一种处理有机废气的循环流化床催化燃烧系统技术方案

本发明专利技术公开了一种处理有机废气的循环流化床催化燃烧系统，属环保领域。该系统包括循环流化床催化燃烧炉、换热器（18）和电加热部件（9），该循环流化床催化燃烧炉包括流化风室（2）、布风板（3）、提升管（8），流化风室（2）通过提升管进气母管（1）与带有流化风机（15）的有机废气母管（14）相连接，四周分布有电加热部件（9）的提升管（8）的上部出料口（803）与分离器（10）的进料口相连，分离器（10）的出料口与料腿（11）的进料口相连且料腿（11）的出料口与提升管返料管（802）相连，分离器（10）的排气口通过管路与换热器（18）相连接。本发明专利技术的系统去除率高且热利用率高，能长期连续稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种处理有机废气的循环流化床催化燃烧系统
本专利技术涉及属于有机废气处理领域，具体地说是一种处理有机废气的循环流化床催化燃烧系统。
技术介绍
挥发性有机化合物（VolatileOrganicCompounds,VOCs）是大气污染的重要来源之一，种类繁多，对环境和人类危害巨大。VOCs的来源十分广泛，如烟草行业、印刷行业、汽车行业、装修行业、制药行业、纺织品行业、化工行业等的制造、印刷、喷涂、清洗、运输等过程中，均有可能产生VOCs。目前来看，生产活动中有机废气的产生和排放难以避免，因此此类污染物的处理技术就显得尤为重要。有机废气的处理技术大致上可分为两类，一类是回收技术，主要包括吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法等；另一类是非回收消除技术，主要包括蓄热氧化法（RTO、RCO）、催化氧化法、多孔介质燃烧法、生物降解法、低温等离子体法、光催化法等。其中，燃烧法指在一定条件下将VOCs气体组分氧化（或燃烧）成CO2和H2O，实现废气净化。和其他方法相比，燃烧法的原理、设备和操作相对简单，无副产物和二次污染产生，受到广泛应用。目前应用较多的蓄热氧化装置主要有两种：蓄热式热力学氧化（RTO）和蓄热式催化氧化（RCO）。两种系统均主要由转换阀、蓄热室及燃烧室组成，蓄热室多采用两室或多室。蓄热氧化法能够实现VOCs自供热氧化分解，热利用率较高，但也存在不少缺点。例如，RTO设定燃烧温度较高，能耗很大，且存在NOx生成等二次污染问题；RCO装置虽降低了燃烧温度，但催化剂为固定床布置，气固接触面积有限，催化剂消耗量大，成本高。另外，两种装置都需要活动部件（不断切换的转换阀），在废气来流不均时蓄热室内VOCs浓度也分布不均，影响脱出效率且可能导致热积聚使某点超温。流化床技术属连续操作工艺，床内传热传质特性好，气固接触面积大，床温均匀，在化工和能源行业中受到广泛应用，近年来也逐渐引入到有机废气处理领域。专利技术专利CN105233625A公开了一种双流化床吸附与脱附装置及连续处理有机废气的方法，该装置包括流化床吸附装置，预热器，以及流化床脱附装置。该专利技术可实现连续操作处理高浓度的有机废气，防治热积聚，但需两套流化床装置，系统结构和操作复杂，且仍需对浓缩后的有机废气进行后处理。技术专利CN202973118U公开了一种挥发性有机气体的循环流化床焚烧炉，其特征在于采用氧化铝空心小球作床料，在850~950℃下焚烧挥发性有机气体。该技术所需燃烧温度较高，且无热量回收设计，能耗很大；使用的流化床料为1~5mm颗粒状小球，床料较粗，流化质量相比于常见的GeldartA类或B类颗粒较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种处理有机废气的循环流化床催化燃烧系统，该系统既适用于高浓度、又适用于低浓度有机废气，操作简单且热利用率高，可实现长期连续稳定运行。