CN109882907B - 一种烟气动态平衡处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气动态平衡处理装置，该装置包括炉灶，所述炉灶上部安装锅具后其内部形成密闭腔室；所述集气罩悬置于所述炉灶上方；所述风机的进气口通过集气管与所述集气罩相连；所述风机的出气口通过第一管道与所述换热器的冷源进气口相连，所述换热器的冷源出气口通过第二管道经由所述炉灶底部与所述密闭腔室内部导通。本发明通过集气罩收集油烟，利用部分油烟代替新鲜空气鼓入炉膛参与直接燃烧，部分油烟通过环形通道预热和催化裂解后与燃烧排放烟气再次混合，在烟道处催化剂再次催化燃烧。实现了油烟的净化和能源的充分利用。利用炉灶自身温度解决油烟污染问题，不需要额外增加能量，同时无固体废弃物和节能环保等优点。

Description

一种烟气动态平衡处理装置

技术领域

本发明涉及烟气处理技术领域，特别是涉及一种减量化新型动态平衡燃烧及油烟去除可自洁节能的烟气动态平衡处理装置。

背景技术

食品加工企业的用餐油烟是大气的重要源之一，特别产生的油烟中挥发性有机物异味，在较低浓度下仍能引起人体咽喉发炎、咳嗽等不适，是企业周边居民环境投诉的重点。随着社会的发展和进步，人们对生态环境保护的要求越来越严格，因此一系列的油烟VOCs治理设施应运而生。

目前油烟治理技术主要包括静电吸附、UV光解、碱液喷淋和活性炭吸附。这些治理技术存在着异味去除率低、运行费用高和运行稳定性差等问题。具体表现在以下几个方面：第一，油烟温度较高，逸散速度快，常规治理技术往往采用固定集气罩，收集效果差或收集气量过大，造成后续处理单元负担过大；第二、油烟具有疏水性，黏性大，容易粘附堵塞设备，难以保障设备长期运行；第三，传统技术对高浓度油烟的治理难以达标；第四，活性炭吸附成本过高；第五，异味去除效果不理想。第六，会产生二次污染，增加运行成本。

据不完全统计和查阅文献，现已公开的发明专利和实用新型专利如下：

ZL02245329.6公布了一种新型涉及一种离心式油烟燃烧装置，包括炉灶、炉灶上的燃烧器，离心式油烟机和管道，所示的离心式油烟燃烧装置，主要由炉灶上配套使用的燃烧器、离心式油烟机以及管道组合而成。当在炉灶上炒菜做饭时所产生的油烟，由于挡板的阻挡全部进入离心式油烟机，再经管道、三通最后进入周围带有燃烧孔的半圆形燃烧管的燃烧器中充分燃烧后经烟道排出；管道末端的排水阀积累一定量的水分之后打开排出。

ZL01266125.2公布了一种催化燃烧油烟净化器，包括带有进风口和出风口的壳体，抽风机、油污收集槽，所述抽风机设置在所述壳体的进风口处，其特征在于：在所述壳体的进风口和出风口之间依次设置有加热器及催化器。

CN2486883公开了一种二次燃烧环保型除油烟机，它不改变抽油烟机现有的结构，只是在烟筒上方装一个换气扇，令外界空气与烟筒内油烟混合后，再送回到炉火中进行二次燃烧达到彻底消除油烟和废油的目的，此方法造价低，效果显著，易于推广使用。

CN204648394U公开了一种烟油收集燃烧装置，包括烟油收集罐和气化燃烧盆，在烟油收集罐顶部和底部分别设置收油顶罐和气压底罐，收油顶罐设有收油连管和重油分离管，收油连管与油烟机连接，气化燃烧盆设有输气燃烧机构和输油燃烧管，输气燃烧机构与燃气源连接，输油燃烧管设有气化管盘和燃烧控制阀。本实施例将油烟机收集起来的烟油进行沉淀净化，利用空气压力将净化后的烟油输送至气化燃烧盆燃烧，输油燃烧管利用燃气燃烧产生的热量将烟油气化并使其正常燃烧，既不会污染环境又能为人们节省燃料开支。因此，该烟油收集燃烧装置结构合理、使用方便。

