一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201210406417.9

申请日:

2012.10.23

公开号:

CN102954700A

公开日:

2013.03.06

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F27D 17/00申请日:20121023|||公开

IPC分类号:

F27D17/00; B01D53/78; D01F9/12(2006.01)N

主分类号:

F27D17/00

申请人:

金发科技股份有限公司

发明人:

雷震; 宋威; 蔡彤旻; 黄险波; 黄有平; 辛伟; 马雷

地址:

510663 广东省广州市高新技术产业开发区科学城科丰路33号

优先权:

专利代理机构:

北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙) 11277

代理人:

林火城

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内容摘要

本发明公开一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法。该方法包括将炭化阶段炉膛产生的高温废气经燃烧除去有害气体后,通过三级换热对其热量进行利用。所述方法可以最大程度地利用了炭化阶段炉膛产生的高温废气中的热量,在极大程度上降低了整个碳纤维生产所需的能耗,高温废气的热量在碳纤维生产中的再利用率在90%以上,从而也极大地降低了碳纤维的生产成本;所述方法还可以全面解决碳纤维生产的氧化阶段、炭化阶段、表面处理阶段等各阶段产生的废气的处理问题,燃烧的方式还能合理地将HCN、NH3等有害气体转化为容易处理的氧化物,经该方法处理后的废气对环境影响少,是一种环保的处理利用方法。

权利要求书

权利要求书一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:炭化阶段炉膛产生的高温废气经燃烧除去有害气体后,通过三级换热对其热量进行利用,所述的三级换热依次为:
(1)经燃烧除去有害气体后的炭化阶段炉膛产生的高温废气,与氧化阶段炉膛产生的废气进行一级换热;
(2)经过一级换热后的高温废气与炭化阶段所需的常温惰性气体进行二级换热;
(3)经过二级换热后的高温废气与氧化阶段所需的常温新鲜空气进行三级换热;
经过步骤(1)的一级换热后的氧化阶段炉膛产生的废气作为助燃气体,用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气混合燃烧。
如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于,所述燃烧为在850~1200℃下进行燃烧。
如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于,经燃烧后的高温废气的温度≥850℃。
如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:所述燃烧的时间为2~20s。
 如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:所述经过一级换热后的高温废气的温度为550~650℃。
如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:所述经过二级换热后的高温废气的温度为大于等于450℃~小于550℃。
如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:经过三级换热后的高温废气的温度为100~250℃。
如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:在步骤(3)之后还进一步包括收集三级换热后的高温废气、炭化阶段产生的其它废气、氧化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气,并用碱液进行喷淋吸收处理。
如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:所述碱液的摩尔浓度为0.2~1.5mol/L。
如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:经喷淋吸收处理后的废气直接进行排放。

说明书

说明书一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法
技术领域
本发明涉及碳纤维生产领域,特别涉及一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法。
 
背景技术
21世纪,碳纤维以其作为纤维增强复合材料的优异性能,广泛地被应用于航天航空、国防军工、文体器材、医用器材、新能源和土木建筑等领域,高性能碳纤维的需求量也快速加大。碳纤维制造过程包括预氧化、炭化、表面处理等步骤,每一步都对碳纤维的品质有着至关重要的影响。碳纤维生产能耗高、生产废气较难处理问题一直困扰着碳纤维生产制造产业,造成了碳纤维的生产成本一直居高不下。为了在碳纤维生产过程中节约能耗,现有技术有通过净化器对废气进行净化处理,再循环使用的节能方式,但是该处理方式在净化过程中,造成大量的热损失,热量再利用效率较低;并且存在净化不完全的可能,因而可能导致产品性能下降或生产设备的损坏;废气中的有害气体未能被彻底处理,在排放过程中需要进行二次处理,增加了处理成本。
 
