CN211925787U - 一种废气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种废气处理系统，属于废气处理领域。该系统包括废气预处理单元，还包括顺次设置的换热单元和催化燃烧单元；所述废气预处理单元出口与所述换热单元的升温入口相连通，所述换热单元的升温出口与所述催化燃烧单元的入口相连通，所述催化燃烧单元的出口与所述换热单元的降温入口相连通，所述换热单元的降温出口排空。本系统通过多床式蓄热床与催化燃烧独立设置，提高废气热量的利用率，能够在低浓度下维持系统的自运行，减少能源的消耗，同时占地面积小，运行费用低，操作和维护简便，安全性高，另外还可以实现余热利用。

Description

一种废气处理系统

技术领域

本实用新型涉及废气处理领域，尤其涉及一种废气处理系统。

背景技术

随着经济技术的发展，国家对能源需求越来越大，能源的结构也在发生着根本的变化，以往以石油化工为主要能源结构的形式随着石油的短缺也在发生着变化。

传统煤化工是通过煤在高温下结焦、焦化产生焦炭和煤气的工艺过程，现在的煤化工泛指新型的煤化工，新型煤化工是将煤通过不同的工艺技术直接或间接气化或者液化，最后生产甲醇或者汽柴油等能源产品，实现了煤的清洁能源转化。

煤在气化过程中的合成气主要成分有一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷和非甲烷总烃，煤气在下一步反应前需要进行脱碳，脱除二氧化碳，这股废气叫做脱碳尾气，脱碳工艺不同，脱碳尾气的非甲烷总烃浓度也有很大差异，几百到几千毫克不等。

脱碳尾气现在常规的普通处理工艺为RTO、TO、CO。常规燃烧工艺温度高，通常在800℃以上，而且需要有明火加热安全性不高，采用电加热则能耗高。而常规的CO由于废气中浓度低时，不能实现废气的自供热燃烧，能耗较高。常规的TO炉由于该废气浓度较低不能直接燃烧需要补充燃料燃烧，同样存在安全性不高和燃料浪费的现象。

同时，常规的催化燃烧工艺催化剂温升控制困难，容易造成催化剂超温等。

目前，市面上也出现了蓄热式催化燃烧一体式结构的设备，即在蓄热陶瓷的顶部铺设一层催化剂，由于一般陶瓷需要3个床或者更多，催化剂分散布置。导致催化反应分风和效率都不均匀，而且催化反应分为两步反应，会降低催化剂的利用率，增加投资和能耗。同时，一体式结构不利用设备维护和维修。

更重要的是，由于换热设备和整体工艺结构结合方面的效率问题，一般还需要在催化燃烧前设置电辅助升温设备，增加了工序和成本。

有鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种废气处理系统，以解决上述问题，通过多床式蓄热床与催化燃烧独立设置，提高废气热量的利用率，能够在低浓度下维持系统的自运行，减少能源的消耗，同时占地面积小，运行费用低，操作和维护简便，安全性高，另外还可以实现余热利用。

为实现以上目的，本实用新型特采用以下技术方案：

一种废气处理系统，包括废气预处理单元，还包括顺次设置的换热单元和催化燃烧单元；

所述废气预处理单元出口与所述换热单元的升温入口相连通，所述换热单元的升温出口与所述催化燃烧单元的入口相连通，所述催化燃烧单元的出口与所述换热单元的降温入口相连通，所述换热单元的降温出口排空。