CN101029750公开了一种燃气灶用油烟回收燃烧消烟装置，属于一种燃气灶用油烟净化装置，主要技术特征是：排油烟机的排烟道与竖向回流管连通，回流管的上部通过三通管道接口安装有分流管，分流罩的一端连接分流管，分流罩的另一端位于风罩内的进风口处；回流管的下部连接油烟喷腔咀，油烟喷腔咀套装在燃气灶的燃气咀上，在相邻两个油烟喷腔咀的连接管道上安装有阀门。本发明采用回收油烟并利用煤气灶或者柴油灶烹饪时的火焰直接燃烧消除油烟，使油烟气体通过燃烧进行二次处理，达到净化烹饪气体的目的。

上述专利文献中记载的方案，均存在一定的缺点。例如，ZL02245329.6、ZL01266125.2、CN204648394U中记载的方案需要提供单独的设备用于油烟燃烧处理。而CN2486883、CN101029750中记载的方案对油烟只做了燃烧处理，存在处理不彻底的隐患。

发明内容

本发明提供了一种烟气动态平衡处理装置。本发明针对以上专利及实用新型方法及目前油烟治理方法存在的不足，提供了一种烟气减量化新型动态平衡燃烧及油烟去除可自洁节能炉灶装置和方法。通过该装置可以实现油烟净化和废热利用。烟气减量化新型动态平衡燃烧及油烟去除可自洁节能炉灶装置。

本发明提供了如下方案：

一种烟气动态平衡处理装置，包括：

炉灶，所述炉灶上部安装锅具后其内部形成密闭腔室；

集气罩，所述集气罩悬置于所述炉灶上方，所述集气罩用于收集所述锅具产生的油烟；

风机，所述风机的进气口通过集气管与所述集气罩相连；

换热器，所述风机的出气口通过第一管道与所述换热器的冷源进气口相连，所述换热器的冷源出气口通过第二管道经由所述炉灶底部与所述密闭腔室内部导通；所述换热器的热源进气口通过第三管道与所述密闭腔室内部导通；

排烟管，所述排烟管与所述换热器的热源出气口相连；

其中，所述第三管道至少一部分内壁设置有小分子有机物裂解催化剂层。

优选地：所述炉灶包括上层模块、中层模块以及下层模块，所述中层模块与所述下层模块之间设置有炉箅；所述中层模块包含的灶壁内部中空形成第一烟气通道，所述上层模块包含的灶壁内部中空形成第二烟气通道；所述第一烟气通道与所述第二烟气通道通过连接管相连；所述第一烟气通道通过第四管道与所述第二管道相连，所述换热器的热源进气口通过第三管道与所述第二烟气通道内部导通。

优选地：所述第一烟气通道由两部分独立的通道拼合而成，所述第一烟气通道通过两根所述第四管道与所述第二管道相连，所述第一烟气通道通过两根所述连接管与所述第二烟气通道相连。

优选地：所述第一烟气通道以及所述第二烟气通道各自内侧均开设有与所述密闭腔室导通的多个预留孔。多个所述预留孔的孔径由所述第三管道向人站立面孔径逐渐变大。

优选地：所述第一烟气通道与所述第二烟气通道内侧均设置有小分子有机物裂解催化剂层。

优选地：所述第二管道、所述第四管道以及所述排烟管上均设置有流量控制阀；所述风机为变频式风机。

优选地：所述炉灶由耐高温不低于1300℃的材质经浇筑工艺制作而成。

优选地：所述分子有机物裂解催化剂层为厚度1-5毫米的金属负载催化剂层。

优选地：所述集气罩具有半密闭式可伸缩结构；所述集气管为可伸缩管道。

优选地：所述集气罩包括内空圆台式集气罩主体，所述内空圆台式集气罩主体下部连接有延长裙边，所述裙边的包裹角度为180°-270°；所述炉灶上有固定圆弧状挡板，所述挡板的包裹角度为180°-270°；所述挡板与所述裙边紧密贴合，两者连接的最高点高于集气罩升至最高点的下沿。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

