CN106352359A - 催化燃烧处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种催化燃烧处理装置，包括催化燃烧处理器，所述催化燃烧处理器包括中央管道、中央热交换腔、低温催化剂床层、高温催化剂床层、废气进口和净化气出口，催化燃烧处理装置还包括氧气发生器。本发明外层采用低温催化剂床层，内层采用高温催化剂床层，双重内外环形设置的催化剂床层大大提高催化燃烧器的利用率，使得VOCs和催化剂充分接触反应，提高处理效率和净化质量；同时中央热交换腔可回收利用高温气体的能量，环保节能，降低排放气体的温度，安全稳定。

Description

催化燃烧处理装置
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，特别涉及一种在各种溶剂型表面涂装、家具行业和印刷行业等的流水生产线喷涂区域的有机废气收集后的催化燃烧处理装置。
背景技术
挥发性有机物VOCs(Volatile Organic Compounds)是按照世界卫生组织的定义沸点在50℃-250℃的化合物，室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa，在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物。VOCs的主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，包括苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。挥发性VOCs的危害很明显，对人体健康的影响主要是刺激眼睛和呼吸道，使皮肤过敏，使人产生头痛、咽痛与乏力，其中还包含了很多致癌物质。
目前的挥发性有机物(VOCs)的治理技术主要有两类:一类是回收技术,一类是销毁技术。回收技术是通过物理的方法，例如改变温度、压力或采取选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法富集分离有机气相污染物的方法，主要有吸附技术、吸收技术、冷凝技术及膜分离技术。销毁技术主要通过化学或生化放映，用热、光、催化剂和微生物将有机化合物转变为二氧化碳和水等无毒害或低毒害的无机小分子化合物，主要有直接燃烧法、催化燃烧、生物氧化、光催化氧化、等离子破坏等。
目前，末端治理技术中，催化燃烧由于起燃温度低、去除率高，安全稳定、运行成本低等优点而得到推广应用。催化燃烧实际上为完全的催化氧化，即在催化剂作用下，使废气中的有害可燃组分完全氧化为CO2和H2O等。但是还存在以下问题，一方面是常规的催化燃烧器多采用单一催化方式，只有低温催化会导致VOCs燃烧不彻底，也会使后面放置的催化剂高温烧结失效；只采用高温催化需要将VOCs加热到高温，浪费能量，运行成本高；另一方面是催化剂床层与燃烧室是上下设置，VOCs与催化剂的有效接触面积小，催化燃烧器的体积未得到最大利用，有待提升。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种催化燃烧处理装置，该催化燃烧处理装置可最大化利用催化燃烧装置的体积，能提高VOCs的净化质量和处理效率，而且耗能低、运行成本低、安全性高和环保高效。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种催化燃烧处理装置，包括催化燃烧处理器，所述催化燃烧处理器包括中央管道、中央热交换腔、低温催化剂床层、高温催化剂床层、废气进口和净化气出口，所述中央热交换腔位于所述催化燃烧处理器的中心处，所述中央热交换腔的中心处设有中央管道，所述中央管道与设置于所述催化燃烧器底部的废气进口相通，所述中央热交换腔的外侧设有所述高温催化剂床层，所述高温催化剂床层外侧设有所述低温催化剂床层；所述低温催化剂床层的下部设有进气口，上部设有出气口，所述高温催化剂床层的上部设有进气口，下部设有出气口；所述中央热交换腔与所述低温催化剂床层的进气口相通，所述低温催化剂床层的出气口与所述高温催化剂床层的进气口相通，所述高温催化剂床层的出气口与设于所述催化燃烧处理器顶部的净化气出口相通。
为解决上述技术问题，本发明采用的进一步技术方案是：
还包括氧气发生器，所述氧气发生器包括用于输入氧气的氧气输入管道和与所述氧气输入管道相通的氧气喷头。
进一步地说，还包括与控制系统连接的加热器，所述加热器可埋于所述催化燃烧器的底部内壁中。
进一步地说，所述高温催化剂床层和所述低温催化剂床层内皆设有与控制系统信号相连的温度检测探头。
进一步地说，所述中央热交换腔和所述中央管道外侧设有蓄热陶瓷热交换翅片。
进一步地说，所述低温催化床层的催化剂为蜂窝陶瓷催化剂，所述蜂窝陶瓷催化剂含有纳米银、纳米氧化锰和金属网，其中各组分含量为：纳米银0.01-0.05％(重量比)、纳米氧化物0.8-3.0％(重量比)和金属网(余量)。
进一步地说，所述高温催化剂床层的催化剂可为重金属铂、钯或铑。
本发明的有益效果是：本发明外层采用低温催化剂床层，内层采用高温催化剂床层，双重内外环形设置的催化剂床层大大提高催化燃烧器的体积利用率，使得VOCs和催化剂充分接触反应，提高处理效率和净化质量；同时中央热交换腔可回收利用高温气体的能量，环保节能，降低排放气体的温度，安全稳定。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
附图中各部分标记如下：
