專(zhuān)利名稱(chēng)：有全組合回?zé)崾綗嵩吹牟母稍锲鞯闹谱鞣椒?br> 背景技術(shù)：
考慮到雜質(zhì)和副產(chǎn)品可能產(chǎn)生的污染，因此在各種生產(chǎn)過(guò)程中控制和/或除去這些雜質(zhì)和副產(chǎn)品變得相當(dāng)重要。其中一種除去或至少減少污染物含量的傳統(tǒng)方法是熱氧化。當(dāng)將含有足夠氧的不純空氣加熱到足夠高的溫度，且加熱時(shí)間又足夠長(zhǎng)時(shí)，將會(huì)發(fā)生熱氧化，以將不希望存在的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害氣體如二氧化碳和水蒸氣。
干燥器包括氣浮式干燥器的運(yùn)行，需要有一個(gè)加熱空氣的熱源，借助于從一組通常相對(duì)設(shè)置的空氣噴嘴噴出的熱空氣，非接觸地支承并干燥移動(dòng)的箔材，如紙張、薄膜或其他片材。因此，干燥過(guò)程能使揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)從移動(dòng)的箔材上揮發(fā)掉，尤其是在干燥附在箔材上的油墨等時(shí)，更是如此。法律規(guī)定在將這種揮發(fā)性有機(jī)化合物排放到環(huán)境之前，必須經(jīng)過(guò)處理，轉(zhuǎn)化成無(wú)害氣體。
已有技術(shù)的氣浮式干燥器都是與各種分置的焚化爐或后燃器相組合，從熱氧化器的排氣中回收氧化后的熱氣，再將其回流到干燥器。實(shí)際上該系統(tǒng)不是全組合系統(tǒng)，因?yàn)檠趸骱透稍锲魇欠种玫模诟稍锲魍鈿ぶ羞€需要提供附加加熱部件。其它已有技術(shù)的系統(tǒng)都是在干燥器外殼中整體設(shè)置熱氧化器，并利用從箔材上揮發(fā)掉的氣體作為燃料。然而，這種所謂的直燃式系統(tǒng)卻沒(méi)有利用任何形式的熱回收裝置或者介質(zhì)，因此需要較多的輔助燃料，尤其是當(dāng)揮發(fā)氣體的濃度低時(shí)，更是如此。已有技術(shù)中另一種裝置是由氣浮式干燥器與所謂的同流換熱式氧化器真正組合而成。這些系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是所用熱交換器的類(lèi)型限制了熱回收效率，因而限制了極低輔助燃料消耗的可能性，并且經(jīng)常妨礙自熱運(yùn)行。這種效率的局限是由于高效率的熱交換器要將通入空氣預(yù)熱到足夠高的溫度，由此加速了熱交換管的氧化，使熱交換管斷裂、泄漏、效率降低，揮發(fā)物分解。通常，由于運(yùn)行過(guò)程中金屬總經(jīng)受著高溫，因此同流換熱式裝置都會(huì)使系統(tǒng)組件如熱交換器和燃燒器的可靠性降低。
另一種全組合系統(tǒng)利用催化燃燒器轉(zhuǎn)化廢氣，并有可能提供干燥過(guò)程所需的全部熱量。由于有催化劑，氧化過(guò)程可在低溫下進(jìn)行，因此這種類(lèi)型的系統(tǒng)可使用高效率的熱交換器。但是即使高效率的熱交換器也不能將通入的空氣預(yù)熱到無(wú)害化的溫度。然而，廢氣中的某種組分會(huì)使催化氧化器對(duì)催化劑中毒非常敏感，由此不能將這些廢氣轉(zhuǎn)化成無(wú)害組分。此外，通常催化系統(tǒng)都用金屬型熱交換器回收主要熱量，由于熱交換器在高溫條件下運(yùn)行，所以其使用壽命有限。
例如，美國(guó)專(zhuān)利5,207,008公開(kāi)了一種帶有內(nèi)置式后燃燒室的氣浮式干燥器。將干燥過(guò)程產(chǎn)生的載有溶劑的空氣通到一個(gè)燃燒器中，在此對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行氧化。然后，將至少一部分熱空氣回流到空氣噴嘴，用于干燥懸浮的箔材。
美國(guó)專(zhuān)利5,210,961披露了一種包括燃燒器和同流換熱式熱交換器的箔材干燥器。
歐洲專(zhuān)利EP-A-0326228披露了一種干燥器用的小型加熱器。該加熱器包括一個(gè)燃燒器和一個(gè)燃燒室，燃燒室中有一個(gè)U形通道。且燃燒室與同流換熱式熱交換器相連。
由于產(chǎn)生氧化所需的熱量需要很高的燃料費(fèi)用，因此最好盡可能多地回收熱量。為此，美國(guó)專(zhuān)利3,870,474公開(kāi)了一種包括三個(gè)回?zé)崞鞯幕亓鲹Q熱式氧化器，其中兩個(gè)回?zé)崞髟谌魏螘r(shí)候都運(yùn)行，而第三個(gè)回?zé)崞鹘邮丈倭績(jī)艋蟮目諝?，趕出未經(jīng)處理或被污染的空氣，并將它們排放到一個(gè)氧化這些污染物的燃燒室。為了在污染空氣進(jìn)入燃燒室之前，在穿過(guò)回?zé)崞鞯倪^(guò)程中預(yù)熱被污染的空氣，在第一循環(huán)結(jié)束時(shí)，污染空氣穿過(guò)回?zé)崞鞯牧飨蛘门c先前凈化空氣被排放的流向相反。用這種方式回收熱量。
