CN106237800A - 挥发性有机物废气熔盐氧化*** - Google Patents

挥发性有机物废气熔盐氧化*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种挥发性有机物废气熔盐氧化***，熔盐氧化炉进料口连接贮存有无机盐的无机盐贮槽，熔盐氧化炉的内壁面上布置电加热装置，启动加热阶段时，电加热装置把无机盐贮槽中的无机盐加热、熔融，并逐渐加入熔盐氧化炉中；所述熔盐氧化炉的下部布置喷嘴组，熔盐氧化炉的出口烟道中布置热交换器，热交换器的有机废气出口连接到喷嘴组入口。该***优选碳酸盐和硝酸盐组成的多元混合熔盐为蓄热和反应介质，可使反应温度降低到600℃以下，高效回收挥发性有机物氧化放出的热量，维持连续运行过程中所需的熔盐温度，改善热交换器运行条件，减少***中的运动部件，控制酸性气体排放，是一种高效、节能、环保的挥发性有机物废气治理***。

Description

挥发性有机物废气熔盐氧化***
技术领域
本发明涉及一种废气处理***，尤其是一种挥发性有机物熔盐氧化***。
背景技术
在印刷、包装、喷涂、化工和其它很多工业领域中都会产生含有一定浓度挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，简称VOCs）的废气。这些废气如果不经过完善的净化处理就排放到环境中，会严重影响区域的空气质量和人们的身体健康，是迫切需要解决的环保问题。
目前国内外处理挥发性有机物废气的技术，主要包括吸附、冷凝、吸收、膜分离、生物降解、光催化降解、等离子体和燃烧等。在上述方法中，以活性炭吸附法和燃烧法的应用最为广泛。
活性炭吸附的运行操作简单、初期投资低是其最大的优点，而运行过程中活性炭的购置费用较高、废弃活性炭需作危废处理是其美中不足之处，如果所吸附的VOCs不具有回收价值，活性炭再生成本高，会进一步增加活性炭废弃的速度和处理成本。
燃烧法的突出优势在于VOCs经过燃烧（或氧化）反应，可以被充分转化为无害的CO2和H2O等小分子物质，最大程度地实现无害化，发展十分迅速，具有广阔的应用前景。
燃烧法主要包括直接燃烧、蓄热燃烧和蓄热式催化燃烧。直接燃烧法要求废气中VOCs浓度较高，多数废气都难以满足该条件。蓄热燃烧，即通常说的RTO技术（RegenerativeThermal Oxidation），是利用陶瓷球或蜂窝陶瓷作为蓄热体，将燃烧后烟气的热量蓄积在蓄热体中，经过流向切换后，高温蓄热体向待处理废气放出热量，把废气加热到其中挥发性有机物的燃烧温度以上，使挥发性有机物氧化分解，具有良好的节能效果。蓄热式催化燃烧法是进一步在蓄热体表面负载催化剂，进一步降低反应温度，以便处理更低浓度(一般在500-3000 mg/Nm3之间)的有机废气。
蓄热燃烧技术应用过程中仍存在一些难点问题：一是换向***复杂，高频换向操作对各部件的密封性能、响应速率和使用寿命等都有很高的要求；二是废气中的固体颗粒物易堵塞蜂窝体中的流道，影响***正常工作；三是燃烧产物中VOCs、CO、PAH等不完全燃烧产物的浓度要达到相关环保标准的排放要求，需维持800℃乃至更高的反应温度，当废气中VOCs浓度较低时，氧化放热量小，而装置散热量和烟气排出时带走的热量相对较大，通常无法实现这种温度水平下的自维持，需要提供辅助燃料、外部加热热源或有机废气预浓缩***。
对于蓄热式催化燃烧技术，使用催化剂可以达到充分降低反应温度和能耗的目的，但是催化剂一般具有选择性，制备比较复杂，价格较高。而挥发性有机物废气中的挥发性有机物种类较多，要获得具有广泛催化活性、成本低廉、不易中毒、可使用周期长的催化剂也较困难。
因此，进一步发展挥发性有机物热氧化处理技术，实现较低温度下挥发性有机物的高效氧化，降低反应能耗，控制二次污染物的生成，对于推动挥发性有机物废气治理有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够在较低反应温度下高效净化挥发性有机物废气的熔盐氧化***，该***既可利用熔盐进行蓄热并强化挥发性有机物氧化，降低反应温度，还可高效回收挥发性有机物氧化放出的热量，克服常规有机废气蓄热燃烧技术中存在的换向***复杂、反应温度高的不足，避免采用价格昂贵的催化剂。