CN114484476A - 一种蓄热式无焰热氧化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机化合物废气处理技术领域，是一种蓄热式无焰热氧化装置及方法；直燃式热氧化器通过烟气管路分别与第一蓄热室和第二蓄热室相连接；第一蓄热室和第二蓄热室分别通过热空气管路连接至直燃式热氧化器的热空气进口；第一蓄热室和第二蓄热室分别与空气进风管路相连接；第一蓄热室和第二蓄热室的烟气管路以及空气进风管路均设置有控制阀；直燃式热氧化器连接有预热气管路；本发明通过采用蓄热式无焰热氧化工艺的方式，将蓄热式热氧化器与直燃式热氧化器进行有机的结合，即利用了蓄热体热回收效率高的优点，同时解决了大量取热造成蓄热式热氧化器运行不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明属于有机化合物废气处理技术领域，具体为一种蓄热式无焰热氧化装置及方法。
背景技术
VOCs末端治理技术可分为2类：一类是非破坏性的回收技术，如吸附技术、吸收技术、冷凝技术、膜分离技术等；另一类是具有破坏性的销毁技术，如燃烧技术、光催化降解技术、生物降解技术、等离子体技术等。而通过燃烧技术治理VOCs的技术有两种：一是使用催化剂，使氧化反应在较低的温度下在催化剂表面进行；二是加热，使含VOCs的废气温度达到氧化反应速度要求的温度，又分为直燃式热氧化法、蓄热式热氧化。
直燃式热氧化工艺和蓄热式热氧化工艺的选择主要基于待处理废气的热值。当废气热值较低时，建议采用蓄热式热氧化工艺；当热值进一步升高时，若采用蓄热式热氧化工艺，不消耗燃料气，此时可通过在入口管路上掺入空气或者通过从燃烧室移走少量的热量来实现蓄热式热氧化器的稳定运行；当热值更高时可使用直燃式热氧化工艺。当热值基本在1.0MJ/Nm3-1.6MJ/Nm3时，若采用蓄热式热氧化工艺需要移走大部分热量，这将导致系统不稳定或无法达到反应温度造成不达标，若采用直燃式热氧化工艺，用传统换热器预热空气或废气或二者同时预热均无法维持炉膛温度，只能消耗燃料气来维持炉温。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出一种蓄热式无焰热氧化装置及方法；适用于处理含热值在1.0MJ/Nm3-1.6MJ/Nm3的VOCs废气。解决大量取热造成蓄热式热氧化器运行不稳定的问题。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
一种蓄热式无焰热氧化装置，包括直燃式热氧化器、第一蓄热室和第二蓄热室；所述直燃式热氧化器通过烟气管路分别与第一蓄热室和第二蓄热室相连接；第一蓄热室和第二蓄热室分别通过热空气管路连接至直燃式热氧化器的热空气进口；所述第一蓄热室和第二蓄热室分别与空气进风管路相连接；所述第一蓄热室的烟气管路设置有第一烟气控制阀门；所述第二蓄热室的烟气管路设置有第二烟气控制阀门；所述第一蓄热室的空气进风管路设置有第一空气进气阀门，所述第二蓄热室的空气进风管路设置有第二空气进气阀门；所述直燃式热氧化器连接有预热气管路。
进一步的，预热气管路包括助燃空气管路和燃料气管路。
更进一步，所述助燃空气管路上设置有风机。
进一步的，空气进风管路连接有空气风机。
进一步的，所述第一蓄热室和第二蓄热室分别通过排气管路与烟囱相连。
进一步的，废气管路通过风机与直燃式热氧化器相连接。
一种蓄热式无焰热氧化方法，将直燃式热氧化器预热至920-980℃；将废气通入直燃式热氧化器燃烧后的烟气进入第一蓄热室进行蓄热，将空气通入第二蓄热室升温后形成热空气送入直燃式热氧化器；第二次将空气通入第一蓄热室升温后形成热空气送入直燃式热氧化器，直燃式热氧化器燃烧后的烟气进入第二蓄热室进行蓄热，如此往复循环；所述的废气的热值为1.0MJ/Nm3-1.6MJ/Nm3。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：
本发明在处理废气时将空气采用蓄热体进行预热，因蓄热体可将从直燃式热氧化器出来的高温烟气热量大量回收，回收热量可达95%，远高于目前任何换热器的换热效率，热回收效率高。
本发明将经直燃式热氧化器出来的高温烟气热量大量回收用于预热空气，预热后的高温空气进入直燃式热氧化器，为维持到一定炉温，减少了热量的吸收，即减少了燃料气的消耗。
预热后的高温空气进入直燃式热氧器内后，有助于形成弥散性燃烧，即无火焰燃烧。高温的空气含氧浓度降低，可将反应速率(单位火焰体积内反应物密度)降低。按化学当量比，废气与氧气完全反应就需要更多的时间，未消耗的废气与氧气就会移到反应区外，小部分废气与氧气反应会有火焰，大部分随着气流的流动移到反应区外直到完全消耗。由于不是大面积火焰燃烧，故不会形成大量的氮氧化物，环保性较高。
本发明通过采用蓄热式无焰热氧化工艺的方式，将蓄热式热氧化器与直燃式热氧化器进行有机的结合，即利用了蓄热体热回收效率高的优点，同时解决了大量取热造成蓄热式热氧化器运行不稳定的问题。
附图说明
