CN112143867B - 一种热处理过程油气回收装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热处理过程油气回收装置和方法，对热处理炉排放的油气通过管道集中收集，将收集的热油气多段换热与冷却，使油气中轧制油冷凝析出；将经过深冷后脱除轧制油的气体再次进行多段换热，与热处理炉排出的热油气进行换热升温，升温后的气体进入热处理炉对热油气进行替换。将热处理炉的排气与进气系统形成封闭回路，在封闭回路中通入惰性气体替换内部的空气，并在最冷端通入液体二氧化碳或液氮等惰性气体，对油气进行深度冷却。本发明提出了一种热处理过程油气回收装置和方法，即可以消除热处理过程蒸发排放的油气对大气的污染、又可以将轧制油回收利用，与此同时，还可以大幅度节省热处理炉的电力消耗并消除热油气排放造成的安全隐患。

Description

一种热处理过程油气回收装置和方法

技术领域

本发明属于金属加工领域，特别涉及铝箔轧制后热处理过程的油气回收装置和方法。

背景技术

在铝箔和铝板轧制过程中，轧制油是必不可少的辅助原料，热处理是必不可少的关键工序。轧制油主要由基础油和添加剂组成，主要对铝箔起到润滑、清洗、冷却等作用，每吨铝箔加工需要使用轧制油60kg左右，轧制油的消耗主要是几个途径：轧制过程的受热蒸发、铝箔堆放过程的自然蒸发、铝箔表面携带热处理蒸发、过滤精制过程产生的含油废弃物、轧制油报废等。其中轧制过程的受热蒸发占总消耗的47.6%左右，目前已经有过滤法、吸收法等成熟的治理方法进行油气回收，其中吸收法可以将该部分油气回收95%，油气的排放浓度达到≤50mg/m3。铝箔在轧制后通常需要热处理，特别是用于食品、药品、电子等方面的单零与双零铝箔，其目的是调整铝箔柔软度，同时使铝箔表面残留的轧制油受热蒸发以便满足后续的使用要求。铝箔热处理过程有严格的技术要求，既要消除铝箔应力、又要使铝箔表面不能残留任何油斑。在热处理加热过程中，铝箔表面残留的轧制油受热蒸发，如不及时将蒸发的油气从热处理炉内排出，有可能因油气达到临界浓度而引发燃爆等安全问题，也可能影响铝箔的表面质量，目前，铝箔生产厂为了确保安全与生产铝箔的产品质量，一般都采用对炉内正压或负压换气吹洗，将热处理炉内油气散发到大气中。根据铝箔的型号、尺寸等不同，通常铝箔的热处理工序为1－１５天，需要对炉内进行精确的加热保温，一般为２００－２3０°Ｃ，由于对热处理炉内的换气都是吸入或吹入空气，排出高温油气，必然造成炉内的热量损失，需要消耗大量的电力来控制温度。因此，目前铝箔加工的热处理过程中，按每吨铝箔平均携带1-5ｋｇ轧制油计算，每生产１万吨铝箔，就产生10-5０吨的ＶＯＣ，这些轧制油中含有芳烃和硫，将对大气产生严重污染；除此之外，持续的用常温空气替换炉内高温油气，造成了大量的电力浪费。

发明内容

1、所要解决的技术问题：

减少铝箔热处理过程的油气排放，实现铝箔轧制油的回收利用，节省热处理炉电力消耗。

2、技术方案：

为了解决以上问题，本发明提供了一种热处理过程油气回收装置，包括深冷器和至少一个热处理炉，所述深冷器包括惰性气体进口和惰性气体出口，所述深冷器的惰性气体出口和所述热处理炉的排气管连接，所述惰性气体进口处设有阀门，所述深冷器下方设有冷凝液收集口，所述冷凝液收集口通过管道和冷凝液集油器连接，所述的排气管分为总排气管和分排气管，每个所述的分排气管和对应的热处理炉连接，所述的总排气管一端和所述惰性气体出口连接，另一端和每个分排气管连接，所述的总排气管上设置换热器组，每组所述的换热器中至少有一个换热器，所述的进气管分为分进气管和总进气管，每个所述的分进气管和对应的热处理炉连接，所述总进气管一端和总排气管连接，另一端和每个所述的分进气管连接，每个所述分进气管上在热处理炉附近设有第一三通阀，每个分排气管上在热处理炉附件设有的第二三通阀，所述第一三通阀和第二三通阀的其中一通是和大气相通，每个所述的分进气管上设有一个第一风机，所述的第一风机比第一三通阀更靠近热处理炉，向热处理炉中吹风，所述总排气管上设有第二风机。

