CN102445092B - 气对气热交换器及整合该热交换器的废气焚化炉 - Google Patents
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Abstract
气对气热交换器及整合该热交换器的废气焚化炉，气对气热交换器包括：外箱体设第一气体进气口和出气口及置入口；内垂吊体在外箱体内，包括上、下盒体与导气管束，下盒体内为回转室，上盒体第二类气体进气室设第二类气体进气口，第二类气体出气室设第二类气体出气口；保温层在外箱体内；整合热交换器的废气焚化炉，包括：外箱体设第一气体进气口和出气口及置入口；内垂吊体在外箱体内，包括上、下盒体与导气管束，下盒体内为回转室，上盒体第二类气体进气室设第二类气体进气口，第二类气体出气室设第二类气体出气口；保温层在外箱体内；炉头在外箱体燃烧室内，燃烧室进气口和出气口接第二类气体出气口和第一类气体进气口；热交换率高，易清洁维护。
Description
技术领域
本发明涉及一种让第二气体气流利用回转而多次流经该导气管束管内，以与流经导气管束管外的第一气体进行长时间的热交换，并令该导气管束采用垂吊方式予以定位，而方便吊出进行清洁维护工作且消弭热应变问题的气对气热交换器及整合该热交换器的废气焚化炉。
背景技术
生活和生产中广泛应用的有机溶剂极易挥发成气体，故又名挥发性有机物(Volati le Organic Compounds，VOCs)，而多数的VOCs对人体有一定毒性，必须加以处理；其中，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的方法；然而，一般会先以转轮式浓缩器(Rotor type rotary concentrator)、转环式浓缩器(Carousel type rotary concentrator)或流体化床浓缩器(Fluidizedbed concentrator)或固定床式浓缩器将VOCs废气浓缩，再把浓缩的VOCs废气送入焚化炉净化处理，而利用吸附-浓缩脱附-焚化等三项连续程序，使VOCs裂解为无害的水及二氧化碳，而利用浓缩器提升焚化炉的焚化效能。
转轮(或转环)式浓缩器因减速机(Ceared motor)的带动而转动(1至10RPH；大部份为2至6RPH)，转轮(或转环)式浓缩器位于吸附区内的吸附剂，乃进行第一阶段的吸附程序，将VOCs废气在常温下予以吸附，净化后的气体直接排放至大气；而随着转轮(或转环)式浓缩器的转动，当吸附VOCs废气后的吸附剂转至脱附区时，即进入第二阶段的脱附程序，此脱附程序所需的热空气，是由冷却区出口的预热空气与后端焚化炉热交换后的热空气(约160至300℃；大部份为180至220℃)来提供，藉热空气自进入脱附区的吸附剂将有机物浓缩脱附出来，此时出流污染物浓度大约为入流废气的5至20倍左右，而脱附出来的有机物则可在第三阶段的焚化炉进行高温(600℃以上；若为触媒式直燃炉则为200至450℃)焚化，如此可以减少后续的废气处理单元尺寸，并节省初设费用及运转费用。
然而，如图1所示，现有的挥发性有机废气处理系统，其处理挥发性有机废气的过程，是藉一第一风机11将挥发性有机废气抽送流经一转轮式浓缩器30的吸附区31，致使挥发性有机废气中的有机物质被位于吸附区31的吸附剂所吸附，吸附处理后的净化气体则经该第一风机11排放；此后，当已吸附挥发性有机废气的吸附剂转至脱附区32时，则将经一第二热交换器20b加热的脱附气流由一第二风机12抽送通过，被吸附剂吸附的有机物质因受热脱附到浓缩气流中，该浓缩气流再被导引至一第一热交换器20a预热，而导入一直燃式焚化炉40燃烧净化成水及二氧化碳为主的物质，燃烧后的净化气流由该第一热交换器20a及该第二热交换器20b进行热回收之后，对外排放，甚至是再由一第三热交换器20c进行热回收之后才排放；其中，该直燃式焚化炉40与第一热交换器20a的组合可称为恢复式直燃焚化炉(RecuperativeThermal OxidiZer)。
