CN219588963U - 单塔电rto装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种单塔电RTO装置。该装置包括：水平箱体，第一气缸，第二气缸，第一切换阀，第二切换阀，三明治结构内保温，下进气风箱，陶瓷蓄热体，换热元件，电加热元件，电加热元件和上进气风箱。本申请基于单塔电RTO装置的待机模式，电加热元件根据热电偶反馈的温度信号进行自动启动加热和停止加热的操作，保证陶瓷蓄热体中心层一直处在合适的温度，并随时在几分钟内可以完成从待机模式到废气模式的切换，相比传统燃料RTO，切换时间大大缩短，待机模式的能耗也将大大降低。三明治结构内保温结构提供了足够的强度以抵抗颗粒状散堆蓄热体的压力，能很好的吸收温差引起的热膨胀，能最大程度的减少蓄热体的热损失。

Description

单塔电RTO装置

技术领域

本申请涉及蓄热燃烧装置技术领域，具体涉及一种单塔电RTO装置。

背景技术

RTO是一种高效净化的有机废气治理设备，全称“RTO蓄热式热氧化炉设备”。RTO是一款将中西技术结合起来的设备。与传统的催化燃烧、直燃式TO炉相比，具有热效率高（≥95%）、运行成本低、能处理大风量中高浓度废气等特点，当浓度稍高时，还可进行二次余热回收，大大降低生产运营成本。

在现有专利技术中，专利文件CN101435338 A公开了一种煤矿低浓度瓦斯甲烷销毁方法及装置，采用蓄热无火焰燃烧的方式销毁甲烷，通过切换阀完成方向切换，主要在煤矿低浓度瓦斯甲烷销毁工艺工程或类似工程中应用，工艺过程如下：

A.氧化床通电，通过电加热启动加热至800ºC以上；

B.将煤矿低浓度瓦斯甲烷输入氧化床中，甲烷与氧气迅速发生反应并释放热量；

C.储存该热量，维持继续反应；

D.反应后的清洁废气排出氧化床；

E.切换方向，再将煤矿低浓度瓦斯甲烷输入氧化床中，进行氧化反应并释放热量；

F.埋在蓄热体内的换热器用于输出多余的反应热量；

G.反复步骤B，C，D，E，F。

现有公开专利技术的RTO切换阀通过平衡梁连接，运行时，只能一侧的切换阀朝上，另外一侧的切换阀朝下，无法实现两个切换阀同时朝上或者同时朝下。带平衡梁的切换阀设计，不适用待机模式，在现有的公开专利技术也没有提出RTO的待机模式。现有公开专利技术的气流为水平流动，由于重力的作用，蓄热体下部会越压越紧实，蓄热体上部会形成空隙，导致气流分布不均匀，而且有潜在的废气旁路蓄热体的风险。现场有专利技术采用陶瓷纤维模块做为内保温，陶瓷纤维模块比较软，不适合颗粒状的散堆蓄热体，因为颗粒状的散堆蓄热体会挤压陶瓷纤维模块，并产生垂直方向的位移，导致加热器容易损坏。现有公开专利技术通过埋在蓄热体中的换热器输出多余的热量，随着洁净气流动方向的切换，水或蒸汽的温度也会相应产生较大的波动。

实用新型内容

本申请实施例提供一种单塔电RTO装置，用于解决现有RTO装置切换阀不能同时上下的问题，实现RTO的待机模式，并解决内保温容易被蓄热体压缩，导致加热器容易损坏的问题，避免气流分布不均。

本申请实施例提供一种单塔电RTO装置，包括：

水平箱体，其一侧设有废气进气通道和洁净气出气通道；

第一切换阀，连接至所述废气进气通道上，能够控制废气的流向；

第一气缸，连接至所述第一切换阀，能够控制所述第一切换阀；

第二切换阀，连接至所述洁净气出气通道上，能够控制洁净气的流向；

第二气缸，连接至所述第二切换阀，能够控制所述第二切换阀；

陶瓷蓄热体，设置在所述水平箱体内，用于热量存储和热交换；所述陶瓷蓄热体与所述水平箱体的底面间隔设置形成下进气风箱，所述陶瓷蓄热体与所述水平箱体的顶面间隔设置形成上进气风箱；所述下进气风箱和所述上进气风箱用于气体的静压、稳流和分配；

