CN105509072A - 一种旋转换向阀和旋转蓄热式废气焚烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋转换向阀，其包括阀体和阀芯，阀体与阀芯之间具有一定间隙，阀芯由驱动装置带动转动，阀芯与阀体之间设有进气区、排气区、清扫区和至少两个分配区，阀体上设有多个分别与各区相连通的进出口，分配区分为待处理气体分配区和已处理气体分配区，待处理气体分配区与进气区连通形成待处理气体通道，已处理气体分配区与排气区连通形成已处理气体通道；阀芯为中空结构与清扫区连通形成清扫气体通道，当清扫气体通道处于正压或负压时，清扫区隔断待处理气体通道和已处理气体通道相互连通。本发明具有结构简单、耗能低、密封性好、成本低等优点。本发明还提供一种使用上述旋转换向阀的旋转蓄热式废气焚烧装置。

Description

一种旋转换向阀和旋转蓄热式废气焚烧装置

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种气体换向装置，特别是涉及一种具有旋转式多通道的气体换向阀以及使用该气体换向阀的旋转蓄热式废气焚烧装置。

背景技术

有机废气蓄热式焚烧装置均有多个静压室，运行过程中需要在各静压室之间实现进气、排气和吹扫的转换。如果使用普通的切断阀来实现其转换，阀门数量较多，并且进行频繁的周期换向动作，导致阀门寿命短，且易发生泄漏，并且在变换瞬间发生压力变化而给后序工艺带来的影响导致一系列问题，运行控制复杂。阀门数量较为庞大，不但会增加设备的成本，还会降低设备运行的可靠性。

为了解决以上问题，行业内通过技术改进，现有的蓄热式废气焚烧装置已大都是采用旋转换向阀来实现进气、排气和清扫的转换功能。解决了切换阀门多、控制复杂的问题；同时有设备负荷变动少，运行稳定，设备占地面积小等优点。然而，现有技术中的换向阀，如授权公告号：CN101603604B旋转式切换阀及蓄热式气体处理装置；授权公告号CN202597774U有机废气蓄热式催化燃烧设备的旋转换向阀，在使用过程中有以下几个缺点：a，换向阀频繁旋转动作，平面密封的旋转面相互摩擦，接触面积大，摩擦力也大，其导致平面密封差，电机带动整个阀芯转动，耗能也较大；b，采用平面密封的结构，为防止摩擦面上的过快磨损，在材料选择、加工处理方面都有较高要求，无形中提高了制造成本；c，为补偿摩擦面上的磨损，换向阀设有弹簧和调节螺栓等补偿机构，无形中增加了运行的不稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、耗能低、密封性好的旋转换向阀。还提供一种使用该旋转换向阀的旋转蓄热式废气焚烧装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种旋转换向阀，其包括阀体、阀芯和驱动装置，所述阀体与阀芯之间具有一定间隙，所述驱动装置与阀芯的中心轴连接并带动阀芯转动，所述阀芯与阀体之间设有进气区、排气区、清扫区和至少两个分配区，所述阀体上设有与进气区连通的进气区进气口、与排气区连通的排气区排气口、与清扫区连通的清扫区进出口以及至少两个与分配区连通的分配区进出口；所述分配区根据气体处理状态可分为待处理气体分配区和已处理气体分配区，所述待处理气体分配区与所述进气区连通形成待处理气体通道，所述已处理气体分配区与所述排气区连通形成已处理气体通道；所述阀芯为中空结构与所述清扫区连通形成清扫气体通道，当所述清扫气体通道处于正压或负压时，所述清扫区隔断所述待处理气体通道和已处理气体通道相互连通。

