CN219318454U - 一种用于VOCs废气处理的热力燃烧炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于VOCs废气处理的热力燃烧炉，其特征在于，包括：换热机构，换热机构包括冷气体进口、冷气体出口、热气体进口和热气体出口，冷气体进口连接VOCs废气输送管道；燃烧反应机构，燃烧反应机构内设有中空的气体通道，气体通道内沿气体流动方向依次设有燃烧室、储热缓冲器和氧化室，燃烧室设有废气进口用于接通冷气体出口，氧化室设有废气出口用于接通热气体进口；废气进口处设有燃烧器，用于点燃VOCs废气。本实用新型结构设计紧凑占地面积少，热交换效率高，节省燃烧反应所需的能源损耗，具有热能利用率高、能耗低、净化效果好的优点。

Description

一种用于VOCs废气处理的热力燃烧炉

技术领域

本实用新型涉及VOCs有机物废气净化处理领域，特别是涉及到一种用于VOCs废气处理的热力燃烧炉。

背景技术

VOCs是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。普通意义上的VOCs就是指挥发性有机物；但是环保意义上的定义是指化学性质活泼类挥发性有机物，即会对环境产生危害的挥发性有机物。

VOCs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、PM2.5污染具有重要的影响。大多数VOCs具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害。

热力燃烧炉作为VOCs挥发性有机化合物废气治理领域的一种重要设备，目前已经广泛应用于各类有机废气的污染治理当中。热力燃烧炉是将含有VOCs成分的气体在高温下氧化分解，并释放热量。合理的氧气供给量、燃烧温度、停留时间及湍流度等四个燃烧条件，可达到预期的净化处理效果。在处理有机废气时，其燃烧温度多在800℃以上，与氧气充分混合，有机物氧化效率可达99％。

目前市场上的热力燃烧炉的点燃腔体和换热装置采用分体结构，占地面积大，结构不够紧凑，热交换效率低；燃烧室结构分布不合理，VOCs有机废气在燃烧室内停留时间过短导致氧化反应不充分，VOCs有机废气净化效率不高；燃烧室内废气达到预定氧化反应温度时间比较长，加热能源消耗比较大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何改善传统热力燃烧炉换热效率低下、VOCs氧化净化处理不彻底、能耗高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于VOCs废气处理的热力燃烧炉，其包括：

换热机构，所述换热机构包括冷气体进口、冷气体出口、热气体进口和热气体出口，所述冷气体进口连接VOCs废气输送管道；

燃烧反应机构，所述燃烧反应机构内设有中空的气体通道，所述气体通道内沿气体流动方向依次设有燃烧室、储热缓冲器和氧化室，所述燃烧室设有废气进口用于接通所述冷气体出口，所述氧化室设有废气出口用于接通所述热气体进口；所述废气进口处设有燃烧器，用于点燃VOCs废气。

相较于现有技术，本实用新型提供的热力燃烧炉包括了直接连接的换热机构和燃烧反应机构，冷的VOCs废气进入换热机构进行预热后直接进入燃烧室，预热好的VOCs废气更容易被燃烧器点燃，节约燃烧器的天然气能源损耗；燃烧后的高温气体经过储热缓冲装置降低流速，使得高温气体在氧化室中能充分与氧气反应，生成二氧化碳和水蒸气，氧化反应释放出大量热量，进一步提高了混合气体的温度，混合气体经废气出口进入换热机构中与冷介质VOCs废气完成热交换，提高热交换效率。

优选的是，所述储热缓冲器为具有滤孔的陶瓷板，所述陶瓷板固定横隔在所述气体通道中将其分割成所述燃烧室和所述氧化室。利用横隔在气体通道中的陶瓷板分隔开燃烧室和氧化室，使得燃烧室内的VOCs废气的压强得到一定的提高从而加大VOCs废气的燃烧程度，VOCs废气通过陶瓷板的滤孔进入氧化室能有效降低流速，陶瓷导热性能好，氧化室也能保持高温，VOCs废气中的有机物能在高温中与氧气充分反应，提高净化程度。

优选的是，所述陶瓷板为至少两块，所有的所述陶瓷板沿气体流动方向依次间隔设置，相邻的所述陶瓷板之间形成缓冲区间。采用至少两块陶瓷板组成储热缓冲器，陶瓷板之间形成的缓冲区间能有效降低气体流速，提高VOCs废气的氧化反应程度。

优选的是，所述陶瓷板的厚度为0.5-1.2mm。

优选的是，所述陶瓷板的材质为蓄热陶瓷。

蓄热型陶瓷板能有效维持气体通道内的气体温度，而且带滤孔的陶瓷板单位换热面积大，采用合理的厚度能减少透热深度，加快燃烧室与氧化室之间的传热速率，进一步节省加热能耗。

