CN106196125B - 一种应用于焚烧装置的废气处理结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于焚烧装置的废气处理结构，包括换热主体，所述换热主体包括有沿着水平方向排列的气气换热器单元，所述换热主体的左端设置有排风风机，所述换热主体的右端设置有热解室，所述换热主体各个相邻的气气换热器单元之间的通道连通并形成废气去程流道和烟气返程流道，靠换热主体左侧的所述气气换热器单元内设有新风通道；该废气处理装置采用串联多个气气换热器单元以提高热交换效率的设计，不但可以大幅降低设备的占有空间和安装难度，而且利用废气热解后排出的烟气前级高温余热对进入待热解的有机废气进行预热以节省热解所补偿的热能，烟气后级低温余热直接产生清洁热风返回给设备的烘干系统使用。

Description

一种应用于焚烧装置的废气处理结构

技术领域

本发明涉及有机废气焚烧技术领域，特别是一种应用于焚烧装置的废气处理结构。

背景技术

软包装及涂布行业普遍使用凹版印刷机和涂布机，以上设备在烘干油墨、胶水和涂层的过程中都会排放大量的有机废气，对大气产生严重污染。目前有企业采用蓄热式焚烧炉（RTO）对有机废气进行热解氧化处理，由于RTO设备需要包括两个大型存放蓄热陶块的储罐而体型庞大，大部分超过3层楼的高度，很多企业受场地的限制而无法安装，庞大的体型因无法整体运输而必须在用户现场安装，造成安装难度大，安装周期长，设备造价高。还有，蓄热式焚烧炉由于需要频繁切换蓄热罐的气流方向，在切换过程容易造成周期性的短暂热解不充分，频繁切换的有机废气处理流程使执行和控制系统复杂，造价高昂，故障率偏高，大量的蓄热陶块造成大风阻使风机能耗很高。通常RTO设备采用对车间内的多台设备所产生的有机废气集中处理，当在某个时段只有小部分设备运行时就出现大马拉小车的情形，因印刷或涂布有机废气排气量和废气浓度值的在不同时段时变化量很大，RTO设备很难适应大幅度变化的废气处理工况，在有机废气处理量较少时大大增加了运行成本。

另外，几乎所有产生有机废气的设备都需要使用热风，之前由于受场地的限制，有机废气处理装置只能选择远离设备的场地放置，由于热风不适合远距离输送，只能通过把有机废气焚烧余热通过导热油做导热介质输送，最后再把导热油的热量重新转为热风供设备使用，这样一来就多了一番周折，既加大了设施的投入，也增加了控制环节。

公开的技术中有一种处理装置，具体参照公开号为CN 104482557 A的《工业废气处理和热能回收装置及处理废气和回收热能方法》，其中提到了废气处理回热装置内部装有脱硝装置和换热器，下部装有一组冷凝液排出口，另一端通过管道与轴流风机连接，所述的换热器通过管道与自来水管、热水箱、换热机组相连接，所述的管道上装有一组变频水泵，所述的冷凝液排出口通过管道与冷凝水箱连接。工业锅炉产生的废气经由烟气管道通向废气处理回热装置内，通过安装在废气处理回热装置前端的脱硝装置对烟气进行处理，将烟气中的氮化物去除，同时去除氮化物的反应中冷凝而成的液体通过冷凝液排出口沿着管道排入冷凝水箱中；通过安装在废气处理回热装置内的换热器内不断流动的低温载冷剂，将废气中的热量吸收到载冷剂中，载冷剂吸收热量后，温度升高，并通过换热机组内的蒸发器，将热量释放给制冷剂，变频水泵不断运行，通过换热机组内的冷凝器把制冷剂中的热量，包括机组运行中耗电所产生的热能，一并传递到使用热水中，制取了高温洗浴用水或泡池等用水，形成了热能循环利用。但是在实践中，这种装置还是占用大量的空间，安装和维护较复杂，直接影响技术的推广应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种应用于焚烧装置的环保节能的废气处理结构，符合环保技术领域。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种应用于焚烧装置的废气处理结构，包括换热主体，所述换热主体包括有沿着水平方向排列的气气换热器单元，所述换热主体的左端设置有排风风机，所述换热主体的右端设置有热解室，所述换热主体各个相邻的气气换热器单元之间的通道连通并形成废气去程流道和烟气返程流道，靠换热主体左侧的所述气气换热器单元内设有新风通道，靠换热主体左侧的所述气气换热器单元上设置有与新风通道连通的热风出口和新风入口，所述热解室的入口端与换热主体的废气去程流道出口端连通，所述热解室的出口端与换热主体的烟气返程流道进口端连通，所述换热主体上设置有与废气去程流道连通的废气入口，所述烟气返程流道的出口端与排风风机连通，所述换热主体上设置有与烟气返程流道连通的冷却器。

