CN106247355A - 一种高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备及其除臭方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备及其除臭方法，在壳体内分隔上中下三层区域，进气管路收集待处理臭气，并与空气进行预混合达到预定臭气浓度；混合后的气体进入密闭壳体下部换热区中，并进入多路换热管路中进行预热；预热后的待处理气体经加热区加热达到催化燃烧反应温度条件；加热后的待处理气体进入催化反应区，发生催化燃烧反应，将待处理气体中的臭气分子燃烧掉；反应后的净化气体进入曲折的换热区，与未处理的位于所述换热管路中的待处理气体换热后由出气管路排出密闭壳体。本发明为一体式结构，能实现待处理气体预热、加热及催化燃烧反应，结构紧凑；有效利用催化燃烧后气体的热能，降低了能耗；催化燃烧实现臭气的洁净化处理。

Description

一种高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备及其除臭方法

技术领域

本发明涉及环保设备技术领域，具体涉及一种高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备及其除臭方法，适用于生活垃圾、餐厨、污泥处理等车间产生的有机废气及臭气的处理及净化。

背景技术

生活垃圾、餐厨、污泥处理车间在处理过程中会产生大量臭气，对大气环境及工作人员的身体健康造成影响。目前臭气处理采用的方法为吸附法、燃烧法及生物除臭法，设备数量多，设备布置分散，占地面积大。

本发明采用催化燃烧法，利用催化剂降低臭气燃烧温度，使可燃组分氧化分解，得到无害的二氧化碳和水，从而使气体得到净化，且无二次污染。

对于现有的催化燃烧装置，除占地面积大外，对废气的处理效率低，对于臭气催化燃烧过程中产生的反应热没有进行处理利用，造成能量的浪费，且高温气体直接排空会造成安全隐患。高浓度臭气稀释不能控制，稳定性差。

CN201448854U公开的一种有机废气蓄热式催化燃烧设备，避免了气体盲区，但其未能利用净化气体余热，热能仅来源于上部加热装置，造成热能浪费。CN 105546556公开了废气催化燃烧净化装置、CN202182476U公开的一体化有机废气催化燃烧装置，仅将换热、加热及催化反应器拼接在一个框架内，未能实现真正一体机。CN86202182公开的整体浮动床式有机废气催化燃烧净化装置，催化床焊接在换热器浮动管板上，催化剂更换困难，且易堵塞换热管，电加热管和换热管在同一区域内，只能起到提高待处理气体温度，无法实现降低洁净气体温度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题现有技术中设备数量多、占地面积大、能耗大、臭气稀释无法控制的问题，从而提供一种高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备及其除臭方法。该设备用于低温催化燃烧处理臭气中，具有功能集成、设备占地面积小、能耗小、气体浓度可控的优点。

一方面，本发明提供了一种高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备，所述设备包括一密闭壳体，所述壳体内分隔有位于其上部的催化反应区、位于所述壳体下部呈曲折设置的换热区、及位于所述壳体中部的加热区，所述换热区中设有呈曲折设置的多路换热管路，所述壳体的外侧面设有抽风装置和进气管路，所述抽风装置通过出气管路与所述换热区连通，所述进气管路与所述换热管路的进气口相连通，所述换热管路的出气口与所述加热区进口连通，所述加热区出口与所述催化反应区进口连通，所述催化反应区出口与所述换热区连通。

净化气体在所述换热区中的流动方向与未处理气体在所述换热管路中的流动方向相垂直。

所述换热管路呈U形竖直设置于所述换热区中，所述换热区中还设有呈水平设置的多个隔板，所述隔板将所述换热区分隔成多个折流通道，所述折流通道的进口与所述催化反应区出口相通，所述折流通道的出口与所述出气管路连通。

多路所述换热管路上间隔设有多片翅片，所述换热区底部及位于所述换热管路的底部分别设有排水口。

所述加热区为硅碳棒加热区，位于所述加热区中的硅碳加热棒呈上下两排交错排列。

所述催化反应区中设有块状蜂窝陶瓷催化剂，所述催化反应区的进口和出口位置分别设有用于阻挡气流短路的挡块，位于所述催化反应区位置的所述壳体上设有一拆装手孔。

所述进气管路上设有空气进口阀门、臭气进口和阻燃器；空气经所述空气进口阀门与从所述臭气进口输入的待处理气体混合，一起进入所述阻燃器中，再进入所述壳体进行除臭处理。

所述的抽风装置为高温引风机，其上设有出口温度仪表、出口流量计和出口风阀。

所述壳体的内侧面涂有耐火隔热涂料，其外侧面设有高温陶瓷保温棉。

另一方面，本发明还提供了一种高浓度恶臭气体催化氧化除臭方法，所述方法包括如下步骤：通过进气管路收集待处理臭气，并与空气进行预混合达到预定臭气浓度；混合后的气体进入密闭壳体下部换热区中，并进入多路换热管路中进行预热；预热后的待处理气体经加热区加热达到催化燃烧反应温度条件；加热后的待处理气体进入催化反应区，发生催化燃烧反应，将待处理气体中的臭气分子燃烧掉；反应后的净化气体进入曲折的换热区，与未处理的位于所述换热管路中的待处理气体换热后由出气管路排出密闭壳体。

