CN217356829U - 一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于有机废气处理技术领域，涉及一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，用于有机废气处理，包括依次连通的预热器、催化反应器以及余热回收装置，其特征在于，还包括温度分程控制单元，所述温度分程控制单元包括连通所述预热器并串接至所述催化反应器排烟出口的第一支路上布置的用于预热烟气流量调控的第一调节阀；以及连通所述余热回收装置并串接至所述催化反应器排烟出口的第二支路上布置的用于换热烟气流量调控的第二调节阀，本申请提出的催化氧化系统可以实现烟气余热的最大程度回收，具有安全性能好、调节范围广、节省能源、操作简便的优点。

Description

一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统

技术领域

本实用新型属于有机废气处理技术领域，涉及一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统。

背景技术

目前有机废气处理的主流技术是氧化处理技术，其中催化氧化技术利用催化剂的活化作用，使得废气中的有机成分在低温下即得以氧化分解，因而具有操作简便安全性好，无需补充燃料节约能源的优点，得到越来越多的应用。

常用的催化氧化系统仅设置固定床反应器和废气预热器，调节性能差，无法适应废气变负荷工况。或者增加设置一台余热锅炉(串联)，余热回收效率低，能源利用不足。常用的催化氧化系统废气预热器无有效在线清灰，因此换热器堵塞导致停车。

实用新型内容

为了解决现有技术中催化氧化系统存在余热回收效率低且调控性能差的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种多冷源余热分级回收的催化氧化系统以实现烟气余热的最大程度回收。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，用于有机废气处理，包括依次连通的预热器、催化反应器以及余热回收装置，还包括温度分程控制单元，所述温度分程控制单元包括连通所述预热器并串接至所述催化反应器排烟出口的第一支路上布置的用于预热烟气流量调控的第一调节阀；以及连通所述余热回收装置并串接至所述催化反应器排烟出口的第二支路上布置的用于换热烟气流量调控的第二调节阀。

进一步地，所述预热器包括串联设置的一级预热器与二级预热器，所述一级预热器与二级预热器分级布置，

所述第一调节阀装设在第一支路位于二级预热器排烟端的管路上；所述第二调节阀装设在第二支路连通至一级预热器进烟端的管路上。

进一步地，所述余热回收装置包括顺次串联至催化反应器排烟出口的蒸汽过热器及余热锅炉，所述余热锅炉连通有给水管路且通过用于输送饱和蒸汽的管路与蒸汽过热器连通，所述蒸汽过热器还连通用于过热蒸汽输出的排气管路。

进一步地，所述余热锅炉具有分体布置的汽包与蒸发器，所述汽包与蒸发器之间连通有换热管路，所述蒸发器串接在第二支路上，所述给水管路连通至汽包的进水端，所述汽包的蒸汽输出端连通至蒸汽过热器。

进一步地，还包括烟气再循环单元，所述烟气再循环单元包括串接至预热器烟气出口与废气进口之间的循环管路上的循环风机及用于调控循环烟气流量以控制催化反应器排烟端温度的第三调节阀。

进一步地，还包括开车压力平衡单元，所述开车压力平衡单元包括串接至循环风机烟气进口与预热器烟气出口之间的管路上的与大气连通的空气支管及用于空气流量调控以维持循环风机烟气进口微负压状态的第四调节阀。

进一步地，所述催化反应器采用固定床外保温结构，且内部装填有贵金属催化剂。

进一步地，所述催化反应器废气进口部位设置导流装置，用于确保各工况废气流场分布均匀；和/或所述催化反应器设置有超温联锁保护系统。

进一步地，还包括设置在预热器废气进出口管路上的水力清洗单元，用于清除废气中夹带的高粘度有机固体颗粒。

进一步地，还包括催化反应器废气进口管路上布置的用于废气预热的电加热器。

本实用新型采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：

1)通过催化反应器排烟出口设置的用于预热烟气流通的第一支路以及用于换热烟气流通的第二支路实现催化反应器高温排烟的多冷源回收利用，提升余热回收效率。

2)通过第一支路上布置的第一调节阀与第二支路上布置的第二调节阀(即温度分程控制单元)可综合调控催化反应器高温排烟的配给，从而确保在满足废气预热所需的反应热量之外的高温烟气全部用于余热回收装置的换热。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图及其标记作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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它的附图。

