煤气与voc气体复合燃烧导热油炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉，包括：炉体、换热盘管、链条炉排、烟气管道、第一混合器、煤气发生器以及设于炉体的侧壁上的两个燃烧器。炉体上进一步设有与炉膛连通的第二烟气出口，其通过烟气支管与第一混合器的高温烟气入口连通；第一混合器的空烟混合气出口通过气化剂管线与煤气发生器的气化剂入口连通；煤气发生器的煤气出口通过煤气管线与每个燃烧器相连。每个燃烧器包括燃烧器壳体、设于燃烧器壳体一端壁的煤气入口、设于燃烧器壳体侧壁的第二VOC混合气入口、设于燃烧器壳体的另一端的火焰出口、以及围绕煤气入口从燃烧器壳体的一端壁向燃烧器壳体内部延伸的煤气喷管。
【专利说明】
煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种热能设备，特别涉及一种导热油炉。
【背景技术】
[0002]VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。VOC对人体健康有巨大影响，当空气中的VOC达到一定浓度时，短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等，严重时会出现抽搐、昏迷，并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。
[0003]以家具生产行业为例，家具在喷涂油漆/涂料后需要进行烘干处理，该过程将产生大量的高浓度VOC混合气，如果将这种废气直接排放至环境中，不但会对环境造成极大的破坏，而且VOC混合气中的可燃成分也得不到回收利用。
[0004]现有技术中通常是采用专门的燃烧机来高温燃烧分解VOC混合气后再排放到环境中，这不但增加了处理的成本，而且造成了进一步能源浪费。
[0005]如中国专利公开第203336605U号揭示的一种高浓度/标准浓度VOC气体处理装置，其包括VOC总管路上从前至后依次设置的风机、过滤装置以及燃烧器，VOC总管路包括VOC前管路以及VOC后管路，VOC前管路设置于风机以及过滤装置之间，VOC后管路设置于过滤装置以及燃烧器之间，燃烧器包括底部的热交换室以及顶部的主催化室，燃烧器的后部连接有达标气体排放总管路。
[0006]又如中国专利公开第203336608U号揭示的一种低浓度VOC气体处理装置，其从前至后依次包括风机、活性炭收集器以及燃烧器，风机与活性炭收集器之间连接有低浓度VOC管路，低浓度VOC管路上还设置有过滤装置，活性炭收集器以及燃烧器之间连接有标准浓度VOC管路，燃烧器包括底部的热交换室以及顶部的主催化室，燃烧器的后部连接有达标气体排放总管路。
[0007]因此，提供一种能够回收利用VOC混合气作为辅助燃气并能够将VOC无害化处理的锅炉燃烧系统成为业内急需解决的问题。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的是提供一种煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉，其能够在不浪费额外能源的情况下实现VOC气体无害化处理。
[0009]根据本实用新型的一个方面，提供一种煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉，包括:炉体，炉体内设有用于加热导热油的炉膛;换热盘管，换热盘管布置于炉膛内，流经换热盘管的导热油在炉膛内被加热；链条炉排，链条炉排设于炉膛的底部用于将煤块输送至炉膛内燃烧。烟气管道连接于炉体的第一烟气出口，用于将烟气排出至烟囱。该煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉还包括第一混合器、煤气发生器以及设于炉体的侧壁上的至少一个燃烧器，并且炉体上进一步设有与炉膛连通的第二烟气出口。其中，第一混合器包括高温烟气入口、第一VOC混合气入口以及空烟混合气出口。第二烟气出口通过烟气支管与第一混合器的高温烟气入口连通，第一混合器的空烟混合气出口通过气化剂管线与煤气发生器的气化剂入口连通，以将来自第一混合器的VOC混合气与高温烟气混合后的空烟混合气输送至煤气发生器内作为气化剂并使所含VOC气体高温分解。煤气发生器的煤气出口通过煤气管线与至少一个燃烧器相连以将含残留VOC煤气喷射至炉膛内燃烧放热并使所含残留VOC气体燃烧分解。
[0010]可选择地，该燃煤导热油炉进一步包括设于烟气管道中的换热器，换热器包括烟气流路和VOC气体流路，来自含VOC气体源的含VOC气体流经换热器与烟气换热后通过VOC气体管线输送至第一混合器的第一VOC混合气入口。
