CN107957070A - 一种适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置，涉及彩涂生产线有害废气处理技术领域，包括进气管道、排气管道、焚烧炉、燃烧器和蓄热体，进气管道上连接有一次风管道和二次风管道；一次风管道进风口处设有分流板，一次风管道的出风口与焚烧炉进风口相连；焚烧炉分为渐扩段、主体段和渐缩段，进风口设在渐扩段的前端部，燃烧器设在渐扩段内，二次风管道的出风口与主体段的前部上侧相连，出风口后侧的主体段内设有混合导流板，混合导流板从前至后向上倾斜；燃烧器后侧渐扩段内设在一级蓄热体，混合导流板后侧的主体段内设有至少两个二级蓄热体，相邻两个二级蓄热体之间的间隔为二级蓄热体厚度的1‑1.5倍，二级蓄热体后侧的主体段内设有热电偶。

Description

一种适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置

技术领域

本发明涉及彩涂生产线有害废气处理技术领域，详细讲是一种结构简单，燃料消耗低，阻力小，体积小、价格低，VOCs分解完全、处理效率高的适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置。

背景技术

我们知道，彩涂生产线是生产彩涂钢板的专用机组，彩涂钢板是在金属表面涂敷上一层或多层有机涂料并经烘烤固化而成。固化炉内高温使有机涂料挥发，与空气混合后形成含有VOCs（挥发性有机化合物）的废气。现在处理废气中VOCs的方法是焚烧，即将换热后废气引入焚烧炉处理。受场地和高度的制约，离开换热器后的废气进气管道通常位于焚烧炉上方或侧面。管道中废气的流动方向相对于焚烧炉的方向为：从焚烧炉后部向前部流动，流动到焚烧炉前部后，以大于270°拐弯的方式进入焚烧炉。这种流动方式将使焚烧炉内的气流非常不均匀且阻力大，VOCs的分布也不均匀。废气量通常在23000Nm³/h左右；如此大量的废气紊乱的流入焚烧炉后，会进一步加剧炉内流场和温度场的不均匀分布，使VOCs的浓度分布不均匀，大量的废气紊乱的流入焚烧炉，使VOCs的处理效率低，因此在许多彩涂线焚烧炉附近都会闻到刺鼻气味。废气停留时间短会使VOCs分解不完全，而停留时间长又会使焚烧炉体积大造价高，燃料消耗大，运行成本增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提出一种结构合理，燃料消耗低，阻力小，体积小、价格低，VOCs分解完全、处理效率高的适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置，其包括进气管道、排气管道、焚烧炉、燃烧器和蓄热体，其特征是：进气管道上连接有一次风管道和二次风管道；一次风管道进风口处设有分流板，一次风管道的出风口与焚烧炉进风口相连；所述焚烧炉从前至后分为渐扩段、主体段和渐缩段，进风口设在渐扩段的前端部，燃烧器设在渐扩段内，二次风管道的出风口与主体段的前部上侧相连，出风口后侧的主体段内设有按下密上疏排布的混合导流板，混合导流板从前至后向上倾斜；燃烧器后侧渐扩段内设有一级蓄热体，混合导流板后侧的主体段内设有至少两个二级蓄热体，相邻两个二级蓄热体之间的间隔为二级蓄热体厚度的1-1.5倍，二级蓄热体后侧的主体段内设有热电偶。

本发明中所述的一次风管道包括一个圆锥状连接管、两个导向弯头和一个直管段；两个导向弯头分别安装在直管段两端上、形成呈U型的一次风导向管，一个导向弯头经圆锥状连接管与进气管道相连，另一导向弯头与焚烧炉渐扩段的进风口相连。

本发明中所述的二次风管道设置在圆锥状连接管后侧的进气管道上，二次风管道的中线与进气管道中线和主体段中线垂直，分流板设在二次风管道前侧的圆锥状连接管后部上，分流板使进气管道内的气体进入一次风管道内的体积与进入二次风管道比为1:2—2:3之间。

