CN1214211C - 组合式提升阀组件 - Google Patents

Abstract

一种用于再生式热力氧化炉中的防泄漏两通或三通提升阀，其中类似带杂质空气的一种气体首先穿过热的换热床进入高温氧化(燃烧)室，然后再通过较冷的第二换热床。通过再生式热力氧化炉的切换阀(10)来变换传热区从而使介质再生。在本发明的最佳实施例中，切换阀为具有组合式壳体(21)的水平气动提升阀(10)，阀的切换频率或周期是体积流量的函数。

Description

组合式提升阀组件

技术领域

控制和/或消除来自各种制造过程的不需要的杂质和副产品是很重要的，因为这些杂质和副产品可能产生污染。为消除或至少是减少这些污染物的一个现行做法是通过焚烧使其氧化。焚烧时，将含有足够氧气的含杂质空气加热至一定的高温并持续足够时间，使不希望要的成分转化成无害的气体例如二氧化碳或水蒸汽。

背景技术

由于产生焚烧热量所需的燃料费用很高，因此最好是尽可能多地将热量回收。为达到该目的，美国专利US3870474公开了一种热量再生式氧化炉，它包括三个再生器，其中的两个在任何给定时间都处于运行状态，而第三个则接受少量净化后空气的吹扫，将其中任何未处理的或含杂质空气驱至燃烧室使杂质氧化。当第一循环完成后，含杂质空气逆向流过此前净化后空气排出的再生器，使含杂质空气在被引入燃烧室之前的再生器通道中被预热。利用这种方法，热量得以回收。

美国专利US3895918公开了一种热再生系统，其中若干间隔开的、不平行的热交换床布置在高温燃烧室一个中心的周围。每个热交换床中填充有换热陶瓷元件。来自工业过程中的废气供至进口管，它根据给定段的进口阀的开关状况将气体分配至选定的换热段中。

目前公开了用于这样的再生式焚烧炉的各种阀门系统。例如，美国专利US4658853公开了一种布置在焚烧系统导管内的蝶阀组件，该导管将气源和至少一个换热段连通。该组件具有一个平面件，它带有在其至少一个主表面上形成的至少一个周边槽。在标称关闭位置时，该槽或这些槽与组件壳体内的阀座内的槽相连通。当阀标称关闭时，这些槽是连接压力气源通道的终点，用来防止气流通过平面件。

同样，美国专利US4252070公开了一种用于热再生焚烧炉的双阀防漏系统，其中双阀在各换热段的进口或出口处呈系列布置。通过使用两个一套的进气或排气阀使泄漏减少，这是因为通过它们产生两次压降而出现由排风扇产生的微小负压，从而减少了泄漏的可能性。然而这种方案需要两套阀门和控制装置。

美国专利US5000422公开了一种使泄漏物返回焚烧炉氧化或提供压差防止泄漏物通过控制阀的泄漏控制系统。它具有一个绕筒形阀壳内的直径轴旋转的圆形蝶阀。蝶片的周边具有两个轴向隔开的密封表面，与在阀壳上的轴向隔开的阀座相配合，控制空气流入阀壳周围的环形气道中或从中流出。

美国专利US4280416公开了一种在再生式热反应器中控制气体流量的旋转阀。在转板上的孔使吹扫管、排气管和进气管与选定的换热仓连通。

工业上还需要一种用在热力氧化炉和类似装置中的、能被经济地制造、容易控制、减少或没有泄漏并且响应迅速的合适的阀门系统。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用在热力氧化炉中的、减少或防止杂质气流通过阀门泄漏的阀门系统。

