CN209263051U - 一种吸附浓缩催化燃烧设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种吸附浓缩催化燃烧设备，所述设备包括过滤装置、吸附装置、催化燃烧塔，所述过滤装置与吸附装置一一对应，通过设有阀门的管道连接，所述催化燃烧塔内部依次设有催化燃烧室、热交换室及蓄热室，所述催化燃烧室出口处设有三通阀，所述三通阀设有第一通道及第二通道，所述第一通道通过管道连通吸附装置，所述第二通道连通热交换室，所述热交换室与蓄热室通过带孔的隔板连通。本实用新型提供的吸附浓缩催化燃烧设备其过滤能力能根据废气排量的改变进行调整，催化燃烧室设置的三通阀能提高对催化燃烧热量的利用率。

Description

一种吸附浓缩催化燃烧设备

技术领域

本实用新型涉及环境保护领域，特别涉及一种吸附浓缩催化燃烧设备。

背景技术

石油化工、涂料装饰及表面防腐处理等行业排放的废气中常含有挥发性有机物（VOC），大多数挥发性有机物有毒，如果这些尾气不经处理就排放到大气中，当超过一定的浓度时，易对人体的肝脏、肾脏、大脑及神经***造成伤害，严重时甚至致癌。目前对含VOC尾气常用的处理方法是直接燃烧法和催化燃烧法，直接燃烧法较催化燃烧法要求的温度较高（1000℃以上），且易产生有毒气体，而催化燃烧法是借助催化剂的作用，大大降低了有机物的起燃温度（300-500℃），并且是无焰燃烧，燃烧后的产物为CO₂和H₂O，对环境无害，且能耗低，无二次污染，因此得到广泛的应用。但催化燃烧要求VOC的浓度较高，气体中不可含固体颗粒，且催化燃烧的温度在300℃以上，目前催化燃烧方法常采用活性炭吸附浓缩的方式提高VOC的浓度，在浓缩前采用集中过滤的方式，因此当废气排量改变时，存在过滤能力要么不足，要么过大导致能量消耗大的缺陷，另一方面，VOC的脱附及催化燃烧采用加热器加热，催化燃烧后的尾气冷却常采用冷凝水冷却，显然对燃烧后的余热利用率不高，可见，现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种吸附浓缩催化燃烧设备，旨在提高现有技术中预处理装置难以适应废气排量变化及催化燃烧后余热利用率低的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种吸附浓缩催化燃烧设备，所述设备包括过滤装置、吸附装置、催化燃烧塔，其中，所述过滤装置与吸附装置一一对应，通过设有阀门的管道连接，所述催化燃烧塔内部依次设有催化燃烧室、热交换室及蓄热室，所述催化燃烧室出口处设有三通阀，所述三通阀设有第一通道及第二通道，所述第一通道通过管道连通吸附装置，所述第二通道连通热交换室，所述热交换室与蓄热室通过带孔的隔板连通。

所述吸附浓缩催化燃烧设备中，所述过滤装置设置在吸附装置的下方，通过管路连接形成过滤吸附模块，所述过滤吸附模块可通过管道多个并联。

所述吸附浓缩催化燃烧设备中，所述吸附装置设有热风入口及脱附气出口，所述热风入口通过管道与第一通道连通。

所述吸附浓缩催化燃烧设备中，所述三通阀各通道流量比例可调。

所述吸附浓缩催化燃烧设备中，所述热交换室设有蛇形管，所述蛇形管一端连通脱附气出口，另一端连通催化燃烧室。

所述吸附浓缩催化燃烧设备中，所述蓄热室填充有陶瓷球。

所述吸附浓缩催化燃烧设备中，所述催化燃烧室及吸附装置设有加热器及温度传感器。

所述吸附浓缩催化燃烧设备中，所述设备还设有控制器，所述控制器信号连接加热管及温度传感器。

有益效果：

本实用新型提供了一种吸附浓缩催化燃烧设备，所述设备通过设置一一对应的过滤装置、吸附装置，形成独立的过滤吸附模块，可适应不同废气排量的处理，同时，催化燃烧室尾气出口设置的三通阀，能提高尾气的利用率。与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）所述过滤装置与吸附装置配套设置，形成独立的模块，可根据废气的排出量进行增加和减少，方便调整，废气排量小时可降低风机频率，节约能源；

（2）所述预处理装置和吸附装置上下层叠设置，节约空间，同时缩短气体流经的路径，节约能源；

（3）所述催化室尾气出口设置的三通阀将燃烧后携带大量热量的CO₂和H₂O分为两部分，一部分用于脱附吸附装置中的VOC，另一部分用于对脱附后的VOC进行升温，以达到催化燃烧的温度，提高了尾气余热的利用率；

