CN101936535A - 远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法及其催化焚烧炉 - Google Patents

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本发明涉及冶金行业冷轧薄钢带深加工技术领域，一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法及其催化焚烧炉，本发明方法是将涂漆钢带送入钢带烘烤炉中进行烘烤，并将烘烤炉中的废气导入催化焚烧炉焚烧，使废气中的有毒可燃成份分解氧化处理后的废气一部份引入烘烤炉中再利用，剩余部份经换热器、排风机、烟囱向外排放。其特征是：a.在钢带烘烤炉中布置3-4段远红外电热管加热段，采用远红外电热管主加热；b.将钢带烘烤炉中的废气抽出送入低温催化焚烧炉中焚烧，在催化焚烧炉中布置有机废气净化催化剂，并辅以远红外电热管加热废气，使废气温度达到与催化剂发生催化反应的起燃温度；本发明解决了现有钢带涂漆烘干工艺方法能耗大，设备投资大，部分设备使用寿命短的问题，主要应用于钢带彩色涂层的固化定型。

Description

远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法及其催化焚烧炉
(一)技术领域：本发明涉及冶金行业冷轧薄钢带深加工技术领域，主要应用于钢带彩色涂层的固化定型。
(二)背景技术：现有彩色涂层机组焚烧烘烤工艺主要分为两种，即全新风烘烤钢带高温焚烧工艺和热烟气烘烤钢带高温焚烧工艺。
全新风烘烤钢带高温焚烧工艺系统主要设备由系统各类风机、高温焚烧炉、钢带烘烤炉、换热器、阀门、管道和烟囱等构成。全新风烘烤钢带高温焚烧工艺简介：将烘烤涂漆带钢时产生的含有毒可燃成分的废气导入高温焚烧炉，通过燃气燃烧器助燃，在760℃左右的高温下，使有毒可燃成分分解氧化为无毒无臭的二氧化碳、水蒸气。高温焚烧后产生760℃左右的高温烟气，通过第一级换热器加热冷空气至550℃左右，再通过第二级换热器加热从钢带烘烤炉中抽回的废气至350℃左右，此时，烟气温度降至300℃左右，通过排烟风机排出。通过第一级换热器加热后的热空气送入钢带烘烤炉用于烘烤涂漆后的钢带。烘烤过程中产生的有机废气被风机抽入到第二级换热器中利用烟气剩余热量加热后进入焚烧炉焚烧，以减少高温焚烧时的助燃燃料消耗。全新风烘烤钢带高温焚烧工艺特点：操作安全，产品表面洁净，对能源介质无要求(天然气，焦炉煤气，发生炉煤气均可)，车间操作环境好，但由于是换热器间接加热，吨钢能耗高(以天然气为例，吨钢能耗在30m3/t左右)，生产成本高。同时，由于是高温焚烧，对焚烧炉和与高温烟气接触的换热器耐温要求高，基本采用0Cr18Ni9，Cr25Ni20等耐高温不锈钢材料制作，投资成本较大。
热烟气烘烤钢带高温焚烧工艺系统主要设备由系统各类风机，高温焚烧炉，钢带烘烤炉，换热器，阀门，管道等构成。热烟气烘烤钢带高温焚烧工艺简介：将烘烤涂漆带钢时产生的含有毒可燃成分的废气导入高温焚烧炉，通过燃气燃烧器助燃，在760℃左右的高温下，使有毒可燃成分分解氧化为无毒无臭的二氧化碳、水蒸气。高温焚烧后产生760℃左右的高温烟气，一部份被引入钢带烘烤炉直接用于烘烤涂漆后的钢带，另一部份通过换热器用于加热从钢带烘烤炉中抽回的废气至400℃左右，以减少高温焚烧时的助燃燃料消耗，然后通过排烟风机排出。热烟气烘烤钢带高温焚烧工艺特点：由于是利用烟气直接加热，吨钢能耗较低(以天然气为例，吨钢能耗在15m3/t左右)，生产成本低。但其对能源介质要求严格，必须是洁净的天然气，否则将会影响钢带的表面质量。同时，由于是高温焚烧和高温烟气直接烘烤，除了对焚烧炉和与高温烟气接触的换热器耐温要求高外，对管道和阀门的耐温要求也很高，基本采用0Cr18Ni9，Cr25Ni20等耐高温不锈钢材料制作，投资成本较大。
实际上，钢带涂漆烘烤的工艺温度要求仅在350℃左右，之所以高温焚烧炉要在760℃左右，完全是为了满足油漆挥发物的热分解氧化反应要求，首先由于要维持760℃左右的高温，必然带来较高的燃料消耗(比较低温焚烧工艺)，其次由于高温气体在系统设备(焚烧炉，换热器，管道等)中循环时散热较多，因此系统热损失较大，造成能源浪费，另外高温气体对设备的使用寿命也有影响，需要定期检查更换高温环境下损坏的设备。
(三)发明内容：本发明的目的就是要解决现有涂漆钢带烘干工艺方法采用高温焚烧带来的能源损耗大、设备投资较大和部分设备使用寿命较短的问题，提供一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法及其催化焚烧炉。
本发明的具体方案是：一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法及其低温催化焚烧炉，该方法是将涂漆钢带送入钢带烘烤炉中进行烘烤，并将烘烤炉中的废气导入低温催化焚烧炉焚烧，使废气中的有毒可燃成份分解氧化为无毒无臭的二氧化碳和水蒸汽，处理后的废气一部份引入烘烤炉中再利用，剩余部份经换热器、排风机、烟囱向外排放。其特征是：a.在钢带烘烤炉中布置3-4段远红外电热管加热段，采用远红外电热管主加热，并且沿钢带走向，其中第一段温度控制较低，第2-3段温度较高，最后一段温度较前一段温度略低；b.将钢带烘烤炉中的废气抽出送入低温催化焚烧炉中焚烧，在低温催化焚烧炉中布置有机废气净化催化剂，并辅以远红外电热管加热废气，使废气中的有毒可燃成份在300-350℃较低的温度下通过催化剂时发生分解氧化反应，从而使废气中的有毒可燃成份分解净化，净化后的废气进行余热利用，一部份引入钢带烘烤炉中加热涂漆钢带，剩余部份引入换热器生产热水用于机组其它需要供热的设备使用，经过换热器热交换后的废气再由排风机、烟囱排出。
