一種直燃蓄熱式焚燒處理裝置以及處理方法
2023-10-08 17:30:19
專利名稱：一種直燃蓄熱式焚燒處理裝置以及處理方法
技術領域：
本發明涉及一種焚燒處理裝置，是一種節能型高效廢氣廢水處理裝置，屬於環保設備領域。
背景技術：
近年來，覆銅板製造技術飛速發展，覆銅板生產過程產生的有機廢氣會對環境造成汙染。近年來國家對環保的要求越來越嚴格，有機廢氣的治理是覆銅板製造商需要解決的重要任務。當前電子行業間的競爭空前激烈，這就對覆銅板生產提出了更高的要求，覆銅板製造商為提升競爭力，最大限度地解決環保、節能降耗，降低成本已經成了覆銅板製造商和設備提供商共同的課題。生產紙基板時，從臥式上膠機中排出的廢氣中含有大量的有機溶劑甲醇和少量的酚醛樹脂低分子揮發物等；生產布基板時，從上膠機排出來的廢氣中含有大量的有機溶劑丙酮、DMF和少量的低分子化合物等，這些廢氣統稱為有機廢氣。製造覆銅板生產所需的酚醛樹脂過程中所產生的大量含酚廢水。這些廢氣、廢水被直接排放到環境中，將會對環境造成了很大的危害，形成汙染。有機廢氣的常用處理方法為催化燃燒法和焚燒法，覆銅板行業有機廢氣的處理辦法主要是焚燒法，目前國內已有不少生產廠家配備了老式直燃式廢氣焚燒爐，雖然它們對廢氣中的可燃有機物進行了焚燒，但是由於它爐膛內部結構的不合理性使燃燒不充分，並且大多數這種老式直燃式廢氣焚燒爐節能效果也不好，在正常生產中，老式直燃式廢氣焚燒爐還需要燃燒大量的燃油，或燃氣作為熱能補充，有的耗油量高達60-80kg/h，給使用者帶來了沉重的經濟負擔，加大了產品的生產成本。最近出現了一種新型的蓄熱式焚燒爐 RT0，它在節能方面有了很大的提高，但是它存在很多缺點1. RTO供熱有脈衝；2. RTO結構龐大複雜；3. RTO的蓄熱陶瓷要定期更換，維護費用高；4. RTO的蓄熱部分要經常清理。含酚廢水的常用處理方法為活性汙泥法(曝氣池生化處理)和焚燒法。活性汙泥法是一種化學法和生物法的結合處理辦法，由於工藝廢水中含酚濃度太高，能使生物中毒死亡，所以先進行一級處理，在酸性條件下所合成線性低分子酚醛樹脂，然後再進行生化處理。但在這個過程中生化處理中所用的微生物，生活環境要求比較苛刻，容易死亡，並且這種微生物要經過培養期、生長期、成熟期這三個階段，周期時間較長。這種活性汙泥法成本高、周期長是目前廠商最頭疼的事。焚燒法是目前對高濃度含酚工藝廢水另一種處理方法。常用的方式是用噴槍霧化後噴入鍋爐裡進行焚燒淨化處理。燃後轉化成C02和水汽，排向大氣；但是這種焚燒處理方式也有它的缺點1.由於煤灰噴槍頭容易堵塞；2.處理廢水時會增加煤或煤氣的供給量， 增加了處理成本。
發明內容
本發明針對現有的設備的缺點，提供一種直燃蓄熱式焚燒處理裝置，其能夠解決現有的覆銅板製造過程中產生的有機廢氣、廢水，在處理過程中耗能過大的技術缺點。此外，本發明還公開了一種處理方法。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案如下一種直燃蓄熱式焚燒處理裝置，包括直流焚燒爐，所述直流焚燒爐的爐膛內部和爐膛壁設有由蓄熱材料形成的隔離牆，將所述爐膛分為燃燒區、主燃室、燃盡區以及廢氣通道，其中，所述主燃室和燃盡區之間設有蓄熱材料做成的孔牆，當廢氣從廢氣通道之中進入到點燃區被點燃，高流速的廢氣進入燃燒室中，遇到上述孔牆後被反彈，氣流折回，與新進的氣流混合在一起形成混流狀態；煙氣通過孔牆被整流後進入燃盡區之中。進一步地，優選的結構是，所述蓄熱材料隔離牆在爐膛內部形成L形形狀，其部分在爐膛內部延伸。進一步地，優選的結構是，所述廢氣通道的爐膛壁上開設有人孔；所述燃盡區的爐膛壁上設有人孔，此外，在所述點燃區的爐膛壁設有燃燒機孔。