CN208442846U - 一种VOCs气体用于发电的低温处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及VOCs处理技术领域，具体地说是一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：包括气体浓缩装置、天然气发电机组、催化换热系统；所述的催化换热系统包括催化炉、换热装置、排放装置；所述的气体浓缩装置的出口端分两路，一路连接换热装置的壳程进口，换热装置中至少一个壳程出口连接催化炉的第一进气口；另一路连接天然气发电机组的空气进口，天然气发电机组的高温尾气出口连接催化炉的第二进气口；催化炉的烟气出口连接换热装置的管程进口，换热装置的管程出口连接排放装置。实用新型与现有技术相比，充分利用能源，既治理了VOCs气体，又解决了用催化净化装置治理VOCs气体运行成本过高的问题；经济环保。

Description

一种VOCs气体用于发电的低温处理装置

技术领域

本实用新型涉及VOCs处理技术领域，具体地说是一种VOCs气体用于发电的低温处理装置。

背景技术

对于有机溶剂的VOCs气体净化处理——苯、醇、酮、醛、酯、酚、醚、烷等混合有机废气净化，可以在200～300℃的低温状态下才能催化氧化分解，所以其最有效最简捷最环保的治理方法就是在催化剂的作用燃烧，“难治之物，一烧了之”。其传统燃烧方式就是催化净化装置RCO。将VOCs气体利用催化剂做中间体，把废气加热到200～300℃，一般为280℃进行催化燃烧，使废气中的VOCs氧化分解成CO₂和H₂O，变成无害。

但是催化净化装置RCO其运行费用巨大这是全行业公认的事实，而由于烟气排放标准的限制，催化净化装置RCO不能使用煤或者油作为燃料，而只能使用天然气。据相关资料介绍：15Wm³/h的VOCs气体治理费,仅天然气和电费开支，就达到300万元/年以上。为了方便比较，现以10Wm³/h的VOCs气体治理作为基数，那么通过催化净化装置RCO的方法治理10Wm³/h的VOCs气体，200万元/年以上。

采用天然气清洁燃料，充分利用可再生能源、储能和高效能源供应技术，减少有害物的排放。采用天然气发电，其成本低、无线损，电价便宜，清洁环保且无二次污染，是其优势非常显著。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，利用天然气发电机组缸内燃烧温度远高于VOCs气体高温氧化分解所需的温度，将有害的VOCs气体替代天然气发电机组中所需的空气用于燃烧发电，实现废气利用；而超出天然气发电机组所需量的VOCs气体还可以通过天然气发电机组排出的高温尾气进行混合或换热至200～300℃后，再进行低温催化燃烧成无害的CO₂、H₂O后排空。

为实现上述目的，设计一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：

包括气体浓缩装置、天然气发电机组、催化换热系统；所述的催化换热系统包括催化炉、换热装置、排放装置；

所述的气体浓缩装置的出口端分两路，一路连接换热装置的壳程进口，换热装置中至少一个壳程出口连接催化炉的第一进气口；另一路连接天然气发电机组的空气进口，天然气发电机组的高温尾气出口连接催化炉的第二进气口；催化炉的烟气出口连接换热装置的管程进口，换热装置的管程出口连接排放装置。

所述的换热装置包括烟气换热器、预热换热器；

所述的气体浓缩装置的出口端的一路连接烟气换热器的壳程进口；烟气换热器的壳程出口连接催化炉的第一进气口；

催化炉的烟气出口连接烟气换热器的管程进口，烟气换热器的管程出口连接预热换热器的管程进口，预热换热器的管程出口连接排放装置；

预热换热器的壳程进口连接新风输入管，预热换热器的壳程出口连接其它换热系统。

所述的换热装置包括烟气换热器、尾气换热器、预热换热器；

所述催化炉的燃烧室内设有换热管；

所述的气体浓缩装置的出口端的一路依次连接烟气换热器的壳程、尾气换热器的壳程、催化炉的第一进气口；

天然气发电机组的高温尾气出口连接催化炉的换热管的进气口，催化炉的换热管的出气口依次连接尾气换热器的管程、预热换热器的管程、排放装置；预热换热器的壳程的进口连接新风输入管，预热换热器的壳程出口连接其它换热系统；

