一种利用化学气相沉积废气发电再生产的自循环系统技术方案

本实用新型专利技术涉及碳/碳复合材料制备废气再利用技术领域，尤其是一种利用化学气相沉积废气发电再生产的自循环系统，包含高温气体输出管道，高温气体输出管道一端连接支路，支路与CVD设备高温气体的排出口相连，高温气体输出管道另一端连接焦油过滤器，高温气体输出管道设置有冷却盘管，冷却盘管的进水端通过水泵与冷却水源相连，焦油过滤器的出气端与燃烧锅炉进气端相连，燃烧锅炉的蒸汽出口与汽轮机相连，汽轮机的输出轴与发电机相连，发电机将电力输出给CVD设备供电，将多台CVD设备的高温废气进行收集，降温后进行过滤，防止焦油对系统的不良影响，过滤后的废气作为燃料燃烧产生的蒸汽驱动汽轮机，汽轮机再传递给发电机发电，回收利用价值高。

【技术实现步骤摘要】
一种利用化学气相沉积废气发电再生产的自循环系统
本技术涉及碳/碳复合材料制备过程中废气利用
，尤其是一种利用化学气相沉积废气发电再生产的自循环系统。
技术介绍
碳/碳复合材料具有密度低、比强度高以及优异的高温力学性质，成为航空航天飞行器热结构构件的首选材料，例如航天飞机的鼻锥、飞机刹车盘等，但是碳/碳复合材料的制备成本一直居高不下，是影响其应用领域进一步拓展的最为重要的原因。化学气相沉积CVD技术是制备高性能碳/碳复合材料的主要方法之一。在制备过程中需要使用大量的碳氢化合物气体，例如天然气，主要为甲烷、丙烷、丙烯等，这些碳氢化合物在沉积腔内裂解后形成大量的氢气，尚有部分碳氢化合物没有发生裂解反应，或者形成一些小分子碳氢化合物（主要成分为甲烷），将被真空设备排出沉积室形成废气。这些废气具有较高的燃烧热值，例如氢气为1.43×108J/kg，为汽油热值的3倍，具有非常高的回收利用价值。然而，现有技术中，碳/碳复合材料制备过程中产生的废气通常利用外燃式火炬对废气进行燃烧处理，因此造成了资源浪费。
技术实现思路
为了克服现有的碳/碳复合材料制备过程中废气利用的不足，本技术提供了一种利用化学气相沉积废气发电再生产的自循环系统，达到降低生产成本的效果。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用化学气相沉积废气发电再生产的自循环系统，包含高温气体输出管道，所述高温气体输出管道一端连接至少两组支路，所述支路与CVD设备高温气体的排出口相连，所述高温气体输出管道的另一端连接焦油过滤器的进气端，所述高温气体输出管道外壁设置有冷却盘管，所述冷却盘管的进水端通过水泵与冷却水源相连，所述焦油过滤器的出气端与燃烧锅炉进气端相连，所述燃烧锅炉的蒸汽出口与汽轮机相连，所述汽轮机的输出轴与发电机相连，所述发电机将电力输出给CVD设备供电。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，所述冷却盘管的出水端与燃烧锅炉的补水口相连。由于冷却盘管的冷却水在冷却高温废气时，温度会升高，作为燃烧锅炉的补水来源，可进一步节约燃料，加快产生蒸汽的效率。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，所述冷却盘管的材质为高温不锈钢，而采用高温不锈钢，能够耐受高温，延长冷却盘管的使用寿命。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，所述燃烧锅炉的进气端还设置有天然气补气管路。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，所述焦油过滤器包含过滤罐体和置于过滤罐体内部的无纺布滤芯。无纺布滤芯对粘稠的焦油、炭黑具有良好的吸附过滤作用。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，所述过滤罐体底部设置有排污口。设置的排污口便于排出杂质，保证焦油过滤器的过滤效果。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，所述汽轮机的输出轴通过减速器与发电机相连。可以按照发电机的设计容量输出扭矩，保证机械能稳定输出。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，所述发电机通过DCS系统将电力输出。DCS系统即分散控制系统，是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代控制系统，可保证电力稳定可靠输出。本技术的有益效果是，将多台CVD设备的高温废气进行收集，降温后进行过滤，防止焦油对系统的不良影响，过滤后的废气作为燃料燃烧产生的蒸汽驱动汽轮机，汽轮机再传递给发电机发电，回收利用价值高，利用12台CVD设备的废气集中起来提供发电用燃气，补充适量的天然气，就可将燃烧锅炉和汽轮发电机组按1MW的发电容量进行设计，发电量可以满足6台CVD设备的需要。如果CVD设备增加到36台，只需要补充15%的天然气，就可实现为14台CVD设备提供生产所需要的电力，极大地节约资源、降低生产成本。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术的结构示意图；图2是焦油过滤器的结构示意图。