進一步地，優選的結構是，所述直燃蓄熱式焚燒爐上還設有加熱器和預熱器，其中，所述爐膛上設有廢水進口並連接廢水儲存罐，所述廢水儲存罐還連接有廢水控制裝置。進一步地，優選的結構是，所述廢水儲存罐上開有排汙口、排氣管和浮球閥、門以及液位計。進一步地，優選的結構是，在所述爐膛和廢水控制裝置之間設有防蒸汽回流單向閥。為了實現本發明的第二目的，本發明提供了一種直燃蓄熱式焚燒處理裝置的處理方法，其技術方案如下包括A、使用蓄熱材料在爐膛內部形成穩定的高溫溫度場；B、通入廢氣並使廢氣中的可燃物在所述高溫溫度場內燃燒充分。進一步地，優選的方法是，還包括C、從廢水進口之中將廢水噴入高溫爐膛內部使廢氣在高溫溫度場之中汽化；D、使廢水中的可燃物燃燒轉化成C02和H20隨著煙氣排入大氣。進一步地，優選的方法是，進一步包括E、對從爐膛排出的煙氣溫度進行餘熱回收。進一步地，優選的方法是，所述廢氣中有機可燃物濃度控制在爆炸下限25%，並且，上述有機可燃物在> 760°C的溫度下進行燃燒；在高溫爐膛內的停留時間> 0. 6s。本發明採取了上述技術方案以後，上述直流蓄熱式焚燒爐通過改變爐膛內部結構形式，增加蓄熱材料，形成蓄熱式爐膛結構，使爐膛內部形成穩定的高溫溫度場，廢氣中的可燃物在此穩定的高溫溫度場內被燃燒的更加充分，可燃物燃燒熱被儘可能的釋放出來， 從而達到節能的效果。此外，廢水被處理系統高壓霧化噴入高溫爐膛內，廢水在高溫溫度場中汽化，廢水中的可燃物燃燒轉化成C02和H20隨著煙氣排入大氣。從爐膛排出的煙氣溫度還相當高， 之後增加換熱器進行餘熱回收，並把回收的熱供給上膠機烘箱利用，從而實現焚燒爐節能、 環保、供熱為一體。
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下面結合附圖對本發明進行詳細的描述，以使得本發明的上述優點更加明確。圖1是本發明直燃蓄熱式焚燒處理裝置的整體系統圖；圖2是本發明直燃蓄熱式焚燒處理裝置的焚燒爐的爐膛示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例來對本發明進行詳細的描述。燃燒原理組織良好的燃燒過程是儘可能地接近完全燃燒，即有機廢氣在爐膛內燃燒迅速而且充分，從而得到更高的燃燒效率。燃燒效率的定義是
式中，Il1——化學不完全燃燒熱損失，％n2——機械不完全燃燒熱損失，％
為了完全燃燒，需要以下條件1、充足而適量的空氣燃燒的基本條件是空氣中的氧含量，這是燃料完全燃燒的必要條件。最佳的空氣量與燃料配比要經過計算和多方面的燃燒實驗取得，而含氧量是由風量來決定的。含氧量不足，會燃燒不充分，空氣量過大，會浪費熱能。多家廢氣焚燒爐的使用經驗告訴我們廢氣中有機可燃物濃度控制在爆炸下限25%的情況下，合理的配風與控制，使有機可燃物既能在焚燒爐內安全的充分燃燒，又能實現節省燃油或燃氣。2、適當高的爐內溫度爐溫高則燃燒速度快，燃燒也越趨於充分。經科學研究表明有機物在> 760°C的溫度下，其分子基本已完全被破壞，氧化生成水和二氧化碳。但過分地提高爐溫也是不可取的，因過高的爐溫，會對爐體材料的性能要求提高，較高的爐溫需要有較多的能量來維持，這樣耗能也就比較多。同時，因為燃燒反應是一種可逆反應，過高的爐溫一方面會使正反應速度加快；同時也會使逆反應(還原反應)速度加快。逆反應速度的加快，則意味著會消耗比較多的熱能，使燃料燃燒做了無用功，因為還原反應是吸熱過程；由於還原反應抵消了部分正反應的功效，會造成焚燒爐淨化效果降低，影響煙氣達標排放。3、足夠的停留時間有機物完全燃燒需要一定時間。有機可燃物在爐膛的停留時間，是指有機可燃物從進入高溫爐膛起，到爐膛出口這段流程所經歷的時間。