TWM298087U - Thermal oxidizer and heat recycling system thereof - Google Patents

Description

M298087 八、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作係關於一種氣體燃燒爐’特別是一種有機氣體的燃燒爐及其熱能 回收系統。 【先前技術】 在石化或電子產業中的製程中，經常會產生大量的有機溶劑廢 氣。例如在高科技產業中，為了確保品質，常以大量的揮發性有機 - 溶劑清洗，因而衍生出大量的有機溶劑廢氣(VOCs，以下簡稱有機 氣體）。又例如銅％基板的製造過程中，添加丙嗣（Acetone)與而二 曱基曱酰胺(DMF:N，N-dimethyl formamide dimethyl acetal)於樹脂的合成，樹 脂在高溫烘烤後產生了大量的有機氣體。這些有機氣體必須加以處理成 對環境無害的二氧化碳與水後，再排放至大氣中。 Φ 適合處理有機氣體的技術有許多，包含吸附、化學洗滌、燃燒及生物處 理專在尚科技產業，依據有機氣體的濃度與排放量，燃燒法是比較常用的 技術。燃燒法乃將有機氣體在高訂氧化分臟清触氣麟放。第一醜 不傳統的蓄熱式職爐及其熱能贼彡統。蓄熱式燃雜1G財鋼製的外 设14 ’外殼14内壁貼附了良好的蓄熱材質20，通常是陶究或石英等材料。 蓄熱式燃燒爐1G的上下方具有孔26、28與3()，供氣體進出。製程12所產 生的有機乳體，經由風壓機16輸送至一切換閥18，切換閥18可以切猶 出方向’-開始是由管線44輸出，並由孔28進入蓄熱式燃燒爐ι〇的B床。 M298087 燃料32由管線58與60供給兩健燒器22(burner)所需的燃料如天然氣等， 林賊體輸送JL蓄熱式燃賴1G上方時，即被燃燒成乾淨喊體。乾淨 的氣體行走至蓄熱式；)：峨爐1Q的A床，將鍾傳導給f紐質2q後，由 孔30與管線46〗非至切換閥18與管線48、風壓機4〇與管線弘再由排氣筒 (未顯示)排放至大氣中。糾，燃燒後的乾淨氣體，部分由孔26棑出，經由 s線50排至熱交換器38與熱煤油36熱交換後，再由風壓機*排至大氣。 熱交換後的熱煤油之熱壓可經管線54供其他製程使用。 1 、經-特定時間後，切換閥18會切換方向，使得有機氣體以前述相反的 路t進人蓄熱式燃燒爐1Q，亦即由管線46與孔％進人A床，由孔28與管 排出由孔30進入的有機氣體會被先前吸收大量熱能的蓄熱材質2〇 所預熱’使祕料32的用量得喊少，峨後的熱能仍料給μ的蓄熱 材質20，最後同樣由風壓機4〇排放至大氣。 乂上的程序’切換閥18每隔一段時間就會轉換一次。然而，某些製程 • 12如鋼縣板的上膠，壓力為—必須保持相當獻性的製程參數，但此切 、、動作使得壓力無法保持穩定，造成產品良率不佳。其次，自孔％或孔 去排出的乾淨氣體尚有餘熱未回收而直接排出大氣，造成資源浪費。再者， 田刀換閱18動作時’會有一些尚未燃燒的有機氣體，經由孔％排出至大氣 中 、生 :、成地的危害。尚且，此種蓄熱型焚化爐尚具有體積大、造價昂貴、 陶究為消崎造成維修費高且維修較困難等缺點。 因此’亟待提出-種改良的燃燒爐及其熱能回收系統，使得有機氣體之 •…、、疋不會衫響製程的壓力，提高燃燒率，並盡可能回收燃燒所產生的熱能， M298087 且具有體積小、造價便宜、維修容易等優點。 【新型内容】 本創作的目的之-在於提供-種改良的直燃式燃燒爐，使得燃燒爐 之操作壓力保持一定。 本創作另-目的之-在於提供-種改㈣直燃式燃燒爐，可提高有機 氣體的燃燒率。 本創作另-目的之-在於提供-種改良的直燃式燃燒爐，可提高燃燒 產生的熱能之回收率。 本創作另-目的之-在於提供-種改㈣直燃式峨爐，具有體積小、 造價便宜、維修容易等優點。 根據上述目的，本創作實補提供—直赋燃燒爐，具有一燃燒室與 至^燃燒$，燃燒n將有機氣體㈣成乾淨氣體，藉由複數個熱 換器將產生的熱能分次傳給複數個熱媒質，其中包括有機氣 體的預熱。藉此，舞焯座袒古 Q . “、、燒革如间，且熱能近乎完全回收，其次壓力决 作得以穩定，再者，降低設備成本。根據本創作另-實施例，提d 一個以上的直燃式燃燒爐燃燒製 一有機氣體燃燒與熱能回收系統， ，包含有機氣體 程產生的有機氣體，產生的熱能由傳給多個熱媒質 的預熱。