作为一个优选项，所述热解室内置有导流板和加热器。

作为一个优选项，所述加热器为电热管或燃气燃烧器。

作为一个优选项，所述气气换热器单元为金属叠片式气气换热器单元或管壳式气气换热器单元。

作为一个优选项，所述换热主体各个相邻的气气换热器单元之间设置有外置的密封连接腔。

作为一个优选项，所述冷却器为翅片管换热器。

作为一个优选项，所述冷却器连接有冷却水进水管和蒸汽出汽管。

作为一个优选项，所述气气换热器单元、热解室的外壁或内壁设有隔热层。

作为一个优选项，所述热解室和冷却器上设置有温度控制器。

本发明的有益效果是：该废气处理装置采用串联多个气气换热器单元以提高热交换效率的设计，不但可以大幅降低设备的占有空间和安装难度，而且利用废气热解后排出的烟气前级高温余热对进入待热解的有机废气进行预热以节省热解所补偿的热能，烟气后级低温余热直接产生清洁热风返回给设备的烘干系统使用。同时可以适应有机废气流量和浓度变化，通过加热器和冷却器调节装置内部的温度，既保障有足够的温度使有机废气完全热解，有又能防止温度过高发生危险。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明另一种实施方式的结构示意图；

图3是本发明的工作示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中会涉及一些特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现，即所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。此外需要说明的是，下面描述中使用的词语“前侧”、“后侧”、“左侧”、“右侧”、“上侧”、“下侧”等指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向，相关技术人员在对上述方向作简单、不需要创造性的调整不应理解为本申请保护范围以外的技术。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定实际保护范围。而为避免混淆本发明的目的，由于熟知的制造方法、控制程序、部件尺寸、材料成分、电路布局等的技术已经很容易理解，因此它们并未被详细描述。参照图1，一种应用于焚烧装置的废气处理结构，包括换热主体1，所述换热主体1包括有沿着水平方向排列的气气换热器单元2，所述换热主体1的左端设置有排风风机3，所述换热主体1的右端设置有热解室4，所述换热主体1各个相邻的气气换热器单元2之间的通道连通并形成废气去程流道5和烟气返程流道6，靠换热主体1左侧的所述气气换热器单元2内设有新风通道7，靠换热主体1左侧的所述气气换热器单元2上设置有与新风通道7连通的热风出口71和新风入口72，所述的新风流道7与其所在气气换热器单元2的烟气返程流道6产生换热。所述热解室4的入口端与换热主体1的废气去程流道5出口端连通，所述热解室4的出口端与换热主体1的烟气返程流道6进口端连通，所述换热主体1上设置有与废气去程流道5连通的废气入口11，废气去程流道5的气流与其所在的气气换热单元2的烟气返程流道6的气流产生换热，所述烟气返程流道6的出口端与排风风机3连通，所述换热主体1上设置有与烟气返程流道6连通的冷却器8。废气去程流道5、烟气返程流道6以及新风流道7实质为换热器内的流道，其中废气去程流道5的空气与烟气返程流道6的空气相互隔离逆向流动并相互换热。同样原理，新风通道7的空气与烟气返程流道6的空气相互隔离逆向流动并相互换热。

