一种新型节能环保热氧化炉RTO装置论文和设计-晋刚

全文摘要

本实用新型公开了一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，包括上炉体与下炉体，上炉体包括上炉体壳体，在上炉体下部设有蓄热陶瓷，在蓄热陶瓷下面设有蜂窝蓄热体；下炉体包括设于下炉体上部的提升阀，所述提升阀包括环形阀座，环形阀座具有垂直于支撑板的内侧壁与外侧壁，在内、外侧壁之间设有环形的弹性密封圈，阀板下压时挤压弹性密封圈并且同时与环形阀座的外侧壁上端接触；所述蜂窝蓄热体截面的形状为八边形，在蜂窝蓄热体的表面均设有多个冲压而成的凸起，且蜂窝蓄热体表面的凸起交错设置；所述蓄热陶瓷包括马鞍形陶瓷底及若干个均匀分布在马鞍形陶瓷底上的陶瓷分支，陶瓷分支分为3段；该装置蓄热效率可达96%以上，实用性较好，操作便利。

主设计要求

1.一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，其特征在于：包括上炉体与下炉体，上炉体包括上炉体壳体（8），设于上炉体壳体（8）外的加固筋（801），在上炉体下部设有厚度为5cm至15cm的蓄热陶瓷（802），在蓄热陶瓷（802）下面设有厚度为30cm至60cm的蜂窝蓄热体（803），上炉体壳体（8）内壁贴有保温模块（804）；下炉体包括设于下炉体上部的三个提升阀（9），在下炉体左端设置的废气进气口（10），在下炉体右端设置的废气出气口（11），在下炉体下部设有三个的吹扫风门（12）；所述上下炉体被分割成A、B、C三个塔炉，每个塔炉内设有一个提升阀（9）；所述提升阀（9）包括支架（1），设于支架（1）顶部的直线行程气缸（2），设于支架（1）下部内部中空的圆筒形支撑件（4），所述支架（1）与直线行程气缸（2）之间通过气缸安装板（3）固定，所述直线行程气缸（2）下部连接有穿过气缸安装板（3）中心且下端延伸出支架（1）底部的输出轴（5）；所述支撑件（4）是由筒形的上支撑件（401）与筒形的下支撑件（402）上下叠放组成，上支撑件（401）与下支撑件（402）之间夹有环形的支撑板（403）；上支撑件（401）、下支撑件（402）及支撑板（403）通过法兰固定，在下支撑件（402）中心处设有高度与下支撑件（402）相同的支柱（6）；输出轴（5）下端连接有控制杆（501），控制杆（501）的下端连接有圆形的阀板（502）；在支撑板（403）上设有环形阀座（404），环形阀座（404）具有垂直于支撑板（403）的内侧壁（405）与外侧壁（406），外侧壁（406）高于内侧壁（405），在内、外侧壁（406）之间设有环形的弹性密封圈（407），弹性密封圈（407）的上端高出外侧壁（406），阀板（502）下压时挤压弹性密封圈（407）并且同时与环形阀座（404）的外侧壁（406）上端接触；所述蜂窝蓄热体（803）截面的形状为八边形，在蜂窝蓄热体（803）的表面均设有多个冲压而成的凸起（8031），且蜂窝蓄热体（803）表面的凸起（8031）交错设置；所述蓄热陶瓷（802）包括马鞍形陶瓷底（8025）及若干个均匀分布在马鞍形陶瓷底（8025）上的陶瓷分支（8026），陶瓷分支（8026）包括连接马鞍形陶瓷底（8025）的根部（8021）以及远离马鞍形陶瓷底（8025）的自由端，由根部（8021）至自由端方向，陶瓷分支（8026）分为3段，分别为与马鞍形陶瓷底（8025）连接的第一支片（8022）、与第一支片（8022）呈一定夹角连接的第二支片（8023）、与第二支片（8023）呈一定夹角连接的第三支片（8024）。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，其特征在于：所述第二支片（8023）与第一支片（8022）的夹角为120-150度，第三支片（8024）与第二支片（8023）的夹角为130-150度。

