一种集装箱式有机废气催化燃烧撬装装置的制作方法

本实用新型涉及大气污染控制技术领域，特别是指中等浓度、小风量有机废气治理的净化装置。

(二)

背景技术：

可挥发性有机废气(VOCs)目前已经成为最主要的大气污染物之一，它是“雾霾”主要成因之一，对其进行有效地排放控制已经刻不容缓。其中连续排放的低浓度、大风量有机废气采用吸附浓缩+蓄热燃烧(RTO)技术，虽然能耗相对较高，但可以快速有效治理，是一种较理想的技术。但针对一些中小企业排放的有机废气，其特征往往是间歇排放、中小风量，中低浓度，因此如果采用RTO技术则会导致能耗过高，不断的开停导致装备折损过大，最为重要的是一次投资和运行成本过高，因此中小企业选择采用RTO技术是不合适的。

催化燃烧技术利用高活性的催化剂，可使有机废气在低温下(200 度)分解成CO2和H2O，从而大幅降低能耗，特别适合应用在中小企业中等浓度的有机废气治理中。但中小企业往往为间歇式排放，排放浓度波动也较大，目前现有的催化燃烧装置存在三个问题：(1)启动时间较长，不能很好地响应中小企业间歇式操作；(2)启动能耗较大，从常温达到催化燃烧温度，需要大量的加热能耗；(3)应对浓度波动不够理想，在高浓度情况下，存在爆炸危险。

针对中小企业有机废气排放的具体情况，迫切需要一种新的催化燃烧治理装备，不仅能高效净化有机废气，而且运行成本低下，启动快，能耗低。

(三)

技术实现要素：

本实用新型针对现有中小企业有机废气催化燃烧治理装备启动慢、能耗高、装备占地面积大的问题，提供一种集装箱式直接催化燃烧的撬装装备，特别适合中小企业中等浓度(1-10g/m³)的有机废气催化燃烧净化，可以保证有机废气安全、高效地被催化降解，此装置可广泛应用在各类中小企业中等浓度有机废气治理中。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种集装箱式有机废气催化燃烧撬装装置，所述装置主要包括以下系统模块：风机(1)、换热系统(2)、控温加热系统(3)、催化燃烧系统(4)、出口浓度监控(5)、进口浓度监控(6)和PLC 控制系统(7)；所述的风机进口设置一个进口浓度监控(6)，所述的有机废气进入后依次通过的线路为风机(1)、换热系统(2)冷流体入口、换热系统(2)冷流体出口、控温加热系统(3)、催化燃烧系统(4)、换热系统(2)热流体入口，换热系统(2)热流体出口，所述风机为调节进口风量的变频风机，所述换热系统(2)的热流体出口管路分为第一管路，第二管路，所述的第一管路与烟囱相连，所述的第二管路循环连接至风机进口与进口浓度监控(6)之间，重新连接进入风机，所述的烟囱出口连接出口浓度监控(5)，所述的第一管路设有排气阀门(8)、第二管路设有循环阀门(9)；所述的控温加热系统(3)、催化燃烧系统(4)、出口浓度监控(5)、进口浓度监控(6)、排气阀门(8)、循环阀门(9)均通过电缆与PLC 控制系统相连，所述出口浓度监控(5)、进口浓度监控(6)监测读取的浓度信号及控温加热系统(3)监测读取的温度信号写入PLC控制系统，所述PLC控制系统为根据读取的浓度信号、温度信号控制排气阀门(8)、循环阀门(9)开关的PLC控制系统。

在所述的集装箱式有机废气催化燃烧撬装装置启动阶段，PLC控制系统关闭排气阀门(8)，PLC控制系统开启循环阀门(9)，在启动时让净化后的有机废气重新回到风机(1)进口，从而形成气路循环，迅速加热催化燃烧系统中催化剂，提高反应温度，从而提高系统对有机废气催化燃烧的响应时间；循环直至控温加热系统监测读取的温度信号达到或高于催化燃烧目标温度，有机废气催化燃烧程序正常启动后，PLC控制系统打开排气阀门(8)，PLC控制系统关闭循环阀门(9)，进行正常催化燃烧反应；当进口浓度超过最低爆炸极限 1/4，PLC控制系统关闭排气阀门(8)，开启循环阀门(9)，从而使净化气体从新进入风机进口，形成气路循环，以稀释进口气体浓度，大幅提高安全性。当出口浓度不在允许排放浓度内(允许排放浓度根据国家标准确定，本实用新型为最大非甲烷总烃浓度10mg/m³)，PLC 控制系统先开启循环阀门(9)，再关闭排气阀门(8)，所述的换热系统热流体出口与风机入口连通，循环直至出口浓度在允许排放浓度后，再开启排气阀门(8)，关闭循环阀门(9)。

进一步，所述集装箱式有机废气催化燃烧装置中，所述系统模块均设置在一个撬装箱体之内。

以上所述控温加热系统、催化燃烧系统、出口浓度监控、进口浓度监控由PLC系统模块控制。

进一步，所述的控温加热系统为电加热器室，内部设置多根电加热管，电加热器室两端设置一个进口和出口，出口部位设置温度监控。根据温度监控调节电加热管加热功率。

进一步，所述控温加热系统具有根据目标温度与换热后气体温度的差值、进行PID加热控温的功能。

进一步，所述的催化燃烧系统为固定床催化剂反应器，内部设置一层或多层用于填装催化剂的催化剂层。进一步，所述催化剂层两端设置两个温度监控点。所述催化剂为蜂窝陶瓷型或颗粒型固体催化剂。

进一步，所述换热系统优选为气气换热器。更进一步，所述气气换热器可以为板式、管式或翅片状换热器。当换热系统为气气换热器时，进口气和出口高温净化气体进行充分换热，从而让进口有机废气升温，降低加热能耗。

