CN219984375U - 一种用于VOCs废气治理的电磁催化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于VOCs废气治理的电磁催化炉，炉体内设有废气腔室、低温绝氧氧化腔室、高温绝氧氧化腔室，电磁加热组件包括电磁芯体，电磁芯体不少于两个，分别为第一电磁芯体和第二电磁芯体，第一电磁芯体的气流入口与废气腔室连通，第一电磁芯体的气流出口与第二电磁芯体的气流入口之间通过低温绝氧氧化腔室连通，第二电磁芯体的气流出口与高温绝氧氧化腔室连通。该电磁催化炉首先从加热方式上进行改进，为电磁加热，电磁加热可实现快速加热和降温，缩短加热时长，提高加热效率，断电后可实现快速降温，避免因断电后高集温对加热器和炉体的损害，加热过程温度均匀，避免温度死区，提高了的反应效率，避免了潜在的风险，安全使用系数更高。

Description

一种用于VOCs废气治理的电磁催化炉

技术领域

本实用新型涉及环保设备技术领域，尤其涉及一种用于VOCs废气治理的电磁催化炉。

背景技术

经调查研究，目前VOCs治理工艺技术通病主要包括：VOCS前端预处理与末端治理技术混洗不清、系统性差，缺乏真正系统掌握治理技术和工艺的强大技术队伍，更缺乏对新技术的研发；VOCS涉及百余中气体和数十个不同行业，目前传统技术，尚不存在一种广泛适用、高效、节能、经济而又安全环保的成熟技术体系；当前VOCS处理技术储备相对薄弱，对各类技术适用范围、使用条件缺乏正确认知，对工艺技术、设计标准存在误区和随意性；VOCs治理严，费用高，效果差，未端治理工艺技术未能达到预期效果和先进性。

之所以要对VOCs治理，是因为其对人体有毒害作用，对人的呼吸系统、皮肤、眼睛、血液、神经系统及肝肾脏都有这直接或间接的损害，长期处于该环境中，会致癌、致畸、致病变等。

目前现有RTO/RCO炉通常以热辐射方式工作，即利用燃气、电红外加热元件发出的热量对陶瓷体蓄热，目的都是通过加热，然后对废弃进行处理，加热方式方法虽然不同，但目的都基本一致，例如电红外加热，其通过炉体加热炉膛内部的电加热管，对陶瓷蓄热体加热。

无论哪种加热方式，都是利用辐射热量的原理进行加热，该方式存在的问题如下：加热过程中持续加热，从而实现对废气加热，这个过程没有问题，但因外界因素如断电等导致的停机，会导致断电后高集温不能及时散去，导致烧毁加热器和炉体的问题；再比如利用常规辐射方式进行加热，存在加热时间长、加热效率低功耗高的问题。目前传统的加热方式是通过热辐射方式通过集热方式进行加热，因为传统的加热方式不能直接达到工作温度800-1000℃，加热过程较长，同理，需要停止工作时，热量也不能及时散热，也是容易烧毁加热管的主要原因。

除此之外，传统的加热还存在热辐射不到的死区部位，通俗点讲就是加热不均匀。因传统设备RCO将催化剂放于底部而加大了设备蓄热运行费用；还导致部分废气得不到氧化所需温度没有彻底氧化反应，从而得不到彻底高温裂解氧化；与此同时关键部件如阀门每年约20万次以上的开关频率，受密封连锁带来的机械故障造成的潜在的安全风险；有机废气在高温下燃烧器熄火状态与燃烧补风空气混合再次燃烧易引发爆炸隐患等。

经市场调研，德国WK-RTO设备由三个单元蓄热室组成，分别执行蓄热、放热功能，3室轮流进行。蓄热室A、B、C周期性切换，处理率达99.99％，使用燃气加热的2万风量的废气处理热性NOx小于等于100mg/Nm3；蓄热室陶瓷受温度热胀冷缩变化，存在破碎现象，需要定期进行维修维护。