作为上述技术方案的改进，所述进气区和排气区分别为所述阀芯将所述阀体内部空腔隔开成上下两个部分的空间区域。

作为上述技术方案的改进，所述清扫区为所述阀芯靠近所述阀体内壁的空间区域。

作为上述技术方案的改进，所述分配区为所述阀芯远离所述阀体内壁的空间区域。

作为上述技术方案的改进，所述阀芯的上下两端为中空圆盘，中部为中空隔板，所述中空圆盘的内部空腔与中空隔板的内部空腔相互连通。

作为上述技术方案的改进，所述中空圆盘靠近所述阀体内壁的圆周面上设有与清扫区连通的第一通孔。

作为上述技术方案的改进，所述中空隔板靠近所述阀体内壁的区域设有与分配区进出口连通的第二通孔。

作为上述技术方案的改进，各个所述分配区进出口处于相同高度的基准面上。

作为上述技术方案的改进，所述进气区进气口、排气区排气口、清扫区进出口和分配区进出口处于不同高度的基准面上。

实施本发明的一种旋转换向阀，与现有技术相比较，具有如下有益效果：

(1)由于旋转换向阀的阀体和阀芯之间存在间隙不会相互摩擦，驱动装置的扭力只要克服轴承的摩擦力和气体进入分配区的反作用力即可转动，两种力都很小，匹配电机的额定功率小，实现耗能低；

(2)通过上述清扫气体通道的设计，能够隔断待处理气体通道和已处理气体通道相互连通，实现各区域不交叉混合的密封要求；

(3)无需增设密封结构和补偿机构，结构简单，成本低。

另外，本发明还提供了一种旋转蓄热式废气焚烧装置，其包括焚烧炉和上述的旋转换向阀；所述焚烧炉设有一个燃烧室和至少两个平衡室，所述平衡室设有平衡室进出口；各个所述分配区进出口分别与各自对应的平衡室进出口相连通。

实施本发明的一种旋转蓄热式废气焚烧装置，与现有技术相比较，具有如下有益效果：

通过上述旋转换向阀和三床一室(即三个平衡室和一个燃烧室)的焚烧炉的结合，在有效实施进气预热和吸热排气工况的前提下，实现清扫和密封功能——通过上述清扫气体通道的设计，一方面，能够隔断待处理气体通道和已处理气体通道相互连通，实现各区域不交叉混合的密封要求；另一方面，能够通过分配进出口连通外部，将进入平衡室内但未经过焚烧的废气清扫出来，重新进入燃烧室氧化处理，避免废气未处理混合排放，提高废气焚烧装置处理效率，实现0泄漏；此外，本发明还具有工况切换灵活，整体结构简单，运行稳定可靠等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明旋转换向阀的等轴视图；

图2是本发明旋转换向阀的前视图；

图3是图2所示结构C-C向的剖视图；

图4是图2所示结构D-D向的剖视图；

图5是图2所示结构E-E向的剖视图；

图6是图2所示结构F-F向的剖视图及清扫气体通道处于正压时气体在阀体内部流动的示意图；

图7是图2所示结构F-F向的剖视图及清扫气体通道处于负压时气体在阀体内部流动的示意图；

图8是阀芯的前视图；

图9是阀芯的后视图；

图10是本发明旋转换向阀连接三床一室的焚烧炉作为蓄热式废气焚烧装置使用时的前视图；

图11是图10所示结构A-A向的剖视图；

图12是清扫气体通道处于正压时本发明旋转蓄热式废气焚烧装置从一个工步到下一工步的过程图；

图13是清扫气体通道处于负压时本发明旋转蓄热式废气焚烧装置从一个工步到下一工步的过程图。

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作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。

参见图1至图9所示，本发明一种旋转换向阀的优选实施例，其包括阀体11、阀芯12和驱动装置13。

本发明旋转换向阀的具体设置形式如下：

阀体11为筒体结构，两端面密封，阀芯12的中心轴安装在阀体11两端面的中心轴承上；阀体11与阀芯12之间具有一定间隙，驱动装置13与阀芯12的中心轴连接并带动阀芯12转动，驱动装置13优选为步进电机。这样，由于阀体11和阀芯12存在间隙不会相互摩擦，驱动装置13的扭力只要克服轴承的摩擦力和气体进入分配区的反作用力即可转动。两种力都很小，匹配电机的额定功率小，实现耗能低。