发明内容
本发明的发明目的,是为了克服现有技术的不足,提供一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法。
本发明上述目的通过如下技术方案予以实现:
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,是将炭化阶段炉膛产生的高温废气经燃烧除去有害气体后,通过三级换热对其热量进行利用,所述的三级换热依次为:
(1)经燃烧除去有害气体后的炭化阶段炉膛产生的高温废气,与氧化阶段炉膛产生的废气进行一级换热;
(2)经过一级换热后的高温废气与炭化阶段所需的常温惰性气体进行二级换热;
(3)经过二级换热后的高温废气与氧化阶段所需的常温新鲜空气进行三级换热;
经过步骤(1)的一级换热后的氧化阶段炉膛产生的废气作为助燃气体,用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气混合燃烧。
一般地,碳纤维生产过程包括氧化、炭化、表面处理几个主要步骤。而炭化阶段炉膛产生高温废气通常温度在850~1200℃左右,并且其中含有HCN、NH3等有害气体。通过直接对其进行充分燃烧的方法,可以使这些有害气体转化为可吸收的氧化物,有利于对其的去除。同时,产生的热能也可以通过后续的热交换得到进一步的利用。
一般地,氧化阶段炉膛产生的废气的温度远较炭化阶段炉膛产生的高温废气的温度要低,通常在200~300℃,其中也含有HCN、NH3等有害气体。需要进行燃烧处理后才能排放,而由于氧化阶炉膛产生的废气中含有较高含量的氧气,其能够作为助燃气体提高炭化阶段炉膛产生的高温废气燃烧时的热效率,应该对其加以合理的利用。然而,由于氧化阶段炉膛产生的废气温度较低,直接与炭化阶段炉膛产生的高温废气进行混合容易导致热损失,为了实现较高的热利用率,选择通过一级换热对氧化阶段炉膛产生的废气进行预热。经预热后的废气与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气混合,再进行燃烧,可以最大程度的保证热量的利用。
发明人还发现,如果将燃烧后的废气直接用于与常温氮气进行热交换,由于二者的温差较大,虽然氮气也能得到预热,但是过程中热损失较大,因此,热量的利用率不高。氧化阶段炉膛产生的废气与燃烧后的废气的温差相对较小,因此,热交换的效率更高。
其中,所述燃烧为在850~1200℃下进行燃烧。较高的温度下进行燃烧,可以保证燃烧进行得更充分。
其中,步骤(1)中,经燃烧后的高温废气的温度≥850℃。
为了使燃烧进行得更充分,更合理的利用热能,其中,所述燃烧的时间为2~20s。燃烧时间的长短,主要影响废气中的残余氧化物的种类和含量。
其中,所述燃烧时间可选5~15s。
其中,经过一级换热后的高温废气的温度变为550~650℃,相应地,此时氧化阶段炉膛产生的废气也被预热至550~ 650℃。
炭化阶段需要高温及无氧的过程,因此需要大量的温度较高的惰性气体,利用高温废气中的热量对于常温惰性气体进行二级换热,可以实现对惰性气体的预热,降低炭化阶段的能耗,更合理利用废气中的热量。
其中,经过二级换热后的高温废气的温度变为大于等于450℃~小于550℃,相应地,此时炭化阶段所需的常温惰性气体被预热至大于等于450℃~小于550℃。
常用地,选择氮气作为炭化阶段所需的惰性气体。
氧化阶段需要加热以及新鲜空气,利用高温废气中的热量进行对常温新鲜空气进行三级换热,可以实现对新鲜空气的预热,可以降低氧化阶段的能耗,更合理利用废气中的热量。
其中,经过三级换热后的高温废气的温度变为100~250℃,相应地,此时氧化阶段所需的新鲜空气被预热至100~250℃。
在体系的热量得到合理的传递利用后,本申请还提供对生产过程中低温废气的处理方式:在步骤(3)之后将三级换热后的高温废气、炭化阶段产生的其它废气、氧化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气,收集合并,并采用碱液进行喷淋吸收处理。
这里所述的其它废气,是指除炉膛产生的废气以外的废气,包括但不限于炉的其它部位产生的废气,这些废气的温度一般在100~200℃之间。
上述这些废气中,含有较大量的氧化物,采用碱液进行喷淋吸收处理,一方面可以对其进行降温,另一方面可以对氧化物进行吸收。
经喷淋吸收处理后的废气温度约为50~120℃。
其中,喷淋的方式可以为雾化喷淋。
其中,所述碱液为摩尔浓度在0.2~1.5mol/L的碱液。
其中,所述碱液为NaOH水溶液。
经喷淋吸收处理后的废气可以直接进行排放。
本发明中,所述的炭化阶段所需的常温惰性气体及氧化阶段所需的常温新鲜空气的量,均为正常生产所需要的量。本发明通过选择最合理的热交换方式,充分利用燃烧后高温气体所含的热量对生产过程中所需要用的气体进行预热,达到高的再利用率。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明所述方法可以最大程度地利用了炭化阶段炉膛产生的高温废气中的热量,在极大程度上降低了整个碳纤维生产所需的能耗,高温废气的热量在碳纤维生产中的再利用率均在90%以上,从而也极大地降低了碳纤维的生产成本;所述方法还可以全面解决碳纤维生产的各阶段(包括氧化阶段、炭化阶段、表面处理阶段)产生的废气的处理问题,燃烧的方式还能合理地将HCN、NH3等有害气体转化为容易处理的氧化物,经该方法处理后的废气对环境影响少,是一种环保的处理利用方法。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式对本发明方法做进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明,非限定本发明的保护范围,实施例中,所涉及的温度值为平均值。
高温废气的热量再利用率按下列公式估算。假设喷淋后废水的热量得到100%的利用。

