專利名稱：一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法
技術領域：
本發明涉及碳纖維生產領域，特別涉及一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法。
背景技術：
21世紀，碳纖維以其作為纖維增強復合材料的優異性能，廣泛地被應用于航天航空、國防軍工、文體器材、醫用器材、新能源和土木建筑等領域，高性能碳纖維的需求量也快速加大。碳纖維制造過程包括預氧化、炭化、表面處理等步驟，每一步都對碳纖維的品質有著至關重要的影響。碳纖維生產能耗高、生產廢氣較難處理問題一直困擾著碳纖維生產制造產業，造成了碳纖維的生產成本一直居高不下。為了在碳纖維生產過程中節約能耗，現有技術有通過凈化器對廢氣進行凈化處理，再循環使用的節能方式，但是該處理方式在凈化過程中，造成大量的熱損失，熱量再利用效率較低；并且存在凈化不完全的可能，因而可能導致產品性能下降或生產設備的損壞；廢氣中的有害氣體未能被徹底處理，在排放過程中需要進行二次處理，增加了處理成本。
發明內容
本發明的發明目的，是為了克服現有技術的不足，提供一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法。本發明上述目的通過如下技術方案予以實現
一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，是將炭化階段爐膛產生的高溫廢氣經燃燒除去有害氣體后，通過三級換熱對其熱量進行利用，所述的三級換熱依次為
(1)經燃燒除去有害氣體后的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣，與氧化階段爐膛產生的廢氣進行一級換熱；
(2)經過一級換熱后的高溫廢氣與炭化階段所需的常溫惰性氣體進行二級換熱；
(3)經過二級換熱后的高溫廢氣與氧化階段所需的常溫新鮮空氣進行三級換熱；
經過步驟(I)的一級換熱后的氧化階段爐膛產生的廢氣作為助燃氣體，用于與未燃燒的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣混合燃燒。一般地，碳纖維生產過程包括氧化、炭化、表面處理幾個主要步驟。而炭化階段爐膛產生高溫廢氣通常溫度在85(Tl20(TC左右，并且其中含有HCN、NH3等有害氣體。通過直接對其進行充分燃燒的方法，可以使這些有害氣體轉化為可吸收的氧化物，有利于對其的去除。同時，產生的熱能也可以通過后續的熱交換得到進一步的利用。一般地，氧化階段爐膛產生的廢氣的溫度遠較炭化階段爐膛產生的高溫廢氣的溫度要低，通常在20(T30(TC，其中也含有HCN、NH3等有害氣體。需要進行燃燒處理后才能排放，而由于氧化階爐膛產生的廢氣中含有較高含量的氧氣，其能夠作為助燃氣體提高炭化階段爐膛產生的高溫廢氣燃燒時的熱效率，應該對其加以合理的利用。然而，由于氧化階段爐膛產生的廢氣溫度較低，直接與炭化階段爐膛產生的高溫廢氣進行混合容易導致熱損失，為了實現較高的熱利用率，選擇通過一級換熱對氧化階段爐膛產生的廢氣進行預熱。經預熱后的廢氣與未燃燒的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣混合，再進行燃燒，可以最大程度的保證熱量的利用。發明人還發現，如果將燃燒后的廢氣直接用于與常溫氮氣進行熱交換，由于二者的溫差較大，雖然氮氣也能得到預熱，但是過程中熱損失較大，因此，熱量的利用率不高。氧化階段爐膛產生的廢氣與燃燒后的廢氣的溫差相對較小，因此，熱交換的效率更高。其中，所述燃燒為在85(ri20(TC下進行燃燒。較高的溫度下進行燃燒，可以保證燃燒進行得更充分。其中，步驟(I)中，經燃燒后的高溫廢氣的溫度彡850°C。為了使燃燒進行得更充分，更合理的利用熱能，其中，所述燃燒的時間為2 20s。燃燒時間的長短，主要影響廢氣中的殘余氧化物的種類和含量。其中，所述燃燒時間可選5 15s。其中，經過一級換熱后的高溫廢氣的溫度變為55(T650°C，相應地，此時氧化階段爐膛產生的廢氣也被預熱至55(T 650°C。炭化階段需要高溫及無氧的過程，因此需要大量的溫度較高的惰性氣體，利用高溫廢氣中的熱量對于常溫惰性氣體進行二級換熱，可以實現對惰性氣體的預熱，降低炭化階段的能耗，更合理利用廢氣中的熱量。