一种高浓度易爆有机废气热力氧化空气预混器的制作方法

1.本实用新型属于有机废气处理燃烧处理领域，更具体的说涉及一种高浓度易爆有机废气热力氧化空气预混器。


背景技术：

2.在负极材料石墨化、有机物裂解及焦化等生产领域，往往产生高浓度含硫有机废气，有机废气一般呈现淡黄色，并伴有浓烈的刺激性气味，且成分复杂，有一定毒性和致癌性。为解决此类废气造成的环境污染，最显著和合理的处理方式是采用蓄热燃烧等热力氧化方法。但因废气中有机浓度较高，一般超过10000ppm，接近或超过某些单一有机气体的爆炸下限。因此工程案例中常常出现焚烧炉爆炸事故，给企业造成不同程度的损失和安全生产压力。
3.焚烧炉爆炸其主要原因是炉内或炉内局部位置某一有机气体含量过高，同时供燃烧的氧气浓度不足、有机气体和氧气混合不均等造成。为解决这类问题，现有技术中，为了降低安全风险，往往是在有机废气进入焚烧炉前对该类高浓度易爆有机废气进行“水洗”除去易冷凝的有机物和颗粒，降低某些有机气或有机物含量和浓度，避免其含量与浓度接近爆炸值，消除或降低爆炸风险。
4.同时，通过“水洗”也能有效的阻隔焚烧炉内热量的反向溢出，特别是在焚烧炉内出现局部燃烧加剧，产生大量热气，炉内气压增高，此时“水洗”池能够阻隔热量或热气反向进入有机气产生位置，避免炉外发生爆炸或火灾。但“水洗”工序的使用，会在“水洗”池内产生大量含焦油类危险废物，需要人工清理，或机械半自动清理，清理该废物时又造成现场生产环境的二次污染，影响工作环境。同时，清理“水洗”池还需消耗大量的劳动力和时间，不但成本增加，而且大大降低了有机废气中可燃组分的热值，使得废气进入焚烧炉时因浓度不够维持氧化温度而持续使用天然气、液化石油气等辅助燃料进行加热，大大增加了该类废气处理的能耗成本。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种高浓度易爆有机废气热力氧化空气预混器，解决现有技术中有机废气处理中存在的缺陷问题。
6.本实用新型技术方案一种高浓度易爆有机废气热力氧化空气预混器，包括具有防爆能力且设置在焚烧炉前的预混箱以及设置在所述预混箱上的废气进口、空气进口和混合气出口；所述废气进口和所述空气进口上分别连接有第一单向阀和第二单向阀；所述第一单向阀和所述第二单向阀均包括阀腔、置于所述阀腔内的阀芯以及均与所述阀腔连通的阀进口和阀出口；
7.阀进口处气体压力大于阀出口处气体压力时，阀进口处气体推动所述阀芯向所述阀出口侧移动，阀进口与阀出口通过所述阀腔导通，阀进口处气体依次通过所述阀腔和所述阀进口进入所述预混箱；所述阀出口处气体压力大于所述阀进口处气体压力时，阀出口
处气体反向推动阀芯，所述阀芯向所述阀进口侧移动，阀进口被所述阀芯封闭，阀进口处气体被阻隔不能进入预混箱，所述预混箱内气体被阻隔至预混箱内。
8.优选地，所述第一单向阀和所述第二单向阀均包括阀体，所述阀腔置于所述阀体内，所述阀进口和所述阀出口均设置在所述阀体上；
9.所述阀腔的纵截面呈梯形，包括第一锥面，所述第一锥面靠近所述阀出口端外径大于阀进口端外径；阀芯截面与阀腔截面相适应，并包括与所述第一锥面平行的第二锥面，所述阀进口和所述阀出口分别设置在所述阀芯两端的阀体上，所述第二锥面与所述第一锥面接触后，所述阀腔被阻截，所述阀进口和所述阀出口被阻截。
10.优选地，所述阀芯朝向所述阀出口的侧面上均布连接有若干与阀芯轴线平行的螺旋弹簧，所述螺旋弹簧另一端与所述阀体固接；所述阀进口处气体推动所述阀芯，压缩所述螺旋弹簧，所述阀芯向阀腔大径端移动，所述第二锥面离开所述第一锥面，所述阀腔被导通，阀进口处气体通过所述第二锥面与第一锥面之间，然后由所述阀出口进入所述预混腔。
11.优选地，所述阀出口边沿均布设置有若干限位柱，所述限位柱与所述阀芯轴线平行并支撑所述阀芯的端面不与所述阀出口接触。
12.优选地，所述阀腔为圆锥腔，所述圆锥腔直径由阀进口端向阀出口端增大，所述阀芯为外侧面与圆锥腔侧面平行的圆台，所述阀进口和所述阀出口分别连通在所述圆锥腔的小径端和大径端；所述圆台向阀进口侧移动至圆台外侧面与圆锥腔侧面接触，阀腔被阻断；圆台向阀出口侧移动至圆台外侧面与圆锥腔侧面分离，阀腔被导通。
