一种能源回收式氧化装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及有机废气的氧化法净化技术领域，具体地说是一种能源回收式氧化装置。


背景技术：

[0002]
在整车的生产环节中涂装线是耗能最大的生产单元，其能耗占整车生产企业能耗的50％以上，能耗的费用直接影响企业的生产成本。国内生产涂装线的汽车生产企业由于没有废气焚烧系统及余热利用装置，烘干炉加热炉产生的高达200℃以上的烟气全部排到大气中，其中的热量也随之排放掉，造成极大的能源浪费。同时，烘干车身产生的废气没有得到处理直接排向大气，严重污染环境。
[0003]
汽车涂装线全面应用废气焚烧系统及余热回收利用的节能技术，对促进汽车涂装线节能降耗，提高汽车涂装线的市场竞争力有重要的意义。
[0004]
而汽车涂装线的有机废气浓度较低，废气温度较高，如何利用已有的高温能源，实现有机废气净化处理和最大程度控制能源消耗，是当前急需解决的问题。


技术实现要素：

[0005]
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种能源回收式氧化装置，通过氧化装置内置换热结构，将净化后高温烟气中携带的大量热量进行回收利用，传递给待净化有机废气；该装置将进出气体管道、热回收装置、加热装置、热回收调节装置、保温装置集成为一体，缩小了设备空间占用，减少了设备热能损失，实现了热能的高效利用。
[0006]
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0007]
一种能源回收式氧化装置，包括进气风管、热回收系统、加热系统、高温氧化室、高温稳流系统、热回收调节系统、出气风管、保温系统和仪器检测系统；所述高温氧化室设置在装置的中心位置，所述热回收系统设置在所述高温氧化室的外层；所述保温系统布置在装置的最外层；所述加热系统为燃烧器，所述燃烧器通过法兰与装置连接，所述燃烧器的烧嘴伸入所述高温氧化室的内部；所述热回收系统为圆筒状，内部中间位置布置有管板换热机构；所述热回收系统的内筒壁与所述高温氧化室之间、以及所述管板换热机构与所述热回收系统的内筒壁之间分别通过雪橇式滑动支撑结构连接；所述高温稳流系统设置在所述高温氧化室的内部；所述热回收调节系统位于所述高温氧化室的一端；所述仪器检测系统包括温度检测仪和压力检测仪，用于用于观察热回收效率及装置运行压降情况；该装置的底部还安装有多个支腿，所述支腿包括固定支腿和带有滚轴滑动结构的支腿，其中固定支腿位于装置底部的右侧，装置底部的中间和左侧的支腿为带有滚轴滑动结构的支腿。
[0008]
进一步地，所述高温氧化室、高温稳流系统和热回收调节系统的设备均采用耐高温310s不锈钢材质，保证设备的长期正常运行。
[0009]
进一步地，所述管板换热机构与所述热回收系统的外筒壁之间设有扰流系统，所述扰流系统为多层扰流板，该扰流板一端与热回收系统的外筒壁焊接固定，另一端为自由
端；所述扰流板间隔设置，长度为换热管长度的1/4-1/8。
[0010]
进一步地，所述高温氧化室与所述热回收调节系统之间焊接有波纹管补偿器，用于补偿该处高温热变形引起的位移，保证装置整体结构不受损坏。
[0011]
进一步地，所述高温稳流系统包括均流板、中心分流锥、圆形变径管和支撑固定环板，其中各部分之间均为焊接固定；均流板一端与中心分流锥焊接连接，另一端与圆形变径管焊接连接；均流板中部均折成 v型结构以消除热变形；圆形变径管在气流的出口端，通过截面的瞬时减小、增加瞬时风压、促使气流均匀分布，其中支撑固定环板与高温氧化室的内壁连接固定。
[0012]
