CN116951998B - 一种具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及窑炉技术领域，公开一种具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉，包括窑炉本体、支撑平台、排烟管道、冷却器、第一过滤器、废气反应室和排烟风机，支撑平台在窑炉本体的上方，冷却器、第一过滤器、废气反应室和排烟风机依次设置在支撑平台上，排烟管道的下端穿过窑炉本体并与窑炉本体的内腔连通，排烟管道的上端与冷却器的热媒进口连通，冷却器的热媒出口与第一过滤器的进口连通，冷却器的冷媒进口和冷却器的冷媒出口与外部冷却水系统连通，第一过滤器的出口与废气反应室的进口连通，废气反应室的出口与所述排烟风机的进口连通。本发明利用低温催化燃烧对在窑炉内的挥发性有机物进行净化处理，净化效率高，能耗低，无二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及窑炉技术领域，具体涉及一种具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉。
背景技术
在新能源汽车的动力锂电池行业，通常使用石墨作为电池的负极材料，锂电池负极材料的碳化生产过程常常包括以下主要工序：装填粉碎原料、在氮气保护的条件下进行高温碳化，然而在实际生产过程中，锂电池负极材料的碳化会产生焦油、挥发性有机物，氮氧化物等这些烟气废物不仅会对环境产生污染，更会危害人类的健康，因此锂电池负极材料碳化生产过程中所产生的烟气污染物必须经过处理。
目前常见的工艺是将生产中产生的烟气通入处理炉进行高温燃烧处理后排出，即窑炉在生产过程中石墨负极材料高温环境下会挥发出来的焦油气体等挥发分有机物，经管道将气体输送到焚烧炉进行焚烧处理（800-900℃），在这过程中，作为保护性气体的氮气，也会进入到焚烧炉焚烧。这种窑炉的废气的处理方式存在以下缺点：当燃烧不充分的时候，导致有机挥发分气体直接排除室外（冒黑烟），处理挥发性有机物的过程中又产生新的污染气体氮氧化物，气体需要二次处理。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉。
本发明的技术方案如下：
一种具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉，包括窑炉本体、支撑平台、排烟管道、冷却器、第一过滤器、废气反应室和排烟风机，所述支撑平台在所述窑炉本体的上方，所述冷却器、所述第一过滤器、所述废气反应室和所述排烟风机依次设置在所述支撑平台上，所述排烟管道的下端穿过所述窑炉本体并与所述窑炉本体的内腔连通，所述排烟管道的上端与所述冷却器的热媒进口连通，所述冷却器的热媒出口与所述第一过滤器的进口连通，所述冷却器的冷媒进口和所述冷却器的冷媒出口与外部冷却水系统连通，所述第一过滤器的出口与所述废气反应室的进口连通，所述废气反应室的出口与所述排烟风机的进口连通，所述窑炉本体在工作时产生的含有氮气和焦油的挥发性有机物经所述排烟管道输送至所述冷却器，所述冷却器对该挥发性有机物进行冷却至250-300℃并经所述第一过滤器进行过滤，从所述第一过滤器出来的低温挥发性有机物进入所述废气反应室内，该挥发性有机物中的焦油在催化剂的作用下进行低温催化无焰燃烧并分解成水和二氧化碳，水、二氧化碳和氮气经废气反应室的出口流出并由所述排烟风机排走。
优选的是，所述具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉还包括第二过滤器和热交换器，所述第二过滤器和所述热交换器安装在所述支撑平台上，所述第二过滤器的进口与所述废气反应室的出口连通，所述第二过滤器的出口与所述热交换器的冷媒进口连通，所述热交换器的冷媒出口与所述窑炉本体的进口连通，所述热交换器的热媒进口和热媒出口与所述冷却器的冷媒出口和冷媒进口连通，从所述废气反应室出来的水、二氧化碳和氮气进入所述第二过滤器内，第二过滤器对水和二氧化碳进行吸收过滤，氮气从所述第二过滤器出来后经热交换器加热后再进入窑炉本体内。
