CN1928432A - 热回收式燃烧炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热回收式燃烧炉，其包括一用来燃烧一气体的燃烧室，两个分别连接于该燃烧室的两端的热回收室，两个分别连接于所述热回收室的切换阀，以及至少一用以去除残留于各该热回收室的该气体的余气处理装置，其中各该切换阀均利用一具有一开口的转盘来切换各该切换阀的进气口与排气口，以达到控制简单的功效。

Description

热回收式燃烧炉

技术领域

本发明系关于一种热回收式燃烧炉(Regenerative Thermal Oxidizer，RTO)，特别是指一种具有控制简单的切换阀的热回收式燃烧炉。

背景技术

热回收式燃烧炉是一种用于处理中低浓度有机挥发性气体(volatileorganic compound，VOC)的节能型环保装置，并且由于热回收式燃烧炉具有热使用效率高(＞90％)以及燃料使用量低等优点，热回收式燃烧炉已广泛地应用于各种工业，例如半导体产业、光电产业、炼油及石化、合成树脂制造、以及表面涂装等工业。

请参考图1，图1为传统的热回收式燃烧炉示意图。如图1所示，一热回收式燃烧炉10系包括有一热回收室12，一热回收室14，以及一燃烧室16连接于热回收室12与热回收室14之间。其中，热回收室12包括有一蓄热室12a以及一空室12b，而热回收室14亦包括有一蓄热室14a以及一空室14b，蓄热室12a与14a填充有多个蓄热砖，而所述蓄热砖通常是由石质或陶瓷等蓄热材料所构成。此外，燃烧室16之内设有一燃烧器(burner)18，用来使燃烧室16维持于一适当的反应温度(800℃)，进而可使燃烧室16内的VOC废气氧化生成二氧化碳(CO2)和水气(H2O)。一般而言，燃烧器18经由焚烧燃料(fuel)来提供燃烧室16所需的反应温度。

如图1所示，热回收式燃烧炉10另包括有一进气歧管(inlet manifold)24以及一排气歧管(outlet manifold)26。其中，进气歧管24连接至一废气源(source of dirty gas)，例如：汽机车涂装厂的排气管，并用来将废气源所产生的VOC废气送入热回收室12与14以进行反应。此外，进气歧管24具有一连接于热回收室12的进气支管24a与一连接于热回收室14的进气支管24b，而且进气支管24a与24b分别包括有一进气阀门20a与一进气阀门20b，进气支管24a与24b内的VOC废气必须分别经过进气阀门20a与20b，才可进入热回收室12与14。另一方面，排气歧管26主要包括有一连接于热回收室12的排气支管26a与一连接于热回收室14的排气支管26b，而排气支管26a与26b则分别具有一排气阀门22a与一排气阀门22b，并且，反应后的干净气体则必须经过排气阀门22a与22b，才能进入排气支管26a与26b，进而排放至大气中。

请再参考图1，接下来将解释传统的热回收式燃烧炉10的运作过程。首先，将热回收室12设定为一进气模式(inlet mode)，并使热回收室14处于一排气模式(outlet mode)，此时进气阀门20a与排气阀门22b分别被开启，而进气阀门20b与排气阀门22a则被关闭。接着，VOC废气自进气歧管24进入进气支管24a，并沿着进气支管24a进入热回收室12之内，然后VOC废气会穿过蓄热室12a而进入燃烧室16，并且燃烧室16内的高温会诱发VOC废气产生氧化反应，而生成水气与二氧化碳。随后，水气与二氧化碳穿过热回收室14、排气支管26b与排气歧管26，最后被排放到大气中，并且当水气与二氧化碳经过蓄热室14a时，蓄热室14a内的蓄热砖会吸收水气与二氧化碳的热能，同时并冷却水气与二氧化碳。

