CN107966040B - 碳窑烟气处理集成设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳窑烟气处理集成设备，包括烟气燃烧炉、烟气处理塔、蒸汽机和碳棒压制机；所述烟气燃烧炉包括炉体、高压蒸汽锅和点火器；所述炉体的侧壁的下部和上部分别设有进烟孔和排烟孔，并且上部的侧壁还设有所述点火器；高压蒸汽锅安装于所述炉体的上端，高压蒸汽锅与所述蒸汽机导通连接，并且蒸汽机与所述碳棒压制机传动连接，通过炉体对所述高压蒸汽锅加热，进而使所述蒸汽机驱动碳棒压制机。所述烟气处理塔包括塔体和电除尘器；所述塔体的进烟口与所述炉体的排烟孔导通连接，并且塔体的排烟口与所述电除尘器的吸入端导通连接。本发明提高了对烟气余热的利用，降低炭化过程中能量的消耗，提高了在烟气处理过程中对能量的合理分布。

Description

碳窑烟气处理集成设备

技术领域

本发明涉及碳窑烟气处理技术领域，具体涉及一种碳窑烟气处理集成设备。

背景技术

碳窑就是用来烧碳的一个设备或者叫工具，也叫土窑，类似砖窑。窑的形式，构造种类很多。有就地挖掘，以泥土为材料筑造的，也有用砖，水泥砌成的。有单窑，也有连窑的。

木炭在烧制过程中产生的烟含有大量的木焦油，这种烟重于空气，一般都会下沉到地面1到3米空间。不但危害人体健康而且危害农作物和其它植物生物。木炭在烧制前会进行毛料的压制以及对压制成型后的炭块或者碳棒进行炭化，而普通的炭化是利用电加热丝进行炭化，在炭化过程需要消耗大量的能量。目前对碳窑的烟气处理仅仅是进行烟气中有害物质进行分解使处理后的烟气满足排放标准。

但是烟气本来带有大量的能量，比如木焦油本身属于易燃物质，当烟气中的木焦油达到一定的浓度后极易引燃和自然，然而木焦油的燃烧会带来大量的热量，而普通的碳窑烟气处理设备没有将这些能量有效的利用起来，造成大量的能量浪费。并且燃烧后的烟气仍带有大量的热量，这部分热量也没有利用起来。此外，对压制成型后的炭块或者碳棒进行炭化又需要消耗大量的能量，现有的设备没有对能量进行合理的分布使之造成大量的浪费。压制成型前的毛线还需要进行加热烘干，用于烘干这些毛料则需要大量的能量，又进一步的造成能量的消耗。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种碳窑烟气处理集成设备，提高对烟气余热的利用，降低炭化过程中能量的消耗，提高了在烟气处理过程中对能量的合理分布。

本发明提供一种碳窑烟气处理集成设备，包括烟气燃烧炉、烟气处理塔、蒸汽机和碳棒压制机；

所述烟气燃烧炉包括炉体、高压蒸汽锅和点火器；所述炉体的侧壁的下部和上部分别设有进烟孔和排烟孔，并且上部的侧壁还设有所述点火器；所述进烟孔设有进烟管并且进烟管的水平两侧均设有用于烘干毛料的侧腔，所述侧腔设有用于传送毛料的传送机构；所述高压蒸汽锅安装于所述炉体的上端，高压蒸汽锅与所述蒸汽机导通连接，并且蒸汽机与所述碳棒压制机传动连接，通过所述炉体对所述高压蒸汽锅加热，进而使所述蒸汽机驱动碳棒压制机；

所述碳棒压制机包括压制机本体和加热管道；所述加热管道穿过所述炉体的内部并且加热管道的进入端与所述压制机本体的排出口固定导通连接，所述压制机本体将压制的碳棒推送至加热管道内，并且从加热管道的排出端排出；

所述烟气处理塔包括塔体和电除尘器；所述塔体的进烟口与所述炉体的排烟孔导通连接，并且塔体的排烟口与所述电除尘器的吸入端导通连接，从而使所述塔体内的烟气经过电除尘器处理后从电除尘器的排出端排出。

优选地，所述加热管道包括管体和内芯；所述管体和内芯的一端均固定于所述压制机本体的排出口，所述加热管体的内表面和内芯的外表面均设有电加热丝，并且位于所述炉体内部的管体的内表面还设有第一温度传感器。加热管道和压制机本体形成一体，利用压制机本体不断从排出口排出成型碳棒形成的推力将碳棒推送至加热管道内，从而省去了加热管道在内推送碳棒的机构，降低了设备的复杂度和生产制造成本。