（4）所述蓄热室填充的陶瓷球，不但能吸收CO₂和H₂O的余热，使其降温，还能对热交换室起到保温作用。

附图说明

图1为本实用新型提供的吸附浓缩催化燃烧设备的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种吸附浓缩催化燃烧设备，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一种吸附浓缩催化燃烧设备，所述设备包括过滤装置100、吸附装置200、催化燃烧塔300，所述过滤装置100与吸附装置200一一对应，通过设有阀门的管道连接，所述催化燃烧塔300内部依次设有催化燃烧室310、热交换室320及蓄热室330，所述催化燃烧室尾气出口311处设有三通阀，所述三通阀设有第一通道312及第二通道313，所述第一通道312通过管道连通吸附装置200，所述第二通道313连通热交换室320，所述热交换室320与蓄热室330通过带孔的隔板331连通。

上述结构中，所述过滤装置100与吸附装置200一一对应，通过管道连接，用于废气的过滤和VOC气体的吸附浓缩。过滤装置100对应吸附装置200设置，可随时依据废气排放量的改变，对过滤和吸附能力进行调整，同时调整风机频率，从而降低了能耗。所述催化燃烧室尾气出口311设置的三通阀，能对催化燃烧室流出的带有热量的CO₂和H₂O进行分流，使CO₂和H₂O气流部分用于吸附装置200脱附VOC，另一部分进入热交换室320对脱附后的VOC进行升温加热。具体实施过程中，过滤装置100、吸附装置200、风机及烟囱通过管道依次连接，形成对VOC的吸附浓缩气路，完成对废气的净化处理；当吸附装置200吸附饱和时，吸附装置20、催化燃烧塔300、风机及烟囱通过管路依次连接，形成脱附-催化燃烧气路，完成对VOC的燃烧分解。上述结构不仅能根据废气排量的改变，实时调整过滤能力，同时还能提高催化燃烧后热量的利用率。

具体地，所述过滤装置100设置在吸附装置200的下方，通过管路连接形成过滤吸附模块，所述过滤吸附模块可通过管道多个并联。所述过滤吸附模块可根据废气排量进行调节，当排量大时可并联多个过滤吸附模块，当废气排量减小时，可关闭多余的过滤吸附模块，所述过滤吸附模块改变了集中过滤时因排量改变，过滤能力无法适应的缺陷。具体实施过程中，当吸附浓缩时，废气先通过过滤装置100后再流经吸附装置200，过滤装置100可将粉尘、大颗粒分子过滤掉，而吸附装置200中填充的吸附材料，能将VOC吸附，废气流经过滤吸附模块后，得净化后气体。另一方面，所述过滤装置100设置在吸附装置200的下方，能缩短连接路径，节约能源。

需要说明的是，上述结构中，所述吸附装置填充的吸附材料可以是活性炭，也可以是活性炭纤维、分子筛、树脂等，所有管道出入口位置均设有阀门，可通过阀门的开关连通不同的气路，所述风机均为变频风机，可根据实际需要调整频率，同时可根据不同气路的需要设置多个风机，上述结构中设有第一风机410、第二风机420及第三风机430，具***置见说明书附图1，所述催化燃烧塔的外层为保温层，所述催化室设有空气补偿入口，由于以上特征为常规技术，因此不作进一步说明，也不在附图中体现。

具体地，所述吸附装置200设有热风入口210及脱附气出口220，所述热风入口通过管道与第一通道连通。所述吸附装置不仅设置有连接过滤装置的废气入口和排放净化气的出口，还设有连通第一通道的热风入口210以及连通热交换室蛇形管321的脱附气出口220。具体实施过程中，当VOC脱附时，吸附装置上的废气入口及出口关闭，热风入口210及脱附气出口220阀门打开，启动风机，带着热量的CO₂和H₂O通过管道进入吸附装置200，对吸附在活性炭上的VOC气体进行脱附，脱附温度约为100-150℃，脱附后的VOC浓缩气体通过管道进入热交换室蛇形管内，通过热交换进一步升温后进入催化燃烧室310反应，通过催化燃烧，生成CO₂和H₂O，并放出大量的热，生成的CO₂和H₂O一部分用于脱附，另一部分进入热交换室用于VOC的升温，然后再通过蓄热室吸入降温，最后由烟囱排出。

优选地，所述三通阀各通道流量比例可调。所述催化燃烧室310的尾气出口311设置的三通阀，能将催化燃烧室310出来的带有热量的CO₂和H₂O分成两部分，一部分通过第一通道312进入吸附装置200，其携带的热量能对VOC气体进行脱附，另一部分CO₂和H₂O进入热交换室320，与脱附后的VOC气体进行热量交换，提高VOC的温度。所述三通阀各通道流量比例可调，经多次试验表明，用于脱附的尾气与用于热交换的尾气比例为1:2～3时对热量的利用较佳。

优选地，所述热交换室320设有蛇形管321，所述蛇形管321一端连通脱附气出口220，另一端连通催化燃烧室310。所述蛇形管连通吸附装置200和催化燃烧室310，从吸附装置200脱附后的浓缩VOC温度在100-150℃，并未达到催化燃烧的起燃温度，通过蛇形管321与管外流经的CO₂和H₂O进行热量交换，从而提高VOC的温度，升温后进入催化燃烧室310进行催化燃烧反应。实际操作过程中，VOC流经蛇形管321的方向与CO₂和H₂O相反，这样具有较佳的加热效果。

