CN113368686A - 一种尾气处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及尾气技术领域，尤其涉及一种尾气处理系统及方法，其中本系统包括：第一LEL检测装置、缓冲罐、第二LEL检测装置、冷排烟囱、送风管路、热处理装置，其中第一LEL检测装置和第二LEL检测装置用于检测尾气中可燃气体浓度，对超过爆炸下限的尾气引入冷排烟囱进行直排，对未达到爆炸下限的尾气引起到热处理装置进行加热和氧化分解反应处理，氧化分解反应处理工艺具备成本低、处理效率高而且处理后污染物少等特点，能满足绝大部分油气及VOCs使用，但是由于需要对尾气进行加热处理，安全稳定性差，所以本发明中又通过设置冷排烟囱进行直排，从而保证整个系统的安全稳定运行，具备实用性。

Description

一种尾气处理系统及方法

技术领域

本发明涉及尾气处理技术领域，尤其涉及一种尾气处理系统及方法。

背景技术

随着社会的发展,人们的环保意识越来越强烈。一方面，经济的发展在人们认识的现阶段不可避免地要产生一定的污染；另一方面，人类的进步对自己所处的生存环境也提出了更高的要求，群众对环境污染反映强烈，各级环保部门对污染排放物的限制也越来越严格。如何取得经济效益与环境的统一是人类面临的新问题。

在生产过程中排放挥发性有机物（VOC）是污染大气环境，危害人体健康的罪魁祸首。VOC侵犯人的神经、血液、呼吸和生育系统，尤其是常见的三苯（苯、甲苯和二甲苯）废气，通过呼吸、皮肤侵入体内，轻则使人头昏、 眩晕、恶心，重则导致再生障碍性贫血、癌症等。工人和群众中毒事件屡屡见诸报刊媒体。目前对含有机物的尾气的处理方式有很多，其中常用的处理方法为吸收法、吸附法、冷凝法、焚烧法。随着环保排放标准的越来越严格，排放限值越来越低，单一的吸收法、吸附法、冷凝法净化尾气难以实现达标排放，而且对尾气的处理方式不当，很容易引发安全事故。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种尾气处理系统，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种尾气处理系统及方法，从而解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种尾气处理系统，包括：第一LEL检测装置，设置于主管路的进气端，用于检测主管路的进气端内尾气中可燃气体浓度；

缓冲罐，设置于所述第一LEL检测装置的气体下游侧的主管路上，用于对未达到爆炸下限的尾气进行混合处理；

第二LEL检测装置，设置于所述缓冲罐的气体下游侧的主管路上，用于检测混合后尾气中可燃气体浓度；

冷排烟囱，所述冷排烟囱通过两个支管路分别与所述主管路进行连通，其中一个所述支管路与所述第一LEL检测装置和所述缓冲罐之间的主管路连通，另一个所述支管路连通在所述第二LEL检测装置的气体下游侧的主管路上，所述冷排烟囱用于对达到爆炸下限的尾气进行排放；

送风管路，所述送风管路的末端连通在所述第二LEL检测装置的气体下游侧的主管路上，用于向混合后浓度高且未达到爆炸下限的尾气中吹入空气进行稀释处理；

热处理装置，所述热处理装置通过阻火器和第一风机连通在所述主管路的出气端，所述热处理装置对稀释后的尾气进行加热和氧化分解反应处理，处理后的气体通过热排烟囱排放。

更进一步地，所述缓冲罐内设置有导流板和过滤网丝，对进入的尾气进行气流均匀混合并且过滤尾气中的大颗粒杂质，所述缓冲罐的底部还设置有用于排放所述缓冲罐内凝液的排水阀。

更进一步地，所述冷排烟囱的气体上游侧的支管路上还设置有活性炭吸附装置，所述活性炭吸附装置内设置有多层可拆卸活性炭板体，达到爆炸下限的尾气进入到所述活性炭吸附装置内进行吸附处理。