本发明中所述的混合导流板与主体段中线呈100~150°夹角。

本发明中所述的一次风管道的两个导向弯头内设有与其同心的弧形导流板。弧形导流板的数量为2~5块。

本发明中所述的直管段内安装有调节阀。

本发明中所述的焚烧炉的渐扩段和渐缩段为圆锥管，圆锥管的母线与中线（轴线）夹角为15~75°；焚烧炉的主体段为圆筒体。

本发明中所述的一级蓄热体为蓄热陶瓷，一级蓄热体填满渐扩段（与中线垂直）的截面，一级蓄热体的厚度为渐扩段长度的20%~30%。

本发明中所述的二级蓄热体为蓄热陶瓷，二级蓄热体填满主体段（与中线垂直）的截面，二级蓄热体层的总厚度为主体长度的20%~40%。

本发明采用上述组成结构，将原废气进气管道的后段分为一次风管道和二次风管道。一次风管道内废气量小，一次风从焚烧炉渐扩段的前端部进入焚烧炉，在燃烧器助燃下，一次风中的VOCs能快速反应并释放热量形成高温的一次风。二次风管道内二次风量大，在焚烧炉主体前端进入焚烧炉，此时高温一次风能使二次风迅速升温，这样二次风中的VOCs在一次风加热下迅速氧化分解并放热，这样的一、二次风组合能使VOCs的处理效率始终保持在高水平，而且气流在焚烧炉内不需过长的停留时间。混合导流板将进入主体段的一次风和二次风快速的混合均匀，并在主体段上下方向上均匀分布，提高二次风中VOCs的分解效率。一级蓄热体起到蓄热功能的前提下，对一次风起到缓冲和均布的功效，避免由渐扩段进入主体段的一次风存在局部风速快的紊流、温度差不大，使其与二次风混合更均匀，提高二次风中VOCs的分解效率。一级蓄热体和二级蓄热体储存废气氧化所释放的热量，当二级蓄热体温度达到要求时（热电偶检测废气温度达到设定值），热电偶发出信号、控制燃烧器停止工作，蓄热体热量释放，可以在一定时间维持VOCs的分解，减少燃烧器燃料的消耗。本发明具有结构合理，燃料消耗低，阻力小，体积小、价格低，VOCs分解完全、处理效率高等优点。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图中的标号是：1.进气管道，2.一次风管道，21.分流板，22.圆锥状连接管，23.导向弯头，24.弧形导流板，25.直管段，26.调节阀，3.二次风管道，4燃烧器，5.焚烧炉，51.渐扩段，52.一级蓄热体，53.混合导流板，54.主体段，55.二级蓄热体，56.热电偶，57.渐缩段，6.排气管道。

具体实施方式

如图1所示的

适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置，其包括进气管道1、排气管道6、焚烧炉5、燃烧器4和蓄热体，进气管道1上连接有一次风管道2和二次风管道3；一次风管道2进风口处设有分流板21，一次风管道2的出风口与焚烧炉5进风口相连；从图中可以看出，一次风管道包括一个圆锥状连接管、两个导向弯头和一个直管段；两个导向弯头分别安装在直管段两端上、形成呈U型的一次风导向管，一个导向弯头经圆锥状连接管与进气管道（中线重合的）相连，另一导向弯头与焚烧炉渐扩段的进风口（中线重合的）相连；两个导向弯头内设有与其同心的弧形导流板；弧形导流板的数量为3块。所述的直管段内安装有调节阀。所述焚烧炉从前至后依次由渐扩段51、主体段54和渐缩段57组成，焚烧炉进风口在渐扩段51的前端部，燃烧器4设在渐扩段内的前部，进风口和燃烧器位于渐扩段、主体段和渐缩段的中线或轴线上，二次风管道3的出风口与渐扩段51后端紧邻的主体段54的前部上侧相连通，二次风管道出风口后侧与其紧邻的主体段内纵向截面安装有下密上疏排布的至少五块混合导流板53，混合导流板在一次风和二次风汇集后流量大的位置紧密、流量小的位置稀疏，混合导流板53从前至后向上倾斜，混合导流板与主体段中线呈100~150°夹角，上述结构使进入主体段的一次风和二次风快速的混合均匀，并在主体段上下方向上均匀分布。燃烧器4后侧渐扩段51内设在一级蓄热体52，混合导流板53后侧的主体段54内设有至少两个二级蓄热体55，相邻两个二级蓄热体55之间的间隔为单个二级蓄热体厚度（前后方向）的1-1.5倍，一级蓄热体和二级蓄热体为蓄热陶瓷，一级蓄热体填满渐扩段（与中线垂直）的截面，一级蓄热体的厚度为渐扩段长度的20%~30%，二级蓄热体填满主体段（与中线垂直）的截面，二级蓄热体层的总厚度为主体长度的20%~40%。二级蓄热体后侧的主体段内设有热电偶。工作时，热电偶、调节阀和燃烧器与控制器相连，控制器控制各器件的工作状态。

本发明进一步改进，所述的二次风管道设置在圆锥状连接管后侧的进气管道上，二次风管道的中线与进气管道中线和主体段中线垂直，分流板设在二次风管道前侧的圆锥状连接管后部上，分流板使进气管道内的气体进入一次风管道内的体积与进入二次风管道比为1:2—2:3之间。所述的焚烧炉的渐扩段和渐缩段为圆锥管，圆锥管的母线与中线（轴线）夹角为15~75°；焚烧炉的主体段为圆筒体。

含有VOCs的废气在进气管道1的后段分为成一次风和二次风，分别流入一次风管道2和二次风管道3。为保持一次风量小于二次风量，采用以下方法：一次风管道2和二次风管道3的直径比在0.5~0.9之间，在一次风管道入口安装1~8块分流板21，在一次风管道2内安装调节阀26。导向弯头23中安装1-5块弧形导流板24，目的是使废气在一次风管道2内均匀流动。

