專利名稱：瀝青混凝土裝車時(shí)的煙氣凈化處理和余熱回收方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種收集、凈化瀝青混凝土裝車時(shí)煙氣凈化處理和余熱回收的方法及裝置，屬?gòu)U氣治理環(huán)保領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
制作瀝青混凝土使用的瀝青來自油田，油田的瀝青是由幾億年前的樹木沉積演變成煤、再由煤經(jīng)過四次明顯的煤化躍變而形成的。因此，石油和瀝青的化學(xué)元素組成是基本一致的，但組成的碳?xì)浠衔锓N類差別很大。瀝青質(zhì)屬于石油型烴類物質(zhì)，在200℃下加熱形成的瀝青煙氣的成分以烷烴類碳?xì)浠衔锖臀⒘Ｌ挤蹫橹?，其中含有苯?a)芘致癌物質(zhì)，這些物質(zhì)遇水會(huì)形成油膜或油滴，對(duì)固體物質(zhì)有很強(qiáng)的粘結(jié)性。這樣的煙氣既不能直接排放到大氣中，又很難通過常規(guī)的除塵凈化方式處理。
目前，國(guó)內(nèi)外的瀝青混凝土生產(chǎn)設(shè)備中均無相應(yīng)配套的裝車煙氣處理裝置，一般都是依靠瀝青攪拌站遠(yuǎn)離居民區(qū)而自然擴(kuò)散。國(guó)內(nèi)外曾經(jīng)采用過的煙氣處理方法有三種一是對(duì)瀝青煙氣進(jìn)行濕法洗浴，即采用大風(fēng)量把瀝青煙氣收集后通入酸性或堿性的洗液池或噴淋塔中，通過酸、堿中和反應(yīng)達(dá)到吸收、凈化瀝青煙氣的目的。但事實(shí)上，由于采用大風(fēng)量操作，瀝青煙氣被稀釋后濃度很低，很難達(dá)到全部轉(zhuǎn)化為酸、堿氧化物的目的，其最終排放的廢氣無法達(dá)到環(huán)保要求。
二是借鑒焦化生產(chǎn)中處理焦?fàn)t煤氣的方法，即采用高壓電離的方式將煙氣中的油狀顆粒物或者大分子電離轉(zhuǎn)化為小分子氣體。但電離效果不理想，而且電離后的小分子仍要排放到大氣中，不能較好地治理瀝青煙氣的污染。
三是可以采用活性碳吸附煙氣中的各種大分子及顆粒物質(zhì)，通過了活性碳的瀝青煙氣可以得到較好的凈化效果。但由于活性碳的更換周期短、無法再循環(huán)使用，使該法的生產(chǎn)成本很高，瀝青混凝土生產(chǎn)廠家很難長(zhǎng)期應(yīng)用。
以上幾種瀝青煙氣的處理方法中都沒有設(shè)計(jì)有效的氣體收集裝置，致使瀝青混凝上在裝車時(shí)沖擊車廂造成的煙氣總有一部分散發(fā)到大氣當(dāng)中；另外，對(duì)煙氣成分的處理和轉(zhuǎn)化過程都沒有徹底解決，使其處理后的廢氣仍有較多的有害物。

發(fā)明內(nèi)容
本工藝采用上下可移動(dòng)活動(dòng)集氣罩，將瀝青混凝土裝車時(shí)產(chǎn)生的煙氣有效地限制在集氣罩內(nèi)，經(jīng)風(fēng)機(jī)引流，再把集氣罩內(nèi)的瀝青煙氣引入燃燒室，在燃燒室內(nèi)經(jīng)過高溫加熱和觸酶催化，把煙氣中的各種碳?xì)浠衔锝?jīng)過耦合、裂解、燃燒徹底氧化轉(zhuǎn)變?yōu)镠2O和CO2。然后再把高溫廢氣引入到瀝青混凝土攪拌站的沙石干燥筒中，充分利用廢氣的余熱烘干含有水分的沙石，從干燥筒出來的廢氣經(jīng)過瀝青混凝土攪拌站的除塵器和煙囪排放。該工藝中的燃燒室采用電加熱，產(chǎn)生的高溫廢氣可以替代原來大量使用的部分重油。工藝流程示意圖見說明書附圖1。
本工藝的發(fā)明內(nèi)容主要包括1、采用可升降并與車廂軟連接的集氣罩，把瀝青混凝土裝車時(shí)產(chǎn)生的煙塵完全密封和收集起來。
2、根據(jù)單位時(shí)間產(chǎn)生煙氣的數(shù)量，設(shè)計(jì)匹配的引風(fēng)機(jī)和噴射器引流系統(tǒng)，保證煙氣全部被抽走，而風(fēng)機(jī)只向燃燒室提供氧化、燃燒煙塵的充足氧氣，瀝青煙塵不經(jīng)過風(fēng)機(jī)。