接着，将热回收室14转换成进气模式，并将热回收室12设定成排气模式，此时进气阀门20b与排气阀门22a分别被开启，而进气阀门20a与排气阀门22b则被关闭。然后，VOC废气会沿着进气歧管24与进气支管24b进入热回收室14之内，并穿过蓄热室14a而进入燃烧室16之内。此外，当VOC废气经过蓄热室14a时，蓄热室14a内的蓄热砖会与VOC废气进行热交换，而将之前所吸收的热能传导给VOC废气，如此一来，当VOC废气进入燃烧室16时，VOC废气具有较高的温度，因而可节省燃烧器18的燃料使用量。之后，燃烧室16内的高温会使VOC废气反应成水气与二氧化碳，而水气与二氧化碳便会沿着热回收室12、排气支管26a以及排气歧管26而散逸到大气中，并且当水气与二氧化碳经过蓄热室12a时，蓄热室12a内的蓄热砖会吸收水气与二氧化碳的热能，同时并冷却水气与二氧化碳。

然而，当热回收室12处于进气模式时，VOC废气从热回收室12进入燃烧室16，但是由于气体压力的关系，热回收室12内的VOC废气并无法完全进入燃烧室16，因而使得部分的VOC废气会残留在空室12b之内。如此一来，当热回收室12处于排气模式时，干净的气体会从燃烧室16进入热回收室12内，然后被排气歧管26排放到大气中，同时，残留在空室12b内的VOC废气便会与干净的气体一起被排放到大气中，进而造成空气污染。此外，传统的热回收式燃烧炉10利用四个独立的阀门20a、20b、22a与22b，来控制热回收室12与14内的气体进出，也就是说，当传统的热回收式燃烧炉10进行反应时，其必须同时控制四个阀门20a、20b、22a与22b，但是阀门的数目越多，阀门的控制程序越复杂，并且越容易产生控制错误的情形，进而降低热回收式燃烧炉10的废气处理效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种热回收式燃烧炉，以解决前述问题。

依据本发明的目的，本发明的优选实施例提供一种热回收式燃烧炉，其包括一用来燃烧一气体的燃烧室，两个分别连接于该燃烧室的两端的热回收室，两个分别连接于所述热回收室的切换阀，以及至少一用以去除残留于各该热回收室的该气体的余气处理装置，其中各该切换阀均具有一阀箱与一转盘，并且各该阀箱具有一进气室与一排气室，该进气室具有一第一进气口，用以将该气体输入各该热回收室，而该排气室具有一第一排气口，用以将燃烧后的该气体输入该排气室，此外该转盘具有一开口，用来切换该第一进气口与该第一排气口。

由于本发明仅需控制两个转盘，即可控制四个进气口与排气口的开启与关闭，因此本发明的切换阀不仅具有控制简单的优点，并具有制作简单以及制造成本低廉等优势。除此之外，由于本发明的热回收式燃烧炉另包括有至少一余气处理装置，用以去除残留于各该热回收室内的废气，如此便可避免残留于各该热回收室的废气被排放至大气中，进而可减少空气污染的情形产生。

