CN110296425A - 一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，包括机体，所述机体上设有废气进口和排气口，所述机体内部设有微波催化部，所述废气进口通过所述微波催化部连通所述排气口；所述微波催化部包括均设于所述机体内的若干微波发生器和若干微波吸热体，所述微波吸热体具有承托或容纳催化剂的容纳腔，所述微波吸热体用于接收微波发生器发出的微波能并加热催化剂，利用发泡碳化硅管的微波吸热特性，采用微波发生器替换传统电加热棒的加热形式，实现了对催化剂进行快速加热的目的，降低了加热过程中的热能损耗，节约了能源。

Description

一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备

技术领域

本发明涉及废气处理设备技术领域，具体涉及一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备。

背景技术

VOCs废气是指含有挥发性有机物的废气，这类废气必须先进行净化处理才能排放到大气中，目前，净化VOCs废气常采用的方式是是电加热式的低温催化燃烧，通过电加热棒对催化剂进行加热，然后通入VOCs废气，以进行催化净化目的，但是这种电热棒加热的低温催化方式耗能大，加热速率慢，生产成本高。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的传统的电加热来低温催化VOCs废气的净化方式耗能大，加热速率慢，生产成本高的问题，本发明提供一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，包括机体，所述机体上设有废气进口和排气口，所述机体内部设有微波催化部，所述废气进口通过所述微波催化部连通所述排气口；所述微波催化部包括均设于所述机体内的若干微波发生器和若干微波吸热体，若干所述微波发生器架设在所述机体的内壁上，并且位于所述微波吸热体的周边，所述微波吸热体具有承托或容纳催化剂的容纳腔，所述微波吸热体用于接收微波发生器发出的微波能并加热催化剂。

进一步的，所述微波吸热体为若干顶部开口、底部密封的发泡碳化硅管，所述发泡碳化硅管具有容纳催化剂的容纳腔，采用经发泡处理的碳化硅材质的微波吸热体可以实现吸收微波发生器发出的微波能的目的，并可将微波能转化为热能，以实现加热微波吸热体内的催化剂的目的，所述机体内设有支撑板，支撑板上设有若干呈间隔分布的卡口，所述发泡碳化硅管的顶部设有卡环，若干所述发泡碳化硅管穿过所述卡口并通过卡环间隔安装在所述支撑板上，所述发泡碳化硅管的管壁上设有通孔,所述废气进口设在所述发泡碳化硅管的底部下方，VOCs废气从废气进口进入到该设备中，然后通过发泡碳化硅管侧壁上的通孔进入到发泡碳化硅管中并与其内腔中的催化剂进行催化燃烧反应，以实现净化VOCs挥发性有机废气的目的。

进一步的，所述通孔为锥形孔结构，所述通孔的内径在所述发泡碳化硅管的内壁往外壁的方向上逐渐变小，即通孔在发泡碳化硅管的内壁处的口径大于外壁处的口径，所述机体内部架设有若干气体喷头，所述气体喷头设于所述发泡碳化硅管的顶部上方，所述气体喷头为高压脉冲喷头，用于实现定时清除发泡碳化硅管外侧壁上的灰尘颗粒的目的，由于VOCs挥发性有机废气在进入该设备之前会携带有细小雾霾状的颗粒物如灰尘或者上一工序中产生的固体废物等，在进行催化燃烧净化的过程中，这些微颗粒物会影响催化剂的催化效率，甚至有些颗粒物会使催化剂中毒或失效，因而在与催化剂接触前需要将VOCs有机废气中的灰尘等固体颗粒过滤掉，因此对微波吸热体进行发泡处理，使碳化硅管的管壁上具有通孔，以实现过滤有机废气中的灰尘的目的，以提高催化剂的使用寿命，由于VOCs有机废气是带着灰尘从发泡碳化硅管的外壁进入到内腔中的，因而为避免灰尘堵塞在通孔上而影响废气的正常流通，在发泡碳化硅管的顶部上方架设高压脉冲喷头，定时向发泡碳化硅管内喷射高压清灰气体，与有机废气流动方向相反的高压清灰气体经过通孔时可以起到反向冲击灰尘的作用，使灰尘能够脱离通孔，以实现疏通通孔的目的，以实现确保VOCs废气正常流通的目的，将通孔的内径设计为内壁大外壁小的锥形结构，可以提高高压清灰气体反向冲击通孔时的气体压力，以实现提高清灰效果的目的。

