CN111720842A - 一种热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统，包括热风干燥装置、新风收集预热系统、排风系统和回收式热力焚烧炉；本发明在各印刷机油墨槽收集的废气作为热风干燥装置的新风源，且该新风源被提前预热。充分利用回收式热力焚烧炉(TNV)的出口余热，采用板式换热器将其与新风源新风进行换热，提前预热新风，减小热风干燥装置的电功率输出。
Description
技术领域
本发明涉及节能降耗领域，具体地说，特别涉及到一种热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统。
背景技术
热风干燥系统是印刷、复合、涂布、喷涂等生产设备的主要能源消耗来源，也是相关行业的废气主要排放源。减小热风干燥系统的能耗和废气排放量，可大大实现相关行业的节能降耗水平。
热风干燥系统是一款热风循环回收设备，通过替换传统的热风装置，在保障干燥能力不下降的同时，减小设备总排风量，提高废气浓度，废气经“减风增浓”后将大幅减小后续废气处理设备的投入。“热风干燥+RTO”技术路线在软包装印刷VOCS废气排放治理上得到应用，并获得了巨大的成功，有效治理了有组织VOCS废气排放，并取得了环保达标和节能降耗双重效益，包装印刷行业从业者认为VOCs治理走到了相对成熟阶段。
现阶段“热风干燥+RTO”技术路线的余热回用采用的是从炉膛直接引一小股850℃左右的净化气，采用板式换热器与洁净室温空气或者常温水进行换热，经换热后的洁净空气或者水引入热风干燥装置，对余热进行利用。但经实践证明，“热风干燥+RTO”技术路线中的RTO本身需要“蓄热”，提供的余热较少，对生产线的节能降耗作用有限。同时由于RTO本身“蓄热”能力有限，净化气出口温度达70-90℃，能源浪费较大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统，以解决现有技术中存在的问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统，包括热风干燥装置、新风收集预热系统、排风系统和回收式热力焚烧炉；
所述热风干燥装置包括设置在印刷机上的第一压力传感器、排风管道和进风管道，在所述进风管路上依次设置有抽风机、第一温度传感器、电加热器、水气换热器、第二温度传感器和混流箱；所述排风管道通过回流管路与进风管道上的混流箱连接，在回流管路设有回流比例阀；
所述新风收集预热系统包括收集口、第一板式转换器和新风风机，所述收集口设置在印刷机附近，其用于收集印刷机油墨槽产生的挥发物，所述收集口与新风管路连通，第一板式转换器和新风风机设置在新风管路上，新风管路的新风进口与混流箱连接，在新风进口和混流箱之间的新风管路上设置有新风比例阀；
所述排风系统包括排风管路、LEL浓度检测器、第二压力传感器、排风出口和排风风机；所述热风干燥装置的排风管道通过废气排放口与排风管路连接，LEL浓度检测器、第二压力传感器和排风风机设置在排风管路上，排风管路通过排风出口与回收式热力焚烧炉连接；
所述回收式热力焚烧炉包括内置换热器、燃烧室、燃烧器、废气进口、燃料进口和净化气出口；所述废弃进口的一端通过与排风系统的排风出口连接，废弃进口的另一端与内置换热器连接，内置换热器通过换热管路与燃烧室连接，所述燃烧室连接有燃料进口，其用于为设置在燃烧室内部的燃烧器提供燃料，所述内置换热器的出口端设有回热管路和净化气出口，内置换热器通过回热管路与燃烧室连接，内置换热器通过净化气出口与新风收集预热系统的第一板式转换器连接。
进一步的，还包括转轮浓缩处理系统，所述转轮浓缩处理系统包括无组织排废口、沸石转轮、吸附浓度风机、第二板式换热器、脱附加热器、第一高温比例阀、脱附气预热板式换热器、第二高温比例阀和脱附风机；