综上所述，目前国内热氧化RTO/RCO等采用电兹感应装置来实现催化及后热燃烧暂无先例，现我公司RSO设备，电磁感应热氧化催化RSO应用取得成功，经过对电磁炉催化炉的进一步研发，设计并开发了一款新型结构的电磁催化炉，可有效解决上述弊端，并申请专利予以保护。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种用于VOCs废气治理的电磁催化炉，该电磁催化炉首先从加热方式上进行改进，弃传统加热方式，改为电磁加热，电磁加热可实现快速加热和降温，缩短了加热时长，提高了加热效率，断电后可实现快速降温，避免因断电后高集温对加热器和炉体的损害，加热过程温度均匀，避免温度死区，提高了的反应效率，避免了潜在的风险，安全使用系数更高。

本实用新型的技术解决方案是，提供如下一种用于VOCs废气治理的电磁催化炉，包括炉体，所述炉体内设有废气腔室、低温绝氧氧化腔室、高温绝氧氧化腔室，还包括电磁加热组件，所述电磁加热组件包括电磁芯体，所述电磁芯体不少于两个，分别为第一电磁芯体和第二电磁芯体，所述第一电磁芯体的气流入口与废气腔室连通，所述第一电磁芯体的气流出口与第二电磁芯体的气流入口之间通过低温绝氧氧化腔室连通，所述第二电磁芯体的气流出口与高温绝氧氧化腔室连通，所述高温绝氧氧化腔室上设有洁气出口，所述废气腔室上设有废气入口。

作为优选，所述电磁芯体内部设有用于废气流动的气道，所述电磁芯体外部饶有电磁加热线圈。

作为优选，所述废气腔室内设有文丘里喷管装置。

作为优选，所述高温绝氧氧化腔室内设有马鞍环。

作为优选，所述高温绝氧氧化腔室后还设有排气室，所述洁气出口位于排气室上，所述排气室上还设有用于脱附的高温气出口。

作为优选，所述低温绝氧氧化腔室底部设有排水口。

作为优选，所述排气室上还设有混风箱，所述混风箱上设有冷风入口。

作为优选，所述第一电磁芯体和第二电磁芯体分别位于低温绝氧氧化腔室两端或两端的顶部。

作为优选，所述第一电磁芯体加热温度为300—450℃，所述第二电磁芯体的加热温度为800—1000℃。

作为优选，所述第一电磁芯体和第二电磁芯体均为四组，分别成矩阵式布置。

采用本技术方案的有益效果：VOCS废气治理RSO电磁节能催化设备广泛应用于适用于塑胶、木材、建筑、食品、医疗、化工、涂装、制漆、丝印、冶金、轻工、机械、等全行业的VOCS废气处理。替代采用申阻加热以及燃料明火传统能源热氧化RTO等设备。

从数据上来分析，RSO采用电磁催化，能耗低，热效率可达到85％～95％，而RTO等燃气炉和各种室式炉只有25～30％左右。

电磁加热技术的应用，不仅有利于产品品质、生产效事的提升和节能降耗降低成本，也提升了设备制造企业的技术水平，在传统行业中总来总广泛地被接受和使用，利用电磁感应在芯体体内产生涡流来给催化芯体加热，从而杜绝了明火在加热过程中的危害和电加热的不足，是安全环保的加热方案。

电磁方式加热的特点：

1、热透性好，加热速度快，催化芯体不需预热。加热速度快，可以使催化芯体在极短的时间内达到所管的温度，可以在1-3秒左右。

2.工件不容易起氧化皮，催化芯体经久耐用。电磁感应加热方式热处理后的工件，表面硬层下有较厚的初性区域，具有较好的压缩内应力。

3.升温速度和保温温度，芯体精确控温。可配合智能程序能够有救控制升温速度和保温温度易于实现自动化，便于管理，可有效地减少故障。

4.高效节能，有效降低废气处理成本。使用方便，操作简单，可随时开启或停止，而且无须预热。采用内热加热方式，加热体内部分子直接感应磁能而生热，热启动非常快，平均预热时间1-3秒比传统热方式优越，同时热效率高达95％以上，在同等条件下，比电阻圈加热节电75％，大幅度提高了废气处理效率，降低了VOCS废气处理成本，减少企业负担和资源浪费。