进一步的，所述微波吸热体的上方和下方均设有与外部控制系统电性连接的温度传感器，温度传感器起到实时反馈催化反应的温度的作用，以实现调控微波发生器功率的目的，以确保催化净化反应的温度处于最佳的温度范围内，以保证最佳的催化净化效率。

进一步的，所述微波吸热体的上方设有蓄热体，所述蓄热体包括蜂窝状陶瓷蓄热体和导向陶瓷蓄热体，所述蜂窝状陶瓷蓄热体具有蜂窝孔，所述导向陶瓷蓄热体设在所述蜂窝状陶瓷蓄热体上方，所述导向陶瓷蓄热体具有导向孔，蜂窝孔连通导向孔，蓄热体起到蓄热保温的作用，避免过多热量散失，使得废气离开发泡碳化硅管并进入蓄热体中时还可以起到持续进行燃烧净化的作用，以实现充分净化VOCs废气的目的，所述机体的外壁为中部设有保温层的夹层结构，以进一步实现保温的目的。

进一步的，所述蓄热体上方设有换热器，所述机体上设有冷风进口和热风出口，所述排气口、所述冷风进口、所述导向孔和所述热风出口均连接所述换热器，经过催化燃烧后的VOCs废气为高温气体，经过换热器后，可以实现余热回收的目的，并将回收的余热通往VOCs净化系统的其他需要热能供应的工序中，如通往浓缩VOCs废气的工序中，以实现充分利用能源的目的。

进一步的，所述换热器包括均为空心结构的若干横向管组和若干纵向管组，若干所述横向管组和若干所述纵向管组相互之间间隔布置，且任一横向管组与其相邻的所述纵向管组固定连接，所述横向管组的两端分别连接冷风进口和热风出口，所述纵向管组的底部连通所述导向陶瓷蓄热体的导向孔，所述纵向管组的顶部连通所述排气口，经催化燃烧后的净化气体经过导向孔进入到纵向管组中，冷空气从冷风进口进入到换热器中，通过纵向管组和横向管组两者之间的管壁实现热交换，经热交换之后的净化气体经过排气口离开该设备，经热交换之后的空气则通过热风出口离开该设备并通往需要热能的工序中，以实现充分回收余热的目的，实现能源的高效回收利用。

进一步的，所述横向管组包括若干横向方管，若干所述横向方管为空心结构，若干所述横向方管相互之间并列布置且固定连接；所述纵向管组包括若干纵向方管，若干所述纵向方管为空心结构，若干所述纵向方管相互之间并列布置且固定连接，结构简单，可以实现模块化组装的目的，即通过横向方管和纵向方管的交错安装就可以快速实现模块化组装换热器的目的，组装工艺简单，且速度快，大大提高企业的生产效率。

进一步的，所述机体底部设有清灰检修门，被发泡碳化硅管过滤出来的灰尘掉落到机体底部，通过所述清灰检修门可以实现方便清除灰尘的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、利用发泡碳化硅管的微波吸热特性，采用微波发生器替换传统电加热棒的加热形式，实现了对催化剂进行快速加热的目的，降低了加热过程中的热能损耗，节约了能源；

2、通过发泡碳化硅管的通孔，实现了过滤废气中的固体灰尘等杂质的目的，有效延长催化剂的使用寿命；

3、通过高压脉冲喷头实现疏通通孔的目的，以确保VOCs废气正常流通，将通孔的内径设计为内壁大外壁小的锥形结构，可以提高高压清灰气体反向冲击通孔时的气体压力，以实现提高清灰效果的目的；

4、在微波吸热体的上方加装蓄热体，可以起到蓄热保温的作用，避免过多热量散失，也能有效延长VOCs废气在该设备中的停留时间，以实现充分净化VOCs废气的目的；

5、换热器起到了回收余热的作用，以实现充分利用能源的目的，通过横向方管和纵向方管的交错安装就可以快速实现模块化组装换热器的目的，组装工艺简单，且速度快，大大提高企业的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。