本发明中，在钢带烘烤炉上分3-4段设置相应根数的抽气管汇集后接入催化焚烧炉，并在每根抽气管中安装调节阀，用于分配各控制段抽气量，各段抽气量沿钢带前进方向依次减少，并控制钢带烘烤炉入出口为微负压。
本发明中，在钢带烘烤炉中对应各段远红外电热管配置热电偶检测各段炉温，决定各控制段中远红外电热管的输出功率。
本发明中，钢带烘烤炉中的温度沿钢带走向，第一段温度控制在200-250度，第2-3段温度控制在250-350度，最后一段温度控制在240-320度。具体温度不应受上述范围限制，可根据油漆的加热固化温度需要确定。
本发明中，钢带烘干炉中的各段远红外电热管均有两层，分别布置在涂漆钢带的上面和下面，对涂漆钢带的正反两面同时进行烘烤。
用于本发明烘烤工艺方法中的低温催化焚烧炉，包括有炉体，其特征是：在炉体的前板上部设有进气管，顶板中部设有出气管，炉体内上部设有换热器，炉体内下部设有催化床，放置有机废气净化催化剂，炉体内尾部安装有多层远红外电加热管。
本发明中所述低温催化焚烧炉内上部所设的换热器为管束状换热器。
本发明中所述低温催化焚烧炉在炉体尾部外侧壁正对远红外电加热管外接头的区域，安装有防护网。
本发明中，所述炉体内设有2-3层催化床，用于放置有机废气净化催化剂。
本发明与现有技术相比，以低温催化焚烧炉取代高温焚烧炉实现低温焚烧，以远红外电热管取代热风喷箱和热风循环风机，直接对涂漆钢带加热，无污染、效率高，烘烤质量好，并且不再设置高温换热器，高温阀门及大量耐高温管道，相对节省了彩色涂层机组的投资和运行成本。本发明投资成本降低，不需要高温焚烧炉和大型高温空气换热器(此两设备体积大，需设置专门的焚烧区域放置)，不用专门设置厂区焚烧炉区，管道量大大减少，风机，调节阀，检测元件数量减少。新增有机废气净化催化剂，远红外电加热管，设备相比后，大约可降低投资约50万元人民币。吨钢能耗降低，工艺用电量折算为天然气，吨钢消耗大约在10m3/t左右，与热烟气烘烤钢带高温焚烧工艺相比，吨钢能耗节省5m3/t左右，一年节省天然气近50万m3(以一条年产10万吨的机组为例)，直接减少近150万生产成本。与全新风烘烤钢带高温焚烧工艺相比，节能效果更显著。有机废气净化率为98％，完全达到环保要求。
(四)附图说明：
图1是本发明工艺方法原理图；
图2是催化焚烧炉主视(局剖视)图；
图3是催化焚烧炉俯视(局剖视)图。
图中：1-钢带烘烤炉，2-抽气管，3-调节阀，4-远红外电热管，5-涂漆钢带，6-涂层室，7-催化焚烧炉，8-循环风机，9-换热器，10-掺冷风调节阀，11-排风机，12-烟囱，13-进气管，14-炉体，15-出气管，16-防护网，17-远红外电热管，18-催化床，19-有机废气净化催化剂，20-管束状换热器。
(五)具体实施方式：
参见图1，本发明一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法属热工节能环保新技术，主要用于钢带彩色涂层机组的涂漆钢带烘干，本发明方法是将涂漆钢带通过涂层室6后送入钢带烘烤炉1中进行烘烤，特征是：a.在钢带烘烤炉1中布置4段远红外电热管4加热段(也可3段)，采用远红外电热管4主加热，钢带烘干炉1中的各段远红外电热管4均有两层，分别布置在涂漆钢带5的上面和下面，对涂漆钢带5的正反两面同时进行烘烤。并且在钢带烘烤炉1中对应各段远红外电热管4配置热电偶检测各段炉温，决定各控制段中远红外电热管的输出功率。并且沿钢带走向，其中第一段温度控制较低，一般为200-250℃；第2-3段温度较高，一般为250-300℃；最后一段温度较前一段温度略低一般为240-320℃；b.将钢带烘烤炉1中的废气抽出送入催化焚烧炉7中焚烧，可在钢带烘烤炉1上分四段设置相应根数的抽气管2汇集后接入催化焚烧炉7，并在每根抽气管2中安装调节阀3，用于分配各控制段抽气量，各段抽气量沿钢带前进方向依次减少，并控制钢带烘烤炉1入出口为微负压。在催化焚烧炉7中布置有机废气净化催化剂19，并辅以远红外电热管17加热废气，使废气中的有毒可燃成份在300-350℃较低的温度下通过催化剂时发生分解氧化反应，从而使废气中的有毒可燃成份分解净化，净化后的废气进行余热利用，先通过焚烧炉用换热器20加热净化前的废气，之后一部份净化后的废气引入钢带烘烤炉1中加热涂漆钢带，剩余部份引入换热器9生产热水用于机组其它需要供热的设备使用，经过换热器9热交换后的废气再由排风机11、烟囱12排出。
本发明工艺中采用的催化焚烧炉参见图2、图3，它设有炉体14、焚烧炉用换热器20、有机废气净化催化剂19、远红外加热管17，特别是：炉体14的前板上部设有进气管13，顶板中部设有出气管15，炉体14内上部设有焚烧炉用管束状换热器20，炉体14内下部设有3层催化床18(也可设2层或更多层)，放置有机废气净化催化剂19，炉体14内尾部安装有多根远红外电加热管17，并且在炉体14尾部外侧壁正对远红外电加热管外接头的区域，安装有防护网16。

