CN107339705B - 一种沥青烟气焚烧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气处理设备领域，具体的说是一种沥青烟气焚烧装置。包括顶端敞口的炉体，在炉体中设有将炉体内腔分隔为上下两层的隔离网，炉体的上层设为烟气加热区，炉体下层设为烟气导流分散区；烟气加热区内铺设有炭素颗粒电阻层，在炉体的侧壁上对应炭素颗粒电阻层两端的位置分别设有供炭素颗粒电阻层通电升温的电极板；炉体的底端间隔设有多根分别与烟气导流分散区连通的烟气引入管，在烟气导流分散区内对应每一根烟气引入管的位置均设有多块导流板；在炉体的底端还设有防止烟气引入管中的烟气冷凝的烟气预热体。通过本发明可解决炭素生产企业中的生产设备工艺点分布广、各点的温度区域不同产生的挥发性物质的质和量又不同的污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及烟气处理设备领域，具体的说是一种沥青烟气焚烧装置。
背景技术
炭素制品生产企业生产的三大主要工序成型、焙烧、石墨化过程中都离不开作为粘合剂的沥青和保温料的焦炭以及焦类生产原料，由于以上原料本身就含有不同量的可挥发物质，在生产过程中所采用的热工方式加热时不可避免的要产生大量的沥青烟气和其他烷烃类气体，对环境造成污染，同时也危害职工健康。
成型工序产生的沥青烟气基本上是在配料、混捏、凉料、沥青溶化过程中挥发的质轻烷烃类，呈弥漫性烟雾状。
焙烧工序中逸出的挥发份在200℃开始，一部分是由炉料中的有机物、如焦炭、木柴、油脂、橡胶及塑料等的不完全燃烧产物和沥青挥发份中的碳氢化合物热分解产物所组成，称为挥发份，其构造呈链球状，尺寸大约在１μm左右，占比例约20%，低温炉室是靠从高温炉室流过的尾气加热的，从200℃～650℃的温度区间产生的沥青烟气也随尾气进入烟道这是主要成分，这样大量的热能和挥发份随尾气也进入了烟道形成了炭素焙烧工序烟囱冒黄烟的现象。
石墨化工序中逸出的挥发份在200℃开始，大多由炉料中的有机物、如焦炭、木柴、油脂、橡胶及塑料等的不完全燃烧产物和沥青挥发份中的碳氢化合物热分解产物所组成，称为挥发份，其构造呈链球状，尺寸大约在1μm左右，主要构成是CO、CO2、N2,还有一些存在于原料中的微量原素单质S在1700℃以上裂解升华成气态，与空气中的O2混合成为SO2。
炭素生产中焙烧工序产生的沥青烟气，目前国内基本上采取电捕焦油除尘方式。虽效果仍不尽人意，同时伴有二次污染的问题，收集的焦油无法处理。在使用中随着使用时间的延长，故障频率也呈上升趋势。目前在国内的炭素企业中对于焙烧工序产生的沥青烟由于量大，且具有一定的连续性，电捕焦油装置仍占主导地位。
但对于成型工序和石墨化工序产生的废气由于生产设备分散，点分布广难以收集，在各温度区域产生的量也不集中，挥发过程忽大忽小如同大喘气一样不稳定，各点的温度区域不同产生的挥发性物质的质和量又不同，收集后又难以处理，所以对于成型工序和石墨化工序产生的废气处理形成了环境保护的“鸡肋”，处理起来成果小难度大，投资大效果低，以上沥青烟气等挥发性物质具有较强的粘附性，当自身温度低于65℃时开始冷凝成液态，于是就产生更加难处理的黑色粘稠焦油沉积、粘附。
发明内容
本发明旨在针对炭素生产中成型工序和石墨化工序产生的沥青烟气提供一种焚烧装置，以解决生产设备工艺点分布广、各点的温度区域不同产生的挥发性物质的质和量又不同的污染问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种沥青烟气焚烧装置，包括顶端敞口的炉体，在炉体中设有将炉体内腔分隔为上下两层的隔离网，炉体的上层为烟气加热区，炉体下层为烟气导流分散区；所述烟气加热区内铺设有炭素颗粒电阻层，在炉体的侧壁上对应炭素颗粒电阻层两端的位置分别设有供炭素颗粒电阻层通电升温的电极板；所述炉体的底端设有与所述烟气导流分散区连通的烟气引入管。