优选的是，所述具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉还包括检测器、旁通管道和控制阀，所述检测器安装在所述废气反应室的出口处，所述旁通管道的进口与所述废气反应室的出口连通，所述旁通管道的出口与所述废气反应室的进口连通，所述控制阀安装在所述旁通管道的进口处，所述检测器检测到所述废气反应室的出口处还有挥发性有机物时，控制阀导通使该挥发性有机物从所述废气反应室的出口经旁通管道再经废气反应室的进口进入所述废气反应室内再次进行低温催化无焰燃烧。
优选的是，所述废气反应室包括反应室体、催化剂板和燃烧器，所述反应室体的两侧分别设有所述废气反应室的进口和所述废气反应室的出口，所述催化剂板竖向安装在所述反应室体内，所述燃烧器安装在所述反应室体的内顶部并位于所述催化剂板的右侧。
优选的是，所述燃烧器的数量为多个，多个所述燃烧器在所述反应室体内呈等距离分布。
优选的是，所述反应室体的顶部设有防爆门。
优选的是，所述排烟管道的数量为多个，多个所述排烟管道等距离分布在所述窑炉本体上。
优选的是，所述废气反应室的出口与所述排烟风机的进口之间设有排空拉闸。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明将窑炉在生产石墨负极材料时产生的含有焦油和氮气等的挥发性有机物经排烟管道进入冷却器进行冷却到250-300℃后进入废气反应室内，焦油等物质在催化剂作用上由燃烧器点燃进行低温无焰燃烧，氧化生成水和二氧化碳，氮气由于在低温状态下不发生氧化反应，不产生氮氧化物，水、二氧化碳和氮气经废气反应室的出口排出，利用低温催化燃烧对在窑炉内的挥发性有机物进行净化处理，净化效率高，能耗低，且无二次污染，实现节能环保作用；同时，冷却器与高温的挥发性有机物进行热交换，实现废气热能回收，提高能源利用率。另外，本发明利用第二过滤器由废气反应室出来的水、二氧化碳和氮气进行吸附过滤后，氮气经热交换器加热后再次进入窑炉里使用，实现氮气的循环利用，且氮气经热交换器加热至一定温度，减少在窑炉内对热量的吸收，减少了窑炉在生产石墨负极材料时的能耗，有效地提高生产率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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为实施例1的具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉的结构示意图；
图2为实施例2的具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉的结构示意图；
图3为实施例3的具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例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。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例1，如图1所示，本实施例的具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉包括窑炉本体1、支撑平台2、排烟管道3、冷却器4、第一过滤器5、废气反应室6和排烟风机7，所述支撑平台2在所述窑炉本体1的上方，所述冷却器4、所述第一过滤器5、所述废气反应室6和所述排烟风机7依次设置在所述支撑平台2上，所述排烟管道3的下端穿过所述窑炉本体1并与所述窑炉本体1的内腔连通，所述排烟管道3的上端与所述冷却器4的热媒进口连通，所述冷却器4的热媒出口与所述第一过滤器5的进口连通，所述冷却器4的冷媒进口和所述冷却器4的冷媒出口与外部冷却水系统连通，所述第一过滤器5的出口与所述废气反应室6的进口连通，所述废气反应室6的出口与所述排烟风机7的进口连通。工作时，所述窑炉本体1在工作时产生的含有氮气和焦油的挥发性有机物经所述排烟管道3输送至所述冷却器4，所述冷却器4对该挥发性有机物进行冷却至250-300℃并经所述第一过滤器5进行过滤，从所述第一过滤器5出来的低温挥发性有机物进入所述废气反应室6内，该挥发性有机物中的焦油在催化剂的作用下进行低温催化无焰燃烧并分解成水和二氧化碳，水、二氧化碳和氮气经废气反应室6的出口流出并由所述排烟风机7排走。