專利名稱：一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于碳化硅冶煉及尾氣處理領(lǐng)域，具體涉及到一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當前，碳化硅生產(chǎn)中，產(chǎn)生了大量的以CO為主的冶煉尾氣，CO可以作為燃料或化工基礎(chǔ)原料，具有極佳的經(jīng)濟價值，但現(xiàn)有技術(shù)無法對碳化硅冶煉中產(chǎn)生的氣體進行收集，國內(nèi)幾乎所有的碳化硅生產(chǎn)廠家都是直接將CO氣體進行燃燒處理。該方法的缺點在于一方面CO燃燒產(chǎn)生大量的CO2溫室氣體，導(dǎo)致環(huán)境污染；另一方面，未充分利用CO的附加值，造成了極大的浪費。為此，國內(nèi)外相關(guān)專家對硅冶煉爐尾氣收集進行了研究，并取得了一些進展，但未曾有工業(yè)化應(yīng)用方面的報道。根據(jù)現(xiàn)有專利所述，碳化硅冶煉爐尾氣收集均采用全包收集的方法，即將碳化硅爐體進行全密封后，利用外部動力對產(chǎn)生的CO氣體進行抽取 收集。這種方法的缺點在于一是加大了 CO氣體聚集爆炸的危險，碳化硅生產(chǎn)中溫度高、時間長、易噴爐以及階段性氣體純度波動較大等，這都符合CO氣體爆炸的條件；二是沒有對外部抽取CO的動力系統(tǒng)實現(xiàn)有效控制，碳化硅生產(chǎn)過程中，物料反應(yīng)體系內(nèi)部因產(chǎn)生大量的CO氣體而呈正壓，如不對抽取CO的動力系統(tǒng)實現(xiàn)有效控制，一旦CO抽取速率大于物料反應(yīng)體系內(nèi)部CO氣體的生成速率,碳化娃的正常反應(yīng)條件將被破壞,不利于碳化娃生產(chǎn)。

實用新型內(nèi)容鑒于目前碳化硅氣體收集設(shè)備及技術(shù)方面存在的不足，本實用新型的目的旨在提供一種碳化硅尾氣收集系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠充分碳化硅冶煉過程中產(chǎn)生的CO等尾氣的附加值，減少環(huán)境污染；降低了CO氣體聚集爆炸的危險，并且不會破壞碳化硅的正常反應(yīng)條件。本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的。一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括三個相互連接的收集機構(gòu)、過濾提純機構(gòu)和輸氣儲藏機構(gòu)，所述收集機構(gòu)與系統(tǒng)的冶煉爐爐墻相連，收集機構(gòu)依次再與過濾提純機構(gòu)以及輸氣儲藏機構(gòu)相連；所述收集機構(gòu)、過濾提純機構(gòu)上分別設(shè)置有安全控制機構(gòu)。本實用新型進一步的特征在于所述收集機構(gòu)包括收集罩底座、收集罩和百葉窗，收集罩底座固定連接在冶煉爐爐墻上，收集罩連接于收集罩底座一側(cè)，在收集罩與收集罩底座之間設(shè)置有百葉窗。所述收集機構(gòu)由矩形結(jié)構(gòu)的收集罩底座連接錐形結(jié)構(gòu)的收集罩構(gòu)成，錐形結(jié)構(gòu)的收集罩的頂部設(shè)有收集罩氣體出口 ；所述收集罩底座外側(cè)和收集罩的錐面上分別設(shè)有溫度熱電偶探頭。所述百葉窗為側(cè)面與收集罩底座及收集罩面積相同、且為雙內(nèi)開合結(jié)構(gòu)，百葉窗頂部設(shè)有百葉窗進水管，百葉窗底部設(shè)有百葉窗排水管。