[0011]其中，烟气流路的两端分别形成中温烟气入口和低温烟气出口，中温烟气入口与炉体的第一烟气出口连通，低温烟气出口连接至烟囱。VOC气体流路的两端分别形成冷VOC气体入口和热VOC气体出口，冷VOC气体入口连接至含VOC气体源，热VOC气体出口通过VOC气体管线与第一混合器的第一 VOC混合气入口连通。
[0012]可选择地，换热器包括外壳、将外壳内部空间分隔为逆向平行的烟气流路和VOC气体流路的中隔板、以及穿设在中隔板中的若干热管。其中，若干热管的蒸发端延伸于烟气流路中，若干热管的冷凝端延伸于VOC气体流路中。
[0013]可选择地，若干热管内的工质为适用于500摄氏度左右工况的萘等工质。
[0014]可选择地，换热器也可以采用表面式换热器，S卩，温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。
[0015]其中，来自含VOC气体源的含VOC气体温度约为20?25摄氏度。经换热器与烟气换热后的含VOC气体温度约为180?250摄氏度。通过第一烟气出口进入换热器内的中温烟气温度约为400?500摄氏度、约占总烟气体积量的50?70%。经换热器与含VOC气体换热后排出的低温烟气温度约为100?200摄氏度。通过第二烟气出口引射至第一混合器内的高温烟气温度约为800?1000摄氏度、约占总烟气体积量的30?50%。第一混合器的空烟混合气出口输送至煤气发生器的VOC混合气温度约为550?620摄氏度、以体积百分数计含氧量约为15 ?20%。
[0016]可选择地，该燃煤导热油炉进一步包括设于VOC气体管线中的第二混合器，第二混合器包括含VOC气体入口、空气入口以及VOC混合气出口。含VOC气体入口与换热器的热VOC气体出口连通，空气入口与第一风机相连以向VOC气体中补充空气，VOC混合气出口与第一混合器的第一VOC混合气入口连通。
[0017]其中，经由空气入口进入第二混合器的空气温度约为20?25摄氏度。经过第二混合器的VOC混合气出口的VOC混合气的温度约为180?220摄氏度。
[0018]可选择地，该燃煤导热油炉进一步包括至少四个第一类VOC气体支管，每个第一类VOC气体支管的一端分别与VOC气体管线连通，每个第一类VOC气体支管的另一端间隔地与炉体的底壁连通以将来自第二混合器的一部分VOC混合气输送至链条炉排助燃并使所含VOC气体燃烧分解。
[0019]可选择地，该燃煤导热油炉进一步包括至少一个第二类VOC气体支管，每个第二类VOC气体支管的一端分别与VOC气体管线连通，每个第二类VOC气体支管的另一端分别与至少一个燃烧器相连以将来自第二混合器的一部分VOC混合气输送至至少一个燃烧器助燃并使所含VOC气体燃烧分解。
[0020]可选择地，该燃煤导热油炉进一步包括至少一个链条驱动轮、至少一个链条从动轮、以及邻近炉体一端面设置的用于向链条炉排上供给煤块的煤斗。链条炉排围绕至少一个链条驱动轮和至少一个链条从动轮布置成环状，使得链条炉排在至少一个链条驱动轮的驱动下转动以将来自煤斗的煤块运载至炉膛内燃烧放热。
[0021]其中，至少一个燃烧器包括相对设置于炉体的两侧壁上的两个燃烧器，每个燃烧器包括燃烧器壳体、设于燃烧器壳体一端壁的煤气入口、设于燃烧器壳体侧壁的第二VOC混合气入口、设于燃烧器壳体的另一端的火焰出口、以及围绕煤气入口从燃烧器壳体的一端壁向燃烧器壳体内部延伸的煤气喷管。煤气喷管的末端封闭且于周壁上形成若干喷孔，使得来自煤气发生器的含残留VOC煤气通过若干喷孔喷射至燃烧器壳体内与经由第二 VOC混合气入口进入的VOC混合气混合燃烧。
[0022]可选择地，每个第二类VOC气体支管的另一端分别与每个燃烧器的第二VOC混合气入口连通。
[0023]可选择地，第一混合器包括混合器壳体以及设于混合器壳体内的引射管，第一 VOC混合气入口设于混合器壳体的一端壁，高温烟气入口设于混合器壳体的侧壁，空烟混合气出口设于混合器壳体的另一端壁，引射管绕着第一VOC混合气入口从混合器壳体的一端壁向混合器壳体内部延伸。
[0024]优选地，在第一混合器的纵向方向上，高温烟气入口位于第一 VOC混合气入口与引射管的末端之间。
[0025]优选地，第一混合器进一步包括设于引射管的末端与混合器壳体的另一端壁之间用于加强气体混合的叶轮。
[0026]优选地，该燃煤导热油炉进一步包括用于向煤气发生器中输送煤的输送带。
[0027]可选择地，输送带同时用于向煤斗中补充煤。
[0028]其中，本实用新型的煤气发生器是指煤气化炉，也叫煤气发生炉，是将煤作为气化燃料进行可燃气体制造的炉子。本实用新型的煤气发生器的炉型包括但不限于:UGI炉、鲁奇炉、温克勒炉、德士克炉或道化学煤气化炉。
