CN217472981U - 一种有机废气催化燃烧再生净化组合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种有机废气催化燃烧再生净化组合装置，包括预处理装置、吸附浓缩净化装置、催化燃烧脱附再生装置、脱附风机、阻火器1、补冷风机、阻火器2、系统风机和排气筒，其中预处理装置的排气端1通过连接管道与吸附浓缩净化装置相连，多套吸附浓缩净化装置之间进行并联，吸附浓缩净化装置的排气端2通过系统风机与排气筒相连，吸附浓缩净化装置的排气端3通过连接管道与脱附风机、阻火器1和催化燃烧脱附再生装置相连，催化燃烧脱附再生装置的排气端4部分管路与补冷风机、阻火器2和吸附浓缩净化装置相连，部分管路通过系统风机与排气筒相连。该装置配有PLC自动控制系统，对吸附浓缩净化装置进行多点温度控制，保证脱附效果的稳定。

Description

一种有机废气催化燃烧再生净化组合装置

技术领域

本实用新型属于环境工程技术领域，尤其是一种有机废气催化燃烧再生净化组合装置。

背景技术

电子、化工、轻工、橡胶、油漆、涂装、印刷、机械等行业在生产过程中产生大量的有机废气，含有较多的挥发性有机物质，如苯类、醇类、酮类、酯类、烷类及其混合类气体等，这些有害气体具有污染性，直接排放到空气中不仅会对工作人员造成身体伤害，同时还会污染环境。需要处理达标后排放，排放的废气满足山西省地方标准《工业企业挥发性有机物排放控制标准》(DB13/2322-2016)的相关指标要求。

当前，有机废气的处理常采用“UV光氧净化+活性炭吸附”进行治理，由于挥发性有机物成分比较复杂，直接影响UV光氧净化的处理效果，并使活性炭吸附发生堵塞，如不及时更换活性炭很难达到环保的要求。UV光氧净化由于产生大量的臭氧，对大气也有一定影响。且采用“UV光氧净化+活性炭吸附”进行治理，产生的大量废活性炭和废旧紫外灯管为危险废物，处理较困难。因此，需要研究和设计一种较为环保和节能的有机废气催化燃烧再生净化组合装置。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

本实用新型提供一种有机废气催化燃烧再生净化组合装置，可处理电子、化工、轻工、橡胶、油漆、涂装、印刷、机械等行业产生的有机废气，使挥发性有机物浓度小于500mg/m³。有机废气催化燃烧再生净化组合装置通过PLC自动控制系统控制运行。

本实用新型根据采用双气路连续工作，先将经预处理装置处理的有机废气用活性炭吸附，当快达到饱和时停止吸附，然后用热气流将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生；脱附下来的有机物已被浓缩并送往催化室催化燃烧成二氧化碳及水蒸气排出。燃烧后的尾气一部分排入大气，大部分被送往吸附浓缩净化装置，用于活性炭再生，达到节能的目的。同时提高活性炭的利用率，有效去除有机废气。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型公开了一种有机废气催化燃烧再生净化组合装置，包括预处理装置、吸附浓缩净化装置、催化燃烧脱附再生装置、脱附风机、阻火器1、补冷风机、阻火器2、系统风机和排气筒，其中预处理装置的排气端1通过连接管道与吸附浓缩净化装置相连，多套吸附浓缩净化装置之间进行并联，吸附浓缩净化装置的排气端2通过系统风机与排气筒相连，吸附浓缩净化装置的排气端3通过连接管道与脱附风机、阻火器1和催化燃烧脱附再生装置依次相连，催化燃烧脱附再生装置的排气端4的部分管路与补冷风机、阻火器2和吸附浓缩净化装置依次相连，催化燃烧脱附再生装置的排气端4部分管路通过系统风机与排气筒相连。阻火器1与阻火器2均为波纹网型阻火器，阻火器1放置在换热器和脱附风机之间，阻火器2放置在补冷风机和吸附浓缩净化装置之间。

