有害废气末级集成智能化处理新工艺的制作方法

本发明涉及节能环保领域，特别涉及工业、餐饮、医疗卫生、居民生活等有害废气末级排放集成智能化处理工艺。

背景技术：

随着我国工业化进程的不断推进和城市人口的增加，我国大气污染防治的形势日趋紧迫严峻，首先工业挥发性有机化合物(vocs)严重影响了环境空气质量，医疗、餐饮行业的传染病毒、致癌烟气对人民群众的身体健康造成严重的伤害。为此国家环境保护部门制定了多项法规，各相关企业、高校、科研院所也在积极寻求解决办法。有可能通过空气传播如医疗系统需要隔离的传染源、餐饮、居民生活排放的致癌烟气，除专门的医疗垃圾处理或套用工业的高温燃烧外，目前尚无专业化的处理方法，故本发明只对有害废气vocs的排放处理作举例。

目前工业vocs的处理方法和技术主要有以下2大类：

1、回收法。回收法主要是通过直接冷凝——分离、溶剂吸收——解析、活性物质吸附——再生和膜分离等手段回收排放废气中的可利用部分。此法因不同排放废气中所含vocs的种类和冷凝浓度不同，相应对冷凝温度、吸收溶剂、吸附剂、膜材料有严格的要求，针对性极强，且大多需要二次处理，很难做到一次处理达标排放，需要配终端处理设备，一般被用于前置处理。

2、燃烧法。燃烧法实际上是通过富氧氧化反应在高温下将vocs废气氧化成co2和h2o。燃烧法目前有

催化燃烧(也称催化氧化)：是在催化剂的作用下发生氧化反应，将vocs废气在无明火的条件下转化为co2和h2o，具有低温节能、转化率高、排放尾气不需要二次处理等优点，但被用于末级处理时也存在催化剂覆盖范围有限、易失活、寿命短、操作难度大、尾气超标等问题。

直接燃烧(也称焚烧)：排放废气中的vocs含量达到可燃条件的废气或vocs含量不能满足可燃条件的废气配入一定量的可燃介质，再加入足量的富氧，在高温明火条件下燃烧，使至vocs快速氧化成co2和h2o。此法用的最多也最具代表的是一种被称之为rto(蓄热式燃烧)的国外引进技术。所谓rto(蓄热式燃烧)简单说是依靠蓄热材料回收燃烧后尾气热量，再通过直接传热的方法加热入口未燃烧废气的一种工艺。此工艺一般依靠9组以上较大进口阀门组不断切换得以实现。rto(蓄热式燃烧)具有氧化燃烧完全、热效率高、无二次污染，一般被用于有害废气vocs的末极处理。但该法实践过程中发现操作相对复杂，运行维护成本较高、占地面积较大，也时常会因切换阀门泄漏等的故障使工艺不可控、尾气不达标，严重者会使装置爆燃导致安全事故，由于装置本身不能保证本质安全则难以实现无人操控的智能化运行。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种有害废气末级集成智能化处理新工艺，它不仅转化效率高、覆盖面广、安全可靠性好、运行稳定，同时还延长了催化剂的使用寿命长。

本发明是这样实现的：一种有害废气末级集成智能化处理新工艺，它包括相连接的前置催化氧化单元和高温焚烧氧化单元；其包括如下的步骤：

(1)、有害废气经前置催化氧化单元中的换热器加热至反应温度进入催化剂床层，在催化剂的催化作用下与空气中氧气进行氧化反应，生产无害的co2和h2o，达到国家强制排放标准气体经烟道排放出去。

(2)、当催化剂床层的催化剂活性开始衰退，经过催化氧化未达到国家标准的有害废气在前置催化氧化单元进行再循环，循环后的废气进入高温焚烧氧化单元高温焚烧，焚烧后达到国家标准后排放出去。

进一步优化方案为，所述前置催化氧化单元包括分离器(1)、循环风机(2)、低温换热器、电加热器、催化反应器、水冷却器；高温氧化焚烧单元包括焚烧氧化炉；分离器与循环风机连接，循环风机与低温换热器连接，低温换热器与电加热器和水冷却器分别连接，电加热器与催化反应器连接，催化反应器与焚烧氧化炉和低温换热器连接；

(1)、有害废气首先经分离器高效分离废气中的雾状液滴回收利用，接着循环风机抽吸分离后的有害废气进入低温换热器，低温换热器将有害废气初步加热；然后经电加热器加热至催化反应温度进入催化反应器，有害废气在装有催化剂的催化反应器中完成催化氧化反应；催化氧化反应产生无害的co2和h2o，达到国家强制排放标准后，气体经低温换热器降温后排放出去。