[0029]运行中，直接来自炉膛的约800?1000摄氏度的高温烟气(约占总烟气体积量的30?50% )通过第二烟气出口被引射至第一混合器内与来自第二混合器的约150?250摄氏度的VOC混合气充分混合，混合后的空烟混合气进入煤气发生器内作为气化剂。来自炉体的与导热油充分换热后的约400?500摄氏度的中温烟气(约占总烟气体积量的50?70%)通过第一烟气出口进入换热器与VOC气体换热后变成约100?150摄氏度低温烟气排出至烟囱。
[0030]本实用新型的有益效果是:(I)、采用VOC混合气作为辅助燃气加热导热油炉，充分利用了VOC混合气中的可燃成分，实现能源节约；(2)、在不浪费额外能源的情况下实现VOC气体无害化处理，不必采用专门的燃烧机来高温燃烧分解VOC混合气后再排放到环境中，简化了处理VOC混合气的工艺，节省了处理的成本；(3)、对VOC气体采用多种方式进行多级无害化处理，使得排出至环境中的烟气中不含VOC气体；(4)用炉体的烟气余热加热VOC混合气，充分利用了烟气热量，降低了燃煤导热油炉排出的烟气温度，减少对环境的污染。
【附图说明】
[0031 ]图1示出了本实用新型煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉的构造示意图。
[0032]图2示出了本实用新型的炉体与燃烧器的布置示意图。
[0033]图3示出了本实用新型采用的第一混合器的构造示意图。
[0034]图4示出了本实用新型采用的燃烧器的构造示意图。
【具体实施方式】
[0035]请参照图1，根据本实用新型的一种实施方式，煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉包括:炉体100、第一混合器200、煤气发生器300、设于炉体100的侧壁上的两个燃烧器400、换热器500以及第二混合器600。
[0036]炉体100内设有用于加热导热油的炉膛(图未示)，换热盘管(图未示)布置于炉膛内，流经换热盘管的导热油在炉膛内被加热。链条炉排120设于炉膛的底部用于将煤块121输送至炉膛内燃烧。炉体100上设有第一烟气出口 130以及与炉膛连通的第二烟气出口 140。炉体100的第一烟气出口 130连接烟气管道150将烟气排出至烟囱(图未示)。
[0037]如图3所示，第一混合器200包括混合器壳体240以及设于混合器壳体240内的引射管250。第一 VOC混合气入口 230设于混合器壳体240的一端壁241，高温烟气入口 210设于混合器壳体240的侧壁，空烟混合气出口 220设于混合器壳体240的另一端壁242。引射管250绕着第一VOC混合气入口 230从混合器壳体240的一端壁241向混合器壳体240内部延伸，在第一混合器200的纵向方向上，高温烟气入口 210位于第一VOC混合气入口 230与引射管250的末端之间。第一混合器200还包括设于引射管250的末端与混合器壳体240的另一端壁242之间用于加强气体混合的叶轮260。
[0038]炉体100的第二烟气出口 140通过烟气支管(未标号)与第一混合器200的高温烟气入口 210连通。第一混合器200的空烟混合气出口 220通过气化剂管线(未标号)与煤气发生器300的气化剂入口 310连通，以将来自第一混合器200的VOC混合气与高温烟气混合后的空烟混合气输送至煤气发生器300内作为气化剂并使所含VOC气体高温分解。煤气发生器300的煤气出口 320通过煤气管线(未标号)与两个燃烧器400相连以将含残留VOC煤气喷射至炉膛内燃烧放热并使所含残留VOC气体燃烧分解。
[0039]如图2及图4所示，两个燃烧器400相对设置于炉体100的两侧壁上。每个燃烧器400包括燃烧器壳体410、设于燃烧器壳体410—端壁411的煤气入口 420、设于燃烧器壳体410侧壁的第二VOC混合气入口430、设于燃烧器壳体410的另一端的火焰出口440、以及围绕煤气入口 420从燃烧器壳体410的一端壁411向燃烧器壳体410内部延伸的煤气喷管450。煤气喷管450的末端封闭且于周壁上形成若干喷孔451，使得来自煤气发生器300的含残留VOC煤气通过若干喷孔451喷射至燃烧器壳体410内与经由第二 VOC混合气入口 430进入的VOC混合气混合燃烧。
[0040]换热器500设置在烟气管道150中，换热器500包括烟气流路(图未示)和VOC气体流路(图未示)。烟气流路的两端分别形成中温烟气入口510和低温烟气出口520，中温烟气入口 510与炉体100的第一烟气出口 130连通，低温烟气出口 520连接至烟囱。VOC气体流路的两端分别形成冷VOC气体入口 530和热VOC气体出口 540，冷VOC气体入口 530连接至含VOC气体源(图未示)。其中，低温烟气出口520连接至第二风机521以将烟气抽吸至烟囱，冷VOC气体入口 530连接至第三风机531以将VOC气体从含VOC气体源抽吸至换热器500。
