TWM511372U

TWM511372U - 雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統

Info

Publication number: TWM511372U
Application number: TW104206493U
Authority: TW
Inventors: shou-ming Hong; Ya-Min Fu
Original assignee: Desiccant Technology Corp; Desiccant Technology Shanghai Corp
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2015-11-01
Also published as: CN204962796U

Description

雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統

本創作係有關於一種蓄熱焚化爐，特別係指一種雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統，利用一長條管狀之緩衝管路的設計，當第一控制閥組切換控制前，將該緩衝管路之新鮮氣體經由該第一管路輸送至該雙塔蓄熱式焚化爐，再藉由該第二控制閥組控制由該第一管路輸送的廢氣進入該緩衝管路，避免該雙塔蓄熱式焚化爐因切換控制而產生高濃度污染之問題，以達到去除廢氣汙染之效用。

揮發性有機化合物(Volatile Organic Compound，VOC)在產業界廣泛被使用，亦隨製程而排放至大氣環境，例如，隨半導體與光電業製程排放之有機廢氣，IPA(Isopropyl Alcohol，C₃ H₈ O)、丙酮、環己酮等，易造成環境污染。各國對於揮發性有機物質皆有嚴格的空污管制標準，以維護環保以及民眾的健康；以中華民國為例，環保署已公告實施半導體製造業空氣污染管制及排放標準，對於揮發性有機廢氣強制要求之削減率，以半導體業為例，至少應大於90%。

有機廢氣的處理方法很多，熱焚化分解是重要的方法之一，而蓄熱焚化爐(Regenerative Thermal Oxdizer,RTO)是其中一種，特色是熱回效率可以高達90%以上。其中蓄熱焚化爐可為雙塔式而配置有二個蓄熱床(Regenerative beds)，蓄熱床內充填蓄熱材，使揮發性有機廢氣流經蓄熱床預熱(此時蓄熱材釋出熱能)，而後揮發性有機廢氣進入燃燒室；此時，由於燃燒爐燃料噴嘴產生輔助熱能可提供熱量及揮發性有機化合物成分氧化分解產生的熱量，使燃燒室保持一定的高溫(例如：850℃)，在設計的滯留時間，例如一秒，有機廢氣所含的揮發性有機化合物成份將被氧化成水及二氧化碳。

請參閱第1圖所示，係為一般傳統雙塔蓄熱式焚化爐之結構示意圖，其係包括一流通管線400、以及一與該流通管線400連接之雙塔蓄熱式焚化爐410，該流通管線400設有風機420及煙囪450，以藉由該風機420抽吸廢氣進入該流通管線400中，而該雙塔蓄熱式焚化爐410係包括第一蓄熱床412、第二蓄熱床413、以及連接該第一蓄熱床412、第二蓄熱床413的燃燒室411，且該第一蓄熱床412係藉由複數第一流向管線430與該流通管線400連接，該些第一流向管線430分別設有第一流向調節閥431、第二流向調節閥432，而該第二蓄熱床413係藉由複數第二流向管線440與該流通管線400連接，該些第二流向管線440分別設有第三流向調節閥441、第四流向調節閥442。

當藉由該風機420有機抽吸廢氣進入該流通管線400中，且該第二流向調節閥432和第三流向調節閥441為關閉狀態時，有機廢氣經由第一流向調節閥431進入第一蓄熱床412，以供該有機廢氣經由該第一蓄熱床412預熱後進氣進入該燃燒室411中進行熱氧化反應，將該有機廢氣經氧化反應形成水和二氧化碳等，接著，再將經由熱氧化反應後之有機廢氣流向該第二蓄熱床413及該第四流向調節閥442後，經由該煙囪450排出至大氣中，且該有機廢氣通過該第二蓄熱床413時，將會伴隨著來自該燃燒室411的高溫氣流而將該第二蓄熱床413加熱。

當藉由該風機420有機抽吸廢氣進入該流通管線400中，且該第一流向調節閥431和第四流向調節閥442為關閉狀態時，有機廢氣經由第三流向調節閥441進入第二蓄熱床413，以供該有機廢氣經由該第二蓄熱床413預熱後進氣進入該燃燒室411中進行熱氧化反應，接著，再將經由熱氧化反應後之有機廢氣流向該第一蓄熱床412及該第二流向調節閥432後，經由該煙囪450排出至大氣中，而該有機廢氣通過該第一蓄熱床412時，將會伴隨著來自該燃燒室411的高溫氣流而將該第一蓄熱床412加熱。