图1为本发明内部结构的原理示意图；

图2为所述发泡碳化硅管的结构示意图；

图3为图2中A部分的局部放大图；

图4为所述支撑板的结构示意图；

图5为换热器的结构示意图；

图6为图5中B部分的局部放大图；

图中：1、机体；2、废气进口；3、排气口；4、微波发生器；5、发泡碳化硅管；51、卡环；52、通孔；6、支撑板；61、卡口；7、气体喷头；8、催化剂；9、温度传感器；10、蜂窝状陶瓷蓄热体；11、导向陶瓷蓄热体；12、换热器；121、横向管组；122、纵向管组；13、冷风进口；14、热风出口；15、横向方管；16、纵向方管；17、清灰检修门。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下为本发明的具体实施例：

参见图1至图6，一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，包括机体1，机体1上设有废气进口2和排气口3，机体1内部设有微波催化部，废气进口2通过微波催化部连通排气口3；微波催化部包括均设于机体1内的若干微波发生器4和若干微波吸热体，若干微波发生器4架设在机体1的内壁上，并且位于微波吸热体的周边，微波发生器4为磁控微波发生器，微波吸热体具有承托或容纳催化剂的容纳腔，微波吸热体用于接收微波发生器4发出的微波能并加热催化剂。

参见图1和图2，微波吸热体为若干顶部开口、底部密封的发泡碳化硅管5，发泡碳化硅管5具有容纳催化剂的容纳腔，采用经发泡处理的碳化硅材质的微波吸热体可以实现吸收微波发生器4发出的微波能的目的，并可将微波能转化为热能，以实现加热微波吸热体内的催化剂的目的，参见图4，机体1内设有支撑板6，支撑板6上设有若干呈间隔分布的卡口61，发泡碳化硅管5的顶部设有卡环51，若干发泡碳化硅管5穿过卡口61并通过卡环51间隔安装在支撑板6上，发泡碳化硅管5的管壁上设有通孔52,废气进口2设在发泡碳化硅管5的底部下方，VOCs废气从废气进口2进入到该设备中，然后通过发泡碳化硅管5侧壁上的通孔52进入到发泡碳化硅管5中并与其内腔中的催化剂进行催化燃烧反应，以实现净化VOCs挥发性有机废气的目的，其中，图2中箭头所示为VOCs废气在发泡碳化硅管5上的流动方向。

参见图3，通孔52为锥形孔结构，通孔52的内径在发泡碳化硅管5的内壁往外壁的方向上逐渐变小，即通孔52在发泡碳化硅管5的内壁处的口径大于外壁处的口径，机体1内部架设有若干气体喷头7，气体喷头7设于发泡碳化硅管5的顶部上方，气体喷头7为高压脉冲喷头，用于实现定时清除发泡碳化硅管5外侧壁上的灰尘颗粒的目的，由于VOCs挥发性有机废气在进入该设备之前会携带有细小雾霾状的颗粒物如灰尘或者上一工序中产生的固体废物等，在进行催化燃烧净化的过程中，这些微颗粒物会影响催化剂8的催化效率，甚至有些颗粒物会使催化剂8中毒或失效，因而在与催化剂8接触前需要将VOCs有机废气中的灰尘等固体颗粒过滤掉，因此对微波吸热体进行发泡处理，使碳化硅管的管壁上具有通孔52，以实现过滤有机废气中的灰尘的目的，以提高催化剂8的使用寿命，由于VOCs有机废气是带着灰尘从发泡碳化硅管5的外壁进入到内腔中的，因而为避免灰尘堵塞在通孔52上而影响废气的正常流通，在发泡碳化硅管52的顶部上方架设高压脉冲喷头，定时向发泡碳化硅管5内喷射高压清灰气体，与有机废气流动方向相反的高压清灰气体经过通孔52时可以起到反向冲击灰尘的作用，使灰尘能够脱离通孔52，以实现疏通通孔52的目的，以实现确保VOCs废气正常流通的目的，将通孔52的内径设计为内壁大外壁小的锥形结构，可以提高高压清灰气体反向冲击通孔52时的气体压力，以实现提高清灰效果的目的。