有機可燃物在爐內的停留時間主要取決於爐膛的容積、爐膛的截面積、爐膛長度、以及煙氣在爐膛內的流動速度，這些都與爐膛的容積熱負荷和爐膛的截面積熱負荷有關。合理的爐膛設計尤為關鍵。經試驗證明在高溫爐膛內的停留時間> 0. 6s為最佳。此外，直燃蓄熱式焚燒爐的能量流程如下面所描述Q = Gin+A+G^+A+A。(2. 1-1)Q = Q2+Q3+Q4-Q5(2. 1-2)Q4 = Q-Q2-Q3+Q5(2. 1-3)Q11 = Q2-Q1(2. 1—4)Q12 = Q7-Q6(2. 1-5)Q-爐膛內部熱量Q1-廢氣預熱前所含熱量( -廢氣預熱後所含熱量Q3-廢氣中有可燃物燃燒釋放的熱量&-燃燒機給爐
5膛提供的熱量Q5-爐膛散熱釋放的熱量％-鮮風被加熱前所含熱量Q7-鮮風被加熱後所含熱量％-預熱器散熱％-加熱器散失熱量^r煙氣所帶走的熱量A1-預熱器吸收的熱量A2-加熱器吸收的熱量由公式(2. 1-3)可知，Q3越大，Q4就會越小，就是說燃燒機消耗的燃油或燃氣量也就隨之減小。所以廢氣中的有機溶劑甲醇，丙酮等作為燃料燃燒得越充分，釋放的熱量也就越大，節能效果也就越明顯。由於傳統直燃式廢氣焚燒爐燃燒不充分，燃燒機耗油、耗氣量較大，是傳統直燃式焚燒爐最大的缺點。新設備在結合可燃物的燃燒原理，參考傳統直燃式焚燒爐爐膛結構的基礎上，進行了大量改進，對爐膛內部結構、材料做了全新的設計和調整，最終做成一種直燃蓄熱式爐膛結構。圖1是本發明直燃蓄熱式焚燒處理裝置的整體系統圖；如圖所示，所述直燃蓄熱式焚燒處理裝置，包括直流焚燒爐，所述直流焚燒爐的爐膛內部和爐膛壁設有由蓄熱材料形成的隔離牆5，將所述爐膛分為燃燒區、主燃室、燃盡區以及廢氣通道，其中，所述主燃室和燃盡區之間設有蓄熱材料做成的孔牆4，當廢氣從廢氣通道之中進入到點燃區被點燃，高流速的廢氣進入燃燒室中，遇到上述孔牆後被反彈，氣流折回，與新進的氣流混合在一起形成混流狀態；煙氣通過孔牆被整流後進入燃盡區之中。其中，所述蓄熱材料隔離牆在爐膛內部形成L形形狀，其部分在爐膛內部延伸。其中，所述廢氣通道的爐膛壁上開設有人孔2 ；所述燃盡區的爐膛壁上設有人孔3，此外，在所述點燃區的爐膛壁設有燃燒機孔1，並且，在所述爐膛的四周內部還設有保溫材料層6。下面對本發明的工作原理進行詳細的描述具體地說，當廢氣開始進入爐膛內時，高溫的蓄熱材料開始再次加熱廢氣，廢氣進入燃燒的準備階段；廢氣進入點燃區，被燃燒機或熾熱的蓄熱材料點燃；高流速的廢氣進入燃燒室中，遇到孔牆後被反彈，氣流折回，與新進的氣流混合在一起形成混流狀態，這使廢氣中的可燃物與廢氣中的氧氣混合的更加充分，並且也大大延長了廢氣在燃燒室的停留時間，使可燃物燃燒的更加充分；煙氣通過孔牆被整流後進入燃盡區，使煙氣均勻的充滿整個燃盡區，為以後給換熱器供熱做了充分準備。由於上膠機在生產過程中產生的廢氣濃度並不是均勻的，所以廢氣在爐膛中燃燒產生的熱也是不均勻的，容易產生爐膛內部溫度忽高忽低現象，但有了這種蓄熱結構就可以使爐膛始終保持一種相對均勻穩定的高溫溫度場，並且爐膛內部不再存在溫差較大的死角，更為爐膛內各個區域溫度都能> 760°C做了保障。圖2是本發明直燃蓄熱式焚燒處理裝置的焚燒爐的爐膛示意圖。如圖所示，所述直燃蓄熱式焚燒爐上還設有加熱器和預熱器，其中，所述爐膛上設有廢水進口並連接廢水儲存罐，所述廢水儲存罐還連接有廢水控制裝置。其中，所述廢水儲存罐上開有排汙口、排氣管和浮球閥、門以及液位計。此外，在所述爐膛和廢水控制裝置之間設有防蒸汽回流單向閥。由於廢氣預熱後的煙氣，其溫度仍然很高，對廢氣預熱後的煙氣用換熱的方法進行熱量回收，直接或間接地供給上膠機進行回用，從而達到節能的目的。在工程應用中，合理的塗膠工藝參數，可實現上膠機所需要的熱量，全部由廢氣處理爐提供，無需為上膠機另外增供熱能，