其中催化反应区的气流流速为1～3m/s，其进口温度450～600℃、其中部恒温段温度450～500℃、其出口温度400～450℃。

本发明技术方案，具有如下优点：

A.本发明在除臭设备中将密闭壳体自下而上分隔为换热区、加热区和催化反应区；空气与臭气充分混合后进入设备下部的换热区进行预热，其中的换热热源为催化反应后所产生的高温气体，通过换热将高温气体热量传递给待处理气体，有效利用气体余热节约能源；预热后的待处理臭气经加热区加热达到催化燃烧反应温度条件；加热后的臭气进入催化剂层，发生催化燃烧反应，将臭气分子燃烧掉，达到除臭目的；反应后的气体在换热区中与待处理气体进行换热降温后由出气管路排出；本发明采用一体式结构，能实现待处理气体预热、加热及催化燃烧反应，结构紧凑，有效利用催化燃烧后气体的热能，降低了能耗，实现臭气催化燃烧后的洁净化处理。

B.本发明所采用的换热区为高效翅片换热区，由多路换热管路所形成的管程为U形，分左右两程，右侧进口连接混合后的待处理气体，左侧管程出口连接硅碳棒加热区，换热区中通过隔板将多路换热管路的壳程分上下两程，净化后的气体由催化反应区进入换热区中，换热区的壳程进口连接催化反应区，换热区的壳程出口连接高温引风机，高温净化气体进入催化反应区后与位于换热管路中的待处理气体进行换热，实现净化气体的低温输出，同时由于产生了能量传递，使待处理气体的温度升高，待处理气体进入加热区后只需少量能量即可达到催化燃烧的条件，充分利用催化燃烧所产生的能量，通过换热将净化气体的热量传递给待处理气体，有效利用净化气体余热，节约能源。

C.本发明采用的加热区为硅碳棒加热区，由于加热区狭长，且硅碳棒上下两排交错排列，提高了设备的加热效率，设备占地面积小。

D.通过将高浓度臭气在设备进风管路处与空气按比例混合，避开爆炸范围；丝网型阻燃器防止回火到臭气来源，同时使臭气与空气进一步混合均匀；反应中风机的引风量与待处理臭气浓度有关，根据臭气来源浓度及气量，调节进口空气量，达到反应浓度，根据进气管路进口温度及出气管路出口温度调节引风机总风量，实现三个区域串联的气体流动，有效地利用了净化气体的热量，降低设备能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的催化氧化除臭设备结构示意图；

图2是图1所示俯视结构示意图；

图3是气体处理流向示意图。

附图标记说明：

1—空气进口阀门；2—臭气进口；3—混合段；4—阻燃器；5—进口温度仪表；6—进口流量计；7—采样孔；8—进气管路；9—换热管路；10—换热区壳程排水口；11—换热区管程中间段；12—换热区管程排水口；13—换热区管程出口；14—换热区出口温度仪表；15—加热区进口；16—硅碳加热棒；17—加热区出口；18—催化反应区进口温度仪表；19—催化反应区进口；20—挡块；21—催化剂；22—催化反应区出口；23—催化反应区出口温度仪表；24—换热区壳程入口；25—翅片；26—出气管路；27—抽风装置；28—出口温度仪表；29—出口流量计；30—出口风阀；31—电气柜；32—拆装手孔；33—耐火隔热涂料；34—壳体；35—高温陶瓷保温棉；36-隔板。

Ⅰ—换热区；Ⅱ—加热区；—催化反应区；

图3中1箭头为高浓度臭气，2箭头为空气，3～16箭头为气体按数字箭头方向流经壳体内部各区域。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1和图2所示，本发明公开了一种高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备，设备包括一密闭壳体34，在壳体34内分隔有位于其上部的催化反应区Ⅲ、位于壳体34下部呈曲折设置的换热区Ⅰ、及位于壳体34中部的加热区Ⅱ，换热区Ⅰ中设有呈曲折设置的多路换热管路9，壳体34的外侧面设有抽风装置27和进气管路8，抽风装置27通过出气管路36与换热区Ⅰ连通，进气管路8与换热管路9的进气口相连通，换热管路9的出气口与加热区Ⅱ进口连通，加热区Ⅱ出口与催化反应区Ⅲ进口连通，催化反应区Ⅲ出口与换热区Ⅰ连通。本发明在除臭设备中将密闭壳体自下而上分隔为换热区、加热区和催化反应区；空气与臭气充分混合后进入设备下部的换热区进行预热，其中的换热热源为催化反应后所产生的高温气体，通过换热将高温气体热量传递给待处理气体，有效利用气体余热节约能源；预热后的待处理臭气经加热区加热达到催化燃烧反应温度条件；加热后的臭气进入催化剂层，发生催化燃烧反应，将臭气分子燃烧掉，达到除臭目的；反应后的气体在换热区中与待处理气体进行换热降温后由出气管路排出；本发明采用一体式结构，能实现待处理气体预热、加热及催化燃烧反应，结构紧凑，有效利用催化燃烧后气体的热能，降低了能耗，实现臭气催化燃烧后的洁净化处理。

