CN104879761A - 适于有机废气处理的催化燃烧装置及废气处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适于有机废气处理的催化燃烧装置及废气处理工艺，包括进气风机，进气风机的出气端连接有烟气预处理装置，烟气预处理装置的出气端连接有热换器，所述热换器的出气端并联式连接有吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ，吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ内部设置有催化剂，吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ外侧分别设置有微波加热器Ⅰ、微波加热器Ⅱ，吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ的进气端连接有空气风机。本发明通过并列式的设置吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ，两净化器轮流进行有机废气吸附浓缩及催化剂解吸-微波催化氧化操作，不仅提高了废气的处理效率，且避免了传统的催化燃烧装置占地面积大的问题。

Description

适于有机废气处理的催化燃烧装置及废气处理工艺

技术领域

本发明涉及废气催化处理装置领域，具体地，涉及一种适于有机废气处理的催化燃烧装置及废气处理工艺。

背景技术

催化燃烧法也称为无火焰燃烧，其实质是催化氧化反应，采用合适的催化剂，利用催化剂的深度催化氧化活性将有机组分在燃点以下的温度（200-400℃）与氧化合，生成无毒的CO₂和H₂O，达到净化目的。催化燃烧法特别适合于有机物浓度较高、组分复杂且没有回收价值的有机废气的净化处理。

对于低浓度有机废气来说，现有的催化燃烧装置不仅对废气的处理效率低，而且占地面积大；此外，废气催化燃烧过程中会产生大量反应热，现有的催化燃烧装置不能将产生的反应热及时处理利用，不仅造成了热能的浪费，而且将净化后的带有反应热的废气排空会造成严重的安全隐患；现有的催化燃烧装置还会导致部分废气未得到完全净化而排空，长此以往，仍对空气质量存在着隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适于有机废气处理的催化燃烧装置，已克服现有的催化燃烧装置对废气的处理效率低、占地面积大的问题。

本发明还包括一种废气处理工艺。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：适于有机废气处理的催化燃烧装置，包括进气风机，进气风机的出气端连接有烟气预处理装置，烟气预处理装置的出气端连接有热换器，所述热换器的出气端并联式连接有吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ，吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ内部设置有催化剂，吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ外侧分别设置有微波加热器Ⅰ、微波加热器Ⅱ，吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ的进气端连接有空气风机。现有的催化燃烧装置用于处理低浓度的有机废气时，需要有机废气吸附浓缩后解吸，因而需配备脱附设备，这样不仅导致废气处理的效率低，使得设备占地面积大且投资增加，此外，将吸附后的浓度较高的废气吸入到脱附设备时，又要额外的增加风机，进一步增加了催化燃烧装置的能耗和使用成本，本发明所述的进气风机具体是指用于将需要净化的废气引入吸附催化净化器的装置，所述的烟气预处理装置能够对废气进行干燥、降尘处理；所述的换热器将有机废气换热至室温，有利于有机废气的低温吸附浓缩；所述的吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ既为有机废气吸附浓缩场所又为有机废气催化氧化场所，当关闭微波加热器Ⅰ和空气风机或微波加热器Ⅱ和空气风机时，吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ对有机废气进行吸附浓缩，当在吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ内的有机废气的浓度达到一定值时，开启微波加热器Ⅰ和空气风机或微波加热器Ⅱ和空气风机，吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ对有机废气进行催化氧化；所述的微波加热器Ⅰ、微波加热器Ⅱ具体是指给吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ内的的催化剂提供有机废气催化氧化所需能量，微波加热技术为现有加热技术，其作为一种新型加热方式可替代传统电加热方式用于废气解吸及催化燃烧加热，且有着加热速度快，易于控制，耗能低，出口废气温度较低的特点；所述催化剂具体是指有机废气催化氧化的介质，选用的催化剂同时起吸附和催化氧化功能；所述的空气风机具体是指将纯净的空气引入吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ的设备，空气风机除为催化氧化过程提供氧气之外，还对吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ及内部催化剂起到快速降温的作用，减少吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ冷却降温时间，有利于催化剂再次进行吸附操作，本发明吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ既为有机废气吸附浓缩场所又为有机废气催化氧化场所，避免了现有的催化燃烧装置用于处理低浓度的有机废气时，需要额外配置脱附设备导致的占地面积大的问题，且本发明的吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ并列式设置，两个吸附催化净化器轮流进行有机废气吸附浓缩及催化剂解吸-微波催化氧化操作，与传统的催化装置（先在吸附设备内对有机废气进行浓缩，再将浓缩后的废气通入到脱附设备进行催化氧化）提高了有机的处理的效率，且本发明吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ采用的冷空气吹扫降温，缩短了催化剂的降温时间，进而缩短了吸附催化净化器Ⅰ或吸附催化净化器Ⅱ再次吸附色时间，提高了催化燃烧装置的整体循环运行效率，如此，本发明克服了现有的催化燃烧装置对废气的处理效率低、占地面积大的问题。