5.安全环保，设备运行稳定可靠。加热线缆缠绕在工件的外表面的方式不容易受工件外形的限制使用范图广，电能利用率高，环保节能，安全可集，工人工作条件好，国家提倡。

6.高温裂解，在理论上废气中大分子有机化合物及苯环芳烃类产物再次裂解为小分子可燃气甲烷、一氧化碳、氢气等，经燃烧室高温燃烧后将有机物质废气彻底气化、转化分解成二氧化碳和水。

本技术方案采用2个电磁加热体实现催化氧化转化还原，电磁加热实现了芯体持续高温蓄热功能。所以就不需要象RTO等热氧化炉一样靠阀门切换来实现蓄热。第一电磁芯体加热区300-450℃，第二电磁芯体加热区800-1000℃，开机运行过程中，芯体升温快至1-3秒，催化区达温后自动停止电磁线圈工作，由丘文里系统装置自循环蓄热，净化效率可稳定在99.99％以上，无然气燃烧过程，不产生NOx。

芯体采用陶瓷结构，蓄热温度稳定，不存在运行过程中的热胀冷缩，无破碎问题的后期维修维护；进出气口设有自动阀门，停机后会因风压的消失，自动回落关闭，保持蓄热芯体冷却温降温度。无机械故障，安全环保。

高温电磁芯体，其热解温度高，废气处理最为彻底。因裂解气化燃烧段高温基本保持在900℃左右，废气中含有的重金属被熔融态随反应后的水回落底部绝氧室。更适用于成分复杂的有机、无机废气；无烟气二噁英排放。比RTO焚烧不同。RSO电磁裂解炉陶瓷马鞍环均衡分层布置，催化燃烧段位于马鞍环下部，缺氧裂解气化流湍流会持续升温氧化转化；无需烟气脱硫脱硝处理工艺，催化和高温工艺段无灰尘产生环节。实现VOCS净化后近“0”的排放。

附图说明

图1为用于VOCs废气治理的电磁催化炉的原理结构示意图。

图2为用于VOCs废气治理的电磁催化炉的结构示意图。

图3为用于VOCs废气治理的电磁催化炉的立体结构示意图。

图中所示：1、炉体，2、废气室、3、低温绝氧氧化腔室，4、高温绝氧氧化腔室，5、第一电磁芯体，6、第二电磁芯体，7、洁气出口，8、废气入口，9、文丘里喷管装置，10、马鞍环，11、排气室，12、高温气出口，13、排水口，14、混风箱，15、冷风入口。

具体实施方式

为便于说明，下面结合附图1-3，对实用新型的一种用于VOCs废气治理的电磁催化炉做详细说明。

一种用于VOCs废气治理的电磁催化炉，包括炉体1，所述炉体1内设有废气腔室2、低温绝氧氧化腔室3、高温绝氧氧化腔室4，还包括电磁加热组件，所述电磁加热组件包括电磁芯体，所述电磁芯体不少于两个，分别为第一电磁芯体5和第二电磁芯体6，所述第一电磁芯体5的气流入口与废气腔室2连通，所述第一电磁芯体5的气流出口与第二电磁芯体6的气流入口之间通过低温绝氧氧化腔室3连通，第一电磁芯体5加热后，可以直接催化裂解大部分废气成分，低温绝氧氧化腔室3是给废气氧化还原反应过程分解放热的区域，因部分废弃在热氧化时会产生大量的热能，催化不是去杂质，催化时低温氧化还原反应，将废气氧化还原为二氧化碳和水。

所述第二电磁芯体6的气流出口与高温绝氧氧化腔室4连通，高温绝氧氧化腔室4内是高温裂解废气，高温焚烧法通常是蓄热式RTO,也是目前技术成熟的环保达标以及比较稳定彻底的有机废气处理方法。