催化燃烧处理器1、中央管道2、中央热交换腔3、低温催化剂床层4、高温催化剂床层5、进气口6、出气口7、废气进口8、净化气出口9和氧气输入管道10。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
实施例：一种催化燃烧处理装置，如图1所示，包括催化燃烧处理器1，所述催化燃烧处理器1包括中央管道2、中央热交换腔3、低温催化剂床层4、高温催化剂床层5、废气进口8和净化气出口9，所述中央热交换腔3位于所述催化燃烧处理器1的中心处，所述中央热交换腔3的中心处设有中央管道2，所述中央管道2与设置于所述催化燃烧器1底部的废气进口8相通，所述中央热交换腔3的外侧设有所述高温催化剂床层5，所述高温催化剂床层5外侧设有所述低温催化剂床层4；所述低温催化剂床层4的下部设有进气口6，上部设有出气口7，所述高温催化剂床层5的上部设有进气口6，下部设有出气口7；所述中央热交换腔3与所述低温催化剂床层4的进气口6相通，所述低温催化剂床层4的出气口7与所述高温催化剂床层5的进气口6相通，所述高温催化剂床层5的出气口7与设于所述催化燃烧处理器1顶部的净化气出口9相通。
本发明的外层采用低温催化剂床层，内层采用高温催化剂床层，低温催化剂床层包围着高温催化剂床层，且皆为圆环形，双重内外环形设置的催化剂床层大大提高催化燃烧器的体积利用率，使得VOCs和催化剂充分接触反应，提高处理效率和净化质量。
还包括氧气发生器，所述氧气发生器包括用于输入氧气的氧气输入管道10和与所述氧气输入管道10相通的氧气喷头。
还包括与控制系统连接的加热器，所述加热器可埋于所述催化燃烧器1的底部内壁中。
所述高温催化剂床层5和所述低温催化剂床层4内皆设有与控制系统信号相连的温度检测探头。
所述中央热交换腔3和所述中央管道2外侧设有蓄热陶瓷热交换翅片。
所述低温催化床层4的催化剂为蜂窝陶瓷催化剂，所述蜂窝陶瓷催化剂含有纳米银、纳米氧化锰和金属网，其中各组分含量为：纳米银0.01-0.05％(重量比)、纳米氧化物0.8-3.0％(重量比)和金属网(余量)。
所述高温催化剂床层5的催化剂可为重金属铂、钯或铑。
本实施例中，优选的低温催化床层的催化剂燃烧温度为200-350℃；优选的高温催化床层的催化剂燃烧温度为400-600℃。本发明中低温催化剂床层和高温催化剂床层的进气口和出气口皆设有多个(比如4个、8个和16个等)，可根据气体流量自行调整需要设置或开启的进气口或出气口的数量；而且本发明的催化燃烧装置可根据废气的压力和燃烧后废气的温度在装置前端或后端自行设置引风机。另外高温催化剂床层和所述低温催化剂床层内设有的的温度检测探头，可与外置控制系统信号连接，实时监控催化剂床层温度，自动调节进气量，提高系统的安全性；另外，设有的加热器可用于装置刚启动时加热废气，使废气处理系统循环起来，也可用于循环过程中的废气温度调节。
本发明的工作原理如下：
浓缩处理后的VOCs在引风机的作用下进入中央管道，在中央热交换腔内交换热量后，气体温度在200-300℃之间，经低温催化剂床层的进气口进入低温催化床层进行催化燃烧，氧气发生器可补充氧气提高其燃烧率，其中90-95％的VOCs被催化燃烧分解成CO2和H2O，并放出大量的热，使得气体自身温度达到450-550℃，然后经过高温催化剂床层，在高温催化剂的作用下，未被分解的剩余VOCs充分催化燃烧分解成CO2和H2O，经高温催化剂床层的出气口流经中央交换腔的外表面被充分吸收热量后再经催化燃烧器的净化气出口排出。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种催化燃烧处理装置催化燃烧处理器，其特征在于：包括催化燃烧处理器，所述催化燃烧处理器包括中央管道、中央热交换腔、低温催化剂床层、高温催化剂床层、废气进口和净化气出口，所述中央热交换腔位于所述催化燃烧处理器的中心处，所述中央热交换腔的中心处设有中央管道，所述中央管道与设置于所述催化燃烧器底部的废气进口相通，所述中央热交换腔的外侧设有所述高温催化剂床层，所述高温催化剂床层外侧设有所述低温催化剂床层；所述低温催化剂床层的下部设有进气口，上部设有出气口，所述高温催化剂床层的上部设有进气口，下部设有出气口；所述中央热交换腔与所述低温催化剂床层的进气口相通，所述低温催化剂床层的出气口与所述高温催化剂床层的进气口相通，所述高温催化剂床层的出气口与设于所述催化燃烧处理器顶部的净化气出口相通。
2.根据权利要求1所述的催化燃烧处理装置，其特征在于：还包括氧气发生器，所述氧气发生器包括用于输入氧气的氧气输入管道和与所述氧气输入管道相通的氧气喷头。
3.根据权利要求1所述的催化燃烧处理装置，其特征在于：还包括与控制系统连接的加热器，所述加热器可埋于所述催化燃烧器的底部内壁中。
4.根据权利要求1所述的催化燃烧处理装置，其特征在于：所述高温催化剂床层和所述低温催化剂床层内皆设有与控制系统信号相连的温度检测探头。
5.根据权利要求1所述的催化燃烧处理装置，其特征在于：所述中央热交换腔和所述中央管道外侧设有蓄热陶瓷热交换翅片。
6.根据权利要求1所述的催化燃烧处理装置，其特征在于：所述低温催化床层的催化剂为蜂窝陶瓷催化剂，所述蜂窝陶瓷催化剂含有纳米银、纳米氧化锰和金属网，其中各组分含量为：纳米银0.01-0.05％(重量比)、纳米氧化物0.8-3.0％(重量比)和金属网(余量)。
7.根据权利要求1所述的催化燃烧处理装置，其特征在于：所述高温催化剂床层的催化剂可为重金属铂、钯或铑。
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