更进一步地，所述送风管路的进气端设置有第二风机，所述送风管路上设置有电动阀门。

更进一步地，所述热处理装置包括电加热器、反应器；

所述电加热器的进气端与所述主管路的出气端连通，所述电加热器内设置有加热元件，对所述主管路排出的尾气进行加热处理；

所述反应器的进气端与所述电加热器的出气端连通，所述反应器内设置有催化剂床层，对进入到所述反应器的尾气进行氧化分解反应处理。

更进一步地，所述电加热器和所述主管路之间还设置有换热器，所述换热器包括冷、热流体通道，所述冷流体通道的两端分别与所述主管路和所述反应器连通，所述热流体通道的两端分别与所述反应器和所述热排烟囱连通，所述反应器和所述热排烟囱之间的管路上设置有高温旁通阀，所述反应器内设置有测温仪器。

更进一步地，所述缓冲罐的气体上游侧的主管路上还连通有新风管路，所述新风管路的进气端设置有第三风机，所述新风管路上设置有开工阀，所述主管路的进气端还设置有监测气体流量的流量计。

更进一步地，所述爆炸下限为预设介质的25%LEL，浓度高且未达到爆炸下限的尾气的范围为10%-25%LEL。

更进一步地，所述电加热器对尾气的加热温度为180-200℃。

一种尾气处理方法，包括以下步骤：

S1：检测待处理尾气中可燃气体的浓度，设定爆炸下限为预设介质的25%LEL；

S2：对未达到爆炸下限的尾气进行混合处理；

S3：对达到爆炸下限的尾气进行吸附处理，处理合格的尾气直接排放；

S4：检测步骤S2混合处理后的尾气中可燃气体的浓度，检测得到结果低于10%LEL时，直接进入到下一步骤中处理；检测得到的结果处于10%-25%LEL时，先做稀释处理，再进入到下一步骤中处理；检测得到的结果高于25%LEL时，重复步骤S3的处理；

S5：对尾气进行先加热后氧化分解反应处理，处理后的合格气体直接排放。

本发明的有益效果为：本系统中通过设置第一LEL检测装置和第二LEL检测装置用于检测尾气中可燃气体浓度，对达到爆炸下限的尾气采取紧急直排，对未达到爆炸下限的尾气引入到热处理装置进行加热和氧化分解反应处理，氧化分解反应处理工艺具备成本低、处理效率高而且处理后污染物少等特点，能满足绝大部分油气及VOCs使用，整个系统运行安全稳定性高，成本低，效率高，自动化程度高，具备实用性。

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中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中尾气处理系统的概略图；

图2为本发明实施例二中尾气处理系统的概略图；

图3为本发明实施例三中尾气处理系统的概略图。

附图标记：1、第一LEL检测装置；2、主管路；3、缓冲罐；4、第二LEL检测装置；5、活性炭吸附装置；6、支管路；7、冷排烟囱；8、送风管路；9、热处理装置；10、阻火器；11、第一风机；12、热排烟囱；15、第二风机；16、电动阀门；17、电加热器；18、反应器；19、换热器；20、高温旁通阀；21、测温仪器；22、新风管路；23、第三风机；24、开工阀；25、流量计；26、第一阀门；27、第二阀门；28、第三阀门；29、第四阀门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一 个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元 件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用 的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目 的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的 术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