其中壳体34的内侧面涂有耐火隔热涂料33，其外侧面设有高温陶瓷保温棉35。

为了使净化气体与待处理气体在换热区进行更好的换热，净化气体在换热区Ⅰ中的流动方向与未处理气体在换热管路9中的流动方向相垂直，如图3所示。

图1中所示的换热管路9呈U形竖直设置于换热区Ⅰ中，换热区Ⅰ中还设有呈水平设置的多个隔板36，隔板36将换热区Ⅰ分隔成水平两个折流通道，净化气体呈U形折流流动，折流通道的进口与催化反应区Ⅲ出口相通，折流通道的出口与出气管路26连通，待处理气体经催化燃烧后获得净化气体，净化气体从催化反应区出口22进入换热区Ⅰ的换热区壳程入口24，流经翅片25，被换热管路9内的待处理臭气冷却，净化气体降温后由换热区壳程出口进入出气管路26，经高温引风机排出，所产生的冷凝水从换热区壳程排水口10和换热区管程排水口12排出，换热区管程排水口12位于换热区管程中间段11的底部。

其中的加热区Ⅱ为硅碳棒加热区，位于加热区Ⅱ中的硅碳加热棒16呈上下两排交错排列，这里只是优选方案，也可以采用其它加热方式，硅碳加热棒16上下两排交错排列增大气流湍动，气流方向为水平方向，硅碳棒与壳体间设置绝缘环，并填塞耐热玻璃纤维，加热功率可调。

在本发明中的催化反应区Ⅲ中设有块状蜂窝陶瓷催化剂21，催化反应区Ⅲ的进口和出口位置分别设有挡块20，加热区进口15连接换热区管程出口13，加热区出口17连接催化反应区进口19。催化反应区进口19连接加热区出口17，催化反应区出口22连接换热区壳程进口24，催化剂进出口设置催化剂挡块20，对块状催化剂进行固定并阻挡气流短路，侧面设置拆装手孔32用于装卸催化剂。

本发明通过电气柜31来控制进气管路8、出气管路26的出气量，同时还控制加热区的加热温度。其中的进气管路8上设有空气进口阀门1、臭气进口2和阻燃器4；空气经空气进口阀门1与从臭气进口2输入的待处理气体在进气管路的混合段3混合，一起进入阻燃器4中，再进入壳体34进行除臭处理。而所采用的抽风装置27为高温引风机，其上设有出口温度仪表28、出口流量计29和出口风阀30。

空气进口阀门1、高浓度臭气进口2、混合段3、阻火器4、进口温度仪表5、进口流量计6、采样孔7，来自高浓度臭气进口2的高浓度臭气在混合段3与来自空气进口阀门1的空气按比例混合成，避开爆炸范围，丝网型阻燃器4防止回火到臭气来源，同时使臭气与空气进一步混合均匀。

电气柜31处显示：温度(进口温度仪表5、换热区出口温度仪表14、催化反应区进口温度仪表18、催化反应区出口温度仪表23、出口温度仪表28)、流量(进口流量计6；出口流量计29)和频率(高温引风机)；电气柜31控制设备启停(硅碳加热棒16分组启停、高温引风机启停及调频变速)。通过将高浓度臭气在设备进风管路处与空气按比例混合，避开爆炸范围；丝网型阻燃器防止回火到臭气来源，同时使臭气与空气进一步混合均匀；反应中风机的引风量与待处理臭气浓度有关，根据臭气来源浓度及气量，调节进口空气量，达到反应浓度，根据进气管路进口温度及出气管路出口温度调节引风机总风量，实现三个区域串联的气体流动，有效地利用了净化气体的热量，降低设备能耗。

