CN108692320A - 热回收装置及电浆火炬热回收设备 - Google Patents

Abstract

一种热回收装置及电浆火炬热回收设备，该电浆火炬热回收设备包含一个电浆火炬装置，及一个热回收装置，该电浆火炬装置能将处理前气体进行燃烧处理而产生处理后气体，该热回收装置包含一个电浆源热交换单元，及一个尾气热交换单元。该电浆源热交换单元围绕于该电浆火炬装置的周围，并接收该电浆火炬装置传递来的热能而加热处理前气体。该尾气热交换单元能接收该处理后气体传递来的热能而加热处理前气体。本发明能将该电浆火炬装置燃烧处理所产生的热能回收，并加热处理前气体与洗涤液，以通过热交换减缓该电浆火炬装置的负担。

Description

热回收装置及电浆火炬热回收设备

技术领域

本发明涉及一种电浆火炬设备，特别是涉及一种热回收装置及电浆火炬热回收设备。

背景技术

一般工业废气的处理手段，通常都是以燃烧法进行，通过火焰加温、氧化而使废气裂解，借此除去毒性。前述燃烧法通常只能针对键结力较弱的化合物进行处理，像是键结力较强的化合物，例如全氟碳化物，则难以仅通过燃烧法加以裂解。因此，为了处理前述键结力较强的化合物，通常会使用更高能的裂解处理方式，例如使用电浆火炬。

由于现有的电浆火炬装置为了产生断键所需的能量，必须提供足够的电压，同时为了处理大量的气体，必须通入足够的电流，使得该电浆火炬装置燃烧时必定要消耗大量的功率，然而现有的电浆火炬装置对燃烧时所产生的热能，往往未善加利用，且在对废气进行完裂解处理后就直接排出，而造成能源的大量损耗，相当可惜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能降低能源消耗的热回收装置。

本发明的热回收装置，适用于安装于一个电浆火炬装置与一个气液洗涤装置，该电浆火炬装置包括一个界定出一个中央通道的电极单元，该电极单元能将该中央通道内的处理前气体进行燃烧处理而产生处理后气体，并由该中央通道的一个通道出口排出，该热回收装置包含一个电浆源热交换单元，及一个尾气热交换单元。该电浆源热交换单元界定出一个围绕于该电极单元的周围的第一气流通道，该第一气流通道能供处理前气体送入，并接收该电极单元传递来的热能而加热处理前气体，且与该中央通道连通而能供处理前气体流入该中央通道。该尾气热交换单元界定出一个并能供处理前气体流动于内的第二气流通道，该第二气流通道能接收该处理后气体传递来的热能而加热处理前气体，并供应至该第一气流通道。

本发明所述的热回收装置，该气液洗涤装置包括一个界定出一个连通该通道出口的混合空间的外壳座，该电浆源热交换单元还界定出一个围绕于该电极单元的周围的第一液流通道，该第一液流通道能供洗涤液送入，并接收该电极单元传递来的热能而加热洗涤液沸腾产生蒸气，且与该混合空间连通而能供蒸气喷入该混合空间，以对处理后气体进行水洗处理。

本发明所述的热回收装置，该尾气热交换单元还界定出一个能供洗涤液流动于内的第二液流通道，该第二气流通道能接收该混合空间内该处理后气体传递来的热能而加热洗涤液，并供应至该第一液流通道，该第二气流通道是接收该混合空间内该处理后气体传递来的热能。

本发明所述的热回收装置，该尾气热交换单元包括一个螺旋围绕于该外壳座的周围且界定出该第二气流通道的导热气管，及一个螺旋围绕于该外壳座的周围且界定出该第二液流通道的导热液管。

本发明所述的热回收装置，该电浆源热交换单元包括数个填充于该第一气流通道并用于传导该电极单元的热能的导热颗粒。

本发明的另一目的在于提供一种能降低能源消耗的电浆火炬热回收设备。

本发明的电浆火炬热回收设备，包含一个电浆火炬装置、及一个气液洗涤装置。电浆火炬装置包括一个电极单元，该电极单元界定出一个能供处理前气体流入的中央通道，该中央通道具有一个通道出口，该电极单元能被驱动而在该中央通道内放电产生电弧，并形成火焰而由该通道出口喷出，以将流入该中央通道的处理前气体进行燃烧处理而产生处理后气体。该气液洗涤装置包括一个界定出一个连通该通道出口的混合空间的外壳座。该电浆火炬热回收设备还包含一个安装于该电浆火炬装置与该气液洗涤装置的所述的热回收装置。