 
实施例1 
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:
(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为850℃的高温废气,在850℃的温度条件下燃烧2s,经燃烧后的废气温度≥850℃;
(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为200℃的废气,与燃烧后的温度≥850℃的废气进行热交换,氧化炉废气被预热至550℃,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至550℃;
将已预热至550℃的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气混合燃烧;
(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至550℃的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至450℃,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至450℃;
(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至450℃的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至100℃,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至100℃;
(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度0.2mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至80℃。
(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为80℃的废气安全排放。
本实施例中,高温废气的热量再利用率为94.1%。
 
实施例2
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:
(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为850℃的高温废气,在850℃的温度条件下燃烧11s,经燃烧后的废气温度≥850℃;
(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为200℃的高温废气,与燃烧后的温度≥850℃的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至550℃,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至550℃;
将已预热至550℃的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气混合燃烧;
(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至550℃的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至450℃,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至450℃;
(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至450℃的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至150℃,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至150℃;
(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度0.8mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至50℃。
(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为50℃的废气安全排放。
本实施例中,高温废气的热量再利用率为97.6%。
 
实施例3
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:
(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为850℃的高温废气,在850℃的温度条件下燃烧20s,经燃烧后的废气温度≥850℃;
(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为200℃的高温废气,与燃烧后的温度≥850℃的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至550℃,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至550℃;
将已预热至550℃的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气混合燃烧;
(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至550℃的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至450℃,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至450℃;
(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至450℃的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至100℃,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至100℃;
(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度1.5mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至50℃。
(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为50℃的废气安全排放。
本实施例中,高温废气的热量再利用率为97.6%。
 
实施例4
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:
(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为1000℃的高温废气,在1000℃的温度条件下燃烧2s,经燃烧后的废气温度≥1000℃;
(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为200℃的高温废气,与燃烧后的温度≥1000℃的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至650℃,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至650℃;
将已预热至650℃的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气进行燃烧;
(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至650℃的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至550℃,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至550℃;
(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至550℃的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至250℃,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至250℃;
(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度0.2mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至120℃。
(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为120℃的废气安全排放。
本实施例中,高温废气的热量再利用率为91%。
 
实施例5
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:
(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为1000℃的高温废气,在1000℃的温度条件下燃烧11s,经燃烧后的废气温度≥1000℃;
(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为300℃的高温废气,与燃烧后的温度≥1000℃的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至650℃,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至650℃;
将已预热至650℃的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气进行燃烧;
(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至650℃的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至500℃,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至500℃;
(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至500℃的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至100℃,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至100℃;
(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度0.8mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至80℃。
(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为80℃的废气安全排放。
本实施例中,高温废气的热量再利用率为95%。
 
实施例6
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:
(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为1000℃的高温废气,在1000℃的温度条件下燃烧20s,经燃烧后的废气温度≥1000℃;
(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为250℃的高温废气,与燃烧后的温度≥850℃的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至600℃,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至600℃;
将已预热至600℃的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气进行燃烧;
(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至600℃的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至500℃,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至500℃;
(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至500℃的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至200℃,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至200℃;
(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度1.5mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至100℃。
(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为100℃的废气安全排放。
本实施例中,高温废气的热量再利用率为93%。
 