美國(guó)專(zhuān)利3,895,918披露了一種旋轉(zhuǎn)回?zé)嵯到y(tǒng)，其中朝向中心的高溫燃燒室的周邊設(shè)置了多個(gè)分立的非平行的熱交換床。每一個(gè)熱交換床都裝填有熱交換陶瓷部件。從入口通入來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的排氣，根據(jù)指定區(qū)段進(jìn)口閥的開(kāi)或閉，將氣體分配到所選擇的熱交換區(qū)。
在氣浮式干燥器中，采用回?zé)崾綗峤粨Q有利于實(shí)現(xiàn)高效率的熱交換。
發(fā)明概述采用本發(fā)明能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種組合式箔材干燥器和回?zé)崾綗峤粨Q器，以及用該干燥器干燥箔材的方法。本發(fā)明的裝置和方法用全組合的方式，將回?zé)崾饺紵b置作為干燥裝置的整體部件，加熱空氣，并將揮發(fā)性有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化成無(wú)害氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，干燥器是一種裝配有透氣輥的氣浮式干燥器，其中透氣輥用來(lái)自氧化器的熱空氣非接觸地支承運(yùn)行中的箔材。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是本發(fā)明裝置和方法的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。
圖2是本發(fā)明單體床的透視圖。
圖3是本發(fā)明第二實(shí)施方式的示意圖。
圖4是本發(fā)明第三實(shí)施方式的示意圖。
圖5是本發(fā)明第四實(shí)施方式的示意圖。
圖6是本發(fā)明第五實(shí)施方式的示意圖。
圖7是與干燥器組合為一體的單床回?zé)崾窖趸鞯氖疽鈭D。
圖8是圖7所示單床回?zé)崾窖趸鞯氖疽鈭D。
發(fā)明詳述對(duì)實(shí)現(xiàn)干燥器和回?zé)崾窖趸鞯娜M合來(lái)說(shuō)，很重要一個(gè)要求是，干燥過(guò)程所需的全部熱能都應(yīng)取自用極少量燃料或不加燃料燃燒情況下的放出的揮發(fā)性有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化。根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)自熱或自持運(yùn)行模式。在化學(xué)反應(yīng)中許多揮發(fā)性有機(jī)化合物是放熱的，因此可考慮將其作為組合系統(tǒng)的燃料，從而替代補(bǔ)充燃料，如天然氣。由此得到的裝置熱回收效率高，足以用可控的和可持續(xù)方式，用高可靠度的組件提供自熱條件，或者至少只需要提供極少量的補(bǔ)充燃料，并且?guī)缀蹩蓪⒉幌Ｍ膿]發(fā)性廢氣完全轉(zhuǎn)化為無(wú)害組分。
下面參見(jiàn)圖1，它是一個(gè)與回?zé)崾窖趸?0相結(jié)合的單區(qū)氣浮式干燥器10的示意圖。氣浮式干燥器10包括一個(gè)箔材入口縫11和一個(gè)與箔材入口縫11隔開(kāi)的箔材出口縫12，箔材13穿過(guò)該進(jìn)出口縫移動(dòng)。在干燥器10中，運(yùn)行中的箔材由多個(gè)透氣輥14浮動(dòng)支承。盡管如圖所示，優(yōu)選地透氣輥14相互交錯(cuò)相對(duì)排列，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道還可以采用其它排列方式。為了實(shí)現(xiàn)良好的浮動(dòng)支承及高效率的熱傳遞，優(yōu)選地采用MEGTEC Systems市售的HI-FLOAT透氣輥，該透氣輥沿穿過(guò)干燥器10的正弦曲線(xiàn)路徑浮動(dòng)支承箔材13。在干燥器中設(shè)置遠(yuǎn)紅外加熱部件可加速干燥過(guò)程。上組透氣輥和下組透氣輥分別與集氣管16，16’相連，每個(gè)集氣管經(jīng)進(jìn)氣鼓風(fēng)機(jī)17接收熱空氣，并將熱空氣引導(dǎo)到各個(gè)透氣輥14。一個(gè)補(bǔ)充空氣緩沖板25與鼓風(fēng)機(jī)17相連，以便在需要時(shí)，向系統(tǒng)提供補(bǔ)充空氣。本專(zhuān)業(yè)普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，盡管本文描述的是氣浮式干燥器，但是其它無(wú)需非接觸支承的干燥器也應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
