CN111420556A - 一种定型机余热利用和废气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的定型机余热利用和废气处理装置，包括至少一个处理单元，处理单元包括气‑气热交换器和废气处理装置；气‑气热交换器具有低温新风进口管、加热新风出口管、废气进口管和废气出口总管；加热新风出口管具有加热新风出口，废气进口管具有废气进口，废气出口总管具有废气出口，废气进口和加热新风出口连通定型机，废气出口连通废气处理装置，废气处理装置连接着排气支管；所有排气支管连接着一根排放总管，排放总管上设有抽风机。本发明改变传统定型机直接将加热的废气集中处理后排放到大气中的处理方式，回收热量重复使用，能源利用率高，能减少运行成本，减少火灾隐患，降低环境污染。

Description

一种定型机余热利用和废气处理装置
技术领域
本发明属于能源回收技术领域，具体涉及一种定型机余热利用和废气处理装置。
背景技术
印染行业加工1吨针织布，约需煤1.5吨，其中定型机约占了40％，而定型机工作中织物消耗的热能仅占29％，机体热能的消耗占10％，废气散发的热能达到了61％。定型机加工化纤产品的废气排放温度是160-220℃，加工棉产品的废气排放温度是100-110℃，存在巨大的能源浪费，且造成环境污染。
无论国内或者国际上的定型机热回收和废气处理设备的制造商，基本采用集中处理的方法，即：每一个定型机烘房排出的高温废气通过每一个烘房的排气支管和总管汇总后集中到系统的末端进行热能回收利用和废气处理、焦油回收处理。
目前国内外定型机废气处理存在的问题：由于多采用末端集中处理的方法每个高温排气管中积累了大量焦油，不时会发生火灾，对于安全生产存在严重隐患。
置于工厂车间顶上的集中废气处理装置体积庞大，常规的体积达到10*5*4米，体积近200m3，同时需要建设一个巨大的平台废气处理装置，占地面积大，加工制造成本和造价高。
废气处理装置一般采用湿式静电处理，必须建设一个污水处理装置来处理湿式静电处理产生的污水，同时增加过多的成本。
具体的，国内外定型机的对比可参考下表：
Figure BDA0002489408290000021
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种定型机余热利用和废气处理装置，改变常规定型机直接将加热的废气排放到大气中的处理方式，回收热量重复使用，以解决现有定型机能源浪费大、回收利用率低、废气污染以及定型机废气处理机体积大的问题，进而能减少运行成本，减少火灾隐患，降低环境污染。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种定型机余热利用和废气处理装置，包括至少一个处理单元，所述处理单元包括气-气热交换器和废气处理装置；所述气-气热交换器具有低温新风进口管、加热新风出口管、废气进口管和废气出口总管；所述加热新风出口管具有加热新风出口，所述废气进口管具有废气进口，所述废气出口总管具有废气出口，所述废气进口和所述加热新风出口连通定型机，所述废气出口连通所述废气处理装置，所述废气处理装置连接着排气支管；所有所述排气支管连接着一根排放总管，所述排放总管上设有抽风机。
本发明进一步设置为，所述排气支管上设有风量调节阀；所述废气出口总管上设有风量调节阀。
本发明进一步设置为，所述排放总管包括收集管和排气总管，所述收集管为直线管，所述收集管上开有多个用于连接所述排气支管的连接孔，所述排放总管上开有一个总排放口，所述总排放口连接着所述排放总管，所述抽风机设置在所述排放总管上。
本发明进一步设置为，所述收集管为分段式管，包括多段风管，每个所述风管上连接有一个所述排气支管；距离所述总排放口越近的所述风管的内径越大，相邻的两个所述风管之间通过锥形管连接。
本发明进一步设置为，所述气-气热交换器为气-气板式热交换器。
本发明进一步设置为，所述废气处理装置包括外壳，所述外壳的一端为进气口，另一端为出气口，所述废气出口连通所述进气口，所述出气口连通所述排气支管；所述进气口和所述出气口之间依次设有金属填料网、高压静电净化器、复合阻油网、185nm紫外灯和催化滤网，所述金属填料网底部的所述外壳上设有排油口，所述催化滤网包括滤网和滤网上的催化材料。