进一步地，所述预处理装置为多级干式过滤器。多级干式过滤器箱体外壳和过滤框架材料采用冷轧钢板。多级干式过滤器内设初效、中效和高效过滤器，初效过滤材料为SUS304钢板过滤网；中效过滤材料为W型钢板网内夹玻璃纤维；高效过滤材料为袋式纤维过滤棉，主要作用为拦截废气中的固体颗粒杂质。多级干式过滤器基于惯性分离的原理，强迫负载气流多次改变流动方向，比空气重的粒子就会粘附在壁面上，细小的颗粒经过纤维过滤棉进行二次过滤。一般将初效过滤器可有效滤除5um以上颗粒，中效过滤器可有效滤除1um以上颗粒物，高效过滤器可有效滤除0.3um以上颗粒物。

进一步地，所述吸附浓缩净化装置采用N(N≥1，为自然数)台并联活性炭吸附床交替进行吸附和脱附。吸附浓缩净化装置的箱体采用碳钢制作，活性炭吸附床内置多层蜂窝状活性炭及气流分布器，活性炭以堆放式进行装填。蜂窝状活性炭拥有优良的吸附性能，孔隙结构发达，比表面积大，流体阻力小。废气中的有机物质被活性炭吸附截留在吸附床层内，经过净化的尾气经过与系统风机相连的排气筒排放。活性炭吸附浓缩设备运行一段时间后，将低浓度的有机废气浓缩成高浓度有机废气，活性炭达到吸附饱和，可用热空气通入饱和活性炭床层使其脱附再生。整个脱附系统采用多点温度控制，保证脱附效果的稳定，有机废气净化效率大于95％。

进一步地，所述催化燃烧脱附再生装置由阻火器1、换热器、加热室、催化室组成，其中波纹网型的阻火器1可阻止火焰通过和过滤掉气体中较大的颗粒物，换热器、加热室和催化室的四周设有耐高温阻燃的保温层。在催化燃烧脱附再生装置的前面和补冷风机后面均设置阻火器。换热器为混流换热装置，采用SUS304翅片管换热，将有机气体分解后的热能和冷气流进行冷热交换，置换热能，提高有机废气的温度，换热器的功能是催化燃烧脱附再生装置对有机废气进行第一次温度提升。加热室采用远红外电热管加热，分布在换热器和催化室之间，有机废气在进入催化室之前，经温度检测仪检测温度是否达到催化反应的条件，如果温度过低，则由布置在加热室内的电加热系统进行有机废气的温度的第二次提升，使进气温度达到反应条件。催化室中有催化固定床，催化室采用抽屉式，内装多层蜂窝状催化剂，中间分插电加热，使催化剂温度达到反应温度，使部分有机物进行分解，释放出能量，直接使有机废气温度提升。催化剂采用蜂窝陶瓷体作为第一载体，γ-Al₂O₃为第二载体，以贵金属铂和钯等为主要活性组分，在贵金属催化剂的作用下进行催化氧化还原反应，有机废气中的挥发性有机物最终分解生成二氧化碳和水，同时释放出热量，直到污染物完全从活性炭床层内部脱附并送至催化室燃烧分解，活性炭床层的吸附能力得到恢复。由γ-Al₂O₃作载体的贵金属催化剂，一般是以陶瓷结构作为支架，且使用贵金属催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下(250-300℃)，发生无焰燃烧，并氧化分解为二氧化碳和水，同时放出大量热能。

有机废气催化燃烧再生净化组合装置通过PLC控制系统实现自动化操作，控制有机废气的流动，设置急停按钮，随时监控有机废气催化燃烧再生净化组合装置的主要运行状态，对吸附浓缩净化装置进行多点温度控制，保证脱附效果的稳定。

