CN101498453A - 彩涂线油漆固化炉的安全加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种彩涂线油漆固化炉的安全加热方法，其方案为安全排出固化炉内富溶剂废气的风量与固化炉内氧气含量同时控制的双安全操作模式，由安全风量的风机抽出固化炉内废气使炉内有机溶剂含量到达爆炸下限的1/4，无论炉内氧气浓度为何指标，均可避免爆炸的发生；该废气经焚烧炉进行彻底焚烧裂解，去除气体中的有毒有机物，并在焚烧过程中控制燃烧后气氛内残氧的含量在5％以下，无论局部有机溶剂浓度如何变化均因氧气的缺乏而处于爆炸区域之外，再次避免爆炸的发生，该高温废气经若干换热器利用后直接送回固化炉内，从而控制固化炉内氧含量。不仅解决了环境污染的问题，而且能充分利用能源，解决了彩涂线生产中所需的热源供应。

Description

彩涂线油漆固化炉的安全加热方法

技术领域

本发明属于冶金行业中钢板的彩涂线废气利用生产领域，尤其涉及彩涂线固化炉的有害气体处理的生产领域。

背景技术

彩涂板生产线涂液体漆料后一般采用加热烘干方式，靠固化炉中的热量使溶剂加热蒸发，并将带材加热到预定的温度，以固化涂层，这个过程需要消耗大量的能源，目前国内彩涂板生产线为了环保达标一般是将炉内废气抽出并加热至废气裂解点温度(733℃)进行裂解焚烧，然后经烟道、排烟风机、烟囱排入大气实现达标排放，这时在大气中产生大量热能和温室气体，不仅污染环境而且不能充分利用能源，因此有些企业就在裂解点以上高温条件下把废气中的含有有毒气体的绝大部分溶剂被裂解燃烧焚烧裂解，释放出大量的热能，同时消耗掉废气中的大部分氧气，产生的高温惰性(控制过剩氧含量降至5-8％左右，相对惰性)烟气，，形成高温低氧烟气，通过换热器加热新鲜空气，用这种被加热后的空气通过鼓风机送入固化炉，对涂漆后的钢带进行固化烘干，例如申请日为2008.6.6，公布日为10月8日的“彩涂线有害气体集中焚烧余热利用”，根据防爆理论，固化炉内爆炸所需的条件最主要有三条，即温度，溶剂浓度以及氧的含量，在该方案中，固化炉内供应的热风是热空气，氧的含量是21％，因此为了防止固化炉内气体爆炸，控制的是炉内溶剂浓度，运用大功率的风机，较大限度的抽出富溶剂炉内气体，这样所用风机功率较大，消耗能源较大，经过换热后的空气供给固化炉和生产线中的其他需要热源的地方，排放的焚烧尾气会带走大量的热，需要在固化炉的供热风口和生产线的其他需要热源的位置增加燃烧机补充换热后热风温度的不足，这样不仅增加了燃烧机而且还需要消耗大量燃气。

发明内容

为了克服原有的废气处理中能源消耗大，燃烧机配备多，热能浪费的不足，本发明采用有机溶剂浓度控制和炉内氧含量控制相结合的办法，并对彻底处理后的废气进行直接回用，达到了进一步提高该系统安全性和降低能耗的效果，并减少了燃烧设备的投资。

本发明解决其技术问题的技术方案是：彩涂线废气循环加热固化的方法，其特征为由安全风量的风机抽出固化炉内富溶剂的废气使炉内有机溶剂含量到达爆炸下限的1/4。该废气经一台改良设计的焚烧炉进行彻底焚烧裂解，去除气体中的有机物，并在焚烧过程中控制燃烧后气氛内残氧的含量在5％以下。该高温废气经若干换热器利用后直接送回固化炉内，从而控制固化炉内实际氧含量。其工艺步骤如下：

a：从固化炉内抽取的富溶剂废气量满足固化炉炉体内采用微负压操作，使炉内有机溶剂含量到达爆炸下限的1/4的条件，已经保证固化炉作业的安全性；

b：在焚烧炉上燃烧机的工作通过比例阀控制，确保燃烧的稳定性，通过控制裂解过程的补充助燃风量把焚烧后尾气中的含氧量控制在5％以下；

c：焚烧后的贫氧焚烧尾气经换热利用后直接送回固化炉，在满足固化炉热量需求的同时控制炉内残氧含量在5％以下，使炉内气氛避开燃烧爆炸区域，进一步提高系统安全性；

d：由固化炉内的热电偶和温度控制仪控制进入固化炉的贫氧焚烧尾气的量进而控制炉内温度。

由两级废气换热器内氧分析仪测定贫氧焚烧尾气的含氧量从而控制从入口隔离室内由风机抽出的富氧气体进入到燃烧室的量

焚烧过程中燃烧与裂解分别补充助燃风，以提供相应过程所需的氧气。燃烧过程通过燃气新鲜空气比例阀控制过剩氧为3—5％，裂解过程补充从固化炉炉口等部位抽出的含有机溶剂、氧气的约150-240℃左右的废气，控制最终过剩氧为5—7％；焚烧炉采用大换热面积的预热换热器，将裂解前的废气温度提升至600℃以上，从而在很低的燃气消耗基础上就可提高裂解温度，配合合适的裂解时间保障裂解的充分完成。

