CN208504416U - 一种多级换热的分建式催化氧化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多级换热的分建式催化氧化系统，所述系统包括废气风机、补风风机、换热系统、电加热器、催化氧化器、引风机、控制系统、安全系统及连接管道，其中，废气风机与补风风机并联设置，并通过管道依次连接换热系统、电加热器和催化氧化器。含VOCs的气体经风机加压后先后进入两级换热系统，与来自催化反应器的高温尾气换热，再经电加热器补热，达到起燃温度后进入催化反应器，在催化反应器内进行催化氧化反应，VOCs组分被氧化为CO2和H2O，反应完的高温尾气离开催化反应器，进入两级换热系统加热进入系统的含VOCs废气，之后尾气高温排放。本实用新型的系统适用于含有较低浓度的VOCs废气的超洁净排放控制和末端治理。
Description
技术领域
本实用新型属于VOCs废气治理领域，具体涉及一种多级换热的分建式催化氧化系统。
背景技术
用燃烧(氧化)的方法将有害气体、蒸汽、液体或烟尘转化为无害物质的过程称为燃烧净化法。工业有机废气的燃烧技术主要包括直接火焰燃烧法、热力燃烧法、催化燃烧法和蓄热式热氧化法等。
催化燃烧(氧化)法是利用催化剂的催化作用将废气中的污染物转化成无害的化合物或者转化成为易于处理和回收利用的物质的方法。在催化剂的作用下，可以在较低温度下将废气中的有机物完全氧化，催化氧化反应温度在200～480℃之间。比直接燃烧法的氧化反应温度(＞800℃)要低得多，相应节省能耗。由于绝大部分有机物均具有可燃性，因此催化燃烧法已经成为含挥发性有机物废气的有效净化手段之一。
催化燃烧(氧化)的特点：起燃温度低，节省能源，在某些情况下，达到起燃温度后便无需外界供热。催化燃烧几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体，即它适用于浓度范围广、成分复杂的各种有机废气处理。对于有机化工、涂料、绝缘材料等行业排放的低浓度、多组分，且没有回收价值的废气，采用吸附-催化燃烧(氧化)法的处理效率高、无二次污染。
催化燃烧(氧化)工艺流程有分建式与组合式两种。在分建式流程中，预热器、换热器、反应器均作为独立设备分别设立，其间用相应的管路连接，一般应用于处理气量较大的场合。组合式流程将预热、换热及反应等部分组合安装在同一设备中，即所谓催化燃烧炉，流程紧凑、占地小，一般用于处理气量较小的场合。但现有技术的分建式催化氧化系统一般需要较大的能耗，无法充分实现能量回收。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种多级换热的分建式催化氧化系统，采用多级换热+电补热的方式，配套完备的控制系统，使含VOCs的废气在较低的能耗下充分氧化，达标排放。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种多级换热的分建式催化氧化系统，包括废气风机、补风风机、换热系统、电加热器、催化氧化器、引风机、控制系统、安全系统及连接管道，其中，废气风机与补风风机并联设置，并通过管道依次连接换热系统、电加热器和催化氧化器；
所述废气风机通往换热系统的连接管道上另设放空管道通往外界；
所述换热系统包括依次连接的一级换热器和二级换热器，二者结构相同，均设有废气进口、废气出口、尾气进口和尾气出口；其中，一级换热器的废气进口分别与废气风机和补风风机相连，一级换热器的废气出口连接至二级换热器的废气进口，一级换热器的尾气出口连接至放空管道，并通过放空管道通往外界；二级换热器的废气出口连接至电加热器，二级换热器的尾气出口回连至一级换热器的尾气进口；
所述催化氧化器设有废气进口和尾气出口，其内装填催化剂，其中，催化氧化器的废气进口与电加热器相连，催化氧化器的尾气出口连接引风机，并通过引风机回连至二级换热器的尾气进口；
所述控制系统包括废气流量计、废气含氧分析仪、补风流量计、切断阀、放空阀、进气含氧分析仪和温度变送器；其中，废气流量计和废气含氧分析仪设置在废气风机通往换热系统的连接管道上，且位于放空管道之前；补风流量计设置在补风风机通往换热系统的连接管道上；切断阀设置在废气风机通往换热系统的连接管道上，且位于放空管道之后；放空阀设置在放空管道上；进气含氧分析仪设置在废气风机与补风风机并联通往换热系统的连接管道上；温度变送器分别设置于电加热器的进出口管道上；
所述安全系统包括阻火器和防雨帽，其中，一级换热器的废气进口处设有阻火器，放空管道通往外界的出口处设有阻火器和防雨帽。
进一步地，所述废气风机、补风风机和引风机，均为变频风机，可进行变频控制风量，其型式为离心风机或罗茨风机。
进一步地，所述一级与二级换热器为板式换热器或管壳式换热器。
进一步地，所述催化氧化器内的催化剂的装填方式为水平分层装填或列管式装填。
进一步地，所述催化氧化器内的催化剂为贵金属催化剂，包括Pt、Pd。
进一步地，所述控制系统采用PLC系统。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型提供的多级换热的分建式催化氧化系统，采用多级换热的方式回收来自催化氧化器的高温尾气的能量，使进气达到起燃温度，不能达到起燃温度的，再采用电加热器补热，使之达到起燃温度，尽可能的节约外加能源，实现VOCs清洁排放。
