CN101876445A - 可变风速蓄热式焚化炉及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种可变风速蓄热式焚化炉及其控制方法，焚化炉包括：燃烧室；至少两个蓄热槽连接燃烧室，每一蓄热槽隔出至少两个蓄热室；气流控制设备将进出气管叉接至蓄热槽每一蓄热室，进气管或出气管设风速或风量感测器，并设进出气控制阀组，据风速或风量感测器感的讯号，由气流控制器控制进出气控制阀组启闭，控制蓄热室气流为废气气流、净化气流或无气流，且令气流流向在同一蓄热槽蓄热室相同；温度控制设备将炉头设在燃烧室内，燃烧室内设至少一个燃烧室温度感应器，据感应讯号由温度控制器控制燃烧室温度；控制方法：每一蓄热室进出气状态被独立控制、感测通过焚化炉风量、令部分蓄热室进入封闭状态；具有降低氮氧化物产生量及风速控制弹性简便的功效。
Description
技术领域
本发明涉及将每一蓄热槽分隔出至少两蓄热室，且令每一蓄热室的进气与出气状态被独立控制，进而控制每一蓄热槽内部可供气流通过的总面积的可变风速蓄热式焚化炉及其控制方法。
背景技术
生活和生产中广泛应用的有机溶剂，在室温下容易挥发成气体，故又名挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)，而多VOCs对人体有一定毒性，必须加以处理；另，由空气质量监测资料显示，VOCs及NOx等臭气前驱物质与光反应所产生的臭氧，有取代悬浮微粒成为影响空气污染指数(PSI)的主要污染物的现象，故加强管制VOCs排放乃为目前空气污染防治重点之一；然而，焚化法为VOCs废气处理方式的一种，在适当条件下的VOCs去除率可达99％以上，燃烧后的产物通常为水、二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等，故为一种可有效处理废气中所含的VOCs及臭气的方法。
其次，VOCs通常会采用蓄热式焚化炉(Regenerative ThermalOxidizer，RTO)予以焚化，而如图1所示，常见的蓄热式焚化炉为双蓄热槽式，其至少包括双蓄热槽11a和11b、进气控制设备12、燃烧室13及温度控制设备14，并在双蓄热槽11a、11b内填充石质或陶瓷蓄热材料，且温度控制设备14将炉头141设置在燃烧室13内，其操作包括两步骤：步骤1是将废气通过进气控制设备12导入一蓄热槽11a预热至一定温度，然后通过燃烧室13的火焰燃烧后再进入另一蓄热槽11b，燃烧后的高温气流会将蓄热槽11b加热，也即气流的高温会转移储存在蓄热槽11b的蓄热材料中；步骤2是待经过所设定的时间后，该进气控制设备12则改将废气导入已蓄热的蓄热槽11b预热，再经燃烧室13后进入已冷却的蓄热槽11a，气流的高温可再转移储存在蓄热槽11a中，从而完成一循环热交换。
然而，由于导入蓄热槽的废气风量，会因气体来源制程的转换而随机变化，但是现有的蓄热式焚化炉是依气体来源制程的常态风量设计其蓄热槽流速(通常为1.0至2.0m/s)，不过当焚化炉所需处理的气体风量较常态风量低过一定程度之际(低风量负载)，将致使导入蓄热槽的风速低于最低紊流(Turbulent Flow)流速，而一旦风速低于最低紊流流速即进入层流(Laminarflow)或过渡流的范围(层流与紊流的分界点可以用雷诺数来界定，不再详述)，废气在蓄热槽内的停滞时间就会过长，造成蓄热槽的热交换效果变成极差，蓄热槽内的蓄热材料易被欲处理气体所含有的粒状物阻塞，甚至是废气在蓄热槽内就开始燃烧，废气通过的风速越低，其在蓄热槽内的燃烧程度就越高，而使得蓄热材料过温损坏、氮氧化物衍生浓度过高(燃烧停滞时间越长或温度越高均会导致氮氧化物衍生浓度过高)等问题；因此，现有的解决方法，是引入外气以提升风速，但会造成燃料的无谓浪费。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种可变风速蓄热式焚化炉及其控制方法，其解决现有技术因低风量负载造成热交换效果极差、蓄热材料易被阻塞且过温损坏、氮氧化物衍生浓度过高的问题，具有将风速稳定控制在紊流状态，以提升热交换效能，减少蓄热槽过温、降低氮氧化物产生量及安全性的功效。