本发明进一步设置为，所述高压静电净化器和所述复合阻油网的数量一致且为两个以上，所述高压静电净化器和所述复合阻油网间隔设置。
本发明进一步设置为，所述金属填料网为不锈钢鲍尔环填料。
本发明进一步设置为，所述复合阻油网包括多个并列设置的不锈钢滤网。
本发明进一步设置为，所述催化滤网中滤网的基材为陶瓷或活性炭，所述催化材料通过浸渍附着在所述滤网上。
本发明进一步设置为，所述风机连接有变频器，所述变频器连接着控制器，所述控制器连接着油雾传感器和VOC气体检测传感器。
本发明改变传统定型机直接将加热的废气集中处理后排放到大气中的处理方式，回收热量重复使用，能源利用率高，能减少运行成本，减少火灾隐患，降低环境温度和污染。本发明的详细有益效果可参考具体实施方式部分的描述。
附图说明
图1为本发明实施例的俯视结构示意图；
图2为本发明实施例的主视结构示意图；
图3为本发明实施例的热回收示意图；
图4为本发明实施例中废气处理装置的结构示意图；
图5为本发明实施例中热回收后新风送风位置的示意图；
图6为定型机内部VOC气体检测系统。
其中，1、气-气热交换器；2、废气处理装置；3、低温新风进口管；4、加热新风出口管；5、废气进口管；6、废气出口总管；7、箱体；8、排气支管；9、抽风机；10、风量调节阀a；11、排气总管；12、收集管；12-1、风管；12-2、锥形管；13、外壳；14、金属填料网；15、干式高压静电器；16、复合阻油网；17、185nm紫外灯；18、催化滤网；19、排油口；20、燃烧器；21、燃烧舱滤网。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种定型机余热利用和废气处理装置2，作为本发明的一个实施例，可参见图1和图2，余热利用和废气处理装置2包括至少一个处理单元，处理单元包括气-气热交换器1和废气处理装置2。气-气热交换器1具有低温新风进口管3、加热新风出口管4、废气进口管5和废气出口总管6。加热新风出口管4具有加热新风出口，废气进口管5具有废气进口，废气出口总管6具有废气出口，废气进口和加热新风出口连通定型机，废气出口连通废气处理装置2，废气处理装置2连接着排气支管8，气-气热交换器1优选气-气板式热交换器。所有排气支管8连接着一根排放总管，排放总管上设有抽风机9。本发明的工作过程为：低温新风从低温新风进口管3进入气-气热交换器1换热后变成加热新风进入定型机供布料定型使用，定型机排出的高温废气从废气进口进入气-气热交换器1换热后变成低温废气，再进入废气处理装置2进行净化处理，处理后的洁净气体经过排气支管8和排放总管排放。热回收示意图可参见图3。
多个处理单元可以组合使用也可以独立使用，优选设置多个处理单元，对应于每个箱体7，余热利用和废气处理装置2的负荷小，体积小，处理效果均匀且彻底。
进一步的，排气支管8上设有风量调节阀a 10，废气出口总管6上设有风量调节阀b，用于调节各个管道上的风量(风量调节阀b未在图中画出)。
作为本发明的另一个实施例，排放总管包括收集管12和排气总管11，收集管12为直线管，收集管12上开有多个用于连接排气支管8的连接孔，排放总管上开有一个总排放口，总排放口连接着排放总管，抽风机9设置在排放总管上。
进一步的，收集管12为分段式管，包括多段风管12-1，每个风管12-1上连接有一个排气支管8。进一步的，距离总排放口越近的风管12-1的内径越大，以适应逐渐增大的风量，相邻的两个风管12-1之间通过锥形管12-2连接。如果相邻的两个风管12-1之间通过垂直的平面连接，风向急剧改变，产生较大压损，而锥形管12-2提供了一个过度的斜面，风向改变很小，压损小。
作为本发明的又一个实施例，可参考图4，废气处理装置2包括外壳13，外壳13的一端为进气口，另一端为出气口，废气出口连通进气口，出气口连通排气支管8。进气口和出气口之间依次设有金属填料网14、高压静电净化器、复合阻油网16、185nm紫外灯17和催化滤网18，金属填料网14底部的外壳13底部设有排油口19，焦油通过自重流到外壳13底部通过排油口19排出，最后通过管道集中到其他装置如集油器中。催化滤网18包括滤网和滤网上的催化材料，将臭氧催化分解为氧气和水。