本发明所述的电浆火炬热回收设备，该电极单元具有沿该中央通道依序排列的一个第一电极与一个第二电极，该第一电极具有一个第一基壁，及一个由该第一基壁向远离该第二电极方向延伸的第一管壁，该第一基壁具有一个环绕该中央通道的内圈部，及一个由该内圈部径扩延伸的外圈部，该电浆源热交换单元具有一个套设于该第一管壁而与该内圈部及该第一管壁相配合围绕界定出该第一气流通道的气环套。

本发明所述的电浆火炬热回收设备，该电浆火炬装置还包括一个冷却单元，该冷却单元具有一个围绕于该气环套外的第一冷却套，该第一冷却套、该外圈部与该气环套相配合围绕界定出一个用于降低该外圈部的温度的第一冷却空间。

本发明所述的电浆火炬热回收设备，该电浆源热交换单元还具有一个连通该第一气流通道而能将处理前气体送入该第一气流通道的进气管，该第一管壁具有数个连通该第一气流通道与该中央通道并能将气体送入该中央通道的中央进气口，该进气管远离该第一基壁，该等中央进气口邻近该第一基壁。

本发明所述的电浆火炬热回收设备，该第一电极还具有一个连接于该第一管壁远离该第一基壁的一侧的延伸管壁，该电浆源热交换单元还包括一个套设于该延伸管壁而与该延伸管壁相配合围绕界定出该第一液流通道的液环套，该电浆源热交换单元还具有一个连通该第一液流通道而能将洗涤液送入该第一液流通道的进液管，该液环套具有一个能供蒸气喷出的蒸气出口，该进液管远离该通道出口，该蒸气出口邻近该通道出口。

本发明的有益效果在于：通过该电浆源热交换单元与该尾气热交换单元，能将该电浆火炬装置燃烧处理所产生的热能回收，进而加热处理前气体与洗涤液，借此能通过热交换的方式减缓该电极单元的负担，以降低能源消耗。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是一个功能方块示意图，本发明电浆火炬热回收设备的一个实施例的系统架构；

图2是一个侧视图，说明该实施例的；

图3是一个不完整的剖视图，说明该实施例的一个电浆火炬装置与一个电浆源热交换单元的结构；

图4是一个沿着图3中4-4线所截取的剖面图；

图5是一个不完整的剖视图，说明该实施例的一个气液洗涤装置与一个尾气热交换单元的结构。

具体实施方式

参阅图1与图2，本发明电浆火炬热回收设备的一个实施例包含一个电浆火炬装置1、一个气液洗涤装置2，及一个热回收装置3。

参阅图2、图3与图4，该电浆火炬装置1包括一个电极单元11(见图1)、一个送气单元12、一个冷却单元13。该电极单元11具有上下相对且相间隔设置的一个第一电极14与一个第二电极15，及一个沿着一个轴线L长向延伸的中央通道16。

该第一电极14具有一个第一基壁141、一个由该第一基壁141向下延伸的第一管壁142，及一个螺接于该第一管壁142底侧的延伸管壁143。该第一基壁141具有一个位于中间的内圈部144，及一个由该内圈部144径扩延伸的外圈部145。该第一管壁142具有数个绕着该轴线L径向贯穿且邻近于该第一基壁141的中央进气口146。当然，该第一管壁142也能仅具有一个中央进气口146，不以本实施例为限。该第二电极15具有一个第二基壁151，及一个由该第二基壁151向上延伸的第二管壁152。该第一电极14与该第二电极15的材料能为电性良好的铜(Cu)、铪(Hf)、钨(W)、锆(Zr)，或此等的一组合的合金。

在实施上，该电极单元11当然还具有一个能施予该第一电极14、该第二电极15脉冲高电压或射频高压电的激发产生器(图未示)，借此施予该第一电极14正电，而施予该第二电极15负电。于是，通过该激发产生器驱动该第一电极14与该第二电极15，使该第一电极14与该第二电极15在该中央通道16内放电，并在该第一电极14与该第二电极15间产生电弧。至于该激发产生器的具体结构及其作用原理，非本发明改良的重点，不再详细说明。

该中央通道16具有一个贯穿该第一电极14的该第一基壁141、该第一管壁142与该延伸管壁143的下通道段161、一个贯穿该第二电极15的第二基壁151与第二管壁152的上通道段162，以及一个位于该延伸管壁143底端的通道出口163，以及一个与该通道出口163相反且位于该第二管壁152的顶端的顶端口164。在实施上，该电极单元11还能具有一个安装于该顶端口164的透视件(图未视)，借此能观察该中央通道16内的电弧状况，前述透视件的材料能为石英玻璃等。

