本發(fā)明屬于VOCs廢氣處理領(lǐng)域，特別涉及一種處理VOCs廢氣的蓄熱式催化直燃系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs，Volatile Organic Compounds）與硫氧化物、氮氧化物和粉塵都是造成大氣污染的主要污染物。VOCs成分復(fù)雜，含有VOCs的廢氣來源眾多（如石油煉制、有機(jī)化工、醫(yī)藥、食品、日用品、輪胎制造等VOCS生產(chǎn)行業(yè)，以及包裝印刷、機(jī)械制造、電子產(chǎn)品制造、交通設(shè)備制造、人造板與家具制造等以VOCS產(chǎn)品為原料的制造行業(yè)），因此VOCs的處理方法較多。對(duì)于含有VOCs的廢氣，處理效果能穩(wěn)定達(dá)到95%以上的是燃燒法。燃燒法按照蓄熱與否分為直燃式氧化爐（TO）和蓄熱式氧化爐（RTO）；這兩種氧化爐內(nèi)若加入催化劑，就成為現(xiàn)在常用的沒有蓄熱功能的催化直燃爐和蓄熱式催化氧化爐。催化直燃爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分解VOCs需要的溫度低，其燃料消耗低于直燃式氧化爐，因此這種催化直燃爐在含有VOCs的廢氣處理領(lǐng)域應(yīng)用較多。催化直燃爐的催化直燃室內(nèi)只有催化劑層，在處理VOCs廢氣時(shí)的優(yōu)點(diǎn)是處理效率高且投資低，但這種裝置流出爐子的氣流溫度很高，即使?fàn)t子外加換熱器，熱回收效率也只有60%左右，因此這種催化直燃爐的燃料消耗較大，節(jié)能效果差，運(yùn)行成本高。蓄熱式催化氧化爐通過蓄熱室的切換，有90%以上的熱回收效率，但這種裝置擁有眾多閥門。為了達(dá)到好的熱回收效率，眾多閥門在3分鐘以內(nèi)就要切換一次，這就對(duì)閥門質(zhì)量和控制系統(tǒng)提出了很高的要求。蓄熱式催化氧化爐至少有兩個(gè)蓄熱室以完成蓄熱體周期性的蓄熱和放熱，需要大量的蓄熱體，因此這種裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且體積遠(yuǎn)大于催化直燃爐，這也使其投資費(fèi)用也遠(yuǎn)高于催化直燃爐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種組成、結(jié)構(gòu)合理，節(jié)能效果好，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，VOCs處理效率高的蓄熱式催化直燃系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種處理VOCs廢氣的蓄熱式催化直燃系統(tǒng)，其包括廢氣進(jìn)口管道、催化直燃室、煙氣出口管道、空氣進(jìn)口管道、空氣出口管道、引風(fēng)機(jī)、排氣筒，其特征是：所述催化直燃室頂部安裝防爆門，催化直燃室一端安裝主燃燒器，另一端安裝輔助燃燒器；所述廢氣進(jìn)口管道從安裝主燃燒器的一端進(jìn)入催化直燃室，處理后的廢氣通過煙氣出口管道和煙氣出口閥經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出，所述空氣進(jìn)口管道與廢氣進(jìn)口管道逆向安裝，從安裝助燃燃燒器的一端進(jìn)入催化直燃室，通過空氣出口管道經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出；所述催化直燃室內(nèi)的兩側(cè)各安裝一個(gè)熱電偶和一催化劑層，催化劑層之間安裝有至少兩層的蓄熱體層。

進(jìn)一步，本發(fā)明還設(shè)有一旁路管道和旁路閥，所述旁路管道并列安裝在廢氣進(jìn)口管道和催化直燃室外側(cè)，廢氣可直接通過旁路管道和旁路閥進(jìn)入引風(fēng)機(jī)。

進(jìn)一步，本發(fā)明還設(shè)有一煙氣再循環(huán)管道，所述引風(fēng)機(jī)排出的氣體通過煙氣再循環(huán)管道接入廢氣進(jìn)口管道，與廢氣一同引入催化直燃室，通過煙氣再循環(huán)閥控制煙氣再循環(huán)管道的流量。

進(jìn)一步，所述廢氣進(jìn)口管道上安裝有過濾器、廢氣進(jìn)口閥、阻火器、緩沖罐。

進(jìn)一步，所述蓄熱體層的通孔沿著催化直燃室長(zhǎng)度方向，每層蓄熱體層填滿與催化直燃室長(zhǎng)度方向垂直的截面，相鄰蓄熱體層之間的間隔為單個(gè)蓄熱體厚度的1-3倍，蓄熱體層的總厚度為催化直燃室長(zhǎng)度的10%-40%。