进一步的，微波吸热体的上方和下方均设有与外部控制系统电性连接的温度传感器9，温度传感器9起到实时反馈催化反应的温度的作用，以实现调控微波发生器4功率的目的，以确保催化净化反应的温度处于最佳的温度范围内，以保证最佳的催化净化效率。

参见图1，微波吸热体的上方设有蓄热体，蓄热体包括蜂窝状陶瓷蓄热体10和导向陶瓷蓄热体11，蜂窝状陶瓷蓄热体10具有蜂窝孔，导向陶瓷蓄热体11设在蜂窝状陶瓷蓄热体10上方，导向陶瓷蓄热体11具有导向孔，蜂窝孔连通导向孔，蓄热体起到蓄热保温的作用，避免过多热量散失，使得废气离开发泡碳化硅管5并进入蓄热体中时还可以起到持续进行燃烧净化的作用，以实现充分净化VOCs废气的目的，机体1的外壁为中部设有保温层的夹层结构，保温层可以采用珍珠岩，以进一步实现保温的目的。

参见图1，蓄热体上方设有换热器12，机体1上设有冷风进口13和热风出口14，排气口3、冷风进口13、导向孔和热风出口14均连接换热器12，经过催化燃烧后的VOCs废气为高温气体，经过换热器12后，可以实现余热回收的目的，并将回收的余热通往VOCs净化系统的其他需要热能供应的工序中，如通往浓缩VOCs废气的工序中，以实现充分利用能源的目的。

参见图5和图6，换热器12包括均为空心结构的若干横向管组121和若干纵向管组122，若干横向管组121和若干纵向管组122相互之间间隔布置，且任一横向管组121与其相邻的纵向管组122固定连接，横向管组121的两端分别连接冷风进口13和热风出口14，纵向管组122的底部连通导向陶瓷蓄热体11的导向孔，纵向管组122的顶部连通排气口3，经催化燃烧后的净化气体经过导向孔进入到纵向管组122中，冷空气从冷风进口13进入到换热器12中，通过纵向管组122和横向管组121两者之间的管壁实现热交换，经热交换之后的净化气体经过排气口3离开该设备，经热交换之后的空气则通过热风出口14离开该设备并通往需要热能的工序中，以实现充分回收余热的目的，实现能源的高效回收利用。

参见图5和图6，横向管组121包括若干横向方管15，若干横向方管15为空心结构，若干横向方管15相互之间并列布置且固定连接；纵向管组122包括若干纵向方管16，若干纵向方管16为空心结构，若干纵向方管16相互之间并列布置且固定连接，结构简单，可以实现模块化组装的目的，即通过横向方管15和纵向方管16的交错安装就可以快速实现模块化组装换热器12的目的，组装工艺简单，且速度快，大大提高企业的生产效率。

参见图1，机体1底部设有清灰检修门17，被发泡碳化硅管5过滤出来的灰尘掉落到机体1底部，通过清灰检修门17可以实现方便清除灰尘的目的。

本发明的工作原理：首先，磁控微波发生器4发出微波能，对发泡碳化硅管5进行加热，并使发泡碳化硅管5内催化剂的温度达到进行催化反应的最佳范围内，如280℃-380℃，然后，VOCs废气从废气进口2进入到机体中，并向上运动，通过锥形结构的通孔52进入到发泡碳化硅管5中，与被加热的催化剂8进行充分的催化净化反应，经过净化后的气体向上通过换热器12后再经排气口3离开该设备；净化后的气体在经过换热器12时，与冷风进口13进来的冷空气进行热交换，以实现余热回收的目的；

VOCs废气进入发泡碳化硅管5的过程中，VOCs废气中携带的灰尘会被通孔52过滤掉，进而起到保护催化剂8的作用，通过在发泡碳化硅管5的顶部上方架设高压脉冲喷头，定时向发泡碳化硅管5内喷射高压清灰气体，与有机废气流动方向相反的高压清灰气体经过通孔52时可以起到反向冲击灰尘的作用，使灰尘能够脱离通孔52，以实现疏通通孔52的目的，通孔52的内径设计为内壁大外壁小的锥形结构，可以提高高压清灰气体反向冲击通孔52时的气体压力，以实现提高清灰效果的目的。