高温燃烧法就是：通常有机物在760℃以上时进行高温氧化反应，在650～700℃之间一般存在不完全氧化反应，完全氧化占70％～80％，完全氧化反应终物是CO2和H2O，不完全氧化反应是含氧有机物和CO。作为净化目的和环保达标，这样的结果是不理想的。温度在760～800℃，其转化率为95％～98％以上,完全达到环保要求。当然这个和氧化裂解停留时间、废气成分有关系。如果燃烧温度太高，易造成温度对设备寿命的影响，温度超过1000℃易产生氮氧化物等有害气体形成二次污染。

高温裂解：在理论上废气中大分子有机化合物及苯环芳烃类产物再次裂解为小分子可燃气甲烷、一氧化碳、氢气等，经燃烧室高温燃烧后将有机物质废气彻底气化、转化分解成二氧化碳和水。高温电磁芯体，其热解温度高，废气处理最为彻底。因裂解气化燃烧段高温基本保持在900℃左右，废气中含有的重金属被熔融态随反应后的水回落底部绝氧室。更适用于成分复杂的有机、无机废气。无烟气二噁英排放。比RTO焚烧不同。RSO电磁裂解炉陶瓷马鞍环均衡分层布置，催化燃烧段位于马鞍环下部，缺氧裂解气化流湍流会持续升温氧化转化；无需烟气脱硫脱硝处理工艺，催化和高温工艺段无灰尘产生环节。

所述高温绝氧氧化腔室4上设有洁气出口7，所述废气腔室2上设有废气入口8；所述电磁芯体内部设有用于废气流动的气道，所述电磁芯体外部饶有电磁加热线圈；所述废气腔室2内设有文丘里喷管装置9；所述高温绝氧氧化腔室4或/和废气腔室2内设有马鞍环10，当马鞍环10位于废气箱2中时，可减少气流冲击和均布废气进入第一电磁芯体5内，还可以有效隔离高温区与废气区，达到正压阻火；当马鞍环10位于高温绝氧氧化腔室4时，可以在马鞍环上部形成高温循环区，所述高温绝氧氧化腔室4后还设有排气室11，所述洁气出口7位于排气室11上，所述排气室11上还设有用于脱附的高温气出口12；所述低温绝氧氧化腔室3底部设有排水口13；所述排气室11上还设有混风箱14，所述混风箱14上设有冷风入口15；所述第一电磁芯体5和第二电磁芯体6分别位于低温绝氧氧化腔室3两端或两端的顶部；所述第一电磁芯体5加热温度为300—450℃，该温度可以低温氧化掉大部分废气成分；所述第二电磁芯体6的加热温度为800—1000℃，该温度可以完全氧化燃烧掉不易被催化的废气；所述第一电磁芯体5和第二电磁芯体6均为四组，分别成矩阵式布置，进出气口设有自动阀门。

经过RSO净化后的(脱附只需小股热风，故特设计成脱附预留口)高温气体在混风箱(混风箱相比换热器可减少投资)内与冷风混合为180—200℃左右，用于脱附装置中沸石分子筛的脱附使用，或混合到80—100℃左右，用于活性炭的脱附使用。

催化炉并不是适用于所有VOCS废气的处理，因催化燃烧节能，在过去排放标准要求不高的情况下，可以催化还原大部分废气，在RSO中可以减轻高温裂解的负担和废气催还预热。

本技术方案适用于VOCS废气高浓度废气净化处理，弥补现有技术的缺陷，提供了一种可以方便人们使用的一种VOCS废气处理设备。遵循低成本，高效率，易操作，能耗低的安全催化燃烧设备。比传统热氧化炉节能达70％以上。消除不必要的蓄热加温浪费，热回收率高达98％以上。有机废气浓度达到高温自然条件后，可实现持续稳定燃烧。废气浓度不稳定的情况下，可自动启动电磁线圈实现快速热工补偿。比传统燃气、煤油、电红外等热氧化炉加热速度快捷高效，不存在能源浪费。具有1、低温催化2、绝氧低温氧化3、高温催化、4绝氧氧化。后，将VOCS有机废气完全彻底氧化反应，形成二氧化碳和水，立式结构实现水回流于底部绝氧室通过水管排出，二氧化碳随洁净气体排空。实现了达标废气净化后近“0”的排放。

