CN220824645U - 兰炭厂VOCs废气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种兰炭厂VOCs废气处理系统，配置合理、使用方便、运行稳定、工程造价低。收集烟道包括第一有机废气收集烟道、第二有机废气收集烟道、第三有机废气收集烟道和第四有机废气收集烟道；除雾机构为两个，分别为第一除雾机构和第二除雾机构；吸收罐通过第一有机废气收集烟道与第一除雾机构连接；第二有机废气收集烟道与第一除雾机构连接；第二除雾机构通过第四有机废气收集烟道与塑烧板除尘器连接；塑烧板除尘器通过汇总烟道与喷淋塔连接；第一除雾机构通过第三有机废气收集烟道与汇总烟道连接；喷淋塔与蓄热式热力焚烧炉连接，蓄热式热力焚烧炉与烟囱连接。

Description

兰炭厂VOCs废气处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种兰炭厂VOCs废气处理系统。

背景技术

兰炭厂主体设备经常采用内热式直立碳化炉，顶部皮带进料，同时配备备煤、炭化、筛运、煤气净化工段及各项公用辅助设施。炉内废气成份有：CO、H₂、N₂、甲烷、H₂S、甲苯、水汽以及少量的煤焦油等挥发性有机物（英文缩写VOCs）。根据项目经验，CO含量20%、H₂含量18-20%、N₂含量40%、甲烷含量5%、H₂S含量5%，生产每吨兰炭大约产生500-1000m³有机废气。VOCs对人体健康有巨大影响，因此需要对兰炭厂生产时产生的VOCs废气进行处理，再排放至大气。

目前，兰炭厂VOCs废气治理具有以下问题：1、废气来源分散，包括洗焦废水储罐口排放有机废气、焦油储罐排放有机废气、兰炭出焦地沟和输焦落料口有机废气等十多处废气收集点，废气收集十分困难；2、废气成分复杂，废气中含尘含水含油，若采用普通除尘设备，除尘设备的滤袋很快就会结垢，无法正常使用；3、废气中含有NH₃和H₂S，需要在进入RTO焚烧炉装置前进行处理；4、废气在收集烟道中很快冷凝且冷凝水的量较大，在冬季尤其明显，冷凝水直接制约了废气治理所用的RTO焚烧炉装置的运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种配置合理、使用方便、运行稳定、工程造价低的兰炭厂VOCs废气处理系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种兰炭厂VOCs废气处理系统，其特征在于：包括收集烟道、吸收罐、除雾机构、塑烧板除尘器、喷淋塔、蓄热式热力焚烧炉、汇总烟道和烟囱；收集烟道包括第一有机废气收集烟道、第二有机废气收集烟道、第三有机废气收集烟道和第四有机废气收集烟道；除雾机构为两个，分别为第一除雾机构和第二除雾机构；吸收罐通过第一有机废气收集烟道与第一除雾机构连接；第二有机废气收集烟道与第一除雾机构连接；第二除雾机构通过第四有机废气收集烟道与塑烧板除尘器连接；塑烧板除尘器通过汇总烟道与喷淋塔连接；第一除雾机构通过第三有机废气收集烟道与汇总烟道连接；喷淋塔与蓄热式热力焚烧炉连接，蓄热式热力焚烧炉与烟囱连接。

本实用新型所述的吸收罐包括罐体、吸收罐进气口、吸收罐出气口和排净口，罐体分别与吸收罐进气口、吸收罐出气口和排净口连接。

本实用新型所述的吸收罐进气口位于罐体侧板的底部，吸收罐进气口为水平方向；所述的吸收罐出气口位于罐体顶板的中心，吸收罐出气口为竖直方向；所述的排净口设置在罐体底板上。

本实用新型所述的除雾机构包括除雾机构进气口、除雾机构出气口、排水口、平板式除雾器、填料球和筒体；除雾机构筒体分别与除雾机构进气口、除雾机构出气口、排水口和人孔连接，平板式除雾器和填料球安装在筒体内部。

本实用新型所述的除雾机构进气口和除雾机构出气口分别位于筒体两端的中心；在筒体最低点的中心设置有所述的排水口；在筒体内设置有两级平板式除雾器，两级平板式除雾器中间设置有所述的填料球。

本实用新型所述的除雾机构还包括人孔，人孔与筒体连接。

本实用新型所述的喷淋塔包括塔体、连通器、入口烟道、喷淋层、出口烟道、板式除雾器、丝网除沫器、洗涤泵和连接管道；连通器、入口烟道、出口烟道均安装在塔体上；喷淋层、板式除雾器和丝网除沫器安装在塔体内；洗涤泵安装在连通器顶部，洗涤泵与喷淋层连接。

