CN211551647U

CN211551647U - 一种人造板行业VOCs废气净化系统

Info

Publication number: CN211551647U
Application number: CN202020126741.5U
Authority: CN
Inventors: 黄家玉; 石应杰; 朱金伟; 于瑞; 张艳平; 束韫; 王洪昌; 张凡; 谭玉玲; 郭凤艳
Original assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Current assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2030-01-20

Abstract

本实用新型公开了一种人造板行业VOCs废气净化系统，该系统包括第一净化单元，所述第一净化单元用于将第一分配部分配的第一路废气进行炉内燃烧净化；第二净化单元，所述第二净化单元相对所述第一净化单元并联设置，所述第二净化单元包括换热机构、混风机构以及蓄热式催化燃烧机构。该系统针对现有技术中人造板行业废气治理采用传统简易方法净化效率低、采用传统锅炉燃烧法难以实现废气量平衡的局限性，提供了一种通过锅炉燃烧、炉内换热耦合炉外催化燃烧及锅炉烟气净化系统的处理系统，可实现人造板企业低浓度VOCs废气的深度净化与稳定达标，通过废气动态平衡调节技术，可实现企业废气风量的动态平衡调节，明显提高系统对废气参数波动的适应性。

Description

一种人造板行业VOCs废气净化系统

技术领域

本实用新型涉及人造板行业的废气治理技术领域，特别是涉及一种人造板行业VOCs废气净化系统。

背景技术

人造板生产过程中会使用胶黏剂，主要有脲醛树脂胶、酚醛树脂胶、三聚氰胺胶三种。在制胶、涂胶、冷压、热压等工序均会释放大量低浓度VOCs废气，其主要成分为甲醛。甲醛刺激性强，强烈刺激车间工作人员的眼、鼻、喉等器官，直接危害身体健康，对企业周边环境空气质量也造成严重影响。因此，有效控制人造板行业VOCs废气污染意义重大。

目前，人造板行业废气中VOCs浓度低，多采用活性炭吸附、液体吸收法、UV光解等简易方法处理，上述方法稳定达标均比较困难，无法实现有机废气的深度净化效果，同时易产生二次污染。燃烧法作为一种高效处理方法，具有VOCs净化彻底的优点，但VOCs专用燃烧设备投资与运行成本高，尤其是对低浓度VOCs的处理成本较高。已公开的实用新型专利CN107726339，公开了一种甲醛废气处理系统，其特征是：在反应釜中进行制胶化学反应时产生的甲醛通过管道与风机连接，所述风机出口通过管道与二次风机连接，所述二次风机的出风口与通向锅炉管道连接，所述炉膛里伸入的管道上焊有分管道，所述分管道数量至少六个以上，分管道按一定角度插入炉膛内。其提供了一种利用锅炉作为VOCs燃烧设备的思路，但不足是，人造板企业生产过程中产生的VOCs废气量远大于锅炉二次风机需要量，该燃烧处理方式并不能将人造板企业废气全部处理。

发明内容

本实用新型提供了一种人造板行业VOCs废气净化系统。该系统通过锅炉燃烧耦合炉外催化燃烧，以及系统废气动态平衡调节技术，实现人造板行业VOCs的深度净化。

本实用新型提供了如下方案：

一种人造板行业VOCs废气净化系统，包括：

第一净化单元，所述第一净化单元用于将第一分配部分配的第一路废气进行炉内燃烧净化；

第二净化单元，所述第二净化单元相对所述第一净化单元并联设置；所述第二净化单元包括换热机构、混风机构以及蓄热式催化燃烧机构；所述换热机构用于将对第二分配部分配的第二路废气进行加热；所述混风机构用于将第三分配部分配的第三路废气以及所述换热机构输出的加热后的第二路废气进行混合获得混合废气；所述蓄热式催化燃烧机构用于将所述混风机构输出的混合废气进行炉外催化燃烧净化。