(2)、当催化反应器中的催化剂活性开始衰退，经催化反应器催化氧化反应后未达到国家标准的废气经低温换热器和水冷却器后进入循环风机继续进行再循环，循环后的有害废气进入高温焚烧氧化炉，经焚烧氧化炉高温焚烧氧化后达到国家标准排放出去。

进一步优化方案为，所述焚烧氧化炉连接有回收氧化后高位能热量产生蒸汽的高温水管锅炉。

进一步优化方案为，所述循环风机为多个并排安装的循环风机以提高抽吸有害废气的动力；所述电加热器为多个并排安装的电炉以快速加热有害废气。

进一步优化方案为，所述催化反应器中有害废气的催化氧化反应温度200～500℃。

进一步优化方案为，所述焚烧氧化炉中有害废气的焚烧反应温度600～900℃。

进一步优化方案为，催化反应器包括二段或二段以上不同性能的催化剂，由循环风机引出的低温气体进入任意相邻两段催化剂间对反应后的气体温度进行冷激以防止催化床层温升过高，来保护催化剂活性，延长催化剂使用寿命进一步优化方案为，所述催化反应器中催化氧化反应后气体从催化反应器上段或中段出口引出以降低后端或末段催化剂的空速来提高转化率。

进一步优化方案为，所述废气进入焚烧氧化炉的废气量和补给分离器的有害废气量相同。

进一步优化方案为，所述前置催化氧化单元和高温氧化焚烧单元的各组件上安装有智能化电子元件可实现智能化自动运转。

本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺具有如下优点：本发明不仅转化效率高、覆盖面广、安全可靠性好、运行稳定，同时还延长了催化剂的使用寿命。

本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺是催化氧化一体化设计；处理后的废气转化效率高达99％；催化为焚烧节省了能源，焚烧为催化提供了热量和保证，经过催化氧化处理后，未达标的有害废气进行再循环，减少装置外空气的补入量，而且充分利用催化氧化所产生的热能，延长了装置的工程使用寿命。高温焚烧氧化炉在催化氧化可以自热运行并能达到环保排放要求时高温焚烧过程可以停车。本发明本质安全可靠性好、连续换热运行稳定；节能高效且结构紧密占地少、操作简便，便于实现人工智能和无人操控。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺的流程图。

图2是本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺组合一框图。

图3是本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺组合二框图。

图中符号说明：1、分离器，2、循环风机，3、低温换热器，4、电加热器，5、催化反应器，6、焚烧氧化炉，7、水冷却器，8、高温水管锅炉。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明进行详细的说明。

(一)具体实施方式如下：一种有害废气末级集成智能化处理新工艺，它包括相连接的前置催化氧化单元和高温焚烧氧化单元；其包括如下的步骤：

(1)、有害废气经前置催化氧化单元中的换热器加热至反应温度进入催化剂床层，在催化剂的催化作用下与空气中氧气进行氧化反应，生产无害的co2和h2o，达到国家强制排放标准后气体经烟道排放出去；

(2)、当催化剂床层的催化剂使用后期活性开始衰退，经过催化氧化的有害废气达不到国家排放标准，催化氧化后的废气在前置催化氧化单元进行循环，循环后的有害废气进入高温焚烧氧化单元高温焚烧，焚烧后达到国家标准后经烟道排放出去。

如图1所示，本发明可以在前置催化氧化单元和高温焚烧氧化单元的各组件上安装有智能化电子元件可实现智能化自动运转。本发明前置催化氧化单元包括分离器1、循环风机2、低温换热器3、电加热器4、催化反应器5、水冷却器7；高温焚烧氧化单元包括焚烧氧化炉6和与焚烧氧化炉6连接回收氧化后高位能热量产生蒸汽的高温水管锅炉8；分离器1与循环风机2连接，循环风机2与低温换热器3和催化反应器5连接，低温换热器3与电加热器4和水冷却器7分别连接，电加热器4与催化反应器5连接，催化反应器5与焚烧氧化炉6和低温换热器3连接。

本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺包括如下的步骤：

(1)、有害废气首先经分离器1高效分离废气中的雾状液滴回收利用，接着循环风机2抽吸分离后的有害废气进入低温换热器3，低温换热器3将有害废气初步加热；然后经电加热器4加热至催化反应温度进入催化反应器5，有害废气在装有催化剂的催化反应器5中完成催化氧化反应，催化反应器5包括二段或二段以上不同性能的催化剂，催化氧化反应后气体从催化反应器5上段或中段出口引出以降低后端或末段催化剂的空速提高转化率；由循环风机2引出的低温气体进入任意相邻两段催化剂间对反应后的气体温度进行冷激以防止催化床层温升过高，来保护催化剂活性。，延长催化剂使用寿命；催化氧化反应产生无害的co2和h2o，达到国家强制排放标准气体经低温换热器3降温后排放出去。

