本實(shí)用新型涉及碳纖維廢氣處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶冷卻外殼的多段式直燃爐。

背景技術(shù)：

炭化處理是碳纖維生產(chǎn)過程中的必要環(huán)節(jié)，從炭化爐排放出高溫的廢氣，其溫度在500-1000℃，廢氣以氮?dú)鉃橹?，污染物成分主要是氰化氫、一氧化碳、氨氣、焦油等。由于這部分廢氣的氣體總量很少，所以廢氣污染物的濃度很高。而氰化氫是國(guó)家有毒有害物質(zhì)名錄里的一種劇毒物質(zhì)，具有極大的毒害性，另外一氧化碳、氨氣、焦油等也有一定的毒害性和刺激性，因此，這些廢氣必須經(jīng)過高效處理，方能達(dá)標(biāo)排放。由于廢氣的溫度高、濃度大，國(guó)家的排放限值非常低，所以普通的技術(shù)手段均無法處理。采用直接燃燒的方法，是一種可行的方案，多段式直燃爐則是直接燃燒的一種新型可靠的處理設(shè)備，廢氣去除效率高，而且氮氧化物排放濃度低。多段式直燃爐處理碳纖維炭化爐廢氣的基本原理是將廢氣處理分三步進(jìn)行，首先在1100℃以上的高溫下貧氧燃燒，使廢氣中的有害成分發(fā)生還原反應(yīng)，氰化氫、氨氣、焦油等還原為氮?dú)狻⒁谎趸?、氫氣，然后?duì)還原后的氣體噴水降溫，使溫度降至760℃以上，最后降溫后的氣體再與空氣中的氧氣發(fā)生氧化分解反應(yīng)，用以徹底去除破壞之前還原反應(yīng)生成的氫氣、一氧化碳、以及殘留的碳?xì)浠衔?，從而?shí)現(xiàn)廢氣的徹底凈化。

目前，多段式直燃爐還原區(qū)的反應(yīng)溫度高達(dá)1100多攝氏度，現(xiàn)多采用保溫棉對(duì)爐體內(nèi)部進(jìn)行保溫，但保溫棉厚度達(dá)到一定程度以后，直燃爐的外殼溫度會(huì)下降的比較緩慢，一般爐體加裝保溫棉之后外殼表面溫度尚有120℃以上，外殼溫度高不僅造成熱能損失，增加運(yùn)行成本，還存在一定程度的安全問題，這就需要從技術(shù)角度和經(jīng)濟(jì)角度平衡考慮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種帶冷卻外殼的多段式直燃爐，它可以解決現(xiàn)有技術(shù)中多段式直燃爐的熱量損失大，直燃爐外殼溫度高的問題。為了解決上述問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型提供一種帶冷卻外殼的多段式直燃爐，包括內(nèi)爐體與外殼體，所述內(nèi)爐體設(shè)于所述外殼體內(nèi)部，兩者之間形成冷卻腔體，所述內(nèi)爐體的內(nèi)壁連接保溫層，所述內(nèi)爐體的內(nèi)部包括依次設(shè)置的還原室、冷卻室及氧化室，所述還原室連接廢氣進(jìn)氣管，所述氧化室連接排氣管，所述外殼體上設(shè)有冷空氣進(jìn)氣口，所述冷卻腔體連接排熱導(dǎo)管，所述排熱導(dǎo)管上設(shè)有排氣風(fēng)機(jī)。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述還原室連接燃燒機(jī)，所述冷卻室連接液體噴霧器，所述氧化室連接氧化空氣進(jìn)氣管。

進(jìn)一步的技術(shù)效果，所述燃燒機(jī)為在還原室提供反應(yīng)所需要的熱量，所述液體噴霧器向冷卻室內(nèi)噴灑水噴霧，有助于冷卻室內(nèi)的氣體快速降溫，空氣進(jìn)氣管為氧化室提供氧化反應(yīng)所需要的氧氣。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述保溫層為蓄熱陶瓷纖維棉層，設(shè)于所述還原室內(nèi)的部分保溫層的表面覆蓋有輕質(zhì)澆注料層。

進(jìn)一步的技術(shù)效果，保溫采用輕質(zhì)澆注料與陶瓷纖維棉相接結(jié)合的方式，在確保內(nèi)爐體的外壁溫度不會(huì)過高的同時(shí)，減輕了直燃爐的重量。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述還原室內(nèi)設(shè)有扼流圈，所述扼流圈環(huán)繞所述還原室的內(nèi)壁并在還原室的內(nèi)壁上形成環(huán)狀凸起。

進(jìn)一步的技術(shù)效果，所述扼流圈使廢氣在還原區(qū)形成充分的繞流，確保廢氣能夠充分的反應(yīng)。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述冷空氣進(jìn)氣口包括設(shè)于所述外殼體上的復(fù)數(shù)個(gè)空氣進(jìn)氣孔，所述排熱導(dǎo)管設(shè)于所述冷卻腔體靠近所述還原室的一端。