13.优选地，所述废气进口和空气进口分别设置在所述预混箱的底面上，所述混合气出口设置在所述预混箱的顶面上；所述第一单向阀和第二单向阀均呈竖直状设置，所述阀腔和所述阀芯轴线呈竖直状设置，所述阀芯沿竖直方向移动。
14.优选地，所述预混箱内呈上下位置设置有若干预混隔板，预混隔板上设置有过气口，相邻两预混隔板上的过气口交错设置。
15.优选地，所述预混隔板为弯板，包括主板体和向下折弯的折弯板，混合气通过主板体与折弯板连接处后再由所述过气口通过且向上运动。
16.优选地，所述第一单向阀的阀进口和所述第二单向阀的阀进口上分别连接有废气进气泵和空气进气泵，所述废气进气泵的出口和空气进气泵的出口上分别连接有第一电磁流量计和第二电磁流量计。
17.本实用新型技术方案的一种高浓度易爆有机废气热力氧化空气预混器的有益效果是：
18.1、通过采用具有防爆能力且设置在焚烧炉前的预混箱，实现在有机废气燃烧处理前对有机废气和空气进行足够的混合，避免进入焚烧炉内的有机废气中某一气体浓度超过或达到爆炸值，在焚烧炉内发生爆炸的问题。
19.2、在预混箱上的废气进口和空气进口上分别设置第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀和第二单向阀均能够在进气压力作用下打开，实现气体进入预混箱，还能够在预混箱内气体高压的反作用下关闭，避免预混箱内气体反向排出预混箱。通过第一单向阀和第二单向阀的使用，有效的阻止了预混箱内气体由废气进口和空气进口反向排出的问题。
20.3、通过具有防爆能力且设置在焚烧炉前的预混箱和设置在预混箱上的第一单向阀和第二单向阀的使用，使得有机废气不需要经过“水洗”处理，而进入预混箱和焚烧炉，避
免了“水洗”池的使用，避免了“水洗”池的清理操作，节能降本，环保安全。
附图说明
21.图1为本技术方案一种高浓度易爆有机废气热力氧化空气预混器示意图。
22.图2为第一单向阀结构示意图。
23.图3为第一单向阀导通状态示意图。
具体实施方式
24.为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。
25.现有技术中，有机废气产生系统通过废气泵连接有“水洗”池，有机废气经过“水洗”池被“水洗”后进入焚烧炉，焚烧炉上还连接有向炉内鼓入空气的空气进气装置，空气和经过“水洗”池的废气同时进入焚烧炉内被燃烧，实现有机废气或有机废物的去除，实现废气处理。上述处理过程中，将有机废气经过“水洗”池，有机废气中的易冷凝的有机物和颗粒被除去或降低，这样就降低某些有机气或有机物含量和浓度，避免其含量与浓度接近爆炸值，消除或降低爆炸风险。上述“水洗”过程虽然提高了有机废气处理中的安全系数，但是大量有机物溶于“水洗”池中，需要定期对“水洗”池进行清理，造成二次污染和人工浪费，同时通过“水洗”池还去除了有机废气中大量燃烧气体和物质，降低了焚烧炉内废气热值，使得焚烧炉内燃烧时需要更多的燃气等输入，燃烧成本提高。
26.为解决上述问题，改变上述有机废气的处理工序和过程，去除有机废气经过“水洗”池的过程，避免因“水洗”池的使用带来的一系列的缺陷和问题。改而在有机废气进入焚烧炉前将有机废气与空气进行充分的足够的混合，降低单一有机气或有机物的浓度，避免其发生爆炸。下面就这一方法和设备进行详细说明。
27.如图1所示，公开的是本实用新型技术方案一种高浓度易爆有机废气热力氧化空气预混器。预混器包括具有防爆能力且设置在焚烧炉前的预混箱1以及设置在所述预混箱1上的废气进口2、空气进口3和混合气出口6。将待处理有机废气和空气分别通过废气进口2和空气进口3进入预混箱1内，使得有机废气和空气在预混箱1内进行充分的足够的混合，然后由混合气出口6排出至焚烧炉内。废气进口2与有机废气产生系统直接连通，将有机废气产生系统产生的废气不经过“水洗”池而直接输出预混箱1内，同时将外部环境中的空气直接输送至预混箱1内，与有机废气快速的充分的混合后，获得混合气，将混合气通过混合气出口6直接输送至焚烧炉内。有机废气和空气经过预混箱混合后，获得的混合气中，有机废气和空气按照比例混合，避免了出现某一单一有机废气或有机会含量或浓度过高致使爆炸的问题。