本发明之另一目的在于提供一种可变风速蓄热式焚化炉及其控制方法，具有风速控制弹性且简便的功效。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明可变风速蓄热式焚化炉，其特征在于，包括有：一燃烧室；至少两个蓄热槽，连接在该燃烧室，并以隔板将每一蓄热槽分隔出至少两个蓄热室，而在每一蓄热室内部填充蓄热材料；一气流控制设备，将进、出气管叉接至该蓄热槽的每一蓄热室，在进气管的上游端或出气管的下游端设置有风速或风量感测器，并在每一蓄热室的进、出气叉管设置有进出气控制阀组，且根据该风速或风量感测器所感测的风速或风量讯号，借助一气流控制器控制每一进出气控制阀组的启闭，以控制通过每一蓄热室的气流为废气气流、净化气流或无气流，且令气流流向在同一蓄热槽的蓄热室必定相同；一温度控制设备，将炉头设置在该燃烧室内，该燃烧室内设置有至少一个燃烧室温度感应器，且根据该燃烧室温度感应器所感应的温度讯号，由一温度控制器控制该燃烧室的温度。
前述的可变风速蓄热式焚化炉，其中温度控制设备进一步在每一蓄热室内设置有至少一个蓄热室温度感应器，且将该温度控制器连线至该气流控制器，而根据该蓄热室温度感应器所感应的温度讯号，控制每一蓄热室的温度。
前述的可变风速蓄热式焚化炉，其中蓄热室内部填充的蓄热材料为石质或陶瓷材质。
前述的可变风速蓄热式焚化炉，其中隔板为石质、陶瓷或钢铁板材质，以石质或陶瓷材质较佳。
前述的可变风速蓄热式焚化炉，其中进出气控制阀组为碟阀、提升阀或者碟阀和提升阀的组合。
前述的可变风速蓄热式焚化炉，其中气流控制设备的每一进出气控制阀组的启闭状态，能在同一蓄热槽的不同蓄热室轮替。
本发明可变风速蓄热式焚化炉的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：
a.将每一蓄热槽分隔出至少两个蓄热室；
b.令每一蓄热室的进出气状态被独立控制，进而控制每一蓄热槽内部供气流通过的总面积；
c.感测通过焚化炉的风量，并计算通过每一蓄热室的风速，当通过任一蓄热室的废气风速低于最低紊流流速时，或是感测蓄热槽内的温度，当任一蓄热室的温度过高时；
d.即令部分蓄热室进入封闭状态，缩小每一蓄热槽内部供气流通过的总面积，致使通过开放状态蓄热室的气流，风速提升至最低紊流流速以上或/及让气流停滞时间降低。
前述的可变风速蓄热式焚化炉的控制方法，其中当所述部分蓄热室进入封闭状态，同一蓄热槽的不同蓄热室轮替封闭。
本发明可变风速蓄热式焚化炉及其控制方法的有益效果，本发明可变风速蓄热式焚化炉，包括有：一燃烧室；至少两个蓄热槽，连接在该燃烧室，并以隔板将每一蓄热槽分隔出至少两个蓄热室，而在每一蓄热室内部填充蓄热材料；一气流控制设备，将进、出气管叉接至该蓄热槽的每一蓄热室，在进气管的上游端或出气管的下游端设置有风速或风量感测器，并在每一蓄热室的进、出气叉管设置有进出气控制阀组，且根据该风速或风量感测器所感测的风速或风量讯号，借助一气流控制器控制每一进出气控制阀组的启闭，以控制通过每一蓄热室的气流为废气气流或净化气流或无气流，且令气流流向在同一蓄热槽的蓄热室必定相同；一温度控制设备，将炉头设置在该燃烧室内，该燃烧室内设置有至少一个燃烧室温度感应器，且根据该燃烧室温度感应器所感应的温度讯号，由一温度控制器控制该燃烧室的温度。此外，该温度控制设备进一步在每一蓄热室内设置有至少一个蓄热室温度感应器，且将该温度控制器连线至该气流控制器，而根据该蓄热室温度感应器所缩感应的温度讯号，控制每一蓄热室的温度；又，该蓄热室内部填充的蓄热材料为石质或陶瓷材质；该隔板为石质、陶瓷或钢铁板材质，而以石质或陶瓷材质较佳；再者，该气流控制设备的每一进出气控制阀组的启闭状态，可在同一蓄热槽的不同蓄热室轮替；还有，该进出气控制阀组为碟阀(Butterfly valves)或提升阀(Poppet valves)的组合或其混合组合。
