本發(fā)明涉及一種廢氣處理系統(tǒng)，尤其涉及一種揮發(fā)性有機(jī)物廢氣蓄熱氧化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在印刷、包裝、噴涂、化工和其它很多工業(yè)領(lǐng)域中都會(huì)產(chǎn)生含有一定濃度揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds，簡(jiǎn)稱(chēng)VOCs）的廢氣。這些廢氣如果不經(jīng)過(guò)完善的凈化處理就排放到環(huán)境中，會(huì)嚴(yán)重影響區(qū)域的空氣質(zhì)量和人們的身體健康，是迫切需要解決的環(huán)保問(wèn)題。
目前國(guó)內(nèi)外處理?yè)]發(fā)性有機(jī)物廢氣的技術(shù)，主要包括吸附、冷凝、吸收、膜分離、生物降解、光催化降解、等離子體和燃燒等。在上述方法中，以活性炭吸附法和燃燒法的應(yīng)用最為廣泛。
活性炭吸附的運(yùn)行操作簡(jiǎn)單、初期投資低是其最大的優(yōu)點(diǎn)，而運(yùn)行過(guò)程中活性炭的購(gòu)置費(fèi)用較高、廢棄活性炭需作危廢處理是其美中不足之處，如果所吸附的VOCs不具有回收價(jià)值，活性炭再生成本高，會(huì)進(jìn)一步增加活性炭廢棄的速度和處理成本。
燃燒法的突出優(yōu)勢(shì)在于VOCs經(jīng)過(guò)燃燒（或氧化）反應(yīng)，可以被充分轉(zhuǎn)化為無(wú)害的CO2和H2O等小分子物質(zhì)，最大程度地實(shí)現(xiàn)無(wú)害化，發(fā)展十分迅速，具有廣闊的應(yīng)用前景。
燃燒法主要包括直接燃燒、蓄熱燃燒和蓄熱式催化燃燒。直接燃燒法要求廢氣中VOCs濃度較高，多數(shù)廢氣都難以滿(mǎn)足該條件。蓄熱燃燒，即通常說(shuō)的RTO技術(shù)（Regenerative Thermal Oxidation），是利用陶瓷球或蜂窩陶瓷作為蓄熱體，將燃燒后煙氣的熱量蓄積在蓄熱體中，經(jīng)過(guò)流向切換后，高溫蓄熱體向待處理廢氣放出熱量，把廢氣加熱到其中揮發(fā)性有機(jī)物的燃燒溫度以上，使揮發(fā)性有機(jī)物氧化分解，具有良好的節(jié)能效果。蓄熱式催化燃燒法是進(jìn)一步在蓄熱體表面負(fù)載催化劑，進(jìn)一步降低反應(yīng)溫度，以便處理更低濃度(一般在500-3000 mg/Nm3之間)的有機(jī)廢氣。
蓄熱燃燒技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中存兩個(gè)技術(shù)難題：一是蓄熱體的啟動(dòng)加熱，以及裝置運(yùn)行過(guò)程中適應(yīng)VOCs濃度波動(dòng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)問(wèn)題。二是在流向切換過(guò)程中，易導(dǎo)致入口側(cè)少量還未進(jìn)入高溫區(qū)氧化的廢氣被直接反吹出去，導(dǎo)致排出裝置的氣體中VOCs濃度升高，降低廢氣凈化效果，甚至達(dá)不到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。目前解決這個(gè)問(wèn)題的技術(shù)措施主要是多室蓄熱體冗余布置技術(shù)，比如三室布置，第一室中廢氣被高溫蓄熱體加熱后氧化，到第二室中把熱量放出給低溫蓄熱體后排出，第三室中蓄熱體用清潔空氣進(jìn)行吹掃備用；一個(gè)周期結(jié)束后，廢氣從第二室進(jìn)入、第三室排出，第一室進(jìn)入吹掃備用狀態(tài)，如此周期性切換。如果沒(méi)有第三室，則流向切換時(shí)，廢氣從第二室進(jìn)入、第一室排出，則第一室入口端還有少量廢氣未進(jìn)入高溫區(qū)反應(yīng)就被直接反吹出去。多室蓄熱體冗余布置技術(shù)可以有效提高凈化效果，但也因蓄熱體冗余布置而增大了設(shè)備體積和造價(jià)。
