一种用于VOCs处理的五塔蓄热式氧化系统的制作方法

一种用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统
技术领域
1.本实用新型涉及有机废气净化领域，具体涉及一种用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统。


背景技术：

2.挥发性有机物vocs，是指常温下饱和蒸汽压大于70 pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10 pa且具有挥发性的全部有机化合物。通常分为非甲烷碳氢化合物（简称nmhcs）、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类。vocs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、pm2.5污染具有重要的影响。大多数vocs具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害。vocs是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物，主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等过程。
3.目前，vocs净化处理技术可分为回收技术与销毁技术两大类。回收技术是通过物理方法采用选择性吸附或选择性渗透实现富集分离有机污染物，包括吸附、吸收、冷凝及膜分离等。销毁技术是通过氧化反应，将有机污染物氧化为二氧化碳和水等无害小分子的方法，包括催化燃烧、催化氧化、生物氧化、低温等离子体和光催化氧化等。针对工业vocs排放强度大、污染物种类多、持续时间长的特点，蓄热式催化氧化技术或集成吸附浓缩技术的蓄热催化氧化技术成为工业vocs污染治理的首选。目前市面上存在一些蓄热催化氧化反应器，但大多存在有机废气vocs净化效率低的问题，大多数设备的净化率只能达到95%左右，催化剂投入成本高，寿命一般只有三年；还存在检修不便等，影响企业安全生产，如何能够既实现高效低耗脱除vocs，又保证装置的安全性也是需解决的一个重要问题，特别是针对中高浓度，较大风量（100000cmh以上）的vocs治理领域。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于：提供一种用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统，采用五室rto蓄热室，蓄热室内采用陶瓷蓄热体作为换热器载体，反复进行热交换，节省了废气升温的燃料消耗，降低了运行成本；并且废气中的挥发性有机物vocs净化率能达到99%，即使满负荷生产和长时间停止运行，蓄热床的使用寿命不低于15年；还具有检修便捷、可保证氧化装置安全性等优点。
5.一种用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统，包括燃烧氧化装置和电控系统，所述燃烧氧化装置包括燃烧氧化炉、废气管路和净化气管路，在所述燃烧氧化炉内设有燃烧室和至少三个蓄热室，每个蓄热室均设有进气口、出气口和吹扫口，每个蓄热室的进气口均和所述废气管路连通，每个蓄热室的出气口均和所述净化气管路连通，每个蓄热室和燃烧室连通；在所述燃烧室的顶部设有燃烧装置和至少一个应急泄爆口，在燃烧室的四周侧面设有至少一个应急排放口；所述电控系统包括中控台和多个蓄热室切换阀，多个蓄热室切换
阀分别和中控台通信连接，多个蓄热室切换阀分别安装在每个蓄热室的进气口、出气口和吹扫口，用于控制对应的通气口的启闭。
6.进一步地，所述蓄热室内设有蓄热隔栅和陶瓷蓄热体，蓄热隔栅固定安装在蓄热室内壁上，陶瓷蓄热体可拆卸地安装在蓄热隔栅上；在每个蓄热室的进气口设有进气提升阀，在每个蓄热室的吹扫口设置有吹扫阀。
7.进一步地，在燃烧室的顶部设有检修口，燃烧室的四周侧面设有火焰观察口，燃烧室内壁两侧设有两个热电偶，燃烧室内部设有燃烧室压力检测表和高温限位控制器；所述检修口的内口尺寸不小于700mm，在火焰观察口安装有火焰观察镜，两个热电偶分别和所述中控台连接，用于实时检测燃烧室内的燃烧温度；所述燃烧室压力检测表和高温限位控制器分别与中控台通信连接。
8.进一步地，在所述燃烧室和蓄热室内壁均设有保温层，保温层包括两层硅酸铝纤维毡和一层硅酸铝纤维模块；在硅酸铝纤维模块内设有钢骨架，用锚固件将钢骨架固定在燃烧氧化炉内壁上，在硅酸铝纤维毡外表面涂敷耐高温抹面；所述燃烧室和蓄热室上部保温层厚度不低于225mm，蓄热室进风口和出风口的保温层厚度不低于120mm。