其中，經過二級換熱后的高溫廢氣的溫度變為大于等于450°C 小于550°C，相應地，此時炭化階段所需的常溫惰性氣體被預熱至大于等于450°C 小于550°C。常用地，選擇氮氣作為炭化階段所需的惰性氣體。氧化階段需要加熱以及新鮮空氣，利用高溫廢氣中的熱量進行對常溫新鮮空氣進行三級換熱，可以實現對新鮮空氣的預熱，可以降低氧化階段的能耗，更合理利用廢氣中的熱量。其中，經過三級換熱后的高溫廢氣的溫度變為10(T25(TC，相應地，此時氧化階段所需的新鮮空氣被預熱至10(T250°C。在體系的熱量得到合理的傳遞利用后，本申請還提供對生產過程中低溫廢氣的處理方式在步驟(3)之后將三級換熱后的高溫廢氣、炭化階段產生的其它廢氣、氧化階段產生的其它廢氣和表面處理階段產生的廢氣，收集合并，并采用堿液進行噴淋吸收處理。這里所述的其它廢氣，是指除爐膛產生的廢氣以外的廢氣，包括但不限于爐的其它部位產生的廢氣，這些廢氣的溫度一般在10(T200°C之間。上述這些廢氣中，含有較大量的氧化物，采用堿液進行噴淋吸收處理，一方面可以對其進行降溫，另一方面可以對氧化物進行吸收。經噴淋吸收處理后的廢氣溫度約為5(Tl20°C。其中，噴淋的方式可以為霧化噴淋。其中，所述堿液為摩爾濃度在0. 2^1. 5mol/L的堿液。其中，所述堿液為NaOH水溶液。經噴淋吸收處理后的廢氣可以直接進行排放。
本發明中，所述的炭化階段所需的常溫惰性氣體及氧化階段所需的常溫新鮮空氣的量，均為正常生產所需要的量。本發明通過選擇最合理的熱交換方式，充分利用燃燒后高溫氣體所含的熱量對生產過程中所需要用的氣體進行預熱，達到高的再利用率。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果
本發明所述方法可以最大程度地利用了炭化階段爐膛產生的高溫廢氣中的熱量，在極大程度上降低了整個碳纖維生產所需的能耗，高溫廢氣的熱量在碳纖維生產中的再利用率均在90%以 上，從而也極大地降低了碳纖維的生產成本；所述方法還可以全面解決碳纖維生產的各階段(包括氧化階段、炭化階段、表面處理階段)產生的廢氣的處理問題，燃燒的方式還能合理地將HCN、NH3等有害氣體轉化為容易處理的氧化物，經該方法處理后的廢氣對環境影響少，是一種環保的處理利用方法。
具體實施例方式下面結合一些具體實施方式
對本發明方法做進一步描述。具體實施例為進一步詳細說明本發明，非限定本發明的保護范圍，實施例中，所涉及的溫度值為平均值。高溫廢氣的熱量再利用率按下列公式估算。假設噴淋后廢水的熱量得到100%的利用。
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■絳后SiS V本的S瘦實施例I
一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，包括以下步驟
(1)高溫廢氣燃燒將碳纖維生產中炭化階段爐膛所產生的溫度為850°C的高溫廢氣，在850°C的溫度條件下燃燒2s，經燃燒后的廢氣溫度> 8500C ；
(2)一級換熱將碳纖維生產中氧化階段爐膛所產生的溫度為200°C的廢氣，與燃燒后的溫度> 850°C的廢氣進行熱交換，氧化爐廢氣被預熱至550°C，相應地，燃燒后的廢氣經一級換熱后的溫度降低至550°C ；
將已預熱至550°C的氧化爐廢氣作為助燃氣體，回用于與未燃燒的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣混合燃燒；
(3)二級換熱將炭化階段所需的常溫氮氣與溫度降低至550°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，氮氣被預熱至450°C，相應地，燃燒后的廢氣經二級換熱后的溫度降低至450°C ；
(4)三級換熱將氧化階段所需的常溫新鮮空氣與溫度降低至450°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，新鮮空氣被預熱至100°C，相應地，燃燒后的廢氣經三級換熱后的溫度降低至IOO0C ；