Claims (9)

1.远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法，是将涂漆钢带送入钢带烘烤炉中进行烘烤，并将烘烤炉中的废气导入催化焚烧炉焚烧，使废气中的有毒可燃成份分解氧化为无毒无臭的二氧化碳和水蒸汽，处理后的废气一部分引入烘烤炉中再利用，剩余部分经换热器、排风机、烟囱向外排放。其特征是：a.在钢带烘烤炉中布置3-4段远红外电热管加热段，采用远红外电热管主加热，并且沿钢带走向，其中第一段温度控制较低，第2-3段温度较高，最后一段温度较前一段温度略低；b.将钢带烘烤炉中的废气抽出送入催化焚烧炉中焚烧，在催化焚烧炉中布置有机废气净化催化剂，并辅以远红外电热管加热废气，使废气中的有毒可燃成份在300-350℃较低的温度下通过催化剂时发生分解氧化反应，从而使废气中的有毒可燃成份分解净化，净化后的废气进行余热利用，一部份引入钢带烘烤炉中加热涂漆钢带，剩余部份引入换热器生产热水用于机组其它需要供热的设备使用，经过换热器热交换后的废气再由排风机、烟囱排出。
2.根据权利要求1所述的一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法，其特征是：在钢带烘烤炉上分3-4段设置相应根数的抽气管汇集后接入催化焚烧炉，并在每根抽气管中安装调节阀，用于分配各控制段抽气量，各段抽气量沿钢带前进方向依次减少，并控制钢带烘烤炉入出口为微负压。
3.根据权利要求1所述的一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法，其特征是：在钢带烘烤炉中对应各段远红外电热管配置热电偶检测各段炉温，决定各控制段中远红外电热管的输出功率。
4.根据权利要求1所述的一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法，其特征是：钢带烘烤炉中的温度沿钢带走向，第一段温度控制在200-250度，第2-3段温度控制在250-350度，最后一段温度控制在240-320度。
5.根据权利要求1所述的一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法，其特征是：钢带烘干炉中的各段远红外电热管均有两层，分别布置在涂漆钢带的上面和下面，对涂漆钢带的正反两面同时进行烘烤。
6.用于权利要求1所述的一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法中的低温催化焚烧炉，包括有炉体，其特征是：炉体的前板上部设有进气管，顶板中部设有出气管，炉体内上部设有换热器，炉体内下部设有催化床，放置有机废气净化催化剂，炉体内尾部安装有多层远红外电加热管。
7.根据权利要求6所述的一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法中的催化焚烧炉，其特征是：所述炉体内设有2-3层催化床。
8.根据权利要求6所述的一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法中的催化焚烧炉，其特征是：所述炉体内所设的换热器为管束状换热器。
9.根据权利要求6所述的一种远红外电热管加热及低温催化焚烧废气的涂漆钢带烘烤方法中的催化焚烧炉，其特征是：在炉体内尾部外侧壁正对远红外电加热管外接头的区域，安装有防护网。
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