阀芯12与阀体11之间设有进气区14、排气区15、清扫区16和至少两个分配区17。其中，进气区14和排气区15分别为阀芯12将阀体11内部空腔隔开成上下两个部分的空间区域，清扫区16为阀芯12靠近所述阀体11内壁的空间区域，分配区17为所述阀芯12远离阀体11内壁的空间区域。阀体11上设有与进气区14连通的进气区进气口141、与排气区15连通的排气区排气口151、与清扫区16连通的清扫区进出口161以及至少两个与分配区17连通的分配区进出口171。根据各区域的划分合理布置各个区域的进出口，各个分配区进出口171处于相同高度的基准面上，所述进气区进气口141、排气区排气口151、清扫区进出口161和分配区进出口171处于不同高度的基准面上。

以连接三床一室的焚烧炉作为蓄热式废气焚烧装置使用为例，参见图10和图11所示。

该旋转蓄热式废气焚烧装置，其包括焚烧炉2和上述的旋转换向阀1；所述焚烧炉2设有一个燃烧室21和至少两个平衡室22，所述平衡室22设有平衡室进出口221；各个所述分配区进出口171分别与各自对应的平衡室进出口221相连通。其中，所述平衡室22具有混合、均流的功能。

具体实施时，平衡室22根据气体处理状态可分为待处理气体平衡室22a、已处理气体平衡室22b和清扫气体平衡室22c，分配区17根据气体处理状态可分为待处理气体分配区17a和已处理气体分配区17b；待处理气体分配区17a与进气区14连通形成待处理气体通道18，并经分配区进出口171、平衡室进出口221与待处理气体平衡室22a连通，已处理气体分配区17b与排气区15连通形成已处理气体通道19，并经分配区进出口171、平衡室进出口221与已处理气体平衡室22b连通；阀芯12为中空结构与清扫区16连通形成清扫气体通道10，具体的，阀芯12的上下两端为中空圆盘121，中部为中空隔板122，中空圆盘121与中空隔板122内部相互连通，中空圆盘121靠近阀体11内壁的圆周面上设有与清扫区16连通的第一通孔123，中空隔板122靠近阀体11内壁的区域设有与分配区进出口171连通的第二通孔124。

当清扫气体通道10处于正压吹送气体时，清扫气体可采用已处理气体或清洁气体依次经过清扫区进出口161、第一通孔123进入清扫区16，这时清扫气体压力大于阀内所有区域的气体压力，实现阻隔待处理气体通道18中的气体和已处理气体通道19中的气体混合。随后，清扫气体会重新分配到各区域(包括进气区14、分配区17和排气区15)进行下一步工序(如图6所示)。当清扫气体通道10处于负压吸引气体时，清扫区16形成负压将已进入阀芯12与阀体11之间的间隙混合气体经第一通孔123吸入到阀芯12内并从清扫区进出口161送出，然后重新经进气区进气口141送入进气区14，实现阻隔待处理气体通道18中的气体和已处理气体通道19中的气体混合(如图7所示)。可见，本发明通过在阀芯12设计第一通孔123，能够隔断待处理气体通道18和已处理气体通道19相互连通，实现各区域不交叉混合的密封要求。

此外，当阀芯12的第二通孔124转至某一分配区进出口171正对时，清扫区16经分配区进出口171、平衡室进出口221与清扫气体平衡室22c连通，使残留在蓄热体23内的未经过焚烧处理的气体进出至另一区域，正压时残留气体直接进入燃烧室21充分燃烧，负压时则依次经平衡室进出口221、分配区进出口171、第二通孔124吸入到阀芯12内并从清扫区进出口161送出，然后重新经进气区进气口141送入进气区14，继续完成所需工序。可见，本发明通过在阀芯12设计第二通孔124，能够将进入蓄热体23内但未经过焚烧的废气清扫出来，重新进入燃烧室21氧化处理，避免废气未处理混合排放，提高废气焚烧装置处理效率。

下面，结合参见图6和图12所示，介绍旋转蓄热式废气焚烧装置在清扫气体通道10处于正压时的工作过程：

图12是清扫气体通道处于正压时旋转蓄热式废气焚烧装置从一个工步到下一工步的过程图；其中还示出焚烧炉的平衡室进出口A、B、C对应连接旋转换向阀的分配区进出口A、B、C以及阀门换向前后各种气体流动方向的变化。