其中，當廢水被噴槍霧化後進入爐膛，霧化後的廢水遇到高溫，水迅速汽化，有機可燃物遇高溫被點燃，隨廢氣氣流一同進入主燃區進行燃燒。水在汽化的過程中會吸收大量的熱量，開始可能會使爐膛溫度有所降低。所以適當的減少廢氣的量(增加廢氣的濃度) 廢水汽化損失的熱量便能彌補回來。廢水的處理量範圍1--1. 5噸/天。下表是在一個實施例中生產現場正常生產紙基板時直燃蓄熱式焚燒爐及上膠機烘箱的部分數據記錄
權利要求
1.一種直燃蓄熱式焚燒處理裝置，包括直流焚燒爐，其特徵在於，所述直流焚燒爐的爐膛內部和爐膛壁設有由蓄熱材料形成的隔離牆，將所述爐膛分為燃燒區、主燃室、燃盡區以及廢氣通道，其中，所述主燃室和燃盡區之間設有蓄熱材料做成的孔牆，當廢氣從廢氣通道之中進入到點燃區被點燃，高流速的廢氣進入燃燒室中，遇到上述孔牆後被反彈，氣流折回，與新進的氣流混合在一起形成混流狀態；煙氣通過孔牆被整流後進入燃盡區之中。
2.根據權利要求1所述的直燃蓄熱式焚燒處理裝置，其特徵在於，所述蓄熱材料隔離牆在爐膛內部形成L形形狀，其部分在爐膛內部延伸。
3.根據權利要求1或3所述的直燃蓄熱式焚燒處理裝置，其特徵在於，所述廢氣通道的爐膛壁上開設有人孔；所述燃盡區的爐膛壁上設有人孔，此外，在所述點燃區的爐膛壁設有燃燒機孔。
4.根據權利要求1或3所述的直燃蓄熱式焚燒處理裝置，其特徵在於，所述直燃蓄熱式焚燒爐上還設有加熱器和預熱器，其中，所述爐膛上設有廢水進口並連接廢水儲存罐，所述廢水儲存罐還連接有廢水控制裝置。
5.根據權利要求4所述的直燃蓄熱式焚燒處理裝置，其特徵在於，所述廢水儲存罐上開有排汙口、排氣管和浮球閥、門以及液位計。
6.根據權利要求4或5所述的直燃蓄熱式焚燒處理裝置，其特徵在於，在所述爐膛和廢水控制裝置之間設有防蒸汽回流單向閥。
7.一種直燃蓄熱式焚燒處理裝置的處理方法，其特徵在於，包括A、使用蓄熱材料在爐膛內部形成穩定的高溫溫度場；B、通入廢氣並使廢氣中的可燃物在所述高溫溫度場內燃燒充分。
8.根據權利要求7所述的直燃蓄熱式焚燒處理裝置的處理方法，其特徵在於，還包括 C、從廢水進口之中將廢水噴入高溫爐膛內部使廢氣在高溫溫度場之中汽化；D、使廢水中的可燃物燃燒轉化成C02和H20隨著煙氣排入大氣。
9.根據權利要求1或8所述的直燃蓄熱式焚燒處理裝置的處理方法，其特徵在於，進一步包括E、對從爐膛排出的煙氣溫度進行餘熱回收。
10.根據權利要求9所述的直燃蓄熱式焚燒處理裝置的處理方法，其特徵在於，所述廢氣中有機可燃物濃度控制在爆炸下限25 %，並且，上述有機可燃物在》760 V的溫度下進行燃燒；在高溫爐膛內的停留時間> 0. 6s。
全文摘要
本發明公開了一種直燃蓄熱式焚燒處理裝置，包括直流焚燒爐，所述直流焚燒爐的爐膛內部和爐膛壁設有由蓄熱材料形成的隔離牆，將所述爐膛分為燃燒區、主燃室、燃盡區以及廢氣通道，其中，所述主燃室和燃盡區之間設有蓄熱材料做成的孔牆，當廢氣從廢氣通道之中進入到點燃區被點燃，高流速的廢氣進入燃燒室中，遇到上述孔牆後被反彈，氣流折回，與新進的氣流混合在一起形成混流狀態；煙氣通過孔牆被整流後進入燃盡區之中。此外，本發明還公開了一種直燃蓄熱式焚燒處理裝置的處理方法。
文檔編號F23G7/06GK102338390SQ20111019262
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月11日 優先權日2011年7月11日
發明者劉恩成, 楊朋輝, 錢世良 申請人:西安寶昱熱工機電有限公司