所述无组织排废口的一端通过管路与收集口连接，无组织排废口的另一端与沸石转轮连接，沸石转轮包括吸附区、冷却区和脱附区，所述吸附区和冷却区分别与无组织排废口连接，吸附浓度风机设置在吸附区的出口管路上，第二板式换热器的进口端与冷却区的出口连接，第二板式换热器的出口端与脱附加热器连接，所述脱附加热器与脱附区的进口连接，脱附区的出口与脱附气预热板式换热器连接，所述脱附气预热板式换热器还与脱附风机连接，第一高温比例阀设置在第二板式换热器和回收式热力焚烧炉的连接管路上，第二高温比例阀设置在新风收集预热系统和回收式热力焚烧炉的连接管路上。
进一步的，所述新风进口的进气量和废气排放口的排放量相同，其用于保持热风干燥装置的风量恒定。
进一步的，所述混流箱具有新风进口、回流风进口和混风出口，新风进口用于连接新风收集预热系统，回流风进口用于连接排风管道，混风出口用于连接水气换热器。
进一步的，所述抽风机为负压风机，抽风机的进口与电加热器出口排放连接，抽风机的出口与印刷机的热风进口连接。
进一步的，所述印刷机的排气管道连接有回流支路和排废支路：回流支路与混流箱的回流风进口连通；排废支路与排风管路连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)对印刷机或复合机的废气“减风增浓”效果更加明显，RTO是一种蓄热式焚烧炉，进口废气浓度一般达1.5g/m3可自供热，超温(约920℃)会发生报警，因此“减风增浓”的程度有限，而TNV是一种“直燃式”焚烧炉，内置板换换热，废气进口浓度可以更高，且报警温度相对高点；
2)系统利用TNV出口余热预热新风，能源利用更加丰富；
3)提前预热新风，采用回流风和新风混合的形式，可直接将干燥风提升至使用温度(如70-80℃或115℃)，减小热风装置系统配置功率和输出功率；
4)TNV出口多余的热量也可利用于转轮脱附气预热，减小能源浪费。
附图说明
图1为本发明所述的热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统示意图。
图2为本发明所述的转轮浓缩处理系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1和图2，本发明所述的一种热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统，其特征在于：包括热风干燥装置(1)、新风收集预热系统(2)、排风系统(3)和回收式热力焚烧炉(4)；
所述热风干燥装置(1)包括设置在印刷机(11)上的第一压力传感器(13)、排风管道(121)和进风管道(122)，在所述进风管路(122)上依次设置有抽风机(14)、第一温度传感器(161)、电加热器(15)、水气换热器(17)、第二温度传感器(162)和混流箱(18)；所述排风管道(121)通过回流管路(123)与进风管道(122)上的混流箱(18)连接，在回流管路(123)设有回流比例阀(192)；
所述新风收集预热系统(2)包括收集口(21)、第一板式转换器(22)和新风风机(23)，所述收集口(21)设置在印刷机(11)附近，其用于收集印刷机(11)油墨槽产生的挥发物，所述收集口(21)与新风管路连通，第一板式转换器(22)和新风风机(23)设置在新风管路上，新风管路的新风进口(125)与混流箱(18)连接，在新风进口(125)和混流箱(18)之间的新风管路上设置有新风比例阀(191)；
所述排风系统(3)包括排风管路(31)、LEL浓度检测器(32)、第二压力传感器(33)、排风出口(34)和排风风机(35)；所述热风干燥装置(1)的排风管道(121)通过废气排放口(124)与排风管路(31)连接，LEL浓度检测器(32)、第二压力传感器(33)和排风风机(35)设置在排风管路(31)上，排风管路(31)通过排风出口(34)与回收式热力焚烧炉(4)连接；
所述回收式热力焚烧炉(4)包括内置换热器(41)、燃烧室(42)、燃烧器(43)、废气进口(44)、燃料进口(45)和净化气出口(46)；所述废弃进口(44)的一端通过与排风系统(3)的排风出口(34)连接，废弃进口(44)的另一端与内置换热器