3.根据权利要求1所述的一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，其特征在于：在支架（1）的底板（101）上设有供输出轴（5）穿过的通孔，在输出轴（5）上固定套有纵截面为T形的密封接头（503），在底板（101）外侧底面上固定设有凹型填料座（504），所述填料座（504）内填有石墨粉，密封接头（503）插入填料座（504）内。

4.根据权利要求1所述的一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，其特征在于：所述阀板（502）上下设有直径小于阀板（502）且形状为圆形的夹板（505），夹板（505）、阀板（502）通过法兰固定在控制杆（501）的下端。

5.根据权利要求1所述的一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，其特征在于：在支架（1）内壁设有上下两个限位开关（102）。

6.根据权利要求1所述的一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，其特征在于：所述输出轴（5）的中上部设有浮动接头（103）。

7.根据权利要求1所述的一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，其特征在于：环形阀座（404）外侧与支撑板（403）之间设有加强筋（408）。

8.根据权利要求1所述的一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，其特征在于：所述弹性密封圈（407）高度为3cm-8cm。

9.根据权利要求1所述的一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，其特征在于：所述环形阀座（404）内部填充有三层垫板（7）。

10.根据权利要求7所述的一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，其特征在于：所述的提升阀（9）一端设有吊耳（901）。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及废气治理领域，特别涉及一种新型节能环保热氧化炉RTO装置。

背景技术

目前，人们都比较重视环境的保护和能源的节约利用，以前的很多低浓度废气采用简单的处理装置或者直接排入大气，污染了环境也危害了人体健康，同时也是很多雾霾产生的主要原因。欧美国家在很早就开始实用新型了节能环保热氧化炉RTO装置，有两塔、三塔、多塔、旋转结构等，但是目前德国杜尔采用的塔式结构RTO提升阀是水平结构，设计和加工成本较高，在安装过程和实际运行过程中水平结构易发生偏移，导致输出轴卡死，且该塔式结构RTO提升阀在底部，蓄热体主要靠侧壁槽钢支撑，蓄热体数量不可过多，导致RTO炉体的蓄热效率最高只能做到95%。此外，德国艾森曼采用的旋转RTO，旋转RTO去除废气的效果主要依靠密封条，但是密封条最长使用年限为2年，2年后更换密封条及密封条的再次维护非常麻烦。

再者，国内最早做蓄热式氧化炉的厂家，都采用蝶阀。随着后来环保要求的提高，采用两塔RTO加提升阀结构，提升阀在国内环保行业广泛应用，各家提升阀都有自己的优缺点，但现有的提升阀密封一般都采用硬密封，硬密封对装配的要求高，因此国内的提升阀很难做到零泄漏。随着环保要求的提高，特别对那种高浓度废气，要求废气达标效率必须达到99%以上，对阀门的泄漏量提出更高的要求。其中很多环保厂家废气不达标，就是因为采用的蝶阀或则提升阀密封不好导致。此外，现有的硬密封只是单密封，当硬密封失效时，废气就会泄漏，密封效果很难得到足够保障。

