节能型有机废气余热利用装置的制作方法

本实用新型涉及一种废气处理装置，特别涉及一种节能型有机废气余热利用装置。

背景技术：

烘干窑炉可以用于对工件表面的油漆及涂料进行加热干燥处理。工件在高温处理的过程中，工件中的挥发性有机化合物(VOC)气体随尾气直接排出到环境中，将会对环境造成严重污染，同时会对该区域内的工作人员及居民造成身体损伤。

目前行业内主要采用冷凝法、吸附-真空脱附后吸收法、燃烧法、膜分离等治理手段，现有有机废气处理手段单一，要么处理效果很差，要么需要消耗大部分能源，提高处理成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述现技术存在的不足，提供一种可以彻底消除挥发性有机化合物(VOC)气体排放污染，节能高效且更为环保的节能型有机废气余热利用装置。

为了实现上述目的，本实用新型是这样实现的：节能型有机废气余热利用装置，包括废气排出管和燃烧分解炉，所述燃烧分解炉包括燃烧室，燃烧嘴和至少两个蓄热式换热器，所述燃烧嘴安装于燃烧室内，且与燃料输送管连接，两个所述蓄热式换热器分别安装于所述燃烧室一端侧壁上，所述蓄热式换热器一端用于连接进气管和排放管，另一端与所述燃烧室内腔相通；所述废气排出管通过管道与所述燃烧分解炉上的两个蓄热式换热器连接，所述蓄热式换热器的排风口连接烟气排放管，所述烟气排放管通过气体分配箱与烟囱连接。废气排出管中含有挥发性有机化合物的气体从先从其中一个蓄热式换热器的进风口进入燃烧室燃烧分解，然后从第二个蓄热式换热器的排风口输出并通过烟气排放管排放到烟囱中，高温烟气同时将经过的蓄热式换热器加热；然后通过阀门控制切换，在第二个蓄热式换热器的进风口进气，在所述蓄热式换热器中被加热后在燃烧室燃烧，然后通过另一蓄热式换热器输出到烟气排放管排放的烟囱中。

所述废气排出管通过管道与所述浓缩装置的进气口连接，所述浓缩装置的出气口通过管道分别与所述燃烧分解炉上的两个蓄热式换热器连接。

所述换蓄热式换热器包括壳体和设置在壳体内的蓄热介质，蓄热介质吸收高温气体热量，加热低温气体。

所述蓄热介质可以是陶瓷球或铸铁球，价格低廉，且换热效果好。

所述废气排出管与所述蓄热式换热器设置有一条带着阀门的直通分支管路，用于直接将有机废气通过所述蓄热式换热器引入燃烧室内燃烧。

所述浓缩装置，其包括一级浓缩部和二级浓缩部，所述一级浓缩部通过净化排放口与二级浓缩部连接。烟气通过一级浓缩部吸附浓缩后再经过二级浓缩部吸附浓度，可以将烟气处理达到大气排放标准后通过烟囱排放。

所述一级浓缩部内设置第三吸附模块，所述第三吸附模块安装于转轴上，且所述一级浓缩部上设置有烟气进口、净化排放口、解吸进口和浓缩排出口，所述净化排放口与二级浓缩部的进气口连接，浓缩排放口通过管道与浓缩汇集箱连接，所述浓缩汇集箱与所述蓄热式换热器的进风口连接。

所述二级浓缩部包括第一吸附模块和第二吸附模块，所述第一吸附模块和第二吸附模块上分别设置进气口、净化排放口、解吸进口和浓缩排出口，所述净化排放口可以直接与烟囱连接，将净化后符合排放标准的气体通过烟囱排放；所述一级浓缩部的净化排放口分别与所述第一吸附模块和第二吸附模块进气口的连接，且在进气的管道上分别设置有阀门；所述净化排放口与烟囱之间的管道上分别设置有阀门；所述第一吸附模块和第二吸附模块的浓缩排出口可以与汇集箱连接，且在所述第一吸附模块和第二吸附模块的浓缩排出口与汇集箱连接的管路上分别设置有阀门；所述第一吸附模块和第二吸附模块的解吸进口连接解吸进气管，在所述解吸进气管上安装阀门。

所述一级浓缩部的解吸进口通过混合装置与烟囱连接，所述混合装置设有用于引入空气的空气输入管。所述二级浓缩部内的所述第一吸附模块和第二吸附模块的解吸进口通过混合装置与烟囱连接。通过引用部分已处理彻底的烟气与空气混合来解吸附，可以减少废气排放，及余热回收利用，节约能源。在混合装置中，空气与烟气的体积比为3：1-3，优选的，所述空气与烟气的体积比为3：1。

所述蓄热式换热器与气体分配箱连接，所述气体分配箱一出口与烟囱连接，另一出口与余热利用管连接，所述气体分配箱与烟囱之间的管道上设置有调节阀门，将排放烟气中的50-70％的总排放烟气回收窑炉内供烘干之用。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和有益技术效果如下：将含有VOC气体的高温烟气全部通过浓缩处理后进入燃烧室进行燃烧降解，可以达到几乎零排放标准；燃烧室设置有至少两个切换式换蓄热式换热器，一个用于吸收排气余热，第二个用于加热进气，充分的回收利用燃烧室排放热量，节能效果明显，且VOC完全被燃烧降解，对环境不再造成污染；对现有窑炉系统改造方便，便于实施。