(2)、当催化反应器5中的催化剂活性开始衰退，经催化反应器5催化氧化反应后未达到国家标准的有害废气经低温换热器3和水冷却器7后进入循环风机2继续进行再循环，经催化反应器5继续催化氧化，然后进入焚烧氧化炉6，经焚烧氧化炉6高温焚烧氧化完全后达到国家标准经高温水管锅炉8回收热量后排放出去。

(二)实施例如下：

实施例1：一种有害废气末级集成智能化处理新工艺，包括如下的步骤：

(1)、有害废气首先经分离器1高效分离废气中的雾状液滴回收利用，接着2台循环风机2抽吸分离后的有害废气进入低温换热器3，低温换热器3将有害废气初步加热；然后经两台电加热器4加热至200～500℃进入催化反应器5，有害废气在装有催化剂的催化反应器5中完成催化氧化反应，催化反应器5包括三段不同性能的催化剂，催化氧化反应后气体从催化反应器5上段或中段出口引出以降低后端或末段催化剂的空速提高转化率；由循环风机2引出的低温气体进入催化剂反应器5一、二段间和二、三段间对反应后气体进行冷激，降低反应温度以防止催化床层温升过高，保护催化剂活性，延长催化剂使用寿命；催化氧化反应产生无害的co2和h2o，达到国家强制排放标准气体经低温换热器3降温后排放出去。

(2)、当催化反应器5中的催化剂活性开始衰退，经催化反应器5催化氧化反应后未达到国家标准的废气经低温换热器3和水冷却器7后进入循环风机2继续进行再循环，循环后的有害废气进入焚烧氧化炉6，经焚烧氧化炉6在600～900℃高温焚烧氧化后达到国家标准经高温水管锅炉8回收热量后排放出去。本发明废气进入焚烧氧化炉6的废气量和补给分离器1的有害废气量相同。

本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺是催化氧化一体化设计；处理后的废气转化效率高达99％；催化为焚烧节省了能源，焚烧为催化提供了热量和保证，经过催化氧化处理后，达到国家排放标准的尾气经烟道排放出去。催化氧化单元使用后期未达标的微量有害废气再循环，减少装置外空气的补入量，而且充分利用催化氧化所产生的热能，延长了装置的工程使用寿命。在催化氧化可以自热运行并能达到环保排放要求时高温焚烧过程可以停车。本发明本质安全可靠性好、连续换热运行稳定；节能高效且结构紧密占地少、操作简便，便于实现人工智能和无人操控。

本发明的基本原理，首先工业有害气体特别是有机挥发物vocs，一般都由碳氢化合物构成。碳氢化合物大多在200～500℃、富氧及催化剂的作用下发生无焰燃烧，氧化分解为成无毒无害的co2和h2o，同时放出大量热。少量更难分解的重碳链的物质也在800～900℃也会焚烧氧化分解成co2和h2o。

反应方程式如下：

本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺一套装填2段以上对不同工况有害气体具有较高亲合度的不同性质催化剂，温度控制在200～500℃，作为前置催化氧化单元，为了提高转化率和有效控制适宜的反应温度，延长催化剂的使用寿命，前置单位配备循环风机，多次循环催化氧化，同时设置有冷激降温手段。紧随其后配有一台高温氧化焚烧单元，温度可达到600～900℃。前置单元催化氧化尚不能完全氧化或由于催化剂中毒失活等工程因素，经前置催化氧化后排放气不能达标的有害废气被放入高温焚烧氧化单元，继续焚烧氧化处理后达标排放。

根据不同工况本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺可以有2种以上组合。如图2所示，本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺组合一，其为vocs废气依次经分离器、循环风机、低温换热器管外、开工电加热器、催化反应器、低温换热器管内、达标排放。如图3所示，本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺组合二，其为vocs废气依次经分离器、循环风机、低温换热器管外、开工电加热器、催化反应器；经催化反应器后一路经低温换热器管内、水冷却器、循环风机继续循环；另一路经焚烧氧化炉、高温水管锅炉、达标排放。

上述催化反应器采用冷却循环气降温移热。对于某些大型工业装置，催化反应器循环冷激气降温可改用冷却水相变降温移热。

本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺为连续化运行，与现有同类蓄热式rto装置相比，本质安全，可用于绝大多数有防爆要求或有毒废气排放的工业装置的无害化末级处理以及工业化学品危废物场地储存间等的废气处理。配上人工智能设计，可实现无人或远程管控。

本发明有害废气末级集成智能化处理新工艺的智能化集成微缩版的“有害废气处理站”可用于医疗废物微负压暂储间、餐饮行业、居民小区高层排放油烟等场合。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。