9.进一步地，还包括天然气管路和天然气管路装置，所述天然气管路一端和燃烧室连通，天然气管路另一端用于和天然气存储罐连通；所述天然气管路装置包括天然气主关断阀、天然气过滤器、天然气流量计、天然气压力调节阀、天然气压力检测表、天然气流量控制调节阀、天然气泄露检测器、天然气快速关断阀、天然气压力恒压器、天然气压力不足保护器和天然气电磁阀；所述天然气主关断阀、天然气流量计、天然气压力调节阀、天然气压力检测表、天然气流量控制调节阀、天然气泄露检测器、天然气快速关断阀、天然气压力恒压器、天然气压力不足保护器和天然气电磁阀分别与所述中控台连接。
10.进一步地，所述燃烧装置包括燃烧控制器、uv火焰检测器、高压点火器、点火变压器和点火烧嘴，所述uv火焰检测器、高压点火器和点火变压器分别与燃烧控制器控制连接；所述点火烧嘴固定安装在燃烧室顶部，用于和所述天然气管路一端连通。
11.进一步地，还包括新风管路和新风管路装置，所述新风管路一端和废气管路连通，新风管路另一端用于和压缩空气储气罐连通；所述新风管路装置包括压缩空气主关断阀、压缩空气冷却装置、压缩空气过滤净化装置、压缩空气压力调节装置和压缩空气压力表；在所述新风管路入口处设置新风过滤器和新风稀释阀门，所述压缩空气主关断阀、压缩空气压力调节装置、压缩空气压力表和新风稀释阀门分别与中控台通信连接。
12.进一步地，在废气管路的进气口和净化气管路的出气口均设有废气浓度监测仪lel和爆炸极限检测仪器，废气浓度监测仪lel将实时监测数据上传至中控台，若检测的实时废气浓度高于预设废气浓度，则打开新风稀释阀门。
13.进一步地，所述蓄热室设有五个，形成五室rto蓄热室；所述陶瓷蓄热体采用蓝太克抗硅型蓄热体；每个蓄热室分别对应两个进气提升阀和一个进气吹扫阀。
14.进一步地，每个蓄热室均设有密封性能良好的检修门，用于检查进气提升阀的阀板，阀板为不锈钢材质，采用“软硬”双密封提升阀。
15.相比于现有技术，本实用新型具有以下优点：
16.本实用新型公开的一种用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统，包括燃烧氧化装置和电控系统，燃烧氧化装置包括燃烧氧化炉、废气管路和净化气管路，燃烧氧化炉采用五室
rto蓄热室，蓄热室内采用陶瓷蓄热体作为换热器载体，反复进行热交换，节省了废气升温的燃料消耗，降低了运行成本；并且废气中的挥发性有机物vocs净化率能达到99%，即使满负荷生产和长时间停止运行，蓄热床的使用寿命不低于15年；还具有检修便捷、可保证氧化装置安全性等优点。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例中用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统的燃烧氧化装置立体图；
18.图2为本实用新型实施例中燃烧氧化装置的主视图；
19.图3为本实用新型实施例中燃烧氧化装置的俯视图；
20.图4为本实用新型实施例中燃烧氧化装置的左视图；
21.图5为本实用新型实施例中燃烧氧化装置的右视图。
22.附图标记：
23.1、蓄热室；2、燃烧室；3、进气提升阀；4、检修平台；5、吹扫阀；6、应急泄爆口；7、应急排放口；8、火焰观察镜；9、检修口；10、检修门；11、安装架；12、废气管路进气口；13、净化气管路出气口。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
25.实施例：
26.参照图1~图5，一种用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统，包括燃烧氧化装置和电控系统，所述燃烧氧化装置包括燃烧氧化炉、废气管路和净化气管路，在所述燃烧氧化炉内设有燃烧室2和至少三个蓄热室1，每个蓄热室均设有进气口、出气口和吹扫口，每个蓄热室的进气口均和所述废气管路连通，每个蓄热室的出气口均和所述净化气管路连通，每个蓄热室均和燃烧室连通；在所述燃烧室的顶部设有燃烧装置和至少一个应急泄爆口6，在燃烧室的四周侧面设有至少一个应急排放口7；所述电控系统包括中控台和多个蓄热室切换阀，多个蓄热室切换阀分别和中控台通信连接，多个蓄热室切换分别安装在每个蓄热室的进气口、出气口和吹扫口，用于控制对应的通气口的启闭。其中，所述蓄热室内设有蓄热隔栅和陶瓷蓄热体，蓄热隔栅固定安装在蓄热室内壁上，陶瓷蓄热体可拆卸地安装在蓄热隔栅上；在每个蓄热室的进气口设有进气提升阀3，在每个蓄热室的吹扫口设置有吹扫阀5。使用进气提升阀和吹扫阀有利于进出气体的快速切换，保证有机废气的分解效率，达到环保的同时可以为系统节约更多的热能。