与现有技术相比，本实施例的有益效果：

1、利用发泡碳化硅管的微波吸热特性，采用微波发生器替换传统电加热棒的加热形式，实现了对催化剂进行快速加热的目的，降低了加热过程中的热能损耗，节约了能源；

2、通过发泡碳化硅管的通孔，实现了过滤废气中的固体灰尘等杂质的目的，有效延长催化剂的使用寿命；

3、通过高压脉冲喷头实现疏通通孔的目的，以确保VOCs废气正常流通，将通孔的内径设计为内壁大外壁小的锥形结构，可以提高高压清灰气体反向冲击通孔时的气体压力，以实现提高清灰效果的目的；

4、在微波吸热体的上方加装蓄热体，可以起到蓄热保温的作用，避免过多热量散失，也能有效延长VOCs废气在该设备中的停留时间，以实现充分净化VOCs废气的目的；

5、换热器起到了回收余热的作用，以实现充分利用能源的目的，通过横向方管和纵向方管的交错安装就可以快速实现模块化组装换热器的目的，组装工艺简单，且速度快，大大提高企业的生产效率。

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内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，其特征在于，包括机体，所述机体上设有废气进口和排气口，所述机体内部设有微波催化部，所述废气进口通过所述微波催化部连通所述排气口；所述微波催化部包括若干微波发生器和若干微波吸热体，所述微波吸热体具有承托或容纳催化剂的容纳腔，所述微波吸热体用于接收微波发生器发出的微波能并加热催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，其特征在于，所述微波吸热体为顶部开口、底部密封的发泡碳化硅管，所述发泡碳化硅管具有容纳催化剂的容纳腔，所述机体内设有支撑板，若干所述发泡碳化硅管间隔安装在所述支撑板上，所述发泡碳化硅管的管壁上设有通孔,所述废气进口设在所述发泡碳化硅管的底部下方。

3.根据权利要求2所述的一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，其特征在于，所述机体内部架设有若干气体喷头，所述气体喷头设于所述发泡碳化硅管的顶部上方。

4.根据权利要求2所述的一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，其特征在于，所述通孔为锥形孔结构，所述通孔的内径在所述发泡碳化硅管的内壁往外壁的方向上逐渐变小。

5.根据权利要求1或2所述的一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，其特征在于，所述微波吸热体的上方和下方均设有温度传感器。

6.根据权利要求1或2所述的一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，其特征在于，所述微波吸热体的上方设有蓄热体。

7.根据权利要求6所述的一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，其特征在于，所述蓄热体上方设有换热器，所述机体上设有冷风进口和热风出口，所述排气口、所述冷风进口和所述热风出口均连接所述换热器。

8.根据权利要求7所述的一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，其特征在于，所述蓄热体包括蜂窝状陶瓷蓄热体和导向陶瓷蓄热体，所述蜂窝状陶瓷蓄热体具有蜂窝孔，所述导向陶瓷蓄热体具有导向孔，所述导向孔连通所述换热器。

9.根据权利要求8所述的一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，其特征在于，所述换热器包括均为空心结构的若干横向管组和若干纵向管组，若干所述横向管组和若干所述纵向管组相互之间间隔布置，且任一横向管组与其相邻的所述纵向管组固定连接，所述横向管组的两端分别连接冷风进口和热风出口，所述纵向管组的底部连通所述导向陶瓷蓄热体的所述导向孔，所述纵向管组的顶部连通所述排气口。

10.根据权利要求9所述的一种VOCs挥发性有机废气低温催化净化设备，其特征在于，所述横向管组包括若干横向方管，若干所述横向方管为空心结构，若干所述横向方管相互之间并列布置且固定连接；所述纵向管组包括若干纵向方管，若干所述纵向方管为空心结构，若干所述纵向方管相互之间并列布置且固定连接。