CN105757689A - 一种自预热焚烧炉 - Google Patents

Abstract

一种自预热焚烧炉，焚烧炉炉体和燃烧室之间设置有焚烧炉内壳体，且焚烧炉内壳体和燃烧室之间具有气流通道，焚烧炉炉体与焚烧炉内壳体之间设置有至少两组环绕焚烧炉内壳体设置的换热模块，燃烧室的废气进口通过气流通道与换热模块的废气流道相连通，燃烧室的烟气出口与换热模块的烟气流道相连通，换热模块为废气和废气燃烧后产生的高温烟气进行热交换的模块，燃烧室流出的高温烟气与待焚烧的废气通过换热模块实现热交换，以提高待焚烧废气的温度，从而提高焚烧效率、降低燃料的消耗量。

Description

一种自预热焚烧炉

技术领域

本发明涉及到焚烧炉领域，具体的说是一种自预热焚烧炉。

背景技术

当前环境污染问题日益凸显，实现产业的节能减排和环境保护变得十分迫切。石油化工、电子、半导体、医药等相关产业在生产过程中发生的有毒、有害废液、废气，包括VOCs等继续不断地污染、破坏生态环境。一般处理方法：废气、废液前处理系统+焚烧系统。对经过废气前处理系统出来的废气在焚烧炉内进行高温裂解，裂解后的成分主要产生二氧化碳和水蒸气被排放到大气，这部分气体带有热量，这就需要一个很好的燃烧系统和热回收设备，使排放气体达到国家规定标准，减少对能源的消耗、消除对生态环境的污染。

目前，蓄热式焚烧炉正在广泛使用，其利用陶瓷蓄热体材料的吸热、放热过程进行余热回收，虽然减少了部分燃料消耗，但结构复杂，设备投资高，体积庞大，压降大，且陶瓷蓄热体易堵塞、破裂，旋转阀门制作难度高。

另一种，在焚烧炉后加废气换热器，也可以进行余热回收，但是存在流程复杂，体积庞大，投资成本高等弊端。

发明内容

为了提高废气焚烧效率、减少燃料的消耗量，本发明提供了一种自预热焚烧炉，该焚烧炉具有焚烧效率高、燃料的消耗量少、结构紧凑、易检修、建造成本低等优点。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种自预热焚烧炉，包括焚烧炉炉体、设置在焚烧炉炉体内的燃烧室和设置在燃烧室前端的燃烧器，所述焚烧炉炉体和燃烧室之间设置有焚烧炉内壳体，且焚烧炉内壳体和燃烧室之间具有气流通道，燃烧器固定在焚烧炉内壳体前端，所述焚烧炉炉体与焚烧炉内壳体之间设置有至少两组环绕焚烧炉内壳体设置的换热模块，且换热模块沿焚烧炉炉体的轴向依次排列，所述换热模块由若干层环形的换热板片叠设而成，在两层换热板片之间设置有分布有若干支撑凸起，以使相邻两层换热板片之间形成流体通道，以最外层的流体通道为第一层进行依次编号，奇数层或偶数层流体通道轴向的两端密封，以形成若干层环绕焚烧炉内壳体的流体通道层Ⅰ，其余的流体通道形成沿轴向贯通的流体通道层Ⅱ；相邻两个换热模块的流体通道层Ⅰ连通，以使经过焚烧炉炉体上的进气口进入的废气沿流体通道层Ⅰ依次流经所有的换热模块后，再经过气流通道进入到燃烧室内；所述燃烧室的尾部设置有烟箱，以使燃烧后产生的高温烟气进入到换热模块的流体通道层Ⅱ内，并沿流体通道层Ⅱ依次经过所有的换热模块后经烟气出口排出。

沿所述焚烧炉内壳体的径向方向设置有环形隔板将所述换热模块分隔为内部分和外部分，每个换热模块内部分和外部分的流体通道层Ⅰ和流体通道层Ⅱ分别与其相邻的换热模块内部分和外部分的流体通道层Ⅰ和流体通道层Ⅱ连通；按顺序将换热模块编号，首端的换热模块外部分的流体通道层Ⅰ与进气口连通，外部分的流体通道层Ⅱ与烟气出口连通，内部分的流体通道层Ⅰ与气流通道连通，内部分的流体通道层Ⅱ与烟箱连通；末端的换热模块内部分和外部分的流体通道层Ⅰ通过气流转换通道连通，内部分和外部分的流体通道层Ⅱ通过另一气流转换通道连通。