再者，现有的挥发性有机废气处理系统，通常会采用如图2所示的管壳式气对气热交换器，是将导气管束21两端焊接在两定位板22a、22b，而两定位板22a、22b被固定在一外壳体23内部中段，致使该外壳体23被区隔前段的第一气体进气室231、中段的热交换室232与后段的第一气体出气室233，又令该外壳体23在第一气体进气室231的壳壁形成有第一气体进气口234，该外壳体23在热交换室232的壳壁形成有第二气体进气口235及第二气体出气口236，该外壳体23在第一气体出气室233的壳壁形成有第一气体出气口237。于是，第一气体气流由第一气体进气口234进入第一气体进气室231，然后经过热交换室232的导气管束21管内而流至第一气体出气室233，再由第一气体出气口237导出；第二气体气流则由第二气体进气口234进入热交换室232，而在导气管束21的管外流动，以让第一气体与第二气体在此进行热交换，再由第二气体出气口236导出。
然而，由于现有管壳式气对气热交换器，通常采用导气管束21内气流一次流动的横置焊固式单体设计；于是，因其流经导气管束21内的气流仅有一次流动，致使用于进行热交换的时间较短，也即所达到的热交换效率较差；而横置焊固式的设计型态，则致使日后的清洁维护较为不易，并会因热应变造成结构变形而影响气密性，并进一步影响效率；又，当一热交换系统(诸如前述的挥发性有机废气处理系统)必须同时使用数个热交换器之际，现有管壳式气对气热交换器则因其单体的设计型态，而必须个别设置再拉设相对的导气管线，遂难以进行整合且较占用空间。
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，而提供一种气对气热交换器及整合该热交换器的废气焚化炉，可以解决现有技术热交换效率较差且清洁维护较为不易的问题，而具有提升热交换效率且易于清洁维护的功效。
本发明的又一目的在于提供一种气对气热交换器及整合该热交换器的废气焚化炉，其具有垂吊式导气管束结构的吸收热应变与热应力而使主体不变形且气密性佳的功效。
本发明的另一目的在于提供一种气对气热交换器及整合该热交换器的废气焚化炉，可将数个热交换器整合于一体，而具有压损小且节省空间的功效。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明气对气热交换器，其特征在于，包括有：一外箱体，两端形成有第一气体进气口与第一气体出气口，顶端则形成有置入口；多个内垂吊体，上述多个内垂吊体由该置入口而垂吊定位在该外箱体内部，且其结构包括有上盒体、下盒体与导气管束，而将该导气管束两端焊接在该上盒体底板与该下盒体顶板，并把该上盒体内部分隔出第二类气体进气室与第二类气体出气室，该下盒体内部遂成为回转室，而该上盒体在该第二类气体进气室形成有第二类气体进气口且於该第二类气体出气室形成有第二类气体出气口，而每一个内垂吊体分别导入不同的气体气流，致使横贯流过该外箱体内部的第一气体气流，快速且连续地与不同的气体气流进行热交换，以将数个热交换器整合于一体，所述上盒体与下盒体内部增设回转室，以增加气流的回转次数与流经该导气管束的次数；
一保温层，固定在该外箱体内部，介于该外箱体与内垂吊体的下盒体之间，藉其厚度及软性特征以填满该外箱体与内垂吊体的下盒体间间隙，吸收该导气管束因温度变化产生的向下热应变与热应力，并达到气密效果，而该保温层材质为陶瓷纤维。
前述的气对气热交换器，其中，所述内垂吊体与该置入口相对设置有连结法兰。