3、瀝青煙塵中的主要成分是以烷烴類碳?xì)浠衔锖臀⒘Ｌ挤蹫橹?，其中含有苯?a)芘致癌物質(zhì)，瀝青煙的全部成分均為可燃成分。引風(fēng)機(jī)將集氣罩內(nèi)的瀝青煙氣引入燃燒室，在燃燒室內(nèi)瀝青煙全部燃燒轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等無害成分。
4、燃燒室與瀝青攪拌站砂石干燥筒相連，將燃燒室800～900℃的高溫廢氣導(dǎo)入干燥筒，為干燥筒補(bǔ)充一定的余熱，從而節(jié)約干燥筒的能源消耗，并保證燃燒室的廢氣再次經(jīng)過干燥筒內(nèi)1000℃的高溫而徹底凈化。
5、從燃燒室出來的廢氣經(jīng)干燥筒、并與干燥產(chǎn)生的廢氣共同經(jīng)過除塵器，最終由煙囪排放的廢氣以O(shè)2、N2、H2O和CO2為主。
技術(shù)方案從熱態(tài)瀝青混凝土揮發(fā)釋放出來的煙氣呈青色，其主要有害成分以烷烴類碳?xì)浠衔锖臀⒘Ｌ挤蹫橹?，其中含有苯?a)芘致癌物質(zhì)，這些物質(zhì)遇水會(huì)形成油膜或油滴，對(duì)固體物質(zhì)有很強(qiáng)的粘結(jié)性。
根據(jù)瀝青混凝土運(yùn)輸車輛的大小來設(shè)計(jì)集氣罩，集氣罩可上下移動(dòng)，瀝青混凝土裝車時(shí)集氣罩下降，將車廂蓋帽，使煙氣限制在集氣罩內(nèi)。設(shè)計(jì)一套與風(fēng)機(jī)連通工作的噴射器，將煙氣引導(dǎo)進(jìn)入燃燒室，噴射器的作用是既將集氣罩內(nèi)的瀝青煙氣引入燃燒室，又不抽入大量的空氣，同時(shí)使瀝青煙氣不與風(fēng)機(jī)接觸，風(fēng)量的大小視裝料速度而定，一般為500～1000m3/h。
其次，燃燒室必須保證所有通過的瀝青煙氣被燃燒轉(zhuǎn)變成為H2O和CO2為主的氣體。從集氣罩中抽出的煙氣中CmHn的濃度(體積百分比)為2.8～3.75％，而烷烴類碳?xì)浠衔锏闹饾舛认孪逓?.5％，上限為15％，其低發(fā)熱值約15000千卡/標(biāo)立3。因此，進(jìn)入燃燒室的煙氣中有足夠的氧氣，在燃燒室內(nèi)高溫和V2O5觸媒的作用下，可以保證煙氣中的烷烴類化合物和微粒碳粉完全燃燒轉(zhuǎn)化。
煙氣中的烷烴類化合物和微粒碳粉的著火溫度在510～630℃左右，需要提供外來熱源點(diǎn)火、供熱。從供熱方式上看，適宜采用對(duì)流給熱，熱源界面溫度控制在900℃，當(dāng)混合氣體溫度達(dá)到800℃時(shí)，煙氣全部燃燒轉(zhuǎn)化成為N2、H2O和CO2為主的廢氣，這些廢氣在800℃時(shí)的熱焓值為275千卡/標(biāo)立3左右。
燃燒室內(nèi)采取列管式加熱方式，管內(nèi)套有加熱元件，管壁外布置觸媒催化裝置。燃燒室爐膛內(nèi)尺寸為600mm×900mm×1100mm，加熱管交錯(cuò)排列，其中的1/3備用或者互換。燃燒室內(nèi)安裝兩套電偶測(cè)溫裝置，并可以自動(dòng)控制燃燒溫度。
沙子和石子的比熱容均為0.84KJ/Kg℃，其初始溫度為10～20℃，經(jīng)過干燥筒的高溫預(yù)熱必須達(dá)到180～200℃?？梢猿浞掷脧娜紵遗懦龅母邷貜U氣，經(jīng)過保溫、分流處理送入干燥筒的出料端，溫度約800℃的廢氣會(huì)同重油燃燒的氣流共同預(yù)熱滾動(dòng)的沙石，廢氣最終從干燥筒進(jìn)料口排出，再經(jīng)除塵器、煙囪排放到大氣中。由于重油燃燒的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于800℃，所以，本方案處理后進(jìn)入除塵器的廢氣溫度略低于完全用重油預(yù)熱沙石的廢氣溫度，這樣對(duì)除塵器會(huì)起到一定的保護(hù)作用。


圖1是瀝青混凝土裝車時(shí)的煙氣處理工藝流程示意圖。