所述每个换热模块内部分和外部分的流体通道层Ⅰ上均设置有气流入口和气流出口，且气流入口和气流出口分布于焚烧炉内壳体的两侧，以使废气经气流入口进入流体通道层Ⅰ后向两侧分散后从焚烧炉内壳体两侧相向流通，并汇聚在气流出口排出，且沿废气流动方向，上一部分的气流出口与下一部分的气流入口对应。

所述燃烧室的中后部设置有蓄热花墙。

所述烟箱的出口处设置有调节挡板，以调节进入流体通道层Ⅱ内高温烟气的量。

所述燃烧室内设置有折流环，以提高燃烧室内气体的湍流程度。

所述燃烧室的一端呈圆锥状，燃烧器处于圆锥的尖端位置，在圆锥的弧形面上均匀旋转分布有若干废气分布管，且每根废气分布管与燃烧室的中轴线呈一定夹角，以使气流通道的废气在废气分布管内旋转进入燃烧室内。

所述进气口内设置有金属软管或膨胀节，以将废气导入流体通道层Ⅰ内。

所述换热模块通过管板与焚烧炉炉体固定连接。

本发明中，所述焚烧炉炉体外面包裹一层耐火保温材料和外层保护金属板，具有保温、隔热、减少热量的传导、辐射损失，降低燃料的消耗量，节能、环保；

换热板片由弧形金属板制作而成，其结构与原理与现行的管式换热器不同，其传热系数高，压降极低，且可以吸收高温条件的热胀冷缩效应，它吸收焚烧后烟气的热量并传递给进入焚烧炉预进行燃烧处理的废气，以减少天然气或其他燃料的消耗量；

本发明中的支撑凸起主要保证相邻两圆弧换热板片之间的间距，并提高换热板片传热效率，而且也提高设备承压能力；焚烧炉内壳体为金属圆筒；所述燃烧室前端设置折流环，提高流体的湍流程度，后端设置蓄热花墙，稳定炉膛温度，增强焚烧效果，末端方向设置有一调节挡板，可对流体换热量进行调节。

有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、焚烧效率高：

由于废气进入焚烧炉焚烧前，利用换热模块进行了预热，其预热温度可达720℃，且燃烧室前端设计折流环，增强流体的湍流程度，所以其焚烧效率可以提高0.5-1%；

2、节能效果显著；

燃烧室后段设置有蓄热花墙，炉膛温度稳定，燃料的消耗量可减少30%以上，且可以使废气得到充分焚烧；

3、体积紧凑，建造成本低；

由于换热模块采用了筒形弧板叠加而成，单位长度换热面积大，焊接工作量大大减少，体积减少近45%以上，建造成本降低40-50%；

4、方便检修

由于换热模块设置在焚烧炉炉体与焚烧炉内壳体之间的空间里，抽出和装入，实现了换热模块的可拆卸，方便检修和维护。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为换热模块的结构示意图；

图3为图1A-A处的剖视图；

图4为图1B-B处的剖视图；

图5为两个换热模块的结构示意图；

附图标记：1、焚烧炉炉体，2、焚烧炉内壳体，3、燃烧器，4、燃烧室，5、换热模块，501、换热板片，502、支撑凸起，503，环形隔板、504、内部分，505、外部分，506、气流转换通道，507、堵板，508、加强圈，509、导向筋板，5010、法兰，5011、偶数换热板片，5012、奇数换热板片，6、气流通道，7、蓄热花墙，8、烟箱，9、烟气出口，10、流体通道层Ⅰ，11、流体通道层Ⅱ，12、进气口，13、调节挡板，14、折流环，15、废气分布管，16、金属软管或膨胀节，17、炉体支座。