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种挥发性有机物废气熔盐氧化***，包括无机盐贮槽、熔盐氧化炉、热交换器、喷嘴组、电加热装置，所述熔盐氧化炉进料口连接贮存有无机盐的无机盐贮槽，熔盐氧化炉的内壁面上布置电加热装置，启动加热阶段时，电加热装置把无机盐贮槽中的无机盐加热、熔融，并逐渐加入熔盐氧化炉中；所述熔盐氧化炉的下部布置喷嘴组，熔盐氧化炉的出口烟道中布置热交换器，热交换器的有机废气出口连接到喷嘴组入口，启动加热结束后，挥发性有机物废气流入热交换器废气侧入口B，预热后再流经喷嘴组均匀分配到熔盐氧化炉中的熔盐内进行氧化反应，使废气中的挥发性有机物充分氧化为水和二氧化碳无害物质，从熔盐中逸出的高温烟气，流过热交换器烟气侧，将热量传递给废气，提高废气进入熔盐时的温度，充分回收挥发性有机物氧化放出的热量，用于维持熔盐内的反应温度，逐渐减小电加热装置的加热功率到零，进入自维持的连续稳定运行状态；从热交换器流出的低温烟气，从熔盐氧化炉的烟气排出口C排出。
***运行过程中，所述熔盐氧化炉通过熔盐氧化炉的下部熔盐排出口D排出熔盐，或通过无机盐贮槽向熔盐氧化炉中补充无机盐，以稳定熔盐成分。
所述无机盐为碳酸盐和硝酸盐的多元混合体。
所述挥发性有机物废气与熔盐氧化炉中的熔盐进行氧化反应的反应温度为500-600℃。
本发明的有益效果是：采用上述技术方案，碳酸盐和硝酸盐的多元混合体系可在600℃以下达到熔融状态，熔盐中的碳酸根离子和硝酸根离子可以强化废气中的氧气转为为氧化性很强的过氧根离子和超氧根离子，从而使挥发性有机物在600℃以下充分氧化分解，相比于常规蓄热燃烧800℃以上的反应温度，对废气预热温度和热交换器设计的要求大幅降低，避免了采用以陶瓷球或蜂窝陶瓷为换热元件的蓄热式热交换器所需的复杂换向***，减少了***中的运动部件，也避免了采用催化剂产生的高成本问题。当废气中含有硫、氯等元素时，反应过程中可以与熔盐反应而被固定，从而控制HCl、SO2等酸性气体的排放。
附图说明
图1为本发明的挥发性有机物废气熔盐氧化***结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，在本发明的挥发性有机物废气熔盐氧化***中，包括无机盐贮槽1、熔盐氧化炉2、热交换器3、喷嘴组4、电加热装置5。无机盐贮槽1连接到熔盐氧化炉2进料口，熔盐氧化炉2的内壁面上布置电加热装置5，熔盐氧化炉2的下部布置喷嘴组4，熔盐氧化炉2的出口烟道中布置热交换器3。热交换器3的有机废气出口连接到喷嘴组4入口，喷嘴组4的出口与熔盐氧化炉2内部相通。
该挥发性有机物废气熔盐氧化***的工作原理为：
把碳酸盐和硝酸盐的混合物通过无机盐贮槽1的进料口A贮存在无机盐贮槽1中，在***启动加热阶段把无机盐贮槽1中的无机盐逐渐加入熔盐氧化炉2中，使无机盐被电加热装置5加热到500-600℃并熔融;启动加热结束后，使挥发性有机物废气流入热交换器3废气侧入口B，预热后再流经喷嘴组4均匀分配到熔盐氧化炉2中的熔盐内进行氧化反应，使废气中的挥发性有机物充分氧化为水和二氧化碳等无害物质，从熔盐中逸出的高温烟气，流过热交换器3烟气侧，将热量传递给废气，提高废气进入熔盐时的温度，充分回收挥发性有机物氧化放出的热量，用于维持熔盐内的反应温度，逐渐减小电加热装置5的加热功率到零，***进入自维持的连续稳定运行状态。从热交换器3流出的低温烟气，从熔盐氧化炉2的烟气排出口C排出。***运行过程中，可从熔盐氧化炉2下部熔盐排出口D排出熔盐，或通过无机盐贮槽1向熔盐氧化炉2中补充无机盐，以稳定熔盐成分。
本***具有以下特点：
（1）碳酸盐和硝酸盐的多元混合体系可在600℃以下达到熔融状态，是优良的蓄热载体。当废气中VOCs浓度在一定范围内波动时，可减轻反应温度的波动，维持反应稳定。
（2）熔盐也是优良的反应介质。和一般的陶瓷球或蜂窝陶瓷等蓄热元件不同，熔盐中的碳酸根离子和硝酸根离子还可以通过化学反应强化废气中的氧气转为为氧化性很强的过氧根离子和超氧根离子，从而使挥发性有机物在600℃以下充分氧化分解，从而降低反应温度。
（3）相比于常规蓄热燃烧800℃以上的反应温度，本专利提出的熔盐氧化***对废气预热温度和热交换器设计的要求显著降低，避免了采用以陶瓷球或蜂窝陶瓷为换热元件的蓄热式热交换器所需的复杂换向***，减少了***中的运动部件，提高了***的可靠性，也避免了采用催化剂产生的高成本问题。
（4）当废气中含有硫、氯等元素时，反应过程中可以与熔盐反应而被固定，从而抑制二噁英等有毒有害不完全燃烧产物生成，控制HCl、SO2等酸性气体的排放，无需采用专门的酸性气体脱除装置。
（5）当废气中含固体颗粒物时，可以被阻留在熔盐中，固体颗粒物中的有机成分可充分燃尽。
（6）可调节无机盐组成和反应温度，适应不同VOCs成分和浓度的废气处理需要。