圖中的汽車(1)停在集氣罩(2)下面，集氣罩本身軟連接并可自由升降，當(dāng)集氣罩下面的軟膠皮下降到車廂并實(shí)現(xiàn)密封后，瀝青混凝土開始裝車。先啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)(5)，引風(fēng)機(jī)鼓出來的空氣在噴射器(6)內(nèi)形成射流，這樣同時(shí)在集氣罩與車廂之間的密封空間里形成負(fù)壓，此時(shí)在車廂與集氣罩內(nèi)產(chǎn)生的瀝青煙氣(3)以及由于負(fù)壓而被抽入集氣罩的空氣(4)混合在一起，經(jīng)由煙氣管道和噴射器(6)進(jìn)入燃燒室(7)，瀝青煙氣和空氣在燃燒室內(nèi)的高溫加熱和催化作用下充分氧化燃燒，確保從燃燒室出去的氣體成分以N2、H2O和CO2為主并帶有物理顯熱。上述氣體通入用于干燥砂石的干燥筒(8)，以充分利用余熱干燥砂石，而且上達(dá)氣體經(jīng)過了第二個(gè)高溫環(huán)境再次氧化燃燒，這些氣體最終與干燥筒原有的燃燒干燥氣體混合后經(jīng)過除塵器(9)，凈化后的氣體從煙囪(10)排放。
圖2是集氣罩工作原理示意圖。
圖中的瀝青攪拌筒(11)與集氣罩上蓋(2)固定連接，上蓋的側(cè)面有煙氣管道(13)，集氣罩的上蓋(12)與下蓋平臺(tái)(15)之間由帆布罩(14)保證密封和上下自由移動(dòng)，下蓋平臺(tái)向下安裝弧形膠皮(16)，該膠皮可以達(dá)到集氣罩與車廂(17)的連接和密封效果。
實(shí)施方式實(shí)例1有一套年生產(chǎn)量為12～15萬(wàn)噸瀝青混凝土的加工裝置，未安裝煙氣處理裝置直接把瀝青混凝土裝車，按照每分鐘瀝青混凝土裝車速度1.6噸計(jì)算，每分鐘產(chǎn)生瀝青煙氣約60米3，12～15萬(wàn)噸共計(jì)產(chǎn)生40～60萬(wàn)立方米的瀝青煙塵，車廂周圍的煙塵含量630mg/m3左右，惡臭為3000左右(無量綱對(duì)比)，煙囪排放氣體的煙塵含量為72mg/m3、惡臭315。
該裝置每年把2萬(wàn)噸含水的沙石加熱到180～200℃，石子的含水量為1～2％，沙子的含水量為2～3％；沙石烘干耗用的重油為945噸。
瀝青混凝土的加工裝置上安裝煙氣凈化和余熱回收裝置之后，如說明書附圖1和附圖2所示的連接工作方式，生產(chǎn)操作過程和效果發(fā)生了如下變化在瀝青混凝土裝車之前，先啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，然后開啟燃燒室的電加熱裝置，直到生產(chǎn)結(jié)束再關(guān)閉引風(fēng)機(jī)和燃燒室的電加熱裝置。裝載車停放在瀝青混凝土下料口，啟動(dòng)按鈕降落集氣罩直到與車廂緊密接觸，(裝載車同以往生產(chǎn)時(shí)的停放和移動(dòng)位置相同)。這時(shí)就可以根據(jù)常規(guī)的生產(chǎn)方式把一定量的瀝青混凝土卸入裝載車，裝載時(shí)沖擊產(chǎn)生的瀝青煙塵被密封在集氣罩內(nèi)，依靠引風(fēng)機(jī)制造的負(fù)壓，把瀝青煙塵經(jīng)由煙氣管道和噴射器抽入燃燒室。瀝青煙氣和引風(fēng)機(jī)鼓入的空氣在燃燒室內(nèi)的高溫加熱和催化作用下充分氧化燃燒，燃燒室出去的氣體成分以N2、H2O和CO2為主，溫度在900℃左右。上述氣體通入用于干燥砂石的干燥筒，以充分利用余熱干燥砂石，而且上述氣體經(jīng)過了第二個(gè)高溫環(huán)境再次氧化燃燒，這些氣體最終與干燥筒原有的燃燒干燥氣體混合后經(jīng)過除塵器，然后從煙囪排放。
瀝青煙氣與干燥筒廢氣混合后經(jīng)煙囪排放，其檢測(cè)結(jié)果為煙塵含量74mg/m3，煙囪廢氣惡臭為316(無量綱對(duì)比)；車廂周圍煙塵含量為110mg/m3左右，車廂周圍惡臭為1011(無量綱對(duì)比)。
實(shí)例2在實(shí)例1中，燃燒室的工作功率為200千瓦，溫度控制在700～900℃，瀝青混凝土裝車速度約每分鐘1.6噸，配備7000米3/小時(shí)的風(fēng)機(jī)，則生產(chǎn)15萬(wàn)噸瀝青混凝土相當(dāng)于代替140噸重油烘干沙石，即節(jié)約重油140噸。原生產(chǎn)線采用該廢氣凈化技術(shù)后，不僅煙氣凈化效果達(dá)到實(shí)例1的水平，而且每年節(jié)約用于烘干沙石的重油消耗140噸，但電耗同時(shí)增加468750度。