优选的，在烟气导流分散区内设有多块导流板，相邻的导流板之间形成烟气通道，炉体底端对应每一条烟气通道分别设有一根烟气引入管，在所述炉体的底端还设有防止烟气引入管中的烟气冷凝的烟气预热体。
优选的，所述导流板呈辐射状设置在任意一根烟气引入管与烟气导流分散区的连接位置。
优选的，所述烟气预热体包括固定在炉体下端并供烟气引入管穿过的壳体，在壳体中设有石英砂层，在石英砂层中间隔埋设有多根电热管。
优选的，在所述壳体上位于石英砂层的中部设有第二温控配电器。
优选的，所述炭素颗粒电阻层由上向下依次为小颗粒炭素材料层、中颗粒炭素材料层以及大颗粒炭素材料层。
优选的，所述隔离网为钢丝网，在隔离网和炭素颗粒电阻层之间设有高铝耐火球绝缘层。
优选的，在所述炉体的侧壁上位于所述烟气加热区的中部设有第一温控配电器。
优选的，所述炉体包括钢结构外壳和耐火材料内衬。
优选的，所述炉体为扁矩形，电极板分别设置在炉体侧壁上位于炉体长度方向的两端，且电极板的宽度与炉体内腔宽度对应；在所述炉体沿长度方向两端的侧壁上分别沿高度方向间隔设置有多个数量对应的电极板。
有益效果
本发明中烟气从烟气引入管下部进入炉体内，被导流板分流均布于钢丝网托起的高铝耐火球绝缘层下，然后被炭素颗粒电阻层加热到850℃以上呈临界状态，当脱离炭素颗粒电阻层表层时与大气混合即燃烧。这种燃烧是稳定而柔和的，火苗分散在炭素颗粒电阻层表面，当非可燃烧性气体经过时只是被加热而非燃烧，具有无选择性的焚烧方式，所以凡是经过高温炭素层的气体都会被加热成为无害气体。
由于烟气是从炭素颗粒料层中分散流出的，与大气混合燃烧产生的是小火苗，燃烧后又与大气结合产生的气体温度较低，基本在＜150℃以下，便于处理。当没有可燃烧气体时焚烧炉在温度控制系统调节下自动进入保温状态。适应在炭素生产中的成型工序和石墨化工序产生的烟气生产设备分散，点分布广难以收集，在各温度区域产生的量不集中，挥发过程忽大忽小如同大喘气一样不稳定，各点的温度区域不同产生的挥发性物质的质和量又不同的特点。
本发明的沥青烟气焚烧装置炉体的横截面为扁矩形，并且电极板与炉体内腔的宽度对应。在通过电极板向炭素颗粒电组层通电形成所需的温度（＞850℃）过程中，烟气加热区内的工作温度梯度很小（＜20℃），有利于烟气均匀受热后燃烧。烟气在经过炭素颗粒电阻层时在该层内停留时间0.7秒～2.3秒，燃烧效率极高。烟气透过被加热的物料颗粒层时被加热至临界燃烧状态，当脱离高温炭表层时即与大气混合燃烧。
综上，本发明是解决沥青烟气的一个有效的方式。沥青烟气基本上是不完全燃烧产物和焦炭挥发份中的炭氢化合物热分解产物所组成的气态物质，焚烧后分解成二氧化碳、水以及氮气等无害气体，既净化了环境，还避免了焦油的二次污染，消烟和除尘的目的也可一举完成。
附图说明
图1为本发明的三维阶梯剖视结构示意图；
图2为本发明的主视剖面结构示意图；
图3为本发明的侧视剖面结构示意图；
图4为图2中的A-A向剖面结构示意图；
图中标记：1、炉体，101、钢结构外壳，102、耐火材料内衬，2、隔离网，3、炭素颗粒电阻层，301、小颗粒炭素材料层，302、中颗粒炭素材料层，303、大颗粒炭素材料层，4、电极板，5、烟气引入管，6、导流板，7、烟气预热体，701、壳体，702、石英砂层，703、电热管，8、高铝耐火球绝缘层，9、第一温控配电器，10、第二温控配电器。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明的一种沥青烟气焚烧装置，包括顶端敞口的扁矩形的炉体1，炉体1包括钢结构外壳101和耐火材料内衬102。在炉体1内腔中靠下的位置设有一块采用钢丝网制作的隔离网2，炉体1内位于隔离网2的上方设为烟气加热区，炉体1内位于隔离网2的下方设为烟气导流分散区。