所述的总排气管上还设有空冷器或热泵冷却器。

所述的总进气管上设有呼吸阀。

所述的惰性气体为二氧化碳、氮气、氩气、氦气的一种或者二者以上的混合物。

所述的深冷器的惰性气体出口设置有温度传感器。

每个所述换热器的底部也设有冷凝液收集口，所述冷凝液收集口通过管道和冷凝液集油器连接。

所述的深冷器内设置液态惰性气体喷雾器、并设置填料。

3、有益效果：

本发明提供的一种热处理过程油气回收的方法杜绝了热处理过程铝箔轧制油受热蒸发散发造成的大气污染。

采用二氧化碳、氮气、氩气、氦气等惰性气体替换空气中的氧气，降低了热油气燃爆的安全风险，减缓了轧制油与铝箔的高温氧化，有利于轧制油的循环利用。

采用液体二氧化碳或液氮对油气进行深度冷凝，提高了轧制油的冷凝收集效率，惰性气体经换热升温后温度超过环境温度进入热处理炉内，替代原来的普通含湿空气进入热处理炉，大幅度节省热处理炉的电力消耗，并有利于提高产品质量。

附图说明

图1为实施例1收集后热油气处理流程示意图。

图2为实施例2收集后热油气处理流程示意图。

图3为实施例2收集后热油气处理流程示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例来对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种热处理过程油气回收装置，包括深冷器2和至少一个热处理炉1，所述深冷器2包括惰性气体进口3和惰性气体出口15，所述深冷器2的惰性气体出口15和所述热处理炉的排气管连接，所述惰性气体进口3处设有阀门，所述深冷器2下方设有冷凝液收集口，所述冷凝液收集口通过管道和冷凝液集油器4连接，所述的排气管分为总排气管11和分排气管12，每个所述的分排气管12和对应的热处理炉1连接，所述的总排气管11一端和所述惰性气体出口15连接，另一端和每个分排气管12连接，所述的总排气管11上设置换热器组，每组所述的换热器中至少有一个换热器5，所述的进气管分为分进气管14和总进气管13，每个所述的分进气管14和对应的热处理炉1连接，所述总进气管13一端和总排气管11连接，另一端和每个所述的分进气管14连接，每个所述分进气管14上在热处理炉1附近设有第一三通阀7，每个分排气管12上在热处理炉1附件设有的第二三通阀8，所述第一三通阀7和第二三通阀8的其中一通是和大气相通，每个所述的分进气管14上设有一个第一风机6，所述的第一风机6比第一三通阀7更靠近热处理炉1，向热处理炉1中吹风，所述总排气管11上设有第二风机10。

铝箔热处理炉内部通常的工作温度180-300°C，热处理炉1所述的总排气管11上设置换热器组，每组所述的换热器中至少有一个换热器5。先在循环封闭系统中通入惰性气体，例如二氧化碳、氮气、氩气、氦气中的一种或者二种以上的混合气体，将氧气替换后，再按热处理的工艺过程进行升温与保温。通过热处理炉设置的第二风机10抽送，将120°C以上的高温热油气排入排气管道中，排气管道中热油气进入换热器组冷却冷却至-10-15°C，如达不到设定的冷却效果，可以在换热器组中增加一个换热器或二个换热器或热泵冷却循环系统等多段换热冷却，使油气冷却至预定的温度-10°C-15°C，将-10°C-15°C的气体导入深冷器2，深冷器2中设置有填料17、和液体惰性气体喷雾器或换热器，通过对深冷器2惰性气体出口15的气体温度的检测，自动调节液体惰性气体的喷入量，喷入的液体惰性气体使气体快速冷却，含有的油气快速冷凝液化。深冷器2的惰性气体出口温度可以根据冷凝效果设定为-６0°C至-10°C，经深冷脱除油气的干燥气体经管道送入换热器组，逐级对热油气进行冷却并吸收热量，使自身温度升高到50°C—110°C，升高温度后的气体接入进气管道，进入热处理炉替换含油气体，使携带油气的气体回到排气管道中，循环往复。