进一步地，所述热回收调节系统包括调节阀、阀轴、万向节、密封套管、套管管帽、执行器连杆、驱动执行器和执行器支架，其中，驱动执行器通过执行器支架固定于装置外壳上，执行器支架与装置外壳之间采用焊接固定；驱动执行器通过执行器连杆与阀轴实现传动连接，阀轴伸入到装置内部，并由万向节分为上半部和下半部，阀轴的下半部与调节阀采用螺栓可拆卸连接；阀轴的上半部设有密封套管，其中密封套管位于所述热回收系统的外部及所述保温系统的内部。
[0013]
进一步地，所述保温系统包括隔热柱、轴向活动骨架、保温层、保护层和保护层定位丝杆；其中隔热柱、保护层定位丝杆均通过焊接固定于热回收系统的外筒壁上；轴向活动骨架通过轴向贯穿同轴向的隔热柱上部，将保温层材料压紧固定在其下部；保护层铺设于保温层外部。
[0014]
进一步地，所述隔热柱包括外筒体焊接固定件、保温厚度支撑架和隔热板，其中，外筒体焊接固定件与热回收系统外筒体之间焊接固定；隔热板位于保温厚度支撑架与外筒体焊接固定件之间，并采用螺栓连接固定；保温厚度支撑架通过其上的串接板与轴向活动骨架连接。
[0015]
进一步地，所述雪橇式滑动支撑结构整体为t型结构，包括自由滑动端和支撑板，其中根据所连接的设备壁板的厚度决定是否在支撑板的一侧增加焊接固定端进行加固。
[0016]
进一步地，本装置中雪橇式滑动支撑结构、滚轴滑动结构、万向节和轴向活动骨架均具有抵消装置热变形的作用。
[0017]
本实用新型的有益效果是：
[0018]
(1)本实用新型提供的能源回收式氧化装置，对待净化有机废气进行高温氧化净化处理，最大可能的利用净化后高温烟气携带的热能，对待处理废气进行升温，同时满足在有机废气浓度升高时高温直排的功能需求；对净化后高温烟气进行充分的热能回收利用，还可满足高温净化风的回用，降低甚至停止烘干工艺生产线电加热的利用，全部需要热能均由本氧化装置提供；通过热能的充分回收利用，极大限度降低了燃气、电能的运行消耗，降低生产线日常运行成本。
[0019]
(2)待处理有机废气经过本实用新型能源回收式氧化装置后，能得到充分的氧化净化，使废气污染物含量降至排放达标范围内，满足排放要求，净化大气环境。
[0020]
(3)本实用新型提供的能源回收式氧化装置，出口高温净化烟气所携带的大量余热可进行充分利用，可实现下游对水或新鲜风的换热升温，也可直接将高温净化烟气返回烘干工艺生产线循环利用，满足厂区对热风和热水的使用需求，从而降低了企业对相关设备的投资及运行成本消耗。
[0021]
(4)本实用新型整套装置采用集成设计，控制点较少，热能损失小，热能回收利用效率高，设备整体占地面积小，经济适用性较高，可满足不同涂装生产线烘干作业的需求，类似废气净化治理领域皆可匹配适用。
附图说明
[0022]
图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0023]
图2为本实用新型中热回收系统的结构示意图；
[0024]
图3和图4为本实用新型中保温系统的结构示意图；
[0025]
图5为本实用新型中保温柱的结构示意图；
[0026]
图6为本实用新型中热回收调节系统的结构示意图；
[0027]
图7和图8为本实用新型中高温稳流系统的结构示意图；
[0028]
图9为本实用新型中波纹管补偿器的结构示意图；
[0029]
图10为本实用新型中雪橇式滑动支撑结构的示意图；
[0030]
图11为本实用新型中滚轴滑动结构的右视图；
[0031]
图12为本实用新型中滚轴滑动结构的仰视图；
[0032]
图中：1-进气风管，2-热回收系统，3-扰流系统，4-仪器检测系统，5-加热系统，6-压力检测预留管口，7-高温氧化室，8-高温稳流系统，9-保温系统，10-波纹管补偿器，11-热回收调节系统，12-人孔/检修口，13-出气风管，14-雪橇式滑动支撑结构，15-支腿，21-管板换热机构，22-内筒壁，23-外筒壁，31
-ꢀ