27.上述蓄热式氧化系统，燃烧氧化炉采用了五室rto蓄热室，蓄热室内采用陶瓷蓄热体作为换热器载体，反复进行热交换，节省了废气升温的燃料消耗，降低了运行成本。燃烧室的容积保证了有机废气的停留时间，可以使有机废气充分分解，达到最好的环保效果。燃烧头直接在燃烧室里燃烧，内部有足够厚度的内保温，最高可以承受瞬间达1200℃的高温，长时间的900℃温度，我们设定的平均温度是800℃，此温度可以根据实际情况进行设定，目
标是把有机废气完全分解并实现最好的节能效果；炉体外表面温度不会超过环境温度加上35℃。蓄热床内安装热交换媒介——美国蓝太克蓄热陶瓷体，比表面积大于650m2/m3，阻力小，耐温高达1200℃，抗裂性能好，寿命长。这样，燃烧室的温度维持在750
‑
850℃之间，燃烧废气燃烧的停留时间不低于1s，燃烧废气中voc的去除效率能达到99%，废气中的挥发性有机物vocs净化率能达到99%以上，即使满负荷生产和长时间停止运行，蓄热床的使用寿命不低于15年，在正常使用、维护的状况下，要保证10年内不发生结构性锈蚀；还具有检修便捷、可保证氧化装置安全性等优点。燃烧氧化装置安装在安装架11上。
28.上述用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统中，所述蓄热室设有五个，分别为abcde，形成五室rto蓄热室；所述陶瓷蓄热体采用蓝太克抗硅型蓄热体；系统对应的为两进两出一吹扫。
29.具体地，蓄热式氧化的过程首先是将废气加热到760℃
‑
850℃温度范围内,在这样的温度下，污染物分子被氧化分解，并与氧气结合生成二氧化碳和水。但是，将污染的空气直接加热到这样的温度需要耗费相当多的能量，而可蓄热式热回收系统回收了大部分的热能并用于处理进来的生产废气，这样与没有热回收系统设计的纯氧化过程相比就大大减少了燃料的消耗。下面具体分析由五个蓄热室进行废气净化的流程：
30.循环一：废气进入蓄热室ab的陶瓷层，在陶瓷层进行热量交换，陶瓷层温度降低，废气温度升高，为进入燃烧室做准备，这种预热有效的节省了燃料。喷火头将燃烧室气温升至760℃，废气被充分氧化，分解成co2和h2o。净化后的废气进入蓄热室cd，与cd的陶瓷介质进行热交换，气体温度降低，陶瓷介质温度升高为下一个循环中预热废气做准备，同时蓄热室ab的陶瓷蓄热体已经吹扫冷却。蓄热室e在这个过循环中执行吹扫功能。
31.循环二：切换阀门切换，废气进入蓄热室bc，由蓄热室de排出，蓄热室a吹扫；
32.循环三：切换阀门切换，废气进入蓄热室cd，由蓄热室ea排出，蓄热室b吹扫；
33.循环四：切换阀门切换，废气进入蓄热室de，由蓄热室ab排出，蓄热室c吹扫；
34.循环五：切换阀门切换，废气进入蓄热室ea，由蓄热室bc排出，蓄热室d吹扫。
35.这样，利用大量的耐高热性陶瓷材料来储存和释放热能，陶瓷材料可以允许气流自由通过，并且提供最大的比表面积来促进热能的传递。这些陶瓷体被固定在有内保温的氧化塔里，并与含内保温的燃烧室相连接。废气在燃烧室内发生热氧化过程，燃烧完成后，气体蓄热体吸热后，通过切换阀及净化气管路排出。
36.上述用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统中，燃烧氧化装置还包括检修平台4，由钢材制造，便于维修人员定期进入维护；在燃烧室的顶部设有检修口9，燃烧室的四周侧面设有火焰观察口，燃烧室内壁两侧设有两个热电偶，燃烧室内部设有燃烧室压力检测表和高温限位控制器；所述检修口的内口尺寸不小于700mm，在火焰观察口安装有火焰观察镜8，两个热电偶分别和所述中控台连接，用于实时检测燃烧室内的燃烧温度；所述燃烧室压力检测表和高温限位控制器分别与中控台通信连接。
37.具体地，两个热电偶的采集数据取他们的平均值，同时一个热电偶用来高温报警，此报警与电控系统做硬件安全连锁，保护整个设备的安全运行，不会出现炉体等设备被高温气体烧坏的事故。
38.上述用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统中，在所述燃烧室和蓄热室内壁均设有保温层，保温层包括两层硅酸铝纤维毡和一层硅酸铝纤维模块；在硅酸铝纤维模块内设有
钢骨架，用锚固件将钢骨架固定在燃烧氧化炉内壁上，在硅酸铝纤维毡外表面涂敷耐高温抹面；所述燃烧室和蓄热室上部保温层厚度不低于225mm，蓄热室进风口和出风口的保温层厚度不低于120mm。
