CN111664461A

CN111664461A - 一种有机废气高效处理系统及方法

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Publication number: CN111664461A
Application number: CN201910206125.2A
Authority: CN
Inventors: 王园萍
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2020-09-15

Abstract

一种有机废气高效处理系统及方法，由废气输送模块、助燃气模块、助燃补风模块、点火模块、燃烧模块、排气模块及控制模块构成。有机废气进入高效处理系统前，助燃气模块、助燃补风模块首先进入运行状态，助燃气和助燃空气经过气体混合器充分混合后的混合气经点火模块点火；仪表监控点火正常后，有机废气通过废气输送模块输送至废气高效处理系统，在表面燃烧器表面进行燃烧，燃烧后的气体实现达标排放。在废气高效处理系统运行过程中，控制系统通过监控不同模块的温度、压力、流量等参数，并通过控制阀组的动作实现系统燃烧状态的自动调节。

Description

一种有机废气高效处理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种有机废气高效处理系统及方法。

背景技术

在有机化学品的生产、储运、装卸环节，有机组分会挥发进入大气，有机组分进入大气后，参与大气化学反应，导致雾霾频发。典型的应用场景如：码头、汽车、火车的油品装卸；生产过程的中间产品及产成品油品罐区储存。典型的组分如：原油、汽油、柴油、航煤、三苯、及其他挥发性组分。

上述典型使用环境产生的有机废气具有浓度高、波动大等特点。针对这种变化较大的废气，目前主流采用油气回收工艺，如吸附法（如CN102764562A）、冷凝法（如CN101342427B）、膜法（如CN204502711U）进行回收处理。国际主流的排放标准介于10g/m3至30g/m3范围内，油气回收工艺对高浓度废气的降浓、减排有非常好的效果。但是随着行业标准、地方标准出台，上述排放标准已经难以适用，因此单纯采用油气回收工艺实现尾气的稳定达标排放面临非常大的困难，同时，投入产出比严重失衡。

而目前在废气焚烧领域常见采用直接燃烧技术、蓄热燃烧技术、催化燃烧技术，对尾气入口浓度有严格的限制，导致上述燃烧技术的在本专利所述的高浓度废气领域推广应用存在较多的限制。同时，现有的蓄热燃烧及催化燃烧采用的燃烧器是燃气与空气经过燃烧头进入燃烧室后混合燃烧，燃烧室的高温停留时间，火焰温度场分布不均匀，助燃空气混合不均匀等问题，导致烟气中NO_X、VOCs排放偏高等问题时有发生。

本专利开发一种适用于有机废气治理领域的高效处理系统及方法，以较小的代价实现废气的极低浓度排放，同时使NOx、VOCs排放满足国家及行业最新的排放指标。

发明内容

本发明提供一种有机废气高效处理系统及方法，其目的在于实现有机废气的达标排放等方面的问题。

本发明所述的有机废气高效处理系统及方法由废气输送模块、助燃气模块、助燃补风模块、点火模块、燃烧模块、排气模块及控制模块实现。其特征在于燃烧发生前，参与燃烧的各组分按照一定的比例在由气体混合器和表面燃烧器构成的燃烧模块进行充分的预混合，并实现高效燃烧。

所述的废气输送模块由废气输送风机、废气监控仪表、废气控制阀组、阻爆元件、管道中的一种或多种组合而成；废气输送模块的主要目的在于实现尾气自前序工艺至废气高效处理系统的安全、稳定输送，并实现不同工段的有效安全隔离。所述的废气输送风机为变频或工频；当废气压力可以实现到燃烧模块的输送时，废气输送风机是非必须的。所述的废气监控仪表可选实现对温度、流量、压力、浓度等不同参数的监控。

所述的助燃气为天然气、液化石油气、丙烷、丁烷、燃料气等轻质油气。

所述的助燃气模块由助燃气压力调节设备、助燃气监控仪表、助燃气控制阀组、管道中的一种或多种组合而成；助燃气模块的主要目的是保证废气高效处理系统的稳定燃烧，以实现废气稳定达标排放。所述的助燃气监控仪表可选实现对温度、流量、压力等不同参数的监控。当废气中的可燃烧组分浓度可以维持自持燃烧时，助燃气模块是非必须的。

所述的助燃补风模块由空气风机、空气控制阀、空气监控仪表、管道中的一种或多种组合而成；助燃补风模块的主要目的是保证废气高效处理系统的稳定燃烧，以实现废气稳定达标排放。所述的空气监控仪表可选实现对温度、压力等不同参数的监控。当废气中的氧气比例可以维持自持燃烧时，助燃补风模块是非必须的。

所述的点火模块为点火气压力调节设备、点火气监控仪表、点火气控制阀组、高能点火装置中的一种或多种组合而成。

所述的燃烧模块由气体混合器、表面燃烧器和相应的监控仪表构成。所述的气体混合器由一级或多级气流混合段构成，以实现气体的充分混合。在气体混合器内，有机废气、助燃气、补燃空气采用一定的管道布置实现不同组分的充分混合；经充分混合的气体在表面燃烧器实现充分燃烧。监控仪表实现对燃烧室温度、气体混合室温度、燃烧状态等参数的监控，并根据上述监控温度实现对系统的调节。