本专利技术的目的是通过以下技术方案解决的：一种处理有机废气的循环流化床催化燃烧系统，其特征在于：该系统包括循环流化床催化燃烧炉、换热器和电加热部件，所述循环流化床催化燃烧炉包括流化风室、布风板、提升管、分离器和料腿，所述流化风室的进料口通过提升管进气母管与带有流化风机的有机废气母管相连接，四周分布有电加热部件的提升管的上部出料口与分离器的进料口相连，所述分离器的下部出料口与料腿的上端进料口相连且料腿的下端出料口与提升管返料管相连，所述分离器的上部排气口通过管路与换热器相连接以回收尾气热量。所述换热器的热气体进口通过管道与分离器的顶部出气口相连、热气体出口连接尾气烟道、冷气体进口连通有机废气母管、冷气体出口连通提升管进气母管；使得从分离器离开的净化后热的尾气进入换热器与冷的待处理有机废气换热以回收尾气热量、预热待处理有机废气，经预热的待处理有机废气送入循环流化床催化燃烧炉的流化风室中，经布风板进入到提升管中。所述料腿下端设有返料阀，返料阀的一个进口与料腿下端连接、另一个进口通过带有返料风增压风机的进气支管与提升管进气母管连接、一个出口通过提升管返料管与提升管的返料口相连接；从料腿流出的催化剂颗粒落入返料阀，从提升管进气母管分出的一路气经返料风增压风机增压后进入返料阀，以输送返料阀中的催化剂颗粒经提升管返料管返回到提升管内，通过调节增压风机的出口返料风量大小，可调节循环流化床催化燃烧炉内的催化剂颗粒的循环流率。所述提升管的前墙给料口处设有高压螺旋给料机，高压螺旋给料机设置在料仓的下方；提升管中的催化剂颗粒由料仓通过高压螺旋给料机自提升管的前墙给料口送入。所述的提升管上设有上压力测点和下压力测点，下压力测点设置在布风板的上侧、且上压力测点设置在提升管的内腔顶部；在运行过程中，通过上压力测点、下压力测点获得提升管内的床压降，当床压降在设定范围内时，提升管内的催化剂颗粒存量正常，不需补充催化剂颗粒；当床压降小于设定范围下限时，提升管内的催化剂颗粒存量不足，需补充催化剂颗粒，使得提升管内的床压降恢复到设定范围内。所述布风板的上侧边缘处设有排料管，通过监测分离器出口的有机废气中的VOCs气体组分浓度发现有机废气脱除率降低时，打开排料管的阀门以排出一部分催化活性降低的旧催化剂，然后往提升管内补充新鲜催化剂颗粒。所述流化风机和换热器之间的有机废气母管上设有脱硫罐和预过滤器，高硫分、高粉尘待处理有机废气，在送入流化风室之前，先经脱硫罐脱除废气中有机硫和无机硫、再经预过滤器除去大颗粒粉尘。所述脱硫罐和预过滤器之间的有机废气母管上设有除湿器。所述提升管内的催化剂颗粒为属于GeldartA类或B类颗粒的催化剂粉末且提升管内的催化剂颗粒在运行过程中处于快速流态化。所述提升管的内壁和分离器的内壁均敷上防磨浇注料。所述布风板为微孔板式或风帽式；且所述分离器为两级高效旋风分离器。所述的循环流化床催化燃烧炉全回路保温。本专利技术相比现有技术有如下优点：本专利技术的系统采用循环流化床作为催化燃烧反应器，运行中催化剂颗粒处于流化状态，与传统的固定床催化燃烧炉和RCO相比，流化床中的气-固接触面积大大增加，即反应表面积更多，在同等处理量的条件下消耗更少的催化剂材料，处理废气浓度范围更宽，且流动阻力更小，节约了成本和能耗。本专利技术的系统采用粉末状催化剂颗粒，除大大增加催化比表面积、提高流化质量外，微细颗粒的催化反应速率更快，对VOCs浓度变化的响应更迅速，利于变工况时的系统控制。本专利技术的系统采用的流化床内传热传质速率高，VOCs气体浓度相比于固定床更加均匀且床温均匀，防止了热积聚和局部过热风险。本专利技术的系统对分离器出口的净化尾气的热量进行了回收利用，热利用率高，节约了能耗。本专利技术采用的系统可长期连续操作，无转换阀等活动部件，操作简单，可靠性高。本专利技术的系统利用提升管内床压降动态监测提升管内的催化剂存量，配合给料装置和失活催化剂排料装置，保证系统长期稳定运行。附图说明图1为本专利技术的一种处理有机废气的循环流化床催化燃烧系统一的示意图；...