催化炉的烟气出口连接烟气换热器的管程进口，烟气换热器的管程出口连接排放装置。

所述的换热装置包括烟气换热器、尾气换热器、预热换热器；

所述催化炉的燃烧室内设有换热管；

所述的气体浓缩装置的出口端的一路分两支，分别连接烟气换热器的壳程进口、尾气换热器的壳程进口，烟气换热器的壳程出口、尾气换热器的壳程出口连接于同一输出管上后再连接催化炉的第一进气口；

天然气发电机组的高温尾气出口连接催化炉的换热管的进气口；催化炉的换热管的出气口依次连接尾气换热器的管程、预热换热器的管程、排放装置；预热换热器的壳程的进口连接新风输入管，预热换热器的壳程出口连接其它换热系统；

催化炉的烟气出口连接烟气换热器的管程进口，烟气换热器的管程出口连接排放装置。

所述的其它换热系统包括VOCs脱附系统、供热系统、制冷系统。

所述的其它换热系统包括VOCs脱附系统、供热系统、制冷系统。

所述的其它换热系统包括VOCs脱附系统、供热系统、制冷系统。

所述的气体浓缩装置采用分子筛转轮。

所述的排放装置采用烟囱。

本实用新型与现有技术相比，将VOCs气体低温治理与天然气发电机组结合，把天然气发电治理VOCs气体以及天然气发电后排出的高温尾气的余热利用结合起来，充分利用能源，既治理了VOCs气体，又解决了用催化净化装置治理VOCs气体运行成本过高的问题；经济环保；

另外，其节省了单纯为了治理VOCs气体的环保设备RCO的高额投入，同时也节省了RCO设备运行过程中需要消耗的天然气，还能充分利用尾气预热，实行供热或供冷。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的连接框图。

图2为本实用新型实施例2的连接框图。

图3为本实用新型实施例3的连接框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型作进一步地说明。

实施例1

参见图1，本例中一部分VOCs气体用于天然气发电机组的高温燃烧来氧化分解，多余的VOCs气体与天然气发电机组的高温尾气混合来进行低温催化氧化分解。具体如下：

一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：

包括气体浓缩装置、天然气发电机组、催化换热系统；所述的催化换热系统包括催化炉、换热装置、排放装置；

本例中，所述的换热装置采用混合模式，包括烟气换热器、预热换热器；

本例中气体浓缩装置采用分子筛转轮，其出口端分两路，一路连接烟气换热器的壳程进口，烟气换热器的壳程出口连接催化炉的第一进气口；气体浓缩装置的出口端的另一路连接天然气发电机组的空气进口，天然气发电机组的高温尾气出口连接催化炉的第二进气口；本例中催化炉的第二进气口的出口端贯通催化炉的燃烧室；

催化炉的烟气出口连接烟气换热器的管程进口，烟气换热器的管程出口连接预热换热器的管程进口，预热换热器的管程出口连接排放装置；本例中排放装置采用烟囱；

预热换热器的壳程进口连接新风输入管，预热换热器的壳程出口连接其它换热系统；本例中所述的其它换热系统包括VOCs脱附系统、供热系统、制冷系统。

本装置的处理方法如下：

(1)将收集到的VOCs气体先通过气体浓缩装置浓缩至1/10～1/25，得VOCs浓缩气体；

(2)按天然气发电机组中所需空气与天然气的空燃比计算，

如果VOCs浓缩气体量≤天然气发电机组所需空气时，则VOCs浓缩气体替代这部分空气全部进入天然气发电机组中，利用天然气发电机组燃烧室内680～820℃的高温氧化分解VOCs浓缩气体；

如果VOCs浓缩气体量＞天然气发电机组所需空气时，则按所述空燃比所需空气的量，向天然气发电机组中输入与该空气量相等的VOCs浓缩气体和相应的天然气，这部分VOCs浓缩气体利用天然气发电机组燃烧室内680～820℃的高温氧化分解；其余VOCs浓缩气体通过与天然气发电机排出的温度在450～500℃、一般为450℃的发电机组高温尾气混合使之达到200～300℃，一般达到280℃，并以催化剂做中间体，使其余浓缩后VOCs气体催化燃烧成CO₂、H₂O后再排空；