[0041 ] 第二混合器600设置在VOC气体管线中，第二混合器600包括含VOC气体入口610、空气入口 620以及VOC混合气出口 630。含VOC气体入口 610与换热器500的热VOC气体出口 540连通，空气入口 620与第一风机621相连以向VOC气体中补充空气，VOC混合气出口 630与第一混合器200的第一 VOC混合气入口 230连通。
[0042]在该非限制性实施方式中，进一步包括四个第一类VOC气体支管700以及两个第二类VOC气体支管800。每个第一类VOC气体支管700的一端分别与VOC气体管线(未标号)连通，每个第一类VOC气体支管700的另一端间隔地与炉体100的底壁连通以将来自第二混合器600的一部分VOC混合气输送至链条炉排120助燃并使所含VOC气体燃烧分解。两个第二类VOC气体支管800的一端分别与VOC气体管线连通，另一端分别与两个燃烧器400的第二 VOC混合气入口 430相连以将来自第二混合器600的一部分VOC混合气输送至两个燃烧器400助燃并使所含VOC气体燃烧分解。
[0043]在该非限制性实施方式中，该燃煤导热油炉还包括一个链条驱动轮(图未示)、两个链条从动轮(图未示)、以及邻近炉体100—端面设置的用于向链条炉排120上供给煤块121的煤斗900。链条炉排120围绕链条驱动轮和两个链条从动轮布置成环状，使得链条炉排120在链条驱动轮的驱动下转动以将来自煤斗900的煤块121运载至炉膛内燃烧放热。
[0044]此外，根据该非限制性实施方式，煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉还包括用于向煤气发生器300中输送煤的输送带330，输送带330同时用于向煤斗900中补充煤。
[0045]作为一种可替代实施方式，该燃煤导热油炉可以不包括换热器500，第一烟气出口130直接经由烟气管道将烟气排出至烟囱，含VOC气体源直接与VOC气体管线连接，冷VOC气体经VOC气体管线进入第二混合器600与空气混合。
[0046]作为另一种可替代实施方式，该燃煤导热油炉可以不包括第二混合器600，经换热器500的热VOC气体出口 540输出的热VOC气体不与空气混合。
[0047]作为又一种可替代实施方式，该燃煤导热油炉的VOC气体管线可以不包括第一类VOC气体支管和/或第二类VOC气体支管。
[0048]作为再一种非限制性实施方式，该燃煤导热油炉可以不包括输送带330。
[0049]在运行中，直接来自炉体100的炉膛的约900摄氏度的高温烟气(约占总烟气体积量的35%)通过第二烟气出口 140引射至第一混合器200内与来自第二混合器600的约200摄氏度的VOC混合气充分混合，混合后的空烟混合气进入煤气发生器300内作为气化剂。煤气发生器300中生成的含残留VOC煤气输送至两个燃烧器400燃烧放热。
[0050]来自炉体100的与导热油充分换热后的约450摄氏度的中温烟气(约占总烟气体积量的65% )通过第一烟气出口 130进入换热器500与VOC气体换热后变成约100摄氏度低温烟气排出至烟囱。
[0051 ]来自含VOC气体源的含VOC气体温度约为20摄氏度，经换热器500与烟气换热后的含VOC气体温度约为250摄氏度，热VOC气体经VOC气体入口 610进入第二混合器600。经由空气入口 620进入第二混合器600的空气温度约为20摄氏度，来自换热器500的热VOC气体与空气在混合器600中混合后经由VOC混合气出口 630排出，排出的VOC混合气的温度约为200摄氏度。
[0052]来自混合器600的约40 % (体积量)的VOC混合气经由第一类VOC气体支管700输送至链条炉排120助燃，约30% (体积量)的VOC混合气经由第二类VOC气体支管800输送至燃烧器400助燃，约30 % (体积量)的VOC混合气经由VOC气体管线引射至第一混合器200内与来自炉膛的高温烟气混合后输送至煤气发生器300内作为气化剂。其中，烟气与VOC混合气在第一混合器200内混合后的温度约为600摄氏度，以体积百分数计含氧量约为15%。
[0053]尽管在此已详细描述本实用新型的优选实施方式，但要理解的是本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体结构，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。例如，根据改变燃烧器的数量调节炉体燃烧煤块产生的高温烟气的温度。此外，系统各处的温度或压力等参数可以根据具体使用条件适当选取。