优选的是，所述气体通道的外壁覆盖有隔热层。隔热层能有效降低气体通道内的热量损失。

优选的是，所述冷介质出口处设有第一温度传感器，所述氧化室的中部设有第二温度传感器，所述废气出口处设有第三温度传感器。

安装温度传感器便于实时监控VOCs废气预热后温度、VOCs废气氧化反应温度以及VOCs废气净化后的温度。

优选的是，所述燃烧器接通助燃气管道和空气管道。燃烧器设置在燃烧室内，其接通助燃气管道和空气管道能为VOCs废气燃烧提供充足的氧气和燃烧物，确保VOCs废气能达到燃点并被成功点燃发生氧化反应；另外，气体通道内的温度过高时也可以通过调节燃烧器通入更多空气进行总体温度调节，提高热力燃烧炉的使用安全性。

优选的是，所述氧化室在靠近所述储热缓冲器处设有第一检修口，所述氧化室的废气出口处设有第二检修口。设置第一检修口方便观察储热缓冲器的使用情况。设置第二检修口方便观察氧化反应内的情况，还能直接打开第一检修口和第二检修口对热力燃烧炉进行维修。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的用于VOCs废气处理的热力燃烧炉将换热机构和燃烧反应机构连接成整体，提高换热效率；VOCs废气氧化分解产生的大量热能在换热机构中传热给冷介质VOCs废气，实现对冷VOCs废气的预热，后续因VOCs废气具有一定温度，加快其在燃烧室中达到燃点温度并被燃烧器点燃，从而降低燃烧器的能源消耗；在气体通道中设置储热缓冲器有效降低气体的流动速度，使得高温VOCs废气能够穿过储热缓冲装置后在氧化室中与氧气充分反应，提高净化处理程度；燃烧器接通助燃气和空气，确保VOCs废气点燃效果的同时能够对热力燃烧炉的内部温度进行相应调整，防止气体通道内出现局部高温，进而提高热力燃烧炉的安全性能。本实用新型提供的热力燃烧炉换热效率高、VOCs废气氧化净化程度高、能耗低，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例提供的热力燃烧炉结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例提供的热力燃烧炉的换热机构结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例提供的热力燃烧炉的燃烧反应机构的剖视结构示意图；

图4为本实用新型具体实施例提供的热力燃烧炉俯视图。

附图标记说明：

1-换热机构；11-冷气体进口；12-冷气体出口；13-热气体进口；14-热气体出口；2-燃烧反应机构；21-燃烧室；211-废气进口；213-开孔；22-储热缓冲器；23-氧化室；231-废气出口；3-燃烧装置；31-燃烧器；4-气体通道；5-第一温度传感器；6-第二温度传感器；7-第三温度传感器；8-第一检修口；9-第二检修口；10-隔热层。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

结合图1、图2和图4所示，本实用新型的实施例提供一种用于VOCs废气处理的热力燃烧炉，其包括换热机构1和燃烧反应机构2；

换热机构1为管式换热器，其包括冷气体进口11、冷气体出口12、热气体进口13和热气体出口14，冷气体进口11连接VOCs废气输送管道，冷气体出口12直接接通燃烧反应机构2且冷气体出口12处设有第一温度传感器5，方便实时监测预热好的VOCs废气温度；

结合图3所示，燃烧反应机构2的内部设有横U型的气体通道4，气体通道4的内壁涂覆有高温防腐油漆，外壁被隔热层10包覆，隔热层10被燃烧反应机构2的壳体包覆，壳体采用碳钢材质防止生锈；气体通道4的内部分为依次连接的燃烧室21、储热缓冲器22和氧化室23，燃烧室21的一端设有废气进口211接通换热机构2的冷气体出口12，氧化室23的一端设有废气出口231接通换热机构1的热气体进口13，其中废气进口211设置在废气出口231下方，符合高温气体上升的特点，使得气流合理均布；

燃烧室21内设有燃烧器31，燃烧器31是燃烧装置3的一部分，燃烧室21的内壁设有开孔213，燃烧器31通过该开孔213固定设置在燃烧室21内，保持点火的燃烧器31远离燃烧装置3本体，提高空间利用率和确保热力燃烧炉的安全性能；燃烧器31还接通助燃气管道和空气管道，可以根据燃烧需求调整助燃气和空气的输入量，确保燃烧器31点火后燃烧室21的温度能达到VOCs废气的燃点温度，还可以通过燃烧器31调整空气的输入量从而及时调整热力燃烧炉内的温度，防止出现局部高温发生危险；

储热缓冲器22包括至少两块形状大小相同的蓄热型陶瓷板，陶瓷板上均匀分布有滤孔，滤孔可以减慢废气体的流速，蓄热型陶瓷板横隔并粘接固定在气体通道4中，蓄热陶瓷板之间形成的缓冲区间能进一步减慢高温VOCs废气的流速，使得高温VOCs废气流入氧化室23后的流速大幅降低，与氧气充分接触完成氧化反应，提高VOCs废气净化程度；另外，陶瓷板的厚度为0.5-1.2mm，能减少透热深度，加快燃烧室21与氧化室23之间的传热速率，进一步降低加热能耗；