盡管可以采用在入口通風(fēng)系統(tǒng)中帶有燃燒器的單柱(見(jiàn)圖7和8)或三柱或多柱或旋轉(zhuǎn)式氧化器，但優(yōu)選地與干燥器10相組合的回?zé)崾窖趸?0為雙柱氧化器。采用回流換熱式氧化技術(shù)，必須定期使每個(gè)柱中的傳熱區(qū)回?zé)幔鼓芰亢慕邊^(qū)中的傳熱介質(zhì)(通常為陶瓷制品或馬鞍形填料床)再經(jīng)補(bǔ)給。這可通過(guò)定期更替冷熱流體流過(guò)的傳熱區(qū)來(lái)完成。具體地說(shuō)，當(dāng)熱流體流過(guò)傳熱介質(zhì)時(shí)，熱量從流體傳遞到傳熱介質(zhì)，由此使流體變冷而傳熱介質(zhì)變熱。相反，當(dāng)冷流體流過(guò)傳熱介質(zhì)時(shí)，熱量從傳熱介質(zhì)傳遞到流體，由此傳熱介質(zhì)變冷而流體變熱。因此，傳熱介質(zhì)相對(duì)于一個(gè)熱存儲(chǔ)器，先從熱流體接收熱量，并將熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)，然后再將熱量釋放給冷流體。
可借助于合適的轉(zhuǎn)換閥，交替?zhèn)鳠釁^(qū)，使傳熱介質(zhì)回?zé)?。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)傳熱區(qū)都有一個(gè)轉(zhuǎn)換閥，優(yōu)選地轉(zhuǎn)換閥是氣動(dòng)蝶形閥，其開(kāi)關(guān)頻率或周期是體積流量的函數(shù)，降低流量可延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的時(shí)間期限。當(dāng)轉(zhuǎn)換閥使傳熱介質(zhì)回?zé)釙r(shí)，回?zé)嶙饔帽旧碓斐晌刺幚砹黧w短期排到大氣中的時(shí)間，降低揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的分解效率，在含有高沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)化合物的情況下，有可能引起濁斑，除非采用截留轉(zhuǎn)換空氣的方法。因此優(yōu)選地用一個(gè)截留室90增加該裝置的效率。
圖1示出了一個(gè)雙柱回?zé)崾窖趸?0。借助于進(jìn)氣鼓風(fēng)機(jī)30和合適的管道，并通過(guò)合適的轉(zhuǎn)換閥或閥門(mén)組21，將待處理氣體從干燥器10引入氧化器20，再進(jìn)入(或流出)裝填有熱交換介質(zhì)的回?zé)崾綗峤粨Q柱15，15’中的一個(gè)熱交換柱。帶有助燃加熱部件如一個(gè)或多個(gè)燃?xì)馊紵?2的燃燒區(qū)18與每個(gè)回?zé)崾綗峤粨Q柱15，15相連，并與干燥器進(jìn)氣鼓風(fēng)機(jī)17相連，燃燒器22又帶有助燃鼓風(fēng)機(jī)23和氣體管線(xiàn)閥門(mén)。理論上，只在啟動(dòng)時(shí)，才需要運(yùn)行燃燒區(qū)加熱部件，使燃燒區(qū)18和熱交換柱15，15’升高到運(yùn)行溫度。一旦達(dá)到運(yùn)行溫度，優(yōu)選地關(guān)掉(或放置在“監(jiān)控模式”)加熱部件，并維持自熱狀態(tài)。通常燃燒區(qū)18合適的運(yùn)行溫度在1400°F-1800°F范圍內(nèi)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，盡管術(shù)語(yǔ)“燃燒區(qū)”通常在工業(yè)上指的是元件18，但是多數(shù)燃燒或者所有燃燒都發(fā)生在熱交換床，實(shí)際上在燃燒區(qū)18只發(fā)生了極少數(shù)的燃燒或者根本沒(méi)有發(fā)生燃燒。因此，不能認(rèn)為本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)的該項(xiàng)術(shù)語(yǔ)指的是發(fā)生燃燒的區(qū)域。
優(yōu)選地，為了節(jié)省空間，將熱交換柱15，15’水平設(shè)置(也即氣體沿水平路徑流過(guò))在該裝置中。為了減少不希望有的生產(chǎn)氣體的積累，并使生產(chǎn)廢氣在熱交換介質(zhì)上均勻分布，優(yōu)選地使無(wú)規(guī)則裝填的介質(zhì)與結(jié)構(gòu)介質(zhì)相結(jié)合，無(wú)規(guī)則裝填的介質(zhì)中有氣體穿過(guò)介質(zhì)顆粒流動(dòng)的空隙。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，無(wú)規(guī)則裝填介質(zhì)中的空隙大于介質(zhì)顆粒之間形成的間隙。如果空隙太小，氣體往往會(huì)在間隙中流動(dòng)，而不穿過(guò)顆粒中空隙。用單獨(dú)一種材料制造這些介質(zhì)顆粒，其特點(diǎn)是有從顆粒中心延伸的突起或翼片。突起之間的空間為氣體流過(guò)提供了一個(gè)理想的空間，由此改進(jìn)了填料熱交換床的壓力降特性。這種無(wú)規(guī)則裝填的介質(zhì)還可以在其表面施加催化劑。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明的無(wú)規(guī)則裝填介質(zhì)還可以采用其它合適形狀的介質(zhì)，包括馬鞍形介質(zhì)，優(yōu)選的是1/2″的馬鞍形介質(zhì)等等。
