碳碳复合材料化学气相沉积尾气冷凝处理装置

摘要

本发明公开了一种碳碳复合材料化学气相沉积尾气冷凝处理装置，涉及尾气处理设备技术领域。包括微尘去除机构，微尘去除机构设置有进气端和出气端，微尘去除机构进气端固定连接有颗粒过滤机构，微尘去除机构出气端固定连接有导出管，导出管另一端固定连接有分流管，分流管另一端固定连接有烟气冷凝机构，烟气冷凝机构侧面通过冷却管固定连接有冷却塔。本发明利用颗粒过滤机构内部的锥形滤罩将大粒径的直接阻隔出气并通过导尘管和回收罩将大粒径的灰尘回收到回收盒中，随后烟气中含有的微型粉尘将会到达微尘去除机构，烟气内部含有的微型粉尘大幅度降低，避免在长久的使用中微型粉尘会导致后续管路发生堵塞现象的发生。

说明书

技术领域

本发明涉及尾气处理设备技术领域，具体为一种碳碳复合材料化学气相沉积尾气冷凝处理装置。

背景技术

碳碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料。具有低密度、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是如今在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度更高达2600℃，因此被认为是最有发展前途的高温材料之一，在生产过程中采用化学气相沉积的方法进行提纯，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法，在此过程中会产生高温的的尾气，尾气或气压废气处理处理常使用静电除尘技术，在静电除尘中需要使用使用电压为50-60KV的高压电网，才能达到理想效果。

专利公开号为CN102743893A的中国发明专利，公开了氟化铝生产流化床的尾气冷凝器，通过将高温烟气由二级旋风除尘器过来，先经过五段石墨管组的冷却后，再进入尾气冷凝器冷却洗涤，这样经两次降温后进入后续工段，对后续聚丙烯设备的使用寿命影响较小，而且经前段石墨管组的降温后，大大降低了后面尾气冷凝器的工作负荷，也满足了夏季由于气温高而无法直接通过尾气冷凝器降温的目的。

上述专利中还存在以下问题：1、使用的旋风除尘器无法对小颗粒的粉尘进行去除，在尾气冷凝器的长久使用的过程中会导致小颗粒粉尘堆积造成冷凝器的管道堵塞，从而导致尾气处理效率的降低；2、采用的冷却方式是石墨管组，未配备主动散热装置，在石墨管组的连续冷却过程中其温度会迅速上升，从而导致石墨管组丧失冷却能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳碳复合材料化学气相沉积尾气冷凝处理装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳碳复合材料化学气相沉积尾气冷凝处理装置，包括微尘去除机构，所述微尘去除机构设置有进气端和出气端，微尘去除机构进气端固定连接有颗粒过滤机构，微尘去除机构出气端固定连接有导出管，导出管另一端固定连接有分流管，分流管另一端固定连接有烟气冷凝机构，烟气冷凝机构侧面通过冷却管固定连接有冷却塔，所述微尘去除机构包括去尘箱，去尘箱顶部分别安装有电极板和高压电网，电极板底部等距固定连接有集尘片，去尘箱侧壁顶部固定连接有刮尘板，集尘片贯穿刮尘板顶部与刮尘板滑动接触，去尘箱底部位于集尘片下方的位置固定连接有回收弯管，回收弯管与去尘箱连接处固定连接有引尘板，去尘箱背面安装有控制器，去尘箱正面安装有直流电源，直流电源正极端分别固定连接有第一正极导线和第二正极导线，直流电源负极端固定连接有负极导线，第一正极导线、第二正极导线和负极导线上均安装有闭合开关，第一正极导线和负极导线另一端分别与电极板固定连接，第二正极导线另一端与引尘板固定连接，去尘箱两侧分别固定连接有管接头，位于集尘片一侧的管接头为微尘去除机构的出气端，位于高压电网一侧的管接头为微尘去除机构的进气端。