所述换热单元为蓄热式换热器；所述催化燃烧单元为催化燃烧器。

所述蓄热式换热器为多个蓄热床并列结构，优选为三床结构；每个蓄热床单独布置。

优选地，所述蓄热床为陶瓷蓄热床。蓄热床中填充蓄热陶瓷，陶瓷填充厚度为1.2m-1.5m之间。

所述蓄热床床体上方和下方均设有均风格栅。均风格栅为喇叭形格栅，能够使废气均匀通过传统，保证蓄热和催化燃烧的效率。

所述蓄热床还连接有吹扫风机，所述吹扫风机的入口与所述蓄热床的降温出口连通，所述吹扫风机的出口接入所述废气预处理单元出口与所述换热单元的升温入口之间的管路。吹扫风机采用经过催化燃烧后的废气对蓄热床进行吹扫。随后，将吹扫后的废气与废气预处理单元出来的废气混合后重新进入系统处理。

每个蓄热床上下方均分别设置有进出阀门，阀门通过切换完成蓄热、放热和吹扫之间切换。

为减少散热防止陶瓷蓄热床外表面温度超过60℃。陶瓷蓄热床之间和两侧采用保温材料内衬。

所述催化燃烧单元的入口设有均风装置。优选地，所述均风装置为导流叶。

所述催化燃烧单元的出口与所述换热单元的降温入口之间还设有高温旁通管道。

所述废气预处理单元包括顺次连接的气液分离器和废气冷却器。优选地，所述废气预处理单元还包括设于所述气液分离器上游的阻火器。

所述废气预处理单元上游还设有应急旁通管道。优选地，应急旁通管道设于所述阻火器和所述气液分离器之间的管路上。

所述废气预处理单元与所述换热单元之间还设有空气补充单元。

优选地，所述空气补充单元包括空气风机。

优选地，所述空气补充单元还包括设于所述空气风机上游的空气过滤器。

所述废气经所述废气预处理单元预处理后，进入所述换热单元升温，所述换热单元实现放热；升温后的废气进入所述催化燃烧单元完成对非甲烷总烃的转化，燃烧后的高温废气进入所述换热单元降温后排空，同时实现所述换热单元的蓄热。

优选地，放热和蓄热过程同时进行。

所述废气在进入所述催化燃烧单元之前，检测其可燃气含量，如超过安全下限，则所述废气通过应急旁通管道排空。

所述废气在预处理单元依次经气液分离和废气冷却。

所述废气在进入所述蓄热床之前，通过所述空气补充单元补入空气，控制混合后的废气中氧含量在3-6％之间；所述混合后的废气经所述蓄热床升温后达到300-350℃。

当废气中可燃物含量较高时，所述催化燃烧单元出来的高温废气在进入所述蓄热床之前一部分进入高温旁通管道，进行余热回收和利用。

本实用新型较现有工艺技术有如下优势：

1、通过多床式蓄热床与催化燃烧独立设置，提高废气热量的利用率，相比RTO减少能源的消耗，同时占地面积小，运行费用低。

2、相比传统CO，本技术方案能够在低浓度下维持系统的自运行，能够大大的降低运行费用。

3、通过在蓄热床上下方设置均风格栅，均风格栅为特殊结构的喇叭形格栅，能够使废气均匀通过传统，保证蓄热和催化燃烧的效率。在催化剂床层设置均风装置，能够使废气均匀通过催化床，保证了催化燃烧的效率。

4、通过蓄热床与应急旁通管道的结合，提高了系统的安全性。

5、通过设置高温旁通管道，进一步降低能耗，实现了余热利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1的废气处理系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、废气总管；2、废气入口管道阀门；3、气液分离器；4、废气冷却器；5、阻火器；6、蓄热式换热器；7、蓄热陶瓷；8、均风格栅；9、催化燃烧器；10、催化剂；11、导流叶；12、余热利用锅炉；13、烟囱；14、吹扫风机；15、空气过滤器；16、空气风机；17、应急排空阀门；18、应急旁通管道；19、压缩空气管道；20、氮气吹扫管道；21、高温旁通管道。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

一种废气处理系统，如图1所示，包括废气预处理单元，还包括顺次设置的蓄热式换热器6和催化燃烧器9。

所述废气预处理单元出口与蓄热式换热器6的升温入口相连通，蓄热式换热器6的升温出口与催化燃烧器9的入口相连通，催化燃烧器9的出口与蓄热式换热器6的降温入口相连通，蓄热式换热器6的降温出口经烟囱13排空。