参照图3，在实际工作时，废气处理结构与烘箱连接，其中所述热风出口71与烘箱的新风总入风口连接，废气入口11与烘箱的废气总出风口连接，所述的排风风机3与烟囱连接。

为解决现有技术的不足，本发明根据凹版印刷和涂布设备的基本特征，设计出一种节约场地并适合上述单台设备配套使用的有机废气处理装置，可连续无间断地将有机废气充分热解以实现尾气达标排放。利用废气热解后排出的烟气前级高温余热对进入待热解的有机废气进行预热以节省热解所补偿的热能，烟气后级低温余热直接产生清洁热风返回给设备的烘干系统使用。同时可以适应有机废气流量和浓度变化，通过加热器和冷却器调节装置内部的温度，既保障有足够的温度使有机废气完全热解，有又能防止温度过高发生危险。

另外的实施例，参照图1的一种应用于焚烧装置的废气处理结构，其中此处所称的“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。实施例包括换热主体1，所述换热主体1包括有沿着水平方向排列的气气换热器单元2，其中所述气气换热器单元2沿着长度方向首尾连接形成长条状的换热主体1。所述换热主体1的左端设置有排风风机3，所述换热主体1的右端设置有热解室4，所述热解室4内置有导流板41和加热器42。热解室4的加热器42有两方面的功能，一方面在装置冷启动时对内部进行预热，另一方面当有机废气浓度过低氧化热量不足以维持足够的热解温度时补充热量。有机废气要达到充分热解除了需要达到额定的温度外，还需要在这个温度下保持至少1秒多的时间，所以热解室4要根据有机废气的流量来设计其容积，而在热解室内设置导流板41防止在内部形成死角区域，防止部分空气停留时间过长占据了内部空间。所述加热器42为电热管，加热容易，适合在工作环境要求较高的场合使用。所述气气换热器单元2为金属叠片式气气换热器单元，具体在本实施例中为耐温800℃以上的不锈钢叠片气气换热器。排风风机3也承担两方面的任务，一方面通过负压驱动使有机废气和烟气在本装置内流动，另一方面把烟气排出室外。所述换热主体1各个相邻的气气换热器单元2之间的通道连通并形成废气去程流道5和烟气返程流道6，靠换热主体1左侧的所述气气换热器单元2内设有新风通道7，靠换热主体1左侧的所述气气换热器单元2上设置有与新风通道7连通的热风出口71和新风入口72，即在排风风机3一侧的气气换热器单元2中最少有一个单独与其所在气气换热单元的烟气返程流道6产生换热的新风空气流道7，所述的新风空气流道7设有新风入口72和热风出口71。所述热解室4的入口端与换热主体1的废气去程流道5出口端连通，所述热解室4的出口端与换热主体1的烟气返程流道6进口端连通，即该废气入口11与其右方的所有气气换热器单元2所串通的废气去程流道5连通至热解室4的进风口；所述的热解室的回风口与右端的气气换热器单元2连接并与所有的气气换热器单元2所串通的烟气返程流道6连通至排风风机3。所述换热主体1上设置有与废气去程流道5连通的废气入口11，具体在本实施例中，废气入口11设置在靠换热主体1左侧但非最左边的一个气气换热器单元2上。所述烟气返程流道6的出口端与排风风机3连通，所述换热主体1上设置有与烟气返程流道6连通的冷却器8，即所述的烟气返程流道6中串接有冷却器8，所述的冷却器8设有冷却水流量控制器83，以控制冷却器8的冷却水、冷却液的流速，进而控制冷却效率。所述冷却器8为翅片管换热器，其结构紧凑而轻巧，且效率高，很适合用于本发明中。所述冷却器8连接有冷却水进水管81和蒸汽出汽管82，保证冷却效率。所述热解室4和冷却器8上设置有温度控制器，便于废气处理结构的智能控制。在本实施例中，冷却器8的蒸汽出汽管82通过管道连接其他的用热设施或直接排放，加热器42和冷却水流量控制器83与温度控制器连接。冷却器8设置在烟气返程流道6中温度在200～400℃之间的区域，如果设置在温度较低的区域，冷却效果不好，而且冷却水只从冷水变成热水不能大部分转换成蒸汽导致耗水量过大。如果设置在温度太高的区域，会使冷却器8在注水和停水两种状态下的大温差的骤冷骤然所产生大的应力易受损。由于冷却器8设在200～400℃的区域，冷却水在吸收烟气的热量后全部或大部分形成蒸汽从蒸汽出汽管82出口排出，利用水的蒸发带走热量会节约用水和减少冷却器8体积。