其中，冷却器4、第一过滤器5、废气反应室6和排烟风机7可以为常用部件，第一过滤器5主要用于除灰除尘等。本实施例的具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉利用低温催化燃烧对在窑炉内的挥发性有机物进行净化处理，净化效率高，能耗低，且无二次污染，实现节能环保作用；同时，冷却器与高温的挥发性有机物进行热交换，实现废气热能回收，提高能源利用率。
在本实施例中，所述废气反应室6包括反应室体61、催化剂板62和燃烧器63，所述反应室体61的两侧分别设有所述废气反应室6的进口和所述废气反应室的出口，所述催化剂板62竖向安装在所述反应室体61内，所述燃烧器63安装在所述反应室体61的内顶部并位于所述催化剂板62的右侧。该催化剂板62上设有氧化锆、氧化铝等常用的低温催化燃烧所用的催化剂。挥发性有机物进入反应室体61后，焦油等物质流经催化剂表面，在燃烧器点燃下进行无焰燃烧，分解成水和二氧化碳，氮气由于达不到燃烧温度，不发生氧化反应，无氮氧化物产生。
在本实施例中，所述燃烧器63为常用部件，所述燃烧器63的数量为多个，多个所述燃烧器63在所述反应室体61内呈等距离分布，使焦油等在反应室体61内燃烧更充分。所述反应室体61的顶部设有防爆门，用于反应室体61内温度气压过高时进行放压处理，防止反应室体61因压力过大而发生爆炸。所述排烟管道3的数量为多个，多个所述排烟管道3等距离分布在所述窑炉本体1上，利用多个排烟管道3可以将窑炉本体1内的挥发性有机物尽量排出。所述废气反应室6的出口与所述排烟风机7的进口之间设有排空拉闸8，当排烟风机7不能充分排走水、二氧化碳和氮气时，打开排空拉闸8直接进行排空，提高排空效率。
实施例2，如图2所示，在实施例1的上，本实施例的具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉还包括第二过滤器9和热交换器10，所述第二过滤器9和所述热交换器10安装在所述支撑平台2上，所述第二过滤器9的进口与所述废气反应室6的出口连通，所述第二过滤器9的出口与所述热交换器10的冷媒进口连通，所述热交换器10的冷媒出口与所述窑炉本体1的进口连通，所述热交换器10的热媒进口和热媒出口与所述冷却器的冷媒出口和冷媒进口连通，从所述废气反应室6出来的水、二氧化碳和氮气进入所述第二过滤器9内，第二过滤器9对水和二氧化碳进行吸收过滤，氮气从所述第二过滤器9出来后经热交换器10加热后再进入窑炉本体内。其中，第二过滤器9为常用过滤器，主要用于对水和二氧化碳的吸收，使氮气分离出来。热交换器的热源可以是来自冷却器的冷却水受热产生的热量。本实施例的具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉利用冷却器与高温的挥发性有机物进行热交换，实现废气热能回收，提高能源利用率，利用第二过滤器由废气反应室出来的水、二氧化碳和氮气进行吸附过滤后，氮气经热交换器加热后再次进入窑炉里使用，实现氮气的循环利用，且氮气经热交换器加热至一定温度，减少在窑炉内对热量的吸收，减少了窑炉在生产石墨负极材料时的能耗，有效地提高生产率。
实施例3，如图3所示，在实施例1和实施例2的基础上，本实施例的具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉还包括检测器11、旁通管道12和控制阀13，所述检测器11安装在所述废气反应室6的出口处，所述旁通管道12的进口与所述废气反应室6的出口连通，所述旁通管道12的出口与所述废气反应室6的进口连通，所述控制阀13安装在所述旁通管道12的进口处，其中，所述检测器为常用部件，主要用于检测气体中是否含有挥发性有机物。工作时，所述检测器11检测到所述废气反应室6的出口处还有挥发性有机物时会将信号发送到控制系统，控制系统驱动控制阀13导通使该挥发性有机物从所述废气反应室6的出口经旁通管道12再经废气反应室6的进口进入所述废气反应室内再次进行低温催化无焰燃烧。