专利名称：以挥发性有机化合物为热源的涂层装置及其方法
技术领域：
本发明是关于涂层装置，特别是有效排出象纺织品涂层器、皮革涂层器、塑料涂层器的涂层过程中释放出的挥发性有机化合物(VOCVolatile Organic Compound)，同时把此过程中所放出的热利用为烘干器热源，催化燃烧方式的涂层装置及其有关的方法。
目前使用的大部分涂层装置是在锅炉里加热热媒质，并利用这种热媒质在烤炉里生成热风，从而供应烘干时所需的热。但是在烘干过程中释放出的挥发性有机化合物(VOC下面称作“VOC”)，变成气体状态的溶剂，其具有稀释作用，并以气体的状态排出于空气中。在烘干过程中发生的VOC会导致癌症等，对人体有相当大的害处；并受太阳光时与氮氧化物进行反应，生成光学烟雾；还有造成地球温室化与破坏臭氧气层的问题。
1995年12月，在韩国内通过大气环境保护法的修订，制定了与VOC有关的规定。因此，从1999年起，依据大气环境保护法第28条第2规定，在指定的大气环境规定地区限制VOC的使用。
在涂层过程中发出的VOC虽然是环境污染物质，但其本身具有热量，因此，如果妥善利用的话，会成为很好的燃料。所以在纺织品涂层中，在VOC的浓度低的情况下，把它浓缩并催化燃烧，这种方法就是注册专利的专利公开号码98-551(第一现有发明)。能使液化气(LPG)和VOC兼用的低温催化燃烧炉子和纤维涂层烘干器成了注册专利的专利公开号码99-75803(第二现有发明)。
第一现有方法是把在烘干器里发出的低浓度VOC浓缩后使用，第二现有方法是为了有效提高产生热的供应，可接近纺织物后进行加热的催化燃烧炉子，它能加大烘干加热面积。虽然第一现有方法具备浓缩VOC的装置，但其装置的价格昂贵，从经济上增加一些负担；第二现有方法是改变催化燃烧方式的。因此，如果想直接利用在燃烧过程中发出的热的话，燃烧器和催化剂的形式也要随之改变。
为了解决所述存在的问题，本发明用低费用，以涂层过程中发生的浓度高的挥发性有机化合物为自身热源，进行催化燃烧并把它用于涂层物的烘干。
以实现所述的技术性课题为目的，以本发明的挥发性有机化合物为热源的涂层装置及其方法是用于从工程中排出的挥发性有机化合物(VOC)的浓度为高浓度，即高于1500ppm的涂层装置。因此，本发明在经济上有着不需要浓缩VOC装置的好处。所以，本发明不具备浓缩装置，而是具备直接催化燃烧VOC的装置。
为催化燃烧，本发明使VOC的温度上升到可进行催化反应的温度，并用混合形式的催化燃烧器催化燃烧，此时，使用的催化燃烧器与扩散式催化燃烧器相比，反应面积小，使空气与燃料事先混合，进入到催化层的一面，并在催化表面进行反应后，从另一面排出去。因此，在燃烧反应中产生的热不能加热反应气体(燃料与空气的混合气体或包含挥发性有机化合物的气体)，从而利用另外的热交换器加热反应气体。
本发明是在涂层装置的起动初期，即在工程中还未放出可燃性气体VOC时为了自行解决所需的补助热供应装置，作为补助热源使用液化石油气(LPG液化气)，它的催化燃烧特性与在大部分涂层过程中用为主要溶剂的甲苯类似。
因此，本发明的涂层装置有如下的特征涂层装置包含以用热风蒸发涂层物里含有的溶剂的方式烘干涂层物的烘干器；用燃烧燃料方法排气的燃烧器；把燃烧器里排放的排气和空气按一定当量比混合，并把它调到适当的温度之后，再供应到用在烘干器的热风的混合器。
该涂层装置包含通过燃烧器排出所述烘干器里放出的蒸发气体，然后把尚未进入混合器的排气用热交换的方式进行加热，再把它利用为所述燃烧室燃料的热交换器；燃烧器含有帮助加热蒸发气体燃烧的燃烧催化剂。
如所述，本发明的涂层装置是可应用于以现有的热媒质和热风烘干纺织品、皮革、塑料的涂层装置。
图1是根据本发明的实施例，以涂层工程中释放出的挥发性有机化合物为热源的涂层装置的简略图。
图2是根据本发明的实施例，混合烤炉的排气与空气的第一可变混合器的状态图。
图3是根据本发明的实施例，混合高温的催化燃烧排气气体和空气的第二可变混合器的状态图。
图4是根据本发明的实施例，从催化燃烧器的出、入口温度而换算挥发性有机物浓度的图像。