本发明整合权利要求如上所述的热交换器的废气焚化炉，其特征在于，包括有：一外箱体，两端形成有第一气体进气口与第一气体出气口，顶端则形成有置入口；多个内垂吊体，所述个内垂吊体由该置入口而垂吊定位于该外箱体内部，且其结构包括有上盒体、下盒体与导气管束，而将该导气管束两端焊接在该上盒体底板与该下盒体顶板，并把该上盒体内部分隔出第二类气体进气室与第二类气体出气室，该下盒体内部遂成为回转室，而该上盒体在该第二类气体进气室形成有第二类气体进气口且於该第二类气体出气室形成有第二类气体出气口，而每一个内垂吊体分别导入不同的气体气流，致使横贯流过该外箱体内部的第一气体气流，快速且连续地与不同的气体气流进行热交换，以将数个热交换器整合于一体，所述上盒体与该下盒体内部增设回转室，以增加气流的回转次数与流经该导气管束的次数；一保温层，固定在该外箱体内部，介于该外箱体与内垂吊体的下盒体之间，藉其厚度及软性特征以填满该外箱体与内垂吊体的下盒体间间隙，吸收该导气管束因温度变化产生的向下热应变与热应力，并达到气密效果，而该保温层材质为陶瓷纤维；一炉头，设置在该外箱体所增设的燃烧室内，该燃烧室的进气口与该内垂吊体的第二类气体出气口连接，该燃烧室的出气口与该外箱体的第一气体进气口连接。
前述废气焚化炉，其中，所述内垂吊体与该置入口相对设置有连结法兰。
本发明气对气热交换器及整合该热交换器的废气焚化炉的有益效果，该气对气热交换器的结构特征包括有：一外箱体，两端形成有第一气体进气口与第一气体出气口，顶端则形成有置入口；一内垂吊体，由该置入口而垂吊定位在该外箱体内部，且其结构包括有上盒体、下盒体与导气管束，而将该导气管束两端焊接在该上盒体底板与该下盒体顶板，并把该上盒体内部分隔出第二类气体进气室与第二类气体出气室，该下盒体内部遂成为回转室，而该上盒体在该第二类气体进气室形成有第二类气体进气口且在该第二类气体出气室形成有第二类气体出气口；一保温层，固定在该外箱体内部。
此外，该内垂吊体的设置数量为数个，而每一个内垂吊体分别导入不同的气体气流，致使横贯流过该外箱体内部的第一气体气流，快速且连续地与不同的气体气流进行热交换，借以将数个热交换器整合于一体。又，该上盒体与该下盒体内部增设回转室，以增加气流的回转次数与流经该导气管束的次数。另，介于该外箱体与内垂吊体的下盒体间的保温层，藉其厚度及软性特征以填满该外箱体与内垂吊体的下盒体间间隙，吸收该导气管束因温度变化产生的向下热应变与热应力，并达到气密效果，而该保温层材质为陶瓷纤维。再者，该内垂吊体与该置入口相对设置有连结法兰。
然而，本发明的废气焚化炉的结构特征，是包括有：一外箱体，两端形成有第一气体进气口与第一气体出气口，顶端则形成有置入口；一内垂吊体，借由该置入口而垂吊定位于该外箱体内部，且其结构包括有上盒体、下盒体与导气管束，而将该导气管束两端焊接在该上盒体底板与该下盒体顶板，并把该上盒体内部分隔出第二类气体进气室与第二类气体出气室，该下盒体内部遂成为回转室，而该上盒体在该第二类气体进气室形成有第二类气体进气口且在该第二类气体出气室形成有第二类气体出气口：一保温层，固定在该外箱体内部；一炉头，设置在该外箱体所增设的燃烧室内，该燃烧室的进气口与该内垂吊体的第二类气体出气口连接，该燃烧室的出气口与该外箱体的第一气体进气口连接。
此外，该内垂吊体的设置数量为数个，而每一个内垂吊体分别导入不同的气体气流，致使横贯流过该外箱体内部的第一气体气流，快速且连续地与不同的气体气流进行热交换，借以将数个热交换器整合于一体。又，该上盒体与该下盒体内部增设回转室，以增加气流的回转次数与流经该导气管束的次数。另，介于该外箱体与内垂吊体的下盒体间的保温层，藉其厚度及软性特征以填满该外箱体与内垂吊体的下盒体间间隙，吸收该导气管束因温度变化产生的向下热应变与热应力，并达到气密效果，而该保温层材质为陶瓷纤维。再者，该内垂吊体与该置入口相对设置有连结法兰。
附图说明：
图1为现有挥发性有机废气处理系统结构说明图。
图2为现有管壳式气对气热交换器结构说明图。
图3为本发明热交换器的外箱体结构俯视图。
图4为本发明热交换器的外箱体与内垂吊体结构主视图。
图5为本发明热交换器第一实施例结构说明图。
图6为本发明热交换器第二实施例结构说明图。
图7为本发明热交换器第三实施例结构说明图。
图8为本发明焚化炉较佳实施例结构说明图。
