一种有机废气的蓄热燃烧系统及方法与流程

本发明涉及有机废气燃烧处理技术领域，尤其涉及一种有机废气的蓄热燃烧系统及方法。

背景技术：

在当前社会经济不断发展的前提下，人们的日常生活质量和水平不断提高，对环境的整体要求越来越高。特别是一些工业、化学行业在发展过程中，会导致大量的废气、污染物出现，这些废气不仅对人们的日常生活健康造成严重威胁，而且还会对周围环境造成非常恶劣的影响。

而现有一般直燃式废气焚烧炉来燃烧有机废气，避免其直接排入大气中。但是，现有的直燃式废气焚烧炉一般存在以下缺陷：

(1)炉子的燃烧温度较难达到800℃～900℃，使得炉膛温度相对较低，容易有机物的氧化分解不彻底，导致焚烧炉热交换器的管壁上沉积了一层厚厚的沉积物，更为严重时，排烟烟囱常常会有片状的黑色胶渣飘出；甚至在周边地区能够闻到某些有机物的气味。所以直燃式废气焚烧炉虽然具有将有机溶剂氧化分解的功能，但如果炉膛的温度偏低时，焚烧炉的尾气排放就有可能超标。

(2)若要提高炉膛内温度，需要大量燃油才可提高焚烧炉内温度，使得燃油消耗明显升高，无法达到节能环保的目的。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种有机废气的蓄热燃烧系统，可减少燃油量，提高废气净化率，实现节能环保的目的。

本发明的目的之二在于提供一种有机废气的蓄热燃烧方法。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

至少三个蓄热室，每个所述蓄热室设有进气口和排气口，且进气口和排气口均对应设有进气阀和排气阀；

燃烧室，每个所述蓄热室均与所述燃烧室相连通；

反吹系统，在每个所述蓄热室上均设有反吹口，并在每个反吹口上均设有反吹阀，每个所述蓄热室的反吹口通过管道与所述反吹系统相连；

进行废气燃烧处理过程中，至少保持任意一个所述蓄热室的进气阀和任意一个所述蓄热室的排气阀开启，开启进气阀和开启排气阀的所述蓄热室不为同一蓄热室；未开启进气阀或排气阀的所述蓄热室的反吹阀开启，而其他阀门均处于关闭状态；

每个所述蓄热室的排气口均通过管道连接排烟囱，且在与所述排烟囱相连的管道上设有排气引风机使任意一个所述蓄热室排出的气体经所述排烟囱排出；并在所述排烟囱上设有风力发电装置，所述风力发电装置与各阀门和排气引风机电线连接。

进一步地，每个所述蓄热室内均设有陶瓷介质层，用于对上一氧化周期所产生的热量进行存储。

进一步地，每个所述蓄热室的进气口均通过管道连接过滤器，且所述过滤器和所述蓄热室的进气口之间的管道连接有进气引风机。

进一步地，所述过滤器的进气端设有进气调节阀。

进一步地，所述排烟囱设为锥形结构；所述风力发电装置的风轮连接在所述排烟囱的顶部，使得排烟囱排出的气体带动风轮转动以产生电能。

进一步地，所述蓄热室的排气口上还设有排气控制阀。

进一步地，每个所述蓄热室的进气阀、排气阀和反吹阀均与中控系统电连接。

进一步地，每个所述蓄热室和所述燃烧室内均设有传感器，所述传感器为温度传感器和/或压力传感器，所述传感器均与所述中控系统相连。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种有机废气的蓄热燃烧方法，应用在如上述的有机废气的蓄热燃烧系统中，包括：

步骤s1：至少开启任意一个所述蓄热室的进气阀和任意一个所述蓄热室的排气阀，开启进气阀和开启排气阀的所述蓄热室不为同一蓄热室，同时确保其他阀门处于关闭状态；

步骤s2：往已开启进气阀的所述蓄热室内通入有机废气进行预热，预热后的有机废气经所述蓄热室进入所述燃烧室内进行燃烧，并在燃烧完成后将气体送入已开启排气阀的所述蓄热室内，让其蓄热室吸收气体温度；