该送气单元12与该电极单元11结合安装，并能将工作气体例如氮气或氩气送入该中央通道16内，该送气单元12具有一个围绕于该第一基壁141及该第二基壁151周缘并与该第一基壁141及该第二基壁151相配合围绕界定出一个送气空间120的环壳座121，及数个与该环壳座121结合安装而分别能将工作气体送入该送气空间120的送气管122。该送气空间120介于该下通道段161与该上通道段162间，并与该下通道段161及该上通道段162相连通，以使该工作气体送入该下通道段161与该上通道段162。在实施上，该环壳座121由绝缘材料所制成，具体能为铁氟龙(Polytetrafluoroethene，简称PTFE)、聚醚醚酮(Polyetheretherketone，简称PEEK)、陶瓷或石英等，不需限制。

该冷却单元13具有一个围绕于该第一管壁142外的第一冷却套131、及一个围绕于该第二管壁152外的第二冷却套132。该第一冷却套131围绕该第一电极14并界定出一个用于降低该第一电极14的温度的第一冷却空间133。该第二冷却套132围绕该第一电极14并界定出一个以降低该第二电极15的温度的第二冷却空间134。

在本实施例中，该冷却单元13为水冷形式，并通过一个泵浦(图未示)将冷却水注入该第一冷却空间133与该第二冷却空间134内，借此冷却该第一电极14与该第二电极15在放电弧时所产生的高温，并分别通过前述泵浦将被加热的冷却水抽离该第一冷却空间133与该第二冷却空间134，以维持连续性的冷却水注入与热水排出。至于前述水管线路设计并非本发明的重点，不再详述。当然在实施上，冷却该第一电极14与该第二电极15的手段不限于本实施例前述的举例，也能通过气体冷却或是其他介质(例如油)，不需限制。

参阅图2、图3与图5，该气液洗涤装置2具有一个安装于该电浆火炬装置1的第一电极14下方的外壳座21、一个由该外壳座21围绕界定而成且连通该通道出口163的混合空间22、数个能对该混合空间22进行喷水的喷水头23、一个用于容装该混合空间22内落下的洗涤液的收集桶24，及一个送水机构25。该送水机构25能通过泵浦将该收集桶24内的洗涤液输送至该等喷水头23，并由该等喷水头23喷出洗涤液，借此能循环使用水资源，以避免浪费。

该热回收装置3包括一个安装于该电浆火炬装置1的电浆源热交换单元4，及一个安装于该气液洗涤装置2的尾气热交换单元5。

该电浆源热交换单元4具有一个套设于该第一管壁142外围的气环套41、一个远离该第一基壁141的进气管413、数个填充于该第一气流通道414并用于传导该电极单元11的热能的导热颗粒42、一个套设于该延伸管壁143外围的液环套43，及一个进液管432。

该气环套41具有一个由该第一管壁142底端径向外扩延伸的环挡壁411，及一个由该环挡壁411周缘向该上延伸并抵接于该外圈部145与该内圈部144间的第一环围壁412。该环挡壁411、该第一环围壁412、该第一管壁142与该内圈部144相配合围绕界定出一个围绕于该第一管壁142周围的第一气流通道414。该进气管413连通该第一气流通道414而能将气体送入该第一气流通道414。

该等导热颗粒42能为例如陶瓷材料制成，能有效地将第一基壁141与该第一管壁142的热能均匀散布至该第一气流通道414的整个空间内，使流经该第一气流通道414的气体能均匀受热。

该液环套43具有一个由该环挡壁411周缘向下延伸的第二环围壁431，及一个邻近于该通道出口163的蒸气出口433。该环挡壁411、该第二环围壁431与该延伸管壁143相配合围绕界定出一个围绕于该延伸管壁143周围且与该第一气流通道414彼此不相连通的第一液流通道434。该进液管432远离该通道出口163并连通该第一液流通道434，而能供洗涤液送入第一液流通道434。且该电浆源热交换单元4也能具有数个进液管432或数个进气管413，不以本实施例为限。

该尾气热交换单元5具有一个螺旋围绕于该外壳座21的周围的导热气管51，及一个螺旋围绕于该外壳座21的周围的导热液管52。该导热气管51连接于一个气体输入源(图未示)与该进气管413间，并界定出一个能供处理前气体流动于内的第二气流通道511。该导热液管52连接于该送水机构25与该进液管432间，并界定出一个能供洗涤液流动于内的第二液流通道521。事实上，该导热气管51与该导热液管52能导入球凹与球凸的壁面结构，使得流动于该导热气管51的气体及流动于该导热液管52的液体转变成紊流流动，以增加热传导效果，或利用鳍片来增加热交换面积。