图中1、高温气体输出管道，2、支路，3、排出口，4、焦油过滤器，4-1、过滤罐体，4-2、无纺布滤芯，4-3、排污口，5、冷却盘管，6、水泵，7、冷却水源，8、燃烧锅炉，9、汽轮机，10、发电机，11、天然气补气管路。具体实施方式如图1至2是本技术的结构示意图，一种利用化学气相沉积废气发电再生产的自循环系统，包含高温气体输出管道1，所述高温气体输出管道1一端连接至少两组支路2，所述支路2与CVD设备高温气体的排出口3相连，所述高温气体输出管道1的另一端连接焦油过滤器4的进气端，所述高温气体输出管道1外壁设置有冷却盘管5，所述冷却盘管5的进水端通过水泵6与冷却水源7相连，所述焦油过滤器4的出气端与燃烧锅炉8进气端相连，所述燃烧锅炉8的蒸汽出口与汽轮机9相连，所述汽轮机9的输出轴与发电机10相连，所述发电机10将电力输出给CVD设备供电。本申请利用碳/碳复合材料CVD过程产生的废气进行发电，再利用所产生的电力作为CVD设备裂解反应的能源。具体而言，通过多组支路2连接多组CVD设备高温气体的排出口3，将高温废气集中到高温气体输出管道1中，利用冷却盘管5将高温气体输出管道1内的高温废气降温，冷却过程为，水泵6从冷却水源7中不断抽取冷却水，不断流入冷却盘管5内，冷却盘管5呈螺旋状盘在高温气体输出管道1外壁，接触面积大，冷却效果好，从而将高温废气降温，得到低温废气后流入焦油过滤器4，焦油过滤器4将低温废气中的焦油除去后，低温废气作为燃料流入燃烧锅炉8中燃烧，将燃烧锅炉8中的水加热产生蒸汽流入汽轮机9中，汽轮机9将蒸汽能转化为机械能输出给发电机10，发电机10发电后再将电力输送给CVD设备供电。本申请，将多台CVD设备的高温废气进行收集，降温后进行过滤，防止焦油对系统的不良影响，通过燃烧产生的蒸汽驱动汽轮机9，汽轮机9再传递给发电机10发电，达到自循环的效果，回收利用价值高。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，所述冷却盘管5的出水端与燃烧锅炉8的补水口相连。由于冷却盘管5的冷却水在冷却高温废气时，温度会升高，此时，作为燃烧锅炉8的补水来源，可进一步节约燃料，加快产生蒸汽的效率。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，所述冷却盘管5的材质为高温不锈钢。由于高温废气温度高，而采用高温不锈钢，能够耐受高温，延长冷却盘管5的使用寿命。根据本技术的另一个实施例，进一步包括，所述燃烧锅炉8的进气端还设置有天然气补气管路11。通过计算表明利用12台CVD设备的废气集中起来提供发电用燃气，补充适量的天然气（约为废气量的30%），就可发将燃烧锅炉8和汽轮发电机组按1MW的发电容量进行设计，发电量可以满足6台CVD设备的需要。而如果CVD设备增加到36台，只需要补充15%的天然气，就可实现为14台CVD设备提供生产所需要的电力，极大地节约资源、降低生产成本。当然也可以不采用补充天然气的方式，不补天然气的缺点是，发电机10的容量会减少，优点是，不产生补充天然气的成本。根据本技术的另一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用化学气相沉积废气发电再生产的自循环系统，其特征是，包含高温气体输出管道（1），所述高温气体输出管道（1）一端连接至少两组支路（2），所述支路（2）与CVD设备高温气体的排出口（3）相连，所述高温气体输出管道（1）的另一端连接焦油过滤器（4）的进气端，所述高温气体输出管道（1）外壁设置有冷却盘管（5），所述冷却盘管（5）的进水端通过水泵（6）与冷却水源（7）相连，所述焦油过滤器（4）的出气端与燃烧锅炉（8）进气端相连，所述燃烧锅炉（8）的蒸汽出口与汽轮机（9）相连，所述汽轮机（9）的输出轴与发电机（10）相连，所述发电机（10）将电力输出给CVD设备供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用化学气相沉积废气发电再生产的自循环系统，其特征是，包含高温气体输出管道（1），所述高温气体输出管道（1）一端连接至少两组支路（2），所述支路（2）与CVD设备高温气体的排出口（3）相连，所述高温气体输出管道（1）的另一端连接焦油过滤器（4）的进气端，所述高温气体输出管道（1）外壁设置有冷却盘管（5），所述冷却盘管（5）的进水端通过水泵（6）与冷却水源（7）相连，所述焦油过滤器（4）的出气端与燃烧锅炉（8）进气端相连，所述燃烧锅炉（8）的蒸汽出口与汽轮机（9）相连，所述汽轮机（9）的输出轴与发电机（10）相连，所述发电机（10）将电力输出给CVD设备供电。


2.根据权利要求1所述的一种利用化学气相沉积废气发电再生产的自循环系统，其特征是，所述冷却盘管（5）的出水端与燃烧锅炉（8）的补水口相连。


3.根据权利要求1或2所述的一种利用化学气相沉积废气发电再生产的自循环系统，其特征是，所述冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼建军，
申请(专利权)人：常州翊翔炭材科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32