步骤s3：开启已吸收气体温度的蓄热室的进气阀，至少开启任意一个未通入有机废气的蓄热室，其后返回步骤s2以继续循环步骤s2和步骤s3，直至气体燃烧处理过程结束。

进一步地，所述步骤s2中已完成有机废气预热的所述蓄热室成为待清扫蓄热室，当气体从所述待清扫蓄热室进入所述燃烧室后，开启所述待清扫蓄热室的反吹阀，利用所述反吹系统对所述待清扫蓄热室内的残留物进行吹扫并将其送至所述燃烧室中二次燃烧处理。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

利用蓄热室吸收上一氧化周期产生的热量，下一氧化周期的有机废气进入蓄热室后可吸收热量进行预热，提高气体温度，从而降低燃烧室内所需燃油量；同时利用反吹系统清扫蓄热室内沉积的沉积物并将其送入燃烧室内进行二次燃烧，使得氧化分解更加彻底，并在蓄热室清扫完成后送入已经燃烧完成的高温气体，气体温度存储在蓄热室内，为下一氧化周期的有机废气提供预热温度。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图中：1、过滤器；2、进气引风机；3、第一蓄热室；4、第二蓄热室；5、第三蓄热室；6、燃烧室；7、反吹系统；8、排气引风机；9、排烟囱；100、进气调节阀；200、进气阀；300、排气阀；400、反吹阀；500、排气控制阀。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一

参照图1所示，本实施例提供一种有机废气的蓄热燃烧系统，具体包括有至少三个蓄热室、燃烧室6和反吹系统7；每个所述蓄热室内均设有陶瓷介质层，当有高于陶瓷介质层当前温度的高温气体通入蓄热室内时，陶瓷介质层则会吸收气体的温度，使得气体温度降低；当有低于陶瓷介质层当前温度的气体通入蓄热室内，陶瓷介质层则会释放温度，来实现对气体进行预热的效果。本实施例使用陶瓷介质层加强了炉内传热，换热效果更加，所以同样处理量的装置其炉膛容积可以缩小，相对于间接换热原理的氧化炉来说，大大降低了设备的占地面积和设备投资。

而蓄热室内的陶瓷介质层具有极强的吸附性，可吸附有机物质，使其滞留在高温区分解，提高去除率，提高了整个系统对有机物去除效率。陶瓷介质层采用蜂窝体结构形式，其微孔范围在0.5～1.4mm，比表面积大，具有较大的吸附量和较快的吸附速率，其吸附能力比一般的活性炭高1～10倍。

每个所述蓄热室均设有进气口、排气口和燃烧口，且进气口和排气口均对应设有进气阀200和排气阀300，进气阀200和排气阀300用于蓄热室的进气和排气状态，从而改变气体的流动方向；而每个所述蓄热室的燃烧口则通过管道与所述燃烧室6相连通，使得每个所述蓄热室内的有机废气均可送入所述燃烧室6内进行燃烧，燃烧后的气体又可经管道进入所述蓄热室内，实现气体流通。

每个所述蓄热室还设有反吹口，每个反吹口均设有反吹阀400，而每个所述蓄热室通过其反吹口与反吹系统7相连，反吹系统7可向所述蓄热室吹风，以吹扫所述蓄热室内管壁上残留的沉积物，并通过气流将所述蓄热室内的沉积物吹入所述燃烧室6内进行二次燃烧，以彻底氧化分解有机物。

而所述燃烧室6内的温度均匀，炉膛温度可高达850℃，烟气在炉内高温停留时间长，停留时间t≥1.3s，有机物燃烧破坏率高，能够充分分解有害的臭气，在燃烧室得到充分的分解和消除，环保效果更为显著。

且每个所述蓄热室的进气口均通过管道连接过滤器1，所述过滤器1可将通入的气体进行过滤后再通入所述蓄热室中，以清除气体中的粉尘等物质，保证进入蓄热室内的气体洁净；而过滤器1内可根据实际情况选择适合的过滤棉，以提高过滤效果；同时还可在过滤器1上有一个压差计,根据压差值更换过滤棉。