本发明公开了一种尾气处理系统，如图1所示，包括：第一LEL检测装置1，设置于主管路2的进气端，用于检测主管路2的进气端内尾气中可燃气体浓度；缓冲罐3，设置于第一LEL检测装置1的气体下游侧的主管路2上，用于对未达到爆炸下限的尾气进行混合处理；第二LEL检测装置4，设置于缓冲罐3的气体下游侧的主管路2上，用于检测混合后尾气中可燃气体浓度；冷排烟囱7，冷排烟囱7通过两个支管路6分别与主管路2进行连通，其中一个支管路6与第一LEL检测装置1和缓冲罐3之间的主管路2连通，另一个支管路6连通在第二LEL检测装置4的气体下游侧的主管路2上，冷排烟囱7用于对达到爆炸下限的尾气进行排放；送风管路8，送风管路8的末端连通在第二LEL检测装置4的气体下游侧的主管路2上，用于向混合后浓度高且未达到爆炸下限的尾气中吹入空气进行稀释处理；热处理装置9，热处理装置9通过阻火器10和第一风机11连通在主管路2的出气端，热处理装置9对稀释后的尾气进行加热和氧化分解反应处理，处理后的气体通过热排烟囱12排放。本发明中用于处理尾气的主要处理装置为热处理装置9，热处理装置9对尾气进行加热后催化氧化分解反应处理，是将废气中的有机分子分解成二氧化碳和水等无机物，这类处理工艺具备成本低、处理效率高而且处理后污染物少等特点，能满足绝大部分油气及VOCs使用。但是由于需要对尾气进行加热处理，安全稳定性差，所以本申请中又引入了冷排烟囱7，冷排烟囱7针对达到爆炸下限的尾气进行紧急排放，进而保证了设备整体运行的安全稳定性。具体的，本发明的主管路2和支管路6上均设置有阀门，通过阀门之间的切换，来改变气流行进路径，从而根据需要将尾气输送到冷排烟囱7或热处理装置9，本发明中提到的阀门、第一LEL检测装置1和第二LEL检测装置4均与自动化控制系统电连接，从而根据两次的检测结果实现阀门之间的自动化启闭，如图1所示，第一LEL检测装置1的气体下游侧的主管路2上设置有第一阀门26，第一LEL检测装置1的气体下游侧的支管路6上设置有第三阀门28，第二LEL检测装置4的气体下游侧的主管路2上设置有第二阀门27，第二LEL检测装置4的气体下游侧的支管路6上设置有第四阀门29。尾气进入到主管路2中，首先通过第一LEL检测装置1进行浓度检测，若检测数值超过爆炸下限，即通过控制系统自动开启第三阀门29并闭合第一阀门26，反之亦然。浓度达到爆炸下限的尾气通过冷排烟囱7排入到大气中，浓度未达到爆炸下限的尾气进入到缓冲罐3内进行混合处理，混合处理后从缓冲罐3排出进入到第二LEL检测装置4进行检测，若检测数值超过爆炸下限，即通过控制系统自动开启第四阀门29并关闭第二阀门27，反之亦然。浓度未达到爆炸下限且处于10-25%LEL之间的进入到热处理装置6内进行加热和氧化分解反应处理，处理后的气体通过热排烟囱12排放到大气中。

作为上述实施例的优选，缓冲罐3内设置有导流板和过滤网丝，对进入的尾气进行气流均匀混合并且过滤尾气中的大颗粒杂质，也能对进入的不同温度的尾气进行混合，不同温度的尾气混合会产生凝液，通过在缓冲罐3的底部设置排水阀，及时的将凝液排出，避免积存在缓冲罐3内部，其中缓冲罐3的数量为两个，两个缓冲罐3先后串联到主管路2上，两个缓冲罐3先后设置，可以更充分地对尾气进行混合。

作为上述实施例的优选，送风管路的进气端设置有第二风机15，送风管路上设置有电动阀门16，第二风机15和电动阀门16均受到自动化控制系统的控制，通过第二LEL检测装置4进行检测，若尾气的浓度处于10-25%LEL之间时，打开电动阀门16并启动第二风机15向主管路2内送气，将尾气进行稀释处理。

更具体的，热处理装置9包括电加热器17、反应器18；

电加热器17的进气端与主管路2的出气端连通，电加热器17内设置有加热元件，对主管路2排出的尾气进行加热处理；

反应器18的进气端与电加热器17的出气端连通，反应器18内设置有催化剂床层，对进入到反应器18的尾气进行氧化分解反应处理。

为了提高热效率利用同时也降低排烟温度，电加热器17和主管路2之间还设置有换热器19，换热器19包括冷、热流体通道，冷流体通道的两端分别与主管路2和反应器18连通，热流体通道的两端分别与反应器18和热排烟囱12连通，反应器18和热排烟囱12之间的管路上设置有高温旁通阀20，反应器18内设置有测温仪器21，从反应器18内排出的带热量气体与即将加热的冷尾气在换热器19内实现热交换，既降低了排放气体的温度同时也提升了待处理的冷尾气的温度，有效的提高了热效率，节约了后期加热成本，本发明中还通过设置高温旁通阀20用于保证反应器18的安全稳定性，如在运行过程中，反应器18内的温度过高超过设定值，可通过自动化系统打开高温旁通阀20来调节释放多余的热量。

