CN109681892A - 废气焚烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废气焚烧装置，包括壳体、加热腔、换热管、分隔管套、挡风件、多孔分隔板、废气入口、烟气出口、散热出口、散热通道、风阀、末端换热器和抽风机；所述的加热腔、换热管、分隔管套、挡风件、多孔分隔板设置于壳体内部，换热管为多排多层或多列放置，相邻换热管之间具有空间；挨近烟气出口附近的烟气流道由近到远对应设置风阻系数由大到小的挡风件；壳体靠废气入口端的一侧设有烟气出口，壳体中段附近一侧设有散热出口，与散热出口连通的散热通道内设有风阀，烟气出口、散热通道与末端换热器连接，末端换热器与抽风机连接。可节省加热腔的热量补充，另一方面，烟气把热量转移给废气后使烟气排放温度大幅降低。

Description

废气焚烧装置

技术领域

本发明涉及一种气体焚烧装置，具体涉及一种针对有机废气的焚烧和余热利用装置，属于环保和节能技术领域。

背景技术

对于有机废气的治理，现时普遍采用蓄热式焚烧(RTO)对有机废气进行高温分解实现达标排放，RTO设备由于结构复杂，导致成本高昂和容易出现故障，比如阀门频繁切换容易出现漏风故障导致烟气排放不达标，还有RTO的蓄热陶瓷形成很大的风阻，风机能耗很高。再有RTO因散热能力有限，不能适合较高浓度的有机废气处理。另外，RTO在余热回用方面也存在问题，不能解决炉体在预热阶段时外部设备的临时用热需求。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，设计出一种适用于中高浓度的废气焚烧和余热回用的装置，该装置在实现达标排放的同时更可以节约废气治理的投资成本和运行成本。

本发明可以采取如下技术方案:

一种废气焚烧装置，包括壳体、加热腔、换热管、分隔管套、挡风件、多孔分隔板、废气入口、烟气出口、散热出口、散热通道、风阀、末端换热器和抽风机；所述的加热腔、换热管、分隔管套、挡风件、多孔分隔板设置于壳体内部，所述的换热管设置于废气入口与加热腔之间，所述的多孔分隔板设置于换热管的靠近废气入口端的管口上；所述的换热管的靠近废气入口端的管口与多孔分隔板的圆孔紧密配合，多孔分隔板将换热管的管内与管外的区间分隔，换热管的靠近废气入口端的管口与废气入口连通，换热管另一端管口的管内管外空间均与加热腔连通；换热管为多排多层或多列放置，相邻换热管之间具有空间，该空间形成烟气流道；壳体靠废气入口端的一侧设有烟气出口，壳体中段附近一侧设有散热出口，与散热出口连通的散热通道内设有风阀，烟气出口、散热通道与末端换热器连接，末端换热器与抽风机连接。

本发明解决问题还可以进一步采取以下改进措施：

进一步改进为：所述的壳体设有隔热层。

所述的换热管为多根，摆放方式为上下多层水平设置或前后左右多排多列竖立设置。

进一步改进为：每根换热管中，分段与分段之间套有分隔管套。

进一步改进为：所述的分隔管套将相邻的换热管分隔开一定的空间。

进一步改进为：所述的加热腔设有燃气燃烧机或电热管。

进一步改进为：所述的末端换热器为气液换热器或气气换热器。

进一步改进为：所述的换热管和分隔管套为陶瓷材料制成。

进一步改进为：挨近烟气出口附近的烟气流道由近到远对应设置风阻系数由大到小的挡风件。

上述技术方案具有这样的技术效果:

1、废气与烟气通过换热管壁进行热交换，废气在进入加热腔前吸收大量烟气余热，可节省加热腔的热量补充，另一方面，烟气把热量转移给废气后使烟气排放温度大幅降低。

2、因设置于壳体一端靠一侧面的非对称的烟气出口导致壳体内部烟气流动分布不均匀，使壳体烟气出口端对面一带成为烟气流道死角区域而降低换热效率，通过挡风件的设置可以修正气流方向，使烟气在大部分区域内的流动方向与换热管轴向基本一致，解决了换热区域的死角问题，并通分隔管套形成一定的紊流使高温烟气接触换热管壁更加充分和均匀，有利于提升换热管内外空气的换热效率。

3、设置于抽风机吸风口之前的末端换热器，可以将烟气余热充分吸收回用，可以通过换热器产生清洁热风或热水或热油，实现节能效益，同时，烟气温度的进一步降低将对抽风机的运行更加有利。