实用新型内容

本实用新型克服了上述现有技术中所存在的不足，提供了一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，该装置通过上、下炉体的分体结构设计，使得该装置的制造成本降低，前期维护和后期维修也变得简单，且该装置的提升阀竖直安装，避免输出轴被卡；此外该装置的底部与地面直接接触，整个装置依靠地面支撑，使得可以在该装置内放置较多的蓄热体；再者，该装置的多密封保护彻底解决了热氧化炉废气泄漏的问题，且该装置提升阀采用硬密封与软密封结合，当软密封由于长时间工作失效时，硬密封起作用，软硬兼施多密封，效果更好，实现零泄漏。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，包括上炉体与下炉体，上炉体包括上炉体壳体，设于上炉体壳体外的加固筋，设于上炉体下部均匀分布、厚度为5cm至15cm的蓄热陶瓷，在蓄热陶瓷下面设有厚度为30cm至60cm的蜂窝蓄热体，上炉体壳体内壁贴有保温模块；下炉体包括设于下炉体上部的三个提升阀，在下炉体左端设置的废气进气口，在下炉体右端设置的废气出气口，在下炉体下部设有三个的吹扫风门；所述上下炉体被分割成A、B、C三个塔炉，每个塔炉内设有一个提升阀；所述提升阀包括支架，设于支架顶部的直线行程气缸，设于支架下部内部中空的圆筒形支撑件，所述支架与直线行程气缸之间通过气缸安装板固定，所述直线行程气缸下部连接有穿过气缸安装板中心且下端延伸出支架底部的输出轴；所述支撑件是由筒形的上支撑件与筒形的下支撑件上下叠放组成，上支撑件与下支撑件之间夹有环形的支撑板；上支撑件、下支撑件及支撑板通过法兰固定，在下支撑件中心处设有高度与下支撑件相同的支柱；输出轴下端连接有控制杆，控制杆的下端连接有圆形的阀板；在支撑板上设有环形阀座，环形阀座具有垂直于支撑板的内侧壁与外侧壁，外侧壁高于内侧壁，在内、外侧壁之间设有环形的弹性密封圈，弹性密封圈的上端高出外侧壁，阀板下压时挤压弹性密封圈并且同时与环形阀座的外侧壁上端接触；所述蜂窝蓄热体截面的形状为八边形，在蜂窝蓄热体的表面均设有多个冲压而成的凸起，且蜂窝蓄热体表面的凸起交错设置；所述蓄热陶瓷包括马鞍形陶瓷底及若干个均匀分布在马鞍形陶瓷底上的陶瓷分支，陶瓷分支包括连接马鞍形陶瓷底的根部以及远离马鞍形陶瓷底的自由端，由根部至自由端方向，陶瓷分支分为3段，分别为与马鞍形陶瓷底连接的第一支片、与第一支片呈一定夹角连接的第二支片、与第二支片呈一定夹角连接的第三支片。

具体的，废气通过下炉体的进气口进入该炉膛内，低温废气与蜂窝蓄热体、蓄热陶瓷进行热交换，蜂窝蓄热体把热量传递给低温废气，废气在吸收热量后进行氧化分解，达到起燃点温度开始燃烧，在炉膛内燃烧1至2秒后，废气温度达到850℃左右，废气再经过另一个塔内蜂窝蓄热体、蓄热陶瓷，850℃废气再把热量传递给低温的蜂窝蓄热体、蓄热陶瓷，从而把蜂窝蓄热体、蓄热陶瓷加热。被加热的蜂窝蓄热体、蓄热陶瓷，作为下一次循环的进气口，来加热进入的低温废气，一般3分钟切换一次。

此外，提升阀的动作关系为：废气进入炉膛，A塔进口提升阀打开， B塔出口提升阀打开，其余提升阀均关闭， C塔吹扫风门打开。再隔3分钟，B塔进口提升阀打开，C塔出口提升阀打开，A塔吹扫风门打开，其余提升阀均关闭。再隔3分钟，C塔进气提升阀打开，A塔出气提升阀打开，B塔吹扫风门打开。如此循环切换，达到充分氧化分解废气。

再有，直线行程气缸连接PLC控制器，当废气进入提升阀，直线行程气缸在PLC控制器的控制下，输出轴和阀板向上动作，从而废气从支撑件内的空隙进入到提升阀，之后再进入废气处理设备RTO中。当PLC控制器给直线行程气缸关闭信号时，直线行程气缸控制输出轴和阀板向下动作，阀板落下时，首先挤压弹性密封圈，即提升阀第一次密封作用，然后阀板继续向下挤压在环形阀座的外侧壁上，即提升阀第二次密封作用，阀板继续向下挤压，弹性密封圈一部分被挤压在环形阀座的内侧壁上，实现提升阀第三次密封作用；三次防护从而保证废气不能进入提升阀内，实现零泄漏。其中上支撑件与下支撑件之间可以拆卸，在实际应用中根据需求拆卸，也可以根据需求更换上支撑件与下支撑件的高度，实用性较好。