进一步地，吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ的出气端设置有余热锅炉。余热锅炉用于回收催化燃烧后废气所带高温余热，并产生水蒸汽，不仅能够将催化燃烧时产生的热能进行回收利用，并且避免了净化后的废气带着余热直接排出导致的安全隐患。

进一步地，余热锅炉的出气端连接有回流管路，回流管路与预处理装置的进气端连接。回流管路具体设置在余热锅炉后的排空管道上，该回流管路将由吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ排出的吸附尾气、微波催化氧化尾气部分回流至有机废气进气管道中，以确保有机废气吸附或燃烧完全，提高设备废气净化率；并且，本发明的回流管路与预处理装置的进气端连接，因而回流的废气能够经过换热器降温至室温后才流入到净化器内进行浓缩吸附，避免因回流温度过高降低废气在净化器内的吸附速度（废气在净化器内具有低温吸附速度较快的性质）。

进一步地，吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ为陶瓷管或石英管。

进一步地，催化剂为金属催化剂。金属催化剂对有机废气的催化氧化效率能够达到95%及以上，且其对有机废气具有较好的吸附作用，进一步地提高了催化燃烧装置对废气的处理效率。

一种废气处理工艺，包括以下步骤：首先，废气在进气风机的作用下进入到烟气预处理设备内对废气进行预处理；其次，经过预处理后的废气进入到换热器内将废气的温度换热至室温；然后，并列式设置的吸附净化催化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ交替对降至室温后的废气进行吸附、解吸-微波催化氧化操作；最后，吸附尾气、解吸-微波催化氧化产生的废气通入余热锅炉进行余热回收，经余热锅炉处理后的废气一部分排空，另一部分经回流管道进入烟气预处理设备进行处理。本发明所述的吸附净化催化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ既是废气的吸附浓缩场所，有时浓缩后废气的解吸-微波催化氧化场所，吸附净化催化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ交替对降至室温后的废气进行吸附、解吸-微波催化氧化操作具体是指当废气在吸附净化催化器Ⅰ内吸附时，吸附催化净化器Ⅱ不操作，当吸附净化催化器Ⅰ内吸附饱和时，吸附净化催化器Ⅰ内进行解吸-微波催化氧化，与此同时，吸附催化净化器Ⅱ开启吸附浓缩，当吸附催化净化器Ⅱ吸附饱和开始解吸-微波催化氧化时，吸附净化催化器Ⅰ经解吸-微波催化氧化完成、降温后再次进行吸附浓缩操作，所述的回流管道具体是指连接余热锅炉出气端和烟气预处理设备进气端的管道，所述的解吸-微波催化氧化操作具体是指将吸附后废气采用微波解热技术进行催化氧化反应，本发明通过并列式的吸附净化催化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ，吸附净化催化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ交替对降至室温后的废气进行吸附、解吸-微波催化氧化操作，且吸附净化催化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ及时吸附场所，又是解吸-微波催化氧化场所，提高了废气处理的效率，本发明对催化氧化过程中产生的热能通过余热锅炉进行回收利用，避免了热能的浪费，本发明对部分未被吸附的废气、解吸-微波催化氧化产生的废气通过回流管道送入烟气预处理设备进气端重新进行吸附处理，避免直接将未被吸附的废气、解吸-微波催化氧化产生的废气通入吸附净化催化器Ⅰ或吸附催化净化器Ⅱ时因废气的温度过高导致吸附速度降低的问题。

综上，本发明的有益效果是：

1、本发明通过并列式的设置吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ，吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ既为有机废气吸附浓缩场所又为有机废气催化氧化场所，两净化器轮流进行有机废气吸附浓缩及催化剂解吸-微波催化氧化操作，不仅提高了废气的处理效率，且本发明实现了吸附-脱附-催化燃烧过程闭循环，无需另备脱附设备，避免占地面积大的问题。

2、本发明通过采用的管路回流将吸附尾气及催化氧化燃烧尾气回流至有机废气进气管道中，提高了设备的有机废气净化率。

3、本发明本发明吸附催化净化器Ⅰ、吸附催化净化器Ⅱ采用的冷空气吹扫降温，缩短了催化剂的降温时间，进而缩短了吸附催化净化器Ⅰ或吸附催化净化器Ⅱ再次吸附色时间，提高了催化燃烧装置的整体循环运行效率。