优选地，所述加热管道的排出端设有用于剪断碳棒的裁剪机构；所述裁剪机构包括基座、伸缩电机和裁刀；所述基座设有沿水平方向的通孔以及沿竖直方向的裁剪槽，并且所述通孔穿过所述裁剪槽；所述伸缩电机固定安装于基座上并且伸缩电机的伸缩杆位于所述裁剪槽的正上方，所述裁刀与所述伸缩杆固定连接，通过伸缩电机带动裁刀在裁剪槽内上下运动从而裁剪经过所述通孔的碳棒。克服传统的手工裁剪碳棒的操作，降低了人工劳动力的输出，并且通过裁剪机构裁剪的碳棒长度均匀，便于后期的运输和封装打包。

优选地，所述塔体的下部设有一级冷却区，并且所述一级冷却区为冷却水柱；沿着竖直方向设有多个贯穿所述冷却水柱的毛细烟管，一级冷却区下方的烟气通过所述毛细烟管进入一级冷却区上方；所述塔体的上部设有二级冷却区，所述二级冷却区内设有冷却水排并且所述冷却水排以可拆分的连接方式设于塔体的上部；所述二级冷却区内还设有第二温度传感器。燃烧后的烟气带有大量的热量，首先通过毛细烟管将这些热量吸走，同时加热冷却水柱内的水，加热后的水输送到居民区作为热水使用，特别是对于北方来说，热水需要消耗大量的能量，因此起到了节约能源的作用；此外，二级冷却区对进入电除尘器的烟气进行进一步的降温处理，使其温度不超过70°，从而使电除尘器的除尘效率达到最佳，提高除尘效果。

优选地，所述冷却水排通过水泵与散热水排导通连接，所述水泵放置于水箱内，通过所述水泵进而使水箱、冷却水排和散热水排形成水循环。冷却水排将吸收的热量通过散热水排排放到外界，形成持续的散热和吸热循环，保证电除尘器正常工作。

优选地，所述冷却水排包括安装架、冷却管和吸热栅栏；所述冷却管经过弯曲固定安装于所述安装架内，并且冷却管的两端从安装架的侧边引出；所述吸热栅栏固定于所述安装架内并且所述冷却管贯穿于吸热栅栏内。吸热栅栏扩大了冷却管与烟气的接触面积，大大提高了吸热效率，从而提高了冷却效果。

优选地，所述冷却管在所述安装架内部的下层平面内来回弯曲后往上延伸，延伸后的冷却管在安装架内部的中层平面内来回弯曲后再往上延伸，最后在安装架内部的上层平面内来回弯曲，并且下层、中层和上层的冷却管均在竖直方向上相互错位分布。冷却管在安装架内部来回弯曲形成三层吸热的结构，并且三层冷却管沿着烟气的走向合理分布，使其与烟气充分接触，进一步提高冷却效果。

优选地，所述散热水排包括多组散热模块，多组所述散热模块依次重叠连接并且每组散热模块的散热风向一致；所述散热模块包括散热管、散热栅栏和第一风机；所述散热管在一个平面内来回弯曲并且贯穿于所述散热栅栏内，所述第一风机的排风端固定于散热栅栏的侧面。多个散热模块共同工作，使得散热能力不小于冷却水排的吸热能力，从而保证了对烟气的冷却效果。

优选地，所述高压蒸汽锅通过高温高压管道与所述蒸汽机导通连接。

优选地，所述塔体和电除尘器之间设有过滤网并且过滤网可拆卸；所述电除尘器的排出端设有防雨帽，并且电除尘器的排出端与防雨帽之间设有第二风机。第二风机提高了电除尘器的通风能力，弥补冷却水排造成的风阻，影响过滤效率；防雨帽防止雨水进入电除尘器使其损坏。

本发明的有益效果体现在：

本发明包括烟气燃烧炉、烟气处理塔、蒸汽机和碳棒压制机，碳窑的烟气首先在烟气燃烧炉内进行燃烧，将烟气中含有的木焦油进行充分的燃烧，燃烧后的烟气大大降低了对人体健康和植被的危害。此外，燃烧木焦油而带来的大量热用于加热烟气燃烧炉上端的高压蒸汽锅，高压蒸汽锅与所述蒸汽机导通连接，并且蒸汽机与所述碳棒压制机传动连接，从而将燃烧木焦油燃烧的热量转化为碳棒压制机的动力，从而省去了用于驱动碳棒压制机所消耗的能量。此外，所述碳棒压制机包括压制机本体和加热管道，所述加热管道穿过所述炉体的内部，利用木焦油燃烧带来的热量加热加热管道，使加热管道内的碳棒炭化，从而减少了用于炭化碳棒所需要的能量，进一步地减少了能量的消耗，提高了节能效率。所述烟气处理塔包括塔体和电除尘器，当烟气的温度高于70°后电除尘器将停止工作，塔体对燃烧后的烟气进行降温处理，使进入电除尘器的烟气的温度低于70°，从而使电除尘器一直处于正常工作的状态，提高除尘效率，加强对环境的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为图1中B处的放大图；