实施例7
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:
(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为1200℃的高温废气,在1200℃的温度条件下燃烧15s,经燃烧后的废气温度≥1200℃;
(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为200℃的高温废气,与燃烧后的温度≥1200℃的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至550℃,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至550℃;
将已预热至550℃的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气进行燃烧;
(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至550℃的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至450℃,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至450℃;
(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至450℃的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至100℃,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至100℃;
(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度0.2mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至80℃。
(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为80℃的废气安全排放。
本实施例中,高温废气的热量再利用率为95.8%。
 
实施例8
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:
(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为1200℃的高温废气,在1200℃的温度条件下燃烧11s,经燃烧后的废气温度≥1200℃;
(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为200℃的高温废气,与燃烧后的温度≥1200℃的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至550℃,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至550℃;
将已预热至550℃的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气进行燃烧;
(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至550℃的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至500℃,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至500℃;
(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至500℃的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至250℃,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至250℃;
(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度0.8mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至120℃。
(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为120℃的废气安全排放。
本实施例中,高温废气的热量再利用率为92.5%。
 
实施例9
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:
(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为1200℃的高温废气,在1200℃的温度条件下燃烧5s,经燃烧后的废气温度≥1200℃;
(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为300℃的高温废气,与燃烧后的温度≥850℃的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至650℃,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至650℃;
将已预热至650℃的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气进行燃烧;
(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至650℃的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至450℃,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至450℃;
(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至450℃的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至200℃,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至200℃;
(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度1.5mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至100℃。
(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为100℃的废气安全排放。
本实施例中,高温废气的热量再利用率为94.2%。
 
对比例1
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:
(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为850℃的高温废气,在850℃的温度条件下燃烧2s,经燃烧后的废气温度≥850℃;
(2)一级换热:将炭化阶段所需的常温氮气,与燃烧后的温度≥850℃的废气进行热交换,氮气被预热至700℃,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至700℃;
(3)废气的喷淋处理:将一级换热后的高温废气,使用摩尔浓度0.2mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至680℃。
(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为680℃的废气需要经过进一步降温处理,才能进行安全排放。
本对比例中,高温废气的热量再利用率为23.5%。
 
对比例2 
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:
(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为850℃的高温废气,在850℃的温度条件下燃烧2s,经燃烧后的废气温度≥850℃;
(2)一级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气,与燃烧后的温度≥850℃的废气进行热交换,空气被预热至550℃,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至550℃;
(3)废气的喷淋处理:将一级换热后的高温废气,使用摩尔浓度0.2mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至530℃
(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为530℃的废气需要经过进一步降温处理,才能进行安全排放。
本对比例中,高温废气的热量再利用率为41.2%。
 
对比例3 
一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:
(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为850℃的高温废气,在850℃的温度条件下燃烧20s,经燃烧后的废气温度≥850℃;
(2)一级换热:将炭化阶段所需的常温氮气,与燃烧后的温度≥850℃的废气进行热交换,氮气被预热至700℃,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至700℃;
(3)二级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至700℃的一级换热后的高燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至350℃,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至350℃;
(5)废气的喷淋处理:将二级换热后的高温废气,使用摩尔浓度0.2mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至330℃。
(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为330℃的废气需要经过进一步降温处理,才能进行安全排放。
本对比例中,高温废气的热量再利用率为64.7%。
 
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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1、(10)申请公布号 CN 102954700 A(43)申请公布日 2013.03.06CN102954700A*CN102954700A*(21)申请号 201210406417.9(22)申请日 2012.10.23F27D 17/00(2006.01)B01D 53/78(2006.01)D01F 9/12(2006.01)(71)申请人金发科技股份有限公司地址 510663 广东省广州市高新技术产业开发区科学城科丰路33号(72)发明人雷震 宋威 蔡彤旻 黄险波黄有平 辛伟 马雷(74)专利代理机构北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙) 11277代理人林火城(54) 发明名称一种碳。

