專利名稱：以揮發(fā)性有機(jī)化合物為熱源的涂層裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于涂層裝置，特別是有效排出象紡織品涂層器、皮革涂層器、塑料涂層器的涂層過程中釋放出的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCVolatile Organic Compound)，同時(shí)把此過程中所放出的熱利用為烘干器熱源，催化燃燒方式的涂層裝置及其有關(guān)的方法。
目前使用的大部分涂層裝置是在鍋爐里加熱熱媒質(zhì)，并利用這種熱媒質(zhì)在烤爐里生成熱風(fēng)，從而供應(yīng)烘干時(shí)所需的熱。但是在烘干過程中釋放出的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC下面稱作“VOC”)，變成氣體狀態(tài)的溶劑，其具有稀釋作用，并以氣體的狀態(tài)排出于空氣中。在烘干過程中發(fā)生的VOC會(huì)導(dǎo)致癌癥等，對(duì)人體有相當(dāng)大的害處；并受太陽(yáng)光時(shí)與氮氧化物進(jìn)行反應(yīng)，生成光學(xué)煙霧；還有造成地球溫室化與破壞臭氧氣層的問題。
1995年12月，在韓國(guó)內(nèi)通過大氣環(huán)境保護(hù)法的修訂，制定了與VOC有關(guān)的規(guī)定。因此，從1999年起，依據(jù)大氣環(huán)境保護(hù)法第28條第2規(guī)定，在指定的大氣環(huán)境規(guī)定地區(qū)限制VOC的使用。
在涂層過程中發(fā)出的VOC雖然是環(huán)境污染物質(zhì)，但其本身具有熱量，因此，如果妥善利用的話，會(huì)成為很好的燃料。所以在紡織品涂層中，在VOC的濃度低的情況下，把它濃縮并催化燃燒，這種方法就是注冊(cè)專利的專利公開號(hào)碼98-551(第一現(xiàn)有發(fā)明)。能使液化氣(LPG)和VOC兼用的低溫催化燃燒爐子和纖維涂層烘干器成了注冊(cè)專利的專利公開號(hào)碼99-75803(第二現(xiàn)有發(fā)明)。
第一現(xiàn)有方法是把在烘干器里發(fā)出的低濃度VOC濃縮后使用，第二現(xiàn)有方法是為了有效提高產(chǎn)生熱的供應(yīng)，可接近紡織物后進(jìn)行加熱的催化燃燒爐子，它能加大烘干加熱面積。雖然第一現(xiàn)有方法具備濃縮VOC的裝置，但其裝置的價(jià)格昂貴，從經(jīng)濟(jì)上增加一些負(fù)擔(dān)；第二現(xiàn)有方法是改變催化燃燒方式的。因此，如果想直接利用在燃燒過程中發(fā)出的熱的話，燃燒器和催化劑的形式也要隨之改變。
為了解決所述存在的問題，本發(fā)明用低費(fèi)用，以涂層過程中發(fā)生的濃度高的揮發(fā)性有機(jī)化合物為自身熱源，進(jìn)行催化燃燒并把它用于涂層物的烘干。
以實(shí)現(xiàn)所述的技術(shù)性課題為目的，以本發(fā)明的揮發(fā)性有機(jī)化合物為熱源的涂層裝置及其方法是用于從工程中排出的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的濃度為高濃度，即高于1500ppm的涂層裝置。因此，本發(fā)明在經(jīng)濟(jì)上有著不需要濃縮VOC裝置的好處。所以，本發(fā)明不具備濃縮裝置，而是具備直接催化燃燒VOC的裝置。
為催化燃燒，本發(fā)明使VOC的溫度上升到可進(jìn)行催化反應(yīng)的溫度，并用混合形式的催化燃燒器催化燃燒，此時(shí)，使用的催化燃燒器與擴(kuò)散式催化燃燒器相比，反應(yīng)面積小，使空氣與燃料事先混合，進(jìn)入到催化層的一面，并在催化表面進(jìn)行反應(yīng)后，從另一面排出去。因此，在燃燒反應(yīng)中產(chǎn)生的熱不能加熱反應(yīng)氣體(燃料與空氣的混合氣體或包含揮發(fā)性有機(jī)化合物的氣體)，從而利用另外的熱交換器加熱反應(yīng)氣體。
本發(fā)明是在涂層裝置的起動(dòng)初期，即在工程中還未放出可燃性氣體VOC時(shí)為了自行解決所需的補(bǔ)助熱供應(yīng)裝置，作為補(bǔ)助熱源使用液化石油氣(LPG液化氣)，它的催化燃燒特性與在大部分涂層過程中用為主要溶劑的甲苯類似。