4、可比RTO适应浓度更高的有机废气处理，当焚烧浓度较高的废气时，有可能在停止从外部对加热腔提供热量的情况下，因高浓度有机废气氧化产生的大量热量会逐步累积，使设备内部温度超过安全极限，在上述情况下，可通过散热出口将大量高温烟气提前排出，维持设备在安全的温度范围。另外，在焚烧装置预热过程中，通过散热出口可以提前获取高温烟气给末端换热器提供热量，即焚烧设备在没有进入废气焚烧程序时可提前输出热量给外部的用热设备使用而节省时间。

5、由于废气和烟气之间只采用换热管作为换热介质，相对于RTO的蓄热陶块或蜂窝陶瓷，其内部的风阻大幅降低，大大节省风机能耗。本发明的结构比RTO简单，设备运行更稳定可靠。

附图说明

图1是实施例1的主体结构示意图。

图2是图1的A-A方向剖面示意图。

图3是实施例1的部件结构示意图。

图4是实施例3的部件结构示意图。

图5是实施例4的主体结构示意图。

图6是图1的一部分的局部放大示意图。

图7是图1的另一部分的局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行具体描述。

实施例1：如图1、图2、图3、图6、图7所示，一种废气焚烧装置包括壳体1、加热腔2、换热管3、分隔管套31、挡风件4、多孔分隔板5、废气入口6、烟气出口7、散热出口8、散热通道81、风阀9、末端换热器10和抽风机11；所述的加热腔2、换热管3、分隔管套31、挡风件4、多孔分隔板5设置于壳体1内部，所述的换热管3设置于废气入口6与加热腔7之间，每根换热管3中，分段与分段之间套有分隔管套31，所述的多孔分隔板5设置于换热管3的靠近废气入口6端的管口上；所述的换热管3在其靠近废气入口6端的管口与多孔分隔板5的圆孔紧密配合，多孔分隔板5将换热管3的管内与管外的区间分隔，换热管3的靠近废气入口6端的管口与废气入口6连通，换热管3另一端的管口的管内管外空间均与加热腔2连通；换热管3为多排多层水平放置，分隔管套31将换热管3相互之间分隔开一定的空间；在挨近烟气出口7附近的多层换热管3外空间由上至下设置由大到小风阻系数的挡风件4；壳体1靠左端上方设有烟气出口7，壳体1中段附近设有散热出口8，与散热出口8连通的散热通道81内设有风阀9，烟气出口7、散热通道81与末端换热器10连接，末端换热器10与抽风机11连接。

所述的壳体1设有隔热层15；

所述的换热管3为多根，摆放方式为上下多层水平排列；

所述的分隔管套31将两根对应的换热管3紧密连接(如图3)。

所述的分隔管套31将相邻的换热管3分隔开；

所述的换热管与其上下层之间的换热管的投影位置错开并且对称；(如图2)

所述的换热管3上下层的分隔管套31的位置相互错开。

所述的加热腔2设有燃气燃烧机12；

所述的末端换热器10为气液换热的盘管换热器；

所述的换热管3和分隔管套31均为陶瓷材料，两者采用耐高温粘结材料连接；

所述的风阀9为比例风阀。

工作原理

实施例1：如图1、图2、图3、图6、图7所示，受抽风机5驱动，VOCs废气13从废气入口的一端换热管管口进入，VOCs废气贯穿换热管后从另一端管口进入加热腔，通过高温热解后成为高温烟气14，烟气14通过各换热管之间的空间返回，最后从烟气出口经抽风机排出。换热管内的废气13与换热管外的烟气两者的流动方向相反，两者通过换热管管壁进行热交换，其目的是使废气在到达加热腔时温度接近或达到所需要的热解温度以节约加热能耗，同时降低烟气的排放温度。当焚烧高浓度废气呈现内部温度过高时，打开散热通道81内风阀9使部分烟气在中途经散热出口排出可实现降温，通过控制燃烧机的功率和风阀的开合度可将加热腔的温度控制在合适范围。

散热出口设置于壳体中段附近位置比较合适，如果散热出口太挨近加热腔，散热出口排出的烟气温度过高，会对管道和阀门造成损害，也会存在烟气在高温区域停留时间不足导致废气分解不充分造成烟气排放不达标的风险，如果散热出口太挨近烟气出口，排出的烟气温度过低会导致排热量不足够。

当焚烧浓度较低的有机废气时，需要通过燃烧机补充热量以维持加热腔有足够的温度保证废气充分热解实现排放达标，在这种情况下风阀处于闭合状态，当焚烧浓度较高的有机废气时因产生大量的氧化热量，燃烧机在停止工作时加热腔的温度仍然超出规定范围，在这种情况下风阀处于打开状态将部分高温烟气中途提前排出实现降温。

