專利名稱：一種同時處理多個石墨化爐尾氣的設備及尾氣處理方法
技術領域：
本發明涉及石墨、太陽能光伏、冶金、化工、機械、電子、電鍍、醫藥等行業尾氣的凈化處理設備及尾氣處理方法，特別涉及一種同時處理多個石墨化爐尾氣的設備及尾氣處理方法。
背景技術：
石墨化爐加熱到純化溫度時通入鹵素氣體(如氯氣)，鹵素氣體在高溫條件下與石墨材料內的雜質元素如Fe、Ca、Ba、K、B等發生反應，生成鹵化物。這些新的化合物在純化溫度時為氣態，從石墨化爐的排氣口釋放出來，一部分沒有參與純化化學反應的鹵素氣體和原料在高溫下溢出的二氧化硫和粉塵也從石墨化爐的排氣口釋放出來。從石墨化爐出來的含氯尾氣溫度達17(Tl90°C，經風管輸送后首先進入石墨換熱器。通過石墨換熱器后，尾氣溫度從17(Tl90°C降至7(T75°C。經冷卻至7(T75°C的尾氣在引風機的作用下進入水吸收填料塔。水吸收填料塔采用自然水作為吸收介質，主要作用為
(I)繼續降低尾氣溫度。(2)吸收一部分的Cl2和HCl氣體。通過吸收液吸收后，尾氣中10%的氯氣可被去除，溫度降至3(T40°C。進一步冷卻后的含氯尾氣在引風機的作用下進入氯氣吸收塔。吸收塔采用噴淋空塔，氯氣吸收塔采用四級堿液湍流吸收塔串聯構成，第一級與冷卻裝置相連，第四級后連排氣裝置。耐腐蝕泵將堿液輸入吸收塔，尾氣在通過吸收塔時，堿液吸收尾氣中的氯氣等有害氣體。吸收介質為NaOH溶液，堿液的濃度為15% 20%。經凈化后的尾氣中殘留氯氣濃度小于10mg/Nm3，二氧化硫濃度小于200mg/Nm3，達標尾氣在弓I風機作用下通過排氣筒排放。由于石墨化爐純化石墨產品排放的尾氣含有大量的氯氣、金屬氯化物、氟化物和粉塵，尾氣流經換熱器時，在換熱器表面易凝結粘稠物沉淀，經常堵塞換熱器管道，每爐都需定時清洗；對正常生產形成一定的制約。石墨化爐排放的尾氣含有大量劇毒性氣體(如氯氣)；尾氣排放時爐內風壓要求非常嚴格，負壓過高不僅影響產品的純化質量、浪費大量工藝氣體而且增大了尾氣系統的運轉負擔；負壓過低時氯氣等劇毒性氣體易泄露，對周圍環境和生產工人的生命安全造成隱患。由于以上原因，現有技術中，單臺石墨化爐尾氣系統只能在同一時間內處理一臺爐子排放的尾氣，這就需要建造很多設備，大大增加了經濟成本和人工成本，并造成了能源的浪費，影響了生產效率。
發明內容
本發明的目的是提供一種同時處理多個石墨化爐尾氣的設備及尾氣處理方法，減少了尾氣處理設備的建造數量，大幅節省了設備建造成本；減少了操作人員和用電量，大大節省了生產成本；在冷卻尾氣的同時還可精準調控石墨化爐的爐內風壓，改善了石墨化爐送氣工藝。為了實現以上目的，本發明是通過以下技術方案實現的 ー種同時處理多個石墨化爐尾氣的設備，包含控制石墨化爐尾氣總管的風壓和風量的引風機，還包含
新風系統，所述的新風系統設置在外部的石墨化爐的爐蓋和尾氣總管中；
湍流吸收系統，所述的湍流吸收系統的輸入端通過管道與石墨化爐尾氣總管相連，其輸出端通過管道與外部的排氣裝置相連；
監測系統，所述的監測系統設置在新風系統和湍流吸收系統中；