本实用新型所述的喷淋层设置两层，两层喷淋层之间错开角度。

本实用新型在汇总烟道上安装有第一引风机。

本实用新型所述的喷淋塔通过第二引风机与蓄热式热力焚烧炉连接。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、收集烟道根据排放口废气特点可收集焦油储罐排放的有机废气、洗焦废水储罐口排放的有机废气、兰炭出焦地沟和输焦落料口的有机废气，可更加有针对性、更加方便的对废气进行预处理；2、设置吸收罐，可有效冷却焦油储罐排放的高温有机废气，解决了高温废气破坏FRP收集烟道的问题；3、设置除雾器，解决了冬季运行时废气在收集烟道中产生大量冷凝水的问题，确保系统稳定运行；4、塑烧板除尘器取代传统布袋，由于塑烧板是刚性结构，不会变形，又无骨架磨损，所以使用寿命更长；塑烧板表面PTFE的涂层具有极强的疏水性和不粘性，适合含水、含油量较大的废气；5、蓄热式热力焚烧炉可使热能得到最大限度的回收，热回收率高，节能环保，高效处理有机废气；6、设备选型节能环保，运行稳定，操作简单，占地面积小，工程投资成本低。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为本实用新型实施例除雾机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

本实用新型实施例包括收集烟道1、吸收罐2、除雾机构、塑烧板除尘器4、第一引风机5、喷淋塔6、第二引风机7、蓄热式热力焚烧炉8、汇总烟道9和烟囱10。

收集烟道1包括第一有机废气收集烟道11、第二有机废气收集烟道12、第三有机废气收集烟道13、第四有机废气收集烟道14。收集烟道1采用FRP材质。收集烟道1采用圆烟道，壁厚4mm，第一有机废气收集烟道11和第二有机废气收集烟道12流速需控制在3~5m/s，避免出现烟道被堵塞的情况，其他烟道内废气流速为10~15m/s。

吸收罐2包括罐体21、吸收罐进气口22、吸收罐出气口23和排净口24，罐体21分别与吸收罐进气口22、吸收罐出气口23、排净口24焊接，组装为吸收罐2。吸收罐2的吸收罐进气口22用于收集焦油储罐排放的有机废气。吸收罐2采用碳钢材质，设置在焦油储罐顶部，作用是冷却焦油储罐排放的有机废气，避免高温废气破坏收集烟道。吸收罐2采用底部进气上部出气的方式，吸收罐进气口22位于罐体21侧板的底部，中心距离底板300mm，吸收罐进气口22为水平方向、长度200mm；吸收罐出气口23位于罐体21顶板的中心，吸收罐出气口23为竖直方向、长度200mm。排净口24设置在罐体21底板上，以将吸收罐2内液体排净。吸收罐2的有效容积不低于1.5m³。

除雾机构作用是去除废气在收集烟道中产生的冷凝水和去除废气中携带的水分。除雾机构3包括除雾机构进气口31、除雾机构出气口32、排水口33、人孔34、平板式除雾器35、填料球36和筒体37，除雾机构筒体37分别与除雾机构进气口31、除雾机构出气口32、排水口33、人孔34焊接，再将平板式除雾器5和填料球36安装在筒体37内部，最后封堵人孔34，装配为除雾机构。除雾机构采用水平进气、水平出气的方式，除雾机构进气口31和除雾机构出气口32分别位于筒体37的两端中心，筒体37的两端分别设置大小头，使筒体37内废气流速为2~3m/s。在筒体37上设置不小于300×500mm的矩形的人孔34，供安装和检修时使用。在筒体37最低点的中心设置排水口33，排水口33管道直径不小于DN80。在筒体37内设置两级独立的平板式除雾器35，两级平板式除雾器35中间装填料球36，平板式除雾器35采用PPTV材质。

除雾机构为两个，分别为第一除雾机构3a和第二除雾机构3b。吸收罐2的吸收罐出气口23通过第一有机废气收集烟道11与第一除雾机构3a的除雾机构进气口31连接；第二有机废气收集烟道12与第一除雾机构3a的除雾机构进气口31连接，第二有机废气收集烟道12用于收集洗焦废水储罐口排放的有机废气。第二除雾机构3b的除雾机构进气口31用于收集兰炭出焦地沟和输焦落料口的有机废气，第二除雾机构3b的除雾机构出气口32通过第四有机废气收集烟道14与塑烧板除尘器4的进口连接。塑烧板除尘器4作用是去除烟气中的粉尘，其中塑烧板采用刚性波浪式多孔结构，板厚约4mm，表面和孔隙经过氟化树脂处理，惰性的树脂是完全疏水的，不但不沾干燥粉尘，而且对含水较多的粉尘也不易黏结，可处理高含水量或含油量废气中的粉尘。