所述過濾提純機構(gòu)包括分別通過管線連接的氣體分離器、儲油罐和水箱；所述氣體分離器的氣體分離器進氣口通過一路管線連接壓力表、流量計、安全閥以及干燥器，該路管線與收集罩相連；所述氣體分離器分別通過兩回路管線連接流量計、真空泵，該兩回路管線與水箱連通；所述氣體分離器的底部排油口通過排油管線連接可控閥，排油管線與儲油罐相連；所述氣體分離器通過管線與輸氣儲藏機構(gòu)相連。所述氣體分離器為耐壓圓柱形罐體結(jié)構(gòu)，在罐壁上方設(shè)有氣體分離器安全防爆袋安裝口，在罐體上部側(cè)壁分別設(shè)有氣體分離器進氣口、氣體分離器排氣口 ；在罐體中部側(cè)壁設(shè)有氣體分離器處理液進口，在罐體下部側(cè)壁設(shè)有氣體分離器處理液出口，在所述罐體底部設(shè)有排油口 ；沿所述氣體分離器處理液進口延伸至氣體分離器罐體中部有一上錐形噴頭，沿所述氣體分離器處理液進口延伸至氣體分離器罐體中部有一下錐形噴頭，該錐形噴頭通過不銹鋼板支撐。所述收集機構(gòu)上設(shè)置有溫度測定裝置，所述溫度測定裝置連接多個溫度熱電偶探頭，溫度熱電偶探頭分別伸入所述氣體分離器內(nèi)腔以及收集罩底座內(nèi)和收集罩上。所述輸氣儲藏機構(gòu)包括通過管線與氣體分離器相連的儲氣罐，所述連接氣體分離器與儲氣罐的管線上連通有防爆真空泵、止回閥、氣體干燥器和氣體壓縮器。所述安全控制機構(gòu)包括設(shè)置在收集罩底座側(cè)部和收集罩上端的安全防爆袋和設(shè)置在氣體分離器上的一個安全防爆袋。本實用新型所涉碳化硅物料反應(yīng)體系產(chǎn)生的CO氣體收集系統(tǒng)的工作條件是碳化硅物料反應(yīng)體系產(chǎn)生的CO氣體與外部CO收集體系保持壓力平衡；本實用新型所涉碳化硅物料反應(yīng)體系產(chǎn)生的CO氣體收集系統(tǒng)的收集方式是對碳化硅物料反應(yīng)體系產(chǎn)生的CO氣體進行部分收集。其運行過程為碳化硅生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO氣體先通過集氣裝置機構(gòu)收集，經(jīng)支輸氣管道匯集于主輸氣管道后進入過濾提純裝置機構(gòu)，在過濾提純裝置機構(gòu)內(nèi)經(jīng)油水分離、干燥、壓縮，最后進入輸氣儲藏裝置機構(gòu)。安全控制機構(gòu)集成于輸氣儲藏裝置機構(gòu)、收集裝置機構(gòu)、過濾提純裝置機構(gòu)等三個系統(tǒng)中，安全控制機構(gòu)由百葉窗、單向閥、回止閥、壓力表、測溫設(shè)備、自動點火裝置及安全防爆袋和防爆真空泵等設(shè)備及控制體系組成。本實用新型有如下顯著效果I)安全性高本技術(shù)采用對碳化硅物料反應(yīng)體系產(chǎn)生的CO氣體進行部分收集的方式，避免了全收集中密封難、初期收集氣體純度低、易爆炸等技術(shù)缺陷，通過設(shè)置安全控制設(shè)備(百葉窗、單向閥、防爆真空泵、安全防爆袋、回止閥、壓力表、流量計等)及控制體系，保證了系統(tǒng)及設(shè)備運行的安全性，實現(xiàn)了碳化硅安全冶煉和CO氣體分離、提純及收集的技術(shù)集成。2)投資成本低廉，經(jīng)濟效益可觀本技術(shù)所涉收集裝置部件一次性投資成本低，收集體系的各個機構(gòu)相對獨立，占用空間小，系統(tǒng)可分開建造；氣體收集量大，系統(tǒng)CO收集總量超過碳化硅物料反應(yīng)產(chǎn)生的CO氣體總量的50%。3)安全環(huán)保收集了部分CO氣體，減小CO對環(huán)境的污染和對工人健康的危害，降低了 CO就地燃燒可能存在的安全隱患。