针对常用的7色或以上的凹版印刷机和大型涂布机，其机器总长度都在18米以上，在设备内侧位置有接近于设备长度的约2米宽的狭长可用空间。跟传统技术不同，本发明装置的外形特征为长条状，这样很容易设计出适合上述尺寸空间摆放的装置。

有机废气在达到760℃时可充分热解，其排放尾气基本达标，而对于冷启动阶段或低浓度的有机废气热解必须提供额外热量才可以达到这个温度，有机废气通过换热器吸收烟气的热量后再热解将会节约热解室额外补充热量。由于有机废气在热解过程的氧化反应自身会析出热量，较高浓度的有机废气热解有可能不需要额外补充热量甚至需要散热以防止系统过热，其中也包括需要降低的烟气排放温度避免抽风风机高温受损。所以，热交换、加热和冷却功能是本发明分别实现节能、环保和安全的所采取的主要手段。

由于烟气与有机废气存在约700℃的温差，所以换热器必须让两种气体有足够的换热时间和换热面积才能保证较充分的热交换，本发明所采取的方法是串联多个气气换热器单元2以提高热交换效率。

有机废气在热解室4热解时额定温度控制在760～800℃之间较为合适，温度过低会造成有机废气热解不充分使烟气排放不达标，温度过高会浪费能耗甚至损坏设备。影响热解室4温度最主要的因素为有机废气的流量和浓度以及加热器的供热量，在有机废气浓度低造成热解温度低于760℃时，可以通过电热管补充不足部分的温度，当有机废气浓度过高析出太多氧化反应热量导致热解室温度超过800℃时，可通过冷却器8对烟气返程流道6中的烟气进行降温，使待热解的有机废气不能吸收过多的烟气余热，这样可以让热解室4的温度降下来。通过温度控制器分别对电热管的电热开关和冷却器8的冷却水流量控制器83的流量的控制，可精确调节热解室4在合适的温度范围，以保障烟气排放达标和防止装置过热。

进入热解室前的空气称为有机废气或废气，离开热解室后的空气称为烟气。

薄膜印刷及涂布需要使用大量热风对油墨和涂层烘干，之前需要消耗电力或燃料对新风进行加热。烟气前级高温余热转移至待热解的有机废气，还有后级低温余热可以利用，在烟气返程流道6与废气去程流道5的空气完成换热后，烟气接下来继续通过的后续的气气换热器单元2与新风进行换热，新风入口72进入的环境空气吸收烟气后级余热后可获得带有一定温度的清洁热风，这些热风通过印刷或涂布设备的烘干风机吸取从热风出口71进入印刷或涂布设备的烘干系统使用，可以节约大量的烘干热风加热能源，在解决环保的同时也实现节能。另外，烟气余热通过后级转移后温度进一步降低，减少高温烟气对排风风机3的热损伤，另外，烟气降温可以缩少其体积，可降低排风风机的额定风量。

