帶余熱鍋爐的蓄熱式廢氣焚燒爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于煤礦含低濃度瓦斯的廢氣焚燒及余熱回收裝置，具體涉及一種焚燒室帶余熱鍋爐的蓄熱式有機廢氣焚燒爐，其可廣泛用于煤礦通風廢氣的焚燒和余熱回收及其它有余熱過剩的有機廢氣蓄熱焚燒場合。
【背景技術】
[0002]目前國內外公開使用的蓄熱式有機廢氣焚燒爐(RTO)的結構基本類似，通常由兩個蓄熱室、一個焚燒(氧化)室及相應的加熱器、自動閥門、控制系統等組成，加熱器可采用電加熱、燃料燃燒加熱等加熱方式。工作過程如下:未處理的有機廢氣先進入蓄熱室(I)與蓄熱體換熱升溫后進入焚燒室，焚燒氧化放熱后進入蓄熱室(2)與蓄熱體換熱降溫后排出，經過一定時間后自動風向切換閥動作，氣體改變流向，有機廢氣先從蓄熱室(2)進入，換熱升溫后進入焚燒室，焚燒氧化放熱后進入蓄熱室(I)換熱降溫后排出，通過氣流周期性的改變流向保證焚燒室溫度的穩定，當廢氣有機成份焚燒氧化后的放熱量不足以維持焚燒室的焚燒溫度時，由安裝在焚燒室內的加熱器再供給部分熱量以保持所需的焚燒溫度，除此之外加熱器還用于設備啟動時的加熱。由于蓄熱室堆積有大量耐高溫的蜂窩蓄熱體，換熱面積巨大，蓄熱室的換熱效率通常可達95%，即如果進氣是20°C的廢氣經過蓄熱室換熱升溫后穿過800°C焚燒室再經過另一個蓄熱室換熱降溫后排出的廢氣平均只升高39°C，排氣的平均溫度為59°C。當焚燒氧化反應的放熱量超出系統穩定運行所需的熱量時，通常在焚燒室開口排出一路高溫廢氣進余熱鍋爐回收熱量，經余熱鍋爐回收熱量降溫后的廢氣經廢氣流量調節閥后與通過蓄熱室換熱降溫后排出的廢氣匯合一起通過引風機排出系統，廢氣流量調節閥的開度由焚燒室氣流溫度傳感器的溫度信號來控制，焚燒室溫度過高時增加流量調節閥的開度使進入余熱鍋爐的高溫氣流增加，余熱鍋爐回收的熱量也增加，同時進入蓄熱室的高溫氣流減少，蓄熱室回收和換熱返回焚燒室的熱量也減少，焚燒室的溫度就會下降，反之當焚燒室溫度過低時減少流量調節閥的開度使進入余熱鍋爐的高溫氣流減少，余熱鍋爐回收的熱量也減少，進入蓄熱室的高溫氣流增加，蓄熱室回收和換熱返回焚燒室的熱量也增加，焚燒室的溫度就會升高，通過上述的控制和調節實現焚燒室溫度的穩定和有機廢氣去除率的穩定。中國每年以通風瓦斯形式排入大氣的純甲烷約為IXlOw?1.5 X 11V3,同時甲烷的溫室效應是二氧化碳的21倍，在煤礦不僅有大風量的通風瓦斯，通常還有低濃度煤層氣可利用。因此，上述有熱量富余的有機廢氣蓄熱焚燒和余熱回收系統在通風瓦斯的處理和熱量回收技術上仍然有很大的改進空間。首先，余熱鍋爐不在焚燒室內，增加了大量低傳熱負荷的對流換熱面，使余熱鍋爐換熱面積、用鋼量和投資大幅增加。其次，外接余熱鍋爐的換熱效率通常比蓄熱室的換熱低10-15%左右，熱回收率低，通過余熱鍋爐排放的廢氣溫度會更高，而且隨著余熱鍋爐蒸汽壓力的提高熱回收率降低，而通過蓄熱室排放的廢氣換熱效率可達95%左右，熱回收率高。
【實用新型內容】
[0003]在存在大風量通風瓦斯的煤礦，通常還有低濃度煤層氣可利用，上述現有技術存在的設備投資大、熱回收效率低的問題同樣存在，為解決此問題，本實用新型公開了一種帶余熱鍋爐的蓄熱式廢氣焚燒爐，其把余熱鍋爐的換熱元件直接布置在高溫的廢氣焚燒室內，余熱鍋爐的換熱元件可采用能自由伸縮的同心圓套管式換熱元件或垂直安裝能耐焚燒室高溫的熱管，因此，蓄熱式焚燒系統的高溫焚燒室不用引出高溫氣流進余熱鍋爐，排出的廢氣全部經過高效換熱的蓄熱室。采用本實用新型技術方案，可以提高熱回收率，降低投資成本。
