CN108644796A - 基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统，包括催化氧化器和吸收式热泵；吸收式热泵包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器以及换热器；发生腔内固定设置有第一传热管；冷凝腔内固定设置有第二传热管；蒸发腔内固定设置第三传热管；吸收腔内固定设置有第四传热管；发生腔和蒸发腔之间经废气管道连通，发生腔、废气管道以及蒸发腔之间形成废气排出管路；废气排出管路的进口开设在发生器的壳体上、并与催化氧化器的高温废气出管连通；废气排出管路的出口开设在蒸发器的壳体上。可以深度回收废气余热，使废气降低到更低的温度，充分回收烟气中的余热。

Description

基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统
技术领域
本发明涉及一种基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统。
背景技术
目前的挥发性有机物(VOCs)的末端治理技术主要有以下几种方法：冷凝法、吸收法、膜分离法、吸附法、热氧化法与生物降解法。
热氧化法依靠的催化燃烧技术中，通过催化氧化器直接燃烧法操作温度高达800℃,且设备成本高,特别在有机物(VOCs)废气在大气量、低浓度的情况下能耗特别高，导致很多设备在建成的情况下，因为运行成本过高而无法有效运行。
对于高浓度的有机物(VOCs)废气处理，采用催化氧化器直接处理，存在爆炸的风险。
综上所述，以往采用催化氧化器来处理有机物(VOCs)废气，不能实现深度回收处理，能耗高，热能损耗严重以及安全性较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统，解决以往通过催化氧化器在处理有机废气过程中，针对低浓度有机废气能耗高、烟气热能利用率低的缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统，包括催化氧化器和吸收式热泵；
所述催化氧化器包括有机物废气进管和高温废气出管；所述有机物废气进管连接空气稀释管；
所述吸收式热泵包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器以及换热器；
所述发生器内形成发生腔，所述发生腔内固定设置有第一传热管；
所述冷凝器内形成冷凝腔，所述冷凝腔内固定设置有第二传热管；
所述蒸发器内形成蒸发腔，所述蒸发腔内固定设置第三传热管；
所述吸收器内形成吸收腔，所述吸收腔内固定设置有第四传热管；
所述第一传热管内腔、冷凝腔、第三传热管内腔以及吸收腔之间连通形成冷剂液循环管路；
所述发生腔和蒸发腔之间经废气管道连通，所述发生腔、废气管道以及蒸发腔之间形成废气排出管路；所述废气排出管路的进口开设在发生器的壳体上、并与催化氧化器的高温废气出管连通；所述废气排出管路的出口开设在蒸发器的壳体上。
进一步的，所述第四传热管内腔与第二传热管内腔经预热连接管连通，所述第四传热管内腔、第二传热管内腔以及预热连接管之间形成预热空气管路；所述第四传热管的进气口形成预热空气管路的进气口，所述进气口连接空气进管，所述空气进管上设置有气体控制阀和引风机；
所述第二传热管的出气口形成预热空气管路的出气口，所述第二传热管的出气口与空气稀释管连通。
进一步的，所述废气排出管路的出口连接放空管。
进一步的，所述第一传热管和第三传热管外设置有翅片。
进一步的，所述催化氧化器中催化氧化床层采用二层结构，分别是低温催化氧化床层和高温催化氧化床层；所述低温催化氧化床层和高温催化氧化床层均是蜂巢陶瓷状触媒，且高温催化氧化床层表面负载贵金属催化剂。
本发明的有益效果是：提供一种基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统，可以深度回收废气余热，使废气降低到更低的温度，充分回收烟气中的余热。
可适应高浓度VOCs有机废气处理量、组分复杂等工况，安全、低能耗、工艺流程简单。
催化氧化技术与催化燃烧技术相比能耗低，运行稳定，催化氧化后有机废气基本是CO2与H2O，催化氧化后的废气中水蒸气含量高，通过吸收式热泵经过两级余热回收，可以有效的降低废气温度，使排气中的水蒸气冷凝，对冷凝水回收可以节约能源。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明余热回收系统示意图；