【技术保护点】
1.一种处理有机废气的循环流化床催化燃烧系统，其特征在于：该系统包括循环流化床催化燃烧炉、换热器（18）和电加热部件（9），所述循环流化床催化燃烧炉包括流化风室（2）、布风板（3）、提升管（8）、分离器（10）和料腿（11），所述流化风室（2）的进料口通过提升管进气母管（1）与带有流化风机（15）的有机废气母管（14）相连接，四周分布有电加热部件（9）的提升管（8）的上部出料口（803）与分离器（10）的进料口相连，所述分离器（10）的下部出料口与料腿（11）的上端进料口相连且料腿（11）的下端出料口与提升管返料管（802）相连，所述分离器（10）的上部排气口通过管路与换热器（18）相连接以回收尾气热量。/n

【技术特征摘要】
1.一种处理有机废气的循环流化床催化燃烧系统，其特征在于：该系统包括循环流化床催化燃烧炉、换热器（18）和电加热部件（9），所述循环流化床催化燃烧炉包括流化风室（2）、布风板（3）、提升管（8）、分离器（10）和料腿（11），所述流化风室（2）的进料口通过提升管进气母管（1）与带有流化风机（15）的有机废气母管（14）相连接，四周分布有电加热部件（9）的提升管（8）的上部出料口（803）与分离器（10）的进料口相连，所述分离器（10）的下部出料口与料腿（11）的上端进料口相连且料腿（11）的下端出料口与提升管返料管（802）相连，所述分离器（10）的上部排气口通过管路与换热器（18）相连接以回收尾气热量。


2.根据权利要求1所述的处理有机废气的循环流化床催化燃烧系统，其特征在于：所述换热器（18）的热气体进口（181）通过管道与分离器（10）的顶部出气口相连、热气体出口（182）连接尾气烟道（19）、冷气体进口（184）连通有机废气母管（14）、冷气体出口（183）连通提升管进气母管（1）；使得从分离器（10）离开的净化后热的尾气进入换热器（18）与冷的待处理有机废气换热以回收尾气热量、预热待处理有机废气，经预热的待处理有机废气送入循环流化床催化燃烧炉的流化风室（2）中，经布风板（3）进入到提升管（8）中。


3.根据权利要求1所述的处理有机废气的循环流化床催化燃烧系统，其特征在于：所述料腿（11）下端设有返料阀（12），返料阀（12）的一个进口与料腿（11）下端连接、另一个进口通过带有返料风增压风机（13）的进气支管与提升管进气母管（1）连接、一个出口通过提升管返料管（802）与提升管（8）的返料口相连接；从料腿（11）流出的催化剂颗粒落入返料阀（12），从提升管进气母管（1）分出的一路气经返料风增压风机（13）增压后进入返料阀（12），以输送返料阀（12）中的催化剂颗粒经提升管返料管（802）返回到提升管（8）内，通过调节增压风机（13）的出口返料风量大小，可调节循环流化床催化燃烧炉内的催化剂颗粒的循环流率。


4.根据权利要求1所述的处理有机废气的循环流化床催化燃烧系统，其特征在于：所述提升管（8）的前墙给料口（801）处设有高压螺旋给料机（7），高压螺旋给料机（7）设置在料仓（6）的下方；提升管（8）中的催化剂颗粒由料仓（6）通过高压螺旋给料机（7）自提升管（8）的前墙给料口（801）送入。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李爱军，柯希玮，
申请(专利权)人：江苏南方涂装环保股份有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32