图4为本发明中裁剪机构的结构示意图；

图5为本发明中散热水排的结构示意图；

图6为本发明中冷却水排的结构示意图；

图7为图6的仰视图。

附图中，1-炉体，2-高压蒸汽锅，3-点火器，4-进烟孔，5-排烟孔，6-高温高压管道，7-蒸汽机，8-压制机本体，9-加热管道，10-管体，11-内芯，12-裁剪机构，13-基座，14-伸缩电机，15-裁刀，16-通孔，17-裁剪槽，18-碳棒，19-电除尘器，20-一级冷却区，21-冷却水柱，22-二级冷却区，23-冷却水排，24-安装架，25-冷却管，26-吸热栅栏，27-滚轮，28-水泵，29-第二风机，30-散热水排，31-水箱，32-散热管，33-散热栅栏，34-第一风机，35-第二温度传感器，36-过滤网，37-防雨帽，38-毛细烟管，39-进烟管，40-传送机构

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1至4所示，本实施例提供了一种碳窑烟气处理集成设备，包括烟气燃烧炉、烟气处理塔、蒸汽机7和碳棒18压制机。烟气燃烧炉包括炉体1、高压蒸汽锅2和点火器3，炉体1的侧壁的下部和上部分别设有进烟孔4和排烟孔5，并且上部的侧壁还设有点火器3，此处的点火器3为电子打火器。进烟孔4导通连接有进烟管39并且进烟管39的水平两侧均设有用于烘干毛料的侧腔，侧腔沿着进烟管39的走向焊接于进烟管39的两侧形成烘干通道，两个进烟管39的旁边均设有传送机构40，其中传送机构40的传送带均为耐高温的传送带。进烟管39旁边的传送机构40的传送带均穿过该进烟管39的烘干通道，毛料放置于传送带上，通过传送机构40慢慢从烘干通道一端进入，从烘干通道的另一端排出，利用进烟管39的热量将毛料烘干，从而节省了用于烘干毛料的能量，提高了对烟气热量的利用率。高压蒸汽锅2安装于炉体1的上端，高压蒸汽锅2通过高温高压管道6与蒸汽机7导通连接，并且蒸汽机7与碳棒18压制机传动连接，通过炉体1对高压蒸汽锅2加热，进而使蒸汽机7驱动碳棒18压制机。碳棒18压制机将锯末或者稻壳秸秆之类的毛料压制成型的碳棒18，成型后的碳棒18从碳棒18压制机的排出口挤出。碳棒18压制机包括压制机本体8和加热管道9，其中加热管道9包括管体10和内芯11，管体10和内芯11的一端均固定安装于压制机本体8的排出口。加热管体10的内表面和内芯11的外表面均设有电加热丝，并且位于炉体1内部的管体10的内表面还设有第一温度传感器。加热管道9和压制机本体8形成一体，利用压制机本体8不断从排出口排出成型碳棒18形成的推力将碳棒18推送至加热管道9内，从而省去了加热管道9在内推送碳棒18的机构，降低了设备的复杂度和生产制造成本。炭化过程需要较高的温度，当炉体1内火势较小使第一温度传感器检测到的温度低于炭化的温度时，则通过加热管道9的电加热丝进行温度补偿，保证炭化温度。此外，加热管道9的排出端设有用于剪断碳棒18的裁剪机构12；裁剪机构12包括基座13、伸缩电机14和裁刀15；基座13设有沿水平方向的通孔16以及沿竖直方向的裁剪槽17，并且通孔16穿过裁剪槽17；伸缩电机14固定安装于基座13上并且伸缩电机14的伸缩杆位于裁剪槽17的正上方，裁刀15与伸缩杆固定连接，通过伸缩电机14带动裁刀15在裁剪槽17内上下运动从而裁剪经过通孔16的碳棒18。克服传统的手工裁剪碳棒18的操作，降低了人工劳动力的输出，并且通过裁剪机构12裁剪的碳棒18长度均匀，便于后期的运输和封装打包。