喷淋塔6作用是去除烟气中的NH₃及H₂S等无机废气和液滴，其包括塔体61、连通器62、入口烟道63、喷淋层64、出口烟道65、板式除雾器66、丝网除沫器67、洗涤泵68和连接管道69。连通器62、入口烟道63、出口烟道65均安装在塔体61上，其中连通器63与塔体61底部的浆池区连通，完成壳体的拼装。喷淋层64、板式除雾器66、丝网除沫器67由下往上依次安装在塔体61内，完成内部件安装。将洗涤泵68安装在连通器62顶部，并通过连接管道69将洗涤泵68与喷淋层64连通。

喷淋塔6采用逆流结构，废气在喷淋塔6中的流速为1.0~3.5m/s。塔体61采用碳钢制作，内壁做玻璃鳞片防腐，塔体61底部壁厚不低于15mm。连通器63的有效尺寸不小于700×1500×1000mm(H)。入口烟道63与水平中心线的夹角为10°。喷淋层64设置两层，两层喷淋层64之间错开角度，以保证洗涤液喷淋的均匀性，减小废气逃逸的可能性。喷淋层64管道采用乙烯基树脂制作，内衬3mm耐磨层、外衬4mm耐磨层，管道与喷淋塔壁的固定采用缠绕包接。喷淋层64的喷嘴采用90°单向涡流切线型空心锥喷嘴，材质为碳化硅，设计压力为65kPa，液滴的平均绍特直径＜2200 微米，喷嘴与喷淋层管道采用缠绕连接方式。靠近喷淋塔壁的外圈喷嘴可略向下旋转5°左右，喷嘴口略偏向圆心，避免冲刷塔壁；每个喷嘴的覆盖直径不大于2m，每层覆盖率达到300%以上。板式除雾器66设置两层，板式除雾器66采用PPTV材质，丝网除沫器67采用316L材质，废气经过板式除雾器66和丝网除沫器67后液滴含量小于30mg/m³。洗涤泵68选用液下泵，可避免喷淋塔浆池区运行液位低造成泵叶轮汽蚀的情况；洗涤泵68二用一备配置。

塑烧板除尘器4的出口通过汇总烟道9与喷淋塔6的入口烟道63连接；第一除雾机构3a的除雾机构出气口32通过第三有机废气收集烟道13与汇总烟道9连接；在汇总烟道9上安装有第一引风机5，第一引风机5作用是将收集的有机废气输送至喷淋塔6。喷淋塔6的出口烟道65通过第二引风机7与蓄热式热力焚烧炉8的进烟口连接，第二引风机7作用是将有机废气输送至蓄热式热力焚烧炉8，蓄热式热力焚烧炉8作用是将有机废气在高温下氧化分解成CO₂和H₂O。蓄热式热力焚烧炉8的出烟口与烟囱10连接，烟囱10采用FRP材质，作用是将处理后符合排放标准的烟气排放至大气。第一引风机5和第二引风机7采用防爆、变频离心式风机。蓄热式热力焚烧炉8采用热氧化法处理中低浓度的有机废气，用陶瓷蓄热床换热器回收热量，选用三床式，蓄热效率大于95%。烟囱10的高度不低于15m。

实施案例：以某兰炭厂VOCs废气处理工程为例，废气成份包括CO、H₂、N₂、甲烷、H₂S、甲苯、水汽、煤焦油等，废气量25000m³/h、混合废气浓度200mg/m³。主要设备选型：收集烟道∅500mm 、∅800mm、∅900mm；吸收罐∅1500×1200mm(H)；除雾机构1700×1700×1600mm(H)；塑烧板塑烧板除尘器废气处理量25000m³/h、5665×3300×5000mm(H)；引风机左旋0度、Q=34000m³/h*4500Pa（静压）*1300rpm*90kW、防爆变频电机；喷淋塔∅2800×9000mm(H)，洗涤泵Q=3100m³/h、H=20m；第二引风机左旋0度、Q=38000m³/h*4500Pa（静压）*1300rpm*90kW、防爆变频电机；RTO蓄热式热力焚烧炉废气处理量25000m³/h、三床式、10500×3150×6850mm(H)；烟道∅900mm；烟囱∅900mm。