【主权项】
1.一种煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉，包括: 炉体，所述炉体内设有用于加热导热油的炉膛； 换热盘管，所述换热盘管布置于所述炉膛内； 链条炉排，所述链条炉排设于所述炉膛的底部；以及 烟气管道，所述烟气管道连接于所述炉体的第一烟气出口 ； 其特征在于: 所述煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉进一步包括第一混合器、煤气发生器以及设于所述炉体的侧壁上的至少一个燃烧器，并且所述炉体上进一步设有与所述炉膛连通的第二烟气出口，其中，所述第一混合器包括高温烟气入口、第一VOC混合气入口以及空烟混合气出口 ；所述第二烟气出口通过烟气支管与所述第一混合器的所述高温烟气入口连通;所述第一混合器的所述空烟混合气出口通过气化剂管线与所述煤气发生器的气化剂入口连通；所述煤气发生器的煤气出口通过煤气管线与所述至少一个燃烧器相连;并且 所述至少一个燃烧器包括相对设置于所述炉体的两侧壁上的两个燃烧器，每个燃烧器包括燃烧器壳体、设于所述燃烧器壳体一端壁的煤气入口、设于所述燃烧器壳体侧壁的第二VOC混合气入口、设于所述燃烧器壳体的另一端的火焰出口、以及围绕所述煤气入口从所述燃烧器壳体的一端壁向所述燃烧器壳体内部延伸的煤气喷管，所述煤气喷管的末端封闭且于周壁上形成若干喷孔。2.如权利要求1所述的煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉，其特征在于，进一步包括设于所述烟气管道中的换热器，所述换热器包括烟气流路和VOC气体流路，所述换热器的所述VOC气体流路通过VOC气体管线连接至所述第一混合器的所述第一VOC混合气入口。3.如权利要求2所述的煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉，其特征在于，所述烟气流路的两端分别形成中温烟气入口和低温烟气出口，所述中温烟气入口与所述炉体的所述第一烟气出口连通，所述低温烟气出口连接至烟囱，所述VOC气体流路的两端分别形成冷VOC气体入口和热VOC气体出口，所述冷VOC气体入口连接至含VOC气体源，所述热VOC气体出口通过所述VOC气体管线与所述第一混合器的所述第一 VOC混合气入口连通。4.如权利要求3所述的煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉，其特征在于，进一步包括设于所述VOC气体管线中的第二混合器，所述第二混合器包括含VOC气体入口、空气入口以及VOC混合气出口，所述含VOC气体入口与所述换热器的所述热VOC气体出口连通，所述空气入口与第一风机相连，所述VOC混合气出口与所述第一混合器的所述第一 VOC混合气入口连通。5.如权利要求4所述的煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉，其特征在于，进一步包括至少四个第一类VOC气体支管，每个第一类VOC气体支管的一端分别与所述VOC气体管线连通，每个第一类VOC气体支管的另一端间隔地与所述炉体的底壁连通。6.如权利要求5所述的煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉，其特征在于，进一步包括至少一个第二类VOC气体支管，每个第二类VOC气体支管的一端分别与所述VOC气体管线连通，每个第二类VOC气体支管的另一端分别与所述至少一个燃烧器相连。7.如权利要求1?6中任一项所述的煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉，其特征在于，进一步包括至少一个链条驱动轮、至少一个链条从动轮、以及邻近所述炉体一端面设置的用于向所述链条炉排上供给煤块的煤斗，所述链条炉排围绕所述至少一个链条驱动轮和所述至少一个链条从动轮布置成环状。8.如权利要求1?6中任一项所述的煤气与VOC气体复合燃烧导热油炉，其特征在于，所述第一混合器包括混合器壳体以及设于所述混合器壳体内的引射管，所述第一VOC混合气入口设于所述混合器壳体的一端壁，所述高温烟气入口设于所述混合器壳体的侧壁，所述空烟混合气出口设于所述混合器壳体的另一端壁，所述引射管绕着所述第一VOC混合气入口从所述混合器壳体的一端壁向所述混合器壳体内部延伸。
【文档编号】F23G7/06GK205448310SQ201521133193
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月29日
【发明人】董龙标
【申请人】中山市迦南节能环保科技有限公司