CN201197921Y - 空气净化和能源再生系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种空气净化和能源再生系统，其特征在于，所述空气净化和能源再生系统包括：空气净化模块，设置在高温废气流道内，用于过滤高温废气中的杂质和有害气体；换热模块，设置在高温废气流道内，连接在过滤模块之后，所述换热模块连接有进水口和出水口，并设置有换热元件，所述换热元件将高温废气的热量传递给通过进水口流入的冷水，冷水被加热后通过出水口流出。利用本实用新型的空气净化和能源再生系统，可以对城市餐馆、酒店的厨房排放的烟气进行净化，防止有害气体的二次污染，同时对余热进行回收，实现环保节能的目的。

Description

空气净化和能源再生系统

技术领域

本实用新型涉及一种空气净化和能源再生系统，更具体地讲，涉及一种用于对烟气进行净化并对余热进行热回收的空气净化和能源再生系统。

背景技术

目前，在城市中的酒店、餐馆的厨房中，大都通过燃气、燃煤的方式供应热水、餐饮，由于烧热水、做饭等每天都排放大量的携带油、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、粉尘等杂质的高温烟气。现有的排油烟机和灶具大多都是直接将厨房烹调产生的油烟排放到室外。高温油烟的排放不仅使得所携带的热量白白浪费掉，而且烟气中的粉尘和有害气体对环境和空气造成污染。这与环保节能的社会发展趋势是违背的。

为了降低油烟对空气污染以及热量的浪费，曾有人提出了一些回收余热或者净化排放的油烟的方案。例如，在第CN101089481A号发明专利申请中，提出了一种炉灶式热水同步生成器。在该方案中，在灶具燃烧器周围设置一漏斗形的金属水容器，该金属水容器呈外周缘高而内周缘低的中空环状体，该中空环状体同时连接有进水管和出水管。由于该金属水容器设置在燃烧器周围，因此，可以在灶具烹调时吸收燃烧火焰或烟气向外围释放的热量，同步产生热水，从而实现节约能源的目的。

然而，该炉灶式热水同步生成器不能净化排放的烟气。此外，由于金属水容器设置在燃烧器周围，不仅增大了灶具的体积和占用的面积，而且现有的灶具不能适用，用户必须重新购买带有该金属水容器的灶具，而且，所述热水器积油后热交换系数大大降低。

在发明专利申请第CN101029750A号中公开了一种燃气灶用油烟回收燃烧消烟装置，该装置使排放的烟气的油烟二次燃烧，从而减少排放的油烟中的油滴对环境的污染。但是，该装置只能部分去除一些有害气体，而且为了实现二次燃烧，装置的结构复杂。

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种能够净化排放的烟气同时回收烟气余热的设备。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于厨房的空气净化和能源再生系统，该系统能够在净化排放的烟气的同时，利用烟气余热对建筑物或厨房内的日常供水进行预热，减少加热水所需的能源消耗。

根据本实用新型的一方面，提供了一种空气净化和能源再生系统，其特征在于，所述空气净化和能源再生系统包括：空气净化模块，设置在高温废气流道内，用于过滤高温废气中的杂质和有害气体；换热模块，设置在高温废气流道内，连接在过滤模块之后，所述换热模块连接有进水口和出水口，并设置有换热元件，所述换热元件将高温废气的热量传递给通过进水口流入的冷水，冷水被加热后通过出水口流出。

根据本实用新型的一方面，所述空气净化和能源再生系统还包括风扇模块，所述风扇模块包括风扇，设置在高温废气流道内，连接在空气净化模块之前或连接在换热模块之后。所述空气净化模块包括用于过滤粉尘杂质的物理过滤装置和用于过滤有害气体的化学过滤装置。所述空气净化模块的过滤空隙尺寸随着废气流动的方向逐渐减小。

根据本实用新型的一方面，所述空气净化模块被设置为多个独立的过滤层，每个过滤层以从空气净化模块的顶端插入的方式固定在空气净化模块的插入凹槽中。

根据本实用新型的一方面，所述多个独立的过滤层是多层V形折叠的纤维层。

其中，所述风扇模块、空气净化模块和换热模块之间通过凹槽-插销的方式连接或者通过在连接处设置边条然后通过套接的方式连接。

根据本实用新型的一方面，所述换热模块由箱体以及平行设置在箱体中的多根热管构成，所述热管的热端位于高温废气流道内，热管的冷端位于废气流道外，冷端所处的箱体端外侧连接有进水口和出水口。优选地，所述热管为翅片式热管。所述热管可以为铜-水热管。

根据本实用新型的一方面，所述多个热管交错布置为多排，在每排之间设置隔板，每个隔板在一端连接到箱体的内壁上，另一端与相对的箱体内壁之间留有空隙，多个隔板交替地连接到箱体壁上，在箱体内形成“Z”形流道，使得从进水口流入的冷水流经所有热管后从出水口流出。

附图说明

通过下面结合附图对示例性优选实施例进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据本实用新型实施例的空气净化和能源再生系统的俯视剖视图；