作为优选，所述第二支片与第一支片的夹角为120-150度，第三支片8024与第二支片的夹角为130-150度。这样的形状设计可以在蓄热陶瓷附近形成回旋，延长废气的停留时间，提高废气与蓄热陶瓷的接触次数，从而使热量能够充分交换。

作为优选，在支架的底板上设有供输出轴穿过的通孔，在输出轴上固定套有纵截面为T形的密封接头，在底板外侧底面上固定设有凹型填料座，所述填料座内填有石墨粉，密封接头插入填料座内。具体的，填料座内填有的石墨粉使得输出轴与支架底板上的通孔之间没有缝隙，从而保证不会有气体泄漏。

作为优选，所述阀板上下设有直径小于阀板且形状为圆形的夹板，夹板、阀板通过法兰固定在控制杆的下端。夹板的设置保证阀板在挤压的过程中不会发生变形，增加设备的寿命。

作为优选，在支架内壁设有上下两个限位开关。

作为优选，所述输出轴的中上部设有浮动接头。具体的，在需要向下动作时，PLC控制器给直线行程气缸的电磁阀信号，电磁阀提供压缩空气，直线行程气缸在压缩空气的作用下动作，当压缩空气从直线行程气缸上进入直线行程气缸时，输出轴和阀板向下运动。在需要向上动作时，PLC控制器给直线行程气缸的电磁阀信号，直线行程气缸的电磁阀换向，压缩空气从直线行程气缸下孔进入，输出轴和阀板向上运动。输出轴向下运动时，当限位开关感应到浮动接头，表示输出轴下降到位；输出轴向上运动时，限位开关感应到浮动接头，表示输出轴上升到位，如此往复运动。

作为优选，环形阀座外侧与支撑板之间设有加强筋。加强筋用于保护环形阀座使得环形阀座在受到挤压时不发生移位。

作为优选，所述弹性密封圈高度为3cm-8cm。

作为优选，所述环形阀座内部填充有三层垫板。垫板可以根据使用时的实际情况来增加或拆卸，灵活控制高低，方便使用。

作为优选，所述的提升阀一端设有吊耳。可以用叉车插入吊耳中，实现提升阀的移动作业。

采用了上述技术方案的本实用新型的设计出发点、理念及有益效果是：

本实用新型通过上、下炉体的分体结构设计，使得该装置的制造成本降低，前期维护和后期维修也变得简单，且该装置的提升阀竖直安装，避免输出轴被卡，从而使得该装置在工作时性能稳定；此外该装置的底部与地面直接接触，整个装置依靠地面支撑，使得可以在该装置内放置较多的蓄热体，蓄热效率可达96%以上。

再者，本实用新型的环形阀座及弹性密封圈的设计，使得该装置有多密封的效果，在使用过程中实现废气的零泄漏。且该装置上支撑件与下支撑件之间可以拆卸，也可以根据需求更换上支撑件与下支撑件的高度，实用性较好，环形阀座内部填充的垫板也能够随意增加或拆卸，在实际使用的过程中，操作便利。

附图说明

图1为本实用新型装置的主视图；

图2为本实用新型装置的剖视图；

图3为本实用新型装置的俯视图；

图4为本实用新型装置中的蜂窝蓄热体表面的凸起示意图；

图5为本实用新型装置中的蓄热陶瓷的示意图；

图6为本实用新型装置中的提升阀的示意图；

图7为图6的a部放大图。

各附图标记为：1、支架；101、底板；102、限位开关；103、浮动接头；2、直线行程气缸；3、安装板；4、支撑件；401、上支撑件；402、下支撑件；403、支撑板；404、阀座；405、内侧壁；406、外侧壁；407、密封圈；408、加强筋；5、输出轴；501、控制杆；502、阀板；503、接头；504、填料座；505、夹板；6、支柱；7、垫板；8、上炉体壳体；801、加固筋；802、蓄热陶瓷；803、蜂窝蓄热体；804、保温模块；8021、根部；8022、第一支片；8023、第二支片；8024、第三支片；8025、马鞍形陶瓷底；8026、陶瓷分支；8031、凸起；9、提升阀；901、吊耳；10、进气口；11、出气口。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式如下：