控制系統，所述的控制系統分別與新風系統、監測系統以及湍流吸收系統相連，其通過監測系統發出的監測信號，控制新風系統和湍流吸收系統的工作。所述的新風系統包含若干個爐蓋新風口和若干個管道新風ロ ；多個石墨化爐的爐蓋上分別設有所述的爐蓋新風ロ，該爐蓋新風ロ通過人工調節開度，各個爐蓋新風ロ的開度保持一致；多個石墨化爐的尾氣總管以及各個石墨化爐的尾氣出ロ分別設有管道新風□。所述的管道新風ロ為電動風閥，所述的電動風閥通過控制系統發出的指令進行動作。所述的湍流吸收系統包含若干個相互串聯的湍流吸收塔組成。所述的湍流吸收塔的個數為4。所述的監測系統包含若干個溫度傳感器和壓カ傳感器；石墨化爐的爐蓋出ロ以及尾氣總管內部設有溫度傳感器和壓カ傳感器，所述的溫度傳感器和壓カ傳感器將信號發送到控制系統，控制系統通過該信號生成指令，控制新風系統動作。所述的引風機為變頻引風機。ー種同時處理多個石墨化爐尾氣的方法，包含如下步驟
步驟1:吊裝石墨化爐的爐蓋，調節各個石墨化爐的爐蓋新風ロ的開度，并使各個爐蓋新風ロ的開度保持一致；
步驟2 :分別給各個湍流吸收塔配置堿液溶液；
步驟3 :開啟引風機，調整引風機的頻率，使尾氣壓カ穩定；
步驟4 :根據控制系統所獲得的監測系統傳回來的數據，發出指令，控制管道新風ロ動
作；
步驟5 :開啟湍流吸收塔內的噴淋裝置；
步驟6:記錄尾氣處理的數據。所述的步驟2中，所述的堿液溶液為NaOH溶液。所述的步驟3中，尾氣壓カ穩定在-0.1KPa -0. 2KPa之間。本發明與現有技術相比，具有以下優點
1、本發明實現了尾氣系統一抱多功能，減少了尾氣處理設備的建造數量，由于單套尾氣處理設備建造成本約300萬，因而大幅節省了設備建造成本；
2、減少了50%以上的操作人員，節省了 80%的尾氣處理設備用電量；
3、在冷卻尾氣的同時還可精準調控石墨化爐的爐內風壓，改善了石墨化爐送氣エ藝。
圖1為本發明ー種同時處理多個石墨化爐尾氣的設備的エ藝布置圖；圖2為本發明一種同時處理多個石墨化爐尾氣的設備的管道新風口布置俯視 圖3為本發明一種同時處理多個石墨化爐尾氣的設備的管道新風口布置正視 圖4為本發明一種同時處理多個石墨化爐尾氣的設備的爐蓋及爐蓋新風口的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發明做進一步闡述。·
如圖f圖4所示，一種同時處理多個石墨化爐尾氣的設備，包含控制石墨化爐尾氣總管3的風壓和風量的引風機1，該引風機I為變頻引風機，還包含新風系統、湍流吸收系統、監測系統、控制系統。其中，新風系統設置在外部的石墨化爐11的爐蓋2和尾氣總管3中；湍流吸收系統的輸入端通過管道與石墨化爐尾氣總管3相連，其輸出端通過管道與外部的排氣裝置相連；監測系統設置在新風系統和湍流吸收系統中；控制系統分別與新風系統、監測系統以及湍流吸收系統相連，其通過監測系統發出的監測信號，控制新風系統和湍流吸收系統的工作。如圖f圖4所示，新風系統包含若干個爐蓋新風口 4和若干個管道新風口 5 ;多個石墨化爐的爐蓋2上分別設有所述的爐蓋新風口 4，該爐蓋新風口 4通過人工調節開度，各個爐蓋新風口 4的開度保持一致，通過調節爐蓋新風口 4的開度不僅達到了調節尾氣溫度的目的，同時對爐內和管道中的負壓調節起著至關重要的作用；多個石墨化爐11的尾氣總管3以及各個石墨化爐11的尾氣出口 7分別設有管道新風口 5，在本實施例中，管道新風口 5為電動風閥，電動風閥通過控制系統發出的指令進行動作。如圖4所示，在本實施例中，以11臺石墨化爐11為例，共設置20個爐蓋新風口 4，單個爐蓋新風口 4的尺寸為300X 50mm ;共設有12個管道新風口 5，即12個電動風閥，即尾氣總管3和11臺石墨化爐的尾氣出口 7各安裝一個電動風閥，用于調節石墨化爐尾氣管路的風壓和溫度，電動風閥可就地或遠程控制。