附图说明

图1为传统的热回收式燃烧炉示意图。

图2至图4为本发明优选实施例的热回收式燃烧炉示意图。

图5为本发明第二实施例的热回收式燃烧炉示意图。

图6为本发明第三实施例的热回收式燃烧炉示意图。

主要组件符号说明

10       热回收式燃烧炉      12       热回收室

12a      蓄热室              12b      空室

14     热回收室               14a      蓄热室

14b    空室                   16       燃烧室

18     燃烧器                 20a      进气阀门

20b    进气阀门               22a      排气阀门

22b    排气阀门               24       进气歧管

24a    进气支管               24b      进气支管

26     排气歧管               26a      排气支管

26b    排气支管               30       热回收式燃烧炉

32     热回收室               32a      蓄热室

32b    空室                   33a      气室

33b    气室                   34       热回收室

34a    蓄热室                 34b      空室

35a    气室                   35b      气室

36     燃烧室                 38       燃烧器

40     切换阀                 42       阀箱

42a    进气室                 42b      排气室

44a    进气口                 44b      进气口

46a    排气口                 46b      排气口

48     转盘                   48a      开口

50     切换阀                 52       阀箱

52a    进气室                 52b      排气室

54a    进气口                 54b      进气口

56a    排气口                 56b      排气口

58     转盘                   58a      开口

60     进气歧管               60a      进气支管

60b    进气支管               62       排气歧管

62a    排气支管               62b      排气支管

64     抽风扇                 66       抽气支管

67a    阀门                   67b      阀门

68     抽风扇                 70       抽气支管

71a    阀门                   71b      阀门

72     吹气式装置          74      吹气支管

76a    阀门                76b     阀门

76c    阀门                78      逆止风门

78a    逆止叶片            78b     逆止叶片

78c    隔板                80      逆止风门

80a    逆止叶片            80b     逆止叶片

80c    隔板

具体实施方式

请参考图2至图4，图2至图4为本发明优选实施例的热回收式燃烧炉示意图。如图2所示，一热回收式燃烧炉30包括有一热回收室32，一热回收室34，以及一燃烧室36连接于热回收室32与热回收室34之间。其中，热回收室32包括有一蓄热室32a、以及一位于蓄热室32a下方的空室32b，而热回收室34亦包括有一蓄热室34a、以及一位于蓄热室34a下方的空室34b，蓄热室32a与34a填充有多个蓄热砖，而所述蓄热砖通常是由石质或陶瓷等蓄热材料所构成。另外，燃烧室36内设有一燃烧器38，用来使燃烧室36得以维持于一适当的反应温度(800℃)，进而可使燃烧室36内的VOC废气氧化生成二氧化碳和水气。一般而言，燃烧器38经由焚烧燃料来提供燃烧室36所需的反应温度。

此外，热回收式燃烧炉30另包括有一进气歧管60与一排气歧管62，进气歧管60连接至一废气源，例如：汽机车涂装厂的排气管，而排气歧管62系用来将反应后的干净气体排放至大气中。其中，进气歧管60包括有一进气支管60a与一进气支管60b，分别用来将VOC废气送入热回收室32与34之内以进行反应，而排气歧管62包括有一排气支管62a与一排气支管62b，用来将反应后的干净气体输送至排气歧管62。

如图2所示，热回收式燃烧炉30另包括有一切换阀40与一切换阀50，分别装设于热回收室32与热回收室34的底部，用来控制热回收室32与34内的气体进出。并且如图3所示，切换阀40系包括有一阀箱42与一转盘48，其中转盘48以可转动的方式设置于阀箱42的表面上，而阀箱42连接于热回收室32的底部并包括有一进气室42a与一排气室42b，并且进气室42a与排气室42b彼此不相通。此外，进气室42a具有一用以连通进气室42a与热回收室32的进气口44a、以及一连接至进气支管60a的进气口44b，并且进气支管60a内的VOC废气必须依序经过进气口44b与进气口44a，方可流入热回收室32之内。另一方面，排气室42b则具有一用以连通排气室42b与热回收室32的排气口46a、以及一连接至排气支管62a的排气口46b，而氧化后的干净气体必须依序经过排气口46a与排气口46b，才可进入排气支管62a与排气歧管62之中。除此之外，转盘48具有一开口48a，而且切换阀40利用一控制单元(未显示)来控制转盘48，以使转盘48可沿着双箭头AA’所示的方向转动，而且转盘48可利用开口48a来切换进气口44a与排气口46a的开启与关闭。也就是说，当转盘48的开口48a对准进气口44a时，进气口44a可连通进气室42a与热回收室32，而排气口46a则被关闭而无法连通排气室42b与热回收室32。反之，当转盘48的开口48a对准排气口46a时，排气口46a可连通排气室42b与热回收室32，而进气口44a则被关闭而无法连通进气室42a与热回收室32。