根据图3所示，具体实施下气体路径为：在高温引风机牵引下，来自高浓度臭气进口2的高浓度臭气在设备进口处混合段3与来自空气进口阀门1的空气按比例混合成，经丝网型阻燃器4进一步混合均匀，进入换热区的进气管路8，通过换热管路9被预热，由换热区管程出口13进入加热区进口15，流经交错排列的硅碳加热棒16，由加热区出口17进入催化反应区进口19，在块状催化剂21表面发生催化燃烧反应，得到净化气体，净化气体由催化反应区出口22进入换热区壳程入口24，流经翅片25，被换热管路9内的待处理臭气冷却，净化气体降温后由出气管路26经抽风装置27排出。其中冷流体为待处理臭气，进口温度为室温；热流体为催化燃烧后的净化气体，催化剂层进口温度不高于600℃，优选为450℃，催化剂层出口温度不低于400℃，催化反应区流速为1～3m/s，恒温段温度450-500℃。经换热区换热后的净化气体出口温度不高于100℃。本发明充分利用催化燃烧所产生的能量，通过换热将净化气体的热量传递给待处理气体，有效利用净化气体余热，节约能源。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备，其特征在于，所述设备包括一密闭壳体(34)，所述壳体(34)内分隔有位于其上部的催化反应区(Ⅲ)、位于所述壳体(34)下部呈曲折设置的换热区(Ⅰ)、及位于所述壳体(34)中部的加热区(Ⅱ)，所述换热区(Ⅰ)中设有呈曲折设置的多路换热管路(9)，所述壳体(34)的外侧面设有抽风装置(27)和进气管路(8)，所述抽风装置(27)通过出气管路(36)与所述换热区(Ⅰ)连通，所述进气管路(8)与所述换热管路(9)的进气口相连通，所述换热管路(9)的出气口与所述加热区(Ⅱ)进口连通，所述加热区(Ⅱ)出口与所述催化反应区(Ⅲ)进口连通，所述催化反应区(Ⅲ)出口与所述换热区(Ⅰ)连通。

2.根据权利要求1所述的高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备，其特征在于，净化气体在所述换热区(Ⅰ)中的流动方向与未处理气体在所述换热管路(9)中的流动方向相垂直。

3.根据权利要求1所述的高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备，其特征在于，所述换热管路(9)呈U形竖直设置于所述换热区(Ⅰ)中，所述换热区(Ⅰ)中还设有呈水平设置的多个隔板(36)，所述隔板(36)将所述换热区(Ⅰ)分隔成多个折流通道，所述折流通道的进口与所述催化反应区(Ⅲ)出口相通，所述折流通道的出口与所述出气管路(26)连通。

4.根据权利要求3所述的高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备，其特征在于，多路所述换热管路(9)上间隔设有多片翅片(25)，所述换热区(Ⅰ)底部及位于所述换热管路(9)的底部分别设有排水口。

5.根据权利要求1所述的高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备，其特征在于，所述加热区(Ⅱ)为硅碳棒加热区，位于所述加热区(Ⅱ)中的硅碳加热棒(16)呈上下两排交错排列。

6.根据权利要求5所述的高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备，其特征在于，所述催化反应区(Ⅲ)中设有块状蜂窝陶瓷催化剂(21)，所述催化反应区(Ⅲ)的进口和出口位置分别设有用于阻挡气流短路的挡块(20)，位于所述催化反应区(Ⅲ)位置的所述壳体(34)上设有一拆装手孔(32)。

7.根据权利要求1所述的高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备，其特征在于，所述进气管路(8)上设有空气进口阀门(1)、臭气进口和阻燃器(4)；空气经所述空气进口阀门(1)与从所述臭气进口(2)输入的待处理气体混合，一起进入所述阻燃器(4)中，再进入所述壳体(34)进行除臭处理。

8.根据权利要求1所述的高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备，其特征在于，所述的抽风装置(27)为高温引风机，其上设有出口温度仪表(28)、出口流量计(29)和出口风阀(30)。

9.根据权利要求1-8任一所述的高浓度恶臭气体催化氧化除臭设备，其特征在于，所述壳体(34)的内侧面涂有耐火隔热涂料(33)，其外侧面设有高温陶瓷保温棉(35)。

10.一种高浓度恶臭气体催化氧化除臭方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：进气管路(8)收集待处理臭气，并与空气进行预混合达到预定臭气浓度；混合后的气体进入密闭壳体(34)下部换热区(Ⅰ)中，并进入多路换热管路(9)中进行预热；预热后的待处理气体经加热区(Ⅱ)加热达到催化燃烧反应温度条件；加热后的待处理气体进入催化反应区(Ⅲ)，发生催化燃烧反应，将待处理气体中的臭气分子燃烧掉；反应后的净化气体进入曲折的换热区(Ⅰ)，与未处理的位于所述换热管路(9)中的待处理气体换热后由出气管路(26)排出密闭壳体(34)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中催化反应区(Ⅲ)的气流流速为1～3m/s，其进口温度450～600℃、其中部恒温段温度450～500℃、其出口温度400～450℃。