图2是吸收式热泵系统图；
图3是吸收式热泵中废气排出管路示意图；
图4是吸收式热泵中预热空气管路示意图；
图5是吸收式热泵中冷剂液循环管路示意图；
其中，1、催化氧化器，2、发生器，3、冷凝器,31、空气稀释管，4、蒸发器,5、吸收器，24、废气管道，53、预热连接管。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1图2所示，一种基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统，包括催化氧化器1和吸收式热泵；催化氧化器1包括有机物废气进管和高温废气出管；有机物废气进管连接空气稀释管31。
吸收式热泵包括发生器2、冷凝器3、蒸发器4、吸收器5以及换热器；发生器2内形成发生腔，发生腔内固定设置有第一传热管；冷凝器3内形成冷凝腔，冷凝腔内固定设置有第二传热管；第一传热管和第三传热管外设置有翅片。蒸发器4内形成蒸发腔，蒸发腔内固定设置第三传热管；吸收器5内形成吸收腔，吸收腔内固定设置有第四传热管；第一传热管内腔、冷凝腔、第三传热管内腔以及吸收腔之间连通形成冷剂液循环管路。
如图3所示，发生腔和蒸发腔之间经废气管道24连通，发生腔、废气管道24以及蒸发腔之间形成废气排出管路；废气排出管路的进口开设在发生器2的壳体上、并与催化氧化器1的高温废气出管连通；废气排出管路的出口开设在蒸发器4的壳体上。吸收式热泵在作业时，发生腔和蒸发腔内均处于吸收热量的状态，发生腔内的第一传热管先吸收高温废气的热量，使管内的溴化锂蒸发；蒸发腔内的第三传热管同样需要吸收高温废气的热量来使管内的溴化锂蒸发；因此，从催化氧化器1排出的高温废气经过发生腔、蒸发腔两道吸热之后，温度大大降低至低温废气排出，高温废气的热能供应给热泵中发生器2和蒸发器4工作；废气排出管路的出口连接放空管。这部分低温废气进入放空管排出。
如图4所示，第四传热管内腔与第二传热管内腔经预热连接管53连通，第四传热管内腔、第二传热管内腔以及预热连接管53之间形成预热空气管路；第四传热管的进气口形成预热空气管路的进气口，进气口连接空气进管，空气进管上设置有气体控制阀、引风机以及阻火器；第二传热管的出气口形成预热空气管路的出气口，第二传热管的出气口与空气稀释管31连通。常温的空气从第四传热管通入，第四传热管位于吸收器5内，吸收器5中溴化锂混合浓缩处于放热状态，因此，第四传热管可以有较多热量可以吸收；同样，冷凝器3中的第二传热管也因为冷凝器3中溴化锂液化放热，使第二传热管也可以吸收较多热量；常温空气进入第四传热管之后进入预热连接管53后温度大致变为40-50度，然后从进入第二传热管之后到空气稀释管31之后温度大致变为60-80度；使常温空气获得预热升温，然后改预热空气进入有机物废气进管，与有机物废气进管中大流量VOCs气体与加热后的热空气混合，得到混合气体，稀释混合气体中VOCs气体的浓度，控制在爆炸极限下限以下。
气体控制阀控制下调节进入热泵的风量大小，风量大小与进入废气量匹配，处理系统降至混合气体的爆炸极限的下限的25％以下，使混合气体进入催化反应装置时始终处于安全的操作范围内。
阻火器1，在空气调节阀2的控制下调节与空气的混合量，确保混合气体浓度在爆炸极限下限的25％以下，同时也控制催化氧化的气体量，确保催化氧化器1处于最佳状态，催化氧化后的废气进入吸收式热泵，进行两级余热回收同时降温冷凝出一部分水蒸气，降低排气产生白烟的可能性。
本发明中的催化氧化器1中催化氧化床层采用二层结构，分别是低温催化氧化床层和高温催化氧化床层；低温催化氧化床层和高温催化氧化床层均是蜂巢陶瓷状触媒，且高温催化氧化床层表面负载贵金属催化剂，起始反应温度为400℃左右。
本发明中吸收式热泵是现有比较成熟的产品，在网址http:// baijiahao.baidu.com/s？id＝1578565648232183030&wfr＝spider&for＝pc对其工作有详细描述；
如图5所示；吸收式热泵具有循环流动的冷剂，冷剂采用溴化锂；发生器2中冷剂蒸发，气态冷剂进入冷凝器3中，被冷凝液化，然后经过节流装置进入蒸发器4中，然后冷剂蒸汽进入吸收器5中，同时，发生器2中浓缩冷剂也进入吸收器5中，在进入吸收器5之前先经过蒸发器4换热掉一部分热量，进入吸收器5中之后与冷剂蒸汽接触放热，变成稀释冷剂，稀释冷剂在回流至发生器2中，稀释冷剂在回流的过程中经过换热器。