2、纤维生产废气的综合处理利用方法(57) 摘要本发明公开一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法。该方法包括将炭化阶段炉膛产生的高温废气经燃烧除去有害气体后,通过三级换热对其热量进行利用。所述方法可以最大程度地利用了炭化阶段炉膛产生的高温废气中的热量,在极大程度上降低了整个碳纤维生产所需的能耗,高温废气的热量在碳纤维生产中的再利用率在90%以上,从而也极大地降低了碳纤维的生产成本;所述方法还可以全面解决碳纤维生产的氧化阶段、炭化阶段、表面处理阶段等各阶段产生的废气的处理问题,燃烧的方式还能合理地将HCN、NH3等有害气体转化为容易处理的氧化物,经该方法处理后的废气对环境影响少,是一种环保的处理利用方。

3、法。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书8页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 8 页1/1页21.一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:炭化阶段炉膛产生的高温废气经燃烧除去有害气体后,通过三级换热对其热量进行利用,所述的三级换热依次为:(1)经燃烧除去有害气体后的炭化阶段炉膛产生的高温废气,与氧化阶段炉膛产生的废气进行一级换热;(2)经过一级换热后的高温废气与炭化阶段所需的常温惰性气体进行二级换热;(3)经过二级换热后的高温废气与氧化阶段所需的常温新鲜空气进行三级换热;经过步骤(1)的一级换热后的氧化阶段炉膛产生的废气作为助。

4、燃气体,用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气混合燃烧。2.如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于,所述燃烧为在8501200下进行燃烧。3.如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于,经燃烧后的高温废气的温度850。4.如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:所述燃烧的时间为220s。5. 如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:所述经过一级换热后的高温废气的温度为550650。6.如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:所述经过二级换热后的高温废气的温度为大于等于450小于550。7。

5、.如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:经过三级换热后的高温废气的温度为100250。8.如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:在步骤(3)之后还进一步包括收集三级换热后的高温废气、炭化阶段产生的其它废气、氧化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气,并用碱液进行喷淋吸收处理。9.如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:所述碱液的摩尔浓度为0.21.5mol/L。10.如权利要求1所述碳纤维生产废气的综合处理利用方法,其特征在于:经喷淋吸收处理后的废气直接进行排放。权 利 要 求 书CN 102954700 A1/8页3一。

6、种碳纤维生产废气的综合处理利用方法技术领域0001 本发明涉及碳纤维生产领域,特别涉及一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法。0002 背景技术0003 21世纪,碳纤维以其作为纤维增强复合材料的优异性能,广泛地被应用于航天航空、国防军工、文体器材、医用器材、新能源和土木建筑等领域,高性能碳纤维的需求量也快速加大。碳纤维制造过程包括预氧化、炭化、表面处理等步骤,每一步都对碳纤维的品质有着至关重要的影响。碳纤维生产能耗高、生产废气较难处理问题一直困扰着碳纤维生产制造产业,造成了碳纤维的生产成本一直居高不下。为了在碳纤维生产过程中节约能耗,现有技术有通过净化器对废气进行净化处理,再循环使用的节能方式。

7、,但是该处理方式在净化过程中,造成大量的热损失,热量再利用效率较低;并且存在净化不完全的可能,因而可能导致产品性能下降或生产设备的损坏;废气中的有害气体未能被彻底处理,在排放过程中需要进行二次处理,增加了处理成本。0004 发明内容0005 本发明的发明目的,是为了克服现有技术的不足,提供一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法。0006 本发明上述目的通过如下技术方案予以实现:一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,是将炭化阶段炉膛产生的高温废气经燃烧除去有害气体后,通过三级换热对其热量进行利用,所述的三级换热依次为:(1)经燃烧除去有害气体后的炭化阶段炉膛产生的高温废气,与氧化阶段炉膛产生的废气。

8、进行一级换热;(2)经过一级换热后的高温废气与炭化阶段所需的常温惰性气体进行二级换热;(3)经过二级换热后的高温废气与氧化阶段所需的常温新鲜空气进行三级换热;经过步骤(1)的一级换热后的氧化阶段炉膛产生的废气作为助燃气体,用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气混合燃烧。0007 一般地,碳纤维生产过程包括氧化、炭化、表面处理几个主要步骤。而炭化阶段炉膛产生高温废气通常温度在8501200左右,并且其中含有HCN、NH3等有害气体。通过直接对其进行充分燃烧的方法,可以使这些有害气体转化为可吸收的氧化物,有利于对其的去除。同时,产生的热能也可以通过后续的热交换得到进一步的利用。0008 一般地,。