三明治结构内保温，设置在所述水平箱体内并位于所述陶瓷蓄热体和所述水平箱体内侧壁之间；

电加热元件，设置在所述陶瓷蓄热体内，能够加热所述陶瓷蓄热体；

换热元件，设置在所述陶瓷蓄热体内并延伸至所述水平箱体之外，能够向所述水平箱体外传输热量。

进一步的，所述废气进气通道和所述洁净气出气通道并排设置在所述水平箱体的同一侧；所述三明治结构内保温设置在所述陶瓷蓄热体外围与所述水平箱体内侧壁之间。

进一步的，所述第一气缸安装于所述第一切换阀的正上方；所述第二气缸安装于所述第二切换阀的正上方；所述第一切换阀和所述第二切换阀能够同步上下运动，且能够同时关闭或打开所述废气进气通道和所述洁净气出气通道。

进一步的，所述三明治结构内保温包括从外至内依次设置的RTO外壳、第一陶瓷纤维毯、超低导热率纳米板、低导热率赛拉板、耐高温不锈钢和第二陶瓷纤维毯。

进一步的，所述超低导热率纳米板的导热率范围为0.021W/m.K至0.034W/m.K；所述低导热率赛拉板的导热率范围为0.07W/m.K在0.20W/m.K；所述耐高温不锈钢的最高耐温度为1100ºC。

进一步的，所述陶瓷蓄热体呈水平设置在所述水平箱体内，所述电加热元件呈水平设置在所述陶瓷蓄热体内。

进一步的，所述单塔电RTO装置还包括：

热电偶，延伸至所述陶瓷蓄热体内，用于测量陶瓷蓄热体中心层温度。

进一步的，所述热电偶设置在所述水平箱体的顶部，并延伸至所述水平箱体内与所述水平箱体内。

进一步的，所述单塔电RTO装置还包括：

蓄热装置，连接至所述换热元件位于所述水平箱体之外的端部出口。

进一步的，所述蓄热装置包括：

蓄热装置外壳，其两端分别设有进气口和出气口；

特殊蓄热材料层，设置在所述蓄热装置外壳内部，且位于所述进气口和所述出气口之间。

本申请实施例提供的单塔电RTO装置，基于单塔电RTO装置的待机模式，也叫保温模式，第一切换阀和第二切换阀同时向下运动，阀板和阀座处于关闭状态，此时单塔电RTO形成一个完全封闭的腔室，配合优秀的内保温设计，以及陶瓷蓄热体优秀的蓄热性能，保证RTO以极小的热损失运行在待机模式，在待机模式下，电加热元件根据热电偶反馈的温度信号进行自动启动加热和停止加热的操作，保证陶瓷蓄热体中心层一直处在合适的温度，并随时在几分钟内可以完成从待机模式到废气模式的切换，相比传统燃料RTO，切换时间大大缩短，待机模式的能耗也将大大降低。三明治结构内保温结构提供了足够的强度以抵抗颗粒状散堆蓄热体的压力，能很好的吸收温差引起的热膨胀，能最大程度的减少蓄热体的热损失。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的单塔电RTO装置的正视图。

图2为本申请实施例提供的单塔电RTO装置的俯视图。

图3为本申请实施例提供的单塔电RTO装置的右视图。

图4为本申请实施例提供的三明治结构内保温的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的单塔电RTO装置的工作原理图。

图6为本申请实施例提供的蓄热装置的效果示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

具体的，请参阅图1至图3，本申请实施例提供一种单塔电RTO装置，所述单塔电RTO装置包括：水平箱体，第一气缸1，第二气缸2，第一切换阀3，第二切换阀4，三明治结构内保温5，下进气风箱6，陶瓷蓄热体7，换热元件8，电加热元件9和上进气风箱12。

其中，水平箱体的一侧设有废气进气通道和洁净气出气通道；第一切换阀3，连接至所述废气进气通道上；第一气缸1，连接至所述第一切换阀3，用于控制所述第一切换阀3；第二切换阀4，连接至所述洁净气出气通道上；第二气缸2，连接至所述第二切换阀4，用于控制所述第二切换阀4；陶瓷蓄热体7设置在所述水平箱体内，用于热量存储和热交换；所述陶瓷蓄热体7与所述水平箱体的底面间隔设置形成下进气风箱6，所述陶瓷蓄热体7与所述水平箱体的顶面间隔设置形成上进气风箱12；所述下进气风箱6和所述上进气风箱12用于气体的静压、稳流和分配；三明治结构内保温5，设置在所述水平箱体内并位于所述陶瓷蓄热体和所述水平箱体内侧壁之间；电加热元件9设置在所述陶瓷蓄热体7内，能够加热所述陶瓷蓄热体7；换热元件8，设置在所述陶瓷蓄热体内并延伸至所述水平箱体之外，能够向所述水平箱体外传输热量。