RSO是循环周期性电脉冲示波器试验，最早是由英国专家提出的。RSO其含义包含了精制、安全、区域标准组织、重返大气层系统操作、快速扫描操作、恢复、远程等的所有英文缩写。

电磁感应加热技术简称为IH技术，是在法拉第感应定律的基础上发展起来的，是法拉第感应定律的一种应用形式。电磁加热技术，其本质就是利用电磁感应在芯体体内产生涡流来给催化芯体加热，从而杜绝了明火在加热过程中的危害和电加热的不足，是安全环保的加热方案。

EH电磁感应加热别名：涡流加热；类别：低频加热、中频加热、超音频加热、高频加热均为感应加热加热率95％电磁加热，杜绝燃料加热高温产物二恶英的形成。杜绝电加热红外辐射蓄热很难实现高温，温度仅300—500℃左右的局限性。电磁感应加热比普通电加热节能效果好：电阻丝加热圈节电效果都在30％以上，节电效果有所变化。但在已使用的产品中节电效率最大可达75％以上；寿命长:电磁加热因线圈本身基本不会产生热量，寿命长，无需检修，无维护更换成本；相对于电阻丝加热减少了二次投入。性能安全可靠、高度自动化、无须人工调节。

在上述实施例中，对本实用新型的最佳实施方式做了描述，很显然，在本实用新型的发明构思下，仍可做出很多变化，在此，应该说明，在本实用新型的发明构思下所做出的任何改变都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于VOCs废气治理的电磁催化炉，包括炉体（1），其特征是：所述炉体（1）内设有废气腔室（2）、低温绝氧氧化腔室（3）、高温绝氧氧化腔室（4），还包括电磁加热组件，所述电磁加热组件包括电磁芯体，所述电磁芯体不少于两个，分别为第一电磁芯体（5）和第二电磁芯体（6），所述第一电磁芯体（5）的气流入口与废气腔室（2）连通，所述第一电磁芯体（5）的气流出口与第二电磁芯体（6）的气流入口之间通过低温绝氧氧化腔室（3）连通，所述第二电磁芯体（6）的气流出口与高温绝氧氧化腔室（4）连通，所述高温绝氧氧化腔室（4）上设有洁气出口（7），所述废气腔室（2）上设有废气入口（8）。

2.根据权利要求1所述的用于VOCs废气治理的电磁催化炉，其特征是：所述电磁芯体内部设有用于废气流动的气道，所述电磁芯体外部饶有电磁加热线圈。

3.根据权利要求1所述的用于VOCs废气治理的电磁催化炉，其特征是：所述废气腔室（2）内设有文丘里喷管装置（9）。

4.根据权利要求1所述的用于VOCs废气治理的电磁催化炉，其特征是：所述高温绝氧氧化腔室（4）内设有马鞍环（10）。

5.根据权利要求1所述的用于VOCs废气治理的电磁催化炉，其特征是：所述高温绝氧氧化腔室（4）后还设有排气室（11），所述洁气出口（7）位于排气室（11）上，所述排气室（11）上还设有用于脱附的高温气出口（12）。

6.根据权利要求1所述的用于VOCs废气治理的电磁催化炉，其特征是：所述低温绝氧氧化腔室（3）底部设有排水口（13）。

7.根据权利要求5所述的用于VOCs废气治理的电磁催化炉，其特征是：所述排气室（11）上还设有混风箱（14），所述混风箱（14）上设有冷风入口（15）。

8.根据权利要求1所述的用于VOCs废气治理的电磁催化炉，其特征是：所述第一电磁芯体（5）和第二电磁芯体（6）分别位于低温绝氧氧化腔室（3）两端或两端的顶部。

9.根据权利要求1所述的用于VOCs废气治理的电磁催化炉，其特征是：所述第一电磁芯体（5）加热温度为300—450℃，所述第二电磁芯体（6）的加热温度为800—1000℃。

10.根据权利要求1所述的用于VOCs废气治理的电磁催化炉，其特征是：所述第一电磁芯体（5）和第二电磁芯体（6）均为四组，分别成矩阵式布置。