更进一步地，所述颗粒过滤机构包括过滤方管，所述过滤方管顶部活动连接有密封板，密封板顶部固定连接有把手，密封板底部固定连接有滤罩，滤罩底部和两侧与过滤方管内壁相互接触，滤罩为方锥形结构，过滤方管底部位于滤罩侧方的位置开设有出尘口，出尘口底部固定连接有导尘管，导尘管底部固定连接有回收罩，回收罩侧面开设有回收口，回收口底部内壁滑动连接有回收盒，所述过滤方管被滤罩锥形头指向的一端与所述微尘去除机构进气端固定连接。

更进一步地，所述烟气冷凝机构包括冷却水箱，冷却水箱顶部固定连接有集气斗，集气斗顶部固定连接有排出管，冷却水箱底部固定连接有收集罩盒，收集罩盒底部固定连接有底板，底板顶部中心固定连接有隔板，隔板顶部与收集罩盒顶部内壁固定连接，底板底部位于隔板两侧的位置分别固定连接有回收斗，回收斗底部固定连接有导水管，收集罩盒顶部位于隔板两侧的位置分别固定连接有多个冷凝管，冷凝管顶部贯穿于冷却水箱顶部与集气斗相连通，收集罩盒侧面与分流管相连通，所述冷却水箱侧面顶部和底部位置分别固定连接有连接管头，连接管头分别与所述冷却管相连接。

更进一步地，所述分流管设置有两根，两所述分流管与所述收集罩盒连接处位于隔板的两侧，所述冷凝管为螺旋状结构，所述集气斗和回收斗均为锥形结构。

更进一步地，所述颗粒过滤机构与微尘去除机构连接相反的一端固定连接有传烟管，传烟管另一端固定连接有减速弯管，减速弯管为U形结构，减速弯管另一端固定连接有连接头。

更进一步地，所述连接头、减速弯管、传烟管、颗粒过滤机构、微尘去除机构和导出管之间均通过螺栓进行固定。

更进一步地，所述高压电网、电极板和所述冷却塔分别与控制器电性连接。

更进一步地，所述去尘箱与回收弯管连接处位于引尘板下方的位置安装有回收风机，回收弯管外壁顶部以贯穿形式安装有雾化器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该碳碳复合材料化学气相沉积尾气冷凝处理装置，利用连接头收集碳碳复合材料化学气相沉积工艺中产生的尾气，通过减速弯管的减速使得烟气有较低的速度进入到颗粒过滤机构中，利用颗粒过滤机构内部的锥形滤罩将大粒径的直接阻隔出气并通过导尘管和回收罩将大粒径的灰尘回收到回收盒中，随后烟气中含有的微型粉尘将会到达微尘去除机构，去尘箱内部的空气将会被高压电网电离，电离出的电子将会向连接在电极板上的集尘片移动，移动的过程中电子将会附着在粉尘上，粉尘会被吸附在集尘片上，经过微尘去除机构的烟气内部几乎没有粉尘，相较于传统烟气使用的旋风除尘器，烟气内部含有的微型粉尘大幅度降低，避免在长久的使用中微型粉尘会导致后续管路发生堵塞现象的发生；

此外在微尘去除机构的使用过程中，由于静电除尘导致在集尘板上吸附的粉尘较难处理，因为灰尘通过吸附电子带有负性，在需要进行粉尘回收时需要通过调整连接在电极板上的第一正极导线和第二正极导线的闭合改变电极板的极性，使得电极板带有负电荷，并开启连接在引尘板上的第二正极导线的闭合开关，使得灰尘将会被集尘片排斥，进而有向带有正极的引尘板移动的趋势，配合回收弯管的回收风机和雾化器，能够将粉尘湿化捕捉，再进行排出，以此达到快速去除集尘片上灰尘的目的；

同时，通过分流管将去尘后的烟气进行分流，提高烟气的流通速度，位于冷却水箱内部的螺旋状冷凝管被冷却水箱内部的冷却水包围，烟气通过收集罩盒后会向上到达冷凝管内部，高温烟气内部的水蒸气液化成水滴后回流到收集罩和底部的回收斗中，由回收管连接到回收容器进行回收，为避免长时间冷凝过程中导致的冷却系统温度上升，配备冷却塔作为主动冷却装置，让冷却水箱内部的冷却水循环冷却回流，从而保证冷却系统的低温运行。