28.本技术方案中，如图1所示，在所述废气进口2和所述空气进口3上分别连接有第一单向阀4和第二单向阀5。如图2所示，所述第一单向阀4和所述第二单向阀5均包括阀腔102、置于所述阀腔102内的阀芯103以及均与所述阀腔102连通的阀进口104和阀出口105。阀进口104处气体压力大于阀出口105处气体压力时，阀进口104处气体推动所述阀芯103向所述阀出口105侧移动，阀进口104与阀出口105通过所述阀腔102导通，阀进口104处气体依次通过所述阀腔102和所述阀进口105进入所述预混箱1。
29.基于上述技术方案，第一单向阀4的阀进口直接连通废气进气泵42，第一单向阀4的阀出口直接连接预混箱1上的废气进口2。第二单向阀5的阀进口直接连通空气进气泵52，第二单向阀5的阀出口直接连接预混箱1上的空气进口3。
30.在预混箱和焚烧炉均正常工作时，废气进气泵42工作，将待处理的有机废气输送至第一单向阀4的阀进口，第一单向阀4的阀芯朝向阀进口侧受到的气体压力大于阀芯朝向阀出口侧受到的气体压力，使得阀芯朝向阀出口侧移动，阀腔被打开，第一单向阀4的阀进口和阀出口被连通，废气进气泵42输送的有机废气经过第一单向阀4的阀进口、第一单向阀4的阀芯和第一单向阀4的阀出口进入预混箱1内。同时，空气进气泵52也同步工作，与空气进气泵52连通的第二单向阀5与第一单向阀4工作原理和过程一致。
31.在废气进气泵42的出口上和空气进气泵52的出口上分别安装有第一电磁流量计41和第二电磁流量计51，第一电磁流量计41和第二电磁流量计51被控制器自动控制，实现废气进气流量和空气进气流量的自动调节，使得有机废气和空气按照一定的需要的比例进入预混箱1内，实现流通调节，确保混合气混合均匀且空气流量足够。
32.本技术方案中，因预混箱1与焚烧炉直接连接，同时也与有机废气产生系统直接连接，在焚烧炉出现故障或出现局部燃烧加剧时，其突然增加的大量热量会通过混合气出口6进入预混箱1内，使得预混箱1内出现局部燃烧或热量突增的问题，使得预混箱1内热量和气压突然增加，在预混箱1内热量或气压突增时，预混箱1内热量会向废气进口2和空气进口3运动，会反向通过废气进口2和空气进口3进入有机废气产生系统或环境空气中，这样就增加了有机废气产生系统和环境内爆炸的风险性。
33.为消除上述风险，在废气进口2和空气进口3分别设置了第一单向阀4和第二单向阀5，第一单向阀4和第二单向阀5能够有效的自动的阻止预混箱1内气体反向排出的可能性。第一单向阀4和第二单向阀5的所述阀出口105处气体压力大于所述阀进口104处气体压力时，阀出口105处气体反向推动阀芯103，所述阀芯103向所述阀进口104侧移动，阀进口104被所述阀芯103封闭，阀进口104处气体被阻隔不能进入预混箱1，所述预混箱1内气体被阻隔至预混箱1内。即，在预混箱1内热量或气压突增时：阀出口105处气体压力大于阀进口104处气体压力，阀出口105处气体反向推动阀芯103，使得阀芯向阀进口侧移动，实现阀腔截流，阀腔被封闭。且阀出口105处气体压力越大，发腔被阻隔效果越佳，这样就有效的阻止了预混箱1内热量和气体由废气进口2和空气进口3反向溢出的问题，确保了有机废气产生系统和环境的安全性。
34.本技术方案中，如图2所示，所述第一单向阀4和所述第二单向阀5均包括阀体101，所述阀腔102置于所述阀体101内，所述阀进口104和所述阀出口105均设置在所述阀体101上。所述阀腔102的纵截面呈梯形，包括第一锥面108，所述第一锥面108靠近所述阀出口105端外径大于阀进口104端外径。阀芯103截面与阀腔102截面相适应，并包括与所述第一锥面108平行的第二锥面109。所述阀进口104和所述阀出口105分别设置在所述阀芯103两端的阀体101上。所述第二锥面109与所述第一锥面108接触后，所述阀腔102被阻截，所述阀进口104和所述阀出口105被阻截。
35.基于上述技术方案，本第一单向阀4和所述第二单向阀5均采用阀腔侧面和阀芯侧面进行密封，密封效果好。阀芯103被阀进口104或阀出口105处气体推动，实现阀腔导通或密封，通过气体压力自动开启或关闭，特别是通过预混箱1内气体压力自动关闭，实现全自
