CN106705077A - 废气焚烧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废气焚烧装置，包括由炉膛、蓄热管、加热器、进风口、出风口和烟气冷却器组成；所述的炉膛内上部设有上密封端板，该上密封端板与炉膛的内壁围成密封的空间内设有上部过风空间。所述的炉膛内下部设有下密封端板，该下密封端板与炉膛的内壁围成密封的空间内设有下部过风空间。废气和烟气通过蓄热管壁换热，使两种气体不会相互混合，更不需要像传统的蓄热焚烧炉这样需要轮流切换废气和烟气的流向完成蓄热和放热的热交换过程。炉膛内的蓄热管具有良好的热容量和导热性，其良好的蓄热性能可以快速吸收和释放热量减少炉膛温度的剧烈波动。

Description

废气焚烧装置
技术领域
本发明涉及的是一种废气焚烧装置，具体涉及一种针对有机废气无害化处理的焚烧装置，属于环保技术领域。
背景技术
目前对于有机废气的无害化热解处理，主要采用蓄热式焚烧(RTO)和催化焚烧(CO或RCO)。蓄热式焚烧对所处理废气成分有大范围的适用性，但该设备结构复杂、体型庞大、安装周期长、造价昂贵。蓄热焚烧炉是采用两个或以上的蓄热储罐，储罐内装有蓄热陶块，通过轮流切换流径蓄热陶块的气流方向完成蓄热和放热过程，实现废气和烟气之间的热交换。但这种技术存在频繁切换的阀门很容易损坏，加上蓄热陶块的风阻很大，需要采用大功率的风机驱动，造成风机运行的耗电量很大。
蓄热式焚烧(RTO)设备存在设备投资大和运行费用高的问题，限制了这个技术在市场上的大面积推广。
而催化焚烧所使用的催化剂对所处理容的废气成分有选择性，略有不慎催化剂很容易中毒而失去作用。催化焚烧(CO)虽然不需要切换风向，但因炉膛内部没有足够的蓄热体，当废气浓度变幅较大时热解产生的热量急剧变化容易使催化床的温度波动很大而受损，催化焚烧炉不适合处理浓度较高的有机废气。蓄热式催化焚烧(RCO)虽然有蓄热陶块稳定内部温度，但其也因为内部气流阻力大和需要切换风向而带有RTO同样的缺陷。
发明内容
本发明为解决现有技术的不足，设计出一种集蓄热、换热、燃烧和冷却功能于一体且不需要切换风向的废气焚烧装置，大大减少了设备部件，提高了设备的稳定性和可靠性，降低了设备的制造成本和使用成本。
本发明废气焚烧装置可以采取如下技术方案:
一种废气焚烧装置，包括由炉膛、蓄热管、加热器、进风口、出风口和烟气冷却器组成；
所述的炉膛1内上部设有上密封端板，该上密封端板与炉膛的内壁围成密封的空间内设有两个或两个以上的上部过风空间，各上部过风空间从左至右依次排列；其中在右边与第M个上部过风空间相邻的是第M+1个上部过风空间；
所述的炉膛1内下部设有下密封端板，该下密封端板与炉膛的内壁围成密封的空间内设有两个或两个以上的下部过风空间，各下部过风空间从左至右依次排列；其中在右边与第L个下部过风空间相邻的是第L+1个下部过风空间；
上密封端板、下密封端板、炉膛的侧壁之间围成中部过风空间；最右端的上部过风空间或者下部过风空间与中部过风空间连通；
所述的上密封端板、下密封端板之间设有多根竖立的蓄热管，所述的蓄热管之间留有间隙；所述的蓄热管两端对应地穿过上密封端板、下密封端板，第M个上部过风空间通过相应的蓄热管与第L个下部过风空间连通，第L个下部过风空间通过相应的蓄热管与第M+1个上部过风空间相通，第M+1个上部过风空间通过相应的蓄热管与第L+1个下部过风空间相通；所述的炉膛在靠近最右端处设有加热器3，在另一端设有进风口和出风口，进风口与最左端的上部过风空间连通，出风口与中部过风空间的左端连通；
所述的出风口与烟气冷却器连接。
M为自然数。
L为自然数。
本发明解决问题还可以进一步采取以下措施：
其中一个方式为：所述的炉膛呈长方体。
其中一个方式为：所述的炉膛周围设有保温层。
其中一个方式为：所述的蓄热管可以是陶瓷管或金属管。
其中一个方式为：所述的上密封端板为陶瓷板或耐高温金属板；所述的下密封端板为陶瓷板或耐高温金属板。