扰流板，71-高温氧化室出口风管，81-均流板，82-中心分流锥，83-圆形变径管，84-支撑固定环板，91
-ꢀ
保温层，92-隔热柱，93-轴向活动骨架，94-保护层，95-保护层定位丝杆，101-保护套管，111-调节阀， 112-阀轴，113-万向节，114-密封套管，115-套管管帽，116-执行器连杆，117-驱动执行器，118-执行器支架，141-自由滑动端，142-支撑板，143-焊接固定端，151-滚轴滑动结构，921-外筒体焊接固定件，922
-ꢀ
保温厚度支撑架，923-隔热板，924-螺栓。
具体实施方式
[0033]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0034]
实施例1一种能源回收式氧化装置，结构如图1所示，包括进气风管1、热回收系统2、加热系统5、高温氧化室7、高温稳流系统8、热回收调节系统11、出气风管13、保温系统9和仪器检测系统4，各功能部分集成为一体，形成高效能源利用装置；该装置还设有人孔/检修口12。
[0035]
其中，高温氧化室7设置在装置的中心位置，热回收系统2设置在高温氧化室7的外层；保温系统9 布置在装置的最外层；该结构形式利用内层高温自然散热、传热进行热能回收利用，更有利于热能的充分利用，减少表面热损失。
[0036]
由于高温氧化室7、高温稳流系统8和热回收调节系统11在高温环境运行，设备材质均采用耐高温 310s不锈钢材质，保证设备的长期正常运行。
[0037]
具体地，热回收系统2为圆筒状，包括内筒壁22、外筒壁23和位于内部中间位置的管板换热机构21，参照图2所示；管板换热机构21为常见的换热管，换热效率高，使高温净化烟气由管程通过，将热量传递给壳程的低温待净化废气，实现热能回收利用。热回收系统2的内筒壁22与高温氧化室7之间、以及管板换热机构21与热回收系统2的内筒壁22之间分别通过雪橇式滑动支撑结构14连接；其中，热回收系统2的内筒壁22与高温氧化室7之间通过雪橇式滑动支撑结构14连接，其一端自由滑动，另一端焊接固定于高温氧化室7的壁板上；管板换热机构21与热回收系统2的内筒壁22之间同样采用雪橇式滑动支撑结构14连接，其两端均自由滑动；管板换热机构21与热回收系统2的外筒壁23之间通过扰流板31焊接固定，扰流板31一端与外筒壁23焊接固定，另一端为自由端。热回收系统2的外筒壁23与保温系统9 的保温层91之间通过隔热柱92连接，其中外筒体焊接固定件921焊接固定于外筒壁23上。
[0038]
为增加低温待净化废气在热回收系统2内的换热接触时间，设置扰流系统3，其中，扰流系统3位于管板换热机构21与热回收系统2的外筒壁之间，扰流系统3为多层扰流板31通过多层扰流板31的间隔布置，延长低温废气的通过路程，增加低温废气与高温烟气的接触时间，提高换热效率。该扰流板31一端与热回收系统2的外筒壁23焊接固定，另一端为自由端；扰流板31间隔设置，长度为换热管长度的 1/4-1/8，间隔过小易造成设备压降增大，间隔过大便减弱了扰流的作用。此外，雪橇式滑动支撑结构14 的支撑板142也作为扰流板的功能存在。
[0039]
经过热回收系统2预热后的废气温度达到350-400℃左右，为保证其高温氧化效率，需设置加热系统 5将其加热至760℃左右；加热系统5由燃烧器构成，燃烧器包括烧嘴及燃料控制阀组，其中烧嘴伸入高温氧化室7内，与装置外壁采用法兰连接的形式固定。燃烧器优选非预混式烧嘴，即无单独助燃风补入，利用废气中的氧气进行高温氧化，可适当降低出口净化烟气的氧含量。
[0040]
