蓄热式微波热处理设备及有机挥发气体处理系统的制作方法

技术领域：

本发明是涉及有机挥发气体处理的技术领域，尤指一种蓄热式微波热处理设备及具有所述蓄热式微波热处理设备的一种有机挥发气体处理系统。

背景技术：
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挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds,vocs)是一种在常温常压下具有高蒸气压和易蒸发性能的有机化学物质的总称，但不包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、二硫化碳、碳酸、碳酸盐、碳酸铵、氰化物或硫氰化物等化合物。已知，挥发性有机化合物的主要成分是烷烃类(alkane)、低沸点芳香烃(aromatichydrocarbons)与/或卤代烃(halogenatedhydrocarbon)，而这些有机物在印刷、涂装、油漆等行业所使用的有机溶剂的中是大量使用。挥发性有机物污染多属于逸散性排放，且在逸散至大气后经阳光照射会与氮氧化物反应而生成臭氧，导致大气中的臭氧浓度上升且同时引发光化学烟雾等环境污染问题。更重要的是，挥发性有机物对人体健康造成许多潜在性威胁，包括：刺激眼睛和呼吸管道、引发头疼等症状。目前，苯、甲苯、卤化碳卤代烯烃等挥发性有机物已被确定为致癌物质。

热焚化分解法为众多已知的挥发性有机物的处理方法的其中一种，而蓄热焚化炉(regenerativethermaloxdizer,rto)便是应用热焚化分解法的一种挥发性有机物的(热)处理设备。图1即显示公知的一种蓄热式焚化炉的架构图。如图1所示，公知的蓄热式焚化炉4’的架构是包括：一蓄热焚化模块41’、一风机4we’、一主输入管线4in’、一第一输入管线42’、一第一调节阀4v1’、一第二输入管线43’、一第二调节阀4v2’、一第一输出管线44’、一第三调节阀4v3’、一第二输出管线45’、一第四调节阀4v4’、一主输出管线4out’、以及一烟囱4t’。并且，由图1可知所述蓄热焚化模块41’包括一第一蓄热床411’、一燃烧室412’与一第二蓄热床413’。

值得特别说明的是，于所述蓄热式焚化炉4’的第一工作模式中，所述第一调节阀4v1’与所述第四调节阀4v4’为开启状态且所述第二调节阀4v2’与所述第三调节阀4v3’为关闭状态；此时，风机4we’吸取挥发性有机物气体(vocsgas)并通过主输入管线4in’与第一输入管线42’将挥发性有机物气体送入第一蓄热床411’，通过所述第一蓄热床411’完成所述挥发性有机物气体的预热后，再接着将其送入燃烧室412’中进行热氧化反应，从而将所述挥发性有机物气体氧化成水和二氧化碳。继续地，完成热氧化反应的挥发性有机物气体、水和二氧化碳接着流向第二蓄热床413’，通过第二输出管线45’与主输出管线4out’送至所述烟囱4t’而被排出至大气中。特别地，完成热氧化反应的挥发性有机物气体通过第二蓄热床413’时，将会伴随着来自所述燃烧室412’的高温气流而将所述第二蓄热床413’加热。

此外，于所述蓄热式焚化炉4’的第二工作模式中，所述第二调节阀4v2’与所述第三调节阀4v3’为开启状态且所述第一调节阀4v1’与所述第四调节阀4v4’为关闭状态；此时，风机4we’吸取挥发性有机物气体(vocsgas)并通过主输入管线4in’与第二输入管线43’将挥发性有机物气体送入第二蓄热床413’，通过所述第二蓄热床413’完成所述挥发性有机物气体的预热后，再接着将其送入燃烧室412’中进行热氧化反应，从而将所述挥发性有机物气体氧化成水和二氧化碳。继续地，完成热氧化反应的挥发性有机物气体、水和二氧化碳接着流向第一蓄热床411’，通过第一输出管线44’与主输出管线4out’送至所述烟囱4t’而被排出至大气中。同样地，完成热氧化反应的挥发性有机物气体通过第一蓄热床411’时，将会伴随着来自所述燃烧室412’的高温气流而将所述第一蓄热床411’加热。