其中一个方式为：所述的加热器可以是电热器或燃烧机。
其中一个方式为：所述冷却器设于第L个下部过风空间或第M+1个上部过风空间。
其中一个方式为：所述的冷却器11是水冷式盘管换热器。
其中一个方式为：所述的烟气冷却器是板式换热器或盘管换热器。
其中一个方式为：第M个上部过风空间中有部分空间与第L个下部过风空间中的部分空间位置对应；第M+1个上部过风空间中有部分空间与第L个下部过风空间中的部分空间位置对应；第M+1个上部过风空间中有部分空间与第L+1个下部过风空间中的部分空间位置对应。
其中一个方式为：所述的炉膛设有可以打开的上盖。
上述技术方案具有这样的技术效果:
1、废气和烟气通过蓄热管壁换热，使两种气体不会相互混合，更不需要像传统的蓄热焚烧炉这样需要轮流切换废气和烟气的流向完成蓄热和放热的热交换过程。
2、炉膛内的蓄热管具有良好的热容量和导热性，其良好的蓄热性能可以快速吸收和释放热量减少炉膛温度的剧烈波动。
3、蓄热管可以承受很高的温度，有机废气可以在蓄热管内外引燃热解而无损蓄热管。
4、废气和烟气流的流道风阻较少，可减少驱动风机耗电。
5、蓄热管竖立设置比水平放置可以减少蓄热管受自身重力下坠而受损。
6、大大简化了设备结构，安装更加方便。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图。
图2是实施例2的进出风口模块结构示意图。
图3是实施例2的蓄热管模块结构示意图。
图4是实施例2的加热模块结构示意图。
图5是实施例2的整体拼接结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体描述。
实施例1：如图1所示，一种废气焚烧装置，包括由炉膛1、蓄热管2、加热器3、进风口4、出风口5和烟气冷却器8组成，所述的炉膛1内上部设有上密封端板6，该上密封端板6与炉膛的内壁围成密封的空间，该空间中设有第一隔板7，第一隔板7将该空间分成第一个上部过风空间600(相当于第M个上部过风空间，该处M＝1)、第二个上部过风空间601(相当于第M+1个上部过风空间，该处M＝1)。
所述的炉膛1内下部设有下密封端板61，该下密封端板61与炉膛的内壁围成密封的空间，该空间中设有第二隔板，第二隔板71将该空间分成第一个下部过风空间700(相当于第L个下部过风空间,该处L＝1)、第二个下部过风空间701(相当于第L+1个下部过风空间,该处L＝1)。
上密封端板6、下密封端板61、炉膛的侧壁之间围成中部过风空间610；第二个下部过风空间与中部过风空间610连通。
所述的上密封端板6、下密封端板61之间设有多根竖立的蓄热管2，所述的蓄热管2之间留有间隙；所述的蓄热管2两端对应地穿过上密封端板、下密封端板，第一个上部过风空间600通过相应的蓄热管与第一个下部过风空间700连通，第一个下部过风空间700通过相应的蓄热管与第二个上部过风空间601相通，第二个上部过风空间601通过相应的蓄热管与第二个下部过风空间701相通；所述的炉膛1在靠近第二个下部过风空间的那一端设有加热器3，在另一端设有进风口4和出风口5，进风口4与第一个上部过风空间连通，出风口5与中部过风空间的左端连通。
所述的出风口5与烟气冷却器8连接。
所述的炉膛1呈长方体。
所述的炉膛1周围设有保温层。
靠近炉膛左边的的蓄热管2是金属管，靠近炉膛右边的蓄热管2是陶瓷管。
所述的下密封端板61可以是陶瓷板或者是耐高温的金属板。所述的上密封端板6可以是陶瓷板或者是耐高温的金属板。
所述的加热器3是燃烧机。
所述的炉膛内设有冷却器11。所述冷却器11设于第L个下部过风空间或第M+1个上部过风空间。
水冷却器11是水冷式盘管换热器。
所述的出风口5与炉膛1外的烟气冷却器8连接。
所述的烟气冷却器8是板式换热器或盘管换热器。