熱媒質儲存於 器，熱交換後返回塔槽 塔槽，一輸送裝置將熱媒質輸送至熱交換 另一輸送裝置將熱媒質熱交換後的熱壓供 M298087 應給其他製程使用。另外，一個以上的鍋爐，在需要時可加熱熱媒 質至所需的溫度。藉此，此系統降低許多燃料成本及設備成本。 【實施方式】 本創作的一些實施例會詳細描述如下。然而，除了該詳細描述 外，本創作還可以廣泛地在其他的實施例施行。亦即，本創作的範 圍不受已提出之實施例的限制，而應以本創作提出之申請專利範圍 為準。其次，當本創作之實施例圖示中的各元件或結構以單一元件 或結構描述說明時，不應以此做為有限定的認知，即如下之說明未 特別強調數目上的限制時，本創作之精神與應用範圍可推及多數個 元件或結構並存的結構與方法上。再者，在本說明書中，某些次要 元件已經被省略簡化，以提供更清楚的描述和本創作的理解。而本 創作所沿用的現有技藝，在此僅作重點式的引用，以助本創作的闡 述0 ® 第二圖顯示根據本創作直燃式燃燒爐實施例的結構與操作示意圖。直燃 式燃燒爐100由金屬外殼製成，具有一個燃燒室108。製程126產生的有機 氣體從管線102輸送至第二熱交換器112，與燃燒後的乾淨氣體做熱交換， 再由旁通管路104輸送至燃燒室108。燃燒室108内，以石化燃料(未顯示） 為輔助燃料點燃燃燒器106，並產生一火焰以燃燒有機氣體，此輔助燃料可 以是液體或氣體，而燃燒器106的數量也不受限制。在一實施例中，以重油 為輔助燃料，燃燒器106的數量為一個。燃燒後的乾淨氣體來到第一熱交換 器110與第一熱媒質128做熱交換。第一熱媒質128由管線116進入第一熱 M298087 父換裔110 ’再由管線118離開。之後，如前所述，燃燒後的乾淨氣體來到 帛二熱交換器112預熱有機氣體。離開第二熱交換器112的乾淨氣體可能仍 有餘熱可供回收，在-實施例中，以1三熱交換器114與乾淨氣體進行熱 交換，第二熱媒質m由管線m進入第三熱交換器114，熱交換後由管線 122離開。另—方面，燃燒後的乾淨氣體由管線124輸送至—排氣筒或煙自 (未顯示)再排至大氣。在此必須說明，為了圖示簡潔，輸送有機氣體、第一 ”苐-熱媒貝戶斤品的輸送裝置並未顯示在圖中，通常輸送裝置指的是泵 _ (pump)，風壓機㈣，鼓風機(blower)等等，如果第一與第二熱媒質是液體， 也可採用重力流的輸送方式。另外，本創作所提的熱交換器可以是任何間接 接觸式的熱交換器，祕質可以是任何流體，例如熱煤油、熱水、氣體或製 程半成品料。再者，依據生產需求及熱能規劃得以增·交換㈣數量。 第二圖顯示本創作直燃式燃燒爐及其熱能回收系統之一實施例。在直燃 式燃燒爐100的操作方面，與第二圖相同，因此不予贅述，僅描述熱能回收 _ 系、、统。另少卜’相同的元件以相同的符號表示。第-熱媒質128儲放於-塔槽 132 ’第-輸送裝置134及其管線116將其輸送至第一熱交換器11〇進行熱 交換，並由管線118回到塔槽132。熱交換後的第一熱媒f 128具有高溫高 壓(稱為熱壓）’此熱壓藉由弟二輸送裝置136供應製程Mg所需。另外，當 第-熱媒質128的溫度與壓力尚未達到製程14δ所需的標準，則第二輸送裝 置138輸送第-熱媒質128至-加熱設備，例如一鋼爐14〇，加熱後再由管 線142回到塔槽132内。再者，如規劃第三熱交換器114的熱能回收，則第 —熱媒質130熱回收後的熱壓由管線122輸出，亦可供其他製程使用。值得 M298087 注意的是，«有機氣_處理量，此隨祕可包含—個以上的直燃式燃 燒爐100、-個以上的鋼爐14〇，產生的熱壓可供應—個以上的製程二所、 根據本創作提出的直燃式燃燒爐及其熱能回㈣、統，其為連續式操作， 因此直燃式燃燒爐的操作壓力可以為穩態(steadystate)，不t影響到上游製 程I26的壓力。此克服了傳統蓄熱式燃燒顏力無法穩定的缺點，對於製程 品質改善’有很大的提昇。並且’直燃式燃燒提高了燃燒率，改善了傳統蓄 修 熱式燃燒爐切換時，有部分有機氣體未燃燒的缺點。再者，燃燒有機氣體所 I生的餘熱能夠接近完全回收’除了供預熱有機氣體，尚可提供其他製程所 需的熱能’因此省下更多的設備成本。