由上述说明可知，公知技术是通过定时切换蓄热式焚化炉4’操作于两个工作模式的方式，控制挥发性有机物气体与高温气流的流向，达到预热与燃烧挥发性有机物气体以及同时利用高温气流加热第一蓄热床411’与第二蓄热床413’的功效。但是，有关的实务使用经验指出，所述蓄热式焚化炉4’具有以下的主要缺陷：

(1)于切换挥发性有机物气体与高温气流的流动方向时，若没有精准地监控各管路的挥发性有机物气体的浓度，则有可能发生挥发性有机物气体回冲的现象，严重者恐导致蓄热焚化模块41’发生爆炸；

(2)蓄热式焚化炉4’的蓄热焚化模块41’包含一第一蓄热床411’、一燃烧室412’与一第二蓄热床413’，导致蓄热式焚化炉4’的整个体积过于庞大，因而限制了所述蓄热式焚化炉4’的应用；以及

(3)公知的蓄热式焚化炉4’的整体建置成本非常的高。

由上述说明可以得知，如何针对现有的蓄热式焚化炉进行结构或成本设计上的改良或者重新设计出新式的挥发性有机物气体的处理设备，于是成为废气处理设备的的制造商的最大课题。有鉴于此，本案的发明人是极力加以研究发明，而终于研发完成本发明的一种蓄热式微波热处理设备及具有所述蓄热式微波热处理设备的一种有机挥发气体处理系统。

技术实现要素：
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本发明的主要目的在于提出一种蓄热式微波热处理设备及具有所述蓄热式微波热处理设备的一种有机挥发气体处理系统。其中，所述蓄热式微波热处理设备与一挥发性有机化合物气体输入设备共同组成所述有机挥发气体处理系统。特别地，本发明以微波加热模块、进气模块、蓄热模块、及热交换模块构成所述蓄热式微波热处理设备。如此设计，在使用所述蓄热式微波热处理设备对vocs气体执行热氧化处理的整个过程中，并不需要使用任何明火。同时，搭配蓄热模块与热交换模块的使用，使得整个vocs气体的热氧化处理过程不需要进行开关阀的切换，提升此有机挥发气体处理系统的安全稳定运作。

为了达成上述本发明的主要目的，本案的发明人是提供所述蓄热式微波热处理设备的一实施例，其包括：

一微波加热模块，包括一微波腔体与置于所述微波腔体内的至少一具微波吸收特性的固定床；其中，通入一微波至所述微波腔体之后，所述具微波吸收特性的固定床会吸收所述微波进而升温至一加热温度，且所述加热温度是高于由一挥发性有机化合物气体输入设备2所提供的一挥发性有机化合物气体的燃点；

一进气模块，用以输送一待加热流体至所述微波腔体的中，令所述待加热流体在所述微波腔体内被具有所述加热温度的所述具微波吸收特性的固定床加热成为一高温流体；

一蓄热模块，连接至所述微波加热模块，且包括至少一蓄热床；其中，所述高温流体进一步地流入所述蓄热模块并对所述至少一蓄热床加热；以及

一热交换模块，包括一热交换器，且所述热交换器具有连接至所述蓄热模块的一第一连通埠、连接至所述微波腔体的一第二连通埠、一第三连通埠、与连接至一排气管路的一第四连通埠；

其中，所述第三连通埠连接至一馈入送风机，且所述馈入送风机与所述挥发性有机化合物气体输入设备连接。

于前述本发明蓄热式微波热处理设备的实施例中，其中，所述挥发性有机化合物气体输入设备通过所述第三连通埠将所述挥发性有机化合物气体送入所述热交换器的中，且所述蓄热模块内的所述高温流体通过所述第一连通埠流入所述热交换器，进而对所述热交换器内的所述挥发性有机化合物气体进行预加热。

于前述本发明蓄热式微波热处理设备的实施例中，其中，所述热交换器的中完成所述预加热的所述挥发性有机化合物气体是进一步通过所述第二连通埠流入所述微波加热模块的所述微波腔体的中，进而在所述微波腔体的中进行一热氧化反应。

于前述本发明蓄热式微波热处理设备的实施例中，其中，所述微波腔体内完成所述热氧化反应之后，所述微波腔体内的所述高温流体是流过所述蓄热模块进一步地通过所述第一连通埠流入所述热交换器内；并且，在所述热交换器内与通过所述第三连通埠流入的所述挥发性有机化合物气体进行热交换之后，所述高温流体即降温为一待排放流体，并接着通过所述第四连通埠与所述排气管路排出。