动调节，不接触电器件控制，适合高温高压环境使用，不会出现失灵问题。
36.如图3所示，为第一单向阀4或所述第二单向阀5工作状态结构示意图，此时，由阀进口104向阀腔102内输送气体，且气体经过阀出口105进入预混箱。
37.本技术方案中，如图2所示，所述阀芯103朝向所述阀出口105的侧面上均布连接有若干与阀芯103轴线平行的螺旋弹簧106。所述螺旋弹簧106另一端与所述阀体101固接。所述阀进口104处气体推动所述阀芯103，压缩所述螺旋弹簧106，所述阀芯103向阀腔102大径端移动。所述第二锥面109离开所述第一锥面108，所述阀腔102被导通，阀进口104处气体通过所述第二锥面109与第一锥面108之间，然后由所述阀出口105进入所述预混腔1。螺旋弹簧106的设置，能够实现对阀芯103的安装，实现对阀芯103运动方向的导向，在且使得在无气体输送是，阀芯103能够自动复位至阀腔102被关闭位置，在废气进气泵42无气体输送时，第一单向阀4和第二单向阀5被关闭，预混箱1内气体不会方向溢出。如图2所示，第一单向阀4或第二单向阀5呈关闭状态。
38.本技术方案中，所述阀出口105边沿均布设置有若干限位柱107，所述限位柱107与所述阀芯103轴线平行并支撑所述阀芯103的端面不与所述阀出口105接触。在阀进口104处气体推动阀芯103向阀出口105侧移动时，限位柱107的设置，使得阀芯103端面不与阀出口105接触，阀出口105不会别关闭，这样能够确保正常进气。
39.本技术方案中，所述阀腔102为圆锥腔，所述圆锥腔直径由阀进口端向阀出口端增大。所述阀芯103为外侧面与圆锥腔侧面平行的圆台，所述阀进口和所述阀出口分别连通在所述圆锥腔的小径端和大径端。所述圆台向阀进口侧移动至圆台外侧面与圆锥腔侧面接触，阀腔被阻断；圆台向阀出口侧移动至圆台外侧面与圆锥腔侧面分离，阀腔被导通。圆锥腔和圆台结构的设计，加工方便，成本低，精度高，最大限度的降低了阀腔内第一锥面与第二锥面件的缝隙，利于阀芯和阀腔的自密封。
40.本技术方案中，所述废气进口2和空气进口3分别设置在所述预混箱1的底面上，所述混合气出口6设置在所述预混箱1的顶面上。所述第一单向阀4和第二单向阀5均呈竖直状设置，所述阀腔102和所述阀芯103轴线呈竖直状设置，所述阀芯103沿竖直方向移动。第一单向阀4和第二单向阀5均呈竖直状设置，阀体101和阀芯103均呈轴线为竖直向设置。向预混箱1内输入气体时，阀进口气体压力克服阀芯103自重和弹簧弹力向上推动阀芯，使得阀腔被导通，向预混箱1内输入气体。在不进行气体输入时，阀芯103在自重和弹簧弹力复位下实现自密封，阀腔102被阻隔，预混箱1内气体不能反向通过阀腔排出。在预混箱1内热量或气体压力突增时，阀芯103内阀出口105处气体推动，向下运动，实现阀腔102阻断，使得预混箱1内气体不能够排出。
41.本技术方案中，如图1所示，所述预混箱1内呈上下位置设置有若干预混隔板7，预混隔板7上设置有过气口8，相邻两预混隔板上的过气口交错设置。本技术方案中，在预混箱1内设置预混隔板7，通过预混隔板7实现对气体流动方向进行改变，实现进入预混箱1内的空气和有机气体能够充分混合，在气体混合中和，不需要特别设置混合时间和混合空气，有机废气和空气分别由废气进口2和空气进口3进入后，通过预混隔板7后被混合，最后由混合气出口6排出。
42.本技术方案中，如图1所示，所述预混隔板7为弯板，包括主板体71和向下折弯的折弯板72，混合气通过主板体71与折弯板72连接处后再由所述过气口8通过且向上运动。折弯
板72远离主板体71的侧边与预混箱1内侧面间位置均匀过气口8。本技术方案的设置，使得气体被多次改变流动方向和流动速度，便于有机废气和空气进行充分的混合。有机废气经过废气进口2进入预混箱后立即与空气进行混合，并同空气一起向前运动，最后至混合气出口6排出，此时有机废气和空气已经混合充分，即本技术方案的设置，实现了有机废气和空气在输送中进行混合，缩短了有机废气的混合时间，不需要等待混合。
43.本实用新型技术方案在上面结合附图对实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。