進(jìn)一步的技術(shù)效果，冷的空氣由空氣進(jìn)氣孔進(jìn)入冷卻腔體，空氣進(jìn)氣孔分布在外殼體的各個(gè)位置，使得冷的空氣從不同的角度進(jìn)入冷卻腔體，保證冷的空氣與內(nèi)爐體的外壁能夠充分換熱。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的多段式直燃爐在外部設(shè)置了外殼體，外殼體與內(nèi)爐體之間形成冷卻腔體，冷的空氣在排氣風(fēng)機(jī)的抽送下經(jīng)空氣進(jìn)氣口進(jìn)入冷卻腔體，冷的空氣與溫度較高的內(nèi)爐體外壁進(jìn)行對(duì)流換熱，使得內(nèi)爐體的外壁溫度下降，冷的空氣經(jīng)預(yù)熱以后被送往車間再利用。本實(shí)用新型的工藝簡(jiǎn)單，熱能回收率高，外殼體及排氣風(fēng)機(jī)的成本很低，節(jié)省了設(shè)備的制造成本，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的平衡。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)用新型多段式直燃爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，附圖標(biāo)記具體說明如下：內(nèi)爐體1、外殼體2、冷卻腔體3、還原室4、冷卻室5、氧化室6、燃燒機(jī)7、廢氣進(jìn)氣管8、液體噴霧器9、氧化空氣進(jìn)氣管10、蓄熱陶瓷纖維棉層11、輕質(zhì)澆注料層12、扼流圈13、排氣管14、空氣進(jìn)氣孔15、排熱導(dǎo)管16、排氣風(fēng)機(jī)17。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種帶冷卻外殼的多段式直燃爐，多段式直燃爐為水平臥式設(shè)計(jì)，呈圓筒形，包括內(nèi)爐體1與外殼體2，內(nèi)爐體1設(shè)于外殼體2內(nèi)部，兩者之間形成冷卻腔體3，內(nèi)爐體1的內(nèi)壁連接保溫層，保溫層為蓄熱陶瓷纖維棉層11，設(shè)于還原室4內(nèi)的部分保溫層的表面覆蓋有輕質(zhì)澆注料層12。內(nèi)爐體1的內(nèi)部包括依次設(shè)置的還原室4、冷卻室5及氧化室6，還原室4連接廢氣進(jìn)氣管8，氧化室6連接排氣管14，外殼體2上設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)空氣進(jìn)氣孔15，冷卻腔體3連接排熱導(dǎo)管16，排熱導(dǎo)管16設(shè)于冷卻腔體3靠近還原室4的一端，排熱導(dǎo)管16上設(shè)有排氣風(fēng)機(jī)17。還原室4連接燃燒機(jī)7，還原室4內(nèi)設(shè)有扼流圈13，扼流圈13環(huán)繞還原室4的內(nèi)壁并在還原室4的內(nèi)壁上形成環(huán)狀凸起，冷卻室5連接液體噴霧器9，氧化室6連接氧化空氣進(jìn)氣管10。

工作過程：

還原室4內(nèi)的反應(yīng)溫度在1000℃-1200℃之間，以含氮?dú)鉃橹鞯亩栊蕴炕癄t廢氣首先進(jìn)入還原室4，在貧氧狀態(tài)下，廢氣中的氰化氫、氨氣、焦油、碳?xì)浠衔锏劝l(fā)生還原反應(yīng)，生產(chǎn)氮?dú)?、一氧化碳、氫氣，避免了在高溫下氮氧化物的產(chǎn)生，還原室4的末端設(shè)置了耐火的扼流圈13，可以使燃燒器噴出的熱氣流與廢氣充分混合，扼流圈13可使還原區(qū)保持在1200℃并保持1秒的停留時(shí)間，以便廢氣充分反應(yīng)。

冷卻室5內(nèi)的爐腔采用文丘里式設(shè)計(jì)，可以最大限度地混合熱氣和冷卻介質(zhì)，采用的冷卻介質(zhì)是水，通過壓縮空氣以水噴霧的方式注入冷卻室5，利用水的汽化潛熱，快速吸收廢氣中的大量熱量，達(dá)到降溫的目的，由于水的汽化潛熱很大，所用水量很少，不會(huì)對(duì)廢氣總量產(chǎn)生影響，通過控制加入的水霧量，保證經(jīng)冷卻室5降溫后的熱氣溫度不低于760℃，以便后續(xù)在氧化室6進(jìn)行氧化反應(yīng)。

氧化室6主要是將還原室4產(chǎn)生的氫氣、一氧化碳、以及殘留的碳?xì)浠衔镅趸纸猓_(dá)到徹底去除破壞廢氣的目的。氧化室6設(shè)計(jì)的停留時(shí)間為1秒，以確保氫氣、一氧化碳、碳?xì)浠衔锱c空氣氧化充分。由于氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致氣體溫度上升，由于加入的氧化空氣是常溫氣體，經(jīng)過氧化、混合加熱后保證反應(yīng)后的氣體溫度低于980℃，可以有效避免氮氧化物在氧化室6室的產(chǎn)生。經(jīng)過氧化室6的處理，廢氣得到充分氧化，被處理干凈，而且避免了氮氧化物的產(chǎn)生，總體的排放濃度符合國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。

外殼體2與內(nèi)爐體1之間形成有冷卻腔體3，冷的空氣在排氣風(fēng)機(jī)17的抽送下經(jīng)空氣進(jìn)氣口進(jìn)入冷卻腔體3，冷的空氣與溫度較高的內(nèi)爐體1外壁進(jìn)行對(duì)流換熱，使得內(nèi)爐體1的外壁溫度下降，冷的空氣經(jīng)預(yù)熱以后被送往車間再利用，有效的回收了反應(yīng)的熱能。

以上應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行闡述，只是用于幫助理解本實(shí)用新型，并不用以限制本實(shí)用新型。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演、變形或替換。