本发明的控制方法，包括下列步骤：
a.将每一蓄热槽分隔出至少两个蓄热室；
b.令每一蓄热室的进出气状态被独立控制，进而控制每一蓄热槽内部可供气流通过的总面积；
c.感测通过焚化炉的风量，并计算通过每一蓄热室的风速，当通过任一蓄热室的废气风速低于最低紊流流速时，或是感测蓄热槽内的温度，当任一蓄热室的温度过高时；
d.即令部分蓄热室进入封闭状态，缩小每一蓄热槽内部可供气流通过的总面积，致使通过开放状态蓄热室的气流，风速提升至最低紊流流速以上或/及让气流停滞时间降低。
又，当部分蓄热室进入封闭状态，同一蓄热槽的不同蓄热室轮替封闭。
附图说明：
图1为现有双槽式蓄热焚化炉结构示意图。
图2为本发明可变风速蓄热式焚化炉结构示意图。
图中主要标号说明：11a蓄热槽、11b蓄热槽、12进气控制设备、13燃烧室、14温度控制设备、141炉头、20燃烧室、30蓄热槽、40蓄热槽、30a蓄热室、30b蓄热室、40a蓄热室、40b蓄热室、31隔板、41隔板、50气流控制设备、51进气管、52出气管、53风速或风量感测器、54气流控制器、541进出气控制阀组、542进出气控制阀组、543进出气控制阀组、544进出气控制阀组、60温度控制设备、61炉头、62温度控制器、621蓄热室温度感应器、622蓄热室温度感应器、623蓄热室温度感应器、624蓄热室温度感应器、625燃烧室温度感应器。
具体实施方式
如图2所示，本发明的结构包括有：
一燃烧室20；
至少两个蓄热槽30、40，连接在该燃烧室20，并以隔板31、41将每一蓄热槽30、40分隔出至少两个蓄热室30a、30b、40a、40b，而在每一蓄热室30a、30b、40a、40b内部填充石质或陶瓷蓄热材料，且该隔板31、41的材质为石质、陶瓷或钢铁板，但以石质或陶瓷材质较佳(热膨胀系数及耐热特性均与蓄热室内部的蓄热材料相近)；
一气流控制设备50，将进、出气管51、52叉接至该蓄热槽30、40的每一蓄热室30a、30b、40a、40b，而在进气管51的上游端或出气管52的下游端设置有风速或风量感测器53，并在每一蓄热室30a、30b、40a、40b的进、出气叉管设置有进出气控制阀组541、542、543、544，且根据该风速或风量感测器53所感测的风速或风量讯号，借助一气流控制器54控制每一进出气控制阀组541、542、543，544的启闭，以控制通过每一蓄热室30a、30b、40a、40b的气流为废气气流、净化气流或无气流，且令气流流向在同一蓄热槽的蓄热室必定相同，诸如通过蓄热室30a、30b的气流，不能一为废气气流而另一为净化气流，必定同为废气气流或同为净化气流，或是一有气流通过而另一无气流通过；
一温度控制设备60，将炉头61设置在该燃烧室20内，而在该燃烧室20内设置有至少一燃烧室温度感应器625，并在每一蓄热室30a、30b、40a、40b内设置有至少一蓄热室温度感应器621、622、623、624，且根据该燃烧室温度感应器625与每一蓄热室温度感应器621、622、623、624所感应的温室讯号，由一连线至该气流控制器54的温度控制器62，控制该燃烧室20与每一蓄热室30a、30b、40a、40b的温度。
基于上述构成，本发明的设计理念非常简单，只要以隔板31、41将每一蓄热槽30、40分隔出至少两个蓄热室30a、30b，40a、40b，再对应于每一蓄热室30a、30b、40a、40b配置个别控制的进出气控制阀组541、542，543、544与蓄热室温度感应器621、622、623，624，即可根据每一蓄热室30a、30b、40a、40b内部的风速大小或是温度状态，控制进出气控制阀组541、542、543、544的启闭数量(全部开启或部分开启而部分关闭，进而改变蓄热槽30、40内部可供气流通过的总面积，并控制气流在蓄热槽30、40的流向，让蓄热槽30、40的一导入废气气流而另一排出净化气流，且令通过每一蓄热室30a、30b、40a、40b的风速总是维持在紊流状态，或通过蓄热室温度感应器621、622、623、624的监控，避免蓄热室过温，而蓄热槽30、40经过所设定的时间后其气流流向会予以切换。