为了进一步保证反应器18的安全稳定性，防止反应温度太高，缓冲罐3的气体上游侧的主管路2上还连通有新风管路22，新风管路22的进气端设置有第三风机23，新风管路22上设置有开工阀24，当通过测温仪器21检测到反应器18内的温度过高时，为了快速降温，通过自动化系统控制打开第三风机23和开工阀24向主管路2内吹入大量新鲜空气，从而对反应器18内部进行快速降温。本发明的主管路2的进气端还设置有监测气体流量的流量计25，当检测到尾气停止进入到主管路2内时，也需要通过自动化系统控制打开第三风机23和开工阀24向主管路2内吹入大量新鲜空气，从而使系统各个装置正常运行，保证系统运行的连续性。

更具体的，爆炸下限为预设介质的25%LEL，浓度高且未达到爆炸下限的尾气的范围为10%-25%LEL。

更具体的，电加热器17对尾气的加热温度为180-200℃。

实施例二

如图2所示，与实施例一不同的是，本实施例中还通过在冷排烟囱7的气体上游侧的支管路6上还设置有活性炭吸附装置5来对尾气进行处理，具体的，活性炭吸附装置5内设置有多层可拆卸活性炭板体，达到爆炸下限的尾气进入到活性炭吸附装置5内进行吸附处理，活性炭对尾气中的有机分子可以快速吸附，吸附处理后的尾气中含有的有机污染物更少，处理合格后再排入到冷排烟囱7内进行排放，更加环保。活性炭在低温下进行吸附，在较高温度（40℃～100℃）下进行脱附，从而完成重复利用，本实施例中还设置有管路将换热器19处理后的较高温度气体引入到活性炭吸附装置5内，较高温度气体对活性炭板体进行吹撒，完成有机分子的脱附，脱附后的气体通过设置有第三阀门28的支管路重新回到缓冲罐3内再次进行混合处理，以及后续的处理。以上实施方式，更加充分的利用了尾气的余热，更加节能化，效益最大化。

实施例三

如图3所示，与实施例一不同的是，本实施例中还通过在冷排烟囱7的气体上游侧的支管路6上还设置有活性炭吸附装置5来对尾气进行处理，具体的，活性炭吸附装置5内设置有多层可拆卸活性炭板体，达到爆炸下限的尾气进入到活性炭吸附装置5内进行吸附处理，活性炭对尾气中的有机分子可以快速吸附，吸附处理后的尾气中含有的有机污染物更少，处理合格后再排入到冷排烟囱7内进行排放，更加环保。活性炭在低温下进行吸附，在较高温度（40℃～100℃）下进行脱附，从而完成重复利用，本实施例中还设置有第二换热器和氮气进气管路，第二换热器设置在换热器19和热排烟囱12之间的管路上，第二换热器用于将经过换热器19换热后的尾气与氮气进气管路中传输的氮气进行换热，经过加热后的氮气通过管路输送到活性炭吸附装置5内，较高温度的氮气对活性炭板进行吹撒，相较于空气，氮气的脱附效果更好，脱附后的气体通过设置有第三阀门28的支管路重新回到缓冲罐3内再次进行混合处理，以及后续的处理。

实施例四

本发明中还提供了一种尾气处理方法，包括以下步骤：

S1：检测待处理尾气中可燃气体的浓度，设定爆炸下限为预设介质的25%LEL；

S2：对未达到爆炸下限的尾气进行混合处理；

S3：对达到爆炸下限的尾气进行光催化处理和吸附处理，处理合格的尾气直接排放；

S4：检测步骤S2混合处理后的尾气中可燃气体的浓度，检测得到结果低于10%LEL时，直接进入到下一步骤中处理；检测得到的结果处于10%-25%LEL时，先做稀释处理，再进入到下一步骤中处理；检测得到的结果高于25%LEL时，重复步骤S3的处理；

S5：对尾气进行先加热后氧化分解反应处理，处理后的合格气体直接排放。

本实施例的具体实现方式同实施例一所述，达到的有益效果等同，在此不再赘述。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种尾气处理系统，其特征在于，包括：