[0004]本實用新型所采取的技術方案如下:帶余熱鍋爐的蓄熱式廢氣焚燒爐，包括風向切換閥(I)、鋼外殼(2)、隔熱保溫爐襯(3)、兩個蓄熱室(4)、分隔墻(5)、同心圓換熱套管余熱鍋爐(6)、擋火墻(7)、燃燒器(8)、U形焚燒氧化室(9)、連接風管(10)，鋼外殼(2)與內覆的隔熱保溫爐襯(3)圍成所述的蓄熱室(4)及U形焚燒氧化室(9)，兩個蓄熱室(4)通過縱向布置的分隔墻5隔開，兩個蓄熱室(4)分別連通所述U形焚燒氧化室(9)的兩端；兩個蓄熱室(4)的下部各安裝有蓄熱體支撐格柵(4-1)，兩個蓄熱室4內裝有耐高溫蓄熱體(4-2);支撐格柵(4-1)之下為進出氣分配室，兩進出氣分配室各開有一個廢氣進出口，兩個廢氣進出口各通過一根連接風管(10)與風向切換閥(I)的一組同方向接口聯通，風向切換閥(I)的另一對接口分別與蓄熱式廢氣焚燒爐的進風管和排風管聯通；分隔墻(5)沿U型焚燒室的中間對稱面一直延伸進U型焚燒氧化室(9)，U型焚燒氧化室(9)的半圓形頭部的中間位置布置燃燒器(8)，在U型焚燒室的中部以U型焚燒氧化室(9)的中間對稱面為余熱鍋爐的中心線安裝余熱鍋爐(6)，余熱鍋爐(6)的換熱元件垂直安裝在焚燒氧化室中間分隔墻(5)的兩側，燃燒器⑶和余熱鍋爐(6)的換熱元件之間布置擋火墻(7)，使燃燒火焰不能直接輻射余熱鍋爐的同心圓換熱套管或其它換熱元件，分隔墻(5)與燃燒器一側的擋火墻(7)成T字形連接，擋火墻(7)從U形焚燒氧化室(9)的底部延伸至頂部。
[0005]所述的蓄熱式廢氣焚燒爐，同心圓換熱套管余熱鍋爐(6)包括同心圓換熱套管(6-1)、汽包(6-2)、安裝板(6-3)，汽包(6-2)開有水蒸氣出口(6_2_1)、進水口 (6-2-2)、排水口(6-2-3)，U形焚燒氧化室(9)的中間頂部設有安裝余熱鍋爐(6)的大開孔，余熱鍋爐
[6]的同心圓換熱套管(6-1)從大開孔垂直插入U形焚燒氧化室(9)，余熱鍋爐(6)的安裝板(6-3)與大開孔密封配合并通過螺栓固定。
[0006]所述的蓄熱式廢氣焚燒爐，每根同心圓換熱套管(6-1)由外套管(6-1-1)、內管(6-1-2)及數個定距支板(6-1-3)組成，外套管(6-1-1)的上端頭通口，下端頭封住；內管(6-1-2)兩頭通口，內管(6-1-2)伸入外套管(6-1-1)內，內管外徑小于外套管的內徑，內管的上端口折彎后伸出外套管(6-1-1)并與外套管(6-1-1)焊接固定；處于外套管(6-1-1)之內的內管(6-1-2)下端外壁焊接所述的定距支板(6-1-3)，數塊定距支板沿圓周方向均布，數塊定距支板形成的外徑與外套管(6-1-1)的內徑相適配；外套管(6-1-1)、內管(6-1-2)的上端開口處于汽包(6-2)內，外套管(6-1-1)與汽包(6-2)、安裝板(6_3)都焊接牢固。
[0007]所述的蓄熱式廢氣焚燒爐，同心圓換熱套管(6-1)分成偶數排排列，兩面對稱垂直布置在U形焚燒氧化室中間分隔墻(5)的兩側。
[0008]所述的蓄熱式廢氣焚燒爐，分隔墻(5)的上表面與安裝板間用陶瓷纖維氈墊緊。
[0009]所述的蓄熱式廢氣焚燒爐，分隔墻(5)采用耐火磚層疊耐火泥嵌縫或耐火混凝土制成。
[0010]所述的蓄熱式廢氣焚燒爐，擋火墻(7)采用耐火磚層疊耐火泥嵌縫或耐火混凝土制成。
[0011]本實用新型把現有的兩側各一個蓄熱室中間一個一字型焚燒室的蓄熱式廢氣焚燒爐改成U型通道的焚燒爐，二個蓄熱室合并布置在焚燒爐的一端，中間采用耐火磚或耐火混凝土的分隔墻分隔，分隔墻延U型焚燒室的中間對稱面一直延伸進U型焚燒室，U型焚燒室的半圓形頭部的中間位置布置燃燒器或其它加熱器，燃燒器主要用于焚燒爐啟動時的加熱，同時在U型焚燒室的中部以U型焚燒室的中間對稱面為余熱鍋爐的中心線安裝余熱鍋爐，燃燒器和余熱鍋爐的換熱元件之間布置擋火墻，使燃燒火焰不能直接輻射余熱鍋爐的同心圓換熱套管或其它換熱元件，分隔墻應與燃燒器一側的擋火墻成T字形連接，同時分隔墻的上表面與余熱鍋爐安裝板間需用耐高溫的陶瓷纖維氈墊緊防止氣流短路，為了防止余熱鍋爐安裝板溫度過高可以在安裝板的內表面安裝耐高溫的陶瓷纖維氈折疊塊，折疊塊可用錨固件固定在余熱鍋爐安裝板上。余熱鍋爐同心圓換熱套管布置在U形焚燒室分隔墻兩側，等間距垂直安裝，所有同心圓換熱套管或高溫熱管都穿過余熱鍋爐的安裝板，夕卜套管應與安裝板焊接牢固不得漏氣，