亦即，藉由上述模式切換以供定時切換兩個蓄熱床氣流流動方向，使第一蓄熱床412及第二蓄熱床413可輪流蓄熱維持高溫，用以預熱有機廢氣。然而，由於該雙塔蓄熱式焚化爐410於切換氣流方向時，該煙囪450出口將會產生一高濃度揮發性有機化合物之切換峰值(如第2圖所示)，且該雙塔蓄熱式焚化爐410對該有機廢氣的破壞效率可達98%以上，亦即於切換氣流方向時有機廢氣會直接排到煙囪，以此98%破壞效率預估，可知此濃度可以達到經該雙塔蓄熱式焚化爐410處理過排氣的50倍高，其汙染之缺失使得其於實用場合有其不便與困擾。

有鑑於此，本創作期能提供一種環保雙塔蓄熱式焚化爐系統，可有效去除習用雙塔蓄熱式焚化爐裝置因雙塔切換氣流流動方向導致之汙染峰值的目的，乃潛心研思、設計組製，為本創作所欲研創之動機者。

本創作之主要目的，在於提供一種雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統，藉由推動本創作之長條管狀的緩衝管路內的流動氣體，且基於流體流動連續性及管路形狀，產生緩衝暫存及濃度區隔的作用，使得大幅削減雙塔蓄熱式焚化爐流向切換引起的高濃度廢氣排放峰值。

為達上述目的，本創作為一種雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統，其包括：第一管路，係輸送第一氣體及第二氣體；風車，係與該第一管路連接形成風壓抽吸該第一管路中之第一氣體及第二氣體；進氣控制閥，設置於該第一管路上，切換該第一氣體進入該第一管路或一緩衝管路；該緩衝管路，係為長條管狀之結構，用以儲存及輸送該第一氣體及該第二氣體，一端連接該第一管路於該風車之出口端與該進氣控制閥之間，另一端連接該第一管路於該進氣控制閥與一雙塔蓄熱式焚化爐之間；第二管路，係與該緩衝管路連接，用以輸送該第二氣體；空氣控制閥，係設於該第二管路上，用以控制該第二氣體藉該第二管路進入該緩衝管路中；第三管路，一端連接該第一管路於該風車之入口端，另一端係與該緩衝管路連接，用以輸送該第一氣體；該雙塔蓄熱式焚化爐，其包括第一蓄熱床、第二蓄熱床及與該第一蓄熱床及該第二蓄熱床連接的燃燒室，該雙塔蓄熱式焚化爐與該第一管路連接，高溫燃燒氧化該第一管路之第一氣體及第二氣體；第四管路，一端連接該雙塔蓄熱式焚化爐，另一端連接一煙囪，用以排放經該雙塔蓄熱式焚化爐處理之第一氣體；第一控制閥組，係設置於該第一管路及該第四管路與該雙塔蓄熱式焚化爐連接處，以供切換控制進出該蓄熱式焚化爐氣體的流向；以及第二控制閥組，係設置於該緩衝管路的兩端。

承上所述之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統，其中，該第一氣體係為廢氣，該第二氣體係為來自外部空氣或經蓄熱式焚化爐熱氧化處理後之清淨氣體。

承上所述之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統，其中，該緩衝管路之長度直徑比為10~200，且該緩衝管路形狀為往復規則排列或不規則彎曲方式排列置放。

承上所述之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統，其中，第三管路的直徑為第一管路直徑的1/5至1/20。

承上所述之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統，其中，該第三管路係設有一廢氣控制閥，該廢氣控制閥係為二通閥。

承上所述之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統，其中，該第一蓄熱床及該第二蓄熱床更包括蓄熱層，以供填入蓄熱材，該些蓄熱材為規則結構置放或不規則排列置放，且該蓄熱材係由陶瓷、金屬、金屬氧化物、礫石或以上之物質組合所組成。此外，該蓄熱層更可包括觸媒材，該些觸媒層排列置放於該些蓄熱材上方。

承上所述之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統，其中，該第一控制閥組更包括複數個流通控制閥，該第二控制閥組更包括複數個調節控制閥，而該些流通控制閥與該些調節控制閥可係為二通閥、三通閥及四通閥之其中一者。

上列詳細說明係針對本案新型之可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定新型專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件新型專利申請案，以勵創作，至感德便。