(5)廢氣的集中噴淋處理將三級換熱后的高溫廢氣、氧化階段產生的其它廢氣、炭化階段產生的其它廢氣和表面處理階段產生的廢氣集中收集起來，使用摩爾濃度0. 2mol/L的霧化NaOH水溶液進行噴淋吸收，經堿液噴淋吸收后廢氣溫度降至80°C。(6)廢氣排放將噴淋吸收處理后溫度為80°C的廢氣安全排放。本實施例中，高溫廢氣的熱量再利用率為94. 1%。實施例2一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，包括以下步驟
(1)高溫廢氣燃燒將碳纖維生產中炭化階段爐膛所產生的溫度為850°C的高溫廢氣，在850°C的溫度條件下燃燒11s，經燃燒后的廢氣溫度彡8500C ；
(2)一級換熱將碳纖維生產中氧化階段爐膛所產生的溫度為200°C的高溫廢氣，與燃燒后的溫度> 850°C的廢氣進行熱交換，氧化爐高溫廢氣被預熱至550°C，相應地，燃燒后的廢氣經一級換熱后的溫度降低至550°C ；
將已預熱至550°C的氧化爐廢氣作為助燃氣體，回用于與未燃燒的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣混合燃燒；
(3)二級換熱將炭化階段所需的常溫氮氣與溫度降低至550°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，氮氣被預熱至450°C，相應地，燃燒后的廢氣經二級換熱后的溫度降低至450°C ；
(4)三級換熱將氧化階段所需的常溫新鮮空氣與溫度降低至450°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，新鮮空氣被預熱至150°C，相應地，燃燒后的廢氣經三級換熱后的溫度降低至150。。；
(5)廢氣的集中噴淋處理將三級換熱后的高溫廢氣、氧化階段產生的其它廢氣、炭化階段產生的其它廢氣和表面處理階段產生的廢氣集中收集起來，使用摩爾濃度0. 8mol/L的霧化NaOH水溶液進行噴淋吸收，經堿液噴淋吸收后廢氣溫度降至50°C。(6)廢氣排放將噴淋吸收處理后溫度為50°C的廢氣安全排放。本實施例中，高溫廢氣的熱量再利用率為97. 6%。實施例3
一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，包括以下步驟
(1)高溫廢氣燃燒將碳纖維生產中炭化階段爐膛所產生的溫度為850°C的高溫廢氣，在850°C的溫度條件下燃燒20s，經燃燒后的廢氣溫度> 8500C ；
(2)一級換熱將碳纖維生產中氧化階段爐膛所產生的溫度為200°C的高溫廢氣，與燃燒后的溫度> 850°C的廢氣進行熱交換，氧化爐高溫廢氣被預熱至550°C，相應地，燃燒后的廢氣經一級換熱后的溫度降低至550°C ；
將已預熱至550°C的氧化爐廢氣作為助燃氣體，回用于與未燃燒的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣混合燃燒；
(3)二級換熱將炭化階段所需的常溫氮氣與溫度降低至550°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，氮氣被預熱至450°C，相應地，燃燒后的廢氣經二級換熱后的溫度降低至450°C ；
(4)三級換熱將氧化階段所需的常溫新鮮空氣與溫度降低至450°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，新鮮空氣被預熱至100°C，相應地，燃燒后的廢氣經三級換熱后的溫度降低至IOO0C ；
(5)廢氣的集中噴淋處理將三級換熱后的高溫廢氣、氧化階段產生的其它廢氣、炭化階段產生的其它廢氣和表面處理階段產生的廢氣集中收集起來，使用摩爾濃度I. 5mol/L的霧化NaOH水溶液進行噴淋吸收，經堿液噴淋吸收后廢氣溫度降至50°C。(6)廢氣排放將噴淋吸收處理后溫度為50°C的廢氣安全排放。本實施例中，高溫廢氣的熱量再利用率為97. 6%。實施例4
一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，包括以下步驟(1)高溫廢氣燃燒將碳纖維生產中炭化階段爐膛所產生的溫度為1000°c的高溫廢氣，在1000°c的溫度條件下燃燒2s，經燃燒后的廢氣溫度> IOOO0C ；