于前述本发明蓄热式微波热处理设备的实施例中，其中，所述一第一温度监控单元是连接至所述微波腔体的一流体输出管路，用以监测自所述微波腔体提交的所述高温流体的温度。

于前述本发明蓄热式微波热处理设备的实施例中，其中，所述第二温度监控单元是连接至所述蓄热模块的一流体输出管路，用以监测自所述蓄热模块提交的所述高温流体的温度；并且，所述微波加热模块更包括一微波产生器，且所述第二温度监控单元侦测到自所述蓄热模块提交的所述高温流体的温度超过临界值的时，即连动地停止所述微波产生器继续提供所述微波至所述微波腔体的中。

于前述本发明蓄热式微波热处理设备的实施例中，其中，所述热交换器的所述第二连通端口连接有温度监控单元，且所述温度监控单元用以对于完成预加热的所述挥发性有机化合物气体进行温度监控。

于前述本发明蓄热式微波热处理设备的实施例中，其中，所述第一压差监控单元是连接于所述蓄热模块的一流体输入管路与一流体输出管路的间，用对流动于所述流体输入管路的中的所述高温流体与流动于所述流体输出管路的中的所述高温流体进行压差监控。

于前述本发明蓄热式微波热处理设备的实施例中，其中，所述热交换器的所述第一连通端口与所述蓄热模块的所述流体输出管路的间亦设有一流体传输管路，且一第二压差监控单元是连接至所述流体传输管路，用于对流动于流体传输管路的中的所述待排放流体进行压差监控。

为了达成上述本发明的主要目的，本案的发明人是同时提供所述有机挥发气体处理系统的一实施例，其包括：

一挥发性有机化合物气体输入设备；以及如前所述的蓄热式微波热处理设备，其中，所述馈入送风机是与所述挥发性有机化合物气体输入设备连接，用以自所述挥发性有机化合物气体输入设备处吸入所述挥发性有机化合物气体，并将所述挥发性有机化合物气体送入所述蓄热式微波热处理设备以进行热氧化反应。

附图说明：

图1显示公知的一种蓄热式焚化炉的架构图。

图2显示包含本发明的一种蓄热式微波热处理设备的一有机挥发气体处理系统的架构图。

附图标记：

<本发明>

蓄热式挥发性有机化合物热处理设备1

微波加热模块11

进气模块12

蓄热模块13

热交换模块14

挥发性有机化合物气体输入设备2

微波产生器111

蓄热床131

热交换器141

第一连通埠1411

第二连通埠1412

第三连通埠1413

第四连通埠1414

排气管路et

馈入送风机fan1

送风机fan4

第一流体传输管路l1

第二流体传输管路l2

第三流体传输管路l3

第四流体传输管路l4

第一电动阀门v2

第二电动阀门v3

第一温度监控单元tm1

第二温度监控单元tm2

第三温度监控单元tm3

第四温度监控单元tm4

第五温度监控单元tm5

第一压差监控单元pdm1

第二压差监控单元pdm2

<公知>

蓄热式焚化炉4’

蓄热焚化模块41’

第一输入管线42’

第二输入管线43’

第一输出管线44’

第二输出管线45’

主输入管线4in’

主输出管线4out’

风机4ew’

烟囱4t’

第一调节阀4v1’

第二调节阀4v2’

第三调节阀4v3’

第四调节阀4v4’

第一蓄热床411’

燃烧室412’

第二蓄热床413’

具体实施方式：

为了能够更清楚地描述本发明所提出的一种蓄热式微波热处理设备及具有所述蓄热式微波热处理设备的一种有机挥发气体处理系统，以下将配合图式，详尽说明本发明的较佳实施例。

图2显示包含本发明的一种蓄热式微波热处理设备的一有机挥发气体处理系统的架构图。如图2所示，所述有机挥发气体处理系统主要是由一挥发性有机化合物气体输入设备2与本发明的蓄热式微波热处理设备1组成；其中，所述挥发性有机化合物气体输入设备2可以包含一挥发性有机化合物气体容置单元与一过滤单元。更进一步地，所述挥发性有机化合物气体输入设备2还可以包含具有防止挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds,vocs)气体回冲功能的设备或设备。