100‧‧‧第一管路

110‧‧‧風車

120‧‧‧進氣控制閥

130‧‧‧第二管路

131‧‧‧空氣控制閥

140‧‧‧第三管路

141‧‧‧廢氣控制閥

200‧‧‧緩衝管路

210‧‧‧第二控制閥組

211、212‧‧‧調節控制閥

300‧‧‧雙塔蓄熱式焚化爐

301‧‧‧第一蓄熱床

302‧‧‧第二蓄熱床

303‧‧‧燃燒室

304‧‧‧蓄熱層

310‧‧‧第一控制閥組

311、312、313、314‧‧‧流通控制閥

320‧‧‧第四管路

330‧‧‧煙囪

400‧‧‧流通管線

410‧‧‧雙塔蓄熱式焚化爐

411‧‧‧燃燒室

412‧‧‧第一蓄熱床

413‧‧‧第二蓄熱床

420‧‧‧風機

430‧‧‧第一流向管線

431‧‧‧第一流向調節閥

432‧‧‧第二流向調節閥

440‧‧‧第二流向管線

441‧‧‧第三流向調節閥

442‧‧‧第四流向調節閥

450‧‧‧煙囪

第1圖為一般傳統雙塔蓄熱式焚化爐之結構示意圖。

第2圖為一般傳統雙塔蓄熱式焚化爐之汙染之切換峰值圖。

第3圖為本創作之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統之示意圖。

第4圖為本創作之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統之第一實施例圖。

第5圖為本創作之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統之第二實施例圖。

第6圖為本創作之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統之第三實施例圖。

本創作係提供一種雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統，利用第一控制閥組切換控制前，以藉由該第二控制閥組控制該第一管路輸送該第二氣體經由本創作之緩衝管路至該雙塔蓄熱式焚化爐，及再藉由第二控制閥組控制由該第一管路輸送的廢氣進入該緩衝管路，避免該雙塔蓄熱式焚化爐因切換控制而產生高濃度污染之問題，達到去除廢氣汙染者。

請參閱第3圖，係為本創作之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統之示意圖。如第3圖所示，其包括：第一管路100，係輸送第一氣體(如廢氣)及第二氣體(如空氣或經熱氧化處理之清淨氣體)；風車110，係與該第一管路100連接形成風壓抽吸該第一管路100中之第一氣體及第二氣體；進氣控制閥120，設置於該第一管路100上，切換該第一氣體進入該第一管路100或一緩衝管路200；該緩衝管路200，係為長條管狀之結構，用以儲存及輸送該第一氣體及該第二氣體，一端連接該第一管路100於該風車110之出口端與該進氣控制閥120之間，另一端連接該第一管路100於該進氣控制閥120與一雙塔蓄熱式焚化爐300之間；第二管路130，係與該緩衝管路200連接，用以輸送該第二氣體；空氣控制閥131(如二通閥或逆止閥)，係設於該第二管路130上，用以控制該第二氣體藉該第二管路進入該緩衝管路200中；第三管路140，一端連接該第一管路100於該風車110之入口端，另一端係與該緩衝管路200連接，用以輸送該第一氣體；該雙塔蓄熱式焚化爐300，其包括第一蓄熱床301、第二蓄熱床302及與該第一蓄熱床301及該第二蓄熱床301連接的燃燒室303，該雙塔蓄熱式焚化爐300與該第一管路100連接，高溫燃燒氧化該第一管路100之第一氣體及第二氣體；第四管路320，一端連接該雙塔蓄熱式焚化爐300，另一端連接一煙囪330，以供將經該雙塔蓄熱式焚化爐300處理之第一氣體排放出大氣中；第一控制閥組310，係設置於該第一管路100及該第四管路320與該雙塔蓄熱式焚化爐300連接處，以供切換控制進出該蓄熱式焚化爐300氣體的流向，而該第一控制閥組310係有流通控制閥311、312、313、314，而該些流通控制閥311、312、313、314可為二通閥、三通閥或四通閥；以及第二控制閥組210，係設置於該緩衝管路200的兩端，其中，該第二控制閥組210係有複數調節控制閥211、212，該調節控制閥211、212可為二通閥，亦可與進氣控制閥120合併為三通閥，於本實施例中，該調節控制閥211、212為二通閥。

當該雙塔蓄熱式焚化爐300之第一控制閥組310於切換控制前數秒，該第二控制閥組210之調節控制閥211、212開啟，該進氣控制閥120、該空氣控制閥131及該廢氣控制閥141關閉，此時藉由該風車110形成風壓以抽吸第一氣體於該第一管路100中，該第一氣體經由該調節控制閥211流向該緩衝管路200以推擠該緩衝管路200中的第二氣體，並將該第二氣體經由該調節控制閥212流至該雙塔蓄熱式焚化爐300。

當該第二氣體經由該第一管路100流經該第一控制閥組310進入到該第一蓄熱床301後將該第一管路100、該第一控制閥組310及該第一蓄熱床301中之第一氣體全部推送制該第二蓄熱床303後，該第一控制閥組310立即進行切換。

當該第一氣體充滿該緩衝管路200及第二氣體全數流出該調節閥控制212後，該第一控制閥組310亦完成切換後，該進氣控制閥120、該空氣控制閥131及該廢氣控制閥141開啟，該調節控制閥211、212關閉，該第一氣體藉由該進氣控制閥120控制進入該第一管路100，並藉由該風車110形成風壓以抽吸該第一管路100中之第一氣體，以供將該第一氣體直接輸送該至該雙塔蓄熱式焚化爐300以進行熱氧化處理。同時，藉由該空氣控制閥131控制第二氣體進入該第二管路130，且該第二氣體經由該第二管路130流向該緩衝管路200時，將會推擠或推動該緩衝管路200中的第一氣體經由該第三管路140流至該風車110之入口端。