具体的，金属填料网14为不锈钢鲍尔环填料。通过其迷宫式的结构拦截焦油，还可以去除大气中的大颗粒粉尘、毛发、小的昆虫等，保护和减少下级处理装置的压力，减小了风阻。185nm紫外灯17可以杀菌和除臭，但是紫外灯会产生臭氧。干式高压静电器15安装在金属填料网14和复合阻油网16之间，高压静电净化器通过静电使空气中污染物带电，然后用集尘装置捕集吸附了带电粒子的焦油和空气尘埃，达到净化空气、除焦油、除臭、杀菌目的。复合阻油网16用于重复阻油，包括多个并列设置的不同目数的不锈钢滤网，油污通过自重流到外壳13底部后通过排油口19。催化滤网18的滤网基材为陶瓷或活性炭，催化材料通过浸渍附着在滤网上，作用是通过催化材料分解臭氧，降解空气中臭氧的含量，同时降解VOC气体。催化材料可使用现有材料，例如深圳科莱环保科技有限公司的OC-KLM臭氧氧化催化剂。
废气处理装置2中的干式高压静电器15和复合阻油网16可采用模块式结构，根据不同处理的面料和风速采用不同模块数，例如如果面料的克重即每平米的重量较大，需要温度较高，产生的焦油多，需要模块数越多。例如：对于高温处理厚化纤时，可采用3个干式高压静电器15和3个复合阻油网16(对应图4所示)，常规的棉布类产品可以采用采用2个干式高压静电器15和2个复合阻油网16，干式高压静电器15和3个复合阻油网16均为间隔设置。
作为本发明的又一个实施例，可参考图5，加热后的新风通过加热新风出口管4直接穿过燃烧舱滤网21送到定型机的燃烧器20附近，将热量集中再利用，避免热量损失，提高了燃烧效率。
进一步的，参见图6，风机连接有变频器，变频器连接着控制器，控制器连接着油雾传感器和VOC气体检测传感器。油雾传感器和VOC气体检测传感器安装在排气支管8或者每个箱体7上，用于检测定型机内部VOC气体浓度。
本发明的定型机余热利用和废气处理装置具有以下功能和特点：
安全优势：(1)废气从定型机箱体排出后马上进行热交换，使废气得到了及时降温，易燃废气的温度远离着火点的温度，消除火灾隐患；(2)定型机的排气管道或烟囱内不会严重堆积油污，减少了火灾发生的机会。
环保优势：(1)使用VOC传感器、油烟颗粒物传感器在线监测和控制风机转速，使污染物控制在国家要求的范围内，保证废气排放同时达标，是原来水喷淋+高压静电系统的升级产品；(2)纺织染整工业大气污染物排放标准的VOC排放标准为：30mg/m3；本发明的VOC排放量经过实测为：1-2mg/m3(印染业标准30mg/m3)；排放废气优于浙江省纺织染整工业大气污染物排放标准(DB 33/962—2015)。(3)不同于原来水喷淋工艺的产品，现高温烟气一出定型机箱体就进行热交换，使热量得到有效回收，使定型机车间环境温度大幅度下降，改善车间操作环境。(4)风机变频控制，使箱体内的可燃气体控制在安全水平，最大限度提高热交换的温度效率。
节能优势：(1)假设定型机有九个箱体，原有九个箱体的废气全部携带高温热量排出室外，本发明将箱体产生的高温废气热量回收后输送到箱体重复使用。按每年节约燃气：70238立方米，燃气按照3.0元/立方米计算，每年可以节约燃料费用21.07万人民币；
(2)整个系统的耗电功率从27KW降到17.4KW，每年可节约电费3.84万元：
具体的，常规定型机耗电功率：送风风机：5.5KW*2＝11KW；废气处理风机：11KW；冷却塔和水处理水泵：5KW；耗电总功率：27KW。
本发明：抽风机：15KW；紫外灯：2.4K；耗电总功率：17.4KW。常规使用2台或3台风机，本发明在保证有效风压的情况下仅需使用1台抽风机，减少能耗。
(3)每天可以节约水5-6吨，没有污水处理药液的投入费用。
具体的经济效益可参见下表，使用本发明后的经济效益：
序号 项目 量化 经济效益(年/元)
1 节约燃气 70238立方米/年 210700
2 节电 10kw 38400
3 不用水 5-6T/D 20000
4 回收费油 25/D 18000
5 合计年节约 287100
注：按照9节箱体，全年5000小时运行计算。静电场用电和原来设备双方抵消不计。
恒温恒湿控制：箱体的高温空气反复输入到工作箱体，防止了烘房内温度的下降，提高定型机内工作温度，生产效率可以增加10％以上。
安装：造价降低，安装便捷，降低屋顶负荷和安装难度及投资费用和施工时间。
维修保养：本发明采用独立的处理单元组装起来，每台处理单元可单独配备检修门，方便检修。
本发明的成果：