39.具体地，燃烧氧化炉的制造是整个项目的重中之重，所以我们要进行焊接处的渗透测漏检测；足够厚的陶瓷纤维组块，两层错落保温，使炉体的热损失降到最小。炉体外表面进行喷砂、深度防腐喷涂，喷涂材料耐高温，可以保证炉体的较长使用寿命，在日常维护过程中，如果有涂层脱落，需要及时的补修，防止大面积氧化。炉体的壳体由6mm钢板制造，外部设加强筋，壳体密封性良好。壳体顶部为圆弧形或三角形等无气体死角的形状，壳体内设耐火保温层，厚250
‑
300mm，材料为硅酸铝耐火纤维。针对整个装置的隔热防护，燃烧氧化炉的内部采用陶瓷纤维块绝热，内层保温的厚度要保证碳钢钢板外表面阴面（太阳光未直射的面）温度不得高于周围环境空气温度15℃，所有表面的所有点都不得超过70℃（热桥除外）；所有隔热层必须折叠并捻缝，以防风雨影响。
40.上述用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统中，还包括天然气管路和天然气管路装置，所述天然气管路一端和燃烧室连通，天然气管路另一端用于和天然气存储罐连通；所述天然气管路装置包括天然气主关断阀、天然气过滤器、天然气流量计、天然气压力调节阀、天然气压力检测表、天然气流量控制调节阀、天然气泄露检测器、天然气快速关断阀、天然气压力恒压器、天然气压力不足保护器和天然气电磁阀；所述天然气主关断阀、天然气流量计、天然气压力调节阀、天然气压力检测表、天然气流量控制调节阀、天然气泄露检测器、天然气快速关断阀、天然气压力恒压器、天然气压力不足保护器和天然气电磁阀分别与所述中控台连接。
41.具体地，实时监测原始废气和天然气供给的气压值，当压力达到设定值时，系统立即发出声光报警，提醒操作人员对该系统进行清洁，同时切断原始废气和天然气供给，开启应急泄爆口6，原始废气自动切换为紧急模式。其中，天然气供给和控制管路、点火烧嘴燃料控制管路均要求连接紧密，不得有任何漏气现象；安装完要求进行试漏试验，并有完整试漏记录。
42.上述用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统中，所述燃烧装置包括燃烧控制器、uv火焰检测器、高压点火器、点火变压器和点火烧嘴，所述uv火焰检测器、高压点火器和点火变压器分别与燃烧控制器控制连接；所述点火烧嘴固定安装在燃烧室顶部，用于和所述天然气管路一端连通。
43.上述用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统中，还包括新风管路和新风管道装置，所述新风管路一端和废气管路连通，新风管路另一端用于和压缩空气储气罐连通；所述新风管路装置包括压缩空气主关断阀、压缩空气冷却装置、压缩空气过滤净化装置、压缩空气压力调节装置和压缩空气压力表；在所述新风管路入口处设置新风过滤器和新风稀释阀门，所述压缩空气主关断阀、压缩空气压力调节装置、压缩空气压力表和新风稀释阀门分别与中控台通信连接。
44.具体地，新风阀的过滤等级为g4，该新风管路用于5t
‑
rto浓度过高时的新风稀释调节。压缩空气管道要求连接紧密，不得有任何漏气现象；安装完毕要求进行试漏试验，并有完整试漏记录；压缩空气储气罐不超过1m。
45.上述用于vocs处理的五塔蓄热式氧化系统中，在废气管路进气口12和净化气管路
出气口13均设有废气浓度监测仪lel和爆炸极限检测仪器，废气浓度监测仪lel将实时监测数据上传至中控台，若检测的实时废气浓度高于预设废气浓度，则打开新风稀释阀门。当检测的实时废气浓度超过规定的危险值时，立即发出报警信号，并自动关闭加热气源，同时自动切断原始废气和天然气供给，开启应急泄爆口6，原始废气自动切换为紧急模式。通过检测的实时废气浓度，让整个装置低于爆炸下限1/4，当浓度高于此值，自动切换至直排。
46.具体实施时，每个蓄热室均设有密封性能良好的检修门10，检修门确保密封，不会产生泄漏，用于检查进气提升阀的阀板，阀板为不锈钢材质，采用“软硬”双密封提升阀。阀板为不锈钢材质，经久耐用，具有好的弹性和韧性，能够保证系统的密封性和使用寿命；且随着碰撞次数的增加，阀的密封会越来越好。带有外部的位置开关，用于位置指示和报警，若阀体有错位，系统会自动停车。配备吊耳和支撑座便于吊机运输和安装。具有防雷及防漏电设施，保证设备安全使用。燃烧氧化装置可以拆卸为多个模块，各个模块经过预先安装和检测，确保现场的安装和调试工作量降低到最小。
47.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的保护范围当中。