第二部分熱交換介質(zhì)采用的是與上述無(wú)規(guī)則裝填介質(zhì)相結(jié)合的單體結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地單體結(jié)構(gòu)大約為50個(gè)網(wǎng)格/in2，并有層流和壓力降。其間有一組允許氣體沿預(yù)定通道流過(guò)該結(jié)構(gòu)的通道或者通路。合適的單體結(jié)構(gòu)是Frauenthal瓷產(chǎn)品制造公司市售的，每個(gè)元件(外徑150mm×150mm)有40個(gè)網(wǎng)格的富鋁紅柱石陶瓷蜂窩件。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，優(yōu)選地單體結(jié)構(gòu)的尺寸大約為5.91″×5.91″×12.00″。這些塊體包含多個(gè)平行的方形通道(每平方英寸40-50個(gè)通道)，單個(gè)通道的橫截面尺寸大約為3mm×3mm，周?chē)谋诤翊蠹s為0.7mm。由此可確定空隙截面大約為60-70％，比表面積大約為850-1000m2/m3。另一種優(yōu)選單體塊的尺寸為5.91″×5.91″×6″。在某種情況下，還可以在單體結(jié)構(gòu)表面施加催化劑。
優(yōu)選地將流動(dòng)阻力較高的無(wú)規(guī)則裝填介質(zhì)放置在熱交換柱的待處理工業(yè)氣體的進(jìn)入處，有效地使氣體在柱的整個(gè)截面上均勻分布。優(yōu)選地將流動(dòng)阻力較低的單體介質(zhì)放置在無(wú)規(guī)則裝填介質(zhì)的出口處，此處已經(jīng)分布有氣體。在回?zé)崾酱驳膬?nèi)部發(fā)生了氧化，而床出口段的流體溫度高于入口段的流體溫度。較高的溫度意味著即增加了流體粘度，又增加了流體的實(shí)際流速，還會(huì)使壓力降升高。因此，采用固有壓力降較低的單體結(jié)構(gòu)介質(zhì)，對(duì)這部分柱十分有益。
本專(zhuān)業(yè)普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，熱交換介質(zhì)的多層床可由兩種以上的不同介質(zhì)層組成。在柱入口處的無(wú)規(guī)則裝填介質(zhì)可以由不同尺寸的馬鞍形介質(zhì)組成，如第一層為1/2″的馬鞍形介質(zhì)，第二層是1″的馬鞍形介質(zhì)。而單體層則設(shè)置在柱的出口處。類(lèi)似地，例如單體層可以是第一層為通道截面為3mm×3mm的單體層，而第二層為通道截面為5mm×5mm的單體層。在只采用一個(gè)熱交換柱的系統(tǒng)中，多層介質(zhì)床可以是第一層為無(wú)規(guī)則裝填介質(zhì)，第二層為單體介質(zhì)，第三層又為無(wú)規(guī)則裝填介質(zhì)。本專(zhuān)業(yè)普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，可根據(jù)需要的壓力降、熱效率以及許可的費(fèi)用，設(shè)計(jì)特殊的多層床。
最優(yōu)選地是100％的單體結(jié)構(gòu)，如圖2所示。在如圖所示的橫向布局中，多個(gè)塊體被疊放在一起，建成希望的流動(dòng)截面和希望的流動(dòng)長(zhǎng)度。為了建造帶有回?zé)崾窖趸鳎ń亓羰?，干燥器要與現(xiàn)有的生產(chǎn)線(xiàn)，如印刷領(lǐng)域的印刷流水線(xiàn)相適應(yīng)，因此需要小型熱交換床，最好是單體床。單體床的另一種設(shè)計(jì)是在單體表面施加催化劑。在100％的單體結(jié)構(gòu)中，對(duì)熱交換性能來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要的是流入單體的空氣要均勻分布。在圖1中，在每個(gè)柱的進(jìn)出口都設(shè)置有分流器或分布器95，如多孔板，以便使空氣均勻分布在熱交換床上。當(dāng)采用無(wú)規(guī)則裝填的介質(zhì)時(shí)，這種分布器可有可無(wú)，因?yàn)闊o(wú)規(guī)則裝填的介質(zhì)能幫助空氣均勻分布。
用合適的閥門(mén)40將氣體引導(dǎo)到大氣中，或者為了優(yōu)化分解效率，將其吹到內(nèi)部裝置(或截留室90)中進(jìn)行凈化。