4、本发明使用余热锅炉对催化燃烧尾气进行余热回收，提高了设备能量利用效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-进气风机；2-烟气预处理设备；3-换热器；4-第一单向阀；5-第一三通阀；6-第一二通阀；7-第二二通阀；8-第二三通阀；9-第三三通阀；10-第二单向阀；11-第三单向阀；12-第四三通阀；13-余热锅炉；14-第五三通阀；15-附净化催化器Ⅰ；16-吸附净化催化器Ⅱ；17-微波加热器Ⅰ；18-微波加热器Ⅱ；19-第六三通阀；20-第三二通阀；21-第四二通阀；22-第四单向阀；23-空气风机。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示，适于有机废气处理的催化燃烧装置，包括进气风机1，进气风机1的出气端连接有烟气预处理装置2，烟气预处理装置2的出气端连接有热换器3，所述热换器3的出气端并联式连接有吸附催化净化器Ⅰ15、吸附催化净化器Ⅱ16，吸附催化净化器Ⅰ15、吸附催化净化器Ⅱ16内部设置有金属催化剂，吸附催化净化器Ⅰ15、吸附催化净化器Ⅱ16外侧分别设置有微波加热器Ⅰ17、微波加热器Ⅱ18，吸附催化净化器Ⅰ15、吸附催化净化器Ⅱ16的进气端连接有空气风机23，吸附催化净化器Ⅰ15、吸附催化净化器Ⅱ16的出气端设置有余热锅炉13，余热锅炉13的出气端连接有回流管路，回流管路与预处理装置2的进气端连接，所述吸附催化净化器Ⅰ15、吸附催化净化器Ⅱ16为陶瓷管。

本发明的工作原理：当风机1引入的是低浓度大风量的有机废气时，第一单向阀4、第一三通阀5、第一二通阀6、第二三通阀8、第二单向阀10、第四三通阀12、第五三通阀14、第四单向阀22开启，预处理设备2首先对废气进行干燥、除尘处理，换热器3将废气降至室温，降温后废气进入吸附催化净化器Ⅰ15中进行吸附浓缩，直至吸附净化催化器中的催化剂接近或达到饱和，吸附操作停止，第一二通阀6、第二单向阀10关闭，第二二通阀7、第三三通阀9、第三单向阀11开启，此时吸附催化净化器Ⅱ16开启吸附操作；与此同时，吸附催化净化器Ⅰ15开始解吸-微波催化氧化操作；微波加热器Ⅰ17运行，待温度达到有机废气催化氧化所需温度后，空气风机23运行，第六三通阀19、第三二通阀20、第二单向阀10开启，有机废气在吸附催化净化器Ⅰ15内进行催化氧化燃烧，吸附催化净化器Ⅰ15所排出的燃烧废气与吸附催化净化器Ⅱ16排出的吸附尾气一同通入余热锅炉回收余热并产生水蒸汽，换热后废气部分排空，部分经回流管道进入吸附催化净化器Ⅱ16内再次进行吸附浓缩处理；催化剂吸附饱和所需时间较长，吸附催化净化器Ⅰ15完成催化氧化操作后吸附催化净化器Ⅱ16仍处于吸附浓缩阶段，且吸附催化净化器Ⅰ15催化氧化操作完成后不能立即再次进行吸附浓缩操作，而需对吸附催化净化器Ⅰ15内催化剂降温，因此，微波加热器Ⅰ17停止运行，空气风机23继续向吸附催化净化器Ⅰ15通入冷空气对吸附催化净化器Ⅰ15内部催化剂快速降温，缩小吸附催化净化器Ⅰ15冷却时间，废气仍然通过余热锅炉13进行余热回收处理，待温度至室温后，空气风机23停止运行，第三二通阀20关闭，待吸附催化净化器Ⅱ16完成吸附浓缩操作后，第一二通阀6、第四二通阀21开启，第二二通阀7关闭，微波加热器Ⅱ18运行，吸附催化净化器Ⅰ15再次开始吸附浓缩操作，微波加热器Ⅱ18催化氧化温度达到后运行空气风机23，开始解吸-微波催化氧化操作。