特定的，管道布置优选按照如下方式实施，有机废气与助燃气首先在一级混合段实现预混合，一级混合段是指助燃气管道通过一定的夹角（沿气流方向夹角为0°到90°）设计使助燃气喷射进入有机废气管道；预混合后的混合气进一步与补燃空气在二级混合段实现混合，二级混合段是指通径直管结构、文丘里结构、扩散管结构等一种或多种增强混合的结构。可选的，在上述一级、二级混合段增加扰流结构实现更加均匀的气体混合。

所述的表面燃烧器采用金属纤维燃烧器，并通过耐高温结构支撑。金属纤维结构可以为平面结构、圆柱形、锥形、环形等。优先采用平面结构，以实现尾气的均匀的燃烧。

所述的排气模块为高排烟囱，以实现尾气安全、符合标准排放。可选的，排气模块可以设置余热回收系统，回收热能以热水、蒸汽、热油形式供给其他单位使用。

所述的控制模块为可编程逻辑控制系统或分布式控制系统。来自废气输送模块、助燃气模块、助燃补风模块、点火模块、燃烧模块、排气模块的监控及控制信号通过一定的控制逻辑实现系统的自动运行。

所述的废气输送模块、助燃气模块、助燃补风模块、点火模块、燃烧模块、排气模块及控制模块中的两个或多个可以按照一定的结构集合至一个统一的撬块，可选立式、卧式排布。针对布置紧张的区域，优选采用立式排布。

本专利优先按照如下顺序实现系统的运行。在来自前序工艺的有机废气进入高效处理系统前，助燃气模块、助燃补风模块首先进入运行状态，助燃气和助燃空气经过气体混合器充分混合后的混合气经点火模块点火；仪表监控点火正常后，有机废气通过废气输送模块输送至废气高效处理系统，在表面燃烧器表面进行燃烧，燃烧后的气体实现达标排放。在废气高效处理系统运行过程中，控制系统通过监控不同模块的温度、压力、流量等参数，并通过控制阀组的动作实现系统燃烧状态的自动调节。

本发明具有如下优点：操作简单，能耗小，运转稳定，有机废气超低排放。

附图说明

图1 一种典型的有机废气高效处理系统示意图。

本附图仅作为一种典型应用的展示，附图1中的序号分别代表：1、2、4、7、10、12为控制阀组；3、6为压力调节设备；5为高能点火装置；8、11为阻爆元件；9为废气输送风机；13为空气风机；14为一级混合段；15为二级混合段；16为表面燃烧器；17/18分别为排气烟囱和预热回收盘管。19 、20为热油循环管路；21为点火气；22为助燃气；23为废气；24为空气；25为排放气。

T为温度监测装置；P为压力监测装置；F为流量监测装置；C为浓度检测装置。

图2为表面燃烧器的结构示意图。本附图仅作为一种典型应用的展示。

附图2中的序号分别代表：

27为表面燃烧器耐高温结构支撑材料；28为表面燃烧器金属纤维结构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明，附图及实施例不作为本发明文件的限制性说明。

废气输送模块由废气输送风机9、废气监控仪表（温度、压力、流量）、废气控制阀组10、阻爆元件11、管道组合而成；废气输送模块的主要目的在于实现尾气自前序工艺至废气高效处理系统的安全、稳定输送，并实现不同工段的有效安全隔离。废气输送风机为变频风机。

助燃气、点火气均为天然气。

助燃气模块由助燃气压力调节设备6、助燃气监控仪表（压力、流量）、助燃气控制阀组7、阻爆元件8、管道组合而成；助燃气模块的主要目的是保证废气高效处理系统的稳定燃烧，以实现废气稳定达标排放。

助燃补风模块由空气风机13、空气控制阀12、空气监控仪表（温度）、管道组合而成；助燃补风模块的主要目的是保证废气高效处理系统的稳定燃烧，以实现废气稳定达标排放。

点火模块为点火气压力调节设备3、点火气监控仪表（压力）、点火气控制阀组4、高能点火装置5组合而成。

燃烧模块由气体混合器14/15、表面燃烧器16和监控仪表（温度）构成。所述的气体混合器由两级气流混合段构成，以实现气体的充分混合。在气体混合器内，有机废气、助燃气、补燃空气采用一定的管道布置实现不同组分的充分混合；经充分混合的气体在表面燃烧器实现充分燃烧。监控仪表实现对燃烧室温度、气体混合室温度、燃烧状态等参数的监控，并根据上述监控温度实现对系统的调节。

有机废气23与助燃气22首先在一级混合段14实现预混合，一级混合段14是指助燃气管道通过一定的夹角（沿气流方向夹角为90°）设计使助燃气22喷射进入有机废气23管道；预混合后的混合气进一步与补燃空气24在二级混合段15实现混合，二级混合段15为扩散管结构。在上述一级混合段14、二级混合段15增加扰流板实现更加均匀的气体混合。