因此，本發(fā)明的涂層裝置有如下的特征涂層裝置包含以用熱風(fēng)蒸發(fā)涂層物里含有的溶劑的方式烘干涂層物的烘干器；用燃燒燃料方法排氣的燃燒器；把燃燒器里排放的排氣和空氣按一定當(dāng)量比混合，并把它調(diào)到適當(dāng)?shù)臏囟戎螅俟?yīng)到用在烘干器的熱風(fēng)的混合器。
該涂層裝置包含通過燃燒器排出所述烘干器里放出的蒸發(fā)氣體，然后把尚未進(jìn)入混合器的排氣用熱交換的方式進(jìn)行加熱，再把它利用為所述燃燒室燃料的熱交換器；燃燒器含有幫助加熱蒸發(fā)氣體燃燒的燃燒催化劑。
如所述，本發(fā)明的涂層裝置是可應(yīng)用于以現(xiàn)有的熱媒質(zhì)和熱風(fēng)烘干紡織品、皮革、塑料的涂層裝置。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，以涂層工程中釋放出的揮發(fā)性有機(jī)化合物為熱源的涂層裝置的簡(jiǎn)略圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，混合烤爐的排氣與空氣的第一可變混合器的狀態(tài)圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，混合高溫的催化燃燒排氣氣體和空氣的第二可變混合器的狀態(tài)圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，從催化燃燒器的出、入口溫度而換算揮發(fā)性有機(jī)物濃度的圖像。
圖1是按照本發(fā)明的實(shí)施例，以在涂層過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物為熱源的涂層裝置的概略圖。如圖1所示，本發(fā)明的涂層裝置以烘干器100，第一可變混合器200，熱交換器300，催化燃燒器400，可變分配器500，第二可變混合器600以及多數(shù)的送風(fēng)器710，720，730，740構(gòu)成。在涂層裝置的起動(dòng)初期，即在從涂層物中產(chǎn)生VOC之前，用混合器800把液化石油氣Pg和空氣A1混合成混合氣體g1，通過送風(fēng)器720把該混合氣體g1供應(yīng)到第一可變混合器200。
這樣，供應(yīng)到第一可變混合器200的混合空氣通過電預(yù)熱或者熱交換器300加熱到催化燃燒的反應(yīng)溫度，然后傳達(dá)到催化燃燒器400再燃燒，從而給烘干器100提供所需的熱量。
如所述，產(chǎn)生初期熱量，并向烘干器100供熱量。
把熱量提供到烘干器100之后，烘干器100里的紡織品、皮革、塑料隨之變干，這時(shí)含在涂層液里的有機(jī)溶劑揮發(fā)，然后通過送風(fēng)器710被排到熱風(fēng)烤爐100外。
含有從烘干器100被排出的揮發(fā)性有機(jī)溶劑的排氣g2是VOC，為了催化層的溫度調(diào)節(jié)和完全燃燒，而被送到第一可變混合器200。
第一可變混合器200用送風(fēng)器720被送到VOC的空氣以適當(dāng)?shù)谋壤旌?，然后把這個(gè)混合氣g3送到熱交換器300。
若想更詳細(xì)的了解，請(qǐng)看圖2。第一可變混合器200把從送風(fēng)器710進(jìn)入的VOCg1和從送風(fēng)器720進(jìn)入的空氣g2混合的氣體g3供應(yīng)到熱交換器300。這時(shí)，第一可變混合器200在涂層裝置初期階段，只供應(yīng)液化石油氣Pg和空氣A1的混合氣體g1。如果涂層裝置開始進(jìn)行烘干，并產(chǎn)生VOC時(shí)，根據(jù)排氣的溫度和當(dāng)量比，供應(yīng)空氣并進(jìn)行調(diào)節(jié)。
然后，熱交換器300從催化燃燒排氣g8取熱，和混合氣進(jìn)行熱交換，并提升混合氣g3的溫度，再把高溫的催化燃燒排氣g4傳送給催化燃燒裝置，即催化燃燒器400。
這時(shí)，供到熱交換器300的催化燃燒排氣g8中，由于熱交換而變低溫的排氣被放出外部。這時(shí)被排除的氣體VOC完全被燃燒，所以對(duì)大氣環(huán)境毫無影響。
