导热油换热器3内热媒油的温度，超温时电动调节阀门二19调节开度，控制烟气尽量，避免出现超温现象。

在本实施例中，所述炉膛1和废气换燃气2设置在同一壳体内，所述炉膛1包括陶瓷纤维模块111，陶瓷纤维模块111呈三面设置，陶瓷纤维模块11外侧通过不锈钢连接件112与壳体连接；所述陶瓷纤维模块111内侧面上喷涂有固化剂，陶瓷纤维模块111在上下侧均平铺有平铺有耐火材料，耐火材料采用耐火砖墙，并且在耐火砖墙上浇筑耐火料；所述耐火材料之间砌有耐火砖墙一113和耐火砖墙二114；所述耐火砖墙一113和耐火砖墙二114均呈“l”型，耐火砖墙一113贴合在陶瓷纤维模块111侧面，耐火砖墙二114设置在陶瓷纤维模块111内部；所述耐火砖墙二114的长边与陶瓷纤维模块111侧边之间形成气体走道一115，耐火砖墙二114的短边与耐火砖墙一113的短边之间形成火焰加热区域116；所述耐火砖墙二114的长边与耐火砖墙一113的长边端部设置有烟气出口117；所述耐火砖墙一113侧面砌有耐火砖墙三118，耐火砖墙三118将耐火砖墙二114与耐火砖墙一113之间分隔成高温分解区域一119和高温分解区域二120，其中，高温分解区域二120处于烟气出口117侧，一般有机废气的分解需要在炉膛内滞留0.2～0.8秒的时间，但根据实际经验，当废气浓度低、废气量大于10000nm³/小时时，废气在炉膛内的停留时间≥2秒时分解更彻底，所以本方案中设计了两个高温分解区域；所述高温分解区域二120靠近烟气出口117侧设置有蜂窝陶瓷蓄热体121，蜂窝陶瓷蓄热体121自身含有70％的三氧化铝，蜂窝陶瓷蓄热体121上均匀布设有蜂窝孔使整体比表面积大，又具有催化燃烧的特性，可完全分解含有c、h元素的化合物，废气分解效率达100％，且不产生氮氧化物，可达到高效治理的目的。

所述废气换燃气2包括换热器外壳211、管板一212和管板二213，所述换热器外壳211连接在壳体内，换热器外壳211底部与壳体连接处之间设置有高密度硅藻土隔热层214，有效减少了热量的损失，提高了系统的热效率；所述管板一212和管板二213焊接在换热器外壳211内，管板一212和管板二213之间依次设置有多组换热列管，在本方案中包括第一组换热列管215、第二组换热列管216和第三组换热列管217，其中，第三组换热列管217的管壳朝向烟气出口117，废气在热交换过程中，废气从换热列管内通过，燃烧后的高温烟气从管外通过，此过程按照理想气体等压过程考虑，依据盖.吕萨克(gaylussac)定律，在等压过程中，单位质量气体的体积与温度的变化成正比，即温度每升高1k,体积便增加273k时的体积的1/273，即废气在通过换热器预热过程中，气体的体积随温度升高是逐渐扩大的，此时换热器列管数量应增加(面积加大，以免因流速过大形成紊流)，使全部废气顺利预热至分解温度，进入炉膛部分高温分解，所以第一组换热列管215、第二组换热列管216和第三组换热列管217之间列管数量是逐级增加的，换热管数量是根据温度梯度计算选取的，通过htri管壳式换热器热力计算软件，选取了不同的列管排列方式及管间距，综合考虑顺排、叉排情况下雷诺数、阻力系数对换热效率的影响，得出列管的最佳排列组合，即采用φ45x1.5mm的不锈钢列管，管间距为92mm，此时流动阻力最小，换热效率最高；所述换热器壳体211上板和下板上开设有多个缺口，缺口上焊接有膨胀节218；所述膨胀节218呈“v”字型；由于废气换热器2工作时，其温升范围在700度左右，此时线膨胀量为20～30mm，因此纵向、横向都设置有膨胀节218，抵消热变形；所述换热列管端面与换热器外壳211之间形成气体走道二219，气体走道二219通向气体走道一115内，经废气换热器2预热后的气体通过气体走道二219和气体走道一115进入火焰加热区域116.

所述自动退出机构8包括主机架811，所述主机架811一侧设置有气缸一812，另一侧设置有固定板；所述气缸一812的尾部与主机架811固定连接；所述气缸一812的活塞端通过接头连接有活动机架813；所述活动机架813两侧与主机架811上方滑动连接，活动机架813用于安装大火燃烧机9或小火燃烧机10，其中，大火燃烧机9朝向火焰加热区域116正面，小火燃烧机10朝向火焰加热区域116侧面；所述固定板正面与炉膛1固定连接，固定板背面设置有内阀板和外阀板；所述内阀板与固定板固定连接；所述内阀板和外阀板之间滑动设置有活动阀板814；所述固定板、内阀板和外阀板上设置有同轴的通孔；所述主机架811上方连接有顶机架812；所述顶机架812上安装有气缸二815，气缸二815的活塞端通过钢丝绳牵引活动阀板812；首先大火燃烧机9通过气缸一812推送接入炉膛1，当炉膛1内温度达到设定值时(≥800°)，大火燃烧机9停止运行并退出炉膛，活动阀板812关闭阀门，此时小火燃烧机10运行，当生产线速度稳定并连续运行时，并随温度变化进行天然气进气量预调节，此时如果炉膛1温度达到设定值，则小火燃烧机10熄火停止运行并退出炉膛1；如果炉膛1温度达不到设定值，烘干过程产生的废气又不足以维持炉膛温度时，天然气补充系统开启，但受浓度检测仪控制不能大于爆炸下限的25％；如果天然气、有机废气仍不能满足维持炉膛温度所需的热量时，小火燃烧机10持续运行，此时进自然风量(供天然气雾化)最小，系统能耗也最低。

在本实施例中，所述壳体上设置有缓冲罐20、炉膛负压检测传感器21和温度传感器22，缓冲罐20与排烟风机6实现自动控制，使炉膛1膛压力始终在30～50pa负压范围内，保证有机废气处理设备的安全运行；炉膛负压检测传感器21用于炉前温度检测，实时反映出燃烧机的运行情况；温度传感器22为炉膛1温度检测，用于控制排烟风机6的转速。

所述热风换热器4侧边设置有新风风机23，新风风机23将自然风通过热风换热器4加热，作为热源供给烘干炉使用。

工作原理：烘干线在开始工作时，没有废气产生，设备冷态升温需要大量的热能，此时配置双燃烧机(大功率+小功率组合)同时工作，可满足快速升温需要；当达到工艺温度开始生产后，有机废气进入废气燃烧设备高温分解放出热量，大火燃烧机9自动退出炉膛1，同时活动阀板814关闭阀门，防止高温烟气外溢，起到保护燃烧机的作用，此时小火燃烧机10燃烧机继续运行；当炉膛温度达到低于设定温度50℃且连续运行30分钟以上时，燃料补充系统启动，利用文氏管结构废气进气管自动补充燃料；当炉膛温度达到设定温度并温度运行30分钟后，小火燃烧机10熄火退出炉膛，同时活动阀板814关闭阀门；燃料自动补充系统根据炉膛温度自动调整燃气供给量，可根据整个烘干系统废气浓度情况，实现耗气量从0～30nm³/小时的自动调整；燃烧分解后的烟气依次经过废气换热器2、导热油换热器3、热风换热器4、热水换热器5、排烟风机6和烟囱7，烟气一方面为其他设备气功热源，另一方面无害的气体从烟囱7处排出。

本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。