第一LEL检测装置（1），设置于主管路（2）的进气端，用于检测主管路（2）的进气端内尾气中可燃气体浓度；

缓冲罐（3），设置于所述第一LEL检测装置（1）的气体下游侧的主管路（2）上，用于对未达到爆炸下限的尾气进行混合处理；

第二LEL检测装置（4），设置于所述缓冲罐（3）的气体下游侧的主管路（2）上，用于检测混合后尾气中可燃气体浓度；

冷排烟囱（7），所述冷排烟囱（7）通过两个支管路（6）分别与所述主管路（2）进行连通，其中一个所述支管路（6）与所述第一LEL检测装置（1）和所述缓冲罐（3）之间的主管路（2）连通，另一个所述支管路（6）连通在所述第二LEL检测装置（4）的气体下游侧的主管路（2）上，所述冷排烟囱（7）用于对达到爆炸下限的尾气进行排放；

送风管路（8），所述送风管路（8）的末端连通在所述第二LEL检测装置（4）的气体下游侧的主管路（2）上，用于向混合后浓度高且未达到爆炸下限的尾气中吹入空气进行稀释处理；

热处理装置（9），所述热处理装置（9）通过阻火器（10）和第一风机（11）连通在所述主管路（2）的出气端，所述热处理装置（9）对稀释后的尾气进行加热和氧化分解反应处理，处理后的气体通过热排烟囱（12）排放。

2.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，所述缓冲罐（3）内设置有导流板和过滤网丝，对进入的尾气进行气流均匀混合并且过滤尾气中的大颗粒杂质，所述缓冲罐（3）的底部还设置有用于排放所述缓冲罐（3）内凝液的排水阀。

3.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，所述冷排烟囱（7）的气体上游侧的支管路（6）上还设置有活性炭吸附装置（5），所述活性炭吸附装置（5）内设置有多层可拆卸活性炭板体，达到爆炸下限的尾气进入到所述活性炭吸附装置（5）内进行吸附处理。

4.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，所述送风管路（8）的进气端设置有第二风机（15），所述送风管路（8）上设置有电动阀门（16）。

5.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，所述热处理装置（9）包括电加热器（17）、反应器（18）；

所述电加热器（17）的进气端与所述主管路（2）的出气端连通，所述电加热器（17）内设置有加热元件，对所述主管路（2）排出的尾气进行加热处理；

所述反应器（18）的进气端与所述电加热器（17）的出气端连通，所述反应器（18）内设置有催化剂床层，对进入到所述反应器（18）的尾气进行氧化分解反应处理。

6.根据权利要求5所述的尾气处理系统，其特征在于，所述电加热器（17）和所述主管路（2）之间还设置有换热器（19），所述换热器（19）包括冷、热流体通道，所述冷流体通道的两端分别与所述主管路（2）和所述反应器（18）连通，所述热流体通道的两端分别与所述反应器（18）和所述热排烟囱（12）连通，所述反应器（18）和所述热排烟囱（12）之间的管路上设置有高温旁通阀（20），所述反应器（18）内设置有测温仪器（21）。

7.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，所述缓冲罐（3）的气体上游侧的主管路（2）上还连通有新风管路（22），所述新风管路（22）的进气端设置有第三风机（23），所述新风管路（22）上设置有开工阀（24），所述主管路（2）的进气端还设置有监测气体流量的流量计（25）。

8.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，所述爆炸下限为预设介质的25%LEL，浓度高且未达到爆炸下限的尾气的范围为10%-25%LEL。

9.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，所述电加热器（17）对尾气的加热温度为180-200℃。

10.一种尾气处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：检测待处理尾气中可燃气体的浓度，设定爆炸下限为预设介质的25%LEL；

S2：对未达到爆炸下限的尾气进行混合处理；

S3：对达到爆炸下限的尾气进行吸附处理，处理合格的尾气直接排放；

S4：检测步骤S2混合处理后的尾气中可燃气体的浓度，检测得到结果低于10%LEL时，直接进入到下一步骤中处理；检测得到的结果处于10%-25%LEL时，先做稀释处理，再进入到下一步骤中处理；检测得到的结果高于25%LEL时，重复步骤S3的处理；

S5：对尾气进行先加热后氧化分解反应处理，处理后的合格气体直接排放。

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