具体实施方式

如图所示，一种自预热焚烧炉，包括焚烧炉炉体1、设置在焚烧炉炉体1内的燃烧室4和设置在燃烧室4前端的燃烧器3，所述焚烧炉炉体1和燃烧室4之间设置有焚烧炉内壳体2，且焚烧炉内壳体2和燃烧室4之间具有气流通道6，燃烧器3固定在焚烧炉内壳体2前端，燃烧器3的支架固定在焚烧炉内壳体2的前端法兰上，所述焚烧炉炉体1与焚烧炉内壳体2之间设置有至少两组环绕焚烧炉内壳体2设置的换热模块5，且换热模块5沿焚烧炉炉体1的轴向依次排列，所述换热模块5由若干层环形的换热板片501叠设而成，在两层换热板片501之间分布有若干支撑凸起502，以使相邻两层换热板片501之间形成流体通道，以最外层的流体通道为第一层进行依次编号，奇数层或偶数层流体通道轴向的两端密封，以形成若干层环绕焚烧炉内壳体2的流体通道层Ⅰ10，其余的流体通道形成沿轴向贯通的流体通道层Ⅱ11；相邻两个换热模块5的流体通道层Ⅰ10连通，以使经过焚烧炉炉体1上的进气口12进入的废气沿流体通道层Ⅰ10依次流经所有的换热模块5后，再经过气流通道6进入到燃烧室4内；所述燃烧室4的尾部设置有烟箱8，以使燃烧后产生的高温烟气进入到换热模块5的流体通道层Ⅱ11内，并沿流体通道层Ⅱ11依次经过所有的换热模块5后经烟气出口9排出。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的限定、改进和优化：

如，沿所述焚烧炉内壳体2的径向方向设置有环形隔板503将所述换热模块5分隔为内部分504和外部分505，每个换热模块5内部分504和外部分505的流体通道层Ⅰ10和流体通道层Ⅱ11分别与其相邻的换热模块5内部分504和外部分505的流体通道层Ⅰ10和流体通道层Ⅱ11连通；按顺序将换热模块编号，首端的换热模块5外部分505的流体通道层Ⅰ10与进气口12连通，外部分505的流体通道层Ⅱ11与烟气出口9连通，内部分504的流体通道层Ⅰ10与气流通道6连通，内部分504的流体通道层Ⅱ11与烟箱8连通；末端的换热模块5内部分504和外部分505的流体通道层Ⅰ10通过气流转换通道506连通，内部分504和外部分505的流体通道层Ⅱ11通过另一气流转换通道连通；

进一步的，所述每个换热模块5内部分504和外部分505的流体通道层Ⅰ10上均设置有气流入口和气流出口，且气流入口和气流出口分布于焚烧炉内壳体2的两侧，以使废气经气流入口进入流体通道层Ⅰ10后向两侧分散后从焚烧炉内壳体2两侧相向流通，并汇聚在气流出口排出，且沿废气流动方向，上一部分的气流出口与下一部分的气流入口对应；

更进一步的，以远离燃烧器3的换热模块5为第一模块进行依次编号，燃烧器3设置在燃烧室4的端部，烟箱8设置在燃烧室4的尾部，进气口12设置在焚烧炉炉体1尾部；

又如，所述燃烧室4的中后部设置有蓄热花墙7，蓄热花墙7为非金属蓄热材料制成，其形状为圆管形，其作用为稳定燃烧室4内烟气温度，提高焚烧效果；

又如，所述烟箱8的出口处设置有调节挡板13，以调节进入流体通道层Ⅱ11内高温烟气的量，通过调节开度大小，使一部分高温烟气不经过换热，直接从燃烧室4出来，另外一部分烟气经过换热模块5换热降温后与直接排除的高温烟气混合后再经烟气出口9排出；

又如，所述燃烧室4内设置有折流环14，以提高燃烧室4内气体的湍流程度；

又如，所述燃烧室4的一端呈圆锥状，燃烧器3处于圆锥的尖端位置，在圆锥的弧形面上均匀旋转分布有若干废气分布管15，且每根废气分布管15与燃烧室4的中轴线呈一定夹角，以使气流通道6的废气在废气分布管15内旋转进入燃烧室4内；