此外，所述过滤器1的进气端设有进气调节阀100，可控制有机废气的进气量，而在所述过滤器1和所述蓄热室的进气口之间的管道连接有进气引风机2，通过进气引风机2加快气体流动速度。还可在进气口之间还可设有补风口，用于补充新鲜分量。

而每个所述蓄热室的排气口均通过管道连接排烟囱9，可将燃烧后的气体经排烟囱9排入大气中，所述蓄热室的排气口上还设有排气控制阀500，可控制燃烧后气体的排气量；并在与所述排烟囱9相连的管道上设有排气引风机8，排气引风机8可加快气体流动速度，同时配合阀门的开关控制可主导气体的流动方向。

每个所述蓄热室的进气阀200、排气阀300、反吹阀400及上述各种阀门均与中控系统电连接，用户可通过中控系统控制每个阀门的开关状态，也可通过预设程序控制阀门的开关状态实现各装置间相互配合。蓄热燃烧系统的热工工况是蓄热和放热在交替进行着，换向时间的选择则与炉温高低及陶瓷介质层的透热厚度有关。换向时间较长时，对透热厚度不大的陶瓷介质层，在陶瓷介质层内将很快达到热饱和，因而离开蓄热室的烟气温度将升高，使热回收率降低，但空气预热温度波动小，对稳定炉温有利；对透热厚度大的陶瓷介质层，在陶瓷介质层内不易达到热饱和，因而离开蓄热室的烟气温度就较低，使热回收率提高，但空气预热温度波动较大，对稳定炉温不利。

而在本实施例中，最佳换向时间应使陶瓷介质层即将达到饱和时进行换向，此时既可使预热温度波动较小，又能获得较高的热回收率。提升阀切换时间为160s～180s。系统采用plc自动燃烧控制，可行性强、自动化程度高、运行稳定、安全可靠性高。

而在每个所述蓄热室和燃烧室6内均设有传感器，所述传感器可以是温度传感器，也可以是压力传感器，分别用于检测每个蓄热室或燃烧室6内的温度和压力，所述传感器均与所述中控系统相连，所述传感器检测所得的数据上传至所述中控系统中进行显示，并对异常数据进行提醒。

进行废气燃烧处理过程中，至少保持任意一个所述蓄热室的进气阀200和任意一个所述蓄热室的排气阀300开启，开启进气阀200和开启排气阀300的所述蓄热室不为同一蓄热室，未开启进气阀200或排气阀300的所述蓄热室的反吹阀400开启，而其他阀门均处于关闭状态。

而在本实施例中设有三个蓄热室，分别为第一蓄热室3、第二蓄热室4和第三蓄热室5，废气流经第一蓄热室3升温后进入燃烧室6焚烧，成为被净化的高温气体后离开燃烧室6，进入第二蓄热室4中(该蓄热室在前面的循环中已被冷却)，废气中的热能被第二蓄热室4的陶瓷介质层截留，废气的温度得到明显的降低即可经管道从排烟囱9排出大气中；此时第三蓄热式正处于吹扫净化状态；而第二蓄热室4吸收大量热量后升温(用于下一个循环加热废气)。

循环完成后，进气阀200与排气阀300门进行一次切换，进入下一个循环，废气由第二蓄热室4进入，第三蓄热室5排出。在切换之前，已被净化的气体经反吹系统7清扫第一蓄热室3，吹扫残留在管路及室内的有机物。这样可使废气的净化率更高，可达到98％以上。

与此同时，为了进一步提高燃烧系统的能源利用率，在所述排烟囱9上还安装有风力发电装置，其中所述排烟囱9设为锥形结构，因此燃烧后的气体会集中在一起统一在所述排烟囱9的顶部排出；而所述风力发电装置的风轮则安装在所述排烟囱9的顶部，使得排烟囱9排出的气体带动风轮转动以将风能转换为电能。而所述风力发电装置所产生的电能即可供给于与所述风力发电装置相连的各个阀门、各引风机、各传感器等用电设备中，为各用电设备提供电能。