尚且，本創作提出的直燃式燃燒爐之 結構較為簡單，製作成本低，維修容易且不需要更換耗材，並且體積小使得 相關管線得以縮短，節省成本並方便於產線的佈置。 «上所述僅為本創作之較佳實施例而已，並非用以限^本創作 • 《申請專利範圍；凡其它未脫離創作所揭示之精神下所完成之等效 改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖顯示傳統的蓄熱式燃燒爐及其熱能回收系統。 第二圖顯示根據本創作直燃式燃燒爐實施例的操作示意圖。 第三圖顯示本創作直燃式燃燒爐及其熱能回收系統之一實施例。 【主要元件符號說明】 M298087 ίο 蓄熱式燃燒爐 12 製程 14 外殼 16 風壓機 18 切換閥 20 蓄熱材料 22 燃燒器 _ 26 孔 28 孔 30 孔 32 燃料 36 熱煤油 38 熱交換器 40 風壓機 φ 44 管線 46 管線 48 管線 50 管線 54 管線 56 管線 58 管線 60 管線 M298087 100 直燃式燃燒爐 102 管線 104 旁通管路 106 燃燒器 108 燃燒室 110 第一熱交換器 112 第二熱交換器 114 第三熱交換器 116 管線 118 管線 120 管線 122 管線 124 管線 126 製程 128 第一熱媒質 130 第二熱媒質 132 塔槽 134 第一輸送裝置 136 第三輸送裝置 138 第三輸送裝置 140 锅爐 142 管線 M298087 製程 146

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Claims (1)

1. M298087 九、申請專利範圍 1. 一種直燃式燃燒爐，用以燃燒有機氣體，包含： 一金屬外殼； 一燃燒室，置於該金屬外殼内； -個以上的燃燒器’將趣燒室_有機氣體燃燒成對環境無〜^. 第一熱媒 一第-熱交換器’燃燒制氣體藉該第—熱交換器將熱能部分傳^^ ’ 質；及 〜 -第二熱交換ϋ，峨後的氣體藉二熱交換器將熱能部分傳Μ有機< 體，有機氣體被加熱後經由旁通管路進入該燃燒室内； 藉此，燃燒後的氣體先經過該第一熱交換器，再經過繁- 、乐一熟父換器後排出。 2 如申請專利第丨項所述直賦燃燒爐，尚包含1三熱交換器，燃 燒後的氣體經過第二熱交換驗，在該第三熱交換將熱能部分傳給—第二熱媒 貝後排出。 、 油 如申請專利範圍第1項所述直燃式燃燒爐，其中上述第_熱媒質為熱 煤 4·如申請專利範圍第2項所述直燃式燃燒爐，其中上述第二熱媒質為水 -種熱能回收系統，包含: 14 M298087 -,. 至少-個餘式雜爐，㈣燃齡機氣體，其愧驗生的航藉由熱交 -換將-部分傳給有機氣體，並將剩餘部分傳給一第一熱媒質·， 一塔槽，用以儲存該第一熱媒質； 一第一輸送裝置，輸送觸-熱媒質進行熱交換後再回到該塔槽； 至少一個加熱裝置與-第二輸送裝置，當第一熱媒質不經由該直燃式燃燒爐 升溫時，該第二輸送裝置輸賴第__f至該加熱裝置加熱後返回該塔槽； 及 曰 • 至少―第三輸送裝置，將塔槽_第—«質輸送至其他製程使用。 6.如申請專利範圍第5項所述熱能回收系統，其中上述直燃式燃燒爐尚包 含： 一金屬外殼； 一燃燒室，置於該金屬外殼内； -個以上的鎌II，觸燃燒室_有機氣魏燒賴環境無害的氣體； 鲁—第一熱父換益’燃燒後的氣體藉該第-熱交換器將熱能部分傳給一第一熱 媒質；及 -第-熱交換裔’燃燒後的氣體藉該第二熱交換器將熱能部分傳給該有機氣 體，有機氣體被加熱後經由旁通管路進入該燃燒室内燃燒； 错此，燃燒後的氣體先經過δ亥弟一熱父換器，再經過第二熱交換器後排出。 15 M298087 ：L -- 年月i日修正補充 _ ·心卿㈣6項所繼回嶋，尚H熱交換哭，辦 ..燒後的氣體經過第二熱交換器後，在該第三熱交換器將熱能剩餘部分傳体一第 二熱媒質後排出。 'σ δ·如申請專利範圍第5項所述之熱能回收系統，其中上述第—熱媒質為熱 煤油。 馨9. 如申請專利範圍第5項所述之熱能回收系統，其中上述加熱裝置為鍋爐。 10·如申請專利範圍第7項所述之熱此回收系統，其中上述第二熱媒質為熱 水。 11.如申請專利範圍第5項所述之熱能回收系統，其中上述直燃式燃燒爐的 數量為兩個。 • 12.如申請專利範圍第5項所述之熱能回收系統，其中上述加熱裝置的數量 為兩個。 16