(三)工艺流程

有机废气经多级干式过滤器处理后的颗粒物粒径小于0.3um。

经多级干式过滤器处理后的有机废气，经活性炭吸附后，有机物质被活性炭吸附在其内部，洁净气体被排出；经一段时间后，活性炭达到饱和状态时，停止吸附，此时有机物已经被浓缩在活性炭内。N(N≥1，为自然数)台并联活性炭吸附床交替使用，当其中的一个进行吸附净化时，其它的行脱附再生处理，吸附和脱附切换通过调节阀进行控制。

浓缩的有机废气在进入催化室之前，经温度检测仪检测温度达不到催化反应的条件，由布置在加热室内的电加热系统进行温度的提升。

达到温度条件的有机废气进入第一级催化反应室进行催化无焰燃烧；第一催化反应室采用抽屉式，内装催化剂，中间分插电加热，使催化剂温度达到反应温度，使部分有机物进行分解，释放出能量，直接使废气温度提升。温度提升后的有机气体进入催化固定床，内置蜂窝状催化剂。当有机废气达到有机物的沸点时，有机物从活性炭内挥发出来，进行催化燃烧分解成水和二氧化碳，同时释放出能量。利用释放出的能量再进入活性炭吸附床脱附时，此时加热装置完全停止工作，有机废气在催化燃烧室内维持自燃。脱附后的有机废气通过阻火器，进入换热器进行热交换，使气体达到燃烧反应温度，再通过催化床的作用，使有机气体分解成二氧化碳和水。通过PLC控制系统实现补偿加热，使有机废气完全燃烧，循环进行，直到有机物完全从活性炭内部分离，至催化室分解，活性炭得到了再生，有机物得到分解处理。

(四)有益效果

相比现有技术，本实用新型提供了有机废气催化燃烧再生净化组合装置，具备以下有益效果：

(1)预处理装置采用多级干式过滤器，有效扩大了过滤面积，降低了过滤器的结构阻力，风量大，阻力小，使用寿命长。

(2)吸附浓缩净化装置对有机废气浓缩可达10-15倍，适合大风量、低浓度、连续排放有机废气处理。

(3)采用先进的贵金属钯、铂浸渍的蜂窝状催化剂，比表面积大，阻力小，净化率高。

(4)催化剂一般4年更换一次，且载体可再生，使用寿命长。

(5)设备结构紧凑、占地面积小、重量轻，热能循环利用、费用低。

(6)采用PLC全自动控制，运行方便、安全可靠。

附图说明

图1为有机废气催化燃烧再生净化组合装置示意图。

具体实施方式

【实施例】

某机械加工厂喷涂车间有机废气产生浓度为500mg/m³，采用有机废气催化燃烧再生净化组合装置(如图1所示进行连接)，有机废气流量为10000m³/h。预处理装置中的多级干式过滤器采用三级干式过滤器，有机废气催化燃烧再生净化组合装置内设两套活性炭吸附床。通过收集后有机废气进入预处理装置，预处理装置中的三级干式过滤器去除大颗粒粉尘，依次经过了初效、中效和高效过滤网，其中，过滤材料采用厚度为100mm的初效过滤网、100mm的中效过滤钢板网内夹玻璃纤维和厚度为381mm的高效袋式纤维过滤棉。上述三级干式过滤器可有效滤除0.3um以上颗粒物。该三级干式过滤器从低部填充过滤材料，堵塞时及时更换过滤材料。经过预处理装置的有机废气被送入吸附浓缩净化装置去除有机废气。一个活性炭吸附床进行吸附，一个活性炭吸附床进行脱附，吸附时间为80-90小时，脱附时间为2-3小时，在活性炭吸附床内填装蜂窝状活性炭规格为100*100*100mm，比表面积大于700m²/g，吸附床吸附温度设定小于40℃，吸附床脱附温度设定小于120℃。活性炭吸附饱和后，用热空气通入饱和活性炭床层使其脱附再生，整个脱附系统采用PLC自动控制系统进行多点温度控制，保证脱附效果的稳定，PLC自动控制活性炭吸附床定时自动切换脱附。经过吸附浓缩净化装置处理后，有机废气挥发性有机物去除率大于90％。然后，将脱附后的有机废气送入催化燃烧脱附再生装置。催化燃烧脱附再生装置四周设有耐高温阻燃的厚度为100mm的保温层。吸附浓缩净化后的有机废气经过脱附风机和阻火器进入换热器利用热交换原理进行第一次温度提升约15-30分钟，然后将有机废气送入加热室进行第二次温度提升，加热工作时间约0.5小时，随后有机废气进入催化室进行催化反应，催化室内在陶瓷结构上涂覆一层仅有0.13mm的γ-Al₂O₃薄层，内部装填贵金属铂浸渍的蜂窝状催化剂，催化剂比表面积为43m²/g，堆积密度为0.8g/cm³，催化剂活性温度为210℃，耐冲击温度为950℃。当催化室温度达到250-300℃时，发生无焰燃烧，并氧化分解为二氧化碳和水，同时放出大量热能。从催化室出来的催化燃烧后的废气一部分经过补冷风机和阻火器进入吸附浓缩净化装置的活性炭吸附床，重新开始再生净化过程，另一部分经过系统风机和排气筒外排到环境空气中完成净化过程。经过有机废气催化燃烧再生净化组合装置处理后，有机废气中挥发性有机物的净化效率大于95％。