如图1所示，烟气处理塔包括塔体和电除尘器19，塔体的进烟口与炉体1的排烟孔5导通连接，并且塔体的排烟口与电除尘器19的吸入端导通连接。塔体的下部设有一级冷却区20，并且一级冷却区20为冷却水柱21，沿着竖直方向设有多个贯穿冷却水柱21的毛细烟管38。毛细烟管38贯穿于冷却水柱21可以大大提高吸热效率，燃烧后的烟气带有大量的热量，首先通过毛细烟管38将这些热量吸走，同时加热冷却水柱21内的水，加热后的水输送到居民区作为热水使用，特别是对于北方来说，热水需要消耗大量的能量，因此起到了节约能源的作用。冷却水柱21的进水端设有水塔，水塔提供大量的水源，保证冷却水柱21内始终有水，防止出现干烧损坏冷却水柱21的情况。塔体的上部设有二级冷却区22，二级冷却区22内设有冷却水排23并且冷却水排23以可拆分的连接方式设于塔体的上部。冷却水排23包括安装架24、冷却管25和吸热栅栏26，安装架24的下面设有滚轮27，塔体的内壁上设有相应的轨道，通过滚轮27在轨道上滑动从而实现可拆分的功能，由于燃烧后的烟气中存在较大的杂质，经过长时间的使用后冷却水排23上将累计杂质，将冷却水排23拆下来清洗清洗，提高冷却效果。冷却管25经过弯曲固定安装于安装架24内，并且冷却管25的两端从安装架24的侧边引出，吸热栅栏26固定于安装架24内并且冷却管25贯穿于吸热栅栏26内。吸热栅栏26扩大了冷却管25与烟气的接触面积，大大提高了吸热效率，从而提高了冷却效果。其中，冷却管25在安装架24内部的下层平面内来回弯曲后往上延伸，延伸后的冷却管25在安装架24内部的中层平面内来回弯曲后再往上延伸，最后在安装架24内部的上层平面内来回弯曲，并且下层、中层和上层的冷却管25均在竖直方向上相互错位分布。冷却管25在安装架24内部来回弯曲形成三层吸热的结构，并且三层冷却管25沿着烟气的走向合理分布，使其与烟气充分接触，进一步提高冷却效果。冷却水排23设置有多组，多组冷却水排23之间通过串连导通。

如图1、图5、图6和图7所示，冷却水排23通过水泵28与散热水排30导通连接，水泵28放置于水箱31内，通过水泵28进而使水箱31、冷却水排23和散热水排30形成水循环。冷却水排23将吸收的热量通过散热水排30排放到外界，形成持续的散热和吸热循环，保证电除尘器19正常工作。散热水排30包括多组散热模块，多组散热模块依次重叠连接并且每组散热模块的散热风向一致；散热模块包括散热管32、散热栅栏33和第一风机34；散热管32在一个平面内来回弯曲并且贯穿于散热栅栏33内，第一风机34的排风端固定于散热栅栏33的侧面。多个散热模块共同工作，使得散热能力不小于冷却水排23的吸热能力，从而保证了对烟气的冷却效果。此外，二级冷却区22内还设有第二温度传感器35，当第二温度传感器35检测出进入二级冷却区22的烟气的温度高于70°后，水泵28将启动，从而开始水循环进行二级降温，从而使电除尘器19的除尘效率达到最佳，提高除尘效果。

如图1所示，塔体和电除尘器19之间设有过滤网36并且过滤网36可拆卸，定期清洗过滤网36上的杂质或者更换新的过滤网36，过滤网36过滤掉烟气经过燃烧后产生的较大的杂质，减小这些杂质进入电除尘器19中影响电除尘器19的除尘效率。电除尘器19的排出端设有防雨帽37，并且电除尘器19的排出端与防雨帽37之间设有第二风机29。第二风机29的吸入端与电除尘器19相对，第二风机29提高了电除尘器19的通风能力，弥补冷却水排23造成的风阻，影响过滤效率；防雨帽37防止雨水进入电除尘器19使其损坏。

本实施例中的碳窑烟气处理集成设备还包括控制器，第一温度传感器、第二温度传感器35、第一风机34和水泵28导电连接，控制器通过第一温度传感器检测加热管道9内的温度，从而控制加热管道9内的电加热丝的启动与停止。控制器通过第二温度传感器35检测二级冷却区22内的温度，从而控制水泵28启动与停止。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种碳窑烟气处理集成设备，其特征在于：包括烟气燃烧炉、烟气处理塔、蒸汽机和碳棒压制机；

