CN114322586A - 一种实验室烧结尾气净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明及机气体治理技术领域，尤其涉及一种实验室烧结尾气净化系统。其技术方案包括：混气模块、反应模块、排气模块，其中混气模块出口与反应模块的入口相连，反应模块的出口与排气模块的入口相连，混气模块至少包括氮气缓冲罐、温度传感器、可燃性气体探测仪、静压缓冲罐、气体过滤器、导气阀门、空气缓冲罐、应急处理阀门。本发明弥补风量小、浓度高类似实验室烧结尾气的有机废气处理方面的空白，通过全过程控制尾气的合理温度，避免尾气在管道及设备上结焦，从而降低废气处理难度，通过可燃性气体探测与应急系统联动，避免高温高浓度无氧尾气直接与空气接触而发生爆燃的风险。

Description

一种实验室烧结尾气净化系统

技术领域

本发明及可有机气体治理技术领域，尤其涉及一种实验室烧结尾气净化系统。

背景技术

实验室烧结炉尾气具有流量小、臭味大，低温易结焦等特点，过去因排气量小而不受重视，此类排气往往仅进行简单处理或直接排放，久而久之对周边环境影响较大。随着国家对污染的管控越来越严格，实验室烧结炉排气的处理将逐步提上日程。

实验室烧结炉尾气，主要来源于沥青等物质在惰性气氛中高温烧结裂解产生的有机化合物，该有机化合物成分复杂，通常在200℃以下会凝结成焦油，难于处理，且易造成排气管道堵塞等问题，目前常见的方法为碱洗，但效果不理想，且存在二次污染等问题。

专利号CN213120122的专利提出一种负极材料烧结尾气净化装置，采用电加热的方式进行高温氧化反应，将裂解气和焦油气充分燃烧，避免焦油流体的产生。但是由于烧结尾气浓度较高，如直接进行补氧并高温处理存在爆燃等风险，同时由于反应温度高，能耗大，安全性难以保障。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种实验室烧结尾气净化系统。

本发明的技术方案：一种实验室烧结尾气净化系统，包括：混气模块、反应模块、排气模块，其中混气模块出口与反应模块的入口相连，反应模块的出口与排气模块的入口相连。

优选的，混气模块至少包括氮气缓冲罐、温度传感器、可燃性气体探测仪、静压缓冲罐、气体过滤器、导气阀门、空气缓冲罐、应急处理阀门。

优选的，氮气缓冲罐设有2个进口，分别连接氮气源和烧结尾气，其中氮气缓冲罐与氮气源之间的连接管道上设有氮气调节阀，氮气缓冲罐出口与静压缓冲罐的进口相连，二者连接管道上设有温度传感器和可燃性气体探测仪。

优选的，氮气缓冲罐内部设有电加热装置，静压缓冲罐出口与气体过滤器进口相连，气体过滤器进出口均设有压力表。

优选的，气体过滤器出口与空气缓冲罐的进口相连，二者连接管道上设有应急处理支管道，并通过导气阀门和应急处理阀门控制尾气流向，空气缓冲罐上设有空气调节阀，空气缓冲罐的出口与反应模块相连。

优选的，反应模块至少主包括气气换热器、催化氧化反应器，气气换热器冷侧进口与混气模块相连，冷侧出口与催化氧化反应器的进口相连，催化氧化反应器的出口与相连气气换热器热侧进口相连，气气换热器热侧出口与排气模块相连。

优选的，排气模块至少包括冷却器、洗涤塔、排风机，冷却器进口与反应模块相连，出口与洗涤塔进口相连，洗涤塔出口与排风机相连。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、在本方案中，弥补风量小、浓度高类似实验室烧结尾气的有机废气处理方面的空白，为相近特点的废气处理提供参考。

2、在本方案中，通过全过程控制尾气的合理温度，避免尾气在管道及设置上结焦，从而降低废气处理难度。

3、在本方案中，通过可燃性气体探测与应急系统联动，避免高温高浓度无氧尾气直接与空气接触而发生爆燃的风险。

4、在本方案中，针对性地选用催化剂并控制对应的反应条件，一方面提高了尾气的处理效率，另一方面避免了直接燃烧的风险。

附图说明

图1给出本发明一种实施例的结构示意图；

图2为图1内混气模块结构示意图；

图3为图1内反应模块结构示意图；

图4为图1内混气模块结构示意图。

附图标记：11、氮气缓冲罐；12、温度传感器；13、可燃性气体探测仪；14、静压缓冲罐；15、气体过滤器；16、导气阀门；17、空气缓冲罐；18、应急处理阀门；111、氮气调节阀；112、电加热装置；151、压力表；152、固定法兰；171、空气调节阀；21、催化氧化反应器；22、气气换热器；211、一级加热装置；212、一级催化反应段；213、二级加热装置；214、二级催化反应段；31、冷却器；32、洗涤塔；33、排风机。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。参照附图1-4，一种实验室烧结尾气净化系统，具体实施步骤为：