圖I為本實用新型收集系統(tǒng)各裝置布局結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為收集罩底部、百葉窗、收集罩底部組裝示意圖。[0022]圖3為圖5為收集罩底部結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。圖4為收集罩底部結(jié)構(gòu)俯視示意圖。圖5為收集罩上部結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖6為收集罩上部結(jié)構(gòu)俯視示意圖。圖7為百葉窗結(jié)構(gòu)示意圖。 圖8為氣體分離器裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、收集罩底座；2、百葉窗；3、收集罩；4、安全防爆袋；5、溫度測定裝置；6、安全閥；7、干燥器；8、流量計；9、壓力表；10、氣體分離器進氣口 ；11、氣體分離器；12、防爆真空泵；13、止回閥；14、溫度熱電偶探頭；15、可控閥；16、儲油罐；17、真空泵；18、排油管線；19、水箱；20、儲氣罐；21、氣體干燥器；22、氣體壓縮機；23、噴頭；24、百葉窗外殼；25、百葉窗葉片；26、百葉窗排水管；31、槽鋼底座；32、螺栓聯(lián)結(jié)孔；33、槽鋼焊接點；34、溫度熱電偶探頭安裝孔；35、收集罩氣體出口 ；36、槽鋼；37、錐面；38、溫度熱電偶探頭安裝孔；39、收集罩安全防爆袋安裝口 ；40、氣體分離器安全防爆袋安裝口 ；41、氣體分離器處理液進口 ；42、氣體分離器處理液出口 ；43、氣體分離器排氣口 ；44、不銹鋼板；45、排油口 ；46、上錐形噴頭；47、下錐形噴頭。I、收集機構(gòu)；II、過濾提純機構(gòu)；111、輸氣儲藏機構(gòu)。
具體實施方式
下面通過附圖和具體實施例對實用新型做進一步說明。如圖I所示，碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)，包括三個相互連接的收集機構(gòu)I、過濾提純機構(gòu)II和輸氣儲藏機構(gòu)III，其中收集機構(gòu)I與系統(tǒng)的冶煉爐爐墻相連，收集機構(gòu)I依次再與過濾提純機構(gòu)II以及輸氣儲藏機構(gòu)III相連；收集機構(gòu)I、過濾提純機構(gòu)II上分別設(shè)置有安全控制機構(gòu)。收集機構(gòu)I包括收集罩底座I、收集罩3和百葉窗2,收集罩底座I固定連接在冶煉爐爐墻上，收集罩3連接于收集罩底座I 一側(cè)，在收集罩3與收集罩底座I之間設(shè)置有百葉窗2，其組裝圖見圖2所示。收集機構(gòu)I由矩形結(jié)構(gòu)的收集罩底座I連接錐形結(jié)構(gòu)的收集罩3構(gòu)成，收集罩底座I結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示，圖3中，收集罩底座I采用槽鋼36如槽鋼焊接點33(見圖4)的交接焊接方式加工而成，收集罩底座I設(shè)螺栓聯(lián)結(jié)孔32，采用鉚釘與槽鋼底座31處固定在冶煉爐爐墻上。在收集罩底座I四周設(shè)有溫度熱電偶探頭安裝孔34。收集罩氣體出口 35與支輸氣管道采用法蘭聯(lián)接，支輸氣管道再通過法蘭連接與主輸氣管道連接。收集罩3結(jié)構(gòu)如圖5圖、6所示，圖5中錐形結(jié)構(gòu)的收集罩3的頂部設(shè)有收集罩氣體出口 35 ;收集罩氣體出口 35與支輸氣管道采用法蘭聯(lián)接，支輸氣管道再通過法蘭連接與主輸氣管道連接。收集罩底座I外側(cè)和收集罩3的錐面上分別設(shè)有溫度熱電偶探頭安裝孔38。