附图说明

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为本发明的背面结构示意图；

图3为本发明的颗粒过滤机构拆解结构示意图；

图4为本发明的烟气冷凝机构拆解结构示意图；

图5为本发明的微尘去除机构拆解结构示意图；

图6为本发明的烟气冷凝机构管道连接示意图。

图中：1、微尘去除机构；101、去尘箱；102、控制器；103、管接头；104、电极板；105、集尘片；106、高压电网；107、刮尘板；108、回收风机；109、回收弯管；110、雾化器；111、直流电源；112、第一正极导线；113、第二正极导线；114、闭合开关；115、负极导线；116、引尘板；2、颗粒过滤机构；201、过滤方管；202、密封板；203、把手；204、滤罩；205、出尘口；206、导尘管；207、回收罩；208、回收口；209、回收盒；3、烟气冷凝机构；301、冷却水箱；302、集气斗；303、排出管；304、收集罩盒；305、底板；306、隔板；307、回收斗；308、导水管；309、冷凝管；310、连接管头；4、冷却塔；5、传烟管；6、减速弯管；7、连接头；8、导出管；9、分流管；10、冷却管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

在进行碳碳复合材料的生产过程中，采用化学气相沉积的方式对其产品进行提纯操作，在使用化学气相沉积法时会产生大量的含有灰尘的烟气，因此使用了本发明提供的一种碳碳复合材料化学气相沉积尾气冷凝处理装置进行尾气烟尘的处理，高温的尾气在排出的时候拥有较高的动能，因此本发明无需配备用于传递烟气的风机，尾气的烟尘主动的通过整个尾气冷凝处理装置，高温的尾气内部含有较多的水分，通过本发明后续的冷凝操作能够将其内部的水分回收回来，从而能够一定程度上节省水资源的消耗，由于进行尾气处理的装置多为管路系统，管路系统在工作的过程中最怕遇到堵塞，用于烟气处理的管路系统在常规情况下会由于烟气内部含有的大量粉尘在使用一段时间后就需要对其进行清理，防止粉尘堆积，本发明以此为创新点配合能够快速清理粉尘的方法使得本发明在使用和维护过程中更加的方便。

如图1-图6所示，本发明提供一种技术方案：一种碳碳复合材料化学气相沉积尾气冷凝处理装置，包括微尘去除机构1，微尘去除机构1设置有进气端和出气端，微尘去除机构1进气端固定连接有颗粒过滤机构2，微尘去除机构1出气端固定连接有导出管8，导出管8另一端固定连接有分流管9，分流管9另一端固定连接有烟气冷凝机构3，烟气冷凝机构3侧面通过冷却管10固定连接有冷却塔4，微尘去除机构1包括去尘箱101，去尘箱101顶部分别安装有电极板104和高压电网106，电极板104底部等距固定连接有集尘片105，电极板104外接电源的正极，集尘片105为厚底为2-3mm的金属片，去尘箱101侧壁顶部固定连接有刮尘板107，集尘片105贯穿刮尘板107顶部与刮尘板107滑动接触，去尘箱101底部位于集尘片105下方的位置固定连接有回收弯管109，回收弯管109与去尘箱101连接处固定连接有引尘板116，去尘箱101背面安装有控制器102，去尘箱101正面安装有直流电源111，直流电源111正极端分别固定连接有第一正极导线112和第二正极导线113，直流电源111负极端固定连接有负极导线115，第一正极导线112、第二正极导线113和负极导线115上均安装有闭合开关114，第一正极导线112和负极导线115另一端分别与电极板104固定连接，第二正极导线113另一端与引尘板116固定连接，去尘箱101两侧分别固定连接有管接头103，位于集尘片105一侧的管接头103为微尘去除机构1的出气端，位于高压电网106一侧的管接头103为微尘去除机构1的进气端，分流管9设置有两根，两分流管9与收集罩盒304连接处位于隔板306的两侧，冷凝管309为螺旋状结构，集气斗302和回收斗307均为锥形结构，颗粒过滤机构2与微尘去除机构1连接相反的一端固定连接有传烟管5，传烟管5另一端固定连接有减速弯管6，由于接入的尾气一般流速较大，会影响颗粒过滤机构2和微尘去除机构1的去尘工作，设置减速弯管6能够降低烟气进入后续设备的流速，减速弯管6为U形结构，减速弯管6另一端固定连接有连接头7，连接头7、减速弯管6、传烟管5、颗粒过滤机构2、微尘去除机构1和导出管8之间均通过螺栓进行固定，高压电网106、电极板104和冷却塔4分别与控制器102电性连接，去尘箱101与回收弯管109连接处位于引尘板116下方的位置安装有回收风机108，回收弯管109外壁顶部以贯穿形式安装有雾化器110，雾化器110工作时需要外接水源，其本质上是通过超声波将水雾化能够在空气中形成细小的液滴。