图2是根据本实用新型实施例的空气净化和能源再生系统的局部剖面的右视图；

图3根据本实用新型实施例的空气净化和能源再生系统的左视剖视图；

图4是根据本实用新型实施例的空气净化和能源再生系统的立体图；

图5是根据本实用新型的空气净化和能源再生系统中的过滤装置的示意图；

图6是根据本实用新型的空气净化和能源再生系统的工作状态示意图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本实用新型的实施例。

图1是根据本实用新型实施例的空气净化和能源再生系统的俯视剖视图。如图1所示，根据本实用新型实施例的空气净化和能源再生系统包括风扇模块10、空气净化模块20和换热模块30。所述风扇模块10、空气净化模块20和换热模块30按照烟气排放的方向顺次安装在一起。

风扇模块10包括垂直于烟气来流的风扇11。风扇模块10可位于空气净化模块20之前，或者位于换热模块30之后。由于烟气在随后流经空气净化模块20和换热模块30时，流动阻力增加。安装风扇模块10可以增加提高烟气的速度和压力，以克服流动阻力。但是，在烟气压力足够的情况下，可以省去该风扇模块10。

空气净化模块20包括物理过滤装置21和化学过滤装置22。物理过滤装置21用于过滤厨房燃烧和烹调过程中产生的固体粉尘颗粒和液体油滴。化学过滤装置22装有有害气体的氧化化学触酶，用于充分氧化烟气中的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等有害气体，从而去除排放的烟气中的主要有害气体。若烟气温度低于氧化反应触酶的工作温度，可以在风扇模块10之前设置单独的燃气加热设备以加热烟气。

换热模块30包括传热元件31、冷水进口32和热水出口33。传热元件31设置在烟气流道内，通过吸收烟气的热量，再将热量传递到通过冷水进口32流入的冷水，从而对冷水进行加热，加热后的冷水通过热水出口33流出。

图2是根据本实用新型实施例的空气净化和能源再生系统的局部剖面的右视图；图3根据本实用新型实施例的空气净化和能源再生系统的左视剖视图。

参照图1至图3，在本实用新型的优选实施例中，采用平行设置在箱体60内的多根热管作为传热元件31。根据本实用新型的实施例，选用工作温度匹配的热管，例如，工作温度在0～400摄氏度的铜水热管。当热管的一端(即，热端)通过与烟气接触而受热时，吸液芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端(即，冷端)，通过与流经冷端的流体换热，放出热量，凝结成液体。液体再通过吸液芯的毛细力的作用回流到热端。如此循环，使得热量由热管的一端传递至另一端，从而实现将烟气中的热量传递到冷水中。

如图1所示，设置热管束的箱体36通过中间隔板而分为吸热区37和放热区38，吸热区37设置在烟气流道内，放热区38设置在烟气流道外部，与冷水进口32和热水出口33连接。热管的热端位于吸入区37中，冷端位于放热区38中。

如图2和图3所示，热管在热端沿烟气流动方向交错排列，以减少层流效应对热传递的影响。此外，可以在垂直于烟气流动方向上平行排列的每排热管之间设置隔板35(如图2所示)，用来规定冷水流动的方向。隔板35的一端固定连接到箱体内壁上，隔板35的另一端与相对的箱体壁之间留有空隙。多个隔板35交替地固定到箱体的相对两侧，从而形成“Z”形流道。流入的冷水由于“Z”字形流道而流经所有热管，从而被充分加热。例如，可以使冷水从换热模块30的下游进入，流经所有热管后，从上游流出。为了增强传热效果，热管可以带有翅片。

虽然本实用新型中以热管作为换热元件，但是，本领域的普通技术人员也可以采用其它类型的换热器来实现烟气-水之间的热交换。

根据本实用新型实施例的空气净化和能源再生系统可以被模块化。图4是根据本实用新型实施例的模块化的空气净化和能源再生系统的立体图。从而，拆装方便、易于清洗和维护。

如图1所示，风扇模块10、空气净化模块20和换热模块30可以通过插接的方式连接。例如，在风扇模块10、换热模块30的边框上形成凹槽14、34，在空气净化模块的对应位置处形成插销24。通过对接凹槽14和插销24而实现固定连接。

此外，如图4所示，风扇模块410、空气净化模块420、换热模块430之间可以通过套接的方式连接。例如，可以将风扇模块410、空气净化模块420、换热模块430的相互连接的边框411、421、431上制作多个螺孔，同时使空气净化模块420的边框421刚好套进风扇模块410的边框411以及换热模块430的边框431中，使螺孔对齐，然后通过螺钉固定。

图5是根据本实用新型的空气净化和能源再生系统中的过滤装置的示意图。在根据本实用新型实施例中，物理过滤装置21和化学过滤装置22由被V形折叠的纤维过滤层制成，可被设置为多层。每个过滤层可包括支撑边框51、设置在支撑边框51中的V形纤维过滤结构52、设置在支撑边框51顶部的顶板53。

