一种处理有机废气的循环流化床催化燃烧方法技术

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方法，属环保领域。该方法步骤如下：A、将循环流化床催化燃烧炉中的提升管的温度控制在设定催化燃烧温度范围内；B、待处理有机废气自提升管进气母管送入提升管内，使提升管内的催化剂颗粒快速流态化且同时催化待处理有机废气中的VOCs组分氧化分解；C、氧化分解后的气流夹带着部分催化剂颗粒向上运动进入分离器，催化剂颗粒被分离下来经料腿返回提升管内、净化后热的尾气则离开分离器；D、净化后热的尾气进入换热器换热以利用尾气热量，换热后尾气汇入尾气烟道并引入厂区排气母管或排到大气中。本发明专利技术的方法去除率高、操作简单且热利用率高，可实现挥发性有机废气的长期连续稳定运行。

【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方法
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方法。
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方法，该方法既适用于高浓度、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方法，其特征在于：该方法步骤如下：A、将循环流化床催化燃烧炉中的提升管的温度控制在设定催化燃烧温度范围内；B、待处理有机废气自提升管进气母管送入流化风室后经布风板进入到提升管内，使提升管内的催化剂颗粒快速流态化且同时催化待处理有机废气中的VOCs组分氧化分解，从而得到净化；C、氧化分解后的气流夹带着部分催化剂颗粒向提升管的上部运动并进入分离器，催化剂颗粒被分离下来经料腿返回提升管内，净化后热的尾气则离开分离器；D、从分离器离开的净化后热的尾气进入换热器换热以利用尾气热量，换热后尾气汇入尾气烟道，最终引入厂区排气母管或排到大气中。所述步骤D中的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。所述步骤A中的提升管采用布置在提升管四周的电加热部件加热，使得提升管的温度控制在设定催化燃烧温度范围内。在循环流化床催化燃烧炉开始运行时，打开电加热部件以将提升管的温度加热至设定催化燃烧温度范围内；运行过程中，当进入循环流化床催化燃烧炉的有机废气浓度高，换热热量加上氧化反应热能够维持提升管内的温度在设定催化燃烧温度范围时，关闭电加热部件；反之，若进入循环流化床催化燃烧炉的有机废气浓度低，换热热量加上氧化反应热不足以使提升管内的温度达到设定催化燃烧温度范围下限时，开启电加热部件以控制提升管内温度维持在设定催化燃烧温度范围内。所述步骤B中的布风板为微孔板式或风帽式。所述步骤C中的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；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，不需开启高压螺旋给料机；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，需开启高压螺旋给料机送入催化剂，使得提升管内的床压降恢复到设定范围内。运行一段时间后，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，打开提升管上的排料管的阀门，排出一部分催化活性降低的旧催化剂，然后开启高压螺旋给料机往提升管内补充新鲜催化剂颗粒，并使提升管内的床压降继续保持在设定范围内。对于高硫分、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，脱硫罐和预过滤器设置在流化风机和换热器之间的有机废气母管上。当待处理有机废气中水分含量过高时，在脱硫罐和预过滤器之间的有机废气母管上设置除湿器。所述步骤B和步骤C中的催化剂颗粒为属于GeldartA类或B类颗粒的催化剂粉末。所述提升管的内壁和分离器的内壁均敷上防磨浇注料；且所述的分离器为两级高效旋风分离器。本专利技术相比现有技术有如下优点：本专利技术的方法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。本专利技术的方法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浓度变化的响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理有机废气的循环流化床催化燃烧方法，其特征在于：该方法步骤如下：/nA、将循环流化床催化燃烧炉中的提升管（8）的温度控制在设定催化燃烧温度范围内；/nB、待处理有机废气自提升管进气母管（1）送入流化风室（2）后经布风板（3）进入到提升管（8）内，使提升管（8）内的催化剂颗粒快速流态化且同时催化待处理有机废气中的VOCs组分氧化分解，从而得到净化；/nC、氧化分解后的气流夹带着部分催化剂颗粒向提升管（8）的上部运动并进入分离器（10），催化剂颗粒被分离下来经料腿（11）返回提升管（8）内，净化后热的尾气则离开分离器（10）；/nD、从分离器（10）离开的净化后热的尾气进入换热器（18）换热以利用尾气热量，换热后尾气汇入尾气烟道（19），最终引入厂区排气母管或排到大气中。/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方法，其特征在于：该方法步骤如下：
A、将循环流化床催化燃烧炉中的提升管（8）的温度控制在设定催化燃烧温度范围内；
B、待处理有机废气自提升管进气母管（1）送入流化风室（2）后经布风板（3）进入到提升管（8）内，使提升管（8）内的催化剂颗粒快速流态化且同时催化待处理有机废气中的VOCs组分氧化分解，从而得到净化；
C、氧化分解后的气流夹带着部分催化剂颗粒向提升管（8）的上部运动并进入分离器（10），催化剂颗粒被分离下来经料腿（11）返回提升管（8）内，净化后热的尾气则离开分离器（10）；
D、从分离器（10）离开的净化后热的尾气进入换热器（18）换热以利用尾气热量，换热后尾气汇入尾气烟道（19），最终引入厂区排气母管或排到大气中。


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方法，其特征在于：所述步骤D中的换热器（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或2所述的处理有机废气的循环流化床催化燃烧方法，其特征在于：所述步骤A中的提升管（8）采用布置在提升管（8）四周的电加热部件（9）加热，使得提升管（8）的温度控制在设定催化燃烧温度范围内。


4.根据权利要求3所述的处理有机废气的循环流化床催化燃烧方法，其特征在于：在循环流化床催化燃烧炉开始运行时，打开电加热部件（9）以将提升管（8）的温度加热至设定催化燃烧温度范围内；运行过程中，当进入循环流化床催化燃烧炉的有机废气浓度高，换热热量加上氧化反应热能够维持提升管（8）内的温度在设定催化燃烧温度范围时，关闭电加热部件（9）；反之，若进入循环流化床催化燃烧炉的有机废气浓度低，换热热量加上氧化反应热不足以使提升管（8）内的温度达到设定催化燃烧温度范围下限时，开启电加热部件（9）以控制提升管内温度维持在设定催化燃烧温度范围内。


5.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方法，其特征在于：所述步骤B中的布风板（3）为微孔板式或风帽式。


6.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方法，其特征在于：所述步骤C中的料腿（11）下端设有返料阀（12），返料阀（1...

【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