优选地：所述第一净化单元包括燃烧锅炉，所述换热机构位于所述燃烧锅炉内且紧贴所述燃烧锅炉的炉膛的内壁。

优选地：所述换热机构包括耐火砖层以及换热管。

优选地：所述换热管的内壁负载有VOCs催化剂层。

优选地：所述换热管采用20G无缝钢管制作而成或采用陶瓷管制作而成或采用光管水冷壁制作而成或具有模式水冷壁结构或由圆孔耐火砖16堆砌而成。

优选地：所述蓄热式催化燃烧机构包括蜂窝状VOCs催化剂、陶瓷蜂窝蓄热体以及保温层。

优选地：所述蜂窝状VOCs催化剂的工作温度为50-350℃，空速为20000-30000 h^-1。

优选地：还包括多个废气输送管路，每根所述废气输送管路的进口端分别与一套人造板废气产生机构相连，各根所述废气输送管路均与同一第一增压风机的进口端相连；所述第一分配部、所述第二分配部以及所述第三分配部各自的进口端均与所述第一增压风机的出口端相连；每根所述废气输送管路上、所述第一分配部包含的管路上、所述第二分配部包含的管路上以及所述第三分配部包含的管路上均设置有调节阀。

优选地：还包括第三净化单元，所述第三净化单元包括依次相连的除尘机构、脱硫脱硝机构、锅炉引风机以及烟囱，所述第一净化单元的出口端以及所述第二净化单元的出口端均与所述除尘机构相连。

优选地：还包括高温气体引导部，所述高温气体引导部的管道一端与所述换热机构的进口端相连；所述高温气体引导部的管道的另一端与所述除尘机构的上游管道和/或所述除尘机构的下游管道相连。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

通过本实用新型，可以实现一种人造板行业VOCs废气净化系统，在一种实现方式下，该系统可以包括第一净化单元，所述第一净化单元用于将第一分配部分配的第一路废气进行炉内燃烧净化；第二净化单元，所述第二净化单元相对所述第一净化单元并联设置；所述第二净化单元包括换热机构、混风机构以及蓄热式催化燃烧机构；所述换热机构用于将对第二分配部分配的第二路废气进行加热；所述混风机构用于将第三分配部分配的第三路废气以及所述换热机构输出的加热后的第二路废气进行混合获得混合废气；所述蓄热式催化燃烧机构用于将所述混风机构输出的混合废气进行炉外催化燃烧净化。

本实用新型的有益效果包括：

1、与传统人造板行业VOCs废气净化工艺相比，该系统通过锅炉燃烧耦合炉外催化燃烧，VOCs废气可通过锅炉燃烧（一次）处理、炉外催化燃烧（一次）处理以及锅炉烟气净化系统（二次）处理达到深度净化效果，可实现人造板企业低浓度VOCs废气的稳定达标，解决了人造板企业长期存在的低浓度甲醛等气态污染物对人体健康的影响，彻底消除企业长期存在的这类刺激性环境异味对工人及附近居民造成的严重影响，减少群众投诉举报。

2、与传统人造板行业VOCs燃烧法处理工艺相比，该系统在锅炉燃烧技术的基础上，结合炉内换热耦合炉外催化燃烧技术、以及废气动态平衡调节技术，可实现企业废气风量的动态平衡调节。如人造板废气产生机构停机时，可动态关闭管路调节阀门，减小系统处理废气风量；VOCs废气还可优先梯度利用于锅炉作为助燃气体燃烧，然后进入炉外催化燃烧装置处理。该工艺对废气参数（风量、浓度等）的波动有较强的适应性，可明显提高企业VOCs废气处理风量。

3、该系统所提的炉内换热耦合炉外催化燃烧技术，提供了一种低成本的VOCs催化燃烧技术，通过将部分废气在锅炉内换热提高温度后，再与待处理的VOCs废气混合，与传统VOCs催化燃烧工艺相比，可显著降低投资与运行费用。所提及的工艺中，采用部分锅炉高温烟气回用锅炉内换热后，再混合待处理废气进入催化燃烧装置；该工艺路线可以充分利用烟气余热，降低催化燃烧处理装置废气加热成本，同时可适当降低所处理废气的氧含量，回流到锅炉废气净化单元，对锅炉废气净化单元排放污染物的基准含氧量折算浓度影响较小。

4、该系统所提的多种结构换热装置，通过内置于锅炉紧贴炉膛壁面，可延长锅炉内高温区域炉膛内壁耐火材料的使用寿命。

5、该系统所提的蓄热式催化燃烧装置，通过在装置内布置环形陶瓷蜂窝蓄热体，与传统催化燃烧装置相比，可明显减少热损耗，降低处理成本。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种人造板行业VOCs废气净化系统的结构示意图;