如图1至7所示，一种新型节能环保热氧化炉RTO装置，包括上炉体与下炉体，上炉体包括上炉体壳体8，设于上炉体壳体8外的加固筋801，设于上炉体下部均匀分布、厚度为5cm至15cm的蓄热陶瓷802，在蓄热陶瓷802下面设有厚度为30cm至60cm的蜂窝蓄热体803，上炉体壳体8内壁贴有保温模块804；下炉体包括设于下炉体上部的三个提升阀9，在下炉体左端设置的废气进气口10，在下炉体右端设置的废气出气口11，在下炉体下部设有三个的吹扫风门12；所述上下炉体被分割成A、B、C三个塔炉，每个塔炉内设有一个提升阀9；所述提升阀9包括支架1，设于支架1顶部的直线行程气缸2，设于支架1下部内部中空的圆筒形支撑件4，所述支架1与直线行程气缸2之间通过气缸安装板3固定，所述直线行程气缸2下部连接有穿过气缸安装板3中心且下端延伸出支架1底部的输出轴5；所述支撑件4是由筒形的上支撑件401与筒形的下支撑件402上下叠放组成，上支撑件401与下支撑件402之间夹有环形的支撑板403；上支撑件401、下支撑件402及支撑板403通过法兰固定，在下支撑件402中心处设有高度与下支撑件402相同的支柱6；输出轴5下端连接有控制杆501，控制杆501的下端连接有圆形的阀板502；在支撑板403上设有环形阀座404，环形阀座404具有垂直于支撑板403的内侧壁405与外侧壁406，外侧壁406高于内侧壁405，在内、外侧壁406之间设有环形的弹性密封圈407，弹性密封圈407的上端高出外侧壁406，阀板502下压时挤压弹性密封圈407并且同时与环形阀座404的外侧壁406上端接触；所述蜂窝蓄热体803截面的形状为八边形，在蜂窝蓄热体803的表面均设有多个冲压而成的凸起8031，且蜂窝蓄热体803表面的凸起8031交错设置；所述蓄热陶瓷802包括马鞍形陶瓷底8025及若干个均匀分布在马鞍形陶瓷底8025上的陶瓷分支8026，陶瓷分支8026包括连接马鞍形陶瓷底8025的根部8021以及远离马鞍形陶瓷底8025的自由端，由根部8021至自由端方向，陶瓷分支8026分为3段，分别为与马鞍形陶瓷底8025连接的第一支片8022、与第一支片8022呈一定夹角连接的第二支片8023、与第二支片8022呈一定夹角连接的第三支片8024。

具体的，废气通过下炉体的进气口10进入该炉膛内，低温废气与蜂窝蓄热体803、蓄热陶瓷802进行热交换，蜂窝蓄热体803把热量传递给低温废气，废气在吸收热量后进行氧化分解，达到起燃点温度开始燃烧，在炉膛内燃烧1至2秒后，废气温度达到850℃左右，废气再经过另一个塔内蜂窝蓄热体803、蓄热陶瓷802，850℃废气再把热量传递给低温的蜂窝蓄热体803、蓄热陶瓷802，从而把蜂窝蓄热体803、蓄热陶瓷802加热。被加热的蜂窝蓄热体803、蓄热陶瓷802，作为下一次循环的进气口，来加热进入的低温废气，一般3分钟切换一次。此外，提升阀9的动作关系为：废气进入炉膛，A塔进口提升阀9打开， B塔出口提升阀9打开，其余提升阀9均关闭， C塔吹扫风门12打开。再隔3分钟，B塔进口提升阀9打开，C塔出口提升阀9打开，A塔吹扫风门打开，其余提升阀9均关闭。再隔3分钟，C塔进气提升阀9打开，A塔出气提升阀9打开，B塔吹扫风门12打开。如此循环切换，达到充分氧化分解废气。再有，直线行程气缸2连接PLC控制器（未图示），当废气进入提升阀，直线行程气缸2在PLC控制器（未图示）的控制下，输出轴5和阀板502向上动作，从而废气从支撑件4内的空隙进入到提升阀，之后再进入废气处理设备RTO（未图示）中。当PLC控制器（未图示）给直线行程气缸2关闭信号时，直线行程气缸2控制输出轴5和阀板502向下动作，阀板502落下时，首先挤压弹性密封圈407，即提升阀第一次密封作用，然后阀板502继续向下挤压在环形阀座404的外侧壁406上，即提升阀第二次密封作用，阀板502继续向下挤压，弹性密封圈407一部分被挤压在环形阀座404的内侧壁405上，实现提升阀第三次密封作用；三次防护从而保证废气不能进入提升阀内，实现零泄漏。其中上支撑件401与下支撑件402之间可以拆卸，在实际应用中便于拆卸，也可以根据需求更换上支撑件401与下支撑件402的高度，实用性较好。