故，当所处理气体的风量为常态之际，本发明的控制方式与现有焚化炉几乎完全相同(仅控制阀组数量较多)；但当所处理气体的风量较常态风量低过一定程度之际，而致使通过蓄热室30a、30b、40a、40b的停滞时间过长或/及风速低于最低紊流流速，即让进出气控制阀组541、542、543、544部分开启而部分关闭(启闭状态可在同一蓄热槽的不同蓄热室轮替，让气流仅能由部分蓄热室30a、30b、40a、40b通过，也即改变蓄热槽30、40内部可供气流通过的总面积，令气流停留在蓄热室的停滞时间缩短或/及风速总是维持在紊流状态；所以，具有提升热交换效能、减少蓄热槽过温、降低氮氧化物产生量及安全性且控制弹性又简便的功效。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种可变风速蓄热式焚化炉，其特征在于，包括有：
一燃烧室；
至少两个蓄热槽，连接在该燃烧室，并以隔板将每一蓄热槽分隔出至少两个蓄热室，而在每一蓄热室内部填充蓄热材料；
一气流控制设备，将进、出气管叉接至该蓄热槽的每一蓄热室，在进气管的上游端或出气管的下游端设置有风速或风量感测器，并在每一蓄热室的进、出气叉管设置有进出气控制阀组，且根据该风速或风量感测器所感测的风速或风量讯号，借助一气流控制器控制每一进出气控制阀组的启闭，以控制通过每一蓄热室的气流为废气气流、净化气流或无气流，且令气流流向在同一蓄热槽的蓄热室必定相同；
一温度控制设备，将炉头设置在该燃烧室内，该燃烧室内设置有至少一个燃烧室温度感应器，且根据该燃烧室温度感应器所感应的温度讯号，由一温度控制器控制该燃烧室的温度。
2.根据权利要求1所述的可变风速蓄热式焚化炉，其特征在于，所述温度控制设备进一步在每一蓄热室内设置有至少一个蓄热室温度感应器，且将该温度控制器连线至该气流控制器，而根据该蓄热室温度感应器所感应的温度讯号，控制每一蓄热室的温度。
3.根据权利要求1所述的可变风速蓄热式焚化炉，其特征在于，所述蓄热室内部填充的蓄热材料为石质或陶瓷材质。
4.根据权利要求1所述的可变风速蓄热式焚化炉，其特征在于，所述隔板为石质、陶瓷或钢铁板材质，以石质或陶瓷材质较佳。
5.根据权利要求1所述的可变风速蓄热式焚化炉，其特征在于，所述进出气控制阀组为碟阀、提升阀或者碟阀和提升阀的组合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的可变风速蓄热式焚化炉，其特征在于，所述气流控制设备的每一进出气控制阀组的启闭状态，能在同一蓄热槽的不同蓄热室轮替。
7.一种可变风速蓄热式焚化炉的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：
a.将每一蓄热槽分隔出至少两个蓄热室；
b.令每一蓄热室的进出气状态被独立控制，进而控制每一蓄热槽内部供气流通过的总面积；
c.感测通过焚化炉的风量，并计算通过每一蓄热室的风速，当通过任一蓄热室的废气风速低于最低紊流流速时，或是感测蓄热槽内的温度，当任一蓄热室的温度过高时；
d.即令部分蓄热室进入封闭状态，缩小每一蓄热槽内部供气流通过的总面积，致使通过开放状态蓄热室的气流，风速提升至最低紊流流速以上或/及让气流停滞时间降低。
8.根据权利要求7所述的可变风速蓄热式焚化炉的控制方法，其特征在于，当所述部分蓄热室进入封闭状态，同一蓄热槽的不同蓄热室轮替封闭。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20101103 |