如圖f 3所示，湍流吸收系統包含若干個相互串聯的湍流吸收塔6組成。在本實施例中，11臺石墨化爐，設置4個湍流吸收塔6，即設置4個相互串聯的湍流吸收塔6，其中，第一個湍流吸收塔6與石墨化爐尾氣總管3相連，最后一個連接外部的排氣裝置。監測系統包含若干個溫度傳感器和壓力傳感器；石墨化爐的爐蓋2出口以及尾氣總管3內部設有溫度傳感器和壓力傳感器，所述的溫度傳感器和壓力傳感器將信號發送到控制系統，控制系統通過該信號生成指令，控制新風系統動作。在本實施例中，設備參數需按如下公式進行設計
湍流吸收塔 6 的塔徑 D=2X [Q/ (3600X VX 3. 14)]1/2 ；
風管半徑 R=2X[Q/ (3600X3. 14XU) ]1/2 ；
單位長度摩擦阻力Pm1= (R/U2/1.2)/(2X9. 8Q)；
動壓 pm2= (U/4. 3) 2 ；
P系統靜壓=P設備靜壓+P管路靜壓；
風機功率M=QXP系統靜壓/ (6120X n)；
局部阻力系數=彎頭個數X0. 26;
泵流量0.1 X [ 120 X 3.14 X (D/2) 2IxIOOO 一 レ品
其中Q=系統處理風量(m3/h), V=塔內流速(m/s), U=風速(m/s), R=管徑(m),D=塔徑
(m)。在本實施例中，每個湍流吸收塔6由吸收塔(第一級吸收塔須耐溫180°C，其它吸收塔須耐溫120°C)、堿液儲槽、立式耐腐蝕泵等組成，其中堿液儲槽用于儲存堿液，立式耐腐蝕泵用于輸送堿液至吸收塔，吸收塔裝有多層填料，増加氣液過流面積，增強氣體吸收效果。每級吸收塔的循環池另設地下循環槽，循環槽有效容積20m3，其槽體為鋼砼結構加纖維增強復合塑料(FRP)防腐。另外循環槽還起到沉淀粉塵的效果，定期進行清理。每級循環槽內加裝PH計，加藥通過PH計自動控制，PH值范圍為0 14。通 過耐腐蝕泵將堿液輸入吸收塔噴淋，尾氣在通過吸收塔時堿液吸收尾氣中的氯氣等有害氣體，經過四級處理后的尾氣C12、HC1、S02、氟化物和粉塵的排放濃度達到國家標準、《大氣污染物綜合排放標準》后排放。在本實施例中，吸收塔的循環液更換通過自動或手動控制。當姆級吸收塔的計量加藥罐內的液位低于設定值并且循環池PH值小于設定值吋，自動打開外部的排污泵、關閉加藥泵，當循環池的液位低于設定值時自動關閉排污泵。循環池補水條件當循環池液位低于設定值時自動打開補水閥，當達到設定高液位時自動關閉補水閥。另外，當瑞流吸收塔6的堿液儲槽的液位高于或低于設定值時報警。在本實施例中，湍流吸收塔6換吸收液時先加堿液再加水；排污泵管道要與現場已有污水管道連接。湍流吸收塔6需采用新型的填料(純PP特拉瑞帶刺花環)增加氣液接觸面積，增強尾氣吸收效果；在本實施例中，安裝有PH計、液位計、氯氣檢測儀等遠程儀表，實現遠程數據監控和操作。當單臺石墨化爐11運行時，首先將爐蓋新風ロ 4打開，通過調節引風機I頻率初步控制尾氣總管3的風壓和風量；當多臺石墨化爐11同時運行時，通過調節爐蓋新風ロ 4和電動風閥，調控每臺爐子的風壓、風量和尾氣出口的尾氣溫度；待爐子到達過剩氣體高峰吋，調節爐蓋新風ロ 4的開度，保障尾氣在進入湍流吸收塔6時的溫度在75°C以下。