本发明的另一个目的是提供一种用经济高效的方法减少或防止杂质气流经过阀门泄漏的热力氧化装置阀门系统。

本发明的再一个目的是提供一种用在热力氧化装置中的快动阀门系统，它能减少或防止杂质气流经过阀门的泄漏。

本发明还有一个目的是提供一种模块化的组合式提升阀阀体，它允许将另一阀体加入以处理增加的流量负荷。

本发明还有一个目的是提供一种组合式提升阀阀体，它能减少将工业气源与再生式热力氧化装置连通所需的管道。

本发明解决了现有技术中的问题，提供了一种用于再生式热力氧化炉中的防泄漏双通和三通式提升阀，其中类似含杂质空气的一种气体首先穿过热的换热床进入连通的高温氧化(燃烧)室，然后再通过较冷的第二换热床。使用本发明的组合式提升阀的氧化炉装置包括与绝热(一般是内部绝热)燃烧室连通的若干(通常是两个)内部绝热、填充陶瓷的热回收塔。废气被送入氧化炉并进入一个换热塔的换热介质中。其中的换热介质包含来自前一个回收循环的″这样，废气被加热至接近氧化的温度。随着气流流经布置有一个或多个燃烧器或类似物的燃烧室，任何未完成的氧化继续完成。将气体保持在运行温度一段时间，该时间足够使VOC完全燃烧。氧化过程中释放的热量用做燃料以减少(或除去)所需的燃烧器功率。从燃烧室出来后，空气流进包含换热介质的另一个塔，在那里储存热量用于接下来的、当流动控制阀反向时的循环。所得的清洁空气经出口阀通过出口以比入口稍高的温度释放到大气中，或返回氧化炉进口再循环。

利用再生式热力氧化技术，传热区必须定期地被再生，以使在能量交换区的传热介质(通常是陶瓷石块床)被再蓄能。这是通过使冷热流体定期穿过不同的传热区来实现的。具体地说，当热流体穿过传热介质时，热量从流体传至介质，因此使流体冷却，介质加热。反之，当冷流体经过被加热的介质时，热量从介质传给流体，结果使介质冷却，流体加热。介质作为一个储热体，不断地从热流体中接受热量，储存热量，并将热量传给冷流体。

由再生式氧化炉的切换阀来完成传热区的变换，使介质再生。在本发明的最佳实施例中，切换阀是具有组合式壳体的水平气动提升阀，阀的切换频率或周期是体积流量的函数。

尽管切换阀具有使介质再生的装置，但再生过程本身导致在一个短时间段内使未处理的流体流入大气，降低了挥发有机物成分(VOC)的解体效率，当含有高沸点的VOC时，会出现烟雾。为了提高由介质再生带来的VOC解体效率消除烟雾问题，可将未处理的流体从氧化炉烟道引至″VOC收集仓中。收集仓的作用是将在介质再生工艺中出现的一段未处理流体存放足够长时间，以使其大部分能缓慢(例如以很低的流量)地再循环，返回到氧化炉进口进行处理。由于后续的介质再生工序必须重复，因此在收集仓中未处理的流体必须在介质再生循环之间的规定时间内被全部排空并再循环至氧化炉进口。

本发明的组合式提升阀阀壳的另一个优点是由装置的几何形状带来的，它与与燃烧室成一体且位于其上方的一体的VOC收集仓密配，因此避免了布管，节约了空间。

附图简介

图1是本发明的水平提升阀的断面图。

图2是包括两个水平提升阀的组合式提升阀阀体的断面图。

图3是图2所示的组合式提升阀阀体的顶视图。

图4是与再生式热力氧化炉配合的本发明一个最佳实施例的示意图；

图5是本发明一个实施例的VOC收集仓的顶视图。

具体实施方式

本发明提供了一种单体、模块式的组合式提升阀阀体，而在常规装置中需要两个独立的提升阀阀体。本发明的组合式设计允许单独的流路组件，这样更易于安装。组合式设计还能向热力氧化器热回收塔提供好的进出流量分配，并使提升阀-氧化炉热回收塔的连接管减少，因此降低了费用、减少了所需的空间。组合式提升阀阀体为模块式，因此它容易添加另外的组合式阈体，以处理增加的废气流负荷。