另一方面，如图2所示，切换阀50的构造与切换阀40相同，其亦包括有一具有一进气室52a与一排气室52b的阀箱52、以及一可转动的转盘58，并且进气室52a具有一用以连通进气室52a与热回收室34的进气口54a、以及一连接于进气支管60b的进气口54b，而排气室52b则具有一用以连通排气室52b与热回收室34的排气口56a、以及一连接至排气支管62b的排气口56b。

除此之外，如图2所示，热回收式燃烧炉30另包括有一气体抽取装置64与一气体抽取装置68，分别用来作为一余气处理装置，以去除残留于空室32b与34b的VOC废气，在本发明的优选实施例中，气体抽取装置64与67系分别为一抽风扇(fan)。另一方面，抽风扇64借由一抽气支管66而连接于空室32b与进气支管60a之间，而且抽气支管66上设置有两个阀门67a与67b，用以控制抽气支管66内的气体进出，而抽风扇68则是经由一抽气支管70而连接于空室34b与进气支管60b之间，并且抽气支管70上设置有两个阀门71a与71b，用以控制抽气支管70内的气体进出。另外，在本发明的其它实施例中，抽风扇64可同时连接至空室34b与空室34b，并省略抽风扇68的设置，亦即利用一个抽风扇64来抽取空室34b与空室34b内的VOC废气。

请参考图2与图4，接下来将解释本发明的热回收式燃烧炉30的运作过程。如图2所示，首先将热回收室32设定为一进气模式，并将热回收室34设定为一排气模式，此时切换阀40会将转盘48的开口48a旋转至进气口44a上方，以打开进气口44a并关闭排气口46a，同时切换阀50则将转盘58的开口58a转动至排气口56a上方，以打开排气口56a并关闭进气口54a。接着，VOC废气沿着进气歧管60而进入进气支管60a，并经由进气口44b与进气口44a而进入热回收室32之内，然后VOC废气会穿过蓄热室32a而进入燃烧室36之内，而且燃烧室36会于高温下将VOC废气氧化成的水气与二氧化碳。最后，干净的水气与二氧化碳会通过热回收室34，并经由排气口56a与56b、排气支管62b以及排气歧管62而散逸到大气中，并且由于水气与二氧化碳在高温下产生，所以刚生成的水气与二氧化碳具有大量的热能，因此当水气与二氧化碳经过蓄热室34a时，蓄热室34a内的蓄热砖会吸收水气与二氧化碳内的热能，以冷却水气与二氧化碳。另一方面，抽风扇64会将残留于空室32b内的VOC废气抽出，并将抽出的VOC废气送到进气支管60a或进气歧管60之内。

之后，如图4所示，将热回收室34设定为进气模式，同时并将热回收室32设定为排气模式，此时切换阀40会将转盘48的开口48a旋转至排气口46a上方，以打开排气口46a并关闭进气口44a，同时切换阀50则将转盘58的开口58a转动至进气口54a上方，以打开进气口54a并关闭排气口56a。紧接着，VOC废气会沿着进气歧管60进入进气支管60b，并经由进气口54b与进气口54a而进入热回收室34之内，随后VOC废气会穿过蓄热室34a而进入燃烧室36，并且当VOC废气经过蓄热室34a时，蓄热室34a内的蓄热砖会与VOC废气进行热交换，而将之前所吸收的热能传导给VOC废气，以提高VOC废气的温度。然后，燃烧室36会于高温下将VOC废气氧化成水气与二氧化碳，之后水气与二氧化碳会通过热回收室32，并经由排气口46a与46b、排气支管62a以及排气歧管62而散逸到大气中，并且当刚形成的水气与二氧化碳经过蓄热室32a时，蓄热室32a内的蓄热砖会吸收水气与二氧化碳的热能，以降低水气与二氧化碳的温度。另一方面，抽风扇68会将残留于空室34b内的VOC废气抽出，并将抽出的VOC废气送到进气支管60a或进气歧管60之内。