图1为本发明所述蓄热式无焰热氧化装置的连接示意图；
图中，1-第一蓄热室，2-第二蓄热室，3-直燃式热氧化器，4-烟气管路，5-热空气管路，6-热空气进口，7-空气进风管路，8-第一烟气控制阀门，9-第二烟气控制阀门，10-第一空气进气阀门，11-第二空气进气阀门，12-助燃空气管路，13-燃料气管路，14-风机，15-空气风机，16-排气管路，17-烟囱，18-废气管路。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
如图1所示，本实施例提供了一种蓄热式无焰热氧化装置，包括直燃式热氧化器3、第一蓄热室1和第二蓄热室2；直燃式热氧化器3通过烟气管路4分别与第一蓄热室1和第二蓄热室2相连接；第一蓄热室1和第二蓄热室2分别通过热空气管路5连接至直燃式热氧化器3的热空气进口6；第一蓄热室1和第二蓄热室2分别与空气进风管路7相连接；第一蓄热室1的烟气管路设置有第一烟气控制阀门8；第二蓄热室2的烟气管路设置有第二烟气控制阀门9；第一蓄热室1的空气进风管路设置有第一空气进气阀门10，第二蓄热室2的空气进风管路设置有第二空气进气阀门11；直燃式热氧化器3连接有预热气管路。预热气管路包括助燃空气管路12和燃料气管路13，助燃空气管路12上设置有风机14。空气进风管路7连接有空气风机15。第一蓄热室1和第二蓄热室2分别通过排气管路16与烟囱17相连。废气管路18通过风机14与直燃式热氧化器3相连接。
具体工作原理为：先对直燃式热氧化器3进行预热，预热时燃料气通过燃料气管路13、助燃空气通过助燃空气管路12进入直燃式热氧化器3的燃烧器在热氧化器内混合燃烧，将直燃式热氧化器3内的烟气温度稳定在950℃左右，预热完成后开始对蓄热室切入空气。打开第一蓄热室1的第一空气进气阀门10，空气通过空气风机15送入第一蓄热室1内，同时打开第二蓄热室2的第二烟气控制阀门9；进入第一蓄热室1的空气在第一蓄热室1内升温后通过热空气管路5进入直燃式热氧化器3，此时，直燃式热氧化器3通过废气管路18引入废气进行燃烧处理；直燃式热氧化器3排出的带有大量热量的烟气通过烟气管路4进入第二蓄热室2进行蓄热。
第二次循环时，关闭第一空气进气阀门10和第二烟气控制阀门9，打开第一蓄热室1的第一烟气控制阀门8和第二蓄热室2的第二空气进气阀门11，空气通过空气风机15送入第二蓄热室2内，进入第二蓄热室2的空气在第二蓄热室2内升温后通过热空气管路5进入直燃式热氧化器3，此时，直燃式热氧化器3通过废气管路18引入废气进行燃烧处理；直燃式热氧化器3排出的带有大量热量的烟气通过烟气管路4进入第一蓄热室1进行蓄热。如此往复循环。本装置和方法适用于处理含热值在1.0MJ/Nm3-1.6MJ/Nm3的VOCs废气。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (7)
1.一种蓄热式无焰热氧化装置，其特征在于，包括直燃式热氧化器（3）、第一蓄热室（1）和第二蓄热室（2）；所述直燃式热氧化器（3）通过烟气管路（4）分别与第一蓄热室（1）和第二蓄热室（2）相连接；第一蓄热室（1）和第二蓄热室（2）分别通过热空气管路（5）连接至直燃式热氧化器（3）的热空气进口（6）；所述第一蓄热室（1）和第二蓄热室（2）分别与空气进风管路（7）相连接；所述第一蓄热室（1）的烟气管路设置有第一烟气控制阀门（8）；所述第二蓄热室（2）的烟气管路设置有第二烟气控制阀门（9）；所述第一蓄热室（1）的空气进风管路设置有第一空气进气阀门（10），所述第二蓄热室（2）的空气进风管路设置有第二空气进气阀门（11）；所述直燃式热氧化器（3）连接有预热气管路。
2.根据权利要求1所述的一种蓄热式无焰热氧化装置，其特征在于，预热气管路包括助燃空气管路（12）和燃料气管路（13）。
3.根据权利要求2所述的一种蓄热式无焰热氧化装置，其特征在于，所述助燃空气管路（12）上设置有风机（14）。
4.根据权利要求1所述的一种蓄热式无焰热氧化装置，其特征在于，空气进风管路（7）连接有空气风机（15）。
5.根据权利要求1所述的一种蓄热式无焰热氧化装置，其特征在于，所述第一蓄热室（1）和第二蓄热室（2）分别通过排气管路（16）与烟囱（17）相连。
6.根据权利要求1所述的一种蓄热式无焰热氧化装置，其特征在于，废气管路（18）通过风机（14）与直燃式热氧化器（3）相连接。
7.采用如权利要求1-6任意一项所述无焰热氧化装置的蓄热式无焰热氧化方法，其特征在于，将直燃式热氧化器（3）预热至920-980℃；将废气通入直燃式热氧化器（3）燃烧后的烟气进入第一蓄热室（1）进行蓄热，将空气通入第二蓄热室（2）升温后形成热空气送入直燃式热氧化器（3）；第二次将空气通入第一蓄热室（1）升温后形成热空气送入直燃式热氧化器（3），直燃式热氧化器（3）燃烧后的烟气进入第二蓄热室（2）进行蓄热，如此往复循环；所述的废气的热值为1.0MJ/Nm3-1.6MJ/Nm3。
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