所述的浓度监控(5,6)有两个，一个出口有机废气浓度监测仪，设置在催化燃烧净化气出口处，另一个为进口有机废气浓度监测仪，设置在风机进口处。

所述的PLC控制系统为一个自动控制台，内部设置PLC控制模块，显示面板，控制面板，所有控制体系全部集成在一个系统。

采用本实用新型的装置处理废气，将达到如下的技术效果：

(1)本实用新型装置采用对有机废气催化净化效率高，VOCs 去除率超过90％；

(2)装置为集装箱式撬装结构，设备占地面积小，现场安装快速、简单和方便；

(3装置运行为全自动化控制，操作简单易学，启动运行使用方便；

(4)装置启动采用废气自循环技术，重复利用加热热源，从而迅速提高反应器温度，缩短催化燃烧启动响应时间，降低启动能耗。

(5)装置采用进口浓度监测仪，通过PLC控制尾气循环，从而有效控制进口有机废气浓度，保证在爆炸极限1/4之内，保证整套装置的安全性。

附图说明：

图1是本实用新型技术的撬装式装置流程图。

1-风机，2-换热系统，3-控温加热系统，4-催化燃烧系统，5-出口浓度监控，6-进口浓度监控，7-PLC控制系统。

具体实施方式：

见图1，本实用新型提供集装箱式有机废气催化燃烧撬装装置，具体组成结构为：风机系统(1)，为一个1000m³/h的变频风机；换热系统(2)为一个换热面积为30m²翅片气气换热器；控温加热系统(3)，装载2组20KW的加热管，出口段设置热电偶温度监控；催化燃烧系统(4)设置5层催化剂，第1层为蜂窝陶瓷型贵金属Pd 催化剂，2-3层为蜂窝陶瓷型复合氧化物催化剂，4-5为蜂窝陶瓷型贵金属Pt催化剂，催化剂层总体积为100L，催化剂层两端设置两个温度监控点；浓度监控系统(5,6)采用PID非甲烷总烃检测仪，在线监控数据变化。PLC控制系统(7)采用西门子控制模块；

所有系统模块并均设置在一个撬装箱体之内，所述风机为变频风机，可调节进口风量，所述的风机进口设置一个进口浓度监控(6)，所述的有机废气进入后依次通过的线路为风机(1)、换热系统(2) 冷流体入口、换热系统(2)冷流体出口、控温加热系统(3)、催化燃烧系统(4)；所述控温系统设置一定功率加热管，可以根据目标温度与换热后气体温度的差值，进行PID加热控温，经过所述控温系统的气体出口进入催化燃烧系统，有机废气经过设置的5层催化剂并在表面被降解，并放出大量热量，高温气体进入换热系统(2)，换热系统(2)出口设有两路管路，一路进入烟囱，另一路循环连接至风机进口与进口浓度监控(6)之间，两路管路均设有一个阀门，分别记为排气阀门(8)、循环阀门(9)；所述的控温加热系统(3)、催化燃烧系统(4)、出口浓度监控(5)、进口浓度监控(6)、排气阀门(8)、循环阀门(9)均通过电缆与PLC控制系统相连，所述出口浓度监控(5)、进口浓度监控(6)监测读取的浓度信号及控温加热系统(3)监测读取的温度信号写入PLC控制系统，所述PLC 控制系统为根据读取的浓度信号、温度信号控制排气阀门(8)、循环阀门(9)开关的PLC控制系统。

所述净化后的有机废气在启动阶段，关闭排气阀门(8)，开启循环阀门(9)，在启动时让净化后的有机废气重新回到风机(1)进口，从而形成气路循环，迅速加热催化燃烧系统中催化剂，提高反应温度，从而提高系统对有机废气催化燃烧的响应时间；正常启动后，关闭循环阀门(9)，开启循环阀门(8)，进行正常催化燃烧反应。当进口浓度超过最低爆炸极限1/4，PLC控制系统关闭排气阀门(8)，开启循环阀门(9)，从而使净化气体从新进入风机进口，形成气路循环，以稀释进口气体浓度，大幅提高安全性。当出口浓度不在允许排放浓度内(允许排放浓度根据国家标准确定，本实用新型为最大非甲烷总烃浓度10mg/m³)，PLC控制系统先开启循环阀门(9)，再关闭排气阀门(8)，所述的换热系统热流体出口与风机入口连通，循环直至出口浓度在允许排放浓度后，再开启排气阀门(8)，关闭循环阀门(9)。

具体治理和操作流程如下：

风机启动后，有机废气进入换热系统，然后进入控温加热系统，不断加热有机气体，气体进入催化燃烧系统，再进入换热系统。开启循环阀门(9)，出口气体重新进入风机进口，从而形成热气体循环，直到控温加热系统达到催化燃烧目标温度，有机废气催化燃烧启动。关闭气体循环阀门(9)，开启排气阀门(8)，有机废气进入催化燃烧系统反应，释放大量热量，变为高温气体，并在换热器中与进口低温气体进行换热，提高进口气温度，从而降低控温系统加热能耗，净化后的气体进入烟囱排放。当出口气浓度不达标，或进口气浓度超过爆炸极限1/4，则关闭排气阀门(8)，开启循环阀门(9)，可以再次燃烧，或者降低进口气浓度。

运行效果：利用本实用新型装置按照上述工艺对印刷排放废气进行处理(废气流量为1000m³/h，有机废气种类为甲苯、异丙醇等，最大非甲烷总烃浓度为1500mg/m³)，催化燃烧系统温度控制在 260-400℃之间。出口浓度检测控制在10mg/m³以下。

整个喷漆废气净化后可以达标排放，并进行催化燃烧，整个过程无“三废”等二次污染。