图2是本实用新型实施例提供的一种人造板行业VOCs废气净化系统的另一结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的换热机构的第一结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的换热机构的第二结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的换热机构的第三结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的换热机构的第四结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的蓄热式催化燃烧机构的结构示意图。

图中：1-人造板废气产生机构、2-管路调节阀、31-第一增压风机、32-第二增压风机、41-锅炉一次风机、42-锅炉二次风机、5-燃烧锅炉、6-除尘机构、7-脱硫脱硝机构、8-锅炉引风机、9-烟囱、10-换热机构、11-混风机构、12-蓄热式催化燃烧机构、13-耐火砖层、14-换热管、15-炉膛的内壁、16-圆孔耐火砖、17-圆孔通道、18-废气入口、19-蜂窝状VOCs催化剂、20-陶瓷蜂窝蓄热体、21-废气出口、22-保温层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

参见图1，为本实用新型实施例提供的一种人造板行业VOCs废气净化系统，如图1所示，该系统包括第一净化单元，所述第一净化单元用于将第一分配部Ⅰ分配的第一路废气进行炉内燃烧净化；

第二净化单元，所述第二净化单元相对所述第一净化单元并联设置；所述第二净化单元包括换热机构10、混风机构11以及蓄热式催化燃烧机构12；所述换热机构10用于将对第二分配部Ⅱ分配的第二路废气进行加热；所述混风机构11用于将第三分配部Ⅲ分配的第三路废气以及所述换热机构10输出的加热后的第二路废气进行混合获得混合废气；所述蓄热式催化燃烧机构12用于将所述混风机构11输出的混合废气进行炉外催化燃烧净化。

进一步的，所述第一净化单元包括燃烧锅炉5，所述换热机构10位于所述燃烧锅炉5内且紧贴所述燃烧锅炉5的炉膛的内壁15。该换热机构设置于所述燃烧锅炉内，可以利用锅炉的预热实现对废气的升温，无需提供额外的加热设备。具体的，所述换热机构10包括耐火砖层13以及换热管14。所述换热管14的内壁负载有VOCs催化剂层。所述换热管14可以采用20G无缝钢管制作而成或采用陶瓷管制作而成或采用光管水冷壁制作而成或具有模式水冷壁结构或由圆孔耐火砖16堆砌而成。

进一步的，所述蓄热式催化燃烧机构12包括蜂窝状VOCs催化剂19、陶瓷蜂窝蓄热体20以及保温层22。所述蜂窝状VOCs催化剂的工作温度为50-350℃，空速为20000-30000h^-1。

进一步的，还包括多个废气输送管路，每根所述废气输送管路的进气口分别一套人造板废气产生机构1相连，各根所述废气输送管路均与同一第一增压风机31的进口端相连；所述第一分配部Ⅰ、所述第二分配部Ⅱ、以及所述第三分配部Ⅲ各自的进口端均与所述第一增压风机31的出口端相连；每根所述废气输送管路上、所述第一分配部包含的管路上、所述第二分配部包含的管路上以及所述第三分配部包含的管路上均设置有调节阀2。还包括第三净化单元，所述第三净化单元包括依次相连的除尘机构6、脱硫脱硝机构7、锅炉引风机8以及烟囱9，所述第一净化单元的出口端以及所述第二净化单元的出口端均与所述除尘机构相连。还包括高温气体引导部Ⅳ、Ⅴ，所述高温气体引导部Ⅳ、Ⅴ的管道一端与所述换热机构10的进口端相连；所述高温气体引导部的管道的另一端与所述除尘机构6的上游管道和/或所述除尘机构6的下游管道相连。

本申请提供的系统可以包括废气输送管路、由第一分配部、第二分配部以及第三分配部构成的废气净化动态分配单元、锅炉燃烧净化单元（第一净化单元）、炉内换热耦合炉外催化燃烧单元（第二净化单元）、锅炉废气净化单元（第三净化单元），还包括任何必要的管道、增压机、阀门和/或控制系统，用于选择性地引导人造板废气产生机构产生的VOCs废气经增压机、第一分配部、第二分配部以及第三分配部以动态平衡的方式输出到第一净化单元和/或第二净化单元。