依据本发明的设计，一馈入送风机fan1是与所述挥发性有机化合物气体输入设备2连接，用以自所述挥发性有机化合物气体输入设备2处吸入所述挥发性有机化合物气体，并将所述挥发性有机化合物气体送入所述蓄热式微波热处理设备1以进行热氧化反应。如图2所示，所述蓄热式微波热处理设备1的主体架构包括：一微波加热模块11、一进气模块12、一蓄热模块13、以及一热交换模块14。依据本发明的设计，所述微波加热模块11包括一微波腔体与置于所述微波腔体内的至少一具微波吸收特性的固定床。所述具微波吸收特性的固定床由一微波吸收材料制成，且所述微波吸收材料可为下列任一者：四氧化三铁(fe3o4)、乙炔碳黑(acetyleneblack)、碳化硅(sic)、二硅化钼(mosi2)、铁氧体基复合材料、羰基铁粉复合材料、氧化锌多脚晶须(multipodznowhiskers)、上述任两者的组合、或上述任两者以上的组合。

将功率为1kw的一微波通入所述微波腔体之后，所述具微波吸收特性的固定床会吸收所述微波进而升温至一加热温度，且所述加热温度是高于所述挥发性有机化合物(vocs)气体的燃点。在正常的情况下，本发明的蓄热式微波热处理设备1能够对浓度介于4000ppm至10000ppm的间的挥发性有机化合物(vocs)气体进行热氧化处理。更详细地说明，如果vocs气体的燃点低，则本发明的蓄热式微波热处理设备1可处理10000ppm的vocs气体；反之，如果vocs气体的燃点高，则本发明的蓄热式微波热处理设备1可处理的vocs气体的浓度只能到4000ppm。

依据本发明的设计，所述进气模块12用以输送一待加热流体至所述微波腔体的中，令所述待加热流体在所述微波腔体内被具有所述加热温度的所述具微波吸收特性的固定床加热成为一高温流体。如图2所示，所述进气模块12包括一送风机fan4，且一第一电动阀门v2在所述送风机fan4启动时被连动地打开，令所述送风机fan4可通过所述第一电动阀门v2将所述待加热流体吸入，进而将所述待加热流体送入所述微波腔体的中。值得注意的是，一第二电动阀门v3设置在所述第四连通埠1414与所述排气管路et的间，且所述第二电动阀门v3在所述送风机fan4启动时是连动地关闭。另一方面，所述蓄热模块13连接至所述微波加热模块11，且其包括至少一蓄热床131；其中，所述蓄热床131设有一低温触媒材料，且所述低温触媒材料可为下列任一者：铂(pt)、铂复合物、锰(mn)、锰复合物、金(ag)、金复合物、上述任两者的组合、或上述任两者以上的组合。易于理解的，所述微波腔体内的所述高温流体会进一步地流入所述蓄热模块13以对所述至少一蓄热床131加热。

所述热交换模块14包括一热交换器141，且所述热交换器141具有连接至所述蓄热模块13的一第一连通埠1411、连接至所述微波腔体的一第二连通埠1412、一第三连通埠1413、与一第四连通埠1414。如图2所示，所述第三连通埠1413连接至所述馈入送风机fan1，且所述第四连通埠1414连接至一排气管路et。如图2所示，所述馈入送风机fan1通过所述第三连通埠1413将所述挥发性有机化合物气体送入所述热交换器141的中，且所述蓄热模块13内的所述高温流体通过所述第一连通埠1411流入所述热交换器141，进而对所述热交换器141内的所述挥发性有机化合物气体进行预加热。举例而言，挥发性有机化合物气体的温度自30℃被加热至600℃。

必须补充说明的是，所述第一电动阀门v2与所述第二电动阀门v3在所述送风机fan4关闭时是分别关闭与启动，且所述馈入送风机fan1接着被启动；在此设置下，馈入送风机fan1自所述挥发性有机化合物气体输入设备2处吸入所述挥发性有机化合物气体，并通过所述第三连通埠1413将所述挥发性有机化合物气体送入所述热交换器141的中。进一步地，于所述热交换器141的中完成所述预加热的所述挥发性有机化合物气体是通过所述第二连通埠1412流入所述微波加热模块11的所述微波腔体的中，进而在所述微波腔体的中进行一热氧化反应。并且，于所述微波腔体内完成所述热氧化反应之后，所述微波腔体内的所述高温流体是流过所述蓄热模块13进一步地通过所述第一连通埠1411流入所述热交换器141内。

