一种紧凑型电加热式蓄热氧化炉

技术领域

本发明涉及有机废气处理技术领域，具体涉及一种紧凑型电加热式蓄热氧化炉。

背景技术

蓄热式氧化炉(RTO)在工业有机废气处理过程中使用较为普遍，其原理是把有机废气加热到760℃以上，使废气中的有机物氧化分解成二氧化碳和水，从而达到净化废气的目的，同时回收废气氧化分解所释放出来的热量。

现有的蓄热式氧化炉主体结构由燃烧室、蓄热室和阀门等组成，且现有结果中大多采用燃气或柴油专用燃烧器及塔式/旋转式结构。其在实际使用过程中存在以下缺陷：(1)采用专用燃气或柴油燃烧器，结构复杂、成本高；(2)燃烧器正常工作时，需提供助燃空气，能耗高；同时有明火，易爆炸，易产生氮氧化物并超标；(3)采用塔式或旋转式结构，设备体积和占地面积大，结构复杂不紧凑，需要将炉体各部件分离，分散运输到现场后进行组装，组装时间长、效率低、成本高。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种紧凑型电加热式蓄热氧化炉，其采用电加热系统直接加热，只需一个腔体，无需助燃空气，安全性好，系统具有高蓄热性，启动达到工作温度后，通过废气流路的切换，设备可自行维持运行温度，能耗低；且设备采用模块化设计，结构紧凑，集成度高，方便运输，现场安装和调试周期短。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种紧凑型电加热式蓄热氧化炉，包括蓄热氧化炉体，所述蓄热氧化炉体内下部和上部分别横向设置有第一隔热分风板和第二隔热分风板，所述第一隔热分风板和第二隔热分风板将所述蓄热氧化炉炉体内部从下至上依次划分为下风道、蓄热氧化室和上风道，所述蓄热氧化室内中部设有电加热装置，所述电加热装置上方和下方分别设置有第一蓄热体和第二蓄热体，所述蓄热氧化炉体侧壁上开设有废气进口和废气出口，所述废气进口和所述废气出口分别与蓄热氧化炉炉体内的第一换向腔室和第二换向腔室相连通，所述第一换向腔室和第二换向腔室结构相同，所述第一换向腔室具有第一状态和第二状态，当所述第一换向腔室处于第一状态时，第一换向腔室与上风道相连通，当所述第一换向腔室处于第二状态时，第一换向腔室与下风道相连通，且所述第一换向腔室和第二换向腔室始终处于相反状态。

进一步地改进在于，所述第一换向腔室内开设有与上风道相连通的第一开口和与下风道相连通的第二开口，所述第一换向腔室内还设置有可与第一开口和第二开口配合进行密封的密封件，所述密封件在驱动装置的作用下可在第一开口和第二开口之间进行移动，当所述第一换向腔室处于第一状态时，密封件在驱动装置的作用下移动至第一开口处对其进行密封，当所述第一换向腔室处于第二状态时，密封件在驱动装置的作用下移动至第二开口处对其进行密封。通过设置，密封件在驱动装置的作用下可方便的从第一开口处移动至第二开口处，且密封件在驱动装置的移动下，可与第一开口和第二开口配合进行密封，其可靠性高，密封效果好，废气泄漏量小，实现了蓄热氧化炉炉体内废气气流方向在自上而下和自下而上之间来回切换。

进一步地改进在于，所述驱动装置包括气缸和提升轴，所述气缸通过气缸底座固定设置在蓄热氧化炉体外侧，所述提升轴一端与所述气缸的输出端相连接，所述提升轴另一端与所述密封件固定连接。通过气缸带动提升轴做直线运动，进而带动密封件在第一开口和第二开口之间进行移动，其运动时间短，可实现了蓄热氧化炉炉体内废气气流方向的快速切换。

进一步地改进在于，所述第一蓄热体和所述第二蓄热体结构相同，所述第一蓄热体为陶瓷蓄热体。

进一步地改进在于，所述陶瓷蓄热体包括粒径为10-25mm的陶瓷颗粒和网孔板，所述网孔板横向固定设置在所述蓄热氧化室内，所述陶瓷颗粒填充在所述网孔板上方，所述陶瓷颗粒的填充高度为1-2.5m。通过设置，可有效的对蓄热氧化炉体炉体内气体经过加热后携带的热量进行换热回收，并用于预热新进入的废气。

进一步地改进在于，所述蓄热氧化室内侧壁安装有陶瓷纤维模块，所述陶瓷纤维模块的厚度为200-350mm。陶瓷纤维模块具有优异的耐高温、隔热性能，将其安装在蓄热氧化室内侧壁，可避免蓄热氧化室内热量散失。