通过本发明，可以实现一种烟气动态平衡处理装置，在一种实现方式下，该装置可以包括炉灶，所述炉灶上部安装锅具后其内部形成密闭腔室；集气罩，所述集气罩悬置于所述炉灶上方，所述集气罩用于收集所述锅具产生的油烟；风机，所述风机的进气口通过集气管与所述集气罩相连；换热器，所述风机的出气口通过第一管道与所述换热器的冷源进气口相连，所述换热器的冷源出气口通过第二管道经由所述炉灶底部与所述密闭腔室内部导通；所述换热器的热源进气口通过第三管道与所述密闭腔室内部导通；排烟管，所述排烟管与所述换热器的热源出气口相连；其中，所述第三管道至少一部分内壁设置有小分子有机物裂解催化剂层。本发明通过集气罩收集油烟，利用部分油烟代替新鲜空气鼓入炉膛参与直接燃烧，部分油烟通过环形通道预热和催化裂解后与燃烧排放烟气再次混合，在烟道处催化剂再次催化燃烧。实现了油烟的净化和能源的充分利用。利用炉灶自身温度解决油烟污染问题，不需要额外增加能量，同时无固体废弃物和节能环保等优点。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种烟气动态平衡处理装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的第一动态平衡燃烧示意图；

图3是本发明实施例提供的第二动态平衡燃烧示意图；；

图4是本发明实施例提供的第三动态平衡燃烧示意图。

图中：炉灶1、上层模块101、中层模块102、下层模块103、炉箅104、第一烟气通道105、第二烟气通道106、连接管107、预留孔108、锅具2、密闭腔室3、集气罩4、风机5、集气管6、换热器7、第一管道8、第二管道9、第三管道10、排烟管11、催化剂层12、第四管道13、流量控制阀14、裙边15、挡板16。

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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参见图1、图2、图3、图4，为本发明实施例提供的一种烟气动态平衡处理装置，如图1所示，该装置包括炉灶1，所述炉灶1上部安装锅具2后其内部形成密闭腔室3；该密闭腔室3用于燃烧物燃烧。

集气罩4，所述集气罩4悬置于所述炉灶1上方，所述集气罩4用于收集所述锅具产生的油烟；

风机5，所述风机5的进气口通过集气管6与所述集气罩4相连；

换热器7，所述风机6的出气口通过第一管道8与所述换热器7的冷源进气口相连，所述换热器7的冷源出气口通过第二管道9经由所述炉灶1底部与所述密闭腔室3内部导通；所述换热器7的热源进气口通过第三管道10与所述密闭腔室3内部导通；

排烟管11，所述排烟管11与所述换热器7的热源出气口相连；

其中，所述第三管道10至少一部分内壁设置有小分子有机物裂解催化剂层12。可以将半挥发性有机物裂解成的小分子有机物催化燃烧，催化剂为La、Mn、W、Fe等金属负载催化剂。

进一步的，如、图2、图3、图4所示，所述炉灶1包括上层模块101、中层模块102以及下层模块103，所述中层模块102与所述下层模块103之间设置有炉箅104；所述中层模块102包含的灶壁内部中空形成第一烟气通道105，所述上层模块101包含的灶壁内部中空形成第二烟气通道106；所述第一烟气通道105与所述第二烟气通道106通过连接管107相连；所述第一烟气通道105通过第四管道13与所述第二管道9相连，所述换热器7的热源进气口通过第三管道10与所述第二烟气通道106内部导通。

所述第一烟气通道105由两部分独立的通道拼合而成，所述第一烟气通道105通过两根所述第四管道13与所述第二管道10相连，所述第一烟气通道通105过两根所述连接管107与所述第二烟气通道106相连。

所述第一烟气通道105以及所述第二烟气通道106各自内侧均开设有与所述密闭腔室导通的多个预留孔108。多个所述预留孔108的孔径由所述第三管道10向人站立面孔径逐渐变大。所述第一烟气通道105与所述第二烟气通道106内侧均设置有小分子有机物裂解催化剂层。可以将半挥发性有机物裂解成的小分子有机物催化燃烧，催化剂为La、Mn、W、Fe等金属负载催化剂。

为了实现对各管道流量的控制，所述第二管道9、所述第四管道13以及所述排烟管11上均设置有流量控制阀14；所述风机5为变频式风机。

在具体选择炉灶的材质时，所述炉灶1由耐高温不低于1300℃的材质经浇筑工艺制作而成。例如，可以采用碳化硅、刚玉等材质浇注料浇筑成。在具体设置催化剂层时，所述分子有机物裂解催化剂层为厚度1-5毫米的金属负载催化剂层。