氧化室23一端接通储热缓冲器22，另一端设有接通换热机构1的热气体进口13的废气出口231，氧化室23提供了充足的空间使得VOCs废气与氧气充分反应，而且VOCs废气停留时间长，其氧化反应程度越高，其释放的热能越多，进一步提高换热机构1的换热效率、节约燃烧室21中燃烧器31的能耗，既降低了VOCs废气处理成本还提高了VOCs废气的净化程度；氧化室23的中部设有第二温度传感器6，废气出口231处设有第三温度传感器7，便于实时观察氧化室23内的温度，及时作出温度调整，氧化室23的两端还分别设有第一检修口8和第二检修口9，用于实时观察气体通道4的内部情况或打开检修口进行设备维护，提高热力燃烧炉的安全性能。

结合图1、图2和图3所示，本实施例提供的热力燃烧炉运转前先打开燃烧装置3中的燃烧器31，燃烧器31通入助燃气和空气进行燃烧，再打开VOCs废气输送管道，根据图1、图2和图3的气流流向，冷VOCs废气从换热机构1的冷气体进口11流入，与热介质完成换热后实现VOCs废气预热，预热好的VOCs废气从冷气体出口12直接流入燃烧室21的废气进口211，并在燃烧室21中被点燃的天然气进一步升温加热，达到VOCs废气燃点，燃烧器31点燃VOCs废气发生初步氧化反应，高温的VOCs废气压强增大流速提高，经过储热缓冲器22的滤孔进行初步气流降速，储热缓冲器22的蓄热陶瓷板之间形成的缓冲区间能进一步降低气流速度，高温VOCs废气经储热缓冲器22的滤孔进入氧化室23时流速大幅降低，并在氧化室23中充分与氧气接触发生氧化反应，提高VOCs废气的氧化净化程度，生成无害的CO2和H2O，氧化反应产物达到排放标准，氧化反应释放大量热能，其高温产物气体从氧化室23的废气出口231流入换热机构1的热气体进口13，高温产物气体作为热介质与冷介质VOCs废气完成换热后经热气体出口14排出热力燃烧炉。

本实用新型提供的热力燃烧炉用于VOCs废气的净化处理，其换热机构1和燃烧反应机构2的设计紧凑占地面积少，热交换效率高减少热能消耗，从而节省燃烧反应所需的能源损耗，具有热能利用率高、能耗低、净化效果好的优点。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于 VOCs 废气处理的热力燃烧炉，其特征在于，包括：

换热机构（1），所述换热机构（1）包括冷气体进口（11）、冷气体出口（12）、热气体进口（13）和热气体出口（14），所述冷气体进口（11）连接 VOCs 废气输送管道；

燃烧反应机构（2），所述燃烧反应机构（2）内设有中空的气体通道（4），所述气体通道（4）内沿气体流动方向依次设有燃烧室（21）、储热缓冲器（22）和氧化室（23），所述燃烧室（21）设有废气进口（211）用于接通所述冷气体出口（12），所述氧化室（23）设有废气出口（231）用于接通所述热气体进口（13）；所述废气进口（211）处设有燃烧器（31），用于点燃VOCs 废气。

2.根据权利要求 1 所述的用于 VOCs 废气处理的热力燃烧炉，其特征在于，所述储热缓冲器（22）为具有滤孔的陶瓷板，所述陶瓷板固定横隔在所述气体通道（4）中并将其分割成所述燃烧室（21）和所述氧化室（23）。

3.根据权利要求 2 所述的用于 VOCs 废气处理的热力燃烧炉，其特征在于，所述陶瓷板为至少两块，所有的所述陶瓷板沿气体流动方向依次间隔设置，相邻的所述陶瓷板之间形成缓冲区间。

4.根据权利要求 2 所述的用于 VOCs 废气处理的热力燃烧炉，其特征在于，所述陶瓷板的厚度为 0.5-1.2mm。

5.根据权利要求 2 所述的用于 VOCs 废气处理的热力燃烧炉，其特征在于，所述陶瓷板的材质为蓄热陶瓷。

6.根据权利要求 1 所述的用于 VOCs 废气处理的热力燃烧炉，其特征在于，所述气体通道（4）的外壁覆盖有隔热层（10）。

7.根据权利要求 1 所述的用于 VOCs 废气处理的热力燃烧炉，其特征在于，所述冷气体出口（12）处设有第一温度传感器（5），所述氧化室（23）的中部设有第二温度传感器（6），所述废气出口（231）处设有第三温度传感器（7）。

8.根据权利要求 1 所述的用于 VOCs 废气处理的热力燃烧炉，其特征在于，所述燃烧器（31）接通助燃气管道和空气管道。

9.根据权利要求 1-8 任一所述的用于 VOCs 废气处理的热力燃烧炉，其特征在于，所述氧化室（23）在靠近所述储热缓冲器（22）处设有第一检修口（8），所述氧化室（23）的废气出口（231）处设有第二检修口（9）。

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