所述的表面燃烧器16为金属纤维燃烧器。燃烧器主体为金属纤维28构成，并通过耐高温结构27支撑。金属纤维28结构为平面圆盘形。耐高温结构27为耐高温平板网格材料，耐高温材料与金属纤维材料通过耐高温锚固件实现固定。表面燃烧器外侧采用隔热材料实现与外界的隔离；并与排气模块直接连接。

排气模块为高排烟囱17，以实现尾气安全、符合标准排放。可选的，排气模块可以设置余热回收盘管18，回收热能以热油形式通过循环管路19、20供给其他单位使用。

所述的气体混合器14/15、表面燃烧器16、高排烟囱17为一体立式结构布置。所述的表面燃烧器16平面不大于高排烟囱17内直径。

在有机废气23进入高效处理系统前，阀组12、空气风机13开启。阀组4开启，点火气21经过压力调节设备3降低至微正压进入系统；点火气进入后，高能点火装置5引燃点火气，进入燃烧室。点火后，助燃气22通过助燃气模块、有机废气23通过废气输送模块进入高效处理系统。阀组7开启，助燃气22通过压力调节设备6降压至微正压进入系统；阀组10开启，废气输送风机9开启，有机废气23进入系统。为保障高效处理系统与前序工艺的安全，在助燃气模块和有机废气模块管路设置阻爆元件8、11。助燃气22与有机废气23在一级混合段14混合后，进入二级混合段15与空气进一步混合，混合气在燃烧头16燃烧。通过布置在高排烟囱17内的预热回收盘管18，将燃烧完全的尾气25中的热量进行回收。

所有的监控控制信号进入可编程逻辑控制系统26实现自动控制。在废气高效处理系统运行过程中，通过监控不同模块的温度T、压力P、流量F、浓度C等参数，并通过控制阀组的动作实现系统燃烧状态的自动调节。

按照本专利所述的高效处理系统及操作方法，燃烧尾气中的VOCs、NOx含量远低于国家排放指标要求。

本专利未涉及的部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种有机废气高效处理系统及方法，其特征在于由废气输送模块、助燃气模块、助燃补风模块、点火模块、燃烧模块、排气模块及控制模块构成，燃烧发生前，有机废气、空气、助燃气体按照一定的比例在由气体混合器和表面燃烧器构成的燃烧模块进行充分的预混合，并实现高效燃烧。

2.如权利要求书1所述，有机废气高效处理系统的(1)废气输送模块由废气输送风机、废气监控仪表、废气控制阀组、阻爆元件、管道中的一种或多种组合；(2)助燃气模块由助燃气压力调节设备、助燃气监控仪表、助燃气控制阀组、管道中的一种或多种组合；(3)助燃补风模块由空气风机、空气控制阀、空气监控仪表、管道中的一种或多种组合；(4)点火模块为点火气压力调节设备、点火气监控仪表、点火气控制阀组、高能点火装置中的一种或多种组合；(5)燃烧模块由气体混合器、表面燃烧器和相应的监控仪表组合；(6) 排气模块为高排烟囱；(7) 控制模块为可编程逻辑控制系统或分布式控制系统。

3.如权利要求书1所述，助燃气模块、助燃补风模块中是非必须的。

4.如权利要求书2所述，气体混合器由一级或多级气流混合段构成，以实现气体的充分混合；在气体混合器内，有机废气、助燃气、补燃空气采用一定的管道布置实现不同组分的充分混合；经充分混合的气体在表面燃烧器实现充分燃烧。

5.如权利要求书3所述，管道布置按照如下方式实施，有机废气与助燃气首先在一级混合段实现预混合，一级混合段是指助燃气管道通过一定的夹角（沿气流方向夹角为0°到90°）设计使助燃气喷射进入有机废气管道；预混合后的混合气进一步与补燃空气在二级混合段实现混合，二级混合段是指通径直管结构、文丘里结构、扩散管结构、扰流结构等一种或多种增强混合的结构。

6.如权利要求书2所述，表面燃烧器采用金属纤维燃烧器，并通过耐高温结构支撑；金属纤维结构为平面结构、圆柱形、锥形、环形等。

7.如权利要求书2所述，排气模块设置余热回收系统，回收热能以热水、蒸汽、热油形式供给其他单位使用。

8.如权利要求书1所述，废气输送模块、助燃气模块、助燃补风模块、点火模块、燃烧模块、排气模块及控制模块中的两个或多个按照一定的结构集合至一个统一的撬块，可选立式、卧式排布。

9.如权利要求书8所述，针对布置紧张的区域，废气输送模块、助燃气模块、助燃补风模块、点火模块、燃烧模块、排气模块及控制模块中的两个或多个模块采用立式排布。

10.如权利要求书1所述，在来自前序工艺的有机废气进入高效处理系统前，助燃气模块、助燃补风模块首先进入运行状态，助燃气和助燃空气经过气体混合器充分混合后的混合气经点火模块点火；仪表监控点火正常后，有机废气通过废气输送模块输送至废气高效处理系统，在表面燃烧器表面进行燃烧，燃烧后的气体实现达标排放；在废气高效处理系统运行过程中，控制系统通过监控不同模块的温度、压力、流量等参数，并通过控制阀组的动作实现系统燃烧状态的自动调节。