因此，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行調(diào)節(jié)方便的揮發(fā)性有機(jī)物廢氣蓄熱氧化裝置，對(duì)于推動(dòng)揮發(fā)性有機(jī)物廢氣治理有積極作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行調(diào)節(jié)方便的揮發(fā)性有機(jī)物廢氣蓄熱氧化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物廢氣進(jìn)行凈化處理，解決流向切換時(shí)廢氣凈化效果下降問(wèn)題，克服多室蓄熱體冗余布置導(dǎo)致成本上升的不足。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種揮發(fā)性有機(jī)物廢氣蓄熱氧化系統(tǒng)，包括爐體、電加熱裝置、風(fēng)機(jī)、蓄熱體、閥門(mén)，所述爐體的左側(cè)煙道和右側(cè)煙道中分別布置有蓄熱體，爐體的中部煙道中布置電加熱裝置；所述風(fēng)機(jī)的進(jìn)口通過(guò)進(jìn)氣閥門(mén)連接廢氣進(jìn)氣管，風(fēng)機(jī)的出口分成兩路：一路通過(guò)閥門(mén)依次連通爐體的左側(cè)煙道中的蓄熱體、電加熱裝置、爐體的右側(cè)煙道中的蓄熱體、排放閥門(mén)，形成正向廢氣蓄熱氧化運(yùn)行狀態(tài)路徑；另一路通過(guò)另一閥門(mén)依次連通爐體的右側(cè)煙道中的蓄熱體、電加熱裝置、爐體的左側(cè)煙道中的蓄熱體、排放閥門(mén)，形成反向廢氣蓄熱氧化運(yùn)行狀態(tài)路徑；兩個(gè)廢氣蓄熱氧化運(yùn)行狀態(tài)路徑之間進(jìn)行周期性切換，使廢氣經(jīng)過(guò)蓄熱體和電加熱器時(shí)被加熱，其中的揮發(fā)性有機(jī)物被氧化去除，凈化后的高溫氣體再流經(jīng)另一個(gè)蓄熱體放熱，并蓄積熱量，氣體溫度降低后，通過(guò)排放閥門(mén)排出；所述進(jìn)氣閥門(mén)與排放閥門(mén)之間串接循環(huán)閥門(mén)，構(gòu)成氣體循環(huán)回路，使流向切換時(shí)反吹出的揮發(fā)性有機(jī)物廢氣循環(huán)進(jìn)入爐體內(nèi)進(jìn)行處理，避免反吹出的揮發(fā)性有機(jī)物廢氣直接排放導(dǎo)致凈化效果下降，保證揮發(fā)性有機(jī)物焚毀去除率。
所述風(fēng)機(jī)為變頻風(fēng)機(jī)，通過(guò)頻率調(diào)節(jié)控制廢氣流量。
本發(fā)明的有益效果是：采用上述技術(shù)方案，可高效焚毀去除廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物；通過(guò)電加熱裝置在啟動(dòng)階段進(jìn)行蓄熱體加熱，把溫度提升到運(yùn)行溫度，在廢氣處理過(guò)程中作為低VOCs濃度時(shí)的輔助加熱手段，維持反應(yīng)溫度，保證VOCs焚毀去除率，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便；通過(guò)布置循環(huán)閥門(mén)，可使?fàn)顟B(tài)切換時(shí)反吹出的廢氣循環(huán)到風(fēng)機(jī)入口，再進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)行處理，避免了反吹出的廢氣直接排放導(dǎo)致廢氣凈化效果下降，不需進(jìn)行蓄熱體冗余布置，降低了設(shè)備體積和投資成本。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的揮發(fā)性有機(jī)物廢氣蓄熱氧化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示，在本發(fā)明的揮發(fā)性有機(jī)物廢氣蓄熱氧化系統(tǒng)中，包括爐體1、電加熱裝置2、左蓄熱體3、右蓄熱體4、閥門(mén)一5、風(fēng)機(jī)6、閥門(mén)二7、閥門(mén)三8、閥門(mén)四9、閥門(mén)五10、閥門(mén)六11、閥門(mén)七12。左蓄熱體3布置在爐體1的左側(cè)煙道中，右蓄熱體4布置在爐體1的右側(cè)煙道中，爐體1的中部煙道中布置電加熱裝置2。閥門(mén)一5與風(fēng)機(jī)6入口連接，風(fēng)機(jī)6出口分兩路，一路通過(guò)閥門(mén)二7連接到爐體1左側(cè)煙道，一路通過(guò)閥門(mén)三8連接到爐體1右側(cè)煙道，閥門(mén)三8出口還與閥門(mén)五10、閥門(mén)七12依次連接，閥門(mén)四9串接在閥門(mén)二7和閥門(mén)七12之間，閥門(mén)六11串接在閥門(mén)一5和閥門(mén)七12之間。