又如，所述进气口12内设置有金属软管或膨胀节16，以将废气导入流体通道层Ⅰ10内；

再如，所述换热模块5通过管板与焚烧炉炉体1固定连接；

最后，焚烧炉炉体1外部设置有炉体支座17。

本发明中，换热模块5的数量最少为两个，一般优选为两到三个，下面结合附图以两个换热模块为例对本发明做进一步的详细说明：

所述换热模块5还包括堵板507、加强圈508、导向筋板509、法兰5010、偶数换热板片5011、奇数换热板片5012；

以焚烧炉内壳体2为起点从内至外将换热板片501分为奇数换热板片5012和偶数换热板片5011，焚烧炉内壳体2两侧依次按照半径从小到大的顺序，交替装配奇数换热板片5012和偶数换热板片5011，并且焚烧炉内壳体2两侧奇数换热板片5012和偶数换热板片5011的侧边对齐，每两相邻奇数换热板片5012和偶数换热板片5011之间构成流体流道；

偶数换热板片5011和奇数换热板片5012均设置有支撑凸起502，支撑凸起502主要保证偶数换热板片5011和奇数换热板片5012构成的通道间距，并提高设备承压能力；

在奇数换热板片5012与焚烧炉内壳体2轴线平行的两侧面设置密封折边，奇数换热板片5012密封折边与偶数换热板片5011两侧边焊接连接；所述奇数换热板片5012密封折边为的侧边折弯而成；所述偶数换热板片5011两端翻边，翻边与相邻的奇数换热板5012焊接，所述偶数换热板片5011与其相邻的外层奇数换热板片5012围成了废气通道，所述奇数换热板片5012与其相邻的外层偶数换热板片5011围成了烟气通道；即奇数换热板片5012的侧边翻折焊接，形成与轴向平行的空腔，该空腔内通入烟气；偶数换热板片5011是两端部弯折焊接，形成环绕轴向的空腔，该空腔内通入废气，烟气是指废气进入燃烧室燃烧后产生的高温烟气，高温烟气在排出过程中与进入的废气产生热交换；

废气进口或废气出口空间的端部设置有端扇形封板，其与换热板片端部焊接，相邻两个换热模块的废气出口与废气进口之间设置封板，以控制使奇数通道的废气使其不混入偶数流道的烟气内；

为使奇数流道和偶数流道紧密连接，在最外层换热板片两端设置两加强圈508，所述焚烧炉内壳体2流体出口端方向设置有一调节挡板13，可完成对流体换热量进行调节；

燃烧室4设置于焚烧炉内壳体2内部，燃烧室4和焚烧炉内壳体2之间的环隙内设置燃烧室支座，燃烧器3安装在焚烧炉内壳体2前部，且燃烧器3后端深入燃烧室4前端，燃烧室,4内后端设置蓄热花墙7；所述换热模块5后端设置烟箱8，将燃烧室4出口与换热模块烟气入口连接起来，换热模块废气入口与焚烧炉壳体废气进口12之间设置柔性的金属软管或膨胀节16。

所述蓄热花墙7为非金属蓄热材料制成，其形状为圆管形，其作用为稳定燃烧室4内烟气温度，提高焚烧效果；

所述焚烧炉炉体1外面设置有外保温层，所述焚烧炉炉体1下部设置支座17。

所述换热模块5可以在焚烧炉炉体1与焚烧炉内壳体2之间的空间里，抽出和装入，实现换热模块5的可拆卸，方便检修。

Claims (9)