所述天然气发电机组采用燃气轮机时，所述的空燃比为29～35：1；所述天然气内燃机发动组采用往复式内燃机时，所述的空燃比为16.5：1。

本例中利用原有的天然气发电机组作为消耗VOCs气体的设备，节省设备费用，同时也节省了天然气发电机组所需空气的空气处理装置费用；而天然气发电机组无法消耗的那部分VOCs气体则还可在催化炉中与天然气发电机排出的高温尾气混合预热后，以催化剂作为中间体进行燃烧催化氧化，节省达到200～300℃催化温度所需消耗的天然气燃料。

实施例2

参见图2，本例中一部分VOCs气体用于天然气发电机组的高温燃烧来氧化分解，多余的VOCs气体与天然气发电机组的高温尾气利用串联形式的换热装置来进行换热后，再进行低温催化氧化分解。具体如下：

一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：

包括气体浓缩装置、天然气发电机组、催化换热系统；所述的催化换热系统包括催化炉、换热装置、排放装置；

本例中，所述的换热装置包括烟气换热器、尾气换热器、预热换热器；

所述催化炉的燃烧室内设有换热管；

本例中气体浓缩装置采用分子筛转轮，其出口端分两路，一路依次连接烟气换热器的壳程、尾气换热器的壳程、催化炉的第一进气口；另一路连接天然气发电机组的空气进口，天然气发电机组的高温尾气出口连接催化炉第二进气口，也即换热管的进气口；催化炉的换热管的出气口依次连接尾气换热器的管程、预热换热器的管程、排放装置；预热换热器的壳程的进口连接新风输入管，预热换热器的壳程出口连接其它换热系统；所述的其它换热系统包括VOCs脱附系统、供热系统、制冷系统；

催化炉的烟气出口连接烟气换热器的管程进口，烟气换热器的管程出口连接排放装置。本例中排放装置采用烟囱。

本装置的处理方法如下：

(1)、将收集到的VOCs气体通过气体浓缩装置浓缩至1/10～1/25，得VOCs浓缩气体；

(2)、按天然气发电机组中所需空气与天然气的空燃比计算，

如果VOCs浓缩气体量≤天然气发电机组所需空气时，则VOCs浓缩气体替代该部分空气全部进入天然气发电机组中，利用天然气发电机组燃烧室内680～820℃的高温氧化分解；

如果VOCs浓缩气体量＞天然气发电机组所需空气时，则按所述空燃比所需空气的量，向天然气发电机组中输入与该空气量相等的VOCs浓缩气体和相应的天然气，这部分VOCs浓缩气体利用天然气发电机组燃烧室内680～820℃的高温氧化分解；

而其余VOCs浓缩气体进入烟气换热器的壳程，通过烟气换热器的管程中的由催化炉排出的烟气的余热对其余浓缩VOCs气体进行第一次预加热至400～450℃，催化炉排出的烟气经烟气换热器换热后再通过烟囱排出；

第一次预加热后的其余浓缩VOCs气体再进入尾气换热器的壳程，通过尾气换热器的管程内的经催化炉换热后的700～760℃的发电机组高温尾气对第一次预加热后的其余VOCs浓缩气体进行第二次预加热到200～300℃，再进入催化炉的燃烧室，利用催化炉内的催化剂做中间体进行催化燃烧，使浓缩VOCs气体低温燃烧氧化分解成无害的CO2和H2O；