为了确保集气罩可以将锅具产生的油烟吸收充分，所述集气罩4具有半密闭式可伸缩结构；所述集气管6为可伸缩管道。所述集气罩4包括内空圆台式集气罩主体，所述内空圆台式集气罩主体下部连接有延长裙边15，所述裙边的包裹角度为180°-270°；所述炉灶1上有固定圆弧状挡板16，所述挡板16的包裹角度为180°-270°；所述挡板16与所述裙边15紧密贴合，两者连接的最高点高于集气罩升至最高点的下沿。

如、图2、图3、图4所示，本申请提供的装置的工作原理为：

(1)启动风机，向炉灶的密闭腔室内鼓入新风，新风促进煤炭燃烧，产生锅具炒制所需要的热量。锅具产生油烟，由可伸缩式集气罩收集。

(2)油烟由集气罩收集后，通过风机提供动力运输至换热器壳程作为冷源进行预热，预热后的油烟分成两路流量不同的气体。其中第一路替代新鲜助燃空气通过第二管道传送至炉膛底部，提供燃料燃烧的氧气，进行油烟一次燃烧。另一路气体分为相同风量的两路气体，通过两根第四管道分别鼓入第一烟气通道内，进行预热和热解，部分气体通过下排预留孔鼓入炉膛参与煤燃烧。鼓入第一烟气通道的烟气经半圈预热和热解后流入第二烟气通道内进行预热与热解孔道，炉膛燃烧后的热烟气通过第二烟气通道的预留孔通入第二烟气通道，与经过上层半圈预热与热解后烟气汇集于炉膛，参与二次燃烧。

(3)汇集后高温烟气流过烟道内置催化剂层进行催化燃烧。

(4)催化燃烧后的烟气流入第三管道并进入换热器管程，与冷油烟烟气进行换热，换热后低温无油烟烟气经由排烟管排出。

(5)炒制结束，移开锅具，将集气罩降至最低，利用炉膛燃烧热量加热集气罩及集气管内部富集油烟，进一步进行循环燃烧，达到自洁的效果。自洁时间0,5-30min。

该装置主要包括节能炉灶、锅具、集气罩、风机、换热器、催化剂、排烟管道。节能炉灶为碳化硅、刚玉等材质浇注料模块化集成，中间为镂空烟气预热孔道，炉灶内部有上下两排小孔，用于平衡炉膛内气量和气压；锅具位于炉灶正上方，是产生油烟的主要场所；集气罩位于锅具正上方，用于收集产生的油烟；风机连接集气罩和换热器，用于提供收集油烟和鼓入炉膛新风动力，风机为变频风机，可根据需要调节集齐风量，炉灶油烟集气量范围为500-4000m3/h。换热器通过管道与风机和炉膛通道连接，壳程为油烟烟气，管程为燃烧后烟气。炉灶为碳化硅、刚玉等材质浇注料浇筑成动态平衡燃烧模块，能够耐受1300℃高温。模块为圆环型，可以减轻自身重量。模块分为上中下两层，上中两层内部为中空烟气通道，且上中两层互相联通。上中两层有内径不同的一圈圆形小孔，从排烟通道向人站立面孔径逐渐变大。小孔与内部烟道联通。下层有掏灰口和进气口。上中下层圆环内部中空，中层与下层之间有炉箅子用于漏灰和隔离煤层。预留小孔和环形通道形成动态平衡燃烧系统。所述的环形通道内部涂层涂有小分子有机物裂解催化剂，催化剂涂层厚度1-5mm，涂层催化剂为La、Mn、W、Fe等金属负载催化剂。所述集气罩为半密闭式可伸缩集气罩，其特征在于，集气罩为内空圆台形，其上部联通集气管。集气管可根据油烟大小进行上下移动，并带动集气罩进行上下移动，减少新鲜空气的吸入和油烟的逸散，从而减少风机运行负荷，降低吸收风量。内空圆台式集气罩下部外延连接半封闭式延长裙边，裙边包裹角度为180°-270°，裙边可随集气罩上下移动。炉灶上有固定圆弧状挡板，包裹角度为180°-270°。挡板与裙边紧密贴合，最高点高于集气罩升至最高点的下沿。风机为变频风机，可根据风量大小的需要调节风机频率，控制吸气风量。所述的换热器壳程安装有防爆膜片，防爆膜片厚度0.1-1mm。烟气通道安装有催化剂，可以将半挥发性有机物裂解成的小分子有机物催化燃烧，催化剂为La、Mn、W、Fe等金属负载催化剂。排烟管道设有电磁阀，可调节烟囱排烟量大小。