第一个上部过风空间中有部分空间与第一个下部过风空间中的部分空间位置对应；第二个上部过风空间中有部分空间与第一个下部过风空间中的部分空间位置对应；第二个上部过风空间中有部分空间与第二个下部过风空间中的部分空间位置对应。
所述的进风口4与出风口5可以功能互换，即气流方向可以顺向或逆向流动。
工作原理：
实施例1(如图1)：受风机驱动，有机废气从进风口4进入炉膛1内蓄热管2上方的首个封闭空间(第一个上部过风空间)，之后通过蓄热管2往下流动，再进入蓄热管2下方的另一个封闭空间(第一个下部过风空间)，废气再从后续的蓄热管2向上流动，进入第二个上部过风空间，然后再通过相应的蓄热管，流进第二个下部过风空间，这种流动方式使废气在蓄热管2和封闭空间之间呈波浪式上下流动，气体从蓄热管2中流出，这时，流出的废气已经被高温的蓄热管2加热，废气有害成分被热力氧化分解，变成无害的高温烟气(该环节实现了燃烧功能)。高温烟气之后从蓄热管2的外部(中部过风空间)折返，折返的高温烟气在蓄热管2之间的间隙穿行，这个过程高温烟气的热量通过蓄热管2壁传递给蓄热管2内的废气(该环节实现了换热功能)，之后从出风口5流入炉膛1外的板式换热器，烟气剩下的余热继续对新风进行换热，烟气温度进一步降低，新风吸收烟气余热后变成热风。炉膛1内大量的蓄热管2由陶瓷或金属材料构成，具有很好热容量和导热性，可以适应更大幅度的废气浓度变化范围，可避免炉膛1温度的剧烈变化，更容易对炉膛1温度进行控制(该环节实现蓄热功能)。
当废气浓度偏高造成炉膛温度过高时，炉膛可以通过水冷却器11冷却内部气体给炉膛降温(该环节实现降温功能)。
设置于炉膛1内一端的加热器3其作用是用于焚烧炉冷启动时对蓄热管2及炉膛1内壁的预热，以保证有机废气有足够高的温度充分热解。当有机废气达到一定浓度时其氧化分解所析出热量，可维持在合理散热量下热解所需的热能，但当有机废气浓度偏低时，需要加热器3补充热量。
在实际使用中进风口4与出风口5可以功能互换，即气流的进出方向，气流的进出方向的改变不会影响设备的性能。
根据设计需要，上部过风空间可以设置更多个，下部过风空间可以对应设置更多个。
所述的炉膛设有可以打开的上盖。炉膛1的上盖可以打开的设计，可以方便蓄热管2的安装、更换及检修。
更一步改进为：M为自然数。L为自然数。M、L为可以变化自然数。
实施例2：如图2、图3、图4、图5：一种模块化的废气焚烧装置，整体结构与实施例一样。炉膛及位于炉膛内的部件构成炉膛主体；炉膛主体分割成三部分模块，包括进出风模块(如图2)、蓄热模块(如图3)和加热模块(如图4)，出风模块、蓄热模块和加热模块拼合后形成整个炉膛主体。进出风模块设有进风口4与出风口5，结构为一面开口的方形腔体；蓄热模块结构为两面开口的方形框体，其内部设有多根竖立设置的蓄热管2；所述的加热模块结构为一面开口的方形腔体，其内部设有加热器3，所述的进出风模块2、多段的蓄热模块和加热模块连成一个内部贯通的整体，出风口5与烟气冷却器8连接(如图5)。
所述的蓄热模块为多个。
所述的蓄热模块内多根竖立设置的蓄热管2之间留有间隙。
所述的蓄热管2两端设有露出管孔的上密封端板6、下密封端板61。
所述的蓄热管2是陶瓷管或金属管。
所述的上密封端板6为陶瓷板或耐高温金属板；所述的下密封端板61为陶瓷板或耐高温金属板。
所述的蓄热管2与框体上方和下方之间留有过风空间。
所述的蓄热模块设有过风区间隔板7。
所述的蓄热模块过风区间设有水冷却器11。
所述的水冷却器11是水冷式盘管换热器。
所述的腔体和框体设有保温层。
所述的加热器3是燃烧机。
所述的加热模块所在的腔体设有超温热风出口9及风阀10。
实施例2适用于处理大流量的有机废气，分段式的模块化结构便于生产和运输，模块化组合设计便于在使用现场快速安装。
增加蓄热模块的数量，就能实现大幅增加的烟气和有机废气的换热效率，废气在燃烧前吸收更多的烟气余热，可以节约废气焚烧的助燃成本。