通過調節變頻風機頻率、自動風閥和新風ロ的進風量來控制每臺爐子的負壓和溫度，達到單臺尾氣系統同時處理多臺石墨化爐尾氣的目的，即實現了“一抱多”的目的。新風系統溫度監控關鍵數據如下從石墨化爐11產生的含氯尾氣溫度達17(T190°C ;爐蓋新風ロ 4打開后爐蓋2出口含氯尾氣溫度80 120°C ；電動風閥打開后爐蓋2出ロ含氯尾氣溫度60 100°C ;電動風閥打開后含氯尾氣溫度40 75°C。新風系統監控關鍵數據如下通過調節石墨化爐的爐蓋新風ロ 4和電動風閥，石墨化爐爐蓋2內風壓控制在-SOPa左右；通過調節引風機I頻率和尾氣總管3中的電動風閥，石墨化爐爐蓋2出口風壓控制在-150Pa左右；通過調節引風機I的風機頻率和尾氣總管3中的電動風閥，尾氣總管3壓カ控制在_300Pa左右。本發明中，通過使用上述設備，還提供了ー種同時處理多個石墨化爐尾氣的方法，包含如下步驟
步驟1:吊裝石墨化爐11的爐蓋2，調節各個石墨化爐11的爐蓋新風ロ 4的開度，并使各個爐蓋新風ロ 4的開度保持一致；步驟2 :分別給各個湍流吸收塔6配置堿液溶液；在本實施例中，堿液溶液為NaOH ;其中，堿液儲槽里的氫氧化鈉溶液的濃度為30%，第一級吸收塔配制堿液濃度為5%，第二級吸收塔濃度為10%，第三、四級吸收塔里的氫氧化鈉溶液要求為15%。步驟3 :開啟引風機I，調整引風機I的頻率，使尾氣壓力穩定；所述的步驟3中，尾氣壓力穩定在-0.1KPa -0. 2KPa之間。引風機I運行過程中，引風機I頻率調整主要用于尾氣總管3負壓的調整。步驟4 :根據控制系統所獲得的監測系統傳回來的數據，發出指令，控制管道新風口 5動作；
步驟5:開啟湍流吸收塔6內的噴淋裝置，噴淋裝置開啟后，如尾氣總管3內負壓發生 變化，尾氣總管3通過引風機I頻率和電動風閥調節，爐內風壓通過爐蓋新風口 4調節。為響應國家節能環保要求，單臺石墨化爐11的爐芯溫度彡1200°C時，只開啟I級吸收塔循環泵；爐芯溫度介于(1200，1800)開啟第一、二級吸收塔循環泵，爐芯溫度彡1800°C時或同時處理多臺石墨化爐尾氣時，開啟全部四個吸收塔循環泵。步驟6 :記錄尾氣處理的以下數據
①日期和時間；
②風管內尾氣溫度、風壓、每臺石墨化爐11的爐內風壓；
③引風機I頻率和系統壓損；
④四個吸收塔液位、PH值；
⑤尾氣出口氯氣濃度；
⑥四個吸收塔水泵流量、壓力、電機溫度等運行參數。當設備運行中遇到如下緊急情況尾氣攜帶著大量的石墨粉塵和反應生成物，若堿液濃度過高易引起吸收塔和填料塔堵塞，若發現某吸收塔堵塞，放掉該水箱里的堿液，加自來水循環清洗，直至尾氣負壓正常即可。綜上所述，本發明一種同時處理多個石墨化爐尾氣的設備及尾氣處理方法，減少了尾氣處理設備的建造數量，大幅節省了設備建造成本；減少了操作人員和用電量，大大節省了生產成本；在冷卻尾氣的同時還可精準調控石墨化爐的爐內風壓，改善了石墨化爐送氣工藝。盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種同時處理多個石墨化爐尾氣的設備，包含控制石墨化爐尾氣總管(3)的風壓和風量的引風機(1)，其特征在于，還包含 新風系統，所述的新風系統設置在外部的石墨化爐的爐蓋(2)和尾氣總管(3)中；湍流吸收系統，所述的湍流吸收系統的輸入端通過管道與石墨化爐尾氣總管(3)相連，其輸出端通過管道與外部的排氣裝置相連； 監測系統，所述的監測系統設置在新風系統和湍流吸收系統中； 控制系統，所述的控制系統分別與新風系統、監測系統以及湍流吸收系統相連，其通過監測系統發出的監測信號，控制新風系統和湍流吸收系統的工作。