每个所述换热器5的底部也设有冷凝液收集口，所述冷凝液收集口通过管道和冷凝液集油器4连接。在进气管道上开有三通，接有呼吸阀，使系统内部气压与大气压基本一致。

在排气管道与进气管道连接有多台热处理炉时，所述的排气管分为总排气管11和分排气管12，每个所述的分排气管12和对应的热处理炉1连接，所述的总排气管11一端和所述惰性气体出口15连接，另一端和每个分排气管12连接，所述的总排气管11上设置换热器组，每组所述的换热器中至少有一个换热器5，所述的进气管分为分进气管14和总进气管13，每个所述的分进气管14和对应的热处理炉1连接，所述总进气管13一端和总排气管11连接，另一端和每个所述的分进气管14连接，每个所述的分进气管14上设有一个第一风机6，所述的第一风机6比第一三通阀7更靠近热处理炉1，向热处理炉1中吹风，所述总排气管11上设有第二风机10。每个所述分进气管14上在热处理炉1附近设有第一三通阀7，每个分排气管12上在热处理炉1附近设有的第二三通阀8，所述第一三通阀7和第二三通阀8的其中一通是和大气相通，当其中一台热处理炉1已经完成一个批次的铝箔热处理后，在冷却过程中油气已经排放完全，应调节第一三通阀7和第二三通阀8，使热处理的气体进出均与大气相连，即避免液体二氧化碳或液氮的浪费，又不影响其他炉的正常生产，同时避免开启炉门提取铝箔时造成人员缺氧窒息。

综上所示，采用二氧化碳、氮气、氩气、氦气等惰性气体替换空气中的氧气，降低了热油气燃爆的安全风险，减缓了轧制油与铝箔的高温氧化，有利于轧制油的循环利用。采用液体惰性气体对油气进行深度冷凝，提高了轧制油的冷凝收集效率，惰性气体经换热升温后温度超过环境温度进入热处理炉内，替代原来的普通含湿空气进入热处理炉，大幅度节省热处理炉的电力消耗，并有利于提高产品质量。

本发明还提供了利用所述的热处理过程油气回收装置油气回收方法，包括以上步骤：第一步：打开惰性气体进口3处的阀门，通入二氧化碳、氮气、氩气、氦气，同时打开第二三通阀8,，使分排气管12和大气相通，打开第一风机6和第二风机10，第一风机使惰性气体进入热处理炉1后，将空气从第二三通阀8挤出，使惰性气体替换热处理炉1中氧气；第二风机10使惰性气体随第二风机10运行而持续循环；第二步：深冷器2内部的喷雾器喷出液态惰性气体，于此同时，按企业已经制订工艺进行热处理加热升温与保温，受热的轧制油气化后随排气管道进入换热器组冷却到-10°C-15°C后进入深冷器2，喷入的液体惰性气体使气体快速冷却，含有的油气快速冷凝液化，经深冷脱除油气的干燥气体经管道送入换热器组，对热油气进行冷却并吸收热量，使自身温度升高到50°C以上，升高温度后的气体接入进气管道，进入热处理炉替换含油气体，使携带油气的气体回到排气管道中，循环往复；第三步：当一台热处理炉1已经完成一个批次的铝箔热处理后，在冷却过程中油气已经排放完全，调节第一三通阀7和第二三通阀8，使热处理的气体进出均与大气相连。