另外的实施例，参照图2的一种应用于焚烧装置的废气处理结构，包括换热主体1，所述换热主体1包括有沿着水平方向排列的气气换热器单元2，所述换热主体1的左端设置有排风风机3，所述排风风机3通过低温烟气连接管14与换热器主体1连接。所述换热主体1的右端设置有热解室4，所述换热主体1各个相邻的气气换热器单元2之间的通道连通并形成废气去程流道5和烟气返程流道6，其中废气去程流道5通过高温废气连接管13与热解室4连接，烟气返程流道6通过高温烟气连接管12与热解室4连接。通过上述管道把热解室4、排风风机3与换热主体1分离放置在附近或室外并通过管道连接，可以避免热解室表面散热导致周围环境温度升高，也避免排风风机3的噪音影响。靠换热主体1左侧的所述气气换热器单元2内设有新风通道7，靠换热主体1左侧的所述气气换热器单元2上设置有与新风通道7连通的热风出口71和新风入口72，所述热解室4的入口端与换热主体1的废气去程流道5出口端连通，所述热解室4的出口端与换热主体1的烟气返程流道6进口端连通，所述换热主体1上设置有与废气去程流道5连通的废气入口11，所述烟气返程流道6的出口端与排风风机3连通，所述换热主体1上设置有与烟气返程流道6连通的冷却器8。所述热解室4内置有导流板41和加热器42，所述加热器42为燃气燃烧器，对于有燃气设施的用户，采用燃气加热比电加热的能源成本要低。在本实施例中，采用燃气燃烧器的所述加热器42设有燃气流量控制器，所述加热器42受温度控制器控制，所述加热器42套有防风筒，所述防风筒设有透气孔。所述换热主体1各个相邻的气气换热器单元2之间设置有外置的密封连接腔9，降低气流在交接处散失的机会。另外在本实施例中气气换热器单元2与热解室4之间也外置有密封连接腔9。所述气气换热器单元2、热解室4的外壁或内壁设有隔热层，减少热量向外的散失，在本实施例的密封连接腔9的内壁也设有隔热层。所述气气换热器单元2为管壳式气气换热器单元，管壳式气气换热单元的换热效率比叠片式气气换热单元稍低，但其结构简单造价较低且清洗方便，适合处理含粉尘颗粒的有机废气。

在实践中，废气处理结构与周边设备和设施的连接方法是：热风出口71与凹版印刷机或涂布机烘干系统的总进风口连接，废气入口11与印刷或涂布机的总废气排风管连接，冷却器8的冷却水进水管81与水泵或自来水管连接，冷却水4的蒸汽出汽管82通过管道连接其他的用热设施或直接排放，加热器42和冷却水流量控制器83与温度控制器连接。

空气在整个系统内部的流程是：环境新风经过滤网→新风入口72→新风流道7→热风出口71→印刷或涂布设备总进风口→印刷或涂布设备烘干风机→温度调整器→烘箱→废气总排风口→废气入口11→废气去程流道5→热解室入口→加热器42→热解室出口→烟气返程流道6前段→冷却器8→烟气返程流道6后段→排风风机3→烟囱→室外。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。根据印刷或涂布设备的摆放和运行方向，本发明可以整个左右对调或上下翻转放置，在本发明装置的上方或上方可以放置原印刷或涂布设备的单元风机和相关管道，几乎不需要增加投影占地面积。本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

经过实践证明，该设计具有以下优点：

1、由多个在长度方向串接的气气换热器单元2组成的热交换系统，保持有足够长的热交换路径以保证热交换效率，又可以避免了单一换热部件体型过大造成制作、运输和安装的不便。

2、由于本发明的结构可设计成长条状，高度和宽度尺寸较少，完全适合设置于车间内长形的凹版印刷和涂布设备的机台旁边配套使用而无需新增场地，也适用于靠车间外墙一侧安装而较少占用通道。