一次风管道2内的一次风流入渐扩段51后，被燃烧器4的火焰加热，一次风中的VOCs迅速分解并放热，燃烧器4和VOCs所释放的热量共同一级蓄热体52；渐扩段51内的高温气流流入主体段54后，与二次风管道3流入的二次风形成混合气流，混合气流中的VOCs被继续分解。混合导流板53根据混合气流特点，采用自下向上由密到疏的布置方式。在混合导流板53的阻挡导流下，混合气流随后均匀地流过二级蓄热体55，并加热二级蓄热体55。气流最后通过渐缩段57和排气管道6流出。当热电偶56探测到气流温度达到设定值时，燃烧器4停止燃烧，一级蓄热体52和二级蓄热体55放热，使VOCs持续分解。随着时间进行，热电偶56的温度降低到设定值时，燃烧器4点火，从而完成一个循环。与常规焚烧炉的燃烧器一直点火不同，燃烧器4间断开启，从而节约燃料并降低运行成本。

本发明采用上述组成结构，将原废气进气管道的后段分为一次风管道和二次风管道。一次风管道内废气量小，一次风从焚烧炉渐扩段的前端部进入焚烧炉，在燃烧器助燃下，一次风中的VOCs能快速反应并释放热量形成高温的一次风。二次风管道内二次风量大，在焚烧炉主体前端进入焚烧炉，此时高温一次风能使二次风迅速升温，这样二次风中的VOCs在一次风加热下迅速氧化分解并放热，这样的一、二次风组合能使VOCs的处理效率始终保持在高水平，而且气流在焚烧炉内不需过长的停留时间。混合导流板将进入主体段的一次风和二次风快速的混合均匀，并在主体段上下方向上均匀分布，提高二次风中VOCs的分解效率。一级蓄热体起到蓄热功能的前提下，对一次风起到缓冲和均布的功效，避免由渐扩段进入主体段的一次风存在局部风速快的紊流、温度差不大，使其与二次风混合更均匀，提高二次风中VOCs的分解效率。一级蓄热体和二级蓄热体储存废气氧化所释放的热量，当二级蓄热体温度达到要求时（热电偶检测废气温度达到设定值），热电偶发出信号、控制燃烧器停止工作，蓄热体热量释放，可以在一定时间维持VOCs的分解，减少燃烧器燃料的消耗。本发明不需很大的体积，组成结构合理，节能效果好，VOCs废气处理效率高，控制策略简单，造价和运行费用低。另外，本发明可以在现有焚烧炉的基础上改造，从而使本发明有广阔的实用价值。VOCs完全分解时，处理23000Nm³/h的废气，本发明中的主体段长、宽、高为9米、3米、3米；而传统的废气焚烧装置的焚烧炉主体段的长、宽、高至少为12米、4米、4米。

Claims (9)

1.一种适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置，其包括进气管道、排气管道、焚烧炉、燃烧器和蓄热体，其特征是：进气管道上连接有一次风管道和二次风管道；一次风管道进风口处设有分流板，一次风管道的出风口与焚烧炉进风口相连；所述焚烧炉从前至后分为渐扩段、主体段和渐缩段，进风口设在渐扩段的前端部，燃烧器设在渐扩段内，二次风管道的出风口与主体段的前部上侧相连，出风口后侧的主体段内设有按下密上疏排布的混合导流板，混合导流板从前至后向上倾斜；燃烧器后侧渐扩段内设在一级蓄热体，混合导流板后侧的主体段内设有至少两个二级蓄热体，相邻两个二级蓄热体之间的间隔为二级蓄热体厚度的1-1.5倍，二级蓄热体后侧的主体段内设有热电偶。

2.根据权利要求1所述的适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置，其特征是：所述的一次风管道包括一个圆锥状连接管、两个导向弯头和一个直管段；两个导向弯头分别安装在直管段两端上、形成呈U型的一次风导向管，一个导向弯头经圆锥状连接管与进气管道相连，另一导向弯头与焚烧炉渐扩段的进风口相连。

3.根据权利要求1或2所述的适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置，其特征是：所述的二次风管道设置在圆锥状连接管后侧的进气管道上，二次风管道的中线与进气管道中线和主体段中线垂直，分流板设在二次风管道前侧的圆锥状连接管后部上，分流板使进气管道内的气体进入一次风管道内的体积与进入二次风管道比为1:2—2:3之间。

4.根据权利要求3所述的适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置，其特征是：本发明中所述的混合导流板与主体段中线呈100~150°夹角。

5.根据权利要求4所述的适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置，其特征是：所述的一次风管道的两个导向弯头内设有与其同心的弧形导流板。

6.根据权利要求5所述的适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置，其特征是：所述的直管段内安装有调节阀。

7.根据权利要求6所述的适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置，其特征是：所述的焚烧炉的渐扩段和渐缩段为圆锥管，圆锥管的母线与中线夹角为15~75°。

8.根据权利要求7所述的适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置，其特征是：所述的一级蓄热体为蓄热陶瓷，一级蓄热体填满渐扩段的截面，一级蓄热体的厚度为渐扩段长度的20%~30%。

9.根据权利要求8所述的适用于彩涂线的蓄热式废气焚烧装置，其特征是：所述的二级蓄热体为蓄热陶瓷，二级蓄热体填满主体段的截面，二级蓄热体层的总厚度为主体长度的20%~40%。