值得注意的是，本发明的切换阀40利用转盘48来打开或关闭进气口44a与排气口46a，而切换阀50则是利用转盘58来切换进气口54a与排气口56a的开启与关闭，亦即本发明仅需控制两个转盘，即可控制四个进气口与排气口的开启与关闭。然而，图1所示的传统热回收式燃烧炉10必须控制四个阀门，才可控制四个进气口与排气口的开启与关闭，所以相较于传统热回收式燃烧炉10，本发明的切换阀40与50不仅具有控制简单的优点，并具有制作简单以及制造成本低廉等优势。除此之外，本发明的热回收式燃烧炉30另包括有抽风扇64与68，而抽风扇64与68可将残留于空室32b与34b内的VOC废气抽出，并将抽出的VOC废气送回进气支管60a与60b内，如此便可避免残留于空室32b与34b的VOC废气被排放至大气中，进而可使热回收式燃烧炉30所排出的气体符合各国环保法规的要求，以避免空气污染的情形产生。

此外，图2所示的热回收式燃烧炉并非本发明唯一的实施方式，以下为本发明的其它实施例，并且为了方便说明，以下的说明以相同的标号来表示相同的组件。请参考图5，图5为本发明第二实施例的热回收式燃烧炉示意图。热回收式燃烧炉30另包括有一吹气式装置(purge apparatus)72，其借由吹气支管74而连接至空室32b与空室34b，并且吹气支管74上设置有三个阀门76a、76b与76c，分别用来控制吹气支管74内的气体进出。此外，吹气式装置72用来作为一余气处理装置，用来将压缩后的干空气(compresseddry air，CDA)吹入空室32b与34b，进而将残留于空室32b与34b的VOC废气吹向燃烧室36，以去除残留于空室32b与34b的VOC废气，进而可避免残留于空室32b与34b的VOC废气被排放至大气中。

请参考图6，图6为本发明第三实施例的热回收式燃烧炉示意图。热回收式燃烧炉30另包括有一设置于空室32b内的逆止风门(check damper)78，以及一设置于空室34b内的逆止风门80，并且逆止风门78与80均用来作为一余气处理装置，用以去除残留于空室32b与34b的VOC废气。此外，逆止风门78包括有一隔板78c以及两个逆止叶片(blade)78a与78b，其中隔板78c将空室32b分隔成两个不相连通的气室33a与33b，并且逆止叶片78a仅允许沿箭头BB’所示的方向流动的气体通过，逆止叶片78b则仅允许沿着箭头CC’所示的方向流动的气体通过。此外，逆止风门80的构造与逆止风门78相同，逆止风门80亦包括有一隔板80c、以及两个逆止叶片80a与80b，其中隔板80c将空室34b分隔成两个不相连通的气室35a与35b，并且逆止叶片80a仅允许沿着箭头BB’所示的方向流动的气体通过，而逆止叶片80b则仅允许沿着箭头CC’所示的方向流动的气体通过。必须注意的是，由于隔板78c、80c分别将空室32b、34b分隔成两个不相连通的气室33a、33b以及气室35a、35b，所以残留于气室33a内的VOC废气不会扩散到气室33b内，相同地，残留于气室35a内的VOC废气不会扩散到气室35b内，如此一来，便可确保气室33b与气室35b不会被VOC废气所污染，进而可避免残留于空室32b与34b的VOC废气被排放至大气中。

相较于传统技术，本发明的切换阀40利用转盘48来打开或关闭进气口44a与排气口46a，而切换阀50则是利用转盘58来切换进气口54a与排气口56a的开启与关闭，亦即本发明仅需控制两个转盘，即可控制四个进气口与排气口的开启与关闭，如此一来，本发明的切换阀40与50不仅具有控制简单的优点，并具有制作简单以及制造成本低廉等优势。除此之外，本发明的热回收式燃烧炉30另包括有至少一余气处理装置，用以去除残留于空室32b与34b内的VOC废气，以避免残留于空室32b与34b的VOC废气被排放至大气中，进而可使热回收式燃烧炉30所排出的气体符合各国环保法规的要求，以避免空气污染的情形产生。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (25)