图中主要标号说明：11第一风机、12第二风机、20a第一热交换器、20b第二热交换器、20c第三热交换器、21导气管束、22a定位板、22b定位板、23外壳体、231第一气体进气室、232热交换室、233第一气体出气室、234第一气体进气口、235第二气体进气口、236第二气体出气口、237第一气体出气口、30浓缩器、31吸附区、32脱附区、40直燃式焚化炉、50外箱体、51第一气体进气口、52第一气体出气口、53置入口、54连结法兰、55燃烧室、60a内垂吊体、60b内垂吊体、60c内垂吊体、61上盒体、612隔板、613第二类气体进气室、614第二类气体出气室、615第二类气体进气、616第二类气体出气口、62下盒体、63导气管束、64连结法兰、70炉头、80保温层。具体实施方式
首先，请参阅图3至图5所示，本发明气对气热交换器的第一实施例，是包括有：一外箱体50、一内垂吊体60a以及一保温层80；其中：该外箱体50的两端形成有第一气体进气口51与第一气体出气口52，顶端则相对该内垂吊体60a形成有置入口53。
该内垂吊体60a与该置入口53相对设置有连结法兰64、54，让该内垂吊体60a借由该置入口53而垂吊定位在该外箱体50内部；再者，该内垂吊体60a具有上盒体61与下盒体62，而将导气管束63两端焊接在上盒体61的底板与下盒体62的顶板，并把上盒体61内部利用隔板612分隔出第二类气体进气室613与第二类气体出气室614，该下盒体62内部遂成为回转室；再者，该上盒体61在该第二类气体进气室613形成有第二类气体进气口615，该上盒体61在该第二类气体出气室614形成有第二类气体出气口616。
该保温层(80，可为6至12英寸厚的陶瓷纤维保温棉)固定在该外箱体50内部；其中，介于该外箱体50与内垂吊体60a的下盒体62间的保温层80，藉其厚度及软性特征以填满该外箱体50与内垂吊体60a的下盒体62间间隙，以吸收该导气管束63因温度变化产生的向下热应变与热应力，并达到气密(与保温)效果。
基于如是的构成，第二气体气流由该内垂吊体60a上盒体61的第二类气体进气口615进入第二类气体进气室613，然后经过相对于该第二类气体进气室613的导气管束63管内而流至该下盒体62内部回转，再经过相对于该第二类气体出气室614的导气管束63管内而流至该第二类气体出气室614，最后由该第二类气体出气口616导出；第一气体气流则由该外箱体50的第一气体进气口51进入该外箱体50内部，而在该内垂吊体60a的导气管束63的管外流动，让第一气体与第二气体在此进行热交换，再由第二类气体出气口52导出。
所以，由于第二气体气流是利用一次回转而以两次流经该导气管束63的流动方式进行，故可以有较长的时间进行热交换，也即拥有较佳的热交换效率，且因该内垂吊体60a利用垂吊的方式定位于该外箱体50内部，一但该内垂吊体60a有清洁维护的需求时，非常容易就可将该内垂吊体60a吊出而进行清洁维护的工作，而具有提升热交换效率且易于清洁维护的功效；再者，倘若在该上盒体61与该下盒体62内部增设回转室，以增加气流的回转次数与流经该导气管束63的次数，则可进一步提升热交换效率；又，因该内垂吊体60a的垂吊方式定位，仅顶端连结于该外箱体50而成为固定端，该内垂吊体60a的底端乃为可吸收热应变的自由端，遂无结构变形而影响气密性的问题，具有结构不变形而气密性佳的功效。
此外，请参阅图6所示，本发明气对气热交换器的第二实施例与第一实施例的不同处在于：设置有两个内垂吊体60a、60b；接着，请再参阅图7所示，本发明气对气热交换器的第三实施例与第一实施例的不同处在于：设置有三个内垂吊体60a、60b、60c；于是，每一个内垂吊体60a、60b、60c分别导入不同的气体气流(分别为第二、第三与第四气体气流)，致使横贯流过该外箱体50内部的第一气体气流，快速且连续地与不同的气体气流进行热交换，也即将数个热交换器整合于一体，而具有压损小且节省空间的功效。