高温氧化室7内设置高温稳流系统8，通过均流板81和圆形变径管83实现均流和增压，有利于气流均匀分布，充分高效氧化。其中，高温稳流系统8设置在高温氧化室7的内部；高温稳流系统8包括均流板81、中心分流锥82、圆形变径管83和支撑固定环板84，结构如图7和图8所述，其中各部分之间均为焊接固定；均流板81一端与中心分流锥82焊接连接，另一端与圆形变径管83焊接连接；均流板81中部均折成v型结构以消除热变形；圆形变径管83在气流的出口端，通过截面的瞬时减小、增加瞬时风压、促使气流均匀分布，其中支撑固定环板84与高温氧化室7的内壁连接固定。
[0041]
本新型提供的装置还包括热回收调节系统，热回收调节系统11位于高温氧化室7的一端；并通过波纹管补偿器10与高温氧化室7焊接固定；热回收调节系统11包括调节阀111、阀轴112、万向节113、密封套管114、套管管帽115、执行器连杆116、驱动执行器117和执行器支架118，结构如图6所示；其中，调节阀111的阀体与热回收系统2内管板换热结构21中位于两端面起封闭作用的管板焊接固定，通过调节阀门开度来控制高温直排部分、热回收换热部分的风量占比。具体的，驱动执行器117通过执行器支架 118固定于装置外壳上，执行器支架118与装置外壳之间采用焊接固定；驱动执行器117通过执行器连杆 116与阀轴112实现传动连接，阀轴112伸入到装置内部，并由万向节113分为上半部和下半部，中间万向节的设置用于抵消热变形的局部应力；阀轴112的下半部与调节阀111采用螺栓可拆卸连接，便于维护及更换；阀轴112的上半部设有密封套管114，其中密封套管114位于热回收系
统2的外部及保温系统9 的内部。需要说明的是，驱动执行器117优选直行程可调节执行器可选电动或气动，密封套管114内填实柔性石墨盘根，用于保证阀轴转动部分的气密性。
[0042]
高温氧化室7与热回收调节系统11之间焊接有波纹管补偿器10，用于补偿该处高温热变形引起的位移，保证装置整体结构不受损坏。参照图9所示，波纹管补偿器10一端与高温氧化室出口风管71焊接固定，另一端与热回收调节系统11的调节阀111焊接固定，同时在波纹管补偿器10内安装保护套管101，保护套管101一端焊接固定于高温氧化室出口风管71上，另一端为自由端。
[0043]
具体地，参照图3和图4所示，保温系统9布置在热回收系统2外部，包括隔热柱92、轴向活动骨架 93、保温层91、保护层94和保护层定位丝杆95；其中隔热柱92、保护层定位丝杆95均通过焊接固定于热回收系统2的外筒壁上；铺设保温层91材料均穿过外筒体外表面上的隔热柱92、保护层定位丝杆95，使保温层材料穿透定位，保温层材料常规选用硅酸铝保温棉毯，保温层材料采用逐层铺设。轴向活动骨架 93通过轴向贯穿同轴向的隔热柱92上部，将保温层材料压紧固定在其下部起到固定保温层材料的作用；保护层94铺设于保温层91外部，保护层常规采用铝箔或彩钢板环向固定，保护层94上与保护层定位丝杆95重叠的部位采用电钻打孔，使丝杆穿出保护层94，在丝杆端部安装内丝盖帽，外观美观同时将保护层94压至盖帽下起到定位作用，保护层94与轴向活动骨架93重叠的部位可通过燕尾钉固定；保护层定位丝杆95应均匀分布在热回收系统2的外筒壁上，其垂直于筒体外壁，保护层定位丝杆95之间应间距均匀一致，间距宜取300-600mm，视保护层包裹平整性适当调整。保护层定位丝杆95长度应大于保温层91 厚度10-20mm，依次包裹保温层91、保护层94后，保护层定位丝杆伸出保护层外表面，伸出部分为内丝盖帽的安装。保护层定位丝杆95的布置，便于保温层的铺设、安装，对保温层91起到定位、固定的作用。
[0044]
