CN106352355A - 挥发性有机物废气蓄热氧化系统 - Google Patents

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王波
徐芳倩
郑晓园
马睿
闻哲
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
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Abstract

本发明涉及一种挥发性有机物废气蓄热氧化系统，炉体的左侧烟道和右侧烟道中分别布置有蓄热体，炉体的中部烟道中布置电加热装置；风机的进口通过进气阀门连接废气进气管，风机的出口分成两路：一路通过阀门依次连通炉体的左侧烟道中的蓄热体、电加热装置、炉体的右侧烟道中的蓄热体、排放阀门，形成正向废气蓄热氧化运行状态路径；另一路通过另一阀门依次连通炉体的右侧烟道中的蓄热体、电加热装置、炉体的左侧烟道中的蓄热体、排放阀门，形成反向废气蓄热氧化运行状态路径；两个废气蓄热氧化运行状态路径之间进行周期性切换，进气阀门与排放阀门之间串接循环阀门，构成气体循环回路。本发明是一种高效、节能、环保的挥发性有机物废气治理系统。

Description

挥发性有机物废气蓄热氧化系统
技术领域
本发明涉及一种废气处理系统，尤其涉及一种挥发性有机物废气蓄热氧化系统。
背景技术
在印刷、包装、喷涂、化工和其它很多工业领域中都会产生含有一定浓度挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，简称VOCs）的废气。这些废气如果不经过完善的净化处理就排放到环境中，会严重影响区域的空气质量和人们的身体健康，是迫切需要解决的环保问题。
目前国内外处理挥发性有机物废气的技术，主要包括吸附、冷凝、吸收、膜分离、生物降解、光催化降解、等离子体和燃烧等。在上述方法中，以活性炭吸附法和燃烧法的应用最为广泛。
活性炭吸附的运行操作简单、初期投资低是其最大的优点，而运行过程中活性炭的购置费用较高、废弃活性炭需作危废处理是其美中不足之处，如果所吸附的VOCs不具有回收价值，活性炭再生成本高，会进一步增加活性炭废弃的速度和处理成本。
燃烧法的突出优势在于VOCs经过燃烧（或氧化）反应，可以被充分转化为无害的CO2和H2O等小分子物质，最大程度地实现无害化，发展十分迅速，具有广阔的应用前景。
燃烧法主要包括直接燃烧、蓄热燃烧和蓄热式催化燃烧。直接燃烧法要求废气中VOCs浓度较高，多数废气都难以满足该条件。蓄热燃烧，即通常说的RTO技术（RegenerativeThermal Oxidation），是利用陶瓷球或蜂窝陶瓷作为蓄热体，将燃烧后烟气的热量蓄积在蓄热体中，经过流向切换后，高温蓄热体向待处理废气放出热量，把废气加热到其中挥发性有机物的燃烧温度以上，使挥发性有机物氧化分解，具有良好的节能效果。蓄热式催化燃烧法是进一步在蓄热体表面负载催化剂，进一步降低反应温度，以便处理更低浓度(一般在500-3000 mg/Nm3之间)的有机废气。
蓄热燃烧技术应用过程中存两个技术难题：一是蓄热体的启动加热，以及装置运行过程中适应VOCs浓度波动的运行调节问题。二是在流向切换过程中，易导致入口侧少量还未进入高温区氧化的废气被直接反吹出去，导致排出装置的气体中VOCs浓度升高，降低废气净化效果，甚至达不到国家排放标准的要求。目前解决这个问题的技术措施主要是多室蓄热体冗余布置技术，比如三室布置，第一室中废气被高温蓄热体加热后氧化，到第二室中把热量放出给低温蓄热体后排出，第三室中蓄热体用清洁空气进行吹扫备用；一个周期结束后，废气从第二室进入、第三室排出，第一室进入吹扫备用状态，如此周期性切换。如果没有第三室，则流向切换时，废气从第二室进入、第一室排出，则第一室入口端还有少量废气未进入高温区反应就被直接反吹出去。多室蓄热体冗余布置技术可以有效提高净化效果，但也因蓄热体冗余布置而增大了设备体积和造价。
因此，进一步开发结构紧凑、运行调节方便的挥发性有机物废气蓄热氧化装置，对于推动挥发性有机物废气治理有积极作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、运行调节方便的挥发性有机物废气蓄热氧化系统，该系统可对挥发性有机物废气进行净化处理，解决流向切换时废气净化效果下降问题，克服多室蓄热体冗余布置导致成本上升的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种挥发性有机物废气蓄热氧化系统，包括炉体、电加热装置、风机、蓄热体、阀门，所述炉体的左侧烟道和右侧烟道中分别布置有蓄热体，炉体的中部烟道中布置电加热装置；所述风机的进口通过进气阀门连接废气进气管，风机的出口分成两路：一路通过阀门依次连通炉体的左侧烟道中的蓄热体、电加热装置、炉体的右侧烟道中的蓄热体、排放阀门，形成正向废气蓄热氧化运行状态路径；另一路通过另一阀门依次连通炉体的右侧烟道中的蓄热体、电加热装置、炉体的左侧烟道中的蓄热体、排放阀门，形成反向废气蓄热氧化运行状态路径；两个废气蓄热氧化运行状态路径之间进行周期性切换，使废气经过蓄热体和电加热器时被加热，其中的挥发性有机物被氧化去除，净化后的高温气体再流经另一个蓄热体放热，并蓄积热量，气体温度降低后，通过排放阀门排出；所述进气阀门与排放阀门之间串接循环阀门，构成气体循环回路，使流向切换时反吹出的挥发性有机物废气循环进入炉体内进行处理，避免反吹出的挥发性有机物废气直接排放导致净化效果下降，保证挥发性有机物焚毁去除率。
所述风机为变频风机，通过频率调节控制废气流量。
本发明的有益效果是：采用上述技术方案，可高效焚毁去除废气中的挥发性有机物；通过电加热装置在启动阶段进行蓄热体加热，把温度提升到运行温度，在废气处理过程中作为低VOCs浓度时的辅助加热手段，维持反应温度，保证VOCs焚毁去除率，调节简单方便；通过布置循环阀门，可使状态切换时反吹出的废气循环到风机入口，再进入炉内进行处理，避免了反吹出的废气直接排放导致废气净化效果下降，不需进行蓄热体冗余布置，降低了设备体积和投资成本。
附图说明
图1为本发明的挥发性有机物废气蓄热氧化系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，在本发明的挥发性有机物废气蓄热氧化系统中，包括炉体1、电加热装置2、左蓄热体3、右蓄热体4、阀门一5、风机6、阀门二7、阀门三8、阀门四9、阀门五10、阀门六11、阀门七12。左蓄热体3布置在炉体1的左侧烟道中，右蓄热体4布置在炉体1的右侧烟道中，炉体1的中部烟道中布置电加热装置2。阀门一5与风机6入口连接，风机6出口分两路，一路通过阀门二7连接到炉体1左侧烟道，一路通过阀门三8连接到炉体1右侧烟道，阀门三8出口还与阀门五10、阀门七12依次连接，阀门四9串接在阀门二7和阀门七12之间，阀门六11串接在阀门一5和阀门七12之间。
该挥发性有机物废气蓄热氧化系统的工作原理为：
开启电加热装置2，将炉体1内部加热到设定的反应温度后启动风机6，开始引入废气。在一个换向周期的前半周期中，运行状态Ⅰ是废气依次流经阀门一5、风机6、阀门二7、左蓄热体3、电加热器2、右蓄热体4、阀门五10和阀门七12，其余阀门关闭，废气经过左蓄热体3和电加热器2时被加热，其中的挥发性有机物被氧化去除，净化后的高温气体再流经右蓄热体4时，向右蓄热体4放热，热量蓄积在右蓄热体4中，气体温度降低后，再流过阀门五10和阀门七12排出；在后半周期中，切换到运行状态Ⅱ，即废气依次流经阀门一5、风机6、阀门三8、右蓄热体4、电加热器2、左蓄热体3、阀门四9和阀门七12，其余阀门关闭，废气经过右蓄热体4和电加热器2时被加热，其中的挥发性有机物被氧化去除，净化后的高温气体再流经左蓄热体3时，向左蓄热体3放热，热量蓄积在左蓄热体3中，气体温度降低后，再流过阀门四9和阀门七12排出。运行状态Ⅱ和运行状态Ⅰ之间进行周期性切换。
运行状态Ⅰ和运行状态Ⅱ之间进行切换操作时，短暂关闭阀门七12，打开阀门六11，构成气体再循环回路，使流向切换时反吹出的废气不经过阀门七12直接排放，而是经阀门六11全部循环到风机6入口，然后再关闭阀门六11，打开阀门七12，完成状态过渡。
运行过程中，当废气中VOCs浓度很低，放热量不足以维持反应温度时，可通过电加热装置2进行辅助加热；废气流量可通过改变风机6的转速进行调节。
本系统具有以下特点：
（1）通过蓄热体对挥发性有机物氧化放热量的高效回收，维持炉体内的反应温度，高效焚毁去除废气中的挥发性有机物，尤其适合VOCs浓度在1500~10000 mg/Nm3的挥发性有机物废气净化处理；
（2）利用电加热装置在启动阶段进行蓄热体加热，把温度提升到运行温度，在废气处理过程中作为低VOCs浓度时的辅助加热手段，维持反应温度，调节简单方便；
（3）通过布置气体再循环回路，可使流向切换时反吹出的废气循环进入炉内进行处理，避免了反吹出的废气直接排放导致废气净化效果下降，不需进行蓄热体冗余布置，保证VOCs焚毁去除率，降低了设备体积和投资成本。