Claims (4)

1.一种挥发性有机物废气熔盐氧化***，包括无机盐贮槽（1）、熔盐氧化炉（2）、热交换器（3）、喷嘴组（4）、电加热装置（5），其特征在于：所述熔盐氧化炉（2）进料口连接贮存有无机盐的无机盐贮槽（1），熔盐氧化炉（2）的内壁面上布置电加热装置（5），启动加热阶段时，电加热装置（5）把无机盐贮槽（1）中的无机盐加热、熔融，并逐渐加入熔盐氧化炉（2）中；所述熔盐氧化炉（2）的下部布置喷嘴组（4），熔盐氧化炉（2）的出口烟道中布置热交换器（3），热交换器（3）的有机废气出口连接到喷嘴组（4）入口，启动加热结束后，挥发性有机物废气流入热交换器（3）废气侧入口B，预热后再流经喷嘴组（4）均匀分配到熔盐氧化炉（2）中的熔盐内进行氧化反应，使废气中的挥发性有机物充分氧化为水和二氧化碳无害物质，从熔盐中逸出的高温烟气，流过热交换器（3）烟气侧，将热量传递给废气，提高废气进入熔盐时的温度，充分回收挥发性有机物氧化放出的热量，用于维持熔盐内的反应温度，逐渐减小电加热装置（5）的加热功率到零，进入自维持的连续稳定运行状态；从热交换器（3）流出的低温烟气，从熔盐氧化炉（2）的烟气排出口C排出。
2.根据权利要求1所述的挥发性有机物废气熔盐氧化***，其特征在于：***运行过程中，所述熔盐氧化炉（2）通过熔盐氧化炉（2）的下部熔盐排出口D排出熔盐，或通过无机盐贮槽（1）向熔盐氧化炉（2）中补充无机盐，以稳定熔盐成分。
3.根据权利要求1所述的挥发性有机物废气熔盐氧化***，其特征在于：所述无机盐为碳酸盐和硝酸盐的多元混合体。
4.根据权利要求1所述的挥发性有机物废气熔盐氧化***，其特征在于：所述挥发性有机物废气与熔盐氧化炉（2）中的熔盐进行氧化反应的反应温度为500-600℃。
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