收集罩3不同部位的溫度熱電偶探頭安裝孔34、溫度熱電偶探頭安裝孔38等采用打孔，耐高溫橡膠墊聯(lián)結(jié)；溫度檢測設(shè)備測試信號通過信號傳輸線進行一定距離傳輸，且溫度熱電偶探頭安裝孔34、溫度熱電偶探頭安裝孔38的探頭不能放電、不能帶靜電。收集罩3錐面37上設(shè)有收集罩安全防爆袋安裝口 39。如圖7所示，百葉窗2為側(cè)面與收集罩底座I及收集罩3面積相同、且雙內(nèi)開合結(jié)構(gòu)，雙內(nèi)開合結(jié)構(gòu)百葉窗包括百葉窗外殼24連接向內(nèi)延伸的百葉窗葉片25構(gòu)成；可以將百葉窗2裝置通過橡膠墊密封的方式固定于收集罩3上面，再將收集罩上蓋通過螺栓聯(lián)結(jié)孔32聯(lián)結(jié)在百葉窗2上，為保障密封收集罩上蓋和百葉窗2之間采用橡膠墊作墊接材料。百葉窗2頂部設(shè)有百葉窗進水管23，百葉窗2底部設(shè)有百葉窗排水管26。本實用新型的技術(shù)方案中，過濾提純機構(gòu)II包括分別通過管線連接的氣體分離器
11、儲油罐16和水箱19 ;氣體分離器11的氣體分離器進氣口通過一路管線連接壓力表9、流量計8、安全閥6以及干燥器7，該路管線與收集罩3相連；氣體分離器11分別通過兩回路管線連接流量計8、真空泵17，該兩回路管線與水箱19連通；氣體分離器11的底部排油口通過排油管線18連接可控閥15，排油管線18與儲油罐16相連；氣體分離器11通過管
線與輸氣儲藏機構(gòu)相連。如圖8所示，氣體分離器11為耐壓圓柱形罐體結(jié)構(gòu)，在罐壁上方設(shè)有氣體分離器安全防爆袋安裝口 40，在罐體上部側(cè)壁分別設(shè)有氣體分離器進氣口 10、氣體分離器排氣口43 ;在罐體中部側(cè)壁設(shè)有氣體分離器處理液進口 41，在罐體下部側(cè)壁設(shè)有氣體分離器處理液出口 42，在所述罐體底部設(shè)有排油口 45 ;沿所述氣體分離器處理液進口 41延伸至氣體分離器11罐體中部有一上錐形噴頭46，沿所述氣體分離器處理液進口 41延伸至氣體分離器11罐體中部有一下錐形噴頭47，該錐形噴頭47通過不銹鋼板44支撐。氣體分離器處理液出口 42與排水管連接，排水管上安裝有出水流量計8，出水流量計后即水箱19。水箱19中的水經(jīng)冷卻除雜后由真空泵17在流量計8的控制下重新抽入氣體分離器11中，達到氣體分離器11中處理液的循環(huán)使用。氣體分離器11底部設(shè)有排油管45，氣體分離器11中除雜煤焦油等可在收集過程中進行及時收集，可以確保沉積在氣體分離器11底部的油分等雜質(zhì)對氣體分離器處理液出口 42的塞堵。本實用新型的技術(shù)方案中，收集機構(gòu)I上設(shè)置有溫度測定裝置5，溫度測定裝置5連接多個溫度熱電偶探頭14，溫度熱電偶探頭14分別伸入氣體分離器11內(nèi)腔以及收集罩底座I內(nèi)和收集罩3上。本實用新型的技術(shù)方案中，輸氣儲藏機構(gòu)III包括通過管線與氣體分離器11相連的儲氣罐20，連接氣體分離器11與儲氣罐20的管線上連通有防爆真空泵12、止回閥13、氣體干燥器21和氣體壓縮器22。本實用新型的技術(shù)方案中，安全控制機構(gòu)包括設(shè)置在收集罩底座I側(cè)部和收集罩3上端的安全防爆袋4和設(shè)置在氣體分離器11上的一個安全防爆袋4 ;收集罩底座I上安全防爆袋4安裝位置如圖2中收集罩底座側(cè)部安全防爆袋安裝口 30，收集罩3上端安全防爆袋4安裝位置如圖3中收集罩安全防爆袋安裝口 39，以上三處袋體能夠承受的壓力大小不一定相同，各處袋體能夠承受的壓力根據(jù)不同爐體、罩體大小以及冶煉功率大小決定。