其中，陶瓷蓄热体7可以为颗粒状散堆蓄热体，也可为形状规整的蜂窝蓄热体。

进一步的，所述废气进气通道和所述洁净气出气通道并排设置在所述水平箱体的同一侧；所述三明治结构内保温5设置在所述陶瓷蓄热体7外围与所述水平箱体内侧壁之间。

请参阅图3，所述第一气缸1安装于所述第一切换阀3的正上方；所述第二气缸2安装于所述第二切换阀4的正上方；所述第一切换阀3和所述第二切换阀4能够同步上下运动，且能够同时关闭或打开所述废气进气通道和所述洁净气出气通道。

请参阅图4，所述三明治结构内保温5包括从外至内依次设置的RTO外壳5-1、第一陶瓷纤维毯5-2、超低导热率纳米板5-3、低导热率赛拉板5-4、耐高温不锈钢5-5和第二陶瓷纤维毯5-6。所述超低导热率纳米板5-3的导热率范围为0.021W/m.K至0.034W/m.K；所述低导热率赛拉板5-4的导热率范围为0.07W/m.K至0.20W/m.K；所述耐高温不锈钢5-5的最高耐温度为1100ºC。

请参阅图1，所述陶瓷蓄热体7呈水平设置在所述水平箱体内，所述电加热元件9呈水平设置在所述陶瓷蓄热体7内。

请参阅图1、图2，所述单塔电RTO装置还包括：热电偶11，延伸至所述陶瓷蓄热体7内，用于测量陶瓷蓄热体7中心层温度。

进一步的，所述热电偶11设置在所述水平箱体的顶部，并延伸至所述水平箱体内与所述水平箱体内。

请参阅图1，所述单塔电RTO装置还包括：蓄热装置10，连接至所述换热元件8位于所述水平箱体之外的端部出口。新增加的蓄热装置10，可以有效的改善热烟气的温度波动的问题。

所述蓄热装置10包括：蓄热装置外壳，其两端分别设有进气口和出气口；特殊蓄热材料层，设置在所述蓄热装置外壳内部，且位于所述进气口和所述出气口之间。

该单塔电RTO（Regenerative Thermal Oxidizer，蓄热燃烧装置）属于蓄热无火焰燃烧装置(Flameless Regenerative Thermal Oxidizer，FRTO)，主要用来代替传统燃料RTO，以及用在无传统燃料的项目现场，和传统燃料RTO相比，具有能耗低，热效率高，氮氧化物排放低，占地小等优点。当RTO进口的废气浓度超过RTO自持燃烧运行的浓度时，多余的热量可以通过换热元件8以加热水或者蒸汽的方式引出。单塔电RTO可以在极低的电耗下运行待机模式，并随时在几分钟内完成从待机模式到废气模式的切换。

如图5所示，该单塔电RTO装置的工作原理如下：

气缸将压缩空气的压力能转换成机械能，驱动切换阀实现上下直线运动，单塔电RTO装置内的陶瓷蓄热体7被电加热元件9加热到850摄氏度以上后，通过切换阀的控制，含有VOC的废气经过下进气风箱6或上进气风箱12垂直方向均匀连续的进入陶瓷蓄热体7，废气被陶瓷蓄热体加热到氧化反应温度并放热，当废气中的VOC浓度超过RTO自持燃烧的浓度时，多余的热量可以通过换热元件8以加热水或蒸汽的方式输出，紧急停机时，也可以将热量临时储存在蓄热装置10中。

基于单塔电RTO装置的待机模式，也叫保温模式，第一切换阀和第二切换阀同时向下运动，阀板和阀座处于关闭状态，此时单塔电RTO形成一个完全封闭的腔室，配合优秀的内保温设计，以及陶瓷蓄热体优秀的蓄热性能，保证RTO以极小的热损失运行在待机模式，在待机模式下，电加热元件根据热电偶反馈的温度信号进行自动启动加热和停止加热的操作，保证陶瓷蓄热体中心层一直处在合适的温度，并随时在几分钟内可以完成从待机模式到废气模式的切换，相比传统燃料RTO，切换时间大大缩短，待机模式的能耗也将大大降低。

现有公开专利技术的RTO，废气水平经过蓄热体，由于重力的作用，导致气流分布不均匀，而且有潜在的废气旁路蓄热体的风险，气流从水平流动改为垂直流动后，气流方向和蓄热体重力方向一致，保证气流均匀的通过蓄热体，有效解决了气流分布不均，以及潜在的废气旁路蓄热体的问题，具体见图5单塔电RTO工作原理图。

所述三明治结构内保温5包括从外至内依次设置的RTO外壳5-1、第一陶瓷纤维毯5-2、超低导热率纳米板5-3、低导热率赛拉板5-4、耐高温不锈钢5-5和第二陶瓷纤维毯5-6。耐高温不锈钢5-5做为内保温支撑结构，提供了足够的强度以抵抗颗粒状散堆蓄热体的压力，特殊的弧形结构能很好的吸收温差引起的热膨胀，超低导热率纳米板和低导热率赛拉板以及陶瓷纤维毯的组合，能最大程度的减少蓄热体的热损失。