以新建系统投入使用为例，使用方法如下：

1、将本实用新型系统内的设备、阀门、仪表、烟道、管道等安装完成，并做相应的检测试验，水、电、压缩空气、煤气供应充足，系统调试完成，并检查设备和阀门的状态，系统具备启动条件。

2、往吸收罐2内注水至1m高，往喷淋塔6内注水至2.5m高。

3、开启整套VOCs废气处理系统，即依次开启洗涤泵68、塑烧板除尘器4、第一引风机5、第二引风机7、蓄热式热力焚烧炉8。蓄热式热力焚烧炉的温度控制在760-820℃。

4、整套VOCs废气处理系统稳定运行1小时后，通知兰炭厂生产车间启动碳化炉系统，产生的有机废气进入VOCs废气系统进行处理。

5、碳化炉系统停炉2小时后，关闭整套VOCs废气处理系统，即依次关闭第一引风机5、第二引风机7、蓄热式热力焚烧炉8、塑烧板除尘器4、洗涤泵68。

6、若VOCs废气处理系统长期停用，则需将吸收罐2和喷淋塔6内的浆液排空，方便系统再次启用。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种兰炭厂VOCs废气处理系统，其特征在于：包括收集烟道、吸收罐、除雾机构、塑烧板除尘器、喷淋塔、蓄热式热力焚烧炉、汇总烟道和烟囱；收集烟道包括第一有机废气收集烟道、第二有机废气收集烟道、第三有机废气收集烟道和第四有机废气收集烟道；除雾机构为两个，分别为第一除雾机构和第二除雾机构；吸收罐通过第一有机废气收集烟道与第一除雾机构连接；第二有机废气收集烟道与第一除雾机构连接；第二除雾机构通过第四有机废气收集烟道与塑烧板除尘器连接；塑烧板除尘器通过汇总烟道与喷淋塔连接；第一除雾机构通过第三有机废气收集烟道与汇总烟道连接；喷淋塔与蓄热式热力焚烧炉连接，蓄热式热力焚烧炉与烟囱连接。

2.根据权利要求1所述的兰炭厂VOCs废气处理系统，其特征在于：所述的吸收罐包括罐体、吸收罐进气口、吸收罐出气口和排净口，罐体分别与吸收罐进气口、吸收罐出气口和排净口连接。

3.根据权利要求2所述的兰炭厂VOCs废气处理系统，其特征在于：所述的吸收罐进气口位于罐体侧板的底部，吸收罐进气口为水平方向；所述的吸收罐出气口位于罐体顶板的中心，吸收罐出气口为竖直方向；所述的排净口设置在罐体底板上。

4.根据权利要求1所述的兰炭厂VOCs废气处理系统，其特征在于：所述的除雾机构包括除雾机构进气口、除雾机构出气口、排水口、平板式除雾器、填料球和筒体；除雾机构筒体分别与除雾机构进气口、除雾机构出气口、排水口和人孔连接，平板式除雾器和填料球安装在筒体内部。

5.根据权利要求4所述的兰炭厂VOCs废气处理系统，其特征在于：所述的除雾机构进气口和除雾机构出气口分别位于筒体两端的中心；在筒体最低点的中心设置有所述的排水口；在筒体内设置有两级平板式除雾器，两级平板式除雾器中间设置有所述的填料球。

6.根据权利要求4所述的兰炭厂VOCs废气处理系统，其特征在于：所述的除雾机构还包括人孔，人孔与筒体连接。

7.根据权利要求1所述的兰炭厂VOCs废气处理系统，其特征在于：所述的喷淋塔包括塔体、连通器、入口烟道、喷淋层、出口烟道、板式除雾器、丝网除沫器、洗涤泵和连接管道；连通器、入口烟道、出口烟道均安装在塔体上；喷淋层、板式除雾器和丝网除沫器安装在塔体内；洗涤泵安装在连通器顶部，洗涤泵与喷淋层连接。

8.根据权利要求7所述的兰炭厂VOCs废气处理系统，其特征在于：所述的喷淋层设置两层，两层喷淋层之间错开角度。

9.根据权利要求1所述的兰炭厂VOCs废气处理系统，其特征在于：在汇总烟道上安装有第一引风机。

10.根据权利要求1所述的兰炭厂VOCs废气处理系统，其特征在于：所述的喷淋塔通过第二引风机与蓄热式热力焚烧炉连接。