如图5所示，第二支片8023与第一支片8022的夹角为120-150度，第三支片8024与第二支片8022的夹角为130-150度。这样的形状设计可以在蓄热陶瓷802附近形成回旋，延长废气的停留时间，提高废气与蓄热陶瓷802的接触次数，从而使热量能够充分交换。

如图6所示，在支架1的底板101上设有供输出轴5穿过的通孔，在输出轴5上固定套有纵截面为T形的密封接头503，在底板101外侧底面上固定设有凹型填料座504，所述填料座504内填有石墨粉，密封接头503插入填料座504内。具体的，填料座504内填有的石墨粉使得输出轴5与支架1底板101上的通孔之间没有缝隙，从而保证不会有气体泄漏。

所述阀板502上下设有直径小于阀板502且形状为圆形的夹板505，夹板505、阀板502通过法兰固定在控制杆501的下端。夹板505的设置保证阀板502在挤压的过程中不会发生变形，增加设备的寿命。

在支架1内壁设有上下两个限位开关102，所述输出轴5的中上部设有浮动接头103。具体的，在需要向下动作时，PLC控制器（未图示）给直线行程气缸2的电磁阀（未图示）信号，电磁阀（未图示）提供压缩空气，直线行程气缸2在压缩空气的作用下动作，当压缩空气从直线行程气缸2上进入直线行程气缸2时，输出轴5和阀板502向下运动。在需要向上动作时，PLC控制器（未图示）给直线行程气缸2的电磁阀（未图示）信号，直线行程气缸2的电磁阀（未图示）换向，压缩空气从直线行程气缸2下孔进入，输出轴5和阀板502向上运动。输出轴5向下运动时，当限位开关102感应到浮动接头103，表示输出轴5下降到位。输出轴5向上运动时，限位开关102感应到浮动接头103，表示输出轴5上升到位，如此往复运动。

如图7所示，环形阀座404外侧与支撑板403之间设有加强筋408。加强筋408用于保护环形阀座404使得环形阀座404在受到挤压时不发生移位。

所述环形阀座404内部填充有三层垫板7。垫板7可以根据使用时的实际情况来增加或拆卸，灵活控制高低，方便使用。

本实用新型通过上、下炉体的分体结构设计，使得该装置的制造成本降低，前期维护和后期维修也变得简单，且该装置的提升阀9竖直安装，避免输出轴5被卡，从而使得该装置在工作时性能稳定；此外该装置的底部与地面直接接触，整个装置依靠地面支撑，使得可以在该装置内放置较多的蓄热体，蓄热效率可达96%以上。

再者，本实用新型的环形阀座404及弹性密封圈407的设计，使得该装置有多密封的效果，在使用过程中实现废气的零泄漏。且该装置上支撑件401与下支撑件402之间可以拆卸，也可以根据需求更换上支撑件401与下支撑件402的高度，实用性较好，环形阀座404内部填充的垫板7也能够随意增加或拆卸，在实际使用的过程中，操作便利。

设计图

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