催化燃燒器400把通過熱交換器300排出的高溫氣體催化燃燒掉，并且把此時(shí)釋放出的高溫催化燃燒排氣g5傳到可變分配器500。
可變分配器500把在催化燃燒器400里產(chǎn)生的高溫催化燃燒排氣g5按一定比例分配?？勺兎峙淦鞣峙?00的一個(gè)催化燃燒排氣g6被傳到熱風(fēng)烤爐100，其他的催化燃燒排氣g7被傳到熱交換器300。
被傳到熱交換器300的催化燃燒排氣g7通過送風(fēng)器730傳到熱交換器，然后把熱交換器300里的氣體提升到一定溫度其具有促使催化反應(yīng)的溫度，等溫度下降之后，被排到大氣中。
另一方面，傳到熱風(fēng)烤爐機(jī)100的高溫催化燃燒排氣g6傳到第二可變混合器600，然后與空氣A2混合，再被供應(yīng)到烘干器100。
若想更詳細(xì)地了解，請(qǐng)看圖3。第二可變混合器600是把高溫催化燃燒排氣g6調(diào)到適合于烘干的溫度而設(shè)置的，它能提高烘干效率。為了方便地調(diào)節(jié)烤爐機(jī)入口的溫度，與催化層出口的排氣溫度相比例，而調(diào)節(jié)被吸入的空氣A2量。
在所述的內(nèi)容中，作為催化層可采用在市場(chǎng)上容易購(gòu)買的蜂窩類型，泡沫類型，纖維類型，或網(wǎng)狀類型。做材料使用瓷器或金屬，做催化活性物采用白金，鈀鐳等貴金屬或鈣鈦礦形態(tài)的復(fù)合氧化物的催化劑。
在第二可變混合器600里調(diào)好溫度的排氣g9，通過送風(fēng)器740供應(yīng)到烘干器100。被供到烘干器100的VOC催化燃燒熱能烘干供干器100里的涂層物。
如所述，因排氣的溫度很低，不能催化燃燒，所以要加熱到能引起催化燃燒的溫度，并且整個(gè)系統(tǒng)是采用燃燒排氣的循環(huán)方式，因此若一定量的空氣被供應(yīng)，同量的排氣要被釋放出來。因此，按一定比例分配高溫催化燃燒排氣是為了最大限度地利用在此過程中發(fā)出的熱能。
在這里，如果要調(diào)節(jié)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的催化燃燒裝置的溫度和當(dāng)量比，必須先測(cè)試VOC的濃度。但是，濃度測(cè)試裝置的費(fèi)用昂貴，故本發(fā)明不采用濃度測(cè)試裝置，而采用了催化燃燒器400的入口溫度和出入口的溫度差(溫度變化)而計(jì)算的大概值。用這種方式計(jì)算出來的值，調(diào)節(jié)各個(gè)可變混合器200、600的流路開口比率和當(dāng)量比。
圖4是在VOC由甲苯被構(gòu)成的時(shí)候，利用催化燃燒器的入口溫度和出入口溫度差，而計(jì)算濃度的圖像。
下面是用本發(fā)明指示的紡織物涂層裝置的縮小模型說明涂層烘干試驗(yàn)的例子。
首先，把LPG和空氣的混合氣從第一可變混合器200傳到熱交換器300，并利用電燈預(yù)熱到反應(yīng)溫度，再把催化燃燒器燃燒時(shí)放出的熱供給烘干器。如果用LPG加熱裝置約30分鐘，烤爐溫度就會(huì)達(dá)到適合烘干的溫度，這時(shí)，把已涂層的紡織品放到烤爐里，開始烘干。已涂層的紡織品開始烘干時(shí)，就放出VOC。最初放出的VOC的濃度很低，但時(shí)間越長(zhǎng)，濃度就越大，并且大約過20分鐘，其濃度就變得穩(wěn)定了。烘干初期，應(yīng)該同樣供應(yīng)LPG，但排出的VOC的濃度到了大于1350ppm，中斷LPG的供應(yīng)，只用此過程中排出的VOC進(jìn)行工程。
在以上的敘述中，用附加圖表說明了本發(fā)明的技術(shù)思想，這只是用預(yù)示的方法說明可望的實(shí)施例，并不是限定此發(fā)明。只要具有此技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)的人，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行多樣的模仿或變化。
本發(fā)明可直接催化燃燒在涂層工程中產(chǎn)生的VOC催化燃燒熱，并直接把VOC的燃燒熱供應(yīng)到此工程。因此，該裝置與現(xiàn)有的系統(tǒng)相比，能大大減少裝置費(fèi)與運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)，并起到防止環(huán)境污染的作用。