在本实施例中，蓄热式换热器6为多个蓄热床并列结构，优选为三床结构；每个蓄热床单独布置。

在优选的实施例中，蓄热床为陶瓷蓄热床。蓄热床中填充蓄热陶瓷，陶瓷填充厚度为1.2m-1.5m之间。

蓄热床床体上方和下方均设有均风格栅8。均风格栅8为喇叭形格栅，能够使废气均匀通过传统，保证蓄热和催化燃烧的效率。

蓄热式换热器6还连接有吹扫风机14，吹扫风机14的入口通过阀门与蓄热式换热器6的降温出口连通，吹扫风机14的出口接入所述废气预处理单元出口与蓄热式换热器6的升温入口之间的管路。吹扫风机14采用经过催化燃烧后的废气对蓄热床进行吹扫。随后，将吹扫后的废气与废气预处理单元出来的废气混合后重新进入系统处理。

每个蓄热床上下方均分别设置有进出阀门，阀门通过切换完成蓄热、放热和吹扫之间切换。

催化燃烧器9内部装填催化剂10。在本实施例中，催化燃烧器9的入口设有导流叶11。

催化燃烧器9的出口与蓄热式换热器6的降温入口之间还设有高温旁通管道21。

在本实施例中，还可以由高温旁通管道21外接余热利用锅炉12进行余热利用。

所述废气预处理单元包括顺次连接的气液分离器3和废气冷却器4。在本实施例中，所述废气预处理单元还包括设于气液分离器3上游的阻火器5。

所述废气预处理单元上游还设有应急旁通管道18，可通过打开应急排空阀门17应急排空。

废气冷却器4与蓄热式换热器6之间还设有空气补充单元。

本实施例中，所述空气补充单元包括空气风机16以及设于空气风机16上游的空气过滤器15。

本系统中还可在废气冷却器4的下游接入氮气吹扫管道20和压缩空气管道19，用于开停工吹扫和试漏试压。

具体的废气处理方法如下：

打开废气入口管道阀门2，所述废气经废气总管1进入气液分离器3。气液分离器3为旋流板形式，旋流板为外旋式旋流板，用于去除废气中携带的液滴，气液分离器3顶部设置丝网除沫器进一步去除废气中的液态水。

经过气液分离器3后的废气进入废气冷却器4，废气冷却器4用于调节废气的温度和湿度，由于催化燃烧对水分含量敏感，一般控制废气中水分含量体积比低于10％，温度在40℃以下。在进入气液分离器3之前通过阻火器5防止回火，保证安全设置，阻火器5一般选用阻氢气防爆轰型阻火器。

由于脱碳尾气中含有大量的二氧化碳，废气中氧含量低，因此，需要补充废气中非甲烷总烃燃烧需要的氧气。氧气通过空气风机16将空气通过管道送入废气管道与原有废气混合。同时补充空气前后优选各设置一台氧含量检测仪，通过废气中氧含量变频调节空气风机16的频率。同时，氧含量检测仪需要预留出2秒的反应时间，通过两台氧含量检测仪反馈信号控制补充空气量来调节废气中氧含量在3％-6％之间。

随后，废气由蓄热式换热器6的升温入口进入蓄热式换热器6吸热，废气升温至300-350℃，蓄热式换热器6实现放热。

由于脱碳尾气中氢气等可燃气含量较高，进入催化燃烧器9的废气需要控制安全下限(通常是爆炸下限的25％)，优选地，废气管道设置双LEL检测报警仪，当双LEL检测报警仪任意一个仪器超过设定报警值时，废气通过应急排空阀门17和应急旁通管道18排放进入烟囱13。检测报警仪设置需要预留2秒的反应时间，以保证有足够的反应时间防止超过设置浓度值的废气进入后续的催化燃烧单元产生危险。