在第二步中，受热的轧制油气化后随排气管道进入换热器组前，先经过空冷器16或者热泵冷却器。

通过对深冷器2惰性气体出口15的气体温度的检测，调节液体惰性气体的喷入量。

实施例1

如图2所示，在一台热处理炉1内，一次放入25吨铝箔，但将热处理炉的排气管与进气管接入说明书所述的的系统中，开启惰性气体进口3处的阀门，使深冷器中充满惰性气体，开启第二风机10，打开第二三通阀8,，使分排气管12和大气相通，开启第一风机6，使惰性气体进入热处理炉1后将空气从第二三通阀8挤出后，将第二三通阀8调整为接入分排气管12，气体进入换热器组，使惰性气体随风机的运行而持续循环，关闭惰性气体进口3处的阀门，深冷器2内喷射液态惰性气体，按企业已经制订工艺进行热处理加热升温与保温，受热的轧制油气化后随总排气管11进入换热器组冷却后进入深冷器，将深冷器出口温度设定为-10°C至-60°C，采用PLC控制电磁调节阀来控制液氮等惰性气体喷入量，当深冷器出口的气体温度低于-６0°C时，阀门自动关闭，当气体温度高于-10°C时阀门自动开启并喷入液氮。经换热冷却与深冷后的混合气体中，轧制油因低温而冷凝析出，排入冷凝液集油器4中。系统内多余的气体经呼吸阀9排出，排空口VOC浓度检测，排放指标远低于50mg/m3。析出大部分油气的气体经换热后温度达70°C以上进入热处理炉，热处理炉内温度按铝箔热处理工艺设置为180-300°C，气体循环携带油气至换热器和深冷器，循环往复，直至5天后，铝箔表面的油膜已经挥发干净。在即将关闭热处理炉加热系统1小时前，同时将三通阀A\B切换至与大气相联通，清扫风机将空气送入炉中将其他气体挤出，热处理工艺后续的操作与企业原流程一致。

受热的轧制油气化后随排气管道进入换热器组前，先经过空冷器16或者热泵冷却器。先用空冷器17冷却炉内排出的热油气，释放一部分多余的热量，节约深度冷却的惰性气体消耗。

经同样规格与重量及相同热处理工艺的铝箔生产对比，每批次6.35微米厚25吨铝箔采用原工艺耗电6940kwh，采用本发明的工艺后，耗电量为5740kwh,节省电耗17.2%。

实施例2

如图3所示，将两台热处理炉的排气管与进气管接入本发明所述的的系统中两台热处理炉即可以同步生产、也可以错步生产，通过阀门调节，互不干扰。

两台热处理炉的工作流程开启惰性气体进口3处的阀门，使深冷器2中充满气体二氧化碳，开启第二风机10，开启第二风机10，打开第二三通阀8,，使分排气管12和大气相通，开启第一风机6，使二氧化碳进入热处理炉1后将空气从第二三通阀8挤出后，将第二调整为气体接入分排气管道12，经过总排气管11进入换热器组，使二氧化碳气体随第二风机10的运行而持续循环。按企业已经制订工艺进行热处理加热升温与保温。

当其中一台热处理炉已经完成一个批次的铝箔热处理后，在冷却过程中油气已经排放完全，应调节处理完成的热处理炉1对应的第一三通阀7和第二三通阀8，使热处理的气体进出均与大气相连，即避免液体二氧化碳或液氮的浪费，又不影响其他炉的正常生产，同时避免开启炉门提取铝箔时造成人员缺氧窒息。

多余的惰性气体经呼吸阀排空，排空口VOC浓度检测，排放指标远低于50mg/m³。

实施例3

如图1所示，将n台(n≥3)热处理炉的排气管与进气管接入本发明所述的的系统中， n台热处理炉即可以同步生产、也可以错步生产，通过阀门调节，互不干扰。

每台的处理流程和实施例1相同，当其中一台热处理炉已经完成一个批次的铝箔热处理后，在冷却过程中油气已经排放完全，应调节处理完成的热处理炉1对应的第一三通阀7和第二三通阀8，使热处理的气体进出均与大气相连，即避免液体二氧化碳或液氮等惰性气体的浪费，又不影响其他炉的正常生产，同时避免开启炉门提取铝箔时造成人员缺氧窒息。