(41)连接，内置换热器(41)通过换热管路与燃烧室(42)连接，所述燃烧室(42)连接有燃料进口(45)，其用于为设置在燃烧室(42)内部的燃烧器(43)提供燃料，所述内置换热器(41)的出口端设有回热管路和净化气出口(46)，内置换热器(41)通过回热管路与燃烧室(42)连接，内置换热器(41)通过净化气出口(46)与新风收集预热系统(2)的第一板式转换器(22)连接。
本发明还包括转轮浓缩处理系统(5)，所述转轮浓缩处理系统(5)包括无组织排废口(51)、沸石转轮(52)、吸附浓度风机(53)、第二板式换热器(54)、脱附加热器(55)、第一高温比例阀(56)、脱附气预热板式换热器(57)、第二高温比例阀(58)和脱附风机(59)；
所述无组织排废口(51)的一端通过管路与收集口(21)连接，无组织排废口(51)的另一端与沸石转轮(52)连接，沸石转轮(52)包括吸附区、冷却区和脱附区，所述吸附区和冷却区分别与无组织排废口(51)连接，吸附浓度风机(53)设置在吸附区的出口管路上，第二板式换热器(54)的进口端与冷却区的出口连接，第二板式换热器(54)的出口端与脱附加热器(55)连接，所述脱附加热器(55)与脱附区的进口连接，脱附区的出口与脱附气预热板式换热器(57)连接，所述脱附气预热板式换热器(57)还与脱附风机(59)连接，第一高温比例阀(56)设置在第二板式换热器(54)和回收式热力焚烧炉(4)的连接管路上，第二高温比例阀(58)设置在新风收集预热系统(2)和回收式热力焚烧炉(4)的连接管路上。
所述新风进口(125)的进气量和废气排放口(124)的排放量相同，其用于保持热风干燥装置(1)的风量恒定。
所述混流箱(18)具有新风进口、回流风进口和混风出口，新风进口用于连接新风收集预热系统(2)，回流风进口用于连接排风管道(121)，混风出口用于连接水气换热器(17)。
所述抽风机(14)为负压风机，抽风机(14)的进口与电加热器(15)出口排放连接，抽风机(14)的出口与印刷机(11)的热风进口连接。
所述印刷机(11)的排气管道(121)连接有回流支路(123)和排废支路：回流支路(123)与混流箱(18)的回流风进口连通；排废支路与排风管路(31)连接。
实施例一
图1是热风干燥+回收式热力焚烧(TNV)组合系统示意流程，其组成包括热风干燥装置1、新风收集预热系统2、排风系统3以及回收式热力焚烧炉(TNV)4。
回收式热力焚烧系统(简称TNV)是利用燃气或燃油直接燃烧加热有机废气，在高温作用下，有机废气被氧化分解为CO2和水，产生的高温烟气通过配套的多级换热装置加热生产过程需要的空气或热水，充分回收利用氧化分解有机废气时产生的热能，降低整个系统的能耗。热回收式直燃炉(TNV)有内置换热器，运行温度在700℃到800℃之间，可以处理的VOC种类众多，适合小气量高浓度废气，也适用间断性生产。TNV的排气温度较高(一般在300℃～400℃)，可利用余热较丰富，因此特别适合涂布线烘干炉、涂装线烘干炉的废气处理和余热利用。
所述热风干燥装置1是达到“减风增浓”效果必配装置，其减风增浓原理是通过绝大部分热风回流，小部分废气排放实现减风效果，热风不断回流的同时必然增加废气浓度，达到增浓的目的。
所述热风干燥装置1其组成包括印刷机11、排气管道121、进风管道122、抽风机14、电加热器15、水气换热器17、混流箱18、回流比例阀192、新风比例阀191、温度传感器(161和162)、压力传感器(13)；
上述印刷机11的干燥风进出口分别与进风管道122和排气管道121连接，保证热风的来源和排放；
上述进风管道122含有抽风机14、电加热器15、混合箱18、温度传感器161和162。其中印刷机进口热风的温度分别通过161和162进行反馈，且电加热器15与161联锁控温；
上述水气换热器17连接在混流箱18后端，用于补充热风需要热量，根据需要可选；