本發(fā)明采用上述組成結(jié)構(gòu)，將蓄熱體層裝到催化直燃爐內(nèi)，形成蓄熱式VOCs催化直燃系統(tǒng)。通過旁路煙道增加進(jìn)入催化燃燒室內(nèi)的風(fēng)量，從而改進(jìn)催化直燃室對(duì)廢氣量減小的適應(yīng)程度。通過蓄熱體蓄熱提高熱回收率，通過蓄熱體放熱降低燃燒器的燃料消耗，在有很高的VOCs處理效率時(shí)節(jié)能且運(yùn)行成本低于催化直燃爐；閥門不需要頻繁開閉，對(duì)閥門質(zhì)量和控制系統(tǒng)的要求低于蓄熱式催化氧化爐；本發(fā)明的催化直燃室體積稍大于沒有蓄熱體的催化直燃爐，但小于蓄熱式催化氧化爐，因此投資費(fèi)用遠(yuǎn)低于蓄熱式催化氧化爐。由此可見，對(duì)照現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明組成結(jié)構(gòu)合理，節(jié)能效果好，VOCs廢氣處理效率高，控制容易，造價(jià)低，運(yùn)行費(fèi)用也低。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中的標(biāo)號(hào)是：1.廢氣進(jìn)口管道，2.旁路管道，3.煙氣再循環(huán)管道，4.空氣進(jìn)口管道，5.空氣出口管道，6.催化直燃室，7.煙氣出口管道，8.引風(fēng)機(jī)，9.排氣筒。11.過濾器，12.廢氣進(jìn)口閥，13.阻火器，14.緩沖罐，21.旁路閥，31.煙氣再循環(huán)閥，41.空氣進(jìn)口閥，51.空氣出口閥，61.主燃燒器，62.防爆門，63.輔助熱電偶，64.主熱電偶，65.輔助燃燒器，66. 主催化劑層，67.蓄熱體層，68. 輔助催化劑層，71.煙氣出口閥。

具體實(shí)施方式

從圖1中可以看出，一種處理VOCs廢氣的蓄熱式催化直燃系統(tǒng)，其包括廢氣進(jìn)口管道1、旁路管道2、煙氣再循環(huán)管道3、催化直燃室6、空氣進(jìn)口管道4、空氣出口管道5、煙氣出口管道7、引風(fēng)機(jī)8、排氣筒9等。所述廢氣進(jìn)口管道1上安裝有過濾器11、廢氣進(jìn)口閥12、阻火器13和緩沖罐14；旁路管道2上安裝有旁路閥21；煙氣再循環(huán)管道3安裝有煙氣再循環(huán)閥31；空氣進(jìn)口管道4上安裝有空氣進(jìn)口閥41；空氣出口管道5上安裝有空氣出口閥51；煙氣出口管道7上安裝有煙氣出口閥71。

所述催化直燃室6頂部安裝防爆門62，防爆門62的作用是催化直燃室6內(nèi)爆炸時(shí)及時(shí)泄壓。催化直燃室一端安裝主燃燒器61，另一端安裝輔助燃燒器65；所述廢氣進(jìn)口管道1從安裝主燃燒器61的一端進(jìn)入催化直燃室6，處理后的廢氣通過煙氣出口管道7和煙氣出口閥71經(jīng)引風(fēng)機(jī)8排出，所述空氣進(jìn)口管道4與廢氣進(jìn)口管道1逆向安裝，從安裝輔助燃燒器65的一端進(jìn)入催化直燃室，通過空氣出口管道5經(jīng)引風(fēng)機(jī)8排出。

所述催化直燃室6內(nèi)的主燃燒器61一側(cè)安裝輔助熱電偶63和輔助催化劑層68，輔助燃燒器65一側(cè)安裝主熱電偶64和主催化劑層66。輔助催化劑層68和主催化劑層64之間安裝有至少兩層的蓄熱體層67。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述旁路管道2并列安裝在廢氣進(jìn)口管道1和催化直燃室6外側(cè)。具體是，所述旁路管道2的入口在過濾器11和廢氣進(jìn)口閥12之間的廢氣進(jìn)口管道1上，出口在煙氣出口閥71和引風(fēng)機(jī)8之間的煙氣出口管道7上。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述煙氣再循環(huán)管道3連接在引風(fēng)機(jī)8出口的煙氣出口管道7和緩沖罐14后的廢氣進(jìn)口管道1之間。所述引風(fēng)機(jī)8排出的氣體分為兩路，一路通過排氣筒排向大氣，一路通過煙氣再循環(huán)管道接入廢氣進(jìn)口管道1，與廢氣一同引入催化直燃室6，通過煙氣再循環(huán)閥31控制煙氣再循環(huán)管道3的流量。