(2)一級換熱將碳纖維生產中氧化階段爐膛所產生的溫度為200°C的高溫廢氣，與燃燒后的溫度> IOOO0C的廢氣進行熱交換，氧化爐高溫廢氣被預熱至650°C，相應地，燃燒后的廢氣經一級換熱后的溫度降低至650°C ；
將已預熱至650°C的氧化爐廢氣作為助燃氣體，回用于與未燃燒的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣進行燃燒；
(3)二級換熱將炭化階段所需的常溫氮氣與溫度降低至650°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，氮氣被預熱至550°C，相應地，燃燒后的廢氣經二級換熱后的溫度降低至550°C ；
(4)三級換熱將氧化階段所需的常溫新鮮空氣與溫度降低至550°C的燃燒后的廢氣 進行熱交換，新鮮空氣被預熱至250°C，相應地，燃燒后的廢氣經三級換熱后的溫度降低至250 0C ；
(5)廢氣的集中噴淋處理將三級換熱后的高溫廢氣、氧化階段產生的其它廢氣、炭化階段產生的其它廢氣和表面處理階段產生的廢氣集中收集起來，使用摩爾濃度0. 2mol/L的霧化NaOH水溶液進行噴淋吸收，經堿液噴淋吸收后廢氣溫度降至120°C。(6)廢氣排放將噴淋吸收處理后溫度為120°C的廢氣安全排放。本實施例中，高溫廢氣的熱量再利用率為91%。實施例5
一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，包括以下步驟
(1)高溫廢氣燃燒將碳纖維生產中炭化階段爐膛所產生的溫度為1000°c的高溫廢氣，在1000°c的溫度條件下燃燒11s，經燃燒后的廢氣溫度彡IOOO0C ；
(2)一級換熱將碳纖維生產中氧化階段爐膛所產生的溫度為300°C的高溫廢氣，與燃燒后的溫度> IOOO0C的廢氣進行熱交換，氧化爐高溫廢氣被預熱至650°C，相應地，燃燒后的廢氣經一級換熱后的溫度降低至650°C ；
將已預熱至650°C的氧化爐廢氣作為助燃氣體，回用于與未燃燒的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣進行燃燒；
(3)二級換熱將炭化階段所需的常溫氮氣與溫度降低至650°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，氮氣被預熱至500°C，相應地，燃燒后的廢氣經二級換熱后的溫度降低至500°C ；
(4)三級換熱將氧化階段所需的常溫新鮮空氣與溫度降低至500°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，新鮮空氣被預熱至100°C，相應地，燃燒后的廢氣經三級換熱后的溫度降低至IOO0C ；
(5)廢氣的集中噴淋處理將三級換熱后的高溫廢氣、氧化階段產生的其它廢氣、炭化階段產生的其它廢氣和表面處理階段產生的廢氣集中收集起來，使用摩爾濃度0. 8mol/L的霧化NaOH水溶液進行噴淋吸收，經堿液噴淋吸收后廢氣溫度降至80°C。(6)廢氣排放將噴淋吸收處理后溫度為80°C的廢氣安全排放。本實施例中，高溫廢氣的熱量再利用率為95%。實施例6
一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，包括以下步驟
(I)高溫廢氣燃燒將碳纖維生產中炭化階段爐膛所產生的溫度為1000°c的高溫廢氣，在1000°c的溫度條件下燃燒20s，經燃燒后的廢氣溫度> IOOO0C ；
(2)一級換熱將碳纖維生產中氧化階段爐膛所產生的溫度為250°C的高溫廢氣，與燃燒后的溫度> 850°C的廢氣進行熱交換，氧化爐高溫廢氣被預熱至600°C，相應地，燃燒后的廢氣經一級換熱后的溫度降低至600°C ；
將已預熱至600°C的氧化爐廢氣作為助燃氣體，回用于與未燃燒的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣進行燃燒；
(3)二級換熱將炭化階段所需的常溫氮氣與溫度降低至600°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，氮氣被預熱至500°C，相應地，燃燒后的廢氣經二級換熱后的溫度降低至500°C ；