權(quán)利要求
1.一種用于瀝青攪拌站的瀝青混凝土裝車時(shí)產(chǎn)生煙氣的收集、除塵、凈化和余熱回收的工藝及設(shè)備，在引風(fēng)機(jī)造出的負(fù)壓條件下，煙氣經(jīng)由集氣罩、噴射器、燃燒室以后處理成高溫廢氣，再經(jīng)由干燥筒、布袋除塵器最終排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝及設(shè)備，其特征在于，一個(gè)可升降、并與車廂軟接觸的集氣罩，以收集瀝青混凝土裝車時(shí)產(chǎn)生的煙塵，保證煙塵不擴(kuò)散并在其最大濃度時(shí)收集、抽走，集氣罩的上部方形罩與燃燒室連接，下部有一個(gè)長(zhǎng)、寬都大于裝載車廂30～100cm的平臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝及設(shè)備，其特征在于，有噴射器引流系統(tǒng)，引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與噴射引流的煙氣量為1∶1～3，保證集氣罩內(nèi)的煙塵被全部抽走，而風(fēng)機(jī)只向燃燒室提供氧化、燃燒煙塵的充足氧氣，瀝青煙塵不經(jīng)過風(fēng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝及設(shè)備，其特征在于，瀝青煙塵與風(fēng)機(jī)引入的空氣在燃燒室混合并充分燃燒，燃燒產(chǎn)物通過高溫干燥筒再次凈化并提供干燥所需的部分熱量，燃燒室和干燥筒的任務(wù)是提供充足的溫度、氧氣以保證瀝青煙塵全部燃燒轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等無害成分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝及設(shè)備，其特征在于，從燃燒室出來的廢氣經(jīng)干燥筒、并與干燥產(chǎn)生的廢氣共同經(jīng)過除塵器，最終由煙囪排放的廢氣以O(shè)2、N2、H2O和CO2為主、并帶有少量粉塵的無害氣體。
全文摘要
本發(fā)明是將瀝青混凝土裝車過程中產(chǎn)生的煙氣全部收集、處理、凈化并余熱回收的方法和裝置。該裝置及其工藝過程包括(1)集氣罩，其作用是將瀝青混凝土裝車時(shí)沖擊產(chǎn)生的大量煙塵全部密封在車廂里，并利用引風(fēng)機(jī)噴射造成的負(fù)壓將煙塵抽走；集氣罩的形狀和連接要適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的各種大小、高低不同的裝載車輛；(2)噴射器，其作用是與引風(fēng)機(jī)配合，將集氣罩中的瀝青煙氣抽出并引射到高溫燃燒室中，同時(shí)保護(hù)風(fēng)機(jī)不被瀝青煙氣中的焦油類物質(zhì)粘結(jié)；(3)燃燒室，目的是將集氣罩中抽出的瀝青煙氣和空氣中的氧氣發(fā)生耦合、裂解、燃燒等一系列的高溫反應(yīng)，保證煙氣中的烷烴類化合物以及微粒碳粉完全轉(zhuǎn)化為氧化物；(4)廢氣余熱回收，從燃燒室出來的廢氣成分以N
文檔編號(hào)B08B15/00GK1605401SQ20031010021
公開日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2003年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月10日
發(fā)明者段東平, 郭占成, 唐惠慶 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所