参阅图1、图3与图5，本发明电浆火炬热回收设备，使用时，该电浆火炬装置1的第一电极14与第二电极15能被驱动而在该中央通道16内放电产生电弧，同时，该等送气管122会将工作气体送入该送气空间120并流入该中央通道16而供激发形成电浆。

接着，会使处理前气体从第二气流通道511经由该进气管413流入该第一气流通道414，而处理前气体于该第一气流通道414流动时，会预先受到第一基壁141与第一管壁142的加热，再经由该等中央进气口146流入该中央通道16内，并通过电弧高温燃烧分解成处理后气体，由于该第一基壁141与第一管壁142的温度相当高，因此处理前气体在经过该第一气流通道414时，能利用该第一电极14传导的高温热能而提前裂解，接着再进入该中央通道16进行后段的燃烧裂解，借此能提升该电浆火炬装置1的气体处理量，此外，通过燃烧而传导至该第一电极14的热能来预先加热处理前气体，也能减少处理前气体升温所需的热能，以降低该电极单元11的负载，而达到节电效果。反过来说，当该处理前气体进入该第一气流通道414时，也会带走该第一基壁141与第一管壁142的热能，而对该第一电极14进行降温，以减缓该第一电极14的负担，不仅能使该电浆火炬装置1长时间稳定运行，更能提升该第一电极14的使用寿命与维修周期。

接着，处理后气体在该中央通道16内经高温燃烧、解离后，会进入该气液洗涤装置2的混合空间22内进行水洗处理。此时，进行水洗处理用的洗涤液是从该第二液流通道521经由进液管432流入该第一液流通道434，当洗涤液于该第一液流通道434流动时，会受该延伸管壁143加热沸腾蒸发成水蒸气，再从该蒸气出口433流入该混合空间22对处理后气体进行水洗处理，该水蒸气能够将处理后气体中燃烧后能溶于水的气体、微粒进行捕捉混和，再落于该收集桶24内，且由于气态洗涤液的活性远大于液态洗涤液的活性，所以能有效地吸附处理后气体中的微粒，以提高水洗处理的效率。反过来说，当该洗涤液进入该第一液流通道434而气化时，也会带走该延伸管壁143大量的热能，而对该第一电极14进行降温，以减缓该第一电极14的负担，不仅能使该电浆火炬装置1长时间稳定运行，更能提升该第一电极14的使用寿命与维修周期。

举例来说，当处理前气体为碳氟化合物气体(例如CF4、C2F6等)时，将碳氟化合物气体在该中央通道16内经高温燃烧、热裂解后，可能生成含有氟化氢(HF)和一氧化碳(CO)或是其他微粒的处理后气体。接着，前述产物便进入该气液洗涤装置2，使氟化氢与微粒混合于水蒸气中同时进行降温，以达到水洗处理。

处理后气体在混合空间22内进行水洗处理时，仍然会散发余热于该混合空间22内，此时，该尾气热交换单元5的该导热气管51与该导热液管52会吸收该混合空间22的余热，而使流动于该第二气流通道511的处理前气体受到初步加热再送入该第一气流通道414，以及使流动于该第二液流通道521的洗涤液受到初步加热再送入该第一液流通道434，实施时，处理后气体所散发余热能将该处理前气体与该洗涤液加热至约350℃。如此一来，不仅能对该混合空间22中的处理后气体进行降温，还能回收余热，而达到热交换的功能。

值得一提的是，由于该尾气热交换单元5已通过水蒸气有效率地对该处理后气体进行水洗处理，因此能大量减少该等喷水头23的数量与喷出的水量，进而能降低送水机构25的泵浦的抽水量，以降低电能消耗。且该电极单元11也受到该电浆源热交换单元4的降温，因此也能减少该冷却单元13供入该第一冷却空间133的循环水量，进而能降低冷却单元13的泵浦的抽水量，以降低电能消耗。

补充说明的是，在本实施例中该电浆源热交换单元4仅安装于该第一电极14，但实施上也能安装于该第二电极15，或同时该第一电极14与该第二电极15，以同时对该第一电极14与该第二电极15进行降温，不以本实施例为限。

综上所述，本发明电浆火炬热回收设备，通过该电浆源热交换单元4与该尾气热交换单元5，能将该电浆火炬装置1燃烧处理所产生的热能回收，进而加热处理前气体与洗涤液，借此能通过热交换的方式减缓该电极单元11的负担，并提升该电浆火炬装置1的气体处理量，来降低该电极单元11的负载，而能有效地将热能回收再利用，如此一来，就能降低电浆火炬热回收设备的作业成本与能源消耗，所以确实能达成本发明的目的。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (10)