(4)三級換熱將氧化階段所需的常溫新鮮空氣與溫度降低至500°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，新鮮空氣被預熱至200°C，相應地，燃燒后的廢氣經三級換熱后的溫度降低至·200 0C ；
(5)廢氣的集中噴淋處理將三級換熱后的高溫廢氣、氧化階段產生的其它廢氣、炭化階段產生的其它廢氣和表面處理階段產生的廢氣集中收集起來，使用摩爾濃度I. 5mol/L的霧化NaOH水溶液進行噴淋吸收，經堿液噴淋吸收后廢氣溫度降至100°C。(6)廢氣排放將噴淋吸收處理后溫度為100°C的廢氣安全排放。本實施例中，高溫廢氣的熱量再利用率為93%。實施例7
一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，包括以下步驟
(1)高溫廢氣燃燒將碳纖維生產中炭化階段爐膛所產生的溫度為1200°C的高溫廢氣，在1200°C的溫度條件下燃燒15s，經燃燒后的廢氣溫度彡12000C ；
(2)一級換熱將碳纖維生產中氧化階段爐膛所產生的溫度為200°C的高溫廢氣，與燃燒后的溫度> 1200°C的廢氣進行熱交換，氧化爐高溫廢氣被預熱至550°C，相應地，燃燒后的廢氣經一級換熱后的溫度降低至550°C ；
將已預熱至550°C的氧化爐廢氣作為助燃氣體，回用于與未燃燒的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣進行燃燒；
(3)二級換熱將炭化階段所需的常溫氮氣與溫度降低至550°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，氮氣被預熱至450°C，相應地，燃燒后的廢氣經二級換熱后的溫度降低至450°C ；
(4)三級換熱將氧化階段所需的常溫新鮮空氣與溫度降低至450°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，新鮮空氣被預熱至100°C，相應地，燃燒后的廢氣經三級換熱后的溫度降低至IOO0C ；
(5)廢氣的集中噴淋處理將三級換熱后的高溫廢氣、氧化階段產生的其它廢氣、炭化階段產生的其它廢氣和表面處理階段產生的廢氣集中收集起來，使用摩爾濃度0. 2mol/L的霧化NaOH水溶液進行噴淋吸收，經堿液噴淋吸收后廢氣溫度降至80°C。(6)廢氣排放將噴淋吸收處理后溫度為80°C的廢氣安全排放。本實施例中，高溫廢氣的熱量再利用率為95. 8%。實施例8
一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，包括以下步驟
(I)高溫廢氣燃燒將碳纖維生產中炭化階段爐膛所產生的溫度為1200°C的高溫廢氣，在1200°C的溫度條件下燃燒11s，經燃燒后的廢氣溫度彡12000C ；(2)一級換熱將碳纖維生產中氧化階段爐膛所產生的溫度為200°C的高溫廢氣，與燃燒后的溫度> 1200°C的廢氣進行熱交換，氧化爐高溫廢氣被預熱至550°C，相應地，燃燒后的廢氣經一級換熱后的溫度降低至550°C ；
將已預熱至550°C的氧化爐廢氣作為助燃氣體，回用于與未燃燒的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣進行燃燒；
(3)二級換熱將炭化階段所需的常溫氮氣與溫度降低至550°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，氮氣被預熱至500°C，相應地，燃燒后的廢氣經二級換熱后的溫度降低至500°C ；
(4)三級換熱將氧化階段所需的常溫新鮮空氣與溫度降低至5 00°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，新鮮空氣被預熱至250°C，相應地，燃燒后的廢氣經三級換熱后的溫度降低至250 0C ；
(5)廢氣的集中噴淋處理將三級換熱后的高溫廢氣、氧化階段產生的其它廢氣、炭化階段產生的其它廢氣和表面處理階段產生的廢氣集中收集起來，使用摩爾濃度0. 8mol/L的霧化NaOH水溶液進行噴淋吸收，經堿液噴淋吸收后廢氣溫度降至120°C。(6)廢氣排放將噴淋吸收處理后溫度為120°C的廢氣安全排放。本實施例中，高溫廢氣的熱量再利用率為92. 5%。實施例9