9、氧化阶段炉膛产生的废气的温度远较炭化阶段炉膛产生的高温废气的温度要低,通常在200300,其中也含有HCN、NH3等有害气体。需要进行燃烧处理后才能排放,而由于氧化阶炉膛产生的废气中含有较高含量的氧气,其能够作为助燃气体提高炭化说 明 书CN 102954700 A2/8页4阶段炉膛产生的高温废气燃烧时的热效率,应该对其加以合理的利用。然而,由于氧化阶段炉膛产生的废气温度较低,直接与炭化阶段炉膛产生的高温废气进行混合容易导致热损失,为了实现较高的热利用率,选择通过一级换热对氧化阶段炉膛产生的废气进行预热。经预热后的废气与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气混合,再进行燃烧,可以最大程度的保证热量。

10、的利用。0009 发明人还发现,如果将燃烧后的废气直接用于与常温氮气进行热交换,由于二者的温差较大,虽然氮气也能得到预热,但是过程中热损失较大,因此,热量的利用率不高。氧化阶段炉膛产生的废气与燃烧后的废气的温差相对较小,因此,热交换的效率更高。0010 其中,所述燃烧为在8501200下进行燃烧。较高的温度下进行燃烧,可以保证燃烧进行得更充分。0011 其中,步骤(1)中,经燃烧后的高温废气的温度850。0012 为了使燃烧进行得更充分,更合理的利用热能,其中,所述燃烧的时间为220s。燃烧时间的长短,主要影响废气中的残余氧化物的种类和含量。0013 其中,所述燃烧时间可选515s。0014 。

11、其中,经过一级换热后的高温废气的温度变为550650,相应地,此时氧化阶段炉膛产生的废气也被预热至550 650。0015 炭化阶段需要高温及无氧的过程,因此需要大量的温度较高的惰性气体,利用高温废气中的热量对于常温惰性气体进行二级换热,可以实现对惰性气体的预热,降低炭化阶段的能耗,更合理利用废气中的热量。0016 其中,经过二级换热后的高温废气的温度变为大于等于450小于550,相应地,此时炭化阶段所需的常温惰性气体被预热至大于等于450小于550。0017 常用地,选择氮气作为炭化阶段所需的惰性气体。0018 氧化阶段需要加热以及新鲜空气,利用高温废气中的热量进行对常温新鲜空气进行三级换热。

12、,可以实现对新鲜空气的预热,可以降低氧化阶段的能耗,更合理利用废气中的热量。0019 其中,经过三级换热后的高温废气的温度变为100250,相应地,此时氧化阶段所需的新鲜空气被预热至100250。0020 在体系的热量得到合理的传递利用后,本申请还提供对生产过程中低温废气的处理方式:在步骤(3)之后将三级换热后的高温废气、炭化阶段产生的其它废气、氧化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气,收集合并,并采用碱液进行喷淋吸收处理。0021 这里所述的其它废气,是指除炉膛产生的废气以外的废气,包括但不限于炉的其它部位产生的废气,这些废气的温度一般在100200之间。0022 上述这些废气中,含有。

13、较大量的氧化物,采用碱液进行喷淋吸收处理,一方面可以对其进行降温,另一方面可以对氧化物进行吸收。0023 经喷淋吸收处理后的废气温度约为50120。0024 其中,喷淋的方式可以为雾化喷淋。0025 其中,所述碱液为摩尔浓度在0.21.5mol/L的碱液。0026 其中,所述碱液为NaOH水溶液。0027 经喷淋吸收处理后的废气可以直接进行排放。说 明 书CN 102954700 A3/8页50028 本发明中,所述的炭化阶段所需的常温惰性气体及氧化阶段所需的常温新鲜空气的量,均为正常生产所需要的量。本发明通过选择最合理的热交换方式,充分利用燃烧后高温气体所含的热量对生产过程中所需要用的气体进。