经对呼吸阀排空口VOC浓度检测，排放指标远低于50mg/m³。从集油罐收集的轧制油统计，根据铝箔厚度测算，平均每吨铝箔回收油1.2kg。

由于采用了惰性气体与油气混合，使高温油气排放的安全风险大幅度降低，各热处理炉根据需要可降低油气排放的吹洗风量，且热处理保温阶段脱油后进入炉内气体温度达80°C以上，使热处理过程能耗进一步降低，对比统计，铝箔热处理较原工艺节省电耗30%。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种热处理过程油气回收装置，包括深冷器（2）和至少一个热处理炉（1），所述深冷器（2）包括惰性气体进口（3）和惰性气体出口（15），所述深冷器（2）的惰性气体出口（15）和所述热处理炉的排气管连接，所述惰性气体进口（3）处设有阀门，所述深冷器（2）下方设有冷凝液收集口，所述冷凝液收集口通过管道和冷凝液集油器（4）连接，其特征在于：所述的排气管分为总排气管（11）和分排气管（12），每个所述的分排气管（12）和对应的热处理炉（1）连接，所述的总排气管（11）一端和所述惰性气体出口（15）连接，另一端和每个分排气管（12）连接，所述的总排气管（11）上设置换热器组，每组所述的换热器中至少有一个换热器（5），进气管分为分进气管（14）和总进气管（13），每个所述的分进气管（14）和对应的热处理炉（1）连接，所述总进气管（13）一端和总排气管（11）连接，另一端和每个所述的分进气管（14）连接，每个所述分进气管（14）上在热处理炉（1）附近设有第一三通阀（7），每个分排气管（12）上在热处理炉（1）附近设有的第二三通阀（8），所述第一三通阀（7）和第二三通阀（8）的其中一通是和大气相通，每个所述的分进气管（14）上设有一个第一风机（6），所述的第一风机（6）比第一三通阀（7）更靠近热处理炉（1），向热处理炉（1）中吹风，所述总排气管（11）上设有第二风机（10）。

2.如权利要求1所述的热处理过程油气回收装置，其特征在于：所述的总排气管（11）上还设有空冷器（16）或热泵冷却器。

3.如权利要求1所述的热处理过程油气回收装置，其特征在于：所述的总进气管（13）上设有呼吸阀（9）。

4.如权利要求1-3任一权利要求所述的热处理过程油气回收装置，其特征在于：所述的惰性气体为二氧化碳、氮气、氩气、氦气的一种或者二者以上的混合物。

5.如权利要求1-3任一权利要求所述的热处理过程油气回收装置，其特征在于：所述的深冷器（2）的惰性气体出口（15）设置有温度传感器。

6.如权利要求1-3任一权利要求所述的热处理过程油气回收装置，其特征在于：每个所述换热器（5）的底部也设有冷凝液收集口，所述冷凝液收集口通过管道和冷凝液集油器（4）连接。

7.如权利要求1-3任一权利要求所述的热处理过程油气回收装置，其特征在于：所述的深冷器（2）内设置液态惰性气体喷雾器、并设置填料（17）。

8.一种利用如权利要求1-6任一权利要求所述的热处理过程油气回收装置油气回收方法，包括以下步骤：第一步：打开惰性气体进口（3）处的阀门，通入二氧化碳、氮气、氩气、氦气，同时打开第二三通阀（8,），使分排气管（12）和大气相通，打开第一风机（6）和第二风机（10），第一风机使惰性气体进入热处理炉（1）后，将空气从第二三通阀（8）挤出，使惰性气体替换热处理炉（1）中氧气；第二风机（10）使惰性气体随第二风机（10）运行而持续循环；第二步：深冷器（2）内部的喷雾器喷出液态惰性气体，于此同时，按企业已经制订工艺进行热处理加热升温与保温，受热的轧制油气化后随排气管道进入换热器组冷却到-10°C-15°C后进入深冷器（2），喷入的液体惰性气体使气体快速冷却，含有的油气快速冷凝液化，经深冷脱除油气的干燥气体经管道送入换热器组，对热油气进行冷却并吸收热量，使自身温度升高到50°C—110°C，升高温度后的气体接入进气管道，进入热处理炉替换含油气体，使携带油气的气体回到排气管道中，循环往复；第三步：当一台热处理炉（1）已经完成一个批次的铝箔热处理后，在冷却过程中油气已经排放完全，调节第一三通阀（7）和第二三通阀（8），使热处理的气体进出均与大气相连。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：在第二步中，受热的轧制油气化后随排气管道进入换热器组前，先经过空冷器（16）或者热泵冷却器。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：通过对深冷器（2）惰性气体出口（15）的气体温度的检测，调节液体惰性气体的喷入量。

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