随着洁净气上下方向的切换，换热元件8内的水或蒸汽温度会产生较大波动，具体见图6所示的蓄热装置效果图，做为可选项，新增加的蓄热装置10，与换热元件8出口连接，水或蒸汽经过蓄热装置后，温度波动的幅度会明显改善，同时，在紧急停机时，也可以将热量临时储存在蓄热装置中。

在待机模式（也叫保温模式）下，第一切换阀3和第二切换阀4同时向下运动，阀板和阀座处于关闭状态，调节阀10完全关闭，此时单塔电RTO形成一个完全封闭的腔室，配合优秀的内保温设计，以及陶瓷蓄热体7优秀的蓄热性能，保证RTO以极小的热损失运行在待机模式。

单塔电RTO新的待机模式，可以让RTO以极小的电耗运行在待机模式，并在几分钟内完成从待机模式到废气模式的切换。

本申请实施例提供的单塔电RTO装置，三明治结构内保温结构5提供了足够的强度以抵抗颗粒状散堆蓄热体的压力，能很好的吸收温差引起的热膨胀，能最大程度的减少蓄热体的热损失。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的一种单塔电RTO装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种单塔电RTO装置，其特征在于，包括：

水平箱体，其一侧设有废气进气通道和洁净气出气通道；

第一切换阀，连接至所述废气进气通道上，能够控制废气的流向；

第一气缸，连接至所述第一切换阀，能够控制所述第一切换阀；

第二切换阀，连接至所述洁净气出气通道上，能够控制洁净气的流向；

第二气缸，连接至所述第二切换阀，能够控制所述第二切换阀；

陶瓷蓄热体，设置在所述水平箱体内；所述陶瓷蓄热体与所述水平箱体的底面间隔设置形成下进气风箱，所述陶瓷蓄热体与所述水平箱体的顶面间隔设置形成上进气风箱；

三明治结构内保温，设置在所述水平箱体内并位于所述陶瓷蓄热体和所述水平箱体内侧壁之间；

电加热元件，设置在所述陶瓷蓄热体内，能够加热所述陶瓷蓄热体；

换热元件，设置在所述陶瓷蓄热体内并延伸至所述水平箱体之外，能够向所述水平箱体外传输热量。

2.如权利要求1所述的单塔电RTO装置，其特征在于，所述废气进气通道和所述洁净气出气通道并排设置在所述水平箱体的同一侧；所述三明治结构内保温设置在所述陶瓷蓄热体外围与所述水平箱体内侧壁之间。

3.如权利要求1所述的单塔电RTO装置，其特征在于，所述第一气缸安装于所述第一切换阀的正上方；所述第二气缸安装于所述第二切换阀的正上方；所述第一切换阀和所述第二切换阀能够同步上下运动，且能够同时关闭或打开所述废气进气通道和所述洁净气出气通道。

4.如权利要求1所述的单塔电RTO装置，其特征在于，所述三明治结构内保温包括从外至内依次设置的RTO外壳、第一陶瓷纤维毯、超低导热率纳米板、低导热率赛拉板、耐高温不锈钢和第二陶瓷纤维毯。

5.如权利要求4所述的单塔电RTO装置，其特征在于，所述超低导热率纳米板的导热率范围为0.021W/m.K至0.034W/m.K；所述低导热率赛拉板的导热率范围为0.07W/m.K至0.20W/m.K；所述耐高温不锈钢的最高耐温度为1100ºC。

6.如权利要求1所述的单塔电RTO装置，其特征在于，所述陶瓷蓄热体呈水平设置在所述水平箱体内，所述电加热元件呈水平设置在所述陶瓷蓄热体内。

7.如权利要求1所述的单塔电RTO装置，其特征在于，所述单塔电RTO装置还包括：

热电偶，延伸至所述陶瓷蓄热体内，用于测量陶瓷蓄热体中心层温度。

8.如权利要求7所述的单塔电RTO装置，其特征在于，所述热电偶设置在所述水平箱体的顶部，并延伸至所述水平箱体内与所述水平箱体内。

9.如权利要求1所述的单塔电RTO装置，其特征在于，所述单塔电RTO装置还包括：

蓄热装置，连接至所述换热元件位于所述水平箱体之外的端部出口。

10.如权利要求9所述的单塔电RTO装置，其特征在于，所述蓄热装置包括：

蓄热装置外壳，其两端分别设有进气口和出气口；

蓄热材料层，设置在所述蓄热装置外壳内部，且位于所述进气口和所述出气口之间。