(1)解决了管道内油污严重堆积，在高温下易引起火灾的问题(减少了油污和降低了管道内的温度)；且解决了VOC气体排放超标的问题。具体的，通过利用本发明的余热回收和废气处理装置，每个工作舱(定型机的每个箱体称为一个工作舱)有独立的新风送入，降低了舱内的VOC气体浓度，减少了火灾隐患，降低了抽风机的背压。
(2)改变了原来常规工艺使用水喷淋降温、除水雾、冷凝工艺等。湿式静电净化形式改为干式离子处理工艺，整个系统不用水，不必设置污水、污泥处理装置和冷却塔，节水节电，基本没有二次污染，设备造价和运行成本相对比较低，符合国际上无水印染的先进理念。
(3)处理设施小型化，不像常规的处理设施体积庞大，本发明的每个废气处理装置尺寸在2200*640*510(长*宽*高)，体积0.72m3左右，安装容易快速、成本低；而且常规的处理装置由于体积庞大重量大，需要加装大型钢制平台，会进一步增加成本和体积；
(4)将常规的大型集中废气处理装置改为小型的独立结构，每一个工作舱的排气口装有一套余热回收和废气处理装置，它具有以下优点：
1)进入排放总管的废气是经过净化处理的洁净空气，所以不会像常规的置于管道末端的废气处理装置，其管道中严重积油。本发明的产品降低了火灾的发生概率，关键是减少了管道中的油污堆积；
2)由于热交换器置于工作舱出口处，降低了排气支管和排放总管内的空气温度，同样降低了火灾发生的概率；
3)常规定型机管道内的温度140-100℃左右，大量的热量通过管道辐射散发到生产车间，增加了车间的温度，本发明的排气温度降为60-80℃左右，可以降低车间温度；
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种定型机余热利用和废气处理装置，其特征在于，包括至少一个处理单元，所述处理单元包括气-气热交换器和废气处理装置；所述气-气热交换器具有低温新风进口管、加热新风出口管、废气进口管和废气出口总管；所述加热新风出口管具有加热新风出口，所述废气进口管具有废气进口，所述废气出口总管具有废气出口，所述废气进口和所述加热新风出口连通定型机，所述废气出口连通所述废气处理装置，所述废气处理装置连接着排气支管；所有所述排气支管连接着一根排放总管，所述排放总管上设有抽风机。
2.根据权利要求1所述的定型机余热利用和废气处理装置，其特征在于，所述排气支管上设有风量调节阀；所述废气出口总管上设有风量调节阀。
3.根据权利要求1所述的定型机余热利用和废气处理装置，其特征在于，所述排放总管包括收集管和排气总管，所述收集管为直线管，所述收集管上开有多个用于连接所述排气支管的连接孔，所述排放总管上开有一个总排放口，所述总排放口连接着所述排放总管，所述抽风机设置在所述排放总管上。
4.根据权利要求3所述的定型机余热利用和废气处理装置，其特征在于，所述收集管为分段式管，包括多段风管，每个所述风管上连接有一个所述排气支管；距离所述总排放口越近的所述风管的内径越大，相邻的两个所述风管之间通过锥形管连接。
5.根据权利要求1所述的定型机余热利用和废气处理装置，其特征在于，所述废气处理装置包括外壳，所述外壳的一端为进气口，另一端为出气口，所述废气出口连通所述进气口，所述出气口连通所述排气支管；所述进气口和所述出气口之间依次设有金属填料网、高压静电净化器、复合阻油网、185nm紫外灯和催化滤网，所述金属填料网底部的所述外壳上设有排油口，所述催化滤网包括滤网和滤网上的催化材料。
6.根据权利要求5所述的定型机余热利用和废气处理装置，其特征在于，所述高压静电净化器和所述复合阻油网的数量一致且为两个以上，所述高压静电净化器和所述复合阻油网间隔设置。
7.根据权利要求5所述的定型机余热利用和废气处理装置，其特征在于，所述金属填料网为不锈钢鲍尔环填料。
8.根据权利要求5所述的定型机余热利用和废气处理装置，其特征在于，所述复合阻油网包括多个并列设置的不锈钢滤网。
9.根据权利要求5所述的定型机余热利用和废气处理装置，其特征在于，所述催化滤网中滤网的基材为陶瓷或活性炭，所述催化材料通过浸渍附着在所述滤网上。
10.根据权利要求1所述的定型机余热利用和废气处理装置，其特征在于，所述风机连接有变频器，所述变频器连接着控制器，所述控制器连接着油雾传感器和VOC气体检测传感器。
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