在烟气加热区内由隔离网2向上依次铺设有高铝耐火球绝缘层8、大颗粒炭素材料层303、中颗粒炭素材料层302以及小颗粒炭素材料层301。其中的大颗粒炭素材料层303、中颗粒炭素材料层302以及小颗粒炭素材料层301组成炭素颗粒电阻层3，在位于炉体1长度方向两端的侧壁上分别沿炉体1高度方向设有数量相应的电极板4，位于炉体1两端的电极板4两两对应向炭素颗粒电阻层3供电升温，从而对流经炭素颗粒电阻层3内的烟气加热至850℃以上，使烟气在脱离炭素颗粒电阻层3上表面后遇空气自动燃烧，变为无害气体。在炉体1的侧壁上位于烟气加热区的中部设有第一温控配电器9，第一温控配电器9检测烟气加热区内温度通过控制电流大小来维持该区域的温度恒定，避免能源浪费。
本实施例中，由于大颗粒炭素材料层303中的颗粒间隙最大，小颗粒炭素材料层301中的颗粒间隙最小，可使烟气在由下向上通过整个炭素颗粒电阻层3的过程中流速逐渐变慢，从而受热升温更加均匀，更有利于烟气的完全燃烧。为了避免在电流走炉体1侧壁、隔离网2以及炉体1另一侧侧壁的捷径降低炭素颗粒电阻层3的升温效果，本实施例在隔离网2上设有一层高铝耐火球绝缘层8。
炉体1的底端间隔设有多根分别与烟气导流分散区连通的烟气引入管5，在烟气导流分散区内对应每一根烟气引入管5的位置均设有多块导流板6，导流板6呈辐射状设置在任意一根烟气引入管5与烟气导流分散区的连接位置，使得烟气引入管5中的烟气更加均匀的进入到烟气加热区内，有利于烟气的均匀升温。
为了防止烟气引入管5中的烟气冷凝产生难以处理的粘稠焦油沉积，本发明在炉体1的底端还设有烟气预热体7。烟气预热体7包括固定在炉体1下端并供烟气引入管5穿过的壳体701，在壳体701中设有石英砂层702，在石英砂层702中间隔埋设有多根电热管703，并在壳体701上位于石英砂层702的中部设有第二温控配电器10，
通过上述第一温控配电器9和第二温控配电器10不但可以实时监控并控制烟气加热区和烟气预热体7的温度，而且可对应于生产现场烟气量不稳定，烟气源小而分散的特点，分点治理，机动灵活。
Claims (6)
1.一种沥青烟气焚烧装置，其特征在于：包括顶端敞口的炉体（1），在炉体（1）中设有将炉体（1）内腔分隔为上下两层的隔离网（2），炉体（1）的上层为烟气加热区，炉体（1）下层为烟气导流分散区；所述烟气加热区内铺设有炭素颗粒电阻层（3），在炉体（1）的侧壁上对应炭素颗粒电阻层（3）两端的位置分别设有供炭素颗粒电阻层（3）通电升温的电极板（4）；所述炉体（1）的底端设有与所述烟气导流分散区连通的烟气引入管（5）；在烟气导流分散区内设有多块导流板（6），相邻的导流板（6）之间形成烟气通道，炉体底端对应每一条烟气通道分别设有一根烟气引入管（5），在所述炉体（1）的底端还设有防止烟气引入管（5）中的烟气冷凝的烟气预热体（7）；所述烟气预热体（7）包括固定在炉体（1）下端并供烟气引入管（5）穿过的壳体（701），在壳体（701）中设有石英砂层（702），在所述壳体（701）上位于石英砂层（702）的中部设有第二温控配电器（10）；所述炭素颗粒电阻层（3）由上向下依次为小颗粒炭素材料层（301）、中颗粒炭素材料层（302）以及大颗粒炭素材料层（303）；在所述炉体（1）的侧壁上位于所述烟气加热区的中部设有第一温控配电器（9）。
2.根据权利要求1所述的一种沥青烟气焚烧装置，其特征在于：所述导流板（6）呈辐射状设置在任意一根烟气引入管（5）与烟气导流分散区的连接位置。
3.根据权利要求1所述的一种沥青烟气焚烧装置，其特征在于：在石英砂层（702）中间隔埋设有多根电热管（703）。
4.根据权利要求1所述的一种沥青烟气焚烧装置，其特征在于：所述隔离网（2）为钢丝网，在隔离网（2）和炭素颗粒电阻层（3）之间设有高铝耐火球绝缘层（8）。
5.根据权利要求1所述的一种沥青烟气焚烧装置，其特征在于：所述炉体（1）包括钢结构外壳（101）和耐火材料内衬（102）。
6.根据权利要求1所述的一种沥青烟气焚烧装置，其特征在于：所述炉体（1）为扁矩形，电极板（4）分别设置在炉体（1）侧壁上位于炉体（1）长度方向的两端，且电极板（4）的宽度与炉体（1）内腔宽度对应；在所述炉体（1）沿长度方向两端的侧壁上分别沿高度方向间隔设置有多个数量对应的电极板（4）。
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