[实用新型]碳纤维生产废气处理利用装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种废气处理装置，尤其涉及一种碳纤维生产废气的处理利用装置。

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，中国专利CN100451190C提供了一种加热气体循环使用高效节能装置，通过一个气体净化器将碳纤维生产设备排出的高热量废气净化后，再通入碳纤维生产设备循环使用，在一定程度上降低了生产能耗。

但是，上述专利文献中的装置仅仅涉及了碳纤维生产中高温废气热量的循环利用，表面处理过程产生的常温废气未有提及，不能全面地解决碳纤维整个生产过程中所产生废气的处理问题；而且，其净化处理高温废气的过程中，高温废气中的热量会有很大的损失，因此对高温废气的热量再利用效率较低；其次，对废气进行净化处理以再利用，就不可避免地会存在净化不完全的可能性，净化不完全的气体进入碳纤维生产设备，不仅会降低碳纤维产品的性能，更甚者会损坏碳纤维生产设备，造成极大的经济损失；再者，高温废气通过气体净化器的净化虽然吸收了废气中的有害物质，但有害气体仍然存在，废气未能被彻底地处理，这就需要进行二次处理，极大地增加了处理成本，否则这些有害物质的直接排放将对环境造成极大的污染。

实用新型内容

鉴于以上所述，有必要提供一种高温废气热量利用率高、对环境影响小、且能全面处理碳纤维生产中产生的废气的装置。

一种碳纤维生产废气处理利用装置，包括炉体和喷淋吸收塔；所述炉体包括内部为空腔的内层和设置在内层外的第一保温层；所述内层依次包括废气焚烧段、一级换热段、二级换热段和三级换热段；所述三级换热段与喷淋吸收塔相连；所述一级换热段、二级换热段和三级换热段各包括独立的换热管道，依次使分别充入在各独立的换热管道内的氧化炉废气、惰性气体、空气与废气焚烧段处理后产生的高温废气进行热交换。

其中，所述废气焚烧段用于燃烧碳纤维生产过程中产生的废气且在所述废气焚烧段中产生高温废气。

其中，所述一级换热段用于加热氧化炉产生的废气以及向所述废气焚烧段提供加热后的氧化炉产生的废气。

其中，所述二级换热段用于加热炭化炉所需的惰性气体。

其中，所述三级换热段用于加热氧化炉所需的空气。

其中，所述喷淋吸收塔用于对换热后的高温废气和/或碳纤维生产中不超过100℃的废气进行中和处理。

其中，炭化炉产生的废气中所含的HCN、NH₃等有害气体在所述废气焚烧段中燃烧生成氧化物并产生热量。

其中，所述炉体还包括一外层，所述外层设于所述第一保温层表面。

其中，所述第一保温层由单层或多层保温材料组成。

其中，所述废气焚烧段中的换热管道包括第一进气管、第二进气管以及第三进气管；所述第一进气管与炭化炉的废气排放管相连通；第三进气管与所述一级换热段连接。

碳纤维生产过程中的炭化炉废气通过所述第一进气管从所述炭化炉进入到所述废气焚烧段。所述第二进气管用于向所述废气焚烧段提供助燃物。所述废气焚烧段内部空腔用于燃烧并产生高温废气。所产生的高温废气从所述废气焚烧段依次经过所述一级换热段、所述二级换热段以及所述三级换热段。

其中，所述一级换热段中的换热管道包括第四进气管、第一出气管以及一级换热管；所述一级换热管设于所述一级换热段的内部，所述一级换热管与第四进气管、第一出气管相连通；所述第四进气管与氧化炉的废气排放管相连；所述第一出气管与所述第三进气管相连通。

进一步地，所述一级换热管是由一条管道多次曲折回转而成的；或是由多条管道贯通连接而成的，以便延长氧化炉废气与燃烧后的高温废气的热交换时间，增大氧化炉废气的接触面积，提高热量利用率。

氧化炉产生的废气经过一氧化炉废气排放管从第四进气管进入一级换热管进行一级热交换，加热后的氧化炉产生的废气从所述第一出气管经所述第三进气管进入所述废气焚烧段，与所述废气焚烧段中的炭化炉产生的废气混合、燃烧，产生高温废气。