一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，包括以下步驟
(1)高溫廢氣燃燒將碳纖維生產中炭化階段爐膛所產生的溫度為1200°C的高溫廢氣，在1200°C的溫度條件下燃燒5s，經燃燒后的廢氣溫度> 12000C ；
(2)一級換熱將碳纖維生產中氧化階段爐膛所產生的溫度為300°C的高溫廢氣，與燃燒后的溫度> 850°C的廢氣進行熱交換，氧化爐高溫廢氣被預熱至650°C，相應地，燃燒后的廢氣經一級換熱后的溫度降低至650°C ；
將已預熱至650°C的氧化爐廢氣作為助燃氣體，回用于與未燃燒的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣進行燃燒；
(3)二級換熱將炭化階段所需的常溫氮氣與溫度降低至650°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，氮氣被預熱至450°C，相應地，燃燒后的廢氣經二級換熱后的溫度降低至450°C ；
(4)三級換熱將氧化階段所需的常溫新鮮空氣與溫度降低至450°C的燃燒后的廢氣進行熱交換，新鮮空氣被預熱至200°C，相應地，燃燒后的廢氣經三級換熱后的溫度降低至200 0C ；
(5)廢氣的集中噴淋處理將三級換熱后的高溫廢氣、氧化階段產生的其它廢氣、炭化階段產生的其它廢氣和表面處理階段產生的廢氣集中收集起來，使用摩爾濃度I. 5mol/L的霧化NaOH水溶液進行噴淋吸收，經堿液噴淋吸收后廢氣溫度降至100°C。(6)廢氣排放將噴淋吸收處理后溫度為100°C的廢氣安全排放。本實施例中，高溫廢氣的熱量再利用率為94. 2%。對比例I
一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，包括以下步驟
(1)高溫廢氣燃燒將碳纖維生產中炭化階段爐膛所產生的溫度為850°C的高溫廢氣，在850°C的溫度條件下燃燒2s，經燃燒后的廢氣溫度> 8500C ；
(2)一級換熱將炭化階段所需的常溫氮氣，與燃燒后的溫度> 850°C的廢氣進行熱交換，氮氣被預熱至700°C，相應地，燃燒后的廢氣經一級換熱后的溫度降低至700°C ；
(3)廢氣的噴淋處理將一級換熱后的高溫廢氣，使用摩爾濃度0. 2mol/L的霧化NaOH水溶液進行噴淋吸收，經堿液噴淋吸收后廢氣溫度降至680°C。(6)廢氣排放將噴淋吸收處理后溫度為680°C的廢氣需要經過進一步降溫處理，才能進行安全排放。本對比例中，高溫廢氣的熱量再利用率為23. 5%。對比例2
一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，包括以下步驟
(1)高溫廢氣燃燒將碳纖維生產中炭化階段爐膛所產生的溫度為850°C的高溫廢氣，在850°C的溫度條件下燃燒2s，經燃燒后的廢氣溫度> 8500C ；
(2)一級換熱將氧化階段所需的常溫新鮮空氣，與燃燒后的溫度> 8500C的廢氣進行熱交換，空氣被預熱至550°C，相應地，燃燒后的廢氣經一級換熱后的溫度降低至550°C ；
(3)廢氣的噴淋處理將一級換熱后的高溫廢氣，使用摩爾濃度0.2mol/L的霧化NaOH水溶液進行噴淋吸收，經堿液噴淋吸收后廢氣溫度降至530°C
(6)廢氣排放將噴淋吸收處理后溫度為530°C的廢氣需要經過進一步降溫處理，才能進行安全排放。本對比例中，高溫廢氣的熱量再利用率為41. 2%。對比例3
一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，包括以下步驟
(1)高溫廢氣燃燒將碳纖維生產中炭化階段爐膛所產生的溫度為850°C的高溫廢氣，在850°C的溫度條件下燃燒20s，經燃燒后的廢氣溫度> 8500C ；
(2)一級換熱將炭化階段所需的常溫氮氣，與燃燒后的溫度> 850°C的廢氣進行熱交換，氮氣被預熱至700°C，相應地，燃燒后的廢氣經一級換熱后的溫度降低至700°C ；
(3)二級換熱將氧化階段所需的常溫新鮮空氣與溫度降低至700°C的一級換熱后的高燃燒后的廢氣進行熱交換，新鮮空氣被預熱至350°C，相應地，燃燒后的廢氣經二級換熱后的溫度降低至350°C ；