如圖所示設(shè)置合適的壓力和/或溫度衰減器92，以緩沖在回?zé)崾綗峤粨Q器循環(huán)過(guò)程中轉(zhuǎn)換閥的影響。轉(zhuǎn)換閥能產(chǎn)生對(duì)干燥過(guò)程不利的壓力脈沖和/或溫度峰值。壓力脈沖可通過(guò)熱空氣送氣管進(jìn)入干燥器，并破壞干燥器中的微弱負(fù)壓(相對(duì)大氣壓力)。使載有溶劑的空氣逸出干燥器的箔材縫隙。轉(zhuǎn)換過(guò)程中出現(xiàn)溫度波動(dòng)難以將干燥空氣的溫度控制在需要的設(shè)定溫度上。通過(guò)在干燥器的進(jìn)口管上設(shè)置一擋流部件，衰減器92能減小壓力脈沖。通過(guò)在干燥器的流動(dòng)管線(xiàn)中設(shè)置一個(gè)表面積大而熱容量高的部件，能減少溫度的波動(dòng)程度。
在工藝上，氧化器與干燥器相組合，也就是說(shuō)，該裝置的結(jié)構(gòu)非常緊湊，干燥器只依靠氧化器進(jìn)行加熱并除去揮發(fā)性有機(jī)化合物?？赏ㄟ^(guò)將氧化器和干燥器封閉在一個(gè)殼體中，或者使氧化器與干燥器相連，或者使氧化器緊靠干燥器，來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的。氧化器還可以與干燥器隔熱設(shè)置。優(yōu)選地，在干燥器與氧化器的熱交換床(或多個(gè)床)之間有一公共壁。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，從氧化器抽出冷空氣，并將其作為補(bǔ)充空氣加入到干燥器中。這樣作能夠冷卻氧化器，同時(shí)預(yù)熱補(bǔ)充空氣，提高系統(tǒng)的效率。
圖3示出與圖1所示的有回?zé)崾窖趸飨嘟M合的氣浮式干燥器，不同之處是干燥器由帶有熱空氣回流部件的兩個(gè)干燥區(qū)組成。每個(gè)干燥區(qū)都有回流部件17，17’如鼓風(fēng)機(jī)，借助于與集氣管16，16’相連的合適管線(xiàn)，給透氣輥輸送熱干燥空氣。輸送到第一干燥區(qū)的大部分熱空氣來(lái)自回?zé)崾窖趸?，并?jīng)過(guò)熱氣閥門(mén)41的調(diào)節(jié)。輸送給第二干燥區(qū)的熱空氣則來(lái)自回流裝置。
圖4示出與圖1所示的有回?zé)崾窖趸飨嘟M合的氣浮干燥器，不同之處是干燥器由帶有熱空氣回流部件的多個(gè)干燥區(qū)(示出三個(gè)干燥區(qū))組成。每個(gè)干燥區(qū)都有回流部件17，17’如鼓風(fēng)機(jī)，借助于與集氣管16，16’相連的合適管線(xiàn)，給透氣輥14輸送熱干燥空氣。但是除最后一個(gè)干燥區(qū)以外的干燥區(qū)接收的熱空氣大部分都來(lái)自回?zé)崾窖趸?，并?jīng)過(guò)熱氣閥門(mén)41的調(diào)節(jié)。而輸送給最后一個(gè)干燥區(qū)的熱空氣則來(lái)自回流裝置。
圖5示出與圖1所示的有回?zé)崾窖趸飨嘟M合的氣浮干燥器，不同之處是干燥器由帶有熱空氣回流部件的多個(gè)干燥區(qū)(示出三個(gè)干燥區(qū))組成，最后一個(gè)干燥區(qū)是調(diào)節(jié)區(qū)。每個(gè)干燥區(qū)都有回流部件17，17’如鼓風(fēng)機(jī)，借助于與集氣管16，16’相連的合適管線(xiàn)，給透氣輥14輸送熱干燥空氣。組合調(diào)節(jié)區(qū)如美國(guó)專(zhuān)利5,579,590所述，其內(nèi)容公開(kāi)在此作為參考。該調(diào)節(jié)區(qū)含基本上沒(méi)有污染物、且溫度足夠低以吸收箔材熱量的空氣，這樣作可有效地降低溶劑揮發(fā)速度，并減緩溶劑的冷凝。同時(shí)該裝置還設(shè)置有壓力控制部件45，使揮發(fā)性溶劑不會(huì)從干燥器殼體中逸出，需要時(shí)借助調(diào)節(jié)部件46調(diào)節(jié)外界的補(bǔ)充空氣。
圖6所示的實(shí)施例與圖5相似，不同之處是取消了氧化器到干燥器截留室(以及相應(yīng)的閥門(mén))的吹洗。如圖所示，還可用一個(gè)催化的堆疊凈化器50進(jìn)一步分解排放到大氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物，以便提高該裝置的總效率。
下面參見(jiàn)圖7，圖7展示的是一個(gè)與雙區(qū)氣浮式干燥器相組合的單床氧化器。排氣抽風(fēng)機(jī)30從干燥器殼體內(nèi)抽出載有溶劑的空氣，并將它通入回?zé)崾窖趸鬟M(jìn)行處理。轉(zhuǎn)換閥(或閥門(mén)組)21將空氣引導(dǎo)到熱交換介質(zhì)床15的入口。(介質(zhì)床15的入口根據(jù)預(yù)定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，從床的一側(cè)轉(zhuǎn)換到床的另一側(cè))。熱交換介質(zhì)床15由一種對(duì)燃燒室沒(méi)有吸留的材料單一堆積而成。