14、行预热,达到高的再利用率。0029 与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:本发明所述方法可以最大程度地利用了炭化阶段炉膛产生的高温废气中的热量,在极大程度上降低了整个碳纤维生产所需的能耗,高温废气的热量在碳纤维生产中的再利用率均在90%以上,从而也极大地降低了碳纤维的生产成本;所述方法还可以全面解决碳纤维生产的各阶段(包括氧化阶段、炭化阶段、表面处理阶段)产生的废气的处理问题,燃烧的方式还能合理地将HCN、NH3等有害气体转化为容易处理的氧化物,经该方法处理后的废气对环境影响少,是一种环保的处理利用方法。具体实施方式0030 下面结合一些具体实施方式对本发明方法做进一步描述。具体实施例为进一。

15、步详细说明本发明,非限定本发明的保护范围,实施例中,所涉及的温度值为平均值。0031 高温废气的热量再利用率按下列公式估算。假设喷淋后废水的热量得到100%的利用。0032 实施例1 一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为850的高温废气,在850的温度条件下燃烧2s,经燃烧后的废气温度850;(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为200的废气,与燃烧后的温度850的废气进行热交换,氧化炉废气被预热至550,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至550;将已预热至550的氧化炉废气作为助燃气体,回。

16、用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气混合燃烧;(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至550的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至450,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至450;(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至450的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至100,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至100;(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度0.2mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至80。。

17、0033 (6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为80的废气安全排放。0034 本实施例中,高温废气的热量再利用率为94.1%。0035 实施例2说 明 书CN 102954700 A4/8页6一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为850的高温废气,在850的温度条件下燃烧11s,经燃烧后的废气温度850;(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为200的高温废气,与燃烧后的温度850的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至550,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至550;将已预热至550的氧化炉废。

18、气作为助燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气混合燃烧;(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至550的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至450,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至450;(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至450的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至150,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至150;(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度0.8mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后。

19、废气温度降至50。0036 (6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为50的废气安全排放。0037 本实施例中,高温废气的热量再利用率为97.6%。0038 实施例3一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为850的高温废气,在850的温度条件下燃烧20s,经燃烧后的废气温度850;(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为200的高温废气,与燃烧后的温度850的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至550,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至550;将已预热至550的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未燃烧。

20、的炭化阶段炉膛产生的高温废气混合燃烧;(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至550的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至450,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至450;(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至450的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至100,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至100;(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度1.5mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至50。0039 (。

21、6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为50的废气安全排放。0040 本实施例中,高温废气的热量再利用率为97.6%。0041 实施例4一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:说 明 书CN 102954700 A5/8页7(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为1000的高温废气,在1000的温度条件下燃烧2s,经燃烧后的废气温度1000;(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为200的高温废气,与燃烧后的温度1000的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至650,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至650;将已预热至650的氧化炉废气作为。

22、助燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气进行燃烧;(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至650的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至550,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至550;(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至550的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至250,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至250;(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度0.2mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温。

23、度降至120。0042 (6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为120的废气安全排放。0043 本实施例中,高温废气的热量再利用率为91%。0044 实施例5一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为1000的高温废气,在1000的温度条件下燃烧11s,经燃烧后的废气温度1000;(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为300的高温废气,与燃烧后的温度1000的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至650,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至650;将已预热至650的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未燃。

24、烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气进行燃烧;(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至650的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至500,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至500;(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至500的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至100,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至100;(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度0.8mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至80。0045 。

25、(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为80的废气安全排放。0046 本实施例中,高温废气的热量再利用率为95%。0047 实施例6一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为1000的高温废说 明 书CN 102954700 A6/8页8气,在1000的温度条件下燃烧20s,经燃烧后的废气温度1000;(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为250的高温废气,与燃烧后的温度850的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至600,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至600;将已预热至600的氧化炉废气作为助。

26、燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气进行燃烧;(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至600的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至500,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至500;(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至500的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至200,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至200;(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度1.5mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度。

27、降至100。0048 (6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为100的废气安全排放。0049 本实施例中,高温废气的热量再利用率为93%。0050 实施例7一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为1200的高温废气,在1200的温度条件下燃烧15s,经燃烧后的废气温度1200;(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为200的高温废气,与燃烧后的温度1200的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至550,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至550;将已预热至550的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未燃烧。