Claims (6)

1.一种有机废气催化燃烧再生净化组合装置，其特征在于，有机废气催化燃烧再生净化组合装置包括预处理装置、吸附浓缩净化装置、催化燃烧脱附再生装置、脱附风机、阻火器1、补冷风机、阻火器2、系统风机和排气筒，其中预处理装置的排气端1通过连接管道与吸附浓缩净化装置相连，多套吸附浓缩净化装置之间进行并联，吸附浓缩净化装置的排气端2通过系统风机与排气筒相连，吸附浓缩净化装置的排气端3通过连接管道与脱附风机、阻火器1和催化燃烧脱附再生装置依次相连，催化燃烧脱附再生装置的排气端4的部分管路与补冷风机、阻火器2和吸附浓缩净化装置依次相连，催化燃烧脱附再生装置的排气端4部分管路通过系统风机与排气筒相连。

2.如权利要求1所述的一种有机废气催化燃烧再生净化组合装置，其特征在于，所述预处理装置为多级干式过滤器，内设初效、中效和高效过滤器，其中初效过滤材料为SUS304钢板过滤网，中效过滤材料为W型钢板网内夹玻璃纤维，高效过滤材料为袋式纤维过滤棉，主要作用为拦截废气中的固体颗粒杂质。

3.根据权利要求1所述的一种有机废气催化燃烧再生净化组合装置，其特征在于，所述吸附浓缩净化装置采用N(N≥1，为自然数)台并联的活性炭吸附床进行吸附和脱附，吸附浓缩净化装置的箱体采用碳钢制作，活性炭吸附床内置多层蜂窝状活性炭及气流分布器，活性炭以堆放式进行装填。

4.根据权利要求1所述的一种有机废气催化燃烧再生净化组合装置，其特征在于，所述催化燃烧脱附再生装置由阻火器1、换热器、加热室和催化室组成，其中阻火器1可阻止火焰通过和过滤掉气体中较大的颗粒物，换热器、加热室和催化室的四周设有耐高温阻燃的保温层。

5.如权利要求1所述的一种有机废气催化燃烧再生净化组合装置，其特征在于，所述有机废气催化燃烧再生净化组合装置配有PLC自动控制系统，控制有机废气的流动，设置急停按钮，随时监控有机废气催化燃烧再生净化组合装置的主要运行状态，对吸附浓缩净化装置进行多点温度控制，保证脱附效果的稳定。

6.如权利要求1所述的一种有机废气催化燃烧再生净化组合装置，其特征在于，所述阻火器1与阻火器2均为波纹网型阻火器，阻火器1放置在换热器和脱附风机之间，阻火器2放置在补冷风机和吸附浓缩净化装置之间。

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