图1是按照本发明的实施例，以在涂层过程中产生的挥发性有机化合物为热源的涂层装置的概略图。如图1所示，本发明的涂层装置以烘干器100，第一可变混合器200，热交换器300，催化燃烧器400，可变分配器500，第二可变混合器600以及多数的送风器710，720，730，740构成。在涂层装置的起动初期，即在从涂层物中产生VOC之前，用混合器800把液化石油气Pg和空气A1混合成混合气体g1，通过送风器720把该混合气体g1供应到第一可变混合器200。
这样，供应到第一可变混合器200的混合空气通过电预热或者热交换器300加热到催化燃烧的反应温度，然后传达到催化燃烧器400再燃烧，从而给烘干器100提供所需的热量。
如所述，产生初期热量，并向烘干器100供热量。
把热量提供到烘干器100之后，烘干器100里的纺织品、皮革、塑料随之变干，这时含在涂层液里的有机溶剂挥发，然后通过送风器710被排到热风烤炉100外。
含有从烘干器100被排出的挥发性有机溶剂的排气g2是VOC，为了催化层的温度调节和完全燃烧，而被送到第一可变混合器200。
第一可变混合器200用送风器720被送到VOC的空气以适当的比例混合，然后把这个混合气g3送到热交换器300。
若想更详细的了解，请看图2。第一可变混合器200把从送风器710进入的VOCg1和从送风器720进入的空气g2混合的气体g3供应到热交换器300。这时，第一可变混合器200在涂层装置初期阶段，只供应液化石油气Pg和空气A1的混合气体g1。如果涂层装置开始进行烘干，并产生VOC时，根据排气的温度和当量比，供应空气并进行调节。
然后，热交换器300从催化燃烧排气g8取热，和混合气进行热交换，并提升混合气g3的温度，再把高温的催化燃烧排气g4传送给催化燃烧装置，即催化燃烧器400。
这时，供到热交换器300的催化燃烧排气g8中，由于热交换而变低温的排气被放出外部。这时被排除的气体VOC完全被燃烧，所以对大气环境毫无影响。
催化燃烧器400把通过热交换器300排出的高温气体催化燃烧掉，并且把此时释放出的高温催化燃烧排气g5传到可变分配器500。
可变分配器500把在催化燃烧器400里产生的高温催化燃烧排气g5按一定比例分配。可变分配器分配500的一个催化燃烧排气g6被传到热风烤炉100，其他的催化燃烧排气g7被传到热交换器300。
被传到热交换器300的催化燃烧排气g7通过送风器730传到热交换器，然后把热交换器300里的气体提升到一定温度其具有促使催化反应的温度，等温度下降之后，被排到大气中。
另一方面，传到热风烤炉机100的高温催化燃烧排气g6传到第二可变混合器600，然后与空气A2混合，再被供应到烘干器100。
若想更详细地了解，请看图3。第二可变混合器600是把高温催化燃烧排气g6调到适合于烘干的温度而设置的，它能提高烘干效率。为了方便地调节烤炉机入口的温度，与催化层出口的排气温度相比例，而调节被吸入的空气A2量。
在所述的内容中，作为催化层可采用在市场上容易购买的蜂窝类型，泡沫类型，纤维类型，或网状类型。做材料使用瓷器或金属，做催化活性物采用白金，钯镭等贵金属或钙钛矿形态的复合氧化物的催化剂。
在第二可变混合器600里调好温度的排气g9，通过送风器740供应到烘干器100。被供到烘干器100的VOC催化燃烧热能烘干供干器100里的涂层物。
如所述，因排气的温度很低，不能催化燃烧，所以要加热到能引起催化燃烧的温度，并且整个系统是采用燃烧排气的循环方式，因此若一定量的空气被供应，同量的排气要被释放出来。因此，按一定比例分配高温催化燃烧排气是为了最大限度地利用在此过程中发出的热能。
在这里，如果要调节挥发性有机化合物(VOC)的催化燃烧装置的温度和当量比，必须先测试VOC的浓度。但是，浓度测试装置的费用昂贵，故本发明不采用浓度测试装置，而采用了催化燃烧器400的入口温度和出入口的温度差(温度变化)而计算的大概值。用这种方式计算出来的值，调节各个可变混合器200、600的流路开口比率和当量比。
图4是在VOC由甲苯被构成的时候，利用催化燃烧器的入口温度和出入口温度差，而计算浓度的图像。
