CN208003760U - 一种节能型有机废气催化氧化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能型有机废气催化氧化装置，包括卧式催化氧化器、主间壁式换热器、二级间壁式换热器和烟囱；有机废气进入主间壁式换热器进行热能交换，进入卧式催化氧化器进行二次升温处理后通过催化床层进行催化氧化反应并伴有产生大量的热，之后再次进入主间壁式换热器将热量传递给有机废气，再进入到二级间壁式换热器中，将烟气中的热量进一步利用；本实用新型采用一套卧式催化氧化器和两级间壁式换热器进行合理的热能利用，减少能源消耗，减少占地面积，减少投资，同时可以高效利用催化剂和热能。

Description

一种节能型有机废气催化氧化装置

技术领域

本实用新型涉及VOC气体处理技术领域，具体是一种节能型有机废气催化氧化装置。

背景技术

VOC包含各种可于室温下挥发的有机化合物，在一般的室内环境中有着100种以上的VOC。主要成分有：苯系物、有机氯化物、氟利昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。其中常见的VOC种类有甲苯（Toluene）、二甲苯 (Xylene)、对-二氯苯 (para-dichlorobenzene)、乙苯 (Ethyl benzene)、苯乙烯(Styrene)、甲醛 (Formaldehyde)、乙醛 (Acetaldehyde)等。苯、甲苯、卤代烯烃(三氯乙烯、二氯乙烯) 等已被怀疑或确定为致癌物质。挥发性有机物的来源主要为化学品、化学溶剂、汽车尾气和燃烧废气。化学品主要存在于石油、化工、加油站等生产和销售单位，而化学溶剂则同每个人的生活密切相关，无论是油漆，室内和车内装饰，还是电子电器等设备都可能含有挥发性的有机物。

有机废气的催化氧化，是消除排放废气中有害物质的一种有效方法。采用催化剂可以降低氧化反应的活性能，同时还可以提高反应速率。一般热力氧化的反应温度为800-850℃，而相对于催化氧化来说，燃烧过程可以维持在较低的水平下进行，约为200-450℃，从而降低了废气净化装置的投资和操作费用，以及减少燃烧过程中辅助燃料的消耗和氮氧化合物的排放。此外，对于一定的催化系统，低的操作温度也降低了所需的定留时间。而目前大部分的催化氧化装置却存在着能量消耗大，不能合理利用催化产能，而致有机废气的处理成本升高。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种节能型有机废气催化氧化装置。本装置采用一套卧式催化氧化器和两级间壁式换热器进行合理的热能利用，减少能源消耗，减少占地面积，减少投资，同时可以高效利用催化剂。

为了达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的。

一种节能型有机废气催化氧化装置，包括卧式催化氧化器、主间壁式换热器、二级间壁式换热器和烟囱；所述的卧式催化氧化器的器壁上设置有入口和出口，内部设置有催化床层和加热装置；所述的主间壁式换热器的器壁上分别设置有冷气入口端、冷气出口端、热气入口端、第一热气出口端、第二热气出口端；所述的卧式催化氧化器的入口与主间壁式换热器的冷气出口端相连通，所述卧式催化氧化器的出口与热气入口端相连通，所述的第一热气出口端通过热膨胀节与二级间壁式换热器的入口相连通，所述的二级间壁式换热器的出口与烟囱相连通；所述的主间壁式换热器的冷气入口端连接有来气总管，所述的来气总管设置有有机废气调节阀和混合气体爆炸下限检测仪，所述的来气总管连接有稀释空气管道，所述的稀释空气管道设置有稀释空气风机；所述的第二热气出口端连接有主热旁通管，所述的主热旁通管设置有旁通调节阀；所述的二级间壁式换热器设置有二级热旁通调节阀。

进一步的，所述催化床层的内侧设置有第一催化剂，外侧设置有第二催化剂。

进一步的，所述卧式催化氧化器和主间壁式换热器的内表面上设置有陶瓷纤维保温模块。

本实用新型与现有技术相比具有如下列有益效果。

本实用新型采用一套卧式催化氧化器和两级间壁式换热器进行合理的热能利用，减少能源消耗，减少占地面积，减少投资，同时可以高效利用催化剂和热能。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构示意图。