(5)廢氣的噴淋處理將二級換熱后的高溫廢氣，使用摩爾濃度0. 2mol/L的霧化NaOH水溶液進行噴淋吸收，經堿液噴淋吸收后廢氣溫度降至330°C。(6)廢氣排放將噴淋吸收處理后溫度為330°C的廢氣需要經過進一步降溫處理，才能進行安全排放。本對比例中，高溫廢氣的熱量再利用率為64. 7%。以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
權利要求
1.一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，其特征在于炭化階段爐膛產生的高溫廢氣經燃燒除去有害氣體后，通過三級換熱對其熱量進行利用，所述的三級換熱依次為 (1)經燃燒除去有害氣體后的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣，與氧化階段爐膛產生的廢氣進行一級換熱； (2)經過一級換熱后的高溫廢氣與炭化階段所需的常溫惰性氣體進行二級換熱； (3)經過二級換熱后的高溫廢氣與氧化階段所需的常溫新鮮空氣進行三級換熱； 經過步驟(I)的一級換熱后的氧化階段爐膛產生的廢氣作為助燃氣體，用于與未燃燒的炭化階段爐膛產生的高溫廢氣混合燃燒。
2.如權利要求I所述碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，其特征在于，所述燃燒為在85(Tl20(TC下進行燃燒。
3.如權利要求I所述碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，其特征在于，經燃燒后的高溫廢氣的溫度≥850°C。
4.如權利要求I所述碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，其特征在于所述燃燒的時間為2 20S。
5.如權利要求I所述碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，其特征在于所述經過一級換熱后的高溫廢氣的溫度為55(T650°C。
6.如權利要求I所述碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，其特征在于所述經過二級換熱后的高溫廢氣的溫度為大于等于450°C 小于550°C。
7.如權利要求I所述碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，其特征在于經過三級換熱后的高溫廢氣的溫度為10(T250°C。
8.如權利要求I所述碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，其特征在于在步驟(3)之后還進一步包括收集三級換熱后的高溫廢氣、炭化階段產生的其它廢氣、氧化階段產生的其它廢氣和表面處理階段產生的廢氣，并用堿液進行噴淋吸收處理。
9.如權利要求I所述碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，其特征在于所述堿液的摩爾濃度為0. 2 I. 5mol/L。
10.如權利要求I所述碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法，其特征在于經噴淋吸收處理后的廢氣直接進行排放。
全文摘要
本發明公開一種碳纖維生產廢氣的綜合處理利用方法。該方法包括將炭化階段爐膛產生的高溫廢氣經燃燒除去有害氣體后，通過三級換熱對其熱量進行利用。所述方法可以最大程度地利用了炭化階段爐膛產生的高溫廢氣中的熱量，在極大程度上降低了整個碳纖維生產所需的能耗，高溫廢氣的熱量在碳纖維生產中的再利用率在90%以上，從而也極大地降低了碳纖維的生產成本；所述方法還可以全面解決碳纖維生產的氧化階段、炭化階段、表面處理階段等各階段產生的廢氣的處理問題，燃燒的方式還能合理地將HCN、NH3等有害氣體轉化為容易處理的氧化物，經該方法處理后的廢氣對環境影響少，是一種環保的處理利用方法。
文檔編號F27D17/00GK102954700SQ20121040641
公開日2013年3月6日 申請日期2012年10月23日 優先權日2012年10月23日
發明者雷震, 宋威, 蔡彤旻, 黃險波, 黃有平, 辛偉, 馬雷 申請人:金發科技股份有限公司