由于烟气出口和散热出口设置于壳体上方，导致烟气从加热腔返回时因负压方向会沿上方流动，造成靠左下方位置一带形成烟气流动的死角区域，降低换热管的整体换热效率，本发明在部分烟气流道设置挡风件4，修正烟气偏一侧流动的状况，其做法是在挨近烟气出口7附近的换热管外的烟气流道上设置一些挡风件，靠上层的烟气流道设置风阻系数较大的挡风件，往下方的烟气流道所设置的挡风件其风阻系数逐步减少，通过挡风件的作用，是烟气在换热管之间的流道尽量呈水平方向，让所有换热管外壁都能充分接触烟气以提高换热管整体的换热效率，多段套在换热管上的分隔管套可以在烟气流道上形成一定的紊流，避免烟气沿直线流动使部分烟气未充分接触换热管外壁就排出而降低换热效率。

上下层换热管的分隔管套的位置相互错开，一方面防止上下层分隔管套之间空间位置的相互干涉，也避免在同一烟气过风截面上分隔管套形成太大的挡风面积，出现大阻力的狭窄烟气流道。

受换热管的换热效率所限，加上焚烧高浓度有机废气时中途排放的高温烟气的进入，末端烟气还有一定的温度，末端换热器负责对这部分烟气进行热回收，采用气液换热的盘管换热器可以从烟气中获取热水或导热油，这部分余热可以通过保温管道远距离输送给其它用热设备或生活设施使用而实现节能。

在焚烧装置预热过程中，靠近加热腔部分的换热管首先升温，之后热量再慢慢往烟气出口方向传递，当早期预热阶段，从烟气出口排出的烟气温度非常低，不能给末端换热器提供较多热量，如果这个时段外部设备有用热需要，比如：外部设备的运行或预调试需要使用热水或热风，在这种情况下可以提前打开风阀，让靠近加热腔较高温度的烟气提前送入末端换热器，并根据用热需求量调节比例风阀的开合度控制热风的输出量，就可实现焚烧装置在预热阶段也同时对外输出热能以满足外部的临时用热需要，不需要等到焚烧装置达到工作温度时才对外提供热量，大大减少了等候时间。散热出口输出的热风可视作一个相对独立的热源解决外部临时用热的问题，解决了TRO等焚烧设备为解决临时用热要另外增加一个热风炉而加大了设备投资的问题。

实施例2：如图1、2、3：一种废气焚烧装置包括壳体1、加热腔2、换热管3、分隔管套31、挡风件4、多孔分隔板5、废气入口6、烟气出口7、散热出口8、散热通道81、风阀9、末端换热器10和抽风机11；所述的加热腔2、换热管3、分隔管套31、挡风件4、多孔分隔板5设置于壳体1内部，所述的换热管3设置于废气入口6与加热腔7之间，每根换热管3中分段与分段之间套有分隔管套31，所述的多孔分隔板5设置于换热管3的靠近废气入口6端的管口上；所述的换热管3靠近废气入口6端的管口与多孔分隔板5的圆孔紧密配合，多孔分隔板5将换热管3的管内与管外的区间分隔，换热管3靠近废气入口6端的管口与废气入口6连通，换热管3另一端管口的管内管外空间均与加热腔2连通；换热管3为多排多层水平放置，分隔管套31将上下左右的换热管3相互之间分隔开一定的空间；在挨近烟气出口7附近的多层换热管3外空间由上至下设置由大到小风阻系数的挡风件4；壳体1靠左端上方设有烟气出口7，壳体1中段附近设有散热出口8，与散热出口8连通的散热通道81内设有风阀9，烟气出口7、散热通道81与末端换热器10连接，末端换热器10与抽风机11连接。