燃燒區(qū)設(shè)置在床層內(nèi)部，這里的溫度足以將各種揮發(fā)性有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化成最終產(chǎn)物-二氧化碳和水蒸氣。可根據(jù)特定的溶劑/燃料比、空氣流量以及轉(zhuǎn)換時(shí)間，在介質(zhì)床15中改變?nèi)紵齾^(qū)的位置和尺寸。熱交換介質(zhì)可完全由任何種類(lèi)的無(wú)規(guī)則裝填材料，或者結(jié)構(gòu)材料與無(wú)規(guī)則裝填材料相結(jié)合來(lái)構(gòu)成。優(yōu)選的實(shí)施例是按下述方式組合的介質(zhì)，其中結(jié)構(gòu)介質(zhì)設(shè)置在床的所謂冷面，而將無(wú)規(guī)則裝填介質(zhì)設(shè)置在床的中心區(qū)域。優(yōu)選地單床熱交換器的疊置方式為平面型，垂直于空氣的流動(dòng)方向，首先是一層結(jié)構(gòu)介質(zhì)，然后是一層無(wú)規(guī)則裝填的介質(zhì)，緊接著是與第一層厚度相同的結(jié)構(gòu)介質(zhì)的第二層。床層的取向可以垂直于或平行于流向，但是流向必須垂直于各種介質(zhì)斷面的平面。
為了對(duì)交換床進(jìn)行初始加熱，將合適的熱源，如氣體燃料管或者優(yōu)選是電加熱元件設(shè)置在中心，即無(wú)規(guī)則裝填介質(zhì)區(qū)。當(dāng)床層中有溶劑和/或燃料時(shí)，關(guān)閉電加熱元件。當(dāng)不足量的溶劑可用以維持所需的燃燒溫度時(shí)，優(yōu)選地在可燃燃料如天然氣進(jìn)入熱交換床之前，將其通入待處理氣體，以便維持床層的溫度。
為了與引導(dǎo)到箔材13的空氣相混合，并加熱所輸送的空氣，從熱交換床的中心抽出一部分燃燒氣體。借助于沿?zé)o規(guī)則裝填介質(zhì)區(qū)的中心縱向設(shè)置的熱空氣集氣通風(fēng)部件75，從無(wú)規(guī)則裝填材料區(qū)的中心抽出熱氣體。通風(fēng)部件的作用是從交換介質(zhì)床的橫斷面均勻地抽取氣體，防止由于不均勻流動(dòng)引起的床層內(nèi)部的溫度變化。
吹到箔材13上的空氣的最終溫度取決于在供氣鼓風(fēng)機(jī)17之前與回流空氣相混合的熱氣體量。通過(guò)熱空氣供給閥4’調(diào)節(jié)熱氣體的量，該熱空氣供給閥與安裝在熱交換床上的熱空氣集氣通風(fēng)部件75相連。
上述回?zé)崾綗嵩茨軌驗(yàn)橛梢粋€(gè)或多個(gè)(如圖所示的兩個(gè))由各個(gè)供氣鼓風(fēng)機(jī)劃分的不同區(qū)的干燥器提供足夠的熱量。如果需要，并在工藝控制之下，可將來(lái)自氧化器的熱量引導(dǎo)到一個(gè)或多個(gè)干燥區(qū)。干燥器的構(gòu)造可加入一個(gè)或多個(gè)與加熱區(qū)一起運(yùn)行并聯(lián)合控制的冷卻區(qū)。借助于補(bǔ)充空氣緩沖板25有效地控制干燥器內(nèi)的大氣。
圖8展示的是熱交換床的優(yōu)選實(shí)施方式，該熱交換床由單獨(dú)一種對(duì)燃燒室沒(méi)有大量吸留的熱交換材料構(gòu)成。所述的燃燒區(qū)設(shè)置在床內(nèi)，沿流動(dòng)方向分布在床中心的周?chē)Ｈ紵齾^(qū)的尺寸和位置取決于床中是否有足夠大的能引起燃燒和揮發(fā)氣體轉(zhuǎn)化的溫度梯度。設(shè)置一個(gè)進(jìn)/出口空氣分布風(fēng)室76，使空氣在熱交換床15的冷面上速度均勻分布。沿空氣的流動(dòng)方向的冷面前設(shè)置一個(gè)多孔板77，進(jìn)一步在進(jìn)入熱交換床之前均化空氣的流速。優(yōu)選地?zé)峤粨Q床由壓力損失性能非常出色的結(jié)構(gòu)介質(zhì)15A和易于埋置熱線(xiàn)圈于其中和能抽出熱氣體，以加熱干燥區(qū)的供給空氣的無(wú)規(guī)則裝填介質(zhì)15B組成。優(yōu)選地加熱部件60是一電阻加熱元件，并受功率調(diào)節(jié)器61的控制，在啟動(dòng)過(guò)程中加熱熱交換床。用氣體燃料注入閥9調(diào)節(jié)注入排出氣體中的燃料量，維持燃燒區(qū)內(nèi)有最小燃燒氣氛，以便使溶劑和燃料轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣。
為了改進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)化合物的分解效率，消除由于基質(zhì)回流換熱引起的濁斑現(xiàn)象，在如所示的任一實(shí)施方式中，都可以從氧化器引走未經(jīng)處理的流體，將其引入“收集容器”或揮發(fā)性有機(jī)化合物收集槽90。收集槽90的作用是容納未經(jīng)處理的流體的余料，它是在很長(zhǎng)的基質(zhì)回流換熱過(guò)程中產(chǎn)生的，以致其大多數(shù)能緩慢地(也就是說(shuō)，流速非常低)回流到氧化器的入口，以進(jìn)行處理，或者輸送到助燃鼓風(fēng)機(jī)23作為助燃空氣，或者通過(guò)排放部件緩慢地放到大氣中。必須在基質(zhì)回流換熱周期之間規(guī)定的期限內(nèi)，全部排空留在收集槽90中的未處理流體，因?yàn)閷?duì)所有的后續(xù)基質(zhì)回流換熱來(lái)說(shuō)，該過(guò)程是重復(fù)的。