該收集機構(gòu)I通過收集底座I、百葉窗2和收集罩3上端三個裝置組成的收集罩將單板爐墻上的碳化硅物料反應(yīng)體系產(chǎn)生的CO氣體輸入到主管道中，以上收集到的氣體通過安裝在主管道的干燥器7、安全閥6、流量計8，壓力表9和氣體分離器進氣口 10等設(shè)備有控制安全輸送至氣體分離器U。通過氣體分離器11凈化處理的氣體，通過輸出管道在防爆真空泵12的作用下通過止回閥13后通過三通管，可選擇打開可控閥15燃燒，亦可關(guān)閉可控閥15使氣體通過氣體干燥器21和氣體壓縮器22儲存在儲氣罐20中。如圖I所示在冶煉開始后先不進行收集，打開收集裝置中的壓力表9和溫度測定裝置5，待壓力表9到達一定壓力后，開動真空防爆泵，并開動可控閥15燃燒初始氣體，待壓力表9和流量計8穩(wěn)定后，測試氣體成分后關(guān)閉可控閥15和防爆真空泵12開始收集。以上所述，僅是本實用新型針對CO收集系統(tǒng)的實施例，并非對實用新型做任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)對以上實施例所做的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。·
權(quán)利要求1.一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括三個相互連接的收集機構(gòu)(I )、過濾提純機構(gòu)(II)和輸氣儲藏機構(gòu)(III)，其特征在于所述收集機構(gòu)(I )與系統(tǒng)的冶煉爐爐墻相連，收集機構(gòu)(I )依次再與過濾提純機構(gòu)(II)以及輸氣儲藏機構(gòu)(III)相連；所述收集機構(gòu)(I )、過濾提純機構(gòu)(II)上分別設(shè)置有安全控制機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)，其特征在于所述收集機構(gòu)(I )包括收集罩底座(I)、收集罩(3)和百葉窗(2)，收集罩底座(I)固定連接在冶煉爐爐墻上，收集罩(3)連接于收集罩底座(I) 一側(cè)，在收集罩(3)與收集罩底座(I)之間設(shè)置有百葉窗(2)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)，其特征在于所述收集機構(gòu)(I )由矩形結(jié)構(gòu)的收集罩底座(I)連接錐形結(jié)構(gòu)的收集罩(3)構(gòu)成，錐形結(jié)構(gòu)的收集罩(3)的頂部設(shè)有收集罩氣體出口(35);所述收集罩底座(I)外側(cè)和收集罩(3)的錐面上分別設(shè)有溫度熱電偶探頭(14)。
4.如權(quán)利要求2所述的一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)，其特征在于所述百葉窗(2)為側(cè)面與收集罩底座(I)及收集罩(3)面積相同、且為雙內(nèi)開合結(jié)構(gòu)，百葉窗(2)頂部設(shè)有百葉窗進水管(23)，百葉窗(2)底部設(shè)有百葉窗排水管(26)。
5.如權(quán)利要求I所述的一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)，其特征在于所述過濾提純機構(gòu)(II)包括分別通過管線連接的氣體分離器(11 )、儲油罐(16)和水箱(19);所述氣體分離器(11)的氣體分離器進氣口通過一路管線連接壓力表(9)、流量計(8)、安全閥(6)以及干燥器(7)，該路管線與收集罩(3)相連；所述氣體分離器(11)分別通過兩回路管線連接流量計(8)、真空泵(17)，該兩回路管線與水箱(19)連通；所述氣體分離器(11)的底部排油口通過排油管線(18)連接可控閥(15)，排油管線(18)與儲油罐(16)相連；所述氣體分離器(11)通過管線與輸氣儲藏機構(gòu)相連。