进一步地改进在于，所述电加热装置为多个并排平铺设置的螺旋状的电加热丝，任意相邻的两个所述电加热丝之间的间距为100-300mm。

进一步地改进在于，所述蓄热氧化炉体顶部设有可开合的盖板，所述盖板内部设有保温隔热层，通过设置，通过盖板可方便的对蓄热氧化炉体内的部件进行维护，所述上风道和所述下风道侧壁上均设有检修门。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明中通过第一隔热分风板和第二隔热分风板将蓄热氧化炉体内部划分为下风道、蓄热氧化室和上风道，蓄热氧化室内设有电加热装置，并在电加热装置上方和下方分别设置有第一蓄热体和第二蓄热体，其只需要一个腔体即可实现对有机废气的氧化分解，炉内为高温我火焰氧化反应，无需助燃空气，安全性好，不会发生因燃烧而产生副产品的问题，且第一蓄热体和第二蓄热体可对废气中经过加热后携带的热量进行换热回收，并用于预热新进入的有机废气，节省升温所需要的电能消耗，降低运行成本；通过设置第一换向腔室和第二换向腔室，可使得蓄热氧化炉炉体内废气气流方向在自上而下和自下而上之间来回快速切换，维持蓄热氧化室中央处高温区域，显著提升热能利用率，设备一旦启动并达到工作温度后，可自行维持运行，电能消耗很少；由于不需要点燃器和相应的炉体，系统进行模块化设计，结构紧凑，集成度高，方便运输，大大降低了制造和安装成本，维护费用极低。

附图说明

下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明中紧凑型电加热式蓄热氧化炉的内部结构示意图；

图2为本发明中紧凑型电加热式蓄热氧化炉的左视图；

图3为本发明中紧凑型电加热式蓄热氧化炉的第一种工作状态原理图；

图4为本发明中紧凑型电加热式蓄热氧化炉的第二种工作状态原理图；

其中，具体附图标记为：蓄热氧化炉体1，炉体底座2，盖板3，第一隔热分风板4，第二隔热分风板5，下风道6，支撑件7，蓄热氧化室8，陶瓷纤维模块9，电加热装置10，第一蓄热体11，第二蓄热体12，上风道13，检修门14，废气进口15，废气出口16，第一换向腔室17，第二换向腔室18，第一开口19，第二开口20，密封件21，气缸22，提升轴23。

具体实施方式

本发明的实施例公开了一种紧凑型电加热式蓄热氧化炉，如图1和图2所示，包括蓄热氧化炉体1，蓄热氧化炉体1顶部设有可开合的盖板3，盖板3内部设有保温隔热层，通过盖板3可方便的对蓄热氧化炉体1内的部件进行维护，蓄热氧化炉体1内下部和上部分别横向设置有第一隔热分风板4和第二隔热分风板5，第一隔热分风板4和第二隔热分风板5可将有机废气风量向四周扩散，均匀进入蓄热氧化室8内，第一隔热分风板4和第二隔热分风板5将蓄热氧化炉炉体内部从下至上依次划分为下风道6、蓄热氧化室8和上风道13，蓄热氧化室8内中部设有电加热装置10，电加热装置10为多个并排平铺设置的螺旋状的电加热丝，任意相邻的两个电加热丝之间的间距为100-300mm，电加热装置10上方和下方分别设置有第一蓄热体11和第二蓄热体12，上风道13和下风道6侧壁上均设有检修门14，蓄热氧化炉体1侧壁上开设有废气进口15和废气出口16，废气进口15和废气出口16分别与蓄热氧化炉炉体内的第一换向腔室17和第二换向腔室18相连通，第一换向腔室17和第二换向腔室18结构相同，第一换向腔室17具有第一状态和第二状态，当第一换向腔室17处于第一状态时，第一换向腔室17与上风道13相连通，当第一换向腔室17处于第二状态时，第一换向腔室17与下风道6相连通，且第一换向腔室17和第二换向腔室18始终处于相反状态。通过第一隔热分风板4和第二隔热分风板5将蓄热氧化炉体1内部划分为下风道6、蓄热氧化室8和上风道13，蓄热氧化室8内设有电加热装置10，并在电加热装置10上方和下方分别设置有第一蓄热体11和第二蓄热体12，其只需要一个腔体即可实现对有机废气的氧化分解，无需助燃空气，安全性好，不会发生因燃烧而产生副产品的问题，且第一蓄热体11和第二蓄热体12可对气体经过加热后携带的热量进行换热回收，并用于预热新进入的有机废气，节省升温所需要的电能消耗，降低运行成本；通过设置第一换向腔室17和第二换向腔室18，可使得蓄热氧化炉炉体内废气气流方向在自上而下和自下而上之间来回快速切换，维持蓄热氧化室8中央处高温区域，显著提升热能利用率，设备一旦启动并达到工作温度后，可自行维持运行，电能消耗很少；由于不需要点燃器和相应的炉体，系统进行模块化设计，结构紧凑，集成度高，方便运输，大大降低了制造和安装成本，维护费用极低。