首先见图1，这是本发明所用的水平提升阀10的断面图。阀10包括一个与活塞棒14联结、并由电磁装置15驱动的双向气缸12。活塞棒14又与动作杆16相连，动作杆与棒壳由轴封17密封。轴封17安装在壳体外，使排放气体不会进入气缸部分。动作杆16一般由不锈钢圆棒制成并在两端做有螺纹。一端穿过外壳用联轴节11与双向气缸12联结。在动作杆16对着气缸12的末端有一个阀盘18，根据阀的开关位置，阀盘18密封地顶住圆角凸缘挡板座19、19′在阀盘18的两侧安装调节螺母23。如图所示，挡板座19、19′得使其内板式钢壁20、20′16由V形槽轮从底部和针锟从顶部支撑在整体排气区内，以保持杆在V形槽轮上。图1中阀盘18位于座19、19′

然后参见图2和图3，显示了包括两个水平提升阀10、10′合式阀体21。该组件是对称的，因此形成了具有一个共用废气管的相对着的阀组件。壳体与排气道30连通。互联的风管22、23分别与相应的提升阀10、10′22、23还通过合适的管道与热力氧化炉换热床(未示出)连通。同现有技术一样，每个换热塔都与一个(通常是公用的)燃烧室相连。开孔40用于维修等。图3中清楚地显示出，在壳体21的中部安装有使废气与壳体连通的废气进口法兰35。同样地，在壳体上还设有风管法兰36、36′21和再生式热力氧化炉连通。

因此本发明的组合式水平提升阀具有一个整体的排气道30和在水平面上的动作气缸(通常是两个)。每个阀相对另一个呈180°角布置，用来使气体进入再生式氧化炉系统和从中出来。该组件具有一个公用的进口管和一个公用的整体式出口管。

运行时，如图2中的流向箭头所示。在第一种模式中，再生式热力氧化炉废气通过风管22流进壳体。阀10被适当地动作到排放位置，这样气流经整体式排气管38通过整体式排气道30流出壳体21，不进入公用的废气进口管37。因此，提升阀10的阀盘18被动作至其全伸展的位置时，能使阀和管37隔断。相反，当阀10′置，其阀盘18′37连通。这样如图所示，工业排气经过阀10′23流进再生式热力氧化炉。在第二种模式中，阀的位置相反，阀10处在供气位置，阀10′位置。

在本发明的最佳实施例中，组合式提升阀组件21与具有整体式VOC仓的再生式热力氧化炉相连。具体如图4所示，一般位于再生式热力氧化炉燃烧室50顶部的是VOC收集仓，它收集在系统循环中漏掉的VOC。燃烧室50的顶板也是收集仓51的地板，因此是紧凑的整体设计。一般来说，收集仓51的形状同燃烧室50的造型基本类似。由于与不同的准则有关，收集仓51通常比燃烧室50高。具体地，燃烧室50的高度是流体速度的函数，而收集仓51的高度是未处理的流体容积、压力降、未处理的流体温度、和停留时间的函数。例如当未处理的流体温度是37.8℃(100°F)时，收集仓高度是82.88cm(72英寸)，而当未处理的流体温度是176.7℃(350°F)时，高度是243.84cm(96英寸)。未处理流体的容积又直接与氧化炉换热介质的规格、介质空泡容积、切换阀的切换时间、将换热区和导管连接的切换阀的规格相关。为保证收集仓大小合适，一般地，该仓容积制成未处理流体容积的1.5倍。一个溢流返回提升阀和相关的溢流管使收集仓51中的流体返回氧化炉进口。