1.一种热回收装置，适用于安装于一个电浆火炬装置与一个气液洗涤装置，该电浆火炬装置包括一个界定出一个中央通道的电极单元，该电极单元能将该中央通道内的处理前气体进行燃烧处理而产生处理后气体，并由该中央通道的一个通道出口排出，其特征在于：该热回收装置包含一个电浆源热交换单元，及一个尾气热交换单元，该电浆源热交换单元界定出一个围绕于该电极单元的周围的第一气流通道，该第一气流通道能供处理前气体送入，并接收该电极单元传递来的热能而加热处理前气体，且与该中央通道连通而能供处理前气体流入该中央通道，该尾气热交换单元界定出一个并能供处理前气体流动于内的第二气流通道，该第二气流通道能接收该处理后气体传递来的热能而加热处理前气体，并供应至该第一气流通道。

2.如权利要求1所述的热回收装置，该气液洗涤装置包括一个界定出一个连通该通道出口的混合空间的外壳座，其特征在于：该电浆源热交换单元还界定出一个围绕于该电极单元的周围的第一液流通道，该第一液流通道能供洗涤液送入，并接收该电极单元传递来的热能而加热洗涤液沸腾产生蒸气，且与该混合空间连通而能供蒸气喷入该混合空间，以对处理后气体进行水洗处理。

3.如权利要求2所述的热回收装置，其特征在于：该尾气热交换单元还界定出一个能供洗涤液流动于内的第二液流通道，该第二气流通道能接收该混合空间内该处理后气体传递来的热能而加热洗涤液，并供应至该第一液流通道，该第二气流通道是接收该混合空间内该处理后气体传递来的热能。

4.如权利要求3所述的热回收装置，其特征在于：该尾气热交换单元包括一个螺旋围绕于该外壳座的周围且界定出该第二气流通道的导热气管，及一个螺旋围绕于该外壳座的周围且界定出该第二液流通道的导热液管。

5.如权利要求1所述的热回收装置，其特征在于：该电浆源热交换单元包括数个填充于该第一气流通道并用于传导该电极单元的热能的导热颗粒。

6.一种电浆火炬热回收设备，包含：一个电浆火炬装置，及一个气液洗涤装置，该电浆火炬装置包括一个电极单元，该电极单元界定出一个能供处理前气体流入的中央通道，该中央通道具有一个通道出口，该电极单元能被驱动而在该中央通道内放电产生电弧，并形成火焰而由该通道出口喷出，以将流入该中央通道的处理前气体进行燃烧处理而产生处理后气体，该气液洗涤装置包括一个界定出一个连通该通道出口的混合空间的外壳座，其特征在于：该电浆火炬热回收设备还包含一个根据权利要求1至5中任一权利要求所述的热回收装置，该热回收装置安装于该电浆火炬装置与该气液洗涤装置。

7.如权利要求6所述的电浆火炬热回收设备，其特征在于：该电极单元具有沿该中央通道依序排列的一个第一电极与一个第二电极，该第一电极具有一个第一基壁，及一个由该第一基壁向远离该第二电极方向延伸的第一管壁，该第一基壁具有一个环绕该中央通道的内圈部，及一个由该内圈部径扩延伸的外圈部，该电浆源热交换单元具有一个套设于该第一管壁而与该内圈部及该第一管壁相配合围绕界定出该第一气流通道的气环套。

8.如权利要求7所述的电浆火炬热回收设备，其特征在于：该电浆火炬装置还包括一个冷却单元，该冷却单元具有一个围绕于该气环套外的第一冷却套，该第一冷却套、该外圈部与该气环套相配合围绕界定出一个用于降低该外圈部的温度的第一冷却空间。

9.如权利要求8所述的电浆火炬热回收设备，其特征在于：该电浆源热交换单元还具有一个连通该第一气流通道而能将处理前气体送入该第一气流通道的进气管，该第一管壁具有数个连通该第一气流通道与该中央通道并能将气体送入该中央通道的中央进气口，该进气管远离该第一基壁，所述中央进气口邻近该第一基壁。

10.如权利要求9所述的电浆火炬热回收设备，其特征在于：该第一电极还具有一个连接于该第一管壁远离该第一基壁的一侧的延伸管壁，该电浆源热交换单元还包括一个套设于该延伸管壁而与该延伸管壁相配合围绕界定出该第一液流通道的液环套，该电浆源热交换单元还具有一个连通该第一液流通道而能将洗涤液送入该第一液流通道的进液管，该液环套具有一个能供蒸气喷出的蒸气出口，该进液管远离该通道出口，该蒸气出口邻近该通道出口。