需要注意的是，在进行微尘去除机构1的安装过程中需要分清进气端和出气端，微尘去除机构1的工作原理为利用外接高压电的高压电网106电离空气，使得空气中存在数量众多的质量较轻的电子，电子带有负电，会被吸引到连接在电极板104上的集尘片105，在电子朝向集尘片105移动的过程中遇到尾气中的小颗粒粉尘会附着在粉尘表面，从而导致粉尘本身带有较多的负电荷由此会被吸附在集尘片105上，此为静电除尘的基本原理，集尘片105上附着的粉尘会较难清理，设置有两种不同形式的清理方式，一种是在小程度附着灰尘时，因为灰尘通过吸附电子带有负性，在需要进行粉尘回收时，需要通过调整连接在电极板104上的第一正极导线112和第二正极导线113的闭合改变电极板104的极性，使得电极板104带有负电荷，并开启连接在引尘板116上的第二正极导线113的闭合开关114，使得灰尘会被集尘片105排斥，进而有向带有正极的引尘板116移动的趋势，配合回收弯管109的回收风机108和雾化器110，能够将粉尘湿化捕捉，再进行排出，以此达到快速去除集尘片105上灰尘的目的，此种方式需要在每次进行尾气处理时进行，避免灰尘堆积，若出现灰尘堆积的情况出现，依靠上述方式很难达到效果，由此设置了刮尘板107，刮尘板107为泡沫塑料板，集尘片105以贯穿的形式插在刮尘板107上，在工作状态下刮尘板107处于集尘片105上方的位置，每个集尘片105的两侧都与刮尘板107紧密接触，刮尘板107是固定在去尘箱101内壁上的，因此在需要清理集尘片105的时候仅需将带有集尘片105的电极板104向上拔出，但是不能完全拔出，刮尘板107会在集尘片105向上移动的过程中将粉尘刮落，由于集尘片105上的粉尘颗粒较小，被刮落下的粉尘会四处飘散，因此在回收弯管109与去尘箱101底部连接处的位置安装用于引导粉尘下落的回收风机108，又因为粉尘的粒径相对较小后续难以收集，随即使用雾化器110增加空气湿度，让粉尘接触到空气中的水分增加粉尘之间的黏着性，使得粉尘成为较易收集的大颗粒形态，再通过回收容器承接在回收弯管109下方的粉尘，由此能够方便的对集尘片105上的粉尘金属清洁和回收，降低维护难度，由于雾化器110安装在回收弯管109接近出口处的位置，会有粉尘附着在出口管壁的情况出现，只需在每次更换回收容器时进行简单处理即可。

如图3所示的颗粒过滤机构2包括过滤方管201，过滤方管201顶部活动连接有密封板202，密封板202顶部固定连接有把手203，密封板202底部固定连接有滤罩204，滤罩204底部和两侧与过滤方管201内壁相互接触，滤罩204为方锥形结构，过滤方管201底部位于滤罩204侧方的位置开设有出尘口205，出尘口205底部固定连接有导尘管206，导尘管206底部固定连接有回收罩207，回收罩207侧面开设有回收口208，回收口208底部内壁滑动连接有回收盒209，过滤方管201被滤罩204锥形头指向的一端与微尘去除机构1进气端固定连接。