除了收集槽的容量，收集槽90的內(nèi)部構(gòu)件的設(shè)計(jì)對(duì)在基質(zhì)回流換熱周期規(guī)定的期限內(nèi)，收集槽容納并將未處理流體回流到氧化器入口以便進(jìn)行處理的能力也是至關(guān)重要的。任何在該周期內(nèi)未能回流的未處理流體將會(huì)通過(guò)放氣部件排放到大氣中，這會(huì)降低收集裝置的效率，并降低整個(gè)氧化器單元的效率。
對(duì)某些運(yùn)行條件來(lái)說(shuō)，干燥器排放物流中揮發(fā)溶劑的含量會(huì)低于自熱運(yùn)行所需的量。為了避免使用燃燒器補(bǔ)充能量，可在系統(tǒng)中如排放物流中加入補(bǔ)充燃料，提供所需的能量。優(yōu)選的燃料是天然氣或者其它常規(guī)氣體燃料或液體燃料。由于燃燒器運(yùn)行所需的助燃空氣會(huì)降低氧化器的效率，并生成氮氧化物NOx，因此最好取消燃燒運(yùn)行?？赏ㄟ^(guò)探測(cè)某一位置如熱交換柱的溫度，引入氣體燃料。例如，可在每個(gè)熱交換床中設(shè)置溫度傳感器，每個(gè)床中傳感器的位置大約是熱交換介質(zhì)頂以下18英寸深的地方。一旦該裝置開(kāi)始正常運(yùn)行，根據(jù)每個(gè)熱交換床中傳感器探測(cè)到的溫度平均值，在過(guò)程氣進(jìn)入熱交換柱之前，通過(guò)T形接頭，在上述過(guò)程氣中加入可燃?xì)怏w燃料。如果探測(cè)到的溫度的平均值低于預(yù)定值，可在進(jìn)入氧化器的廢氣流中加入附加氣體燃料。類(lèi)似地，如果探測(cè)到的溫度的平均值高于預(yù)定值，則停止加入附加氣體燃料。
另外，可通過(guò)測(cè)量和控制進(jìn)入氧化器的廢空氣的能量，間接控制燃燒區(qū)的溫度。用控制儀器公司(Control Instruments Corporation)市售的合適的低爆炸限(LEL)傳感器，在補(bǔ)充燃料加入點(diǎn)的下游合適點(diǎn)，測(cè)量廢空氣中溶劑和燃料的總含量。然后，通過(guò)合適的控制部件，用該測(cè)量值調(diào)節(jié)燃料的注入速率，將總?cè)剂虾烤S持在預(yù)定的恒定濃度上，通常其范圍為L(zhǎng)EL的5-35％，優(yōu)選為L(zhǎng)EL的10-20％范圍內(nèi)。如果傳感器測(cè)到的LEL低于希望值，打開(kāi)調(diào)節(jié)閥9，增加補(bǔ)充燃料注入量。如果測(cè)得的LEL值高于希望值，則關(guān)閉流量閥9，減少補(bǔ)充燃料的注入量。當(dāng)即使不注入燃料，來(lái)自干燥過(guò)程的溶劑含量也高于希望的LEL時(shí)，增加來(lái)自干燥過(guò)程的廢氣流量，如通過(guò)調(diào)節(jié)排氣抽風(fēng)機(jī)30的流量，就可降低LEL。對(duì)本專(zhuān)業(yè)普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)廢氣流量是眾所周知的，優(yōu)選地通過(guò)改變抽風(fēng)機(jī)30的速度，或者通過(guò)流量調(diào)節(jié)緩沖板來(lái)調(diào)節(jié)廢氣流量。
如果在待處理氣體中可燃組分的濃度太高，將出現(xiàn)溫度過(guò)高現(xiàn)象，對(duì)裝置造成損害。為了避免高溫焚化爐或燃燒區(qū)中的溫度過(guò)高，用合適的定位在燃燒區(qū)和/或一個(gè)或多個(gè)熱交換柱中的熱電偶探測(cè)溫度，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的高溫時(shí)，使通常穿過(guò)冷卻的熱交換柱的氣體旁通該柱。當(dāng)溫度傳感器被放置在熱交換柱中時(shí)，溫度傳感器的特定位置不十分重要；例如可將它們定位在距介質(zhì)頂部6英寸、12英寸和18英寸處。優(yōu)選地，將傳感器放置在距介質(zhì)頂部大約12英寸到18英寸處。每個(gè)傳感器都與調(diào)節(jié)部件電連接。一個(gè)熱旁通管/緩沖板接收來(lái)自調(diào)節(jié)緩沖板的調(diào)節(jié)部件的調(diào)節(jié)信號(hào)，將傳感器測(cè)到的溫度維持在預(yù)定的設(shè)定值。本專(zhuān)業(yè)普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，實(shí)際設(shè)定值部分取決于溫度傳感器在粗陶瓷管中實(shí)際深度，以及燃燒室的設(shè)定溫度。燃燒室合適的設(shè)定溫度大約在1600-1650°F范圍內(nèi)。將旁通氣體排放到大氣中、與由于通常穿過(guò)冷卻熱交換柱而被冷卻的其它氣體相混合、或者用作其它用途。