图1为本实用新型实施例所述的一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统的结构示意图。

图中标注符号的含义如下：

1-催化反应器，2-二级预热器，3-一级预热器，4-蒸汽过热器，5-蒸发器，6-电加热器，7-烟气再循环单元，8-温度分程控制单元，9-开车压力平衡单元，10-水力清洗单元，11-烟囱，12-催化剂，13-人孔，14-导流装置，15-第一调节阀，16-第二调节阀，17-循环风机，18-第三调节阀，19-第四调节阀，20-吹灰器。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

需要说明的是，本文中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多级、多层”的含义是至少两级/层，例如两级/层、三级/层等；以及术语“及/或”为包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，示出了一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，主要应用于石化行业丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等制备过程中的有机废气处理，包括依次连通的一级预热器3、二级预热器2、催化反应器1以及余热回收装置，一级预热器3连通有废气进管，用于低温位废气预热；二级预热器2用于高温位废气预热；具体的，一级、二级预热器采用全焊接板片式换热器；优选的，一级、二级预热器采用分级布置，可使废气预热充分以满足催化反应温度。

催化反应器1用于有机废气的催化氧化，其采用固定床外保温结构，且内部设置有多床层反应区域，各床层反应区域上铺设有贵金属催化剂，贵金属催化剂通过催化反应器1侧壁上开设的人孔13进行装填，反应过程中，实时监控各床层反应区域的温度，并通过催化反应器1装置的超温联锁保护结构维持催化反应器1内温度稳定且适宜，防止超温损坏催化剂12，以及影响催化反应速率。在一较佳的实施方式中，催化反应器1废气进口部位设置导流装置14，用于确保各工况废气流场分布均匀。本申请的待处理有机废气依次经过一级预热器3与二级预热器2预热且达到催化氧化要求温度后进入催化反应器1中催化氧化，有机废气在催化剂12的作用下将有害的挥发性有机物转化为二氧化碳与水并释放热量，所得的高温烟气经催化反应器排烟出口排出。

催化反应器排烟出口连通有并列布置的用于高温烟气余热回收的第一支路与第二支路，第一支路依次连通一级、二级预热器、以及烟囱11，具体的，采用塔架式钢制烟囱，洁净的烟气通过烟囱11排放至大气，该烟囱11设置有CEMS系统用于检测各项环保排放指标。第二支路连通余热回收装置后连通至一级、二级预热器之间的管路上，洁净烟气汇集并通过烟囱11排出至大气。该实施方式中的一级预热器3用于回收低温段烟气余热，可将排烟温度降至低于90℃，最大程度回收烟气余热。

本申请的催化氧化系统还包括温度分程控制单元8，所述温度分程控制单元8包括设于第一支路位于二级预热器2排烟端管路上的用于预热烟气流量调控的第一调节阀15，以及设于第二支路连通至一级预热器3进烟端管路上的用于换热烟气流量调控的第二调节阀16，通过第一、第二调节阀及相应的自动控制程序调整预热废气及预热回收装置所需的高温烟气分配，采用分程调节控制方案，可在废气低热值工况全部反应热量用于加热废气，避免采用其他能源加热，也可在废气高热值工况，除预热废气所需热量外，全部通过余热回收装置回收利用。需要说明的是，本申请中的第一、第二调节阀安装在第一、第二支路上的具体位置不作限定，仅需满足相应支路上烟气流量的调控即可。

余热回收装置采用锅壳式的余热锅炉并组合有蒸汽过热器4，可产出高温高压过热蒸汽，过热蒸汽参数可以根据工厂需求进行设置。

其中，余热锅炉采用分体式的汽包和蒸发器5，可灵活进行布置。第二支路依次连通蒸汽过热器4与蒸发器5，汽包与蒸发器5之间连通有换热管路，且汽包的进水端连通有给水管路，以及蒸汽输出端连通至蒸汽过热器4，该蒸汽过热器4还连通用于过热蒸汽输出的排气管路，如此可以在饱和蒸汽的基础上制备更具应用价值的过热蒸汽。

本申请提出的催化氧化系统还包括烟气再循环单元7，所述烟气再循环单元7包括串接至一级预热器3烟气出口与废气进口之间的循环管路上的循环风机17及用于调控循环烟气流量以控制催化反应器排烟端温度的第三调节阀18。具体的，循环风机17出口设置调节挡板用于调节再循环烟气流量，通过调节再循环烟气流量将催化反应器1出口温度控制在低于550℃。该实施方式中，当有机废气浓度过高时，循环风机17根据一级反应器出口温度自动回抽部分排烟烟气，对有机废气进行稀释，防止催化反应器1温升过高触发联锁，相比采用空气进行稀释，该设计将更加安全和节能。