如图1所示，一种废气处理工艺，包括以下步骤：首先，废气在进气风机1的作用下进入到烟气预处理设备2内对废气进行预处理；其次，经过预处理后的废气进入到换热器3内将废气的温度换热至室温；然后，开启第一单向阀4、第一三通阀5、第一二通阀6、第二三通阀8、第二单向阀10、第四三通阀12、第五三通阀14、第四单向阀22，使换热至室温后的废气进入到吸附催化净化器Ⅰ15中进行吸附浓缩，直至吸附净化催化器Ⅰ15中的催化剂达到饱和，吸附操作停止，关闭第一二通阀6、第二单向阀10，开启第二二通阀7、第三三通阀9、第三单向阀11，使换热至室温后的废气进入到吸附催化净化器Ⅱ16中进行吸附浓缩，同时，开启微波加热器Ⅰ17，待温度达到有机废气催化氧化所需温度后，开启第六三通阀19、第三二通阀20、第二单向阀10，空气风机23运行，吸附催化净化器Ⅰ15开始解吸-微波催化氧化，有机废气在吸附催化净化器Ⅰ15内进行催化氧化燃烧；最后，吸附催化净化器Ⅰ15所排出的燃烧废气与吸附催化净化器Ⅱ16排出的吸附尾气一同通入余热锅炉13回收余热并产生水蒸汽，换热后废气部分排空，部分经回流管道进入吸附催化净化器Ⅱ16内再次进行吸附浓缩处理，催化剂吸附饱和所需时间较长，吸附催化净化器Ⅰ15完成催化氧化操作后吸附催化净化器Ⅱ16仍处于吸附浓缩阶段，且吸附催化净化器Ⅰ15催化氧化操作完成后不能立即再次进行吸附浓缩操作，而需对吸附催化净化器Ⅰ15内催化剂降温，因此，微波加热器Ⅰ17停止运行，空气风机23继续向吸附催化净化器Ⅰ15通入冷空气对吸附催化净化器Ⅰ15内部催化剂快速降温，缩小吸附催化净化器Ⅰ15冷却时间，废气仍然通过余热锅炉13进行余热回收处理，待温度至室温后，空气风机23停止运行，第三二通阀20关闭，待吸附催化净化器Ⅱ16完成吸附浓缩操作后，第一二通阀6、第四二通阀21开启，第二二通阀7关闭，微波加热器Ⅱ18运行，吸附催化净化器Ⅰ15再次开始吸附浓缩操作，微波加热器Ⅱ18催化氧化温度达到后运行空气风机23，开始解吸-微波催化氧化操作，如此，吸附净化催化器Ⅰ15、吸附催化净化器Ⅱ16交替进行吸附、解吸-微波催化氧化操作。

实施例2：

本实施例基于实施例1之上，将实施例中的陶瓷管替换成石英管。

如上所述，可较好的实现本发明。

Claims (6)

1.适于有机废气处理的催化燃烧装置，包括进气风机（1），进气风机（1）的出气端连接有烟气预处理装置（2），其特征在于，烟气预处理装置（2）的出气端连接有热换器（3），所述热换器（3）的出气端并联式连接有吸附催化净化器Ⅰ（15）、吸附催化净化器Ⅱ（16），吸附催化净化器Ⅰ（15）、吸附催化净化器Ⅱ（16）内部设置有催化剂，吸附催化净化器Ⅰ（15）、吸附催化净化器Ⅱ（16）外侧分别设置有微波加热器Ⅰ（17）、微波加热器Ⅱ（18），吸附催化净化器Ⅰ（15）、吸附催化净化器Ⅱ（16）的进气端连接有空气风机（23）。

2.根据权利要求1所述的适于有机废气处理的催化燃烧装置，其特征在于，所述吸附催化净化器Ⅰ（15）、吸附催化净化器Ⅱ（16）的出气端设置有余热锅炉（13）。

3.根据权利要求2所述的适于有机废气处理的催化燃烧装置，其特征在于，所述余热锅炉（13）的出气端连接有回流管路，回流管路与预处理装置（2）的进气端连接。

4.根据权利要求1至3任一所述的适于有机废气处理的催化燃烧装置，其特征在于，所述吸附催化净化器Ⅰ（15）、吸附催化净化器Ⅱ（16）为陶瓷管或石英管。

5.根据权利要求4所述的适于有机废气处理的催化燃烧装置，其特征在于，所述催化剂为金属催化剂。

6.一种废气处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：首先，废气在进气风机（1）的作用下进入到烟气预处理设备（2）内对废气进行预处理；其次，经过预处理后的废气进入到换热器（3）内将废气的温度换热至室温；然后，并列式设置的吸附净化催化器Ⅰ（15）、吸附催化净化器Ⅱ（16）交替对降至室温后的废气进行吸附、解吸-微波催化氧化操作；最后，吸附尾气、解吸-微波催化氧化产生的废气通入余热锅炉（13）进行余热回收，经余热锅炉（13）处理后的废气一部分排空，另一部分经回流管道进入烟气预处理设备（2）进行处理。