其中，隔热柱92包括外筒体焊接固定件921、保温厚度支撑架922和隔热板923，其中，外筒体焊接固定件921与热回收系统2外筒体之间焊接固定，其垂直于筒体外壁，相邻固定件之间间距均匀。保温厚度支撑架922与外筒体焊接固定件921之间采用螺栓连接固定，且在二者连接处垫隔热板923，尽量避免二者之间的热传导。隔热板923的作用即减少内层设备的热量外散损失。保温厚度支撑架922的长度可以根据装置设计的保温厚度适当调整，其主要作用即保证轴向活动骨架93的支撑，同时其高度保证轴向活动骨架93上表面与保护层94铺设后的外观平整。最后，轴向活动骨架93通过保温厚度支撑架922上部的串接板，将同轴线各隔热柱滑动结构连接一体，其主要作用在于支撑保护层94，使保温系统9外观更圆整。此外，隔热柱还具有抵消热备热变形的作用。
[0045]
具体地，高温氧化室7与热回收系统2之间、热回收系统2的内筒壁22与管板换热机构21之间均采用雪橇式滑动支撑结构14，以抵消各设备部件的热变形。雪橇式滑动支撑结构14整体为t型结构，如图 10所示，包括自由滑动端141和支撑板142，其中根据所连接的设备壁板的厚度决定是否在支撑板142的一侧增加焊接固定端143进行加固。
[0046]
具体地，仪器检测系统4包括温度检测仪和压力检测仪，用于观察热回收效率及装置运行压降情况；其中，温度检测仪可采用热电偶就地数显表或热电偶远传信号温度计，压力检测仪可采用就地压力表或压力变送器需在仪表取样管上布置散热管，避免仪表高温受损，可根据整体设备的自控程度选用就地显示仪表或者带远传信号仪表。
[0047]
对应的，本装置上开设有压力检测预留管口6,便于进行压力检测。其中高温氧化
室7和进气风管1的压差为一个检测点一般预留待检，定期检测设备内部阻力变化，防止内部有堵塞情况发生。另一个点在加热系统5安装法兰附近，用于检测高温氧化室7和热回收系统2预热后的压差一般为预留，通常加热系统本身自带压差检测功能，用于加热系统2内燃烧器的启动压差信号及控制燃烧器的火焰充分燃烧，以确保处理效率。
[0048]
温度检测主要检测经过热回收系统后的待净化废气温度和高温氧化室内高温氧化温度，前者的检测用于观察热回收系统的热能回收效率，后者的检测用于观察内部高温氧化净化运行温度。
[0049]
本新型提供的装置，底部还安装有多个支腿15，支腿15包括固定支腿和带有滚轴滑动结构151的支腿，其中固定支腿位于装置底部的右侧，装置底部的中间和左侧的支腿为带有滚轴滑动结构151的支腿15，当整体设备外形因为受热发生热变形时，整体设备右端为固定端，热变形通过中间、端部可活动支腿的位移挪动起到消除作用。其中滚轴滑动结构151，参照图11-12所示。
[0050]
需要说明的是，本装置中雪橇式滑动支撑结构14、滚轴滑动结构151、万向节113和轴向活动骨架93 均具有抵消装置热变形的作用。
[0051]
本装置的工作原理为：待净化废气自进气风管1进入装置内，首先经过热回收系统2，在其内与高温净化烟气进行换热升温，将高温净化烟气携带的热量最大限度回收利用，待净化烟气经过换热升温后经过加热系统5的燃烧器烧嘴后进入到高温氧化室7，加热系统5通过燃料供应提供必要的热量，使待净化废气中携带的vocs有机物在高温环境下净化为二氧化碳和水，实现废气净化治理作用，在高温氧化室7内的净化烟气经过高温稳流系统8整流后，通过热回收调节系统11的调节，使大部分高温净化烟气进入热回收系统2内管程，将热量最大限度的回收利用传递给入口待净化废气，少部分高温净化烟气直接排放，经过热能回收利用后的低温净化烟气与少部分高温净化烟气汇总后由出气风管13引出装置。
[0052]
本装置工作原理即利用一体式热回收系统，实现高温热量的最大化回收利用，缩小装置进出口温度差，减少了加热系统的燃料供给，达到节能降耗的目的。
[0053]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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