其中，1为有机废气调节阀，2为稀释空气风机，3为卧式催化氧化器，4为第一催化剂，5为第二催化剂，6为催化床层，7为主间壁式换热器，8为主热旁通管，9为旁通调节阀，10为热膨胀节，11为二级间壁式换热器，12为二级热旁通调节阀，13为烟囱，31为入口，32为出口，71为冷气入口端，72为冷气出口端，73为热气入口端，74为第一热气出口端，75为第二热气出口端。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合实施例及附图详细说明本实用新型的技术方案，但保护范围不被此限制。

如图1所示，一种节能型有机废气催化氧化装置，包括卧式催化氧化器3、主间壁式换热器7、二级间壁式换热器11和烟囱13；所述的卧式催化氧化器3的器壁上设置有入口31和出口32，内部设置有催化床层6和加热装置14；卧式催化氧化器3内表面上设置有厚度为200mm的陶瓷纤维保温模块，催化床层6的内侧设置有第一催化剂4，外侧设置有第二催化剂5；加热装置14可以为电加热器或者燃烧器装置。

所述的主间壁式换热器7的内表面上设置有厚度为150mm的陶瓷纤维保温模块，用于防止换热器内的能量向外散失，增加能量的热交换。主间壁式换热器7的器壁上分别设置有冷气入口端71、冷气出口端72、热气入口端73、第一热气出口端74、第二热气出口端75；所述的卧式催化氧化器3的入口31与主间壁式换热器7的冷气出口端72相连通，所述卧式催化氧化器3的出口32与热气入口端73相连通，所述的第一热气出口端74通过热膨胀节10与二级间壁式换热器11的入口相连通，所述的二级间壁式换热器11的出口与烟囱13相连通；所述的主间壁式换热器7的冷气入口端71连接有来气总管15，所述的来气总管15设置有有机废气调节阀1和混合气体爆炸下限检测仪17，所述的来气总管15连接有稀释空气管道16，所述的稀释空气管道16设置有稀释空气风机2；所述的第二热气出口端75连接有主热旁通管8，所述的主热旁通管8设置有旁通调节阀9；所述的二级间壁式换热器11设置有二级热旁通调节阀12。

具体工作原理为。

有机废气通过来气总管15的有机废气调节阀1进入主间壁式换热器7的冷气入口端71，并在主间壁式换热器7的内部换热腔体中进行热能交换，达到预热的作用，随后从主间壁式换热器7的冷气出口端72进入卧式催化氧化器3。有机废气在通过卧式催化氧化器3的加热装置14进行二次升温处理，处理后的气体通过催化床层6上的催化剂进行催化氧化反应，反应生成CO₂、H₂O和N₂，并伴有大量的热产生。氧化后的有机废气所生成的烟气通过卧式催化氧化器3的出口32进入主间壁式换热器7的热气入口端73，在内部换热腔体中将热量传递给有机废气，从而实现热能的有效利用。烟气从主间壁式换热器7的第一热气出口端74流出，通过热膨胀节10后进入到二级间壁式换热器11中，将烟气中的热量进一步利用，把冷水加热到60℃左右，最后通过烟囱13排至大气中。

催化床层6的内侧和外侧分别设置有第一催化剂4和第二催化剂5，用于不同温度下的催化氧化反应。

主间壁式换热器7的第二热气出口端75与主热旁通管8相联接，在主热旁通管8上设置有一台主热旁通调节阀9用于调节有机废气的温度；二级间壁式换热器11内部设有一台二级热旁通调节阀12，用于调整出水的温度。

在有机废气的来气总管15上连接有稀释空气管道16和混合气体爆炸下限检测仪17，稀释空气风机2将新鲜空气鼓入有机废气进气总管15内，用于稀释有机废气中可燃气体的爆炸下限，使有机废气在卧式催化氧化器3中可以安全可靠的氧化处理。