本实施例的具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉能对废气反应室出来的气体检测后再进行处理，有效地提高了净化率，高效环保。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉，其特征在于：包括窑炉本体、支撑平台、排烟管道、冷却器、第一过滤器、废气反应室和排烟风机，所述支撑平台在所述窑炉本体的上方，所述冷却器、所述第一过滤器、所述废气反应室和所述排烟风机依次设置在所述支撑平台上，所述排烟管道的下端穿过所述窑炉本体并与所述窑炉本体的内腔连通，所述排烟管道的上端与所述冷却器的热媒进口连通，所述冷却器的热媒出口与所述第一过滤器的进口连通，所述冷却器的冷媒进口和所述冷却器的冷媒出口与外部冷却水系统连通，所述第一过滤器的出口与所述废气反应室的进口连通，所述废气反应室的出口与所述排烟风机的进口连通，所述窑炉本体在工作时产生的含有氮气和焦油的挥发性有机物经所述排烟管道输送至所述冷却器，所述冷却器对该挥发性有机物进行冷却至250-300℃并经所述第一过滤器进行过滤，从所述第一过滤器出来的低温挥发性有机物进入所述废气反应室内，该挥发性有机物中的焦油在催化剂的作用下进行低温催化无焰燃烧并分解成水和二氧化碳，水、二氧化碳和氮气经废气反应室的出口流出并由所述排烟风机排走；所述具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉还包括第二过滤器和热交换器，所述第二过滤器和所述热交换器安装在所述支撑平台上，所述第二过滤器的进口与所述废气反应室的出口连通，所述第二过滤器的出口与所述热交换器的冷媒进口连通，所述热交换器的冷媒出口与所述窑炉本体的进口连通，所述热交换器的热媒进口和热媒出口与所述冷却器的冷媒出口和冷媒进口连通，从所述废气反应室出来的水、二氧化碳和氮气进入所述第二过滤器内，第二过滤器对水和二氧化碳进行吸收过滤，氮气从所述第二过滤器出来后经热交换器加热后再进入窑炉本体内。
2.根据权利要求1所述的一种具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉，其特征在于：还包括检测器、旁通管道和控制阀，所述检测器安装在所述废气反应室的出口处，所述旁通管道的进口与所述废气反应室的出口连通，所述旁通管道的出口与所述废气反应室的进口连通，所述控制阀安装在所述旁通管道的进口处，所述检测器检测到所述废气反应室的出口处还有挥发性有机物时，控制阀导通使该挥发性有机物从所述废气反应室的出口经旁通管道再经废气反应室的进口进入所述废气反应室内再次进行低温催化无焰燃烧。
3.根据权利要求1所述的一种具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉，其特征在于：所述废气反应室包括反应室体、催化剂板和燃烧器，所述反应室体的两侧分别设有所述废气反应室的进口和所述废气反应室的出口，所述催化剂板竖向安装在所述反应室体内，所述燃烧器安装在所述反应室体的内顶部并位于所述催化剂板的右侧。
4.根据权利要求3所述的一种具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉，其特征在于：所述燃烧器的数量为多个，多个所述燃烧器在所述反应室体内呈等距离分布。
5.根据权利要求3所述的一种具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉，其特征在于：所述反应室体的顶部设有防爆门。
6.根据权利要求1所述的一种具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉，其特征在于：所述排烟管道的数量为多个，多个所述排烟管道等距离分布在所述窑炉本体上。
7.根据权利要求1所述的一种具有VOCs废气催化燃烧处理系统的窑炉，其特征在于：所述废气反应室的出口与所述排烟风机的进口之间设有排空拉闸。
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