需要注意的是，颗粒过滤机构2能够将尾气中大颗粒的粉尘直接过滤下来，方锥形的滤罩204能够在烟气经过滤罩204的时候拥有更大的接触面积，从而能够提高对尾气的过滤效率，一般在碳碳复合材料的生产过程过程中采用800-1000目的滤罩204为宜，可根据使用的需要自行更换带有不同规格滤罩204的密封板202，密封板202是直接放置在过滤方管201上的，更换时通过把手203直接可以拎取，密封板202是底部设置密封垫的钢板，自重较大能够避免烟气从密封板202与过滤方管201连接处的缝隙流出，过滤掉的大颗粒粉尘将会通过出尘口205下落到回收罩207中，并最后落到定时清洁的回收盒209中，整个设备需要员工定时清洁回收盒209中的粉尘和上述集尘片105上的粉尘才能确保粉尘去除的效果。

如图4所示的烟气冷凝机构3包括冷却水箱301，冷却水箱301顶部固定连接有集气斗302，集气斗302顶部固定连接有排出管303，冷却水箱301底部固定连接有收集罩盒304，收集罩盒304底部固定连接有底板305，底板305顶部中心固定连接有隔板306，隔板306顶部与收集罩盒304顶部内壁固定连接，底板305底部位于隔板306两侧的位置分别固定连接有回收斗307，回收斗307底部固定连接有导水管308，收集罩盒304顶部位于隔板306两侧的位置分别固定连接有多个冷凝管309，冷凝管309顶部贯穿于冷却水箱301顶部与集气斗302相连通，收集罩盒304侧面与分流管9相连通，冷却水箱301侧面顶部和底部位置分别固定连接有连接管头310，连接管头310分别与冷却管10相连接。

需要注意的是，烟气冷凝机构3是对尾气中水分进行回收的装置，由于经过粉尘去除的尾气流速会比较的慢，因此通过分流管9将烟气引导至两个管径稍小的分流管9内能够增加尾气的流速，尾气通过分流管9到达收集罩盒304内部，收集罩盒304顶部设置有螺旋状的冷凝管309，能够将尾气再细分为多束，以此来配合冷凝管309的螺旋状结构获得更大的冷凝接触面积，冷凝产生的冷凝水将会顺着冷凝管309下落至回收斗307中，再由回收斗307通过导水管308传递到存放容器，为避免尾气从导水管308处出来，可在导水管308处设置阀门进行阻挡，但是由于尾气是高温气体，依靠高温气体有向下运动的特性，一般来说很少有尾气从导水管308处下落，故在小体量的尾气冷凝处理设备中不需要添加阀门。

需要注意的是，冷却水箱301内部填充的为冷却水，冷却水的温度控制在4-5摄氏度为宜，此外还可以使用冷却油来代替冷却水，相较于冷却水，冷却油拥有更高的比热容，使用起来更加的方便耐用且不会引起管道的锈蚀，在对冷却水箱301进行冷却水的通入过程中，低温水将会从冷却水箱301侧面底部的连接管头310接入，让冷却水逐步填充满整个冷却水箱301，随后升温的冷却水将会从冷却水箱301侧面顶部位置的连接管头310回流到冷却塔4中，以此形成循环系统，设置冷却塔4的目的为添加主动散热机构，为避免长时间冷凝过程中导致的冷却系统中的冷却液温度上升，配备冷却塔4作为主动冷却装置，让冷却水箱301内部的冷却水循环冷却回流，从而保证冷却系统的低温运行。

需要注意的是，设备的运行处于一种半被动条件下的运行，没有设置风机等设备引导尾气进入，依靠高温尾气本身含有的动能进行烟气处理，能够在一定程度上降低设备的投入成本和维护难度，此外控制器102能够控制接入高压电网106的电压值和电极板104电极极性的调整，以及冷却塔4的循环速度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。