28、的炭化阶段炉膛产生的高温废气进行燃烧;(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至550的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至450,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至450;(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至450的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至100,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至100;(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度0.2mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至80。0051 (。

29、6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为80的废气安全排放。0052 本实施例中,高温废气的热量再利用率为95.8%。0053 实施例8一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为1200的高温废气,在1200的温度条件下燃烧11s,经燃烧后的废气温度1200;说 明 书CN 102954700 A7/8页9(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为200的高温废气,与燃烧后的温度1200的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至550,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至550;将已预热至550的氧化炉废气作。

30、为助燃气体,回用于与未燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气进行燃烧;(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至550的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至500,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至500;(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至500的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至250,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至250;(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度0.8mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气。

31、温度降至120。0054 (6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为120的废气安全排放。0055 本实施例中,高温废气的热量再利用率为92.5%。0056 实施例9一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为1200的高温废气,在1200的温度条件下燃烧5s,经燃烧后的废气温度1200;(2)一级换热:将碳纤维生产中氧化阶段炉膛所产生的温度为300的高温废气,与燃烧后的温度850的废气进行热交换,氧化炉高温废气被预热至650,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至650;将已预热至650的氧化炉废气作为助燃气体,回用于与未。

32、燃烧的炭化阶段炉膛产生的高温废气进行燃烧;(3)二级换热:将炭化阶段所需的常温氮气与温度降低至650的燃烧后的废气进行热交换,氮气被预热至450,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至450;(4)三级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至450的燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至200,相应地,燃烧后的废气经三级换热后的温度降低至200;(5)废气的集中喷淋处理:将三级换热后的高温废气、氧化阶段产生的其它废气、炭化阶段产生的其它废气和表面处理阶段产生的废气集中收集起来,使用摩尔浓度1.5mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至100。005。

33、7 (6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为100的废气安全排放。0058 本实施例中,高温废气的热量再利用率为94.2%。0059 对比例1一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为850的高温废气,在850的温度条件下燃烧2s,经燃烧后的废气温度850;(2)一级换热:将炭化阶段所需的常温氮气,与燃烧后的温度850的废气进行热交说 明 书CN 102954700 A8/8页10换,氮气被预热至700,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至700;(3)废气的喷淋处理:将一级换热后的高温废气,使用摩尔浓度0.2mol/。

34、L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至680。0060 (6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为680的废气需要经过进一步降温处理,才能进行安全排放。0061 本对比例中,高温废气的热量再利用率为23.5%。0062 对比例2 一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为850的高温废气,在850的温度条件下燃烧2s,经燃烧后的废气温度850;(2)一级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气,与燃烧后的温度850的废气进行热交换,空气被预热至550,相应地,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至550;(3)。

35、废气的喷淋处理:将一级换热后的高温废气,使用摩尔浓度0.2mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至530(6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为530的废气需要经过进一步降温处理,才能进行安全排放。0063 本对比例中,高温废气的热量再利用率为41.2%。0064 对比例3 一种碳纤维生产废气的综合处理利用方法,包括以下步骤:(1)高温废气燃烧:将碳纤维生产中炭化阶段炉膛所产生的温度为850的高温废气,在850的温度条件下燃烧20s,经燃烧后的废气温度850;(2)一级换热:将炭化阶段所需的常温氮气,与燃烧后的温度850的废气进行热交换,氮气被预热至700,相应地。

36、,燃烧后的废气经一级换热后的温度降低至700;(3)二级换热:将氧化阶段所需的常温新鲜空气与温度降低至700的一级换热后的高燃烧后的废气进行热交换,新鲜空气被预热至350,相应地,燃烧后的废气经二级换热后的温度降低至350;(5)废气的喷淋处理:将二级换热后的高温废气,使用摩尔浓度0.2mol/L的雾化NaOH水溶液进行喷淋吸收,经碱液喷淋吸收后废气温度降至330。0065 (6)废气排放:将喷淋吸收处理后温度为330的废气需要经过进一步降温处理,才能进行安全排放。0066 本对比例中,高温废气的热量再利用率为64.7%。0067 以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。说 明 书CN 102954700 A10。

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