优选的，该催化氧化系统还包括开车压力平衡单元9，所述开车压力平衡单元9包括串接至循环风机17烟气进口与预热器烟气出口之间的管路上的与大气连通的空气支管及用于空气流量调控的第四调节阀19。该实施方式在开车过程中通过第四调节阀19将循环风机17入口压力控制在稳定的微负压状态。

在一较佳实施方式中，还包括设置在一级预热器3废气进出口管路上的水力清洗单元10，采用在线水力吹灰系统，通过水力介质，在线将废气中夹带的高粘度有机固体颗粒清除，具体包括两台耙式多喷嘴的吹灰器20及相应的管路及控制系统，系统采用高压除氧水作为水源，通过喷嘴雾化后喷入一级预热器3受热面，对受热面上沉积的PTA粉尘进行清洗，冲洗后的水通过排水系统收集后进入废液焚烧炉焚烧处理，使得催化氧化系统适应带重组分以及有机颗粒物的废气工况。

在另一优选实施方式中，还包括催化反应器1废气进口管路上布置的电加热器6，该电加热器6采用带可控硅控制的分级调节的烟道式电加热器，在系统开车过程中，提供系统升温所需能源，在系统废气低热值运行工况，加热废气至反应温度，弥补废气预热器预热温度之不足。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，用于有机废气处理，包括依次连通的预热器、催化反应器以及余热回收装置，其特征在于，还包括温度分程控制单元，所述温度分程控制单元包括连通所述预热器并串接至所述催化反应器排烟出口的第一支路上布置的用于预热烟气流量调控的第一调节阀；以及连通所述余热回收装置并串接至所述催化反应器排烟出口的第二支路上布置的用于换热烟气流量调控的第二调节阀。

2.根据权利要求1所述的一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，其特征在于，所述预热器包括串联设置的一级预热器与二级预热器，所述一级预热器与二级预热器分级布置，

所述第一调节阀装设在第一支路位于二级预热器排烟端的管路上；所述第二调节阀装设在第二支路连通至一级预热器进烟端的管路上。

3.根据权利要求1所述的一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，其特征在于，所述余热回收装置包括顺次串联至催化反应器排烟出口的蒸汽过热器及余热锅炉，

所述余热锅炉连通有给水管路且通过用于输送饱和蒸汽的管路与蒸汽过热器连通，所述蒸汽过热器还连通用于过热蒸汽输出的排气管路。

4.根据权利要求3所述的一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，其特征在于，所述余热锅炉具有分体布置的汽包与蒸发器，所述汽包与蒸发器之间连通有换热管路，

所述蒸发器串接在第二支路上，所述给水管路连通至汽包的进水端，所述汽包的蒸汽输出端连通至蒸汽过热器。

5.根据权利要求1所述的一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，其特征在于，还包括烟气再循环单元，

所述烟气再循环单元包括串接至预热器烟气出口与废气进口之间的循环管路上的循环风机及用于调控循环烟气流量以控制催化反应器排烟端温度的第三调节阀。

6.根据权利要求5所述的一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，其特征在于，还包括开车压力平衡单元，

所述开车压力平衡单元包括串接至循环风机烟气进口与预热器烟气出口之间的管路上的与大气连通的空气支管及用于空气流量调控以维持循环风机烟气进口微负压状态的第四调节阀。

7.根据权利要求1所述的一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，其特征在于，所述催化反应器采用固定床外保温结构，且内部装填有贵金属催化剂。

8.根据权利要求1所述的一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，其特征在于，所述催化反应器废气进口部位设置导流装置，用于确保各工况废气流场分布均匀；和/或

所述催化反应器设置有超温联锁保护系统。

9.根据权利要求1所述的一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，其特征在于，还包括设置在预热器废气进出口管路上的水力清洗单元，用于清除废气中夹带的高粘度有机固体颗粒。

10.根据权利要求1所述的一种带多冷源余热分级回收的催化氧化系统，其特征在于，还包括催化反应器废气进口管路上布置的用于废气预热的电加热器。

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