進(jìn)一步，所述蓄熱體層67的通孔水平，即沿著催化直燃室6的長(zhǎng)度方向，每層蓄熱體層67均填滿催化直燃室6的縱向截面，氣流只能在通孔中流動(dòng)。相鄰蓄熱體層67之間的間隔為單個(gè)蓄熱體厚度的一倍以上，最好是1-3倍。目的是使氣流能更均勻的分布在催化直燃室6的縱向截面。蓄熱體層67的總厚度為催化直燃室6長(zhǎng)度的10%-40%。

本發(fā)明的工作過程包括吹掃，升溫，運(yùn)行和停機(jī)等四個(gè)階段。首先進(jìn)行吹掃階段：空氣進(jìn)口閥41和空氣出口閥51打開，引風(fēng)機(jī)8開啟，廢氣進(jìn)口閥12、煙氣出口閥71和煙氣再循環(huán)閥31關(guān)閉，旁路閥21根據(jù)有無VOCs廢氣排放開閉。引風(fēng)機(jī)8引入的空氣將主催化劑層66、蓄熱體層67和輔助催化劑層68內(nèi)殘留的VOCs吹出催化直燃室6。

吹掃階段完畢后，進(jìn)入升溫階段：輔助燃燒器65點(diǎn)火，將催化直燃室6內(nèi)的空氣加熱，隨著空氣在催化直燃室6內(nèi)的流動(dòng)，主催化劑層66、蓄熱體層67和輔助催化劑層68依次升溫；當(dāng)輔助熱電偶63探測(cè)的溫度達(dá)到設(shè)定值后，升溫階段結(jié)束，運(yùn)行階段開始。

運(yùn)行階段中廢氣進(jìn)口閥12和煙氣出口閥71開啟，空氣進(jìn)口閥41、空氣出口閥51和旁路閥21關(guān)閉，VOCs廢氣進(jìn)入催化直燃室6，主燃燒器61點(diǎn)火，輔助燃燒器65熄火。VOCs廢氣被主燃燒器61加熱，通過輔助催化劑層68時(shí)發(fā)生催化反應(yīng)，VOCs分解為二氧化碳和水并放熱，廢氣變?yōu)闊o污染的熱煙氣；熱煙氣流過蓄熱體層67和主催化劑層66，并將它們加熱；煙氣流出催化直燃室6，經(jīng)過引風(fēng)機(jī)8和排氣筒9排入大氣；當(dāng)主熱電偶64探測(cè)到溫度升高到設(shè)定值時(shí)，主燃燒器61熄火，此時(shí)輔助催化劑層68和蓄熱體層67仍有較高溫度，能繼續(xù)加熱廢氣，加熱后的VOCs通過主催化劑層66時(shí)被分解；隨著輔助催化劑層68和蓄熱體層67被廢氣冷卻，當(dāng)主熱電偶64探測(cè)到廢氣溫度接近主催化劑層66分解溫度的下限時(shí)，主燃燒器61再次點(diǎn)火，開始下一個(gè)循環(huán)。當(dāng)廢氣量低于催化直燃室6工作的最佳風(fēng)量范圍時(shí)，煙氣再循環(huán)閥31打開，部分流出引風(fēng)機(jī)8的煙氣進(jìn)入催化直燃室6，以使其風(fēng)量和溫度保持在最佳范圍內(nèi)。再循環(huán)的煙氣量由煙氣再循環(huán)閥31調(diào)節(jié)。當(dāng)催化直燃室6出現(xiàn)故障時(shí)，旁路閥21打開，廢氣進(jìn)口閥12、煙氣再循環(huán)閥31、空氣進(jìn)口閥41、空氣出口閥51和煙氣出口閥71關(guān)閉，廢氣直接通過引風(fēng)機(jī)8和排氣筒9排入大氣。

最后的停機(jī)階段：主燃燒器61和輔助燃燒器65熄火，空氣進(jìn)口閥41、空氣出口閥51和旁路閥21打開，廢氣進(jìn)口閥12、煙氣出口閥71和煙氣再循環(huán)閥31關(guān)閉?？諝膺M(jìn)入催化直燃室6，將主催化劑層66、蓄熱體層67和輔助催化劑層68殘留的VOCs吹出催化直燃室6，并降溫。當(dāng)輔助熱電偶63探測(cè)到溫度降到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉引風(fēng)機(jī)8；除了煙氣再循環(huán)閥31，其它閥門都關(guān)閉，系統(tǒng)停運(yùn)。

通過催化直燃室內(nèi)蓄熱體層的蓄熱，大大提高了催化直燃法的熱回收率；通過蓄熱體層放熱，只要在催化劑層的催化溫度范圍內(nèi)，燃燒器就不用開啟，從而節(jié)能并降低運(yùn)行成本；閥門成本和催化直燃室體積均小于蓄熱式催化氧化爐。另外，處理VOCs廢氣的蓄熱式催化直燃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以在現(xiàn)有催化直燃爐的基礎(chǔ)上改造，從而使本發(fā)明有廣闊的實(shí)用價(jià)值。