【附图说明】

图1为本实用新型节能型有机废气余热利用装置的系统结构图；

图2为本实用新型节能型有机废气余热利用装置的中的浓缩装置的流程结构示意图。

【具体实施方式】

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细的描述说明。

一种节能型有机废气余热利用装置，如图1所示，可以用于烘干窑炉、喷涂车间固化炉以及其他具有有机废气排放系统，其包括与窑炉排气口连接的废气排出管1和燃烧分解炉，所述废气排出管1排放的废气通过排气管道引入燃烧分解炉中进行高温燃烧处理，将废气中的有机物(特别是挥发性有机气体)燃烧分解掉，然后再排放，可以极大的降低空气污染。所述燃烧分解炉包括燃烧室6，燃烧嘴5和至少两个蓄热式换热器4。所述燃烧嘴5安装于燃烧室6内，且与用于输送燃料的燃料输送管连接。本实用新型因燃料需求很少，一般优选用天然气作为燃料。两个所述蓄热式换热器4分别安装于所述燃烧室6侧壁上，所述蓄热式换热器4的一端设置进风口和排风口，所述进风口与进气管连接，所述进气管与废气排出管1连接，所述排风口与排放管7连接；所述蓄热式换热器4的另一端与所述燃烧室6的内腔相通。所述废气排出管1与两个蓄热式换热器4的进风口连接，两个所述换蓄热式换热器4的排风口连接排放管7，所述排放管7与烟囱9连接，将处理后的废气排放。在工作时，废气排出管1中含有挥发性有机化合物的气体先从其中一个蓄热式换热器4进入燃烧室6与所述燃烧嘴5喷出的燃料混合燃烧升温到750℃到850℃，使VOC气体充分分解，然后从另一个蓄热式换热器4的进口进入，经过蓄热介质由排风口输出并通过排放管7排放到烟囱中，高温烟气在经过蓄热式换热器7内的蓄热介质时将蓄热介质加热到700℃-800℃。通过设定时间后通过阀门14控制切换，关闭当前蓄热式换热器4的进气阀门，开启排气阀门，开启第二个蓄热式换热器4进气阀门，并且关闭其排气阀门；含VOC气体的废气被第二个蓄热式换热器4中的蓄热介质加热到650℃-750℃，然后在燃烧室4内燃烧后进入第一个蓄热式换热器4，再通过第一个蓄热式换热器4的排风口输出通过排放管排放到烟囱9中，同时加热第一个蓄热式换热器4内的蓄热介质。在有机废弃物的燃烧排放切换中充分利用了燃烧后的排放余热对待处理的有机废气进行预热，可以有效节约能源，提高处理效果。

所述换蓄热式换热器包括壳体和设置在壳体内的蓄热介质，所述蓄热介质吸收高温气体热量，来加热进入的低温气体。所述蓄热介质可以是陶瓷球，具有耐火功能，且热容量高、传热快，可将有机物和天然气燃烧所产生的燃烧热储存在陶瓷蓄热体内，并释放热量到低温进气气流中，大幅减少燃烧VOCs所需要的能源；而蓄热体还能缓冲VOCs燃烧时温度的波动，如燃烧温度在850℃，则燃烧室容许温度短时间变化到1050℃，使系统可以保持安全稳定运转。并使系统在高温条件下燃烧VOCs时，适用于较低VOCs入口浓度及较短停留时间，可使燃烧室达到无火焰燃烧，可大幅降低燃料费用及NOx的产生。为了提高所述换蓄热式换热器的热交换效果，还可采用不锈钢或铸铁球作为蓄热介质。

所述废气排出管与所述蓄热式换热器4之间可以设置有浓缩装置3，使待处理气体经过浓缩装置3浓缩后再通过所述蓄热式换热器4进入燃烧室6内燃烧，通过浓缩装置3处理，可以使有机废气的有机废气浓度被浓缩到比较高浓度，然后再输入到燃烧室6内燃烧，处理更为完全，且可以节约部分燃料。所述废气排出管与所述蓄热式换热器4之间还设置有一条带着阀门14的直通分支管路2，用于直接将有机废气通过所述蓄热式换热器4引入燃烧室6内燃烧，以提供多种处理方式，且可以在所述浓缩装置3产生故障时备用。

所述烟气排放管通过气体分配箱15与烟囱连接；所述气体分配箱通过余热利用管10与窑炉进气管11连接，用于回收部分具有高温的排放气体进入窑炉内助燃，可以使窑炉内的燃烧为高温低氧燃烧，可以进一步减少有机气体排放物。所述蓄热式换热器4与气体分配箱15连接，所述气体分配箱15一出口与烟囱连接，另一出口与余热利用管10连接，所述气体分配箱15与烟囱之间的管道上设置有调节阀门，通过阀门调节，可以将排放烟气中的50-70％的总排放烟气回收窑炉内供烘干之用。