升温后的废气进入催化燃烧器9后，催化燃烧器9内设置有催化剂10，催化剂为贵金属Pt、Pd类催化剂，贵金属催化剂可以在高空速(20000h^-1-40000h^-1)下完成对非甲烷总烃的转化。在催化剂存在的条件下，有机物的起燃点可以大大降低，大部分的起燃点低于300℃。废气经过催化燃烧器9的催化剂床层，在催化剂床层上进行表面反应，将废气中的非甲烷总烃完全燃烧转化成二氧化碳和水。由于催化燃烧器9中反应温度较高，催化燃烧器9内衬保温材料，防止热量散失。同时，为保证废气进入催化剂床层的均匀性，催化燃烧器9入口设置有导流叶11，导流叶11通过流场模拟能够将进入催化燃烧器9的废气平均分布，使废气以均匀的流速恒速的通过催化燃烧器9，不会产生偏流，增加催化燃烧器9的转化效率。

废气经过催化燃烧器9后，废气中的有机物燃烧放出热量，废气温度升高，升高温度后的废气通过蓄热式换热器6的降温入口进入蓄热式换热器6放热。之后，燃烧后的高温废气降温后经烟囱13排空，同时实现蓄热式换热器6的蓄热。废气管道为内保温高温管道，减少热量散失。此时，可以切换阀门，利用吹扫风机14将一部分放热后的高温废气对蓄热床进行吹扫。随后，将吹扫后的废气与废气预处理单元出来的废气混合后重新进入系统处理，从而完成蓄热、放热、吹扫过程。

当废气中可燃物含量较高时，会导致经过催化燃烧器9燃烧后的废气温升过大。导致废气经过换热后使进入催化燃烧器9的废气温度超过设定值。最终导致催化剂超温。催化燃烧器9出来的高温废气在进入蓄热式换热器6之前一部分进入高温旁通管道21，在本实施例中，还可以外接余热利用锅炉12，用于利用废气的富余热量产生蒸汽，产生的蒸汽可以并入蒸汽管网，具有显著的经济效益。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种废气处理系统，包括废气预处理单元，其特征在于，还包括顺次设置的换热单元和催化燃烧单元；

所述废气预处理单元出口与所述换热单元的升温入口相连通，所述换热单元的升温出口与所述催化燃烧单元的入口相连通，所述催化燃烧单元的出口与所述换热单元的降温入口相连通，所述换热单元的降温出口排空。

2.根据权利要求1所述的废气处理系统，其特征在于，所述换热单元为蓄热式换热器。

3.根据权利要求2所述的废气处理系统，其特征在于，所述蓄热式换热器为多个蓄热床并列结构，每个蓄热床单独布置。

4.根据权利要求3所述的废气处理系统，其特征在于，所述蓄热床床体上方和下方均设有均风格栅。

5.根据权利要求4所述的废气处理系统，其特征在于，所述蓄热床还连接有吹扫风机，所述吹扫风机的入口与所述蓄热床的降温出口连通，所述吹扫风机的出口接入所述废气预处理单元出口与所述换热单元的升温入口之间的管路。

6.根据权利要求1所述的废气处理系统，其特征在于，所述催化燃烧单元的入口设有均风装置。

7.根据权利要求1所述的废气处理系统，其特征在于，所述催化燃烧单元的出口与所述换热单元的降温入口之间还设有高温旁通管道。

8.根据权利要求1所述的废气处理系统，其特征在于，所述废气预处理单元包括顺次连接的气液分离器和废气冷却器。

9.根据权利要求1项所述的废气处理系统，其特征在于，所述废气预处理单元上游还设有应急旁通管道。

10.根据权利要求1所述的废气处理系统，其特征在于，所述废气预处理单元与所述换热单元之间还设有空气补充单元。

Images