所述烟气燃烧炉包括炉体、高压蒸汽锅和点火器；所述炉体的侧壁的下部和上部分别设有进烟孔和排烟孔，并且上部的侧壁还设有所述点火器；所述进烟孔设有进烟管并且进烟管的水平两侧均设有用于烘干毛料的侧腔，所述侧腔设有用于传送毛料的传送机构；所述高压蒸汽锅安装于所述炉体的上端，高压蒸汽锅与所述蒸汽机导通连接，并且蒸汽机与所述碳棒压制机传动连接，通过所述炉体对所述高压蒸汽锅加热，进而使所述蒸汽机驱动碳棒压制机；

所述碳棒压制机包括压制机本体和加热管道；所述加热管道穿过所述炉体的内部并且加热管道的进入端与所述压制机本体的排出口固定导通连接，所述压制机本体将压制的碳棒推送至加热管道内，并且从加热管道的排出端排出；

所述烟气处理塔包括塔体和电除尘器；所述塔体的进烟口与所述炉体的排烟孔导通连接，并且塔体的排烟口与所述电除尘器的吸入端导通连接，从而使所述塔体内的烟气经过电除尘器处理后从电除尘器的排出端排出；

所述加热管道包括管体和内芯；所述管体和内芯的一端均固定于所述压制机本体的排出口，所述加热管体的内表面和内芯的外表面均设有电加热丝，并且位于所述炉体内部的管体的内表面还设有第一温度传感器；

所述塔体的下部设有一级冷却区，并且所述一级冷却区为冷却水柱；沿着竖直方向设有多个贯穿所述冷却水柱的毛细烟管，一级冷却区下方的烟气通过所述毛细烟管进入一级冷却区上方；所述塔体的上部设有二级冷却区，所述二级冷却区内设有冷却水排并且所述冷却水排以可拆分的连接方式设于塔体的上部；所述二级冷却区内还设有第二温度传感器。

2.根据权利要求1所述的碳窑烟气处理集成设备，其特征在于：所述加热管道的排出端设有用于剪断碳棒的裁剪机构；所述裁剪机构包括基座、伸缩电机和裁刀；所述基座设有沿水平方向的通孔以及沿竖直方向的裁剪槽，并且所述通孔穿过所述裁剪槽；所述伸缩电机固定安装于基座上并且伸缩电机的伸缩杆位于所述裁剪槽的正上方，所述裁刀与所述伸缩杆固定连接，通过伸缩电机带动裁刀在裁剪槽内上下运动从而裁剪经过所述通孔的碳棒。

3.根据权利要求1所述的碳窑烟气处理集成设备，其特征在于：所述冷却水排通过水泵与散热水排导通连接，所述水泵放置于水箱内，通过所述水泵进而使水箱、冷却水排和散热水排形成水循环。

4.根据权利要求2所述的碳窑烟气处理集成设备，其特征在于：所述冷却水排包括安装架、冷却管和吸热栅栏；所述冷却管经过弯曲固定安装于所述安装架内，并且冷却管的两端从安装架的侧边引出；所述吸热栅栏固定于所述安装架内并且所述冷却管贯穿于吸热栅栏内。

5.根据权利要求4所述的碳窑烟气处理集成设备，其特征在于：所述冷却管在所述安装架内部的下层平面内来回弯曲后往上延伸，延伸后的冷却管在安装架内部的中层平面内来回弯曲后再往上延伸，最后在安装架内部的上层平面内来回弯曲，并且下层、中层和上层的冷却管均在竖直方向上相互错位分布。

6.根据权利要求3所述的碳窑烟气处理集成设备，其特征在于：所述散热水排包括多组散热模块，多组所述散热模块依次重叠连接并且每组散热模块的散热风向一致；所述散热模块包括散热管、散热栅栏和第一风机；所述散热管在一个平面内来回弯曲并且贯穿于所述散热栅栏内，所述第一风机的排风端固定于散热栅栏的侧面。

7.根据权利要求1所述的碳窑烟气处理集成设备，其特征在于：所述高压蒸汽锅通过高温高压管道与所述蒸汽机导通连接。

8.根据权利要求1所述的碳窑烟气处理集成设备，其特征在于：所述塔体和电除尘器之间设有过滤网并且过滤网可拆卸；所述电除尘器的排出端设有防雨帽，并且电除尘器的排出端与防雨帽之间设有第二风机。