而经尾气换热器换热后的发电机组高温尾气再进入预热换热器与新风换热后通过烟囱排出，而换热后的新风用于VOCs脱附或制冷用或制热用；

所述天然气发电机组采用燃气轮机时，所述的空燃比为29～35：1；所述天然气内燃机发动组采用往复式内燃机时，所述的空燃比为16.5：1。

本例中利用原有的天然气发电机组作为消耗VOCs气体的设备，节省设备费用，同时也节省了天然气发电机组所需空气的空气处理装置费用；而天然气发电机组无法消耗的那部分VOCs气体则还可利用天然气发电机排出的高温尾气进行预热，再进入催化炉催化氧化，催化炉排出的烟气的热量也可用于VOCs气体的换热，则催化炉内燃烧消耗的能源，较之未预热的VOCs气体直接送入催化炉，再加热燃烧至催化氧化所需的200～300℃，大大节省。

实施例3

参见图3，本例中一部分VOCs气体用于天然气发电机组的高温燃烧来氧化分解，多余的VOCs气体与天然气发电机组的高温尾气利用并联形式的换热装置来进行换热后，再进行低温催化氧化分解。具体如下：

一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：

包括气体浓缩装置、天然气发电机组、催化换热系统；所述的催化换热系统包括催化炉、换热装置、排放装置；

本例中，所述的换热装置包括烟气换热器、尾气换热器、预热换热器；

所述催化炉的燃烧室内设有换热管；

本例中气体浓缩装置采用分子筛转轮，其出口端分两路，一路分两支，分别连接烟气换热器的壳程进口、尾气换热器的壳程进口，烟气换热器的壳程出口、尾气换热器的壳程出口连接于同一输出管上后再连接催化炉的第一进气口；催化炉的烟气出口连接烟气换热器的管程进口，烟气换热器的管程出口连接排放装置；

所述的气体浓缩装置的出口端的另一路连接天然气发电机组的空气进口，天然气发电机组的高温尾气出口连接催化炉的第二进气口，也即换热管的进气口，催化炉的换热管的出气口依次连接尾气换热器的管程、预热换热器的管程、排放装置；预热换热器的壳程的进口连接新风输入管，预热换热器的壳程出口连接其它换热系统；所述的其它换热系统包括VOCs脱附系统、供热系统、制冷系统。

本装置的处理方法如下：

(1)、将收集到的VOCs气体通过气体浓缩装置浓缩至1/10～1/25，得VOCs浓缩气体；

(2)、按天然气发电机组中所需空气与天然气的空燃比计算，

如果VOCs浓缩气体量≤天然气发电机组所需空气时，则VOCs浓缩气体替代该部分空气全部进入天然气发电机组中，利用天然气发电机组燃烧室内的高温氧化分解；

当VOCs浓缩气体量＞天然气发电机组所需空气时，则按所述空燃比所需空气的量，向天然气发电机组中输入与该空气量相等的VOCs浓缩气体和相应的天然气，这部分VOCs浓缩气体利用天然气发电机组燃烧室内680～820℃的的高温氧化分解；

天然气发电机组排出的400～500℃的高温尾气进入催化炉的换热管，经催化炉的燃烧室内的高温进一步换热升温后，再进入尾气换热器的管程；

而其余VOCs浓缩气体分别进入烟气换热器的壳程、尾气换热器的壳程，通过烟气换热器的管程中的催化炉排出的760～780℃的烟气对烟气换热器的壳程中的其余浓缩VOCs气体预加热至400～450℃，同时通过尾气换热器的管程中经催化炉换热后的200～230℃的发电机组高温尾气对尾气换热器的壳程中的其余浓缩VOCs气体进行预加热；经烟气换热器壳程出口及尾气换热器的壳程出口出来的换热至200～300℃的其余浓缩VOCs气体再一起输入到催化炉中利用催化炉内的催化剂做中间体进行催化燃烧，使其余浓缩VOCs气体分解成无害的CO2和H2O，随烟气排出至烟气换热器的管程换热后经烟囱排出；

经尾气换热器换热后的发电机组的高温尾气进入预热换热器的管程与新风换热后经烟囱排出，而预热换热器的壳程进口再通入新风，换热器的壳程出口排出的换热后的新风再用于其它需要换热的系统；所述其它需要换热的系统包括VOCs脱附系统、制冷、供热；同时，催化炉排出的催化燃烧后的烟气进入烟气换热器的管程后再排空；