1.一种热回收式燃烧炉，其包括：

一燃烧室，用来氧化一气体；

两个热回收室，分别连接于该燃烧室的两端；

两个切换阀，分别连接于所述热回收室，各该切换阀均具有：

一阀箱，其具有一进气室与一排气室，其中该进气室具有一第一进气口，用以将该气体输入各该热回收室，而该排气室具有一第一排气口，用以将氧化后的该气体输入该排气室；以及

一转盘，其具有一开口，用来切换该第一进气口与该第一排气口；以及

至少一余气处理装置，用以去除残留于各该热回收室的该气体。

2.根据权利要求1所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中各该进气室另包括有一第二进气口，而各该排气室则另具有一第二排气口。

3.根据权利要求2所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，另包括有一进气歧管，连接于各该第二进气口，用以将该气体经由各该第二进气口而送入各该进气室。

4.根据权利要求3所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，另包括有一排气歧管，连接于各该第二排气口，用以将氧化后的该气体排放至大气中。

5.根据权利要求1所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中各该热回收室均包括有：

一蓄热室，其内包括有多个蓄热砖，用来与该气体进行热交换；以及

一空室，位于该蓄热室与各该热回收室所对应的该切换阀之间。

6.根据权利要求5所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该余气处理装置连接至各该空室。

7.根据权利要求6所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该余气处理装置为一气体抽取装置，用来将残留于各该空室的该气体抽离。

8.根据权利要求7所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该气体抽取装置包括有一抽风扇。

9.根据权利要求6所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该余气处理装置为一吹气式装置，用来将残留于各该空室的该气体吹向该燃烧室，以驱除残留于各该空室的该气体。

10.根据权利要求5所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该余气处理装置设置于各该空室之内。

11.根据权利要求10所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该余气处理装置为一逆止风门。

12.根据权利要求5所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中各该蓄热砖包括有石质材料或陶瓷材料。

13.根据权利要求1所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该气体为一有机挥发性气体。

14.一种热回收式燃烧炉，其包括：

一燃烧室，用来氧化一气体；

两个热回收室，分别连接于该燃烧室的两端；

两个切换阀，分别连接至所述热回收室，各该切换阀均具有：

一进气口，用以将该气体输入各该热回收室；

一排气口，用以将氧化后的该气体排出于各该热回收室之外；以及

一转盘，其具有一开口，用来切换该进气口与该排气口；以及

至少一余气处理装置，用以去除残留于各该热回收室的该气体。

15.根据权利要求14所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中各该热回收室均包括有：

一蓄热室，其内包括有多个蓄热砖，用来与该气体进行热交换；以及

一空室，位于该蓄热室与各该热回收室所对应的该切换阀之间。

16.根据权利要求15所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该余气处理装置位于各该热交换室之外，并连接至各该空室。

17.根据权利要求16所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该余气处理装置为一气体抽取装置，用来将残留于各该空室的该气体抽离。

18.根据权利要求17所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该气体抽取装置包括有一抽风扇。

19.根据权利要求16所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该余气处理装置为一吹气式装置，用来将残留于各该空室的该气体吹向该燃烧室，以驱除残留于各该空室的该气体。

20.根据权利要求15所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该余气处理装置设置于各该空室之内。

21.根据权利要求20所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该余气处理装置为一逆止风门。

22.根据权利要求15所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，另包括有一进气歧管，连接于各该进气口，用以将该气体经由各该进气口而送入各该热回收室。

23.根据权利要求22所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，另包括有一排气歧管，连接于各该排气口，用以将氧化后的该气体排放至大气中。

24.根据权利要求15所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中各该蓄热砖包括有石质材料或陶瓷材料。

25.根据权利要求14所述的热回收式燃烧炉，其特征在于，其中该气体为一有机挥发性气体。

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