上述抽风机14用于系统进风，为负压风机，其风量由回流比例阀192和新风比例阀191联合调节控制，其中新风来源于新风收集预热系统2，通过新风比例阀191调节进入热风装置1的风量；系统循环回流的风通过调节回流比例阀192的开度来控制。
上述所有控制数据需要根据实际情况确定，一般新风补充量不大于10％，印刷机风机进口温度一般控制在70-80℃，复合机(未显示)的抽风机14进口温度约100-110℃，具体需要根据业主的设备生产状态调整。
所述新风收集预热系统2由至少一个收集口21、板式换热器22以及新风风机23组成，其主要用于收集各印刷机油墨槽附近挥发逃逸的有机溶剂，减少工作区域污染，保证车间环境；
上述新风风机23与板式换热器23连接，用于将收集的新风预热；
上述新风预热热源来自末端废气治理设备的余热利用。
上述板式换热器23的换热面积需要根据实际需求热源换算确认。
所述排风系统3包括排风管道31、压力传感器33、LEL浓度检测器32、排风出口34、排风风机35；
上述排风管道的废气来源于各废气排放口124的废气收集；
上述压力传感器33用于控制排风管道31的负压状态，安装在排风风机35前端；
上述LEL浓度检测器32安装在排风风机35前端，用于保证排风管道31废气浓度低于爆炸下限值的25％，保证“减风增浓”安全，同时也保证回风残留溶剂量的大小，不影响生产线产品质量；
上述排风风机35的频率设置可由各印刷机1开启电流控制。
所述回收式热力焚烧炉(TNV)4由内置换热器41、燃烧室42、燃烧器43、废气进口44、净化气出口46及燃料进口45组成。
上述燃烧室42是废气氧化分解的场所，废气经内置换热器41预热后有燃烧器43进入燃烧室42。
上述燃烧室42通常氧化温度为700-800℃，高温警报设置为1000℃，可满足高浓度废气焚烧需求，保证热风装置1的减风增浓力度。
上述燃烧器43采用的是燃料和废气混合的形式，无需另引新鲜空气，增设助燃风机，其中需保证废气进口44的废气含氧量大于16％。
实施例二
图2显示的是进一步改进升级的气流组织后的废气治理系统中的转轮浓缩处理系统5的示意流程图，其组成包括无组织排废口51、沸石转轮52、吸附浓度风机53、板式换热器54、脱附加热器55、高温比例阀56、脱附气预热板式换热器57、高温比例阀58、脱附风机59。
前述TNV炉4的出口余热利用更加丰富，分别给新风预热、脱附后废气预热以及脱附气预热，大大减小补充热源消耗。
上述TNV炉4的出口余热分为两部分，一部分用于新风预热，另一部分用于脱附气预热；
上述新风预热风量等于引入的余热风量，该风量由高温比例阀58调节；
上述脱附气预热风量等于另一部分引入TNV炉4的出口余热，该风量由高温比例阀56调节；
上述新风预热后的高温热气进入脱附气预热板式换热器57，用于脱附后气体预热。
上述TNV炉4的进口风量共有两部分组成，一部分来自各热风干燥装置1减风后排放的废气，另一部分来自车间无组成气流收集浓缩后的废气。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统，其特征在于：包括热风干燥装置(1)、新风收集预热系统(2)、排风系统(3)和回收式热力焚烧炉(4)；
所述热风干燥装置(1)包括设置在印刷机(11)上的第一压力传感器(13)、排风管道(121)和进风管道(122)，在所述进风管路(122)上依次设置有抽风机(14)、第一温度传感器(161)、电加热器(15)、水气换热器(17)、第二温度传感器(162)和混流箱(18)；所述排风管道(121)通过回流管路(123)与进风管道(122)上的混流箱(18)连接，在回流管路(123)设有回流比例阀(192)；
所述新风收集预热系统(2)包括收集口(21)、第一板式转换器(22)和新风风机(23)，所述收集口(21)设置在印刷机(11)附近，其用于收集印刷机(11)油墨槽产生的挥发物，所述收集口(21)与新风管路连通，第一板式转换器(22)和新风风机(23)设置在新风管路上，新风管路的新风进口(125)与混流箱(18)连接，在新风进口(125)和混流箱(18)之间的新风管路上设置有新风比例阀(191)；