系统中集成有多台换热器，将热量分别提供给固化炉、钝化烘干炉、热风吹扫、脱脂前处理等在线加热设施，提高整线热量利用率，大大降低了能耗。本发明的有益效果是：

1.采用这种烘烤固化炉及焚烧系统，固化炉的排废首先遵从了安全浓度的原则，确保固化炉内有机溶剂浓度在1/4爆炸下限之下，固化炉本身已可以安全运行。裂解产生的高温惰性尾气，形成高温低氧的焚烧尾气，该尾气的直接回用可以降低固化炉内的氧气含量，使炉内气氛控制在爆炸区域之外，为固化炉的安全提供了双重保障。由于生产条件的复杂性，往往会出现有机溶剂浓度或炉内局部氧含量超标的现象，导致了该类固化炉实际运行中仍存在安全隐患。本设计将这两种控制手段同时采用，大大提高了油漆固化炉运行安全性。

2.改良焚烧系统的运用可以把油漆经过加热固化后产生的大量对人体有害的、有违国家环保政策的苯、甲苯、二甲苯以及醚类及苯酚类等有毒气体能够裂解生成二氧化碳以及水并释放出热能，真正防止废气中有害物质对环境的污染。

3.彻底裂解后的废气直接回用到固化炉内，提高了热能利用效率，降低了生产线的能源消耗指标。所有外排的烟气，均经过换热器的余热利用，为整线的其余工艺部位提供了热源，进一步降低了生产线的能源消耗指标。

4.只采用一台燃烧机的集中供热形式节省了设备投资，并便于对其进行集中管理。

附图说明

图1：彩涂线有害气体集中焚烧余热利用原理图

图1中：1.固化炉的入口隔离室、2.循环风机、3.高温氧分析仪、4.固化炉、5.固化炉的出口隔离室、6.焚烧炉、7.一级废气换热器、8.二级废气换热器、9.空气换热器、10.热风吹扫、11.化涂烘干炉、12.烟气水循环换热器、13.富溶剂废气管路、14.富氧废气管路、15.预热后的富溶剂废气管路、16.贫氧尾气管路、17.换热后的空气管路、18.贫氧尾气分支管路、19.出口隔离室管路、20.二级废气换热器后氧分析仪

具体实施方式：

如附图1所示固化炉4内含有有机溶剂的废气由富溶剂废气管路13汇集再经过一级废气换热器7、二级废气换热器8、以提高其温度，然后进入焚烧室6与天然气和空气的预混气体在燃烧机内一起燃烧，使用燃料作为加热热源，控制裂解室温度在裂解点，达到废气裂解净化的目的。废气进入裂解室后，温度控制在裂解点以上，在裂解点以上高温条件下废气中的溶剂被裂解燃烧，释放出大量的热能，生成二氧化碳和水，同时消耗掉废气中的大部分氧气，剩余空气中的氮气，产生高温惰性的焚烧尾气，由二级废气换热器后氧分析仪20检测，控制过剩氧含量降至5％左右，形成720—850℃高温低氧烟气即焚烧尾气。尾气经过一级废气预热换热器7、二级废气换热器8与供给钝化烘干炉等设备的新风进行热交换，此时焚烧尾气温度将降至550—600℃左右。该贫氧尾气经贫氧尾气管路16、由耐高温管道送回至固化炉入口段循环室，由循环风机2把焚烧裂解的尾气供给固化炉对带钢进行加热，在二级废气换热器8后的贫氧尾气管路16上设置二级废气换热器后氧分析仪20，检测尾气中氧气含量，通过控制固化炉的入口隔离室1处补入到焚烧室6的助燃空气量，控制过剩氧含量在5％较低范围，降低固化炉区溶剂浓度及氧含量，相对降低本区爆炸极限浓度，提高固化炉运行安全性，固化炉内设有多只高温氧分析仪3随时检测固化炉内的氧气含量，联动控制保证固化炉的运行安全。