下面是用本发明指示的纺织物涂层装置的缩小模型说明涂层烘干试验的例子。
首先，把LPG和空气的混合气从第一可变混合器200传到热交换器300，并利用电灯预热到反应温度，再把催化燃烧器燃烧时放出的热供给烘干器。如果用LPG加热装置约30分钟，烤炉温度就会达到适合烘干的温度，这时，把已涂层的纺织品放到烤炉里，开始烘干。已涂层的纺织品开始烘干时，就放出VOC。最初放出的VOC的浓度很低，但时间越长，浓度就越大，并且大约过20分钟，其浓度就变得稳定了。烘干初期，应该同样供应LPG，但排出的VOC的浓度到了大于1350ppm，中断LPG的供应，只用此过程中排出的VOC进行工程。
在以上的叙述中，用附加图表说明了本发明的技术思想，这只是用预示的方法说明可望的实施例，并不是限定此发明。只要具有此技术领域的知识的人，在不脱离本发明的技术思想的范围内，可以进行多样的模仿或变化。
本发明可直接催化燃烧在涂层工程中产生的VOC催化燃烧热，并直接把VOC的燃烧热供应到此工程。因此，该装置与现有的系统相比，能大大减少装置费与运转费，并起到防止环境污染的作用。
权利要求
1.一种利用挥发性有机化合物为热源的涂层装置，该装置包含用热风蒸发涂层物里含有的溶剂烘干涂层物的烘干器，用燃烧燃料方法排气的燃烧器，把燃烧器里排放的排气和空气按一定当量比混合，并把它调到适当的温度之后，再供应到用在烘干器里的热风的混合器，其特征在于，通过所述燃烧器排出所述烘干器里放出的蒸发气体，然后把尚未进入混合器的排气用热交换的方式进行加热，再把它利用为燃烧室燃料的热交换器；所述燃烧器包含帮助加热蒸发气体燃烧的燃烧催化剂。
2.如权利要求1所述的装置，该涂层装置包含在涂层装置的初期起动阶段即未放出VOC(挥发性有机化合物)时，把空气和LPG(液化气)混合之后，给烘干器提供热源的可变混合器。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述VOC的浓度达到1500ppm的高浓度时，所述的空气和LPG不流入所述第一可变混合器中。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合器采用所述催化燃烧器的入口温度和出入口温度变化而计算的值，以调整流路的开口比率而调整一定当量比例。
5.一种以挥发性有机化合物为热源的涂层装置的涂层方法，该装置包含用热风烘干物体的烘干器，把在烘干器中放出的挥发性有机化合物和被吸入的高温气体进行热交换的热交换器，燃烧热交换器中排出的高温气体的燃烧器以及把所述燃烧器的排气和空气进行混合并提供给所述烘干器的热源的混合器，其特征在于，该装置的涂层方法包含四个阶段，即第一阶段 把烘干器放出的挥发性有机化合物和空气进行混合；第二阶段 把在第一阶段里混合的气体和高温的气体进行热交换，直到能催化燃烧的温度，然后排出因热交换而降低温度的气体；第三阶段 把所述升温的气体燃烧，并放出高温气体；第四阶段 把在第三阶段里放出的高温气体中的一部分提供给第二阶段的高温气体，并把剩下的一部分和空气进行混合，再提供给所述烘干器热源。
全文摘要
本发明公开了一种利用挥发性化合物作为热源的涂层装置。该装置包含以用热风蒸发涂层物里含有的溶剂的方式烘干涂层物的装置；用燃烧燃料方法排气的燃烧器；以及所述燃烧器里排放的排气和空气按一定当量比混合，调到适当温度，再供应到用在烘干器的热风的混合器，通过燃烧器排出所述烘干器里放出的蒸发气体，然后把尚未进入混合器的排气用热交换的方式进行加热，再把它利用为所述燃烧室燃料的热交换器；燃烧器含有帮助加热蒸发气体燃烧的燃烧催化剂。根据本发明的实施例，可直接进行催化燃烧涂层工程中产生的VOC，并很容易把VOC的燃烧热供应到本项工程。因此与现有的系统相比，能够大大减少装置费和运转费，并具有防止污染环境的作用。
文档编号F26B3/00GK1401963SQ0213042
公开日2003年3月12日 申请日期2002年8月19日 优先权日2001年8月20日
发明者宋光燮, 徐龙锡, 赵盛畯, 柳寅洙, 丁湳条, 刘相馝 申请人:韩国能源研究技术研究所