具体工作过程为。

1）整套系统的启动

接收到系统准备启动信号时，有机废气调节阀1保持关闭，稀释空气风机2启动，稀释空气进入H-CRO的来气总管15，120s后加热装置14启动，稀释空气通过主间壁式换热器7后进入卧式催化氧化器3内的加热腔体，对稀释空气进行预热，温度升高曲线应限制在15℃/min，来防止热膨胀。通过不断的循环，当检测到温度达到设定温度时，需将催化床层6温度增加到设定温度以上，系统在程序控制下进行10分钟的温度稳定计时。在温度稳定计时完成后，系统控制打开有机废气调节阀1，可进行有机废气的处理。

2）有机废气的处理

有机废气通过有机废气调节阀1后进入主间壁式换热器7，换热后进入卧式催化氧化器3，通过加热装置14将有机废气温度提升到设定温度，维持有机废气在进入催化床层6时的温度不低于设定温度。预热后的尾气在经过催化床层6后发生催化氧化反应，生成含有CO₂、H₂O和N₂的烟气，并伴有大量的热产生，通过主换热器将热量不断换热给新的有机废气，从而节省能源消耗。系统联锁控制，会控制有机废气通过主间壁式换热器7后的温度维持在设定温度，当温度高于设定温度后，联锁控制打开主热旁通调节阀9，进行热量的释放。反应后的烟气经过入主间壁式换热器7换热后，进入二级间壁式换热器11进行二级换热。系统联锁控制，会根据烟气通过二级间壁式换热器11的温度维持在设定温度，当温度高于设定温度后，联锁控制打开二级热旁通调节阀12，进行热量的释放。

3）系统停机

当系统操作员按下“系统停止”按钮前，请确认操作人员已打开有机废气主管路旁通管，以防止尾气无处排放。当“系统停止按钮”被按下后，系统控制程序开始关闭有机废气调节阀1，直至完全关闭。当有机废气调节阀1完全关闭后，系统开始通过逐渐关闭加热装置14来进行降温，降温幅度不得超过15℃/min，当催化床层6后部温度低于100℃时，关闭加热装置14。加热装置14关闭后，保证稀释空气风机2继续工作10min，对系统进行吹扫，吹扫完成后系统关闭稀释风机。

4）紧急停机

当系统操作员按下“紧急停止”按钮,系统控制关闭所有输出信号，退出所有运行许可，停止稀释风机工作。

不同种类的有机物所用的催化剂不同，所设定的反应温度也不同，根据有机物的种类选择不同种类的催化剂，从而确定“设定温度”。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (3)

1.一种节能型有机废气催化氧化装置，其特征在于，包括卧式催化氧化器（3）、主间壁式换热器（7）、二级间壁式换热器（11）和烟囱（13）；所述的卧式催化氧化器（3）的器壁上设置有入口（31）和出口（32），内部设置有催化床层（6）和加热装置（14）；所述的主间壁式换热器（7）的器壁上分别设置有冷气入口端（71）、冷气出口端（72）、热气入口端（73）、第一热气出口端（74）、第二热气出口端（75）；所述的卧式催化氧化器（3）的入口（31）与主间壁式换热器（7）的冷气出口端（72）相连通，所述卧式催化氧化器（3）的出口（32）与热气入口端（73）相连通，所述的第一热气出口端（74）通过热膨胀节（10）与二级间壁式换热器（11）的入口相连通，所述的二级间壁式换热器（11）的出口与烟囱（13）相连通；所述的主间壁式换热器（7）的冷气入口端（71）连接有来气总管（15），所述的来气总管（15）设置有有机废气调节阀（1）和混合气体爆炸下限检测仪（17），所述的来气总管（15）连接有稀释空气管道（16），所述的稀释空气管道（16）设置有稀释空气风机（2）；所述的第二热气出口端（75）连接有主热旁通管（8），所述的主热旁通管（8）设置有旁通调节阀（9）；所述的二级间壁式换热器（11）设置有二级热旁通调节阀（12）。

2.根据权利要求1所述的一种节能型有机废气催化氧化装置，其特征在于，所述的催化床层（6）的内侧设置有第一催化剂（4），外侧设置有第二催化剂（5）。

3.根据权利要求1所述的一种节能型有机废气催化氧化装置，其特征在于，所述的卧式催化氧化器（3）和主间壁式换热器（7）的内表面上设置有陶瓷纤维保温模块。