所述天然气发电机组采用燃气轮机时，所述的空燃比为29～35：1；所述天然气内燃机发动组采用往复式内燃机时，所述的空燃比为16.5：1。

本例中利用原有的天然气发电机组作为消耗VOCs气体的设备，节省设备费用，同时也节省了天然气发电机组所需空气的空气处理装置费用；而天然气发电机组无法消耗的那部分VOCs气体则还可利用天然气发电机排出的高温尾气进行预热，再进入催化炉催化氧化，催化炉排出的烟气的热量也可用于VOCs气体的换热，则催化炉内燃烧消耗的能源，较之未预热的VOCs气体直接送入催化炉，再加热燃烧至催化氧化所需的200～300℃，大大节省。

本实用新型中，VOCs气体催化氧化所采用的具体催化剂，可根据VOCs气体组分的不同，而选择不同的催化剂，具体参见2003出版的《全国大气环境学术会议》中的“VOCs净化催化剂”一文，本实用新型中不做展开描述。

Claims (9)

1.一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：

包括气体浓缩装置、天然气发电机组、催化换热系统；所述的催化换热系统包括催化炉、换热装置、排放装置；

所述的气体浓缩装置的出口端分两路，一路连接换热装置的壳程进口，换热装置中至少一个壳程出口连接催化炉的第一进气口；另一路连接天然气发电机组的空气进口，天然气发电机组的高温尾气出口连接催化炉的第二进气口；催化炉的烟气出口连接换热装置的管程进口，换热装置的管程出口连接排放装置。

2.如权利要求1所述一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：所述的换热装置包括烟气换热器、预热换热器；

所述的气体浓缩装置的出口端的一路连接烟气换热器的壳程进口；烟气换热器的壳程出口连接催化炉的第一进气口；

催化炉的烟气出口连接烟气换热器的管程进口，烟气换热器的管程出口连接预热换热器的管程进口，预热换热器的管程出口连接排放装置；

预热换热器的壳程进口连接新风输入管，预热换热器的壳程出口连接其它换热系统。

3.如权利要求1所述一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：所述的换热装置包括烟气换热器、尾气换热器、预热换热器；

所述催化炉的燃烧室内设有换热管；

所述的气体浓缩装置的出口端的一路依次连接烟气换热器的壳程、尾气换热器的壳程、催化炉的第一进气口；

天然气发电机组的高温尾气出口连接催化炉的换热管的进气口，催化炉的换热管的出气口依次连接尾气换热器的管程、预热换热器的管程、排放装置；预热换热器的壳程的进口连接新风输入管，预热换热器的壳程出口连接其它换热系统；

催化炉的烟气出口连接烟气换热器的管程进口，烟气换热器的管程出口连接排放装置。

4.如权利要求1所述一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：所述的换热装置包括烟气换热器、尾气换热器、预热换热器；

所述催化炉的燃烧室内设有换热管；

所述的气体浓缩装置的出口端的一路分两支，分别连接烟气换热器的壳程进口、尾气换热器的壳程进口，烟气换热器的壳程出口、尾气换热器的壳程出口连接于同一输出管上后再连接催化炉的第一进气口；

天然气发电机组的高温尾气出口连接催化炉的换热管的进气口；催化炉的换热管的出气口依次连接尾气换热器的管程、预热换热器的管程、排放装置；预热换热器的壳程的进口连接新风输入管，预热换热器的壳程出口连接其它换热系统；

催化炉的烟气出口连接烟气换热器的管程进口，烟气换热器的管程出口连接排放装置。

5.如权利要求2所述一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：所述的其它换热系统包括VOCs脱附系统、供热系统、制冷系统。

6.如权利要求3所述一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：所述的其它换热系统包括VOCs脱附系统、供热系统、制冷系统。

7.如权利要求4所述一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：所述的其它换热系统包括VOCs脱附系统、供热系统、制冷系统。

8.如权利要求1～7任一项所述一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：所述的气体浓缩装置采用分子筛转轮。

9.如权利要求1～7任一项所述一种VOCs气体用于发电的低温处理装置，其特征在于：所述的排放装置采用烟囱。