在本实用新型的优选实施例中，这种V形结构能够增加过滤接触面积，减少过滤装置造成的流动阻力。物理过滤装置21的过滤空隙尺寸随着烟气来流方向由大到小变化。通过多层逐步减小空隙尺寸的过滤装置后，超过99％的油烟废气中的液固颗粒被过滤掉。在化学过滤装置22中，化学反应物被包裹或粘附在V形折叠的纤维中或纤维上，在不同的层中，可以装有不同的反应物，从而可以滤除不同类型的有害气体。物理过滤装置21随着时间的推移，油污的积累，需要定期更换，以保证过滤效果。化学过滤装置22中的化学反应物随着时间的推移也会逐步失效，因此也需要定期更换。

物理过滤装置21和化学过滤装置22的每一个可以通过从空气净化模块20的顶端以插入的方式插入空气净化模块的固定导槽23中。

虽然在本实用新型的实施例中，将物理过滤装置21和化学过滤装置22设置为单独的部件，但是，也可以通过一体设计的过滤模块来同时实现物理过滤和化学过滤。

根据本实用新型的设计，热管热交换器冷端需要在密封和结构上加强以承受至少150度水的饱和压力。例如，在热管穿越冷热两端的隔板处，用焊接方式保证密封和结构强度。优选地，在密封的冷端上安装压力安全阀(见图4)，以保证温度超过设计范围后的结构安全。

油烟气流经的各模块内壁或外壁由绝热材料包裹，以减少热能损失。

图6是根据本实用新型的空气净化和能源再生系统的工作状态示意图。如图6所示，根据本实用新型的空气净化和能源再生系统安装在厨房排烟通道中或和厨房排烟通道首尾相连。厨房中不同燃烧源产生的热油烟废气(可高于100摄氏度)经油烟机集中吸入到排气通道中。再经风扇增压后，流经不同孔隙尺寸的物理过滤装置21和化学过滤装置22，以清除废气中的油污、固体颗粒和主要化学污染成分。干净的排放气体最后通过铜或铝制热管热交换模块30，加热厨房中自来水。加热后的自来水根据不同的需要可进一步送至热水加热锅炉、太阳能加热器或直接用于厨房内清洗使用。

通过使用本实用新型的空气净化和能源再生系统，不仅能够回收大量的热量，减少加热日常供水所需的能耗，同时可以净化餐馆、厨房排放的多种空气污染成分，例如，液体油滴、固体燃料的粉尘，以及一氧化碳、一氧化氮和二氧化硫等有害气体，从而有效地减少对空气和环境造成的污染。

本实用新型的空气净化和能源再生系统结构简单，紧凑，模块化的设计使得安装方便，易于清洗和更换。

虽然本实用新型以净化厨房烟气并回收厨房烟气余热为例，但是，本实用新型也可应用于排放高温废气的其它类似场合。

Claims (11)

1.一种空气净化和能源再生系统，其特征在于，所述空气净化和能源再生系统包括:

空气净化模块，设置在高温废气流道内，用于过滤高温废气中的杂质和有害气体；

换热模块，设置在高温废气流道内，连接在过滤模块之后，所述换热模块连接有进水口和出水口，并设置有换热元件，所述换热元件将高温废气的热量传递给通过进水口流入的冷水，冷水被加热后通过出水口流出。

2.如权利要求1所述的空气净化和能源再生系统，其特征在于，所述空气净化和能源再生系统还包括风扇模块，所述风扇模块包括风扇，设置在高温废气流道内，连接在空气净化模块之前或连接在换热模块之后。

3.如权利要求1所述的空气净化和能源再生系统，其特征在于，所述空气净化模块包括用于过滤粉尘杂质的物理过滤装置和用于过滤有害气体的化学过滤装置。

4.如权利要求1所述的空气净化和能源再生系统，其特征在于，所述空气净化模块的过滤空隙尺寸随着废气流动的方向逐渐减小。

5.如权利要求1所述的空气净化和能源再生系统，其中，所述空气净化模块被设置为多个独立的过滤层，每个过滤层以从空气净化模块的顶端插入的方式固定在空气净化模块的插入凹槽中。

6.如权利要求5所述的空气净化和能源再生系统，其特征在于，所述多个独立的过滤层是多层V形折叠的纤维层。

7.如权利要求2所述的空气净化和能源再生系统，其中，所述风扇模块、空气净化模块和换热模块之间通过凹槽-插销的方式连接或者通过在连接处设置边条然后通过套接的方式连接。

8.如权利要求1所述的空气净化和能源再生系统，其中，所述换热模块由箱体以及平行设置在箱体中的多根热管构成，所述热管的热端位于高温废气流道内，热管的冷端位于废气流道外，冷端所处的箱体端外侧连接有进水口和出水口。

9.如权利要求8所述的空气净化和能源再生系统，所述热管为翅片式热管。

10.如权利要求8所述的空气净化和能源再生系统，其中，所述热管为铜-水热管。

11.如权利要求8所述的空气净化和能源再生系统，所述多个热管交错布置为多排，在每排之间设置隔板，每个隔板在一端连接到箱体的内壁上，另一端与相对的箱体内壁之间留有空隙，多个隔板交替地连接到箱体壁上，在箱体内形成“Z”形流道，使得从进水口流入的冷水流经所有热管后从出水口流出。

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