3、有机废气热解所产生烟气前级高温余热用于废气热解前的预热，节约热解室辅助供热，烟气后级低温余热直接产生清洁的热风立即返回至印刷或涂布的烘干系统使用而充分节能，热风无需通过长距离的管路输送，也不需要通过换热介质（如导热油）转换成热风，减少了热回收设施的投入，也减少了热量转换和传送过程的热损失。

4、本发明可实现无间断连续式废气处理，无需切换风向，操作控制简单，可靠性高。比蓄热式焚烧炉风阻少，风机耗电少。可以自动跟随有机废气的浓度或流量的变化调节装置内部的温度，既保障有足够的温度使有机废气完全热解保证烟气排放达标，有又能通过冷却器装置防止因有机废气浓度过高时析出过多的氧化热导致系统温度过高而发生危险。

5、本发明可对每台印刷或涂布设备单独配套，作为印刷和涂布设备的整体组成部分，可实现相互之间的自动化联动，避免了传统技术中多台设备共用废气处理系统所面临的大幅度变化的废气排放量与废气处理系统额定工况难以匹配的问题，而且可以根据实际情况所需要的投资废气处理系统，解决了为以后扩产需要预留废气处理设备装机容量的浪费。

Claims (7)

1.一种应用于焚烧装置的废气处理结构，其特征在于：包括换热主体(1)，所述换热主体(1)包括有沿着水平方向排列的气气换热器单元(2)，所述换热主体(1)的左端设置有排风风机(3)，所述换热主体(1)的右端设置有热解室(4)，所述换热主体(1)各个相邻的气气换热器单元(2)之间的通道连通并形成废气去程流道(5)和烟气返程流道(6)，靠换热主体(1)左侧的所述气气换热器单元(2)内设有新风通道(7)，靠换热主体(1)左侧的所述气气换热器单元(2)上设置有与新风通道(7)连通的热风出口(71)和新风入口(72)，所述热解室(4)的入口端与换热主体(1)的废气去程流道(5)出口端连通，所述热解室(4)的出口端与换热主体(1)的烟气返程流道(6)进口端连通，所述换热主体(1)上设置有与废气去程流道(5)连通的废气入口(11)，所述烟气返程流道(6)的出口端与排风风机(3)连通，所述换热主体(1)上设置有与烟气返程流道(6)连通的冷却器(8)，废气去程流道(5)、烟气返程流道(6)以及新风流道7实质为换热器内的流道，其中废气去程流道(5)的空气与烟气返程流道(6)的空气相互隔离逆向流动并相互换热，同样原理，新风通道(7)的空气与烟气返程流道(6)的空气相互隔离逆向流动并相互换热，所述气气换热器单元(2)为金属叠片式气气换热器单元或管壳式气气换热器单元，所述换热主体(1)各个相邻的气气换热器单元(2)之间设置有外置的密封连接腔(9)，所述冷却器(8)设置在烟气返程流道(6)中温度在200～400℃之间的区域。

2.根据权利要求1所述的一种应用于焚烧装置的废气处理结构，其特征在于：所述热解室(4)内置有导流板(41)和加热器(42)。

3.根据权利要求2所述的一种应用于焚烧装置的废气处理结构，其特征在于：所述加热器(42)为电热管或燃气燃烧器。

4.根据权利要求1所述的一种应用于焚烧装置的废气处理结构，其特征在于：所述冷却器(8)为翅片管换热器。

5.根据权利要求1或4所述的一种应用于焚烧装置的废气处理结构，其特征在于：所述冷却器(8)连接有冷却水进水管(81)和蒸汽出汽管(82)。

6.根据权利要求1所述的一种应用于焚烧装置的废气处理结构，其特征在于：所述气气换热器单元(2)、热解室(4)的外壁或内壁设有隔热层。

7.根据权利要求1或4所述的一种应用于焚烧装置的废气处理结构，其特征在于：所述热解室(4)和冷却器(8)上设置有温度控制器。