本发明通过集气罩收集油烟，利用部分油烟代替新鲜空气鼓入炉膛参与直接燃烧，部分油烟通过环形通道预热和催化裂解后与燃烧排放烟气再次混合，在烟道处催化剂再次催化燃烧。实现了油烟的净化和能源的充分利用。利用炉灶自身温度解决油烟污染问题，不需要额外增加能量，同时无固体废弃物和节能环保等优点。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、全过程控制，通过可升降集气罩，实现不同油烟量全过程减量化收集，降低油烟逸散和新鲜空气吸入。

2节能炉灶废热利用，将减量化收集的油烟部分引入环形换热通道，利用炉灶的废热预热实现节能。

3、整套系统实现集气、输送、换热、预热、燃烧净化一体化，相比于其它处理技术无需单独添加处理设施和能源，降低成本。

4、无二次污染。油烟经一次燃烧、预热裂解二次燃烧和三次催化燃烧后，有机物分解为二氧化碳和水，避免了二次污染。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种烟气动态平衡处理装置，其特征在于，包括：

炉灶，所述炉灶上部安装锅具后其内部形成密闭腔室；所述炉灶包括上层模块、中层模块以及下层模块，所述中层模块与所述下层模块之间设置有炉箅；所述中层模块包含的灶壁内部中空形成第一烟气通道，所述上层模块包含的灶壁内部中空形成第二烟气通道；所述第一烟气通道与所述第二烟气通道通过连接管相连；

集气罩，所述集气罩悬置于所述炉灶上方，所述集气罩用于收集所述锅具产生的油烟；

风机，所述风机的进气口通过集气管与所述集气罩相连；

换热器，所述风机的出气口通过第一管道与所述换热器的冷源进气口相连，所述换热器的冷源出气口通过第二管道经由所述炉灶底部与所述密闭腔室内部导通；所述换热器的热源进气口通过第三管道与所述密闭腔室内部导通；

排烟管，所述排烟管与所述换热器的热源出气口相连；

其中，所述第三管道至少一部分内壁设置有小分子有机物裂解催化剂层；所述第一烟气通道通过第四管道与所述第二管道相连；所述换热器的热源进气口通过第三管道与所述第二烟气通道内部导通；所述第一烟气通道由两部分独立的通道拼合而成，所述第一烟气通道通过两根所述第四管道与所述第二管道相连，所述第一烟气通道通过两根所述连接管与所述第二烟气通道相连；所述第一烟气通道以及所述第二烟气通道各自内侧均开设有与所述密闭腔室导通的多个预留孔，多个所述预留孔的孔径由所述第三管道向人站立面孔径逐渐变大。

2.根据权利要求1所述的烟气动态平衡处理装置，其特征在于，所述第一烟气通道与所述第二烟气通道内侧均设置有小分子有机物裂解催化剂层。

3.根据权利要求2所述的烟气动态平衡处理装置，其特征在于，所述第二管道、所述第四管道以及所述排烟管上均设置有流量控制阀；所述风机为变频式风机。

4.根据权利要求1所述的烟气动态平衡处理装置，其特征在于，所述炉灶由耐高温不低于1300℃的材质经浇筑工艺制作而成。

5.根据权利要求1所述的烟气动态平衡处理装置，其特征在于，所述分子有机物裂解催化剂层为厚度1-5毫米的金属负载催化剂层。

6.根据权利要求1所述的烟气动态平衡处理装置，其特征在于，所述集气罩具有半密闭式可伸缩结构；所述集气管为可伸缩管道。

7.根据权利要求6所述的烟气动态平衡处理装置，其特征在于，所述集气罩包括内空圆台式集气罩主体，所述内空圆台式集气罩主体下部连接有延长裙边，所述裙边的包裹角度为180°-270°；所述炉灶上有固定圆弧状挡板，所述挡板的包裹角度为180°-270°；所述挡板与所述裙边紧密贴合，两者连接的最高点高于集气罩升至最高点的下沿。

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