權(quán)利要求
1.一種箔材干燥器，帶有組合的回?zé)崾綗嵩矗ú娜肟诤团c箔材入口隔開(kāi)的箔材出口；多個(gè)干燥所述箔材的噴嘴；包括至少一個(gè)熱交換柱的回?zé)崾綗嵩?，所述至少一個(gè)熱交換柱有氣體入口和氣體出口，所述至少一個(gè)熱交換柱與燃燒區(qū)相連，并有熱交換材料；將從所述干燥器引出的氣體交替引導(dǎo)到至少一個(gè)熱交換柱的入口的閥門(mén)部件；以及將部分氣體引導(dǎo)到所述一個(gè)或多個(gè)噴嘴的與上述燃燒區(qū)相連的部件。
2.如權(quán)利要求1所述的干燥器，其特征在于至少有兩個(gè)熱交換柱。
3.如權(quán)利要求1或2所述的干燥器，其特征在于至少多個(gè)噴嘴中的一些噴嘴是浮動(dòng)噴嘴，用于在殼體中浮動(dòng)地支承箔材。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的干燥器，其特征在于所述熱交換材料由無(wú)規(guī)則裝填介質(zhì)與結(jié)構(gòu)介質(zhì)組合而成。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的干燥器，其特征在于上述熱交換材料是單體材料。
6.如權(quán)利要求2或3所述的干燥器，其特征在于還包括其入口與所述閥門(mén)部件相連的截留室。
7.如權(quán)利要求1、2或3所述的干燥器，其特征在于還包括將可燃燃料引入所述至少一個(gè)熱交換柱的部件。
8.如權(quán)利要求1、2或3所述的干燥器，其特征在于上述熱交換材料含有催化劑。
9.如權(quán)利要求1、2或3所述的干燥器，其特征在于還包括與所述燃燒區(qū)相連的衰減部件。
10.如權(quán)利要求9所述的干燥器，其特征在于所述衰減部件降低壓力。
12.如權(quán)利要求9所述的干燥器，其特征在于所述衰減部件降低溫度。
13.如權(quán)利要求1所述的干燥器，其特征在于還包括所述回?zé)崾綗嵩粗械臏囟忍綔y(cè)部件，以及當(dāng)所述溫度探測(cè)部件探測(cè)到預(yù)定的溫度時(shí)，從所述回?zé)崾綗嵩闯槌霾糠謿怏w的旁路部件。
14.如權(quán)利要求1所述的干燥器，其特征在于還包括探測(cè)引入所述入口的氣體中揮發(fā)性有機(jī)溶劑濃度的傳感器。
15.如權(quán)利要求7所述的干燥器，其特征在于還包括探測(cè)引入所述入口的氣體中揮發(fā)性有機(jī)溶劑濃度的傳感器，以及所引入的可燃燃料量響應(yīng)探測(cè)到的濃度。
16.一種干燥運(yùn)行中的箔材材料的方法，包括將上述箔材輸送到具有干燥器氣氛的干燥器中；用多個(gè)噴嘴將加熱后的氣體吹到所述箔材上；抽出部分所述干燥器氣氛，通入組合的回?zé)崾綗嵩粗?，該回?zé)崾綗嵩窗ㄖ辽僖粋€(gè)與燃燒區(qū)相連的并包含熱交換材料的熱交換柱，以便加熱所述部分干燥器氣氛；在所述回?zé)崾綗嵩粗腥紵谒龈稍锲鳉夥罩械膿]發(fā)性污染物；以及將來(lái)自所述回?zé)崾綗嵩吹牟糠秩紵龤怏w引導(dǎo)到上述一個(gè)或多個(gè)噴嘴中。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于還包括探測(cè)所述干燥器氣氛中的揮發(fā)性污染物的濃度。
18.如權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于還包括將可燃燃料引導(dǎo)到所述至少一個(gè)熱交換柱中。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于加入的可燃?xì)怏w燃料量響應(yīng)探測(cè)到的揮發(fā)性污染物的濃度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種與回?zé)崾綗峤粨Q器(20)相組合的箔材干燥器,以及采用該干燥器干燥箔材的方法。本發(fā)明的裝置和方法先加熱(22)空氣,并以全組合方式,借助于與干燥裝置相組合的回?zé)崾饺紵考?將揮發(fā)性有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化成無(wú)害氣體。
文檔編號(hào)F23G7/07GK1308719SQ99808281
公開(kāi)日2001年8月15日 申請(qǐng)日期1999年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月7日
發(fā)明者P·G·賽德?tīng)? M·P·布里亞, S·J·扎加爾, A·魯爾 申請(qǐng)人:美格特克系統(tǒng)公司