炉膛温度控制：当废气浓度偏低造成炉膛温度过低时，可以通过加热器3补充热量，当废气浓度偏高造成炉膛温度过高时，正压炉膛可通过超温热风出口9排出部分高温热风实现炉膛降温，负压炉膛可以通过冷却器11冷却内部气体给炉膛温度降温。
烟气冷却器8的作业是将烟气温度进一步降温，防止高温烟气对抽风机的损伤，另外，采用板式换热器利用新风或采用盘管换热器用水为烟气降温，可以将烟气的废热转换成清洁的热风或热水利用而实现节能。
炉膛内进程的气体称为有机废气或废气，返程的气体称为烟气。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废气焚烧装置，其特征是：包括由炉膛、蓄热管、加热器、进风口、出风口和烟气冷却器组成；
所述的炉膛内上部设有上密封端板，该上密封端板与炉膛的内壁围成密封的空间内设有两个或两个以上的上部过风空间，各上部过风空间从左至右依次排列；其中在右边与第M个上部过风空间相邻的是第M+1个上部过风空间；
所述的炉膛内下部设有下密封端板，该下密封端板与炉膛的内壁围成密封的空间内设有两个或两个以上的下部过风空间，各下部过风空间从左至右依次排列；其中在右边与第L个下部过风空间相邻的是第L+1个下部过风空间；
上密封端板、下密封端板、炉膛的侧壁之间围成中部过风空间；最右端的上部过风空间或下部过风空间与中部过风空间连通；
所述的上密封端板、下密封端板之间设有多根竖立的蓄热管，所述的蓄热管之间留有间隙；所述的蓄热管两端对应地穿过上密封端板、下密封端板，第M个上部过风空间通过相应的蓄热管与第L个下部过风空间连通，第L个下部过风空间通过相应的蓄热管与第M+1个上部过风空间相通，第M+1个上部过风空间通过相应的蓄热管与第L+1个下部过风空间相通；
所述的炉膛在靠近最右端处设有加热器，在另一端设有进风口和出风口，进风口与最左端的上部过风空间连通，出风口与中部过风空间的左端连通；
所述的出风口与烟气冷却器连接。
2.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：所述的炉膛呈长方体。
3.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：所述的炉膛周围设有保温层。
4.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：靠近炉膛左边的的蓄热管是金属管，靠近炉膛右边的蓄热管是陶瓷管。
5.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：所述的上密封端板为陶瓷板或耐高温金属板；所述的下密封端板为陶瓷板或耐高温金属板。
6.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：所述的加热器可以是电热器或燃烧机。
7.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：水冷却器设于第L个下部过风空间或第M+1个上部过风空间。
8.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：所述的烟气冷却器是板式换热器或盘管换热器。
9.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：第M个上部过风空间中有部分空间与第L个下部过风空间中的部分空间位置对应；第M+1个上部过风空间中有部分空间与第L个下部过风空间中的部分空间位置对应；第M+1个上部过风空间中有部分空间与第L+1个下部过风空间中的部分空间位置对应。
10.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：所述的炉膛设有可以打开的上盖。
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