然而，请参阅图8所示，本发明废气焚化炉的较佳实施例，是令该外箱体50进一步增设供炉头70设置的燃烧室55，该燃烧室55的进气口与该内垂吊体60a的第二类气体出气口616连接，该燃烧室55的出气口与该外箱体50的第一气体进气口51连接；因此，请参照图1所示，该内垂吊体60a、60b、60c可分别对等于第一、第二与第三热交换器20a，20b、20c，流经该内垂吊体60a的第二气体气流为浓缩后的废气气流(且第二气体气流可先流经该内垂吊体60c预热，流经该内垂吊体60c的阶段为图示的第四气体气流)，流经该内垂吊体60b的第三气体气流可为脱附气流，而第一气体气流则为焚化后的净化气流，也即利用净化气流的焚化高温使即将焚化的废气气流与脱附气流利用热交换升温，借以节省该炉头70的燃料使用量与燃烧热回收的功效；故，本发明的废气焚化炉是与热交换器整合于一体，而具有压损小且节省空间与易于清洁保养的功效。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而己，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 (4)
1.一种气对气热交换器，其特征在于，包括有：
一外箱体，两端形成有第一气体进气口与第一气体出气口，顶端则形成有置入口；
多个内垂吊体，上述各内垂吊体由该置入口而垂吊定位在该外箱体内部，且其结构包括有上盒体、下盒体与导气管束，而将该导气管束两端焊接在该上盒体底板与该下盒体顶板，并把该上盒体内部分隔出第二类气体进气室与第二类气体出气室，该下盒体内部遂成为回转室，而该上盒体在该第二类气体进气室形成有第二类气体进气口且在该第二类气体出气室形成有第二类气体出气口，而每一个内垂吊体分别导入不同的气体气流，致使横贯流过该外箱体内部的第一气体气流，快速且连续地与不同的气体气流进行热交换，以将数个热交换器整合于一体，所述上盒体与下盒体内部增设回转室，以增加气流的回转次数与流经该导气管束次数；
一保温层，固定在该外箱体内部，介于该外箱体与内垂吊体的下盒体之间，藉其厚度及软性特征以填满该外箱体与内垂吊体的下盒体间间隙，吸收该导气管束因温度变化产生的向下热应变与热应力，并达到气密效果，而该保温层材质为陶瓷纤维。
2.根据权利要求1所述的气对气热交换器，其特征在于，所述内垂吊体与该置入口相对设置有连结法兰。
3.一种整合权利要求1所述的热交换器的废气焚化炉，其特征在于，包括有：
一外箱体，两端形成有第一气体进气口与第一气体出气口，顶端则形成有置入口；
多个内垂吊体，上述各内垂吊体由该置入口而垂吊定位于该外箱体内部，且其结构包括有上盒体、下盒体与导气管束，而将该导气管束两端焊接在该上盒体底板与该下盒体顶板，并把该上盒体内部分隔出第二类气体进气室与第二类气体出气室，该下盒体内部遂成为回转室，而该上盒体在该第二类气体进气室形成有第二类气体进气口且於该第二类气体出气室形成有第二类气体出气口，而每一个内垂吊体分别导入不同的气体气流，致使横贯流过该外箱体内部的第一气体气流，快速且连续地与不同的气体气流进行热交换，以将数个热交换器整合于一体，所述上盒体与下盒体内部增设回转室，以增加气流的回转次数与流经该导气管束次数；
一保温层，固定在该外箱体内部，介于该外箱体与内垂吊体的下盒体之间，藉其厚度及软性特征以填满该外箱体与内垂吊体的下盒体间间隙，吸收该导气管束因温度变化产生的向下热应变与热应力，并达到气密效果，而该保温层材质为陶瓷纤维；
一炉头，设置在该外箱体所增设的燃烧室内，该燃烧室的进气口与该内垂吊体的第二类气体出气口连接，该燃烧室的出气口与该外箱体的第一气体进气口连接。
4.根据权利要求3所述的废气焚化炉，其特征在于，所述内垂吊体与该置入口相对设置有连结法兰。
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