附图说明
图1为本实用新型一种多级换热的分建式催化氧化系统的流程示意图；
图2为一级换热器的对外接口示意图；
图3为一级换热器的对外接口示意图；
图4为催化氧化器两种形式的对外接口示意图。
图1中：1、废气风机；2、废气流量计；3、废气含氧分析仪；4、切断阀；5、放空阀；6、阻火器；7、防雨帽；8、补风风机；9、补风流量计；10、进气含氧分析仪；11、阻火器；12、一级换热器；13、二级换热器；14、温度变送器；15、电加热器；16、温度变送器；17、催化氧化器；18、引风机。
图2中：12a、废气进口；12b、废气出口；12c、尾气进口；12d、尾气出口。
图3中：13a、废气进口；13b、废气出口；13c、尾气进口；13d、尾气出口。
图4中：17a、废气进口；17b、尾气出口；17c、催化剂。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步阐述。
实施例1
一种多级换热的分建式催化氧化系统，如图1所示，包括废气风机1、补风风机8、换热系统、电加热器15、催化氧化器17、引风机18、控制系统、安全系统及连接管道，其中，废气风机1与补风风机8并联设置，并通过管道依次连接换热系统、电加热器15和催化氧化器17。
所述废气风机1通往换热系统的连接管道上另设放空管道通往外界。
所述换热系统包括依次连接的一级换热器12和二级换热器13，如图2和图3所示，二者结构相同，均设有废气进口、废气出口、尾气进口和尾气出口。
一级换热器12的废气进口12a分别与废气风机1和补风风机8相连，一级换热器12的废气出口12b连接至二级换热器13的废气进口13a，其尾气出口12d连接至放空管道，并通过放空管道通往外界；二级换热器13的废气出口13b连接至电加热器15，其尾气出口13d回连至一级换热器12的尾气进口12c。
一级换热器12和二级换热器13，可以是板式换热器，也可以是管壳式换热器。如果是管壳式换热器，且废气走管程，尾气走壳程，那么12a、12b和13a、13b分别与管程相连，12c、12d和13c、13d分别与壳程相连。如果是管壳式换热器，且尾气走管程，废气走壳程，那么12a、12b和13a、13b分别与壳程相连，12c、12d和13c、13d分别与管程相连。
如图4所示，所述催化氧化器17设有废气进口17a和尾气出口17b，其内装填催化剂17c，其中，废气进口17a与电加热器15相连，尾气出口17b连接引风机18，并通过引风机18回连至二级换热器13的尾气进口13c。
催化氧化器17内的催化剂装填方式，可以是水平分层装填，如图4A所示，也可以是列管式装填，如图4B所示。
所述催化剂17c为Pt、Pd等贵金属催化剂，可在较低温度下将VOCs氧化成CO2和H2O。
所述控制系统包括废气流量计2、废气含氧分析仪3、补风流量计9、切断阀4、放空阀5、进气含氧分析仪10、温度变送器14和温度变送器16；其中，废气流量计2和废气含氧分析仪3设置在废气风机1通往换热系统的连接管道上，且位于放空管道之前；补风流量计9设置在补风风机8通往换热系统的连接管道上；切断阀4设置在废气风机1通往换热系统的连接管道上，且位于放空管道之后；放空阀5设置在放空管道上；进气含氧分析仪10设置在废气风机1与补风风机8并联通往换热系统的连接管道上；温度变送器14设置于电加热器15的进口管道上，温度变送器16设置于电加热器15的出口管道上。
所述安全系统包括阻火器6、阻火器11和防雨帽7，其中，一级换热器12的废气进口12a处设有阻火器11，放空管道通往外界的出口处设有阻火器6和防雨帽7。
所述废气风机1、补风风机8和引风机18，均为变频风机，可进行变频控制风量，其型式可以是离心风机，也可以是罗茨风机。
装置内另设置可编程控制系统(PLC)，所有仪表信号、调节阀的开启和关闭状态均传输至PLC，在PLC内编制各种逻辑控制程序(逻辑关系如下述处理方法所述)，实现对整个系统的控制。
基于上述多级换热的分建式催化氧化系统，其处理方法包括以下步骤：
(1)废气风机1与VOCs废气管道相连，在废气风机1的加压作用下，废气进入本系统管道，经过废气流量计2和废气含氧分析仪3，废气含氧分析仪3后的管道分两路，一路进入换热系统，一路进入放空管道，正常状态下，切断阀4开启，放空阀5关闭，废气直接进入换热系统。
(2)补风风机8进口与大气相连，用于向系统内补入空气，正常状态下，补风风机8关闭，当废气含氧分析仪3指示废气含氧超标时，补风风机8启动，开始对系统进行补风；控制系统通过废气流量计2指示的废气风量和废气含氧分析仪3指示的废气含氧量，再按照预设程序(根据各VOCs组分的爆炸极限)计算补风量，并通过补风流量计9对补风风机8进行变频控制，获得合理补风量。
(3)经过补风或者本身含氧不超标的废气经阻火器11，由废气进口12a进入一级换热器12，经废气出口12b离开一级换热器12，再由废气进口13a进入二级换热器13，经废气出口13b离开二级换热器13；温度变送器14可以指示此时废气温度，当废气温度达到起燃温度时，废气经过电加热器15(此时电加热不启动)，经废气进口17a进入催化氧化器17；当废气离开二级换热器13未达到起燃温度时，电加热器15启动加热，废气进入电加热器15进行加热，温度变送器16用以指示此时废气温度，控制电加热器15的加热功率，使之达到起燃温度；经电加热器15加热至起燃温度的废气经废气进口17a进入催化氧化器17。