所述的末端换热器10为气气换热的板式换热器；

所述的末端换热器10设有烟气通道和新风通道，其烟气通道连通烟气出口7至抽风机11，其新风通道是将进入的新风加热输出清洁热风。

余热输出采用热风输出方式适合于本发明与废气吸附脱附设备的配套使用，废气脱附所需要的热风因此可以就近提供，也适合于较短距离对热风有需要的场合。

其余跟实施例1一致

实施例3：如图1、图4：一种废气焚烧装置包括壳体1、加热腔2、换热管3、分隔管套31、挡风件4、多孔分隔板5、废气入口6、烟气出口7、散热出口8、散热通道81、风阀9、末端换热器10和抽风机11；所述的加热腔2、换热管3、分隔管套31、挡风件4、多孔分隔板5设置于壳体1内部，所述的换热管3设置于废气入口6与加热腔7之间，每根换热管3中分段与分段之间套有分隔管套31，所述的多孔分隔板5设置于换热管3的靠近废气入口6端的管口上；所述的换热管3的靠近废气入口6端的管口与多孔分隔板5的圆孔紧密配合，多孔分隔板5将换热管3的管内与管外的区间分隔，换热管3的靠近废气入口6端管口与废气入口6连通，换热管3另一端管口的管内管外空间均与加热腔2连通；换热管3为多排多层水平放置，分隔管套31将换热管3相互之间分隔开一定的空间；在挨近烟气出口7附近的多层换热管3外空间由上至下设置由大到小风阻系数的挡风件4；壳体1靠左端上方设有烟气出口7，壳体1中段附近设有散热出口8，与散热出口8连通的散热通道81内设有风阀9，烟气出口7、散热通道81与末端换热器10连接，末端换热器10与抽风机11连接。

所述的换热管3由陶瓷管组成；

所述的换热管3内部设置螺旋状导流片16；

所述的导流片16由耐高温金属片条拧成(如图4)。

其余跟实施例1一致。

为避免废气从换热管内直线穿行，实施例3在换热管内设置呈螺旋状的导热片可以使换热管内的废气旋转前行，实现管内废气与管内壁充分均匀接触以提高换热效率。

实施例4：如图5所示，一种废气焚烧装置包括壳体1、加热腔2、换热管3、分隔管套31、挡风件4、多孔分隔板5、废气入口6、烟气出口7、散热出口8、散热通道81、风阀9、末端换热器10和抽风机11；所述的加热腔2、换热管3、分隔管套31、挡风件4、多孔分隔板5设置于壳体1内部，所述的换热管3设置于废气入口6与加热腔7之间，每根换热管3中分段与分段之间套有分隔管套31，所述的多孔分隔板5设置于换热管3的靠近废气入口6一端的管口上；所述的换热管3的靠近废气入口6一端的管口与多孔分隔板5的圆孔紧密配合，多孔分隔板5将换热管3的管内与管外的区间分隔，换热管3靠近废气入口6端的管口与废气入口6连通，换热管3另一端管口的管内管外空间均与加热腔2连通；换热管3为多排多列竖立放置，分隔管套31将换热管3相互之间分隔开一定的空间；挨烟气出口7附近由近到远的换热管3外空间分别对应设置风阻系数由大到小的挡风件4；壳体1靠下端一侧设有烟气出口7，壳体1中段附近设有散热出口8，与散热出口8连通的散热通道81内设有风阀9，烟气出口7、散热通道81与末端换热器10连接，末端换热器10与抽风机11连接。

所述的壳体1设有隔热层15；

所述的换热管3为多根，摆放方式为多排多列竖立放置；

所述的分隔管套31将相邻的换热管3分隔开；

所述的加热腔2设有燃气燃烧机12；

所述的换热管为陶瓷管；

实施例4与其他实施例最大的差别是整个装置由卧式放置变成立式放置，采用竖立放置的方式可以减少场地占用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种废气焚烧装置，其特征是，包括壳体、加热腔、换热管、分隔管套、挡风件、多孔分隔板、废气入口、烟气出口、散热出口、散热通道、风阀、末端换热器和抽风机；所述的加热腔、换热管、分隔管套、挡风件、多孔分隔板设置于壳体内部，所述的换热管设置于废气入口与加热腔之间，所述的多孔分隔板设置于换热管的靠近废气入口端的管口上；所述的换热管的靠近废气入口端的管口与多孔分隔板的圆孔紧密配合，多孔分隔板将换热管的管内与管外的区间分隔，换热管的靠近废气入口端的管口与废气入口连通，换热管另一端管口的管内管外空间均与加热腔连通；换热管为多排多层或多列放置，相邻换热管之间具有空间，该空间形成烟气流道；壳体靠废气入口端的一侧设有烟气出口，壳体中段附近一侧设有散热出口，与散热出口连通的散热通道内设有风阀，烟气出口、散热通道与末端换热器连接，末端换热器与抽风机连接。

2.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：所述的壳体设有隔热层。

3.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：所述的换热管为多根，摆放方式为上下多层水平设置或前后左右多排多列竖立设置。

4.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：每根换热管中，分段与分段之间套有分隔管套。

5.根据权利要求4所述的废气焚烧装置，其特征是：所述的分隔管套将相邻的换热管分隔开一定的空间。

6.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：所述的加热腔设有燃气燃烧机或电热管。

7.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：所述的末端换热器为气液换热器或气气换热器。

8.根据权利要求4所述的废气焚烧装置，其特征是：所述的换热管和分隔管套为陶瓷材料制成。

9.根据权利要求1所述的废气焚烧装置，其特征是：挨近烟气出口附近的烟气流道由近到远对应设置风阻系数由大到小的挡风件。