废气输送单元，包括多个废气输送管路、多个废气管路调节阀、多个增压风机。其中，多个废气输送管路入口与人造板废气产生机构集气口相连，多个废气输送管路上分别设置调节阀，废气输送管路的汇总管与增压风机31相连。

废气净化动态分配单元，包括第一分配部、第二分配部以及第三分配部（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）、多个管路调节阀。其中，第一分配部、第二分配部以及第三分配部（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）入口与增压风机出口相连，多个废气分配管路上分别设置调节阀。

锅炉燃烧净化单元（第一净化单元），包括锅炉、一次风机、二次风机。

炉内换热耦合炉外催化燃烧单元（第二净化单元），包括换热机构、混风机构、蓄热式催化燃烧机构。其中，换热机构可以内置于锅炉紧贴炉膛壁面，换热机构出口与混风机构入口由废气管道连接，混风机构的出口与蓄热式催化燃烧机构的入口相连，蓄热式催化燃烧机构的出口由管道接入锅炉废气净化单元入口，或出口直接排放至大气。

锅炉废气净化单元（第三净化单元），包括除尘机构、脱硫脱硝装置、锅炉引风机、烟囱。

所述的第一分配部、第二分配部以及第三分配部（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）出口分别与锅炉一次风机入口、锅炉二次风机入口、换热机构入口、混风机构入口相连。

如图2所示，所述除尘机构的前后设置废气接口，废气接口通过高温气体引导部与换热机构入口相连。

如图3、图4、图5、图6所示，所述的换热机构可以包括耐火砖层、换热管。

换热管的材质为20G无缝钢管或陶瓷管，换热管直径为20-80mm。

换热管可采用光管水冷壁或模式水冷壁结构。

换热管可由圆孔耐火砖16堆砌。

换热管可由2-4列构成。

换热管的内壁负载VOCs催化剂。

如图7所示，所述的蓄热式催化燃烧机构可以包括废气入口18、陶瓷蜂窝蓄热体20、蜂窝状VOCs催化剂19、保温层22、废气出口21。所述的蜂窝状VOCs催化剂19工作温度为50-350℃，空速为20000-30000 h^-1。

应用该系统净化人造板行业VOCs废气的工艺，包括如下步骤：

人造板废气产生机构1产生的VOCs废气经第一增压风机31输送至废气净化动态分配单元，分三路废气进入后续锅炉废气净化单元与炉内换热耦合炉外催化燃烧单元。其中，第一路废气通过第一分配部Ⅰ与锅炉一次风机与二次风机入口相连，该路废气进入锅炉燃烧净化；一路废气通过第一分配部Ⅱ进入锅炉内置的换热机构换热后，与第三路废气通过第三分配部Ⅲ进入混风机构混合后，进入蓄热式催化燃烧机构净化处理。蓄热式催化燃烧机构工作过程为，废气经由中间废气入口18进入陶瓷蜂窝蓄热体20，然后进入蜂窝状VOCs催化剂19的床层催化燃烧，净化后废气由侧边陶瓷蜂窝蓄热体流出，经废气出口21排放。催化燃烧处理后的废气再进入锅炉废气净化单元，或者直接排空。

通过调节废气净化动态分配单元中的多个调节阀，合理分配各废气分配部（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）废气风量。其中，优先保障第一路废气通过锅炉一次风机、二次风机进入锅炉进行燃烧处理；再通过合理分配第二路废气与第三路废气风量，确保经换热机构换热后的第二路废气与第三路废气在混风机构内混合后，废气温度满足蓄热式催化燃烧机构的催化剂工作温度要求。

当人造板废气产生机构产生的VOCs废气风量较小时，通过调节废气净化动态分配单元中的多个调节阀，优先考虑将废气全部通过锅炉一次风机、二次风机进入锅炉进行燃烧处理。

当换热管内壁负载有VOCs催化剂时，第二路废气经过换热机构时，可催化净化部分VOCs。

进入换热机构换热的第二路废气，还可将锅炉废气净化单元中除尘机构前或除尘机构后的高温废气经由高温气体引导部Ⅳ、Ⅴ输送至换热机构换热，换热后的废气与第三路废气在混风机构内混合后，废气温度满足蓄热式催化燃烧机构催化剂工作温度要求。