作业时，有机废气从有机物废气进管进入，常温空气经过热泵中吸收器5的第四传热管和冷凝器3的第二传热管之后，预热至60-80度，然后与有机废气混合，形成混合空气，保混合气体浓度在爆炸极限下限的25％以下；然后进入催化氧化器1进行催化氧化；反应之后的高温废气进入热泵中的发生器2和蒸发器4中；发生器2和蒸发器4内的第一传热管和第三传热管吸收高温废气的热能，发生器2和蒸发器4中分别流出冷凝水；使高温废气从热泵排出时变更低温温度，使热泵充分利用高温废气的热能。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统，其特征是，包括催化氧化器(1)和吸收式热泵；
所述催化氧化器(1)包括有机物废气进管和高温废气出管；所述有机物废气进管连接空气稀释管(31)；
所述吸收式热泵包括发生器(2)、冷凝器(3)、蒸发器(4)、吸收器(5)以及换热器；
所述发生器(2)内形成发生腔，所述发生腔内固定设置有第一传热管；
所述冷凝器(3)内形成冷凝腔，所述冷凝腔内固定设置有第二传热管；
所述蒸发器(4)内形成蒸发腔，所述蒸发腔内固定设置第三传热管；
所述吸收器(5)内形成吸收腔，所述吸收腔内固定设置有第四传热管；
所述第一传热管内腔、冷凝腔、第三传热管内腔以及吸收腔之间连通形成冷剂液循环管路；
所述发生腔和蒸发腔之间经废气管道(24)连通，所述发生腔、废气管道(24)以及蒸发腔之间形成废气排出管路；所述废气排出管路的进口开设在发生器(2)的壳体上、并与催化氧化器(1)的高温废气出管连通；所述废气排出管路的出口开设在蒸发器(4)的壳体上。
2.根据权利要求1所述的基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统，其特征是，所述第四传热管内腔与第二传热管内腔经预热连接管(53)连通，所述第四传热管内腔、第二传热管内腔以及预热连接管(53)之间形成预热空气管路；所述第四传热管的进气口形成预热空气管路的进气口，所述进气口连接空气进管，所述空气进管上设置有气体控制阀和引风机；
所述第二传热管的出气口形成预热空气管路的出气口，所述第二传热管的出气口与空气稀释管(31)连通。
3.根据权利要求1所述的基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统，其特征是，所述废气排出管路的出口连接放空管。
4.根据权利要求1所述的基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统，其特征是，所述第一传热管和第三传热管外设置有翅片。
5.根据权利要求1所述的基于吸收式热泵的催化氧化处理VOCs余热回收系统，其特征是，所述催化氧化器(1)中催化氧化床层采用二层结构，分别是低温催化氧化床层和高温催化氧化床层；所述低温催化氧化床层和高温催化氧化床层均是蜂巢陶瓷状触媒，且高温催化氧化床层表面负载贵金属催化剂。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB02 Change of applicant information

Address after: Room 401, No. 10, 1228 Lane, Jiangchang Road, Jing'an District, Shanghai 200000

Applicant after: SHANGHAI ENVIRONMENTAL ENGINEERING DESIGN AND RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd.

Address before: 200040 Shanghai Jing'an District Jiangchang Road 1228 Lane 10 Room 401 Shanghai Environmental Engineering Design Research Institute Co., Ltd.

Applicant before: SHANGHAI ENVIRONMENTAL ENGINEERING DESIGN AND RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd.

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