其中，第一换向腔室17内开设有与上风道13相连通的第一开口19和与下风道6相连通的第二开口20，第一换向腔室17内还设置有可与第一开口19和第二开口20配合进行密封的密封件21，密封件21可与第一开口19和第二开口20形成软密封或硬密封，本实施例中密封件21选用密封阀板，密封件21在驱动装置的作用下可在第一开口19和第二开口20之间进行移动，当第一换向腔室17处于第一状态时，密封件21在驱动装置的作用下移动至第一开口19处对其进行密封，当第一换向腔室17处于第二状态时，密封件21在驱动装置的作用下移动至第二开口20处对其进行密封。通过设置，密封件21在驱动装置的作用下可方便的从第一开口19处移动至第二开口20处，且密封件21在驱动装置的移动下，可与第一开口19和第二开口20配合进行密封，其可靠性高，密封效果好，废气泄漏量小，实现了蓄热氧化炉炉体内废气气流方向在自上而下和自下而上之间来回切换。

其中，驱动装置包括气缸22和提升轴23，气缸22通过气缸底座固定设置在蓄热氧化炉体1外侧，提升轴23一端与气缸22的输出端相连接，提升轴23另一端与密封件21固定连接。通过气缸22带动提升轴23做直线运动，进而带动密封件21在第一开口19和第二开口20之间进行移动，其运动时间短，可实现了蓄热氧化炉炉体内废气气流方向的快速切换。

其中，第一蓄热体11和第二蓄热体12结构相同，第一蓄热体11为陶瓷蓄热体。陶瓷蓄热体包括粒径为10-25mm的陶瓷颗粒和网孔板，网孔板横向固定设置在蓄热氧化室8内，陶瓷颗粒填充在网孔板上方，陶瓷颗粒的填充高度为1-2.5m，网孔板上均匀开设有直径为5-10mm的孔，网孔板主要用于支撑陶瓷颗粒，同时也提供足够的有效通风面积。通过设置，可有效的对蓄热氧化炉体1炉体内废气经过加热处理后携带的热量进行换热回收，并用于预热新进入的废气。

其中，蓄热氧化室8内侧壁安装有陶瓷纤维模块9，陶瓷纤维模块9的厚度为200-350mm。陶瓷纤维模块9具有优异的耐高温、隔热性能，将其安装在蓄热氧化室8内侧壁，可避免蓄热氧化室8内热量散失。

其中，蓄热氧化炉体1底部设置有炉体底座2，炉体底座2由交错的槽钢和平板组成，其用来支撑整个蓄热氧化炉体1，下通风道内设置有多个支撑件7，可进一步提高设备的稳定性。

工作原理：

使用时，启动电加热装置10，将蓄热氧化室8中间部分加热至850℃以上，如图3所示，通过气缸22控制第一换向腔室17内的密封件21向上运动，密封件21与第一开口19处配合将其进行密封，第二开口20处于打开状态，通过气缸22控制第二换向腔室18内的密封件21向下运动，密封件21与第二开口20处配合将其进行密封，第一开口19处于打开状态，有机废气通过废气进口15进入至第一换向腔室17内，由第二开口20进入至下风道6，有机废气从下往上经过第一隔热分风板4和第二蓄热体12进入至蓄热氧化室8中间高温区域，在此处废气中的挥发性有机物迅速氧化，生成二氧化碳和水，并释放大量的热，经过处理后的洁净气体与第一蓄热体11发生热交换，第一蓄热体11吸收热量，温度升高，处理后的洁净气体依次通过上风道13和第二换向腔室18内的第一开口19，最后由废气出口16排出蓄热氧化炉体1。

为了维持蓄热氧化室8中间区域处于高温状态和最高热能利用率，定期将有机废气气流方向在自下往上和自上往下之间来回切换，运行一段时间后，进入至下一周期，如图4所示，此时通过气缸22控制第一换向腔室17内的密封件21向下运动，密封件21与第二开口20处配合将其进行密封，第一开口19处于打开状态，通过气缸22控制第二换向腔室18内的密封件21向上运动，密封件21与第一开口19处配合将其进行密封，第二开口20处于打开状态，有机废气通过废气进口15进入至第一换向腔室17内，由第一开口19进入至上风道13，有机废气从上往下经过第二隔热分风板5和第一蓄热体11，吸收热量的第一蓄热体11对有机废气进行预热，然后经过预热后的有机废气进入至蓄热氧化室8中间高温区域处进行高温氧化，生成二氧化碳和水，并释放大量的热，经过处理后的洁净气体与第二蓄热体12发生热交换，第二蓄热体12吸收热量，温度升高，处理后的洁净气体依次通过下风道6和第二换向腔室18内的第二开口20，最后由废气出口16排出蓄热氧化炉体1。由此周而复始，连续工作。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。