采用本实用新型一种人造板行业VOCs废气净化系统（如图1），换热机构采用图3结构，人造板废气产生机构产生的VOCs废气经增压风机输送至废气净化动态分配单元，分三路废气进入后续锅炉废气净化单元与炉内换热耦合炉外催化燃烧单元，催化燃烧后废气进入锅炉废气净化单元。系统处理VOCs废气风量3万m³/h，催化剂运行工作温度200℃，空速为30000 h^-1，锅炉废气出口与蓄热式催化燃烧机构出口废气中甲醛浓度低于0.5mg/Nm³。

采用本实用新型一种人造板行业VOCs废气净化系统（如图2），换热机构采用图6结构，人造板废气产生机构产生的VOCs废气经增压风机输送至废气净化动态分配单元，分二路废气进入后续锅炉废气净化单元与炉内换热耦合炉外催化燃烧单元，催化燃烧后废气进入锅炉废气净化单元。将锅炉废气净化单元中除尘机构后的部分高温废气经由高温气体引导部输送至换热机构进行换热，换热后的废气进入混风机构。系统处理VOCs废气风量2万m³/h，催化剂运行工作温度250℃，空速为30000 h^-1，锅炉废气出口与蓄热式催化燃烧机构出口废气中甲醛浓度低于0.5 mg/Nm³。

总之，本申请提供的人造板行业VOCs废气净化系统，针对现有人造板行业废气治理采用传统简易方法净化效率低、采用传统锅炉燃烧法难以实现废气量平衡的局限性，本实用新型提供的系统通过锅炉燃烧、炉内换热耦合炉外催化燃烧、及锅炉烟气净化系统处理，可实现人造板企业低浓度VOCs废气的深度净化与稳定达标，通过废气动态平衡调节技术，可实现企业废气风量的动态平衡调节，明显提高系统对废气参数波动的适应性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种人造板行业VOCs废气净化系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的人造板行业VOCs废气净化系统，其特征在于，所述第一净化单元包括燃烧锅炉，所述换热机构位于所述燃烧锅炉内且紧贴所述燃烧锅炉的炉膛的内壁。

3.根据权利要求2所述的人造板行业VOCs废气净化系统，其特征在于，所述换热机构包括耐火砖层以及换热管。

4.根据权利要求3所述的人造板行业VOCs废气净化系统，其特征在于，所述换热管的内壁负载有VOCs催化剂层。

5.根据权利要求3所述的人造板行业VOCs废气净化系统，其特征在于，所述换热管采用20G无缝钢管制作而成或采用陶瓷管制作而成或采用光管水冷壁制作而成或具有模式水冷壁结构或由圆孔耐火砖堆砌而成。

6.根据权利要求1所述的人造板行业VOCs废气净化系统，其特征在于，所述蓄热式催化燃烧机构包括蜂窝状VOCs催化剂、陶瓷蜂窝蓄热体以及保温层。

7.根据权利要求6所述的人造板行业VOCs废气净化系统，其特征在于，所述蜂窝状VOCs催化剂的工作温度为50-350℃，空速为20000-30000 h^-1。

8.根据权利要求1所述的人造板行业VOCs废气净化系统，其特征在于，还包括多个废气输送管路，每根所述废气输送管路的进口端分别与一套人造板废气产生机构相连，各根所述废气输送管路均与同一第一增压风机的进口端相连；所述第一分配部、所述第二分配部以及所述第三分配部各自的进口端均与所述第一增压风机的出口端相连；每根所述废气输送管路上、所述第一分配部包含的管路上、所述第二分配部包含的管路上以及所述第三分配部包含的管路上均设置有调节阀。

9.根据权利要求1所述的人造板行业VOCs废气净化系统，其特征在于，还包括第三净化单元，所述第三净化单元包括依次相连的除尘机构、脱硫脱硝机构、锅炉引风机以及烟囱，所述第一净化单元的出口端以及所述第二净化单元的出口端均与所述除尘机构相连。

10.根据权利要求9所述的人造板行业VOCs废气净化系统，其特征在于，还包括高温气体引导部，所述高温气体引导部的管道一端与所述换热机构的进口端相连；所述高温气体引导部的管道的另一端与所述除尘机构的上游管道和/或所述除尘机构的下游管道相连。