所述排风系统(3)包括排风管路(31)、LEL浓度检测器(32)、第二压力传感器(33)、排风出口(34)和排风风机(35)；所述热风干燥装置(1)的排风管道(121)通过废气排放口(124)与排风管路(31)连接，LEL浓度检测器(32)、第二压力传感器(33)和排风风机(35)设置在排风管路(31)上，排风管路(31)通过排风出口(34)与回收式热力焚烧炉(4)连接；
所述回收式热力焚烧炉(4)包括内置换热器(41)、燃烧室(42)、燃烧器(43)、废气进口(44)、燃料进口(45)和净化气出口(46)；所述废弃进口(44)的一端通过与排风系统(3)的排风出口(34)连接，废弃进口(44)的另一端与内置换热器(41)连接，内置换热器(41)通过换热管路与燃烧室(42)连接，所述燃烧室(42)连接有燃料进口(45)，其用于为设置在燃烧室(42)内部的燃烧器(43)提供燃料，所述内置换热器(41)的出口端设有回热管路和净化气出口(46)，内置换热器(41)通过回热管路与燃烧室(42)连接，内置换热器(41)通过净化气出口(46)与新风收集预热系统(2)的第一板式转换器(22)连接。
2.根据权利要求1所述的热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统，其特征在于：还包括转轮浓缩处理系统(5)，所述转轮浓缩处理系统(5)包括无组织排废口(51)、沸石转轮(52)、吸附浓度风机(53)、第二板式换热器(54)、脱附加热器(55)、第一高温比例阀(56)、脱附气预热板式换热器(57)、第二高温比例阀(58)和脱附风机(59)；
所述无组织排废口(51)的一端通过管路与收集口(21)连接，无组织排废口(51)的另一端与沸石转轮(52)连接，沸石转轮(52)包括吸附区、冷却区和脱附区，所述吸附区和冷却区分别与无组织排废口(51)连接，吸附浓度风机(53)设置在吸附区的出口管路上，第二板式换热器(54)的进口端与冷却区的出口连接，第二板式换热器(54)的出口端与脱附加热器(55)连接，所述脱附加热器(55)与脱附区的进口连接，脱附区的出口与脱附气预热板式换热器(57)连接，所述脱附气预热板式换热器(57)还与脱附风机(59)连接，第一高温比例阀(56)设置在第二板式换热器(54)和回收式热力焚烧炉(4)的连接管路上，第二高温比例阀(58)设置在新风收集预热系统(2)和回收式热力焚烧炉(4)的连接管路上。
3.根据权利要求1所述的热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统，其特征在于：所述新风进口(125)的进气量和废气排放口(124)的排放量相同，其用于保持热风干燥装置(1)的风量恒定。
4.根据权利要求1所述的热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统，其特征在于：所述混流箱(18)具有新风进口、回流风进口和混风出口，新风进口用于连接新风收集预热系统(2)，回流风进口用于连接排风管道(121)，混风出口用于连接水气换热器(17)。
5.根据权利要求1所述的热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统，其特征在于：所述抽风机(14)为负压风机，抽风机(14)的进口与电加热器(15)出口排放连接，抽风机(14)的出口与印刷机(11)的热风进口连接。
6.根据权利要求1所述的热风干燥+回收式热力焚烧的组合系统，其特征在于：所述印刷机(11)的排气管道(121)连接有回流支路(123)和排废支路：回流支路(123)与混流箱(18)的回流风进口连通；排废支路与排风管路(31)连接。
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