該揮發(fā)性有機(jī)物廢氣蓄熱氧化系統(tǒng)的工作原理為：
開(kāi)啟電加熱裝置2，將爐體1內(nèi)部加熱到設(shè)定的反應(yīng)溫度后啟動(dòng)風(fēng)機(jī)6，開(kāi)始引入廢氣。在一個(gè)換向周期的前半周期中，運(yùn)行狀態(tài)Ⅰ是廢氣依次流經(jīng)閥門(mén)一5、風(fēng)機(jī)6、閥門(mén)二7、左蓄熱體3、電加熱器2、右蓄熱體4、閥門(mén)五10和閥門(mén)七12，其余閥門(mén)關(guān)閉，廢氣經(jīng)過(guò)左蓄熱體3和電加熱器2時(shí)被加熱，其中的揮發(fā)性有機(jī)物被氧化去除，凈化后的高溫氣體再流經(jīng)右蓄熱體4時(shí)，向右蓄熱體4放熱，熱量蓄積在右蓄熱體4中，氣體溫度降低后，再流過(guò)閥門(mén)五10和閥門(mén)七12排出；在后半周期中，切換到運(yùn)行狀態(tài)Ⅱ，即廢氣依次流經(jīng)閥門(mén)一5、風(fēng)機(jī)6、閥門(mén)三8、右蓄熱體4、電加熱器2、左蓄熱體3、閥門(mén)四9和閥門(mén)七12，其余閥門(mén)關(guān)閉，廢氣經(jīng)過(guò)右蓄熱體4和電加熱器2時(shí)被加熱，其中的揮發(fā)性有機(jī)物被氧化去除，凈化后的高溫氣體再流經(jīng)左蓄熱體3時(shí)，向左蓄熱體3放熱，熱量蓄積在左蓄熱體3中，氣體溫度降低后，再流過(guò)閥門(mén)四9和閥門(mén)七12排出。運(yùn)行狀態(tài)Ⅱ和運(yùn)行狀態(tài)Ⅰ之間進(jìn)行周期性切換。
運(yùn)行狀態(tài)Ⅰ和運(yùn)行狀態(tài)Ⅱ之間進(jìn)行切換操作時(shí)，短暫關(guān)閉閥門(mén)七12，打開(kāi)閥門(mén)六11，構(gòu)成氣體再循環(huán)回路，使流向切換時(shí)反吹出的廢氣不經(jīng)過(guò)閥門(mén)七12直接排放，而是經(jīng)閥門(mén)六11全部循環(huán)到風(fēng)機(jī)6入口，然后再關(guān)閉閥門(mén)六11，打開(kāi)閥門(mén)七12，完成狀態(tài)過(guò)渡。
運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)廢氣中VOCs濃度很低，放熱量不足以維持反應(yīng)溫度時(shí)，可通過(guò)電加熱裝置2進(jìn)行輔助加熱；廢氣流量可通過(guò)改變風(fēng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。
本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
（1）通過(guò)蓄熱體對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物氧化放熱量的高效回收，維持爐體內(nèi)的反應(yīng)溫度，高效焚毀去除廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物，尤其適合VOCs濃度在1500~10000 mg/Nm3的揮發(fā)性有機(jī)物廢氣凈化處理；
（2）利用電加熱裝置在啟動(dòng)階段進(jìn)行蓄熱體加熱，把溫度提升到運(yùn)行溫度，在廢氣處理過(guò)程中作為低VOCs濃度時(shí)的輔助加熱手段，維持反應(yīng)溫度，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便；
（3）通過(guò)布置氣體再循環(huán)回路，可使流向切換時(shí)反吹出的廢氣循環(huán)進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)行處理，避免了反吹出的廢氣直接排放導(dǎo)致廢氣凈化效果下降，不需進(jìn)行蓄熱體冗余布置，保證VOCs焚毀去除率，降低了設(shè)備體積和投資成本。