第三管路140的設置目的，係在該蓄熱式焚化爐300切換期間導入緩衝管路200的第一氣體(暫存廢氣)，於蓄熱式焚化爐300非切換的正常運轉期間，把暫存的第一氣體導回風車前，再經該第一管路100到該蓄熱式焚化爐300熱氧化處理掉。

其中，該第三管路140的管徑較該第一管路100的管徑小，只需滿足在該雙塔蓄熱式焚化爐300於切換的周期內，例如90秒，在這90秒之內將該緩衝管路200內的第一氣體輸送回該風車110即可，若該第三管路140的管徑過大，且該調節控制閥211為開啟時，則會造成該第一氣體於該風車110內循環；因此通常該第三管路140的管徑設計為該第一管路100之管徑之1/5至1/20，亦可於該第三管路140上再增設一個廢氣控制閥141(如二通閥)以限制流量，二通閥可選用蝶閥。

此外，該雙塔蓄熱式焚化爐300係包括有設有第一蓄熱床301、第二蓄熱床302、以及與該第一蓄熱床301及該第二蓄熱床302連接的燃燒室303，該第一蓄熱床301及第二蓄熱床302填有蓄熱材304，如：陶瓷、金屬、金屬氧化物、礫石或以上之物質組合所組成者。

請參閱第4圖及第5圖，係為本創作之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統之第一實施例與第二實施例圖。如圖所示，皆與上述第3圖所示大致相同，主要差異在於該緩衝管路200形狀為往復規則排列或不規則彎曲方式排列置放。

請參閱第6圖，係為本創作之雙塔蓄熱式焚化爐切換峰值削減系統之第三實施例圖。舉一實施例說明本案之運作流程，請參閱下列表一及第6圖所示，雙塔式蓄熱焚化爐系統，一般其流通閥每一次切換間隔約90~120秒(操作需求仍可適度延長或縮短)，每次切換開始到閥門到達定位的時間約1秒。目前業界已有實廠實施例在此實施例切換間隔為120秒，閥門開關到達定位時間需費時0.8秒。於本實施案例雙塔蓄熱式焚化爐之設計風量為2199NCMH，熱回收效率為95%，因流向切換致RTO蓄熱床內未被處理之VOC廢氣被排出的總體積為1.06m³ 。

上述實施例之緩衝管路200採用直徑400mm，總長度為10m，體積為1.25m³ ，大於揮發性有機化合物廢氣被排出的總體積1.06m³ ，於現場實施時若直立一10m直管，則高度偏高，容易被空間所侷限且施工固定的困難性增加，因此將其10m的總長均分成四等份，每段各2.5m，垂直擺放、首尾相連且有規則的排列，即如第4圖所示。經由管路壓損計算，在系統風量2199NCMH時(請參閱表一之管路編號※1)，緩衝管路200的總壓損為1.56mmAq，對整體系統壓損746mmAq幾無影響。而本實施例之第三管路140，可採用1” SUS304標準管(ID：27.9mm)，由緩衝管路200接回風車110入口端，總長度為3m，風車110運轉前後靜壓為746mmAq。以管路壓損程式計算(請參閱表一之管路編號※2)，如表一及第6圖所示，可得到第三管路140在此壓差條件下，其迴流的風量為118NCMH。由於迴流風量118NCMH只佔風車110推送風量2199NCMH的5.4%，對風車110而言，對其處理吸入廢氣的能力影響小。

除此之外，於實際產業風管尺寸設計係以管路之風量、壓損、長度等基本參數設計，其為管路設計者之基本概念，凡可達到系統操作上之基本需求，其管路必然趨向於一合理設計尺寸，且雙塔式蓄熱焚化爐根據市場需求有差異極大之風量規模(小則數百CMH，大則數十萬CMH)，故於本創作之緩衝管路200其長度直徑比為10~200之間，且該緩衝管路200為一種長條管狀之結構，並非習知技術之槽體狀，當流體在流經本創作之緩衝管路200時，可以理想流體在該緩衝管路200中易形成近似所謂的活塞流，形成管路中之廢氣的流動。

故本創作確實藉由推動長條管狀的緩衝管路內的流動氣體，產生緩衝暫存及濃度區隔的作用，大幅削減雙塔蓄熱式焚化爐流向切換引起的高濃度廢氣排放峰值。

綜上所述，僅為本創作之較佳可行實施例，非因此即侷限本創作之專利範圍，舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為之等效結構變化，均理同包含於本創作之範圍內，合予陳明。