Claims (2)

1.一种挥发性有机物废气蓄热氧化系统，包括炉体（1）、电加热装置（2）、风机（6）、蓄热体、阀门，其特征在于：所述炉体（1）的左侧烟道和右侧烟道中分别布置有蓄热体，炉体（1）的中部烟道中布置电加热装置（2）；所述风机（6）的进口通过进气阀门连接废气进气管，风机（6）的出口分成两路：一路通过阀门依次连通炉体（1）的左侧烟道中的蓄热体、电加热装置（2）、炉体（1）的右侧烟道中的蓄热体、排放阀门，形成正向废气蓄热氧化运行状态路径；另一路通过另一阀门依次连通炉体（1）的右侧烟道中的蓄热体、电加热装置（2）、炉体（1）的左侧烟道中的蓄热体、排放阀门，形成反向废气蓄热氧化运行状态路径；两个废气蓄热氧化运行状态路径之间进行周期性切换，使废气经过蓄热体和电加热器（2）时被加热，其中的挥发性有机物被氧化去除，净化后的高温气体再流经另一个蓄热体放热，并蓄积热量，气体温度降低后，通过排放阀门排出；所述进气阀门与排放阀门之间串接循环阀门，构成气体循环回路，使流向切换时反吹出的挥发性有机物废气循环进入炉体（1）内进行处理，避免反吹出的挥发性有机物废气直接排放导致净化效果下降，保证挥发性有机物焚毁去除率。
2.根据权利要求1所述的挥发性有机物废气蓄热氧化系统，其特征在于：所述风机（6）为变频风机，通过频率调节控制废气流量。
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