承上述说明，在所述热交换器141内与通过所述第三连通埠1413流入的所述挥发性有机化合物气体进行热交换之后，所述高温流体即降温为一待排放流体，并接着通过所述第四连通埠1414与所述排气管路et排出。简单地说，本发明是通过特殊的架构设计，令由所述微波加热模块11的所述微波腔体提交的高温流体流过蓄热模块13与热交换模块14，同时令所述馈入送风机fan1将挥发性有机化合物气体送入热交换模块14的中进行预加热，且完成预加热的挥发性有机化合物气体会进一步地流入所述微波腔体内以进行热氧化反应。并且，在完成热氧化反应之后，包含反应生成物的高温流体循环式地流入所述蓄热模块13且又通过所述第一连通埠1411流入所述热交换器141内。如此，包含反应生成物的高温流体会在所述热交换器141内与通过所述第三连通埠1413流入的所述挥发性有机化合物气体再次进行热交换，之后包含反应生成物的高温流体降温为待排放流体，并接着通过所述第四连通埠1414与所述排气管路et排出。

此外，为了提升所述有机挥发气体处理系统的安全稳定运作，本发明是同时在此有机挥发气体处理系统的蓄热式微波热处理设备11的架构中增设多组监控单元与/或设备。如图2所示，配置于蓄热式微波热处理设备11的中的多个监控单元依序地为第一温度监控单元tm1、第二温度监控单元tm2、第三温度监控单元tm3、第四温度监控单元tm4、第五温度监控单元tm5、第一压差监控单元pdm1、及第二压差监控单元pdm2。首先，所述第一温度监控单元tm1是连接至所述微波腔体的一流体输出管路，用以监测自所述微波腔体提交的所述高温流体的温度。

依据本发明的设计，所述第二温度监控单元tm2是连接至所述蓄热模块13的一流体输出管路，用以监测自所述蓄热模块13提交的所述高温流体的温度。同时，由图2可知微波加热模块11更包括一微波产生器111，且本发明特别利用所述第二温度监控单元tm2侦测自所述蓄热模块13所提交的所述高温流体的温度，一旦所述高温流体的温度超过临界值，则所述微波产生器便会连动地被停止，进以阻断功率为1kw的微波被继续地提供至所述微波腔体的中。另一方面，所述第四连通埠1414与所述第二电动阀门v3的间设有一第一流体传输管路l1，且所述第三温度监控单元tm3是连接至所述第一流体传输管路l1，用以监测自所述热交换器141的所述第三连通埠1413提交的所述待排放流体的温度。进一步地，本发明又于所述第二电动阀门v3与所述排气管路et的间设有一第二流体传输管路l2，且一第四温度监控单元tm4是连接至所述第二流体传输管路l2，用以监测自所述待排放流体的温度。

除此的外，所述热交换器141的所述第二连通埠1412与所述微波加热模块11的所述微波腔体的流体输入管路的间亦设有一第三流体传输管路l3，且一第五温度监控单元tm5是连接至所述第三流体传输管路l3，用以对于完成预加热的所述挥发性有机化合物气体进行温度监控。值得注意的是，本发明特别将一第一压差监控单元pdm1是连接于所述蓄热模块13的一流体输入管路与一流体输出管路的间，用对流动于所述流体输入管路的中的所述高温流体与流动于所述流体输出管路的中的所述高温流体进行压差监控。进一步地，本发明又于所述热交换器141的所述第一连通埠1411与所述蓄热模块13的所述流体输出管路的间亦设有一第四流体传输管路l4，且一第二压差监控单元pdm2是连接于所述第四流体传输管路l4与所述第一流体传输管路l1的间，用对流动于所述第一流体传输管路l1的中的所述高温流体与流动于所述第四流体传输管路l4的中的所述待排放流体进行压差监控。

必须加以强调的是，上述的详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，但是所述实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

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