1.一种自预热焚烧炉，包括焚烧炉炉体（1）、设置在焚烧炉炉体（1）内的燃烧室（4）和设置在燃烧室（4）前端的燃烧器（3），其特征在于：所述焚烧炉炉体（1）和燃烧室（4）之间设置有焚烧炉内壳体（2），且焚烧炉内壳体（2）和燃烧室（4）之间具有气流通道（6），燃烧器（3）固定在焚烧炉内壳体（2）前端，所述焚烧炉炉体（1）与焚烧炉内壳体（2）之间设置有至少两组环绕焚烧炉内壳体（2）设置的换热模块（5），且换热模块（5）沿焚烧炉炉体（1）的轴向依次排列，所述换热模块（5）由若干层环形的换热板片（501）叠设而成，在两层换热板片（501）之间设置有分布有若干支撑凸起（502），以使相邻两层换热板片（501）之间形成流体通道，以最外层的流体通道为第一层进行依次编号，奇数层或偶数层流体通道轴向的两端密封，以形成若干层环绕焚烧炉内壳体（2）的流体通道层Ⅰ（10），其余的流体通道形成沿轴向贯通的流体通道层Ⅱ（11）；相邻两个换热模块（5）的流体通道层Ⅰ（10）连通，以使经过焚烧炉炉体（1）上的进气口（12）进入的废气沿流体通道层Ⅰ（10）依次流经所有的换热模块（5）后，再经过气流通道（6）进入到燃烧室（4）内；所述燃烧室（4）的尾部设置有烟箱（8），以使燃烧后产生的高温烟气进入到换热模块（5）的流体通道层Ⅱ（11）内，并沿流体通道层Ⅱ（11）依次经过所有的换热模块（5）后经烟气出口（9）排出。

2.根据权利要求1所述的一种自预热焚烧炉，其特征在于：沿所述焚烧炉内壳体（2）的径向方向设置有环形隔板（503）将所述换热模块（5）分隔为内部分（504）和外部分（505），每个换热模块（5）内部分（504）和外部分（505）的流体通道层Ⅰ（10）和流体通道层Ⅱ（11）分别与其相邻的换热模块（5）内部分（504）和外部分（505）的流体通道层Ⅰ（10）和流体通道层Ⅱ（11）连通；按顺序将换热模块编号，首端的换热模块（5）外部分（505）的流体通道层Ⅰ（10）与进气口（12）连通，外部分（505）的流体通道层Ⅱ（11）与烟气出口（9）连通，内部分（504）的流体通道层Ⅰ（10）与气流通道（6）连通，内部分（504）的流体通道层Ⅱ（11）与烟箱（8）连通；末端的换热模块（5）内部分（504）和外部分（505）的流体通道层Ⅰ（10）通过气流转换通道（506）连通，内部分（504）和外部分（505）的流体通道层Ⅱ（11）通过另一气流转换通道连通。

3.根据权利要求2所述的一种自预热焚烧炉，其特征在于：所述每个换热模块（5）内部分（504）和外部分（505）的流体通道层Ⅰ（10）上均设置有气流入口和气流出口，且气流入口和气流出口分布于焚烧炉内壳体（2）的两侧，以使废气经气流入口进入流体通道层Ⅰ（10）后向两侧分散后从焚烧炉内壳体（2）两侧相向流通，并汇聚在气流出口排出，且沿废气流动方向，上一部分的气流出口与下一部分的气流入口对应。

4.根据权利要求1所述的一种自预热焚烧炉，其特征在于：所述燃烧室（4）的中后部设置有蓄热花墙（7）。

5.根据权利要求1所述的一种自预热焚烧炉，其特征在于：所述烟箱（8）的出口处设置有调节挡板（13），以调节进入流体通道层Ⅱ（11）内高温烟气的量。

6.根据权利要求1所述的一种自预热焚烧炉，其特征在于：所述燃烧室（4）内设置有折流环（14），以提高燃烧室（4）内气体的湍流程度。

7.根据权利要求1所述的一种自预热焚烧炉，其特征在于：所述燃烧室（4）的一端呈圆锥状，燃烧器（3）处于圆锥的尖端位置，在圆锥的弧形面上均匀旋转分布有若干废气分布管（15），且每根废气分布管（15）与燃烧室（4）的中轴线呈一定夹角，以使气流通道（6）的废气在废气分布管（15）内旋转进入燃烧室（4）内。

8.根据权利要求1所述的一种自预热焚烧炉，其特征在于：所述进气口（12）内设置有金属软管或膨胀节（16），以将废气导入流体通道层Ⅰ（10）内。

9.根据权利要求1所述的一种自预热焚烧炉，其特征在于：所述换热模块（5）通过管板与焚烧炉炉体（1）固定连接。