所述浓缩装置，如图2所示，其包括一级浓缩部和二级浓缩部，所述一级浓缩部通过净化排放口与二级浓缩部连接。烟气通过一级浓缩部吸附浓缩后再经过二级浓缩部吸附浓度，可以将烟气处理达到大气排放标准后通过烟囱排放。

所述一级浓缩部内设置第三吸附模块，所述第三吸附模块安装于转轴上，且所述一级浓缩部上设置有烟气进口、净化排放口、解吸进口和浓缩排出口，所述净化排放口与二级浓缩部的进气口连接，浓缩排放口通过管道与浓缩汇集箱连接，所述浓缩汇集箱与所述蓄热式换热器4的进口连接。含有VOC的烟气从烟气进口进入，通过所述第三吸附模块的吸附面，然后用净化排放口排出，可以将烟气60-70％的VOC吸入去除掉；当需要解吸时，解吸气体从解吸进口进入，第三吸附模块绕转轴转动，使第三吸附模块的解吸面对着解吸进口，解吸气体将吸附在第三吸附模块的高浓度VOC洗脱后从浓缩排放口进入浓缩汇集箱。所述一级浓缩部为转轮式的，结构简单，使用方便，且可以连续不断的工作。

所述二级浓缩部包括第一吸附模块和第二吸附模块，所述第一吸附模块和第二吸附模块上分别设置进气口、净化排放口、解吸进口和浓缩排出口，所述净化排放口可以直接与烟囱连接，将净化后符合排放标准的气体通过烟囱排放。所述一级浓缩部的净化排放口分别与所述第一吸附模块和第二吸附模块进气口的连接，且在进气的管道上分别设置有阀门。所述净化排放口与烟囱之间的管道上分别设置有阀门。所述第一吸附模块和第二吸附模块的浓缩排出口可以与汇集箱连接，且在所述第一吸附模块和第二吸附模块的浓缩排出口与汇集箱连接的管路上分别设置有阀门。所述第一吸附模块和第二吸附模块的解吸进口连接解吸进气管，在所述解吸进气管上安装阀门。

所述第一吸附模块和第二吸附模块在工作时，通过阀门控制，所述第一吸附模块进行吸附过滤，而第二吸附模块进行解吸，然后进行切换，在第一吸附模块中进行解吸，在第二吸附模块中进行吸附过滤。待处理的烟气经吸附过滤后，可以达到排放标准，直接通过净化排放口排放到烟囱中。第一吸附模块和第二吸附模块的解吸洗脱气体含有更高浓度的挥发性有机化合物(VOC)。这样可以减少气体处理量，减少燃料消耗量，节约成本，且更加节能环保。

所述一级浓缩部的解吸进口通过混合装置与烟囱连接，所述混合装置设有用于引入空气的空气输入管。所述二级浓缩部内的所述第一吸附模块和第二吸附模块的解吸进口通过混合装置与烟囱连接。通过引用部分烟气与空气混合来解吸附，可以减少废气排放，及余热回收利用，节约能源。在混合装置中，空气与烟气的体积比为3：1-3，优选的，所述空气与烟气的体积比为3：1。

所述一级浓缩部可以是沸石转轮，所述沸石转轮可以是通过调整脱附温度、脱附气流量等参数，进一步提高浓缩倍率、提高VOC去除效率和降低处理成本，为缩小浓缩后处理设备、减少能源损耗。所述一级浓缩部内设置第三吸附模块，所述第三吸附模块内填充沸石。通过一级浓缩部可以将废气中的VOCs气体浓度提高，这样可以减少燃烧分解炉的燃料消耗量，所述燃烧分解炉内燃烧温度约为730℃～900℃，利用高温将VOC燃烧，燃烧反应生成无害的CO₂及H₂O。可使VOC进气浓度达到蓄热式焚烧系统自维持浓度，不须添加辅助燃料，大幅减少能源消耗；易于实现全自动控制，安全性高；允许待处理废气浓度大幅度波动。

所述二级浓缩部采用双气路连续工作，两个吸附床(第一吸附模块和第二吸附模块)交替使用。先将有机废气用其中一个吸附床吸附，当快达到饱和时停止吸附，然后用解吸气体将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生；脱附下来的有机物已被浓缩(浓度较原来提高几十倍)并送往燃烧分解炉直燃烧成二氧化碳及水蒸气排出。当有机废气的浓度达到500PPm以上时，有机废气在燃烧室可维持自燃，不用外加热。燃烧后的尾气经过换热器加热空气，热空气被送往吸附床，用于活性炭再生。这样可满足燃烧和吸附所需的热能，达到节能的目的。再生后的可进入下次吸附；在脱附时，净化操作可用另一个吸附床进行，既适合于连续操作，也适合于间断操作。

其中，所述第一吸附模块和第二吸附模块可以为活性炭过滤器，或者蜂窝活性炭。

本实用新型废气排出管1排出的含有挥发性有机物的废气可以全部引入燃烧分解炉燃烧分解，可以全部通过所述浓缩装置吸附排放，可以是总量的60％用于浓缩吸附，其余40％用于直接燃烧，可以提高voc气体燃烧浓度，减少燃料消耗量。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。