6.如權(quán)利要求5所述的一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)，其特征在于所述氣體分離器(11)為耐壓圓柱形罐體結(jié)構(gòu)，在罐壁上方設(shè)有氣體分離器安全防爆袋安裝口(40)，在罐體上部側(cè)壁分別設(shè)有氣體分離器進氣口(10)、氣體分離器排氣口(43);在罐體中部側(cè)壁設(shè)有氣體分離器處理液進口(41)，在罐體下部側(cè)壁設(shè)有氣體分離器處理液出口(42)，在所述罐體底部設(shè)有排油口(45);沿所述氣體分離器處理液進口(41)延伸至氣體分離器(11)罐體中部有一上錐形噴頭(46)，沿所述氣體分離器處理液進口(41)延伸至氣體分離器(11)罐體中部有一下錐形噴頭(47)，該錐形噴頭(47)通過不銹鋼板(44)支撐。
7.如權(quán)利要求I所述的一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)，其特征在于所述收集機構(gòu)(I)上設(shè)置有溫度測定裝置(5)，所述溫度測定裝置(5)連接多個溫度熱電偶探頭(14)，溫度熱電偶探頭(14)分別伸入所述氣體分離器(11)內(nèi)腔以及收集罩底座(I)內(nèi)和收集罩(3)上。
8.如權(quán)利要求I所述的一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)，其特征在于所述輸氣儲藏機構(gòu)(III)包括通過管線與氣體分離器(11)相連的儲氣罐(20)，所述連接氣體分離器(11)與儲氣罐(20)的管線上連通有防爆真空泵(12)、止回閥(13)、氣體干燥器(21)和氣體壓縮器(22)。
9.如權(quán)利要求I所述的一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)，其特征在于所述安全控制機構(gòu)包括設(shè)置在收集罩底座(I)側(cè)部和收集罩(3)上端的安全防爆袋(4)和設(shè)置在氣體分離器(11)上的一個安全防爆袋(4)。
專利摘要本實用新型公開了一種碳化硅冶煉爐尾氣收集系統(tǒng)，包括三個相互連接的收集機構(gòu)、過濾提純機構(gòu)和輸氣儲藏機構(gòu)，收集機構(gòu)與系統(tǒng)的冶煉爐爐墻相連，收集機構(gòu)依次再與過濾提純機構(gòu)以及輸氣儲藏機構(gòu)相連；收集機構(gòu)、過濾提純機構(gòu)上分別設(shè)置有安全控制機構(gòu)；收集機構(gòu)包括收集罩底座、收集罩和百葉窗；過濾提純機構(gòu)包括分別通過管線連接的氣體分離器、儲油罐和水箱；所述氣體分離器通過管線與輸氣儲藏機構(gòu)相連；輸氣儲藏機構(gòu)包括與氣體分離器相連的儲氣罐。該系統(tǒng)能夠充分碳化硅冶煉過程中產(chǎn)生的CO等尾氣的附加值，減少環(huán)境污染；降低了CO氣體聚集爆炸的危險，并且不會破壞碳化硅的正常反應(yīng)條件。
文檔編號C01B31/36GK202465285SQ20112051464
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者宋昌清, 龐青濤, 彭龍貴, 王剛, 邵水源 申請人:彭龍貴, 邵水源