待处理气体由进气区进气口141进入阀芯12的待处理气体通道18(也即进气区14和待处理气体分配区17a)，气体由分配区进出口171送出经风管进入待处理气体平衡室22a；再通过待处理气体平衡室22a相应的第一组蓄热体23a吸热升温后进入燃烧室21；燃烧器加热升温至设定温度进行氧化处理。

废气氧化分解后，高温的气体经过第二组蓄热体23b放热降温后进入已处理气体平衡室22b，然后由平衡室进出口221进入阀芯12的已处理气体通道19(也即排气区15和已处理气体分配区17b)。进入此通道后，已处理气体通过风管达标排放。

同时，清扫气体在清扫风机正压吹送下分为两部分，第一部分气体经过第二通孔124、分配区进出口171、平衡室进出口221进入清扫气体平衡室22c，将残留在第三组蓄热体23c内待处理气体经气流通道直接送至燃烧室21，搅动燃烧室21内的待处理气体，使其更能充分混合燃烧氧化；第二部分气体经第一通孔123进入清扫区16，将停留在阀体11与阀芯12之间间隙中的待处理气体或已处理气体吹开，其中一部分气体与待处理气体形成混合气体进行下一步工序，使残留在阀门间隙中待处理气体得到充分处理，另一部分气体与已处理气体形成混合气体通过风管达标排放。

经过设定时间后，第一组蓄热体23a已降温，但体内残留有待处理气体；第二组蓄热体23b干净并已升温；第三组蓄热体23c已将待处理气体清扫出去。阀芯12转动120度后，待处理气体从第二组蓄热体23b进入，第三组蓄热体23c排出，对第一组蓄热体23a进行清扫，设备重复上述工作步骤运行。

又经过设定时间后，第二组蓄热体23b已降温，但体内残留有待处理气体；第三组蓄热体23c干净并已升温；第一组蓄热体23a已将待处理气体清扫出去。阀芯12转动120度后，待处理气体从第三组蓄热体23c进入，第一组蓄热体23a排出，对第二组蓄热体23b进行清扫，设备又重复上述工作步骤运行。

再经过设定时间后，第三组蓄热体23c已降温，但体内残留有待处理气体；第一组蓄热体23a干净并已升温；第二组蓄热体23b已将待处理气体清扫出去。阀芯12转动120度后，待处理气体从第一组蓄热体23a进入，第二组蓄热体23b排出，对第三组蓄热体23c进行清扫，设备再重复上述工作步骤运行。

经过上述3个运行阶段后，形成一个废气处理工作周期，周期循环即可实现此装置的功能。

下面，结合参见图7和图13所示，介绍旋转蓄热式废气焚烧装置在清扫气体通道10处于负压时的工作过程：

图13是清扫气体通道处于负压时旋转蓄热式废气焚烧装置从一个工步到下一工步的过程图；其中还示出焚烧炉的平衡室进出口A、B、C对应连接旋转换向阀的分配区进出口A、B、C以及阀门换向前后各种气体流动方向的变化。

待处理气体由进气区进气口141进入阀芯12的待处理气体通道18(也即进气区14和待处理气体分配区17a)，其中大部分气体由分配区进出口171送出经风管进入待处理气体平衡室22a；再通过待处理气体平衡室22a相应的第一组蓄热体23a吸热升温后进入燃烧室21；燃烧器加热升温至设定温度进行氧化处理。小部分气体会进入阀体11与阀芯12之间的间隙(该间隙可以理解为清扫区16)。

废气氧化分解后分为两部分，第一部分高温的气体经过第二组蓄热体23b放热降温后进入已处理气体平衡室22b，然后由平衡室进出口221进入阀芯12的已处理气体通道19(也即排气区15和已处理气体分配区17b)。进入此通道后，已处理气体通过风管达标排放；第二部分较高温的已处理气体作为清扫气体在清扫风机负压吸引下从第三组蓄热体23c流出，将残留第三组蓄热体23c内的待处理气体清扫至清扫气体平衡室22c，再依次经过平衡室进出口221、分配区进出口171、第二通孔124进入阀芯12的清扫气体通道10；同时，在清扫风机负压吸引下，将停留在阀体11与阀芯12之间间隙的小部分待处理气体、已处理气体一起吸走，与清扫气体形成混合气体。此混合气体通过风管送至隔热壳体的夹层24空间，然后通过夹层24上的通气孔25射进燃烧室21，搅动燃烧室21内待处理的气体，使其更能充分混合燃烧氧化，同时残留在阀门间隙和蓄热体中待处理气体都得到充分处理。