2.如權利要求1所述的同時處理多個石墨化爐尾氣的設備，其特征在于，所述的新風系統包含若干個爐蓋新風口(4)和若干個管道新風口(5);多個石墨化爐的爐蓋(2)上分別設有所述的爐蓋新風口(4)，該爐蓋新風口(4)通過人工調節開度，各個爐蓋新風口(4)的開度保持一致；多個石墨化爐的尾氣總管(3)以及各個石墨化爐的尾氣出口分別設有管道新風口(5)。
3.如權利要求2所述的同時處理多個石墨化爐尾氣的設備，其特征在于，所述的管道新風口(5)為電動風閥，所述的電動風閥通過控制系統發出的指令進行動作。
4.如權利要求1所述的同時處理多個石墨化爐尾氣的設備，其特征在于，所述的湍流吸收系統包含若干個相互串聯的湍流吸收塔(6)組成。
5.如權利要求1所述的同時處理多個石墨化爐尾氣的設備，其特征在于，所述的湍流吸收塔(6)的個數為4。
6.如權利要求1所述的同時處理多個石墨化爐尾氣的設備，其特征在于，所述的監測系統包含若干個溫度傳感器和壓力傳感器；石墨化爐的爐蓋(2)出口以及尾氣總管(3)內部設有溫度傳感器和壓力傳感器，所述的溫度傳感器和壓力傳感器將信號發送到控制系統，控制系統通過該信號生成指令，控制新風系統動作。
7.如權利要求1所述的同時處理多個石墨化爐尾氣的設備，其特征在于，所述的引風機(I)為變頻引風機。
8.一種同時處理多個石墨化爐尾氣的方法，其特征在于，包含如下步驟 步驟1:吊裝石墨化爐的爐蓋(2)，調節各個石墨化爐的爐蓋新風口(4)的開度，并使各個爐蓋新風口(4)的開度保持一致； 步驟2 :分別給各個湍流吸收塔(6)配置堿液溶液； 步驟3 :開啟引風機(1)，調整引風機(I)的頻率，使尾氣壓力穩定； 步驟4:根據控制系統所獲得的監測系統傳回來的數據，發出指令，控制管道新風口(5)動作； 步驟5 :開啟湍流吸收塔(6)內的噴淋裝置； 步驟6:記錄尾氣處理的數據。
9.如權利要求8所述的同時處理多個石墨化爐尾氣的方法，其特征在于，所述的步驟2中，所述的堿液溶液為NaOH溶液。
10.如權利要求8所述的同時處理多個石墨化爐尾氣的方法，其特征在于，所述的步驟3中，尾氣壓力穩定在-O.1KPa -O. 2KPa之間。
全文摘要
本發明公開了一種同時處理多個石墨化爐尾氣的設備及尾氣處理方法，包含控制石墨化爐尾氣總管的風壓和風量的引風機，還包含新風系統，其設置在外部的石墨化爐的爐蓋和尾氣總管中；湍流吸收系統，其輸入端通過管道與石墨化爐出風總管相連，其輸出端通過管道與外部的排氣裝置相連；監測系統，其設置在新風系統和湍流吸收系統中；控制系統，其分別與新風系統、監測系統和湍流吸收系統相連，其通過監測系統發出的監測信號，控制新風系統和湍流吸收系統的工作。本發明減少尾氣處理設備的建造數量，大幅節省了設備建造成本；減少了操作人員和用電量，大大節省生產成本；在冷卻尾氣的同時還可精準調控石墨化爐的爐內風壓，改善了石墨化爐送氣工藝。
文檔編號B01D53/78GK103007711SQ20121051737
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者陳裕發, 武曉軍, 張衛民, 黃鶴 申請人:中鋼集團新型材料(浙江)有限公司