權(quán)利要求
1.一種利用揮發(fā)性有機(jī)化合物為熱源的涂層裝置，該裝置包含用熱風(fēng)蒸發(fā)涂層物里含有的溶劑烘干涂層物的烘干器，用燃燒燃料方法排氣的燃燒器，把燃燒器里排放的排氣和空氣按一定當(dāng)量比混合，并把它調(diào)到適當(dāng)?shù)臏囟戎?，再供?yīng)到用在烘干器里的熱風(fēng)的混合器，其特征在于，通過所述燃燒器排出所述烘干器里放出的蒸發(fā)氣體，然后把尚未進(jìn)入混合器的排氣用熱交換的方式進(jìn)行加熱，再把它利用為燃燒室燃料的熱交換器；所述燃燒器包含幫助加熱蒸發(fā)氣體燃燒的燃燒催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，該涂層裝置包含在涂層裝置的初期起動(dòng)階段即未放出VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)時(shí)，把空氣和LPG(液化氣)混合之后，給烘干器提供熱源的可變混合器。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述VOC的濃度達(dá)到1500ppm的高濃度時(shí)，所述的空氣和LPG不流入所述第一可變混合器中。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述混合器采用所述催化燃燒器的入口溫度和出入口溫度變化而計(jì)算的值，以調(diào)整流路的開口比率而調(diào)整一定當(dāng)量比例。
5.一種以揮發(fā)性有機(jī)化合物為熱源的涂層裝置的涂層方法，該裝置包含用熱風(fēng)烘干物體的烘干器，把在烘干器中放出的揮發(fā)性有機(jī)化合物和被吸入的高溫氣體進(jìn)行熱交換的熱交換器，燃燒熱交換器中排出的高溫氣體的燃燒器以及把所述燃燒器的排氣和空氣進(jìn)行混合并提供給所述烘干器的熱源的混合器，其特征在于，該裝置的涂層方法包含四個(gè)階段，即第一階段 把烘干器放出的揮發(fā)性有機(jī)化合物和空氣進(jìn)行混合；第二階段 把在第一階段里混合的氣體和高溫的氣體進(jìn)行熱交換，直到能催化燃燒的溫度，然后排出因熱交換而降低溫度的氣體；第三階段 把所述升溫的氣體燃燒，并放出高溫氣體；第四階段 把在第三階段里放出的高溫氣體中的一部分提供給第二階段的高溫氣體，并把剩下的一部分和空氣進(jìn)行混合，再提供給所述烘干器熱源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用揮發(fā)性化合物作為熱源的涂層裝置。該裝置包含以用熱風(fēng)蒸發(fā)涂層物里含有的溶劑的方式烘干涂層物的裝置；用燃燒燃料方法排氣的燃燒器；以及所述燃燒器里排放的排氣和空氣按一定當(dāng)量比混合，調(diào)到適當(dāng)溫度，再供應(yīng)到用在烘干器的熱風(fēng)的混合器，通過燃燒器排出所述烘干器里放出的蒸發(fā)氣體，然后把尚未進(jìn)入混合器的排氣用熱交換的方式進(jìn)行加熱，再把它利用為所述燃燒室燃料的熱交換器；燃燒器含有幫助加熱蒸發(fā)氣體燃燒的燃燒催化劑。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可直接進(jìn)行催化燃燒涂層工程中產(chǎn)生的VOC，并很容易把VOC的燃燒熱供應(yīng)到本項(xiàng)工程。因此與現(xiàn)有的系統(tǒng)相比，能夠大大減少裝置費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)，并具有防止污染環(huán)境的作用。
文檔編號(hào)F26B3/00GK1401963SQ0213042
公開日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2002年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月20日
發(fā)明者宋光燮, 徐龍錫, 趙盛畯, 柳寅洙, 丁湳條, 劉相馝 申請(qǐng)人:韓國(guó)能源研究技術(shù)研究所