(4)催化氧化器17中装有Pt基或Pd基或其他具有催化活性的催化剂17c，在催化剂17c的催化作用下，废气中的VOCs组分被氧化为CO2和H2O，达到排放标准，废气变为高温的尾气(氧化过程是放热过程，气体温度会在起燃温度基础上进一步升高)，高温尾气经尾气出口17b离开催化氧化器17，在引风机18的抽吸作用下被输送到二级换热器13，经尾气进口13c进入二级换热器13，与废气进行换热，换热后经尾气出口13d离开二级换热器13；再经尾气进口12c进入一级换热器12，与废气进行换热，换热后经尾气出口12d离开一级换热器12，完成尾气-废气换热，实现能量回收。
(5)自尾气出口12d离开一级换热器12的尾气进入放空管道，经阻火器6和防雨帽7后，排至外界。
(6)当紧急情况时(比如进气含氧分析仪10指示进气含氧超标)，切断阀4关闭，放空阀5开启，废气自放空管道直接排至外界。
Claims (6)
1.一种多级换热的分建式催化氧化系统，其特征在于，包括废气风机、补风风机、换热系统、电加热器、催化氧化器、引风机、控制系统、安全系统及连接管道，其中，废气风机与补风风机并联设置，并通过管道依次连接换热系统、电加热器和催化氧化器；
所述废气风机通往换热系统的连接管道上另设放空管道通往外界；
所述换热系统包括依次连接的一级换热器和二级换热器，二者结构相同，均设有废气进口、废气出口、尾气进口和尾气出口；其中，一级换热器的废气进口分别与废气风机和补风风机相连，一级换热器的废气出口连接至二级换热器的废气进口，一级换热器的尾气出口连接至放空管道，并通过放空管道通往外界；二级换热器的废气出口连接至电加热器，二级换热器的尾气出口回连至一级换热器的尾气进口；
所述催化氧化器设有废气进口和尾气出口，其内装填催化剂，其中，催化氧化器的废气进口与电加热器相连，催化氧化器的尾气出口连接引风机，并通过引风机回连至二级换热器的尾气进口；
所述控制系统包括废气流量计、废气含氧分析仪、补风流量计、切断阀、放空阀、进气含氧分析仪和温度变送器；其中，废气流量计和废气含氧分析仪设置在废气风机通往换热系统的连接管道上，且位于放空管道之前；补风流量计设置在补风风机通往换热系统的连接管道上；切断阀设置在废气风机通往换热系统的连接管道上，且位于放空管道之后；放空阀设置在放空管道上；进气含氧分析仪设置在废气风机与补风风机并联通往换热系统的连接管道上；温度变送器分别设置于电加热器的进出口管道上；
所述安全系统包括阻火器和防雨帽，其中，一级换热器的废气进口处设有阻火器，放空管道通往外界的出口处设有阻火器和防雨帽。
2.根据权利要求1所述的一种多级换热的分建式催化氧化系统，其特征在于，所述废气风机、补风风机和引风机，均为变频风机，可进行变频控制风量，其型式为离心风机或罗茨风机。
3.根据权利要求1所述的一种多级换热的分建式催化氧化系统，其特征在于，所述一级与二级换热器为板式换热器或管壳式换热器。
4.根据权利要求1所述的一种多级换热的分建式催化氧化系统，其特征在于，所述催化氧化器内的催化剂的装填方式为水平分层装填或列管式装填。
5.根据权利要求1所述的一种多级换热的分建式催化氧化系统，其特征在于，所述催化氧化器内的催化剂为贵金属催化剂，包括Pt、Pd。
6.根据权利要求1所述的一种多级换热的分建式催化氧化系统，其特征在于，所述控制系统采用PLC系统。
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| CN201820999717.5U CN208504416U (zh) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 一种多级换热的分建式催化氧化系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108844085A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-20 | 江苏金门能源装备有限公司 | 一种多级换热的分建式催化氧化系统及其处理方法 |
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2018
- 2018-06-27 CN CN201820999717.5U patent/CN208504416U/zh active Active
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| CN108844085A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-20 | 江苏金门能源装备有限公司 | 一种多级换热的分建式催化氧化系统及其处理方法 |
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