除了其容量，收集仓51内部的设计对于其在换热介质再生循环之间的时间内包容并使未处理流体返回氧化炉进口进行处理的能力是至关重要的。在该循环内任何未返回的未处理量将通过排气道30排至大气，这样降低了收集仓的效率，同时也使氧化炉的整体效率降低。参见图5，这是收集仓51的示意性的平面图，从顶部至底部排列的若干分割板80a-80n位于仓51内，将收集仓划分成曲折或迂回的流体流动形式。一般由分割板形成一个偶数的迂回流动曲线，以使收集仓进出口位于氧化炉的同一侧，这样也使收集仓51的出口与与其相连的排气道30一样位于氧化炉的同一侧(因为为使其内的流体排空它必须低于大气压)，由此形成紧凑的设计。迂回流动次数不仅由仓51的物理尺寸而且还由产生的流体压降所限制，需要最小的流体压降。因此在迂回流动形式中的迂回流路的次数和断面积一般根据最小流体压降为5.08cm水柱(2.0英寸水柱)、流体速度大约为(在37.8-176.7℃)1.1立方米/每分钟(39.0立方英尺/每分钟，在100-350°F)、相应的最小滞留时间为3.0秒来设计。一般是设计成6个迂回流道。迂回流道使仓室有效地加长，通过增加流体在仓51内的滞留时间而形成柱塞流动设计。仓的容量越长，滞留时间就越长，未处理流体的再循环与逃逸的比例就越高。收集仓51完全被腾空的可行时间已被限定，该时间由用于介质再生的阀切换的时间周期决定，通常是240秒。在收集仓51中的任何没有再循环的未处理流体通过排气道30由自然通风逃逸至大气中。在收集仓中的未处理的流体必须以一个小的体积流量(例如是进入氧化炉的总的工艺废气流量的2％)返回氧化炉，使氧化炉的大小和电耗不会受影响。

如图4所示，在组合式提升阀壳体21的顶上的是一个与组合式壳体21连通的第二组合式壳体41和收集仓51。在该实施例中，排气道30实际上是整体地位于顶部组合式壳体41中而不是壳体21中，并通过壳体41与壳体21连通。图4的组件是一个紧凑设计，它改善了进入相应的氧化炉的热回收塔的流量分配，减少了管道，因此降低了费用、减少了所需的空间，并具有在流动形式相同之处添加另外模块阀的灵活性。例如，设计的裕度允许体积流量在283.2-1982.2立方米/每分钟(10000-70000标准立方英尺/每分钟)的变化范围内修改，只需简单地添加另一个模块即可。根据与氧化炉进出口连通的阀门的动作，与收集仓连通的阀门也适当地定时动作。

Claims (7)

1.一种组合式提升阀组件，包括一个具有废气进口装置和废气出口装置的阀壳体和若干提升阀，每个所述的提升阀具有在与所述的废气进口装置连通的第一位置和与所述的废气出口装置连通的第二位置间用于独立驱动的装置。

2.如权利要求1所述的组合式提升阀组件，其中所述的若干提升阀中的每一个还包括一个动作杆，动作杆上具有在一对挡板座之间运动的阀盘。

3.如权利要求1所述的组合式提升阀组件，其中有两个相对布置的提升阀。

4.如权利要求1所述的组合式提升阀组件，还包括一个与其一体的并与所述若干提升阀的每一个连通的排气道。

5.一种再生式热力氧化炉，包括：

第一和第二换热塔，每个塔都包括换热介质且具有气体进口、气体出口并与燃烧室连通；

在所述燃烧室中的加热装置，它用来产生或维持其中的高温环境；

用来交替地使所述的废气进入所述的第一和第二换热塔一个或另一第一阀门装置，所述的阀门装置包括一个组合式提升阀，该阀包括一个具有废气进口装置和废气出口装置的阀壳和若干提升阀，每个所述的提升阀具有在与所述的废气进口装置连通的第一位置和与所述的废气出口装置连通的第二位置间用于独立驱动的装置。

6.如权利要求5所述的再生式热力氧化炉，其中所述的若干提升阀的每一个还包括一个动作杆，动作杆上具有在一对挡板座之间运动的阀盘。

7.如权利要求5所述的再生式热力氧化炉，还包括：

与所述的第一阀门装置连通的第二阀门装置，所述的第二阀门装置包括一个组合式提升阀组件，该阀组件包括一个具有废气进口装置和废气出口装置的阀壳体和若干提升阀，并具有一个与其一体的排气道，所述的第二阀门装置与所述的第一阀门装置连通；

与所述的第二阀门装置和所述的燃烧室连通的一个收集仓，所述的收集仓具有底部，所述收集仓的底部就是所述的燃烧室的顶部。

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