经过设定时间后，第一组蓄热体23a已降温，但体内残留有待处理气体；第二组蓄热体23b干净并已升温；第三组蓄热体23c已将待处理气体清扫出去。阀芯12转动120度后，待处理气体从第二组蓄热体23b进入，第三组蓄热体23c排出，对第一组蓄热体23a进行清扫，设备重复上述工作步骤运行。

又经过设定时间后，第二组蓄热体23b已降温，但体内残留有待处理气体；第三组蓄热体23c干净并已升温；第一组蓄热体23a已将待处理气体清扫出去。阀芯12转动120度后，待处理气体从第三组蓄热体23c进入，第一组蓄热体23a排出，对第二组蓄热体23b进行清扫，设备又重复上述工作步骤运行。

再经过设定时间后，第三组蓄热体23c已降温，但体内残留有待处理气体；第一组蓄热体23a干净并已升温；第二组蓄热体23b已将待处理气体清扫出去。阀芯12转动120度后，待处理气体从第一组蓄热体23a进入，第二组蓄热体23b排出，对第三组蓄热体23c进行清扫，设备再重复上述工作步骤运行。

经过上述三个运行阶段后，形成一个废气处理工作周期，周期循环即可实现此装置的功能。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种旋转换向阀，其特征在于，包括阀体、阀芯和驱动装置，

所述阀体与阀芯之间具有一定间隙，所述驱动装置与阀芯的中心轴连接并带动阀芯转动，所述阀芯与阀体之间设有进气区、排气区、清扫区和至少两个分配区，所述阀体上设有与进气区连通的进气区进气口、与排气区连通的排气区排气口、与清扫区连通的清扫区进出口以及至少两个与分配区连通的分配区进出口；

所述分配区根据气体处理状态可分为待处理气体分配区和已处理气体分配区，所述待处理气体分配区与所述进气区连通形成待处理气体通道，所述已处理气体分配区与所述排气区连通形成已处理气体通道；所述阀芯为中空结构与所述清扫区连通形成清扫气体通道，当所述清扫气体通道处于正压或负压时，所述清扫区隔断所述待处理气体通道和已处理气体通道相互连通。

2.如权利要求1所述的旋转换向阀，其特征在于，所述进气区和排气区分别为所述阀芯将所述阀体内部空腔隔开成上下两个部分的空间区域。

3.如权利要求1所述的旋转换向阀，其特征在于，所述清扫区为所述阀芯靠近所述阀体内壁的空间区域。

4.如权利要求1所述的旋转换向阀，其特征在于，所述分配区为所述阀芯远离所述阀体内壁的空间区域。

5.如权利要求1所述的旋转换向阀，其特征在于，所述阀芯的上下两端为中空圆盘，中部为中空隔板，所述中空圆盘的内部空腔与中空隔板的内部空腔相互连通。

6.如权利要求5所述的旋转换向阀，其特征在于，所述中空圆盘靠近所述阀体内壁的圆周面上设有与清扫区连通的第一通孔。

7.如权利要求5所述的旋转换向阀，其特征在于，所述中空隔板靠近所述阀体内壁的区域设有与分配区进出口连通的第二通孔。

8.如权利要求1所述的旋转换向阀，其特征在于，各个所述分配区进出口处于相同高度的基准面上。

9.如权利要求1所述的旋转换向阀，其特征在于，所述进气区进气口、排气区排气口、清扫区进出口和分配区进出口处于不同高度的基准面上。

10.一种旋转蓄热式废气焚烧装置，其特征在于，包括焚烧炉和权利要求1至9任意一项所述的旋转换向阀；所述焚烧炉设有一个燃烧室和至少两个平衡室，所述平衡室设有平衡室进出口；各个所述分配区进出口分别与各自对应的平衡室进出口相连通。