部分高温的裂解尾气通过贫氧尾气分支管路18，经过烟气水循环换热器12后吸收其一部分热量，供给脱脂段的清洗加热，降低尾气温度后约150—180度，并在空气换热器9和烟气水循环换热器12后加装并联调风阀门，系统配置有调风旁路，以控制热水循环系统热负荷，通过这种方式控制水加热输入热量，热水换热器交换的热水通过循环泵送至清洗段水槽通过循环换热加热槽液。动态控制各支路焚烧尾气的流量，焚烧尾气大部分回用至固化炉混风室，控制送风量调整达到控制炉压及分区循环温度的目的。此部分焚烧尾气被高温风机排出至车间外大气中，以平衡由于部分补风及助燃的空气量，控制固化炉炉内压力为微负压，系统由于炉压控制及工况变化而产生的多余的焚烧尾气，最终由烟气水循环换热器12、富氧废气管路14、出口隔离室管路19处的高温风机通过烟囱排出到大气中。

富氧废气管路14和出口隔离室管路19用于控制炉口隔离室收集由固化炉的入口隔离室1抽出的气体，隔离室形成微负压，有利于气体密封，防止炉内气体外溢到车间内，从固化炉的入口隔离室1抽出的富氧气体大约250℃左右，根据二级废气换热器后氧分析仪20检测的氧含量控制此处补入的风量大小，用于富溶剂废气的焚烧裂解所需氧气量的不足，而此处如果靠补入空气满足氧气的不足，因空气的温度为室温，需要消耗一定燃料才能满足温度需要，而从固化炉的入口隔离室1抽出的富氧气体大约250℃左右，比补入空气满足氧气的需要节约了燃料，降低了能源消耗。

炉两端隔离室采用防爆C型离心风机，废气送风采用变风量风机，采用变频调速通过控制送风量辅助控制换热器交换量，以适用不同规格品种的生产工况要求，同时降低装机功率，适用开机升温启动与稳态过程由于温度变化而致的参数保证，对于生产薄规格，厚膜及厚规格薄膜之间的顺利工况切换提供可能，尾气排放采用可调电动比例风阀控制排放量来控制炉压。

Claims (8)

1.彩涂线油漆固化炉的安全加热方法，其特征为采用大风量排风控制固化炉内含溶剂废气的浓度在爆炸下限之下与固化炉内氧气含量控制在爆炸区域之外的双安全操作模式，由大风量的可调风量风机按实际工况抽出固化炉内富溶剂的废气使炉内有机溶剂浓度处于1/4爆炸下限之下，无论炉内氧气浓度为何指标，均可避免爆炸的发生；同时控制固化炉内氧的含量在8％以下，使炉内气氛无论局部有机溶剂浓度如何变化均因氧气的缺乏而处于爆炸区域之外，再次避免爆炸的发生，其工艺步骤如下包括：

a：从固化炉内抽取的富溶剂废气量满足使炉内有机溶剂含量到达爆炸下限的1/4的条件，保证固化炉作业的安全性；

b：在焚烧炉上燃烧机的工作通过比例阀控制，确保燃烧的稳定性，通过控制裂解过程的补充助燃风量把焚烧后尾气中的含氧量控制在5％以下；

c：焚烧后的贫氧焚烧尾气由热循环风机直接送入固化炉。

2.如权利要求1所述的彩涂线油漆固化炉的安全加热方法，其特征在于系统中设有多台换热器，将热量分别提供给固化炉、钝化烘干炉、热风吹扫、脱脂前处理等在线加热设施。

3.如权利要求1所述的彩涂线油漆固化炉的安全加热方法，其特征在于固化炉炉体内采用微负压操作。

4.如权利要求1所述的彩涂线油漆固化炉的安全加热方法，其特征在于由固化炉内的热电偶和温度控制仪控制进入固化炉的贫氧焚烧尾气的量进而控制炉内温度。

5.如权利要求1所述的彩涂线油漆固化炉的安全加热方法，其特征在于焚烧炉采用大换热面积的预热换热器，将裂解前的废气温度提升至600℃以上。

6.如权利要求1所述的彩涂线油漆固化炉的安全加热方法，其特征在于焚烧过程中燃烧与裂解分别补充助燃风。

7.如权利要求6所述的彩涂线油漆固化炉的安全加热方法，其特征在于燃烧过程通过燃气新鲜空气比例阀控制过剩氧为3—5％。

8.如权利要求6所述的彩涂线油漆固化炉的安全加热方法，其特征在于裂解过程补充从固化炉炉口等部位抽出的含有机溶剂、氧气约150-240℃左右的废气，控制最终焚烧尾气中过剩氧为5—7％。

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