此外，反吹系统7内设有电热装置，所述风力发电装置还与该电热装置相连为电热装置提供电能以产生热量，使得反吹系统7向所述蓄热室吹出的风中存在一定的温度，让残留在所述蓄热室内的沉积物可进行预热，使得沉积物进入所述燃烧室6内后可充分燃烧，提高清扫质量。

本实施例采用三塔蓄热式换热装置，让蓄热载体与气体(烟气和废气)直接换热，炉膛辐射温压大，加热速度快；低温换热效果显著，所以换热效率特别高，热利用率在≥96％；最大限度回收燃烧产物中的显热，热效率高，排烟温度低(120℃)，节能效果显著。降低燃料消耗的同时也就意味着减少了温室气体的排放。

且在本实施例中，为了防止因热辐射对系统热能的散失以及考虑到操作人员的安全性，表面温度高于50℃的管道、设备以及室体均进行隔热保温；所有voc内部处理风管采用密度100kg/m3，，厚度100～150mm的岩棉进行保温，使得保温材料的外表面温度始终低于最高值50℃，确保操作人员安全。

实施例二

一种有机废气的蓄热燃烧方法，应用在实施例一中的有机废气的蓄热燃烧系统中，包括：

步骤s1：至少开启任意一个所述蓄热室的进气阀200和任意一个所述蓄热室的排气阀300，开启进气阀200和开启排气阀300的所述蓄热室不为同一蓄热室，同时确保其他阀门处于关闭状态；

步骤s2：往已开启进气阀200的所述蓄热室内通入有机废气进行预热，预热后的有机废气经所述蓄热室进入所述燃烧室6内进行燃烧，并在燃烧完成后将气体送入已开启排气阀300的所述蓄热室内，让其蓄热室吸收气体温度；

步骤s3：开启已吸收气体温度的蓄热室的进气阀200，至少开启任意一个未通入有机废气的蓄热室，其后返回步骤s2以继续循环步骤s2和步骤s3，直至气体燃烧处理过程结束。

而所述步骤s2中已完成有机废气预热的所述蓄热室成为待清扫蓄热室，当气体从所述待清扫蓄热室进入所述燃烧室6后，开启所述待清扫蓄热室的反吹阀400，利用所述反吹系统7对所述待清扫蓄热室内的残留物进行吹扫并将其送至所述燃烧室6中二次燃烧处理。

在本实施例中，设有三个蓄热室，分别为第一蓄热室3、第二蓄热室4和第三蓄热室5，其中第一蓄热室3内保留有上一氧化周期的热量，在开始废气处理前，需开启第一蓄热室3的进气阀200，开启第二蓄热室4的排气阀300，其他阀门全部处于关闭状态，此时往第一蓄热室3通入有机废气，气体进入第一蓄热室3后吸收其内部热量进行预热，以提高气体温度保证废气能达到设定的氧化温度；有机废气其后进入所述燃烧室6进行燃烧，并在燃烧完后高温气体进入第二蓄热室4内，让气体的温度可保留在第二蓄热室4内；此外，第一蓄热室3中由于预热温度相对较低，因此在第一蓄热室3内会残留有一定的沉积物，则需对第一蓄热室3进行清扫后才可投入下一氧化周期的使用。在下一氧化周期时，关闭上一氧化周期所开启的阀门，并开启第二蓄热室4的进气阀200，开启第三蓄热室5的排气阀300，有机废气进入第二蓄热室4进行预热后进入所述燃烧室6燃烧，高温气体进入第三蓄热室5内将气体温度保留在第三蓄热室5内以便进行下一氧化周期；在该氧化周期过程中，开启第一蓄热室3的反吹阀400，反吹系统7对第一蓄热室3内部进行吹扫，并将沉积物吹入所述燃烧室6内进行二次燃烧，可使有机气体燃烧更加彻底，此时经过吹扫的第一蓄热室3处于干净状态，即可投入下一氧化周期进行使用。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

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