S1：实验室烧结尾气进入氮气缓冲罐11，由氮气缓冲罐11出口管道上的温度传感器12检测进气温度，当温度超过200℃～250℃，则调高氮气调节阀111，以控制进气温度防止温度过高对后续设备及仪器仪表的损伤；当温度低于200℃时，系统自动启动电加热装置112，将尾气温度控制在200℃～250℃，以防尾气在进入反应模块前结焦；

S2：由氮气缓冲罐11出口管道上的可燃性气体探测仪13检测进气浓度，当进气浓度较高时，调高氮气调节阀111以稀释进气浓度，当可燃性气体浓度超过25％LEL，则关闭导气阀门16，开启应急处理阀门18，废气通过旁路进入应急处理系统，以降低高浓度尾气进入空气缓冲罐17后与空气混合发生爆燃的风险；

S3：尾气从氮气缓冲罐11排出后，进入静压缓冲罐14，静压缓冲罐14的容积依据尾气在静压缓冲罐14中的停留时间确定，该停留时间至少满足可燃性气体探测仪13及导气阀门16、应急处理阀门18的响应时长要求；

S4：静压缓冲罐14出口尾气进入气体过滤器15，通过内部了滤芯作用去除尾气中的颗粒物等杂质，气体过滤器15进出口均设有压力表151，当进出口压力表151显示的差值达到限值时，表明滤芯已堵塞，松开固定法兰152可取出滤芯进行清洗或更换；

S5：当尾气满足进气条件时，开启导气阀门16，关闭应急处理阀门18，气体过滤器15出口排气进入空气缓冲罐17，并通过空气调节阀171补入适量的空气，为后续催化氧化反应提供氧气源；

S6：空气缓冲罐17出口尾气进入气气换热器22，以催化氧化反应器21的高温排气为热源，将尾气预热至一定温度后进入催化氧化反应器21；

S7：催化氧化反应器21内部分别设有一级加热装置211、一级催化反应段212、二级加热装置213、二级催化反应段214，针对不同化学性质的有机组分通过分阶段加热及催化反应去除，其中加热及催化反应的阶段数可根据废气成分性质确定；

S8：催化氧化反应器21出口尾气进入气气换热器22降温至300℃以下，而后通过冷却器31进一步降温；

S9：降温后的尾气进入洗涤塔32进一步净化，洗涤塔32的吸收液根据排气性质确定，如排气中含有氮氧化物等酸性气体，则在洗涤塔32中增加碱液，同时洗涤塔32还可作为应急处理装置使用；

S10：最终尾气在排风机33的作用下进行有组织达标排放。

实施例一：

实验室烧结尾气流量2m3/h，VOCs浓度为9000mg/m3，具体实验设计参数如下表：

实施例二：

实验室高温气氛炉排气流量10.8m3/h，VOCs浓度为20000mg/m3，具体设计参数如下表：

上述具体实施例仅仅是本发明的几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。

Claims (7)

1.一种实验室烧结尾气净化系统，其特征在于，包括：混气模块、反应模块、排气模块，其中混气模块出口与反应模块的入口相连，反应模块的出口与排气模块的入口相连。

2.根据权利要求1所述的一种实验室烧结尾气净化系统，其特征在于，混气模块至少包括氮气缓冲罐(11)、温度传感器(12)、可燃性气体探测仪(13)、静压缓冲罐(14)、气体过滤器(15)、导气阀门(16)、空气缓冲罐(17)、应急处理阀门(18)。

3.根据权利要求2所述的一种实验室烧结尾气净化系统，其特征在于，氮气缓冲罐(12)设有2个进口，分别连接氮气源和烧结尾气，其中氮气缓冲罐(11)与氮气源之间的连接管道上设有氮气调节阀(111)，氮气缓冲罐(11)出口与静压缓冲罐(14)的进口相连，二者连接管道上设有温度传感器(12)和可燃性气体探测仪(13)。

4.根据权利要求3所述的一种实验室烧结尾气净化系统，其特征在于，氮气缓冲罐(11)内部设有电加热装置(112)，静压缓冲罐(14)出口与气体过滤器(15)进口相连，气体过滤器(15)进出口均设有压力表(151)。

5.根据权利要求4所述的一种实验室烧结尾气净化系统，其特征在于，气体过滤器(15)出口与空气缓冲罐(17)的进口相连，二者连接管道上设有应急处理支管道，并通过导气阀门(16)和应急处理阀门(18)控制尾气流向，空气缓冲罐(17)上设有空气调节阀(171)，空气缓冲罐(17)的出口与反应模块(2)相连。

6.根据权利要求1所述的一种实验室烧结尾气净化系统，其特征在于，反应模块至少主包括气气换热器(22)、催化氧化反应器(21)，气气换热器(22)冷侧进口与混气模块(1)相连，冷侧出口与催化氧化反应器(21)的进口相连，催化氧化反应器(21)的出口与气气换热器(22)热侧进口相连，气气换热器(22)热侧出口与排气模块相连。

7.根据权利要求1所述的一种实验室烧结尾气净化系统，其特征在于，排气模块至少包括冷却器(31)、洗涤塔(32)、排风机(33)，冷却器(31)进口与反应模块相连，出口与洗涤塔(32)进口相连，洗涤塔(32)出口与排风机(33)相连。

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