优选地，所述蓄热室330填充有陶瓷球。从催化燃烧室排出的部分CO₂和H₂O气体通过三通阀流入热交换室320，然后通过隔板331上的气孔进入蓄热室330，所述蓄热室330填充有高比热容的陶瓷球，能够吸收CO₂和H₂O的余热，从而使得CO₂和H₂O降温，最终达到适宜排放的温度。

优选地，所述催化燃烧室310及吸附装置200设有加热器及温度传感器。设置的加热器可对催化燃烧室310及吸附装置200进行加热，当刚开启脱附-催化燃烧气路时，需对吸附装置200及催化燃烧室310进行加热方才能实现脱附及催化燃烧，待催化燃烧平衡后，可利用催化燃烧的热量完成对VOC的脱附及升温，此时，吸附装置200及催化燃烧室310的加热器可停止加热。进一步地，所述吸附装置200、催化燃烧室310设有温度传感器。温度传感器可实时监控吸附装置200及催化燃烧室310的温度，进行脱附-催化燃烧时，当温度低于预设值或高于警示值时，可通过加热器对吸附装置200及催化燃烧室310进行加热补给，当吸附装置的温度高于吸附装置的警示值时，则停止通入热气流，必要时喷淋冷却水。

优选地，所述设备还设有控制器，所述控制器与加热管及温度传感器通过信号连接。所述控制器可以根据温度传感器获取的温度值，开启和关闭加热器，当吸附装置200的温度低于100℃，控制器开启加热器进行加热，使脱附能持续进行，当温度达到100℃，加热器停止加热；同样，催化燃烧室310的温度低于300℃时，控制器开启加热器进行加热，高于300℃则关闭加热器。

具体实施过程如下：开启废气排放阀及过滤装置100、吸附装置200阀门，开启第一风机410及第三风机430，过滤吸附气路连通，废气通过管道进入过滤装置100，固体颗粒及大分子有机化合物被过滤掉，过滤后的废气进入吸附装置200，活性炭对VOC进行吸附，得到净化后的气体，然后通过烟囱排出，完成对废气的净化；当吸附装置200吸附饱和后，将第一风机410关闭，同时关闭废气阀门、过滤装置100与吸附装置200之间的阀门，以及吸附装置200出口阀门，然后开启热风入口210、脱附气出口220、催化燃烧塔300与烟囱之间的阀门，并启动第二风机420，开启控制器，对吸附装置200及催化燃烧室310进行加热，当温度达到脱附温度，VOC被脱附并通过管路进入催化燃烧室310进行催化燃烧反应，当吸附装置200及催化燃烧室310温度达到预设值，加热器停止加热，利用催化燃烧反应产生的热能维持整个设备的正常运行；催化燃烧室310出来的CO₂和H₂O尾气通过三通阀分流，一部分通过第一通道312进入吸附装置200，用于脱附，另一部分通过第二通道313进入热交换室320对脱附后的VOC进行升温，最后通过蓄热室330经陶瓷球吸热降温，由烟囱排出。

综上所述，上述结构通过设置一一对应的过滤装置、吸附装置，能根据废气的排量进行增减，从而节约能源，且简化了安装；催化燃烧室设置的三通阀，能对带有余热的尾气进行分流，使一部分尾气用于VOC的脱附，一部分用于脱附后VOC的加热升温，提高了尾气余热的利用率。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种吸附浓缩催化燃烧设备，所述设备包括过滤装置、吸附装置、催化燃烧塔，其特征在于，所述过滤装置与吸附装置一一对应，通过设有阀门的管道连接，所述催化燃烧塔内部依次设有催化燃烧室、热交换室及蓄热室，所述催化燃烧室尾气出口处设有三通阀，所述三通阀设有第一通道及第二通道，所述第一通道通过管道连通吸附装置，所述第二通道连通热交换室，所述热交换室与蓄热室通过带孔的隔板连通。

2.根据权利要求1所述的吸附浓缩催化燃烧设备，其特征在于，所述过滤装置设置在吸附装置的下方，通过管路连接形成过滤吸附模块，所述过滤吸附模块可通过管道多个并联。

3.根据权利要求1所述的吸附浓缩催化燃烧设备，其特征在于，所述吸附装置上下两端设有热风入口及脱附气出口，所述热风入口通过管道与第一通道连通。

4.根据权利要求1所述的吸附浓缩催化燃烧设备，其特征在于，所述三通阀各通道流量比例可调。

5.根据权利要求1所述的吸附浓缩催化燃烧设备，其特征在于，所述热交换室设有蛇形管，所述蛇形管一端连通脱附气出口，另一端连通催化燃烧室。

6.根据权利要求1所述的吸附浓缩催化燃烧设备，其特征在于，所述蓄热室填充有陶瓷球。

7.根据权利要求1所述的吸附浓缩催化燃烧设备，其特征在于，所述催化燃烧室及吸附装置设有加热器及温度传感器。

8.根据权利要求1所述的吸附浓缩催化燃烧设备，其特征在于，所述设备还设有控制器，所述控制器信号连接加热管及温度传感器。