[发明专利]一种有机废气处理系统及处理方法

说明书

技术领域

本发明属于有机废气污染控制领域，具体涉及一种有机废气处理系统及处理方法。

背景技术

目前国内外处理工业有机废气的方法主要有吸附法、燃烧法和生物净化法；吸附法适用于大排量、低浓度的有机废气处理，燃烧法适用于高浓度、无回收价值的有机废气处理，生物净化法适用于低浓度、毒性的有机废气处理。在实际的工业有机废气处理中，需要根据不同有机废气的特点，采用多种技术相结合的方法来提高废气处理的效率。针对石油化工、涂料、印刷、包装等行业产生的低浓度、大风量、无回收价值的有机废气，通常采用吸附浓缩燃烧法处理。

传统的吸附浓缩燃烧法利用燃烧后的高温烟气通过热交换器加热冷空气，冷空气吸热后温度升高，用于活性炭的脱附再生；但由于热空气中氧气的存在，容易导致设备生锈、腐蚀和脱附后的有机废气自燃，存在安全隐患。另外，在燃烧工艺中，主要有高温焚烧法和催化燃烧法；高温焚烧法由于燃烧温度较高，对设备的质量要求较高，并且高温下易生成NO_x，容易产生二次污染。催化燃烧法虽然燃烧温度低，但是设备复杂，而且有机废气中常出现杂质，催化剂容易中毒、烧结，增加了运行费用。此外，燃烧法会产生的大量CO₂气体，同时也会造成温室效应。

综上所述，现有技术中有机废气处理方法存在的设备要求高、容易产生二次污染、燃烧烟气热利用率低等问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种有机废气处理系统及处理方法，该有机废气处理系统可以处理中、低浓度的有机废气，处理风量范围大，处理效率高，性能稳定，不会产生二次污染，设备简单，节能环保。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种有机废气处理系统，包括除尘器、吸附器、燃烧器和氧气源，除尘器入口与有机废气源连接，除尘器出口与吸附器的吸附入口连接，吸附器脱附出口与燃烧器入口连接，燃烧器出口与吸附器脱附入口连接，氧气源与燃烧器入口连接；

其中，所述燃烧器从下往上依次设混合室、气体均匀分配器和燃烧室；所述混合室设有有机废气管道和氧气管道；

所述燃烧室内填充有非均匀式蜂窝结构多孔介质，非均匀式蜂窝结构多孔介质包括下层、中层和上层，其中，中层为燃烧区，下层和上层的孔径小于中层的孔径；自下往上，中层的孔径和孔隙率递增；

下层和中层的交界处设置有电热丝点火器。

吸附富集后的有机废气与用于脱附的CO₂一起与氧气混合后通入燃烧器中燃烧，是将富氧燃烧技术引入到有机废气的处理中，可以降低有机废气的燃点，减少燃烬时间，加快燃烧速度，提高有机废气处理的效率和安全性，减少氮氧化物的产生，避免产生二次污染。

燃烧器中放置于气体均匀分配器上的小孔径多孔介质，吸收来自燃烧区的热量进行蓄热，对混合气体进行预热，同时将部分热量通过导热性好的气体均匀分配器传递到外界，防止回火的发生；放置于燃烧器出口的小孔径多孔介质可以防止火焰漂移到外界。中间段采用孔隙率和孔径递增的大孔径多孔介质，使混合气体中不同组分的挥发性有机物在多孔介质材料的不同位置进行稳定燃烧分解。该燃烧器减小了设备体积，具有较大的负荷调节范围，进一步降低了二次污染，提高了燃烧速率，使有机废气燃烧更加安全稳定。

由于多孔介质材料的存在，可以使有机废气燃烧产生的热量快速传递出去，降低燃烧温度峰值，使燃烧火焰面附近温度分布均匀，降低NO_X的生成；通过多孔介质本身的蓄热功能，可以预热有机废气，提高燃烧效率，同时可以回收高温烟气余热，用于沸石分子筛转轮的脱附；有机废气在多孔介质孔隙内发生湍流效应，强化气体的混合和弥散效应，提高有机废气燃烧分解速率；多孔介质燃烧器具有较大的负荷调节范围，可以有效适应有机废气组分浓度的波动，防止发生火焰波动甚至熄火现象。

燃烧器中的燃烧热风部分进入吸附器中进行脱附，由于热风具有较高的温度，不需设置换热器，减少了设备体积，提高了系统的热量利用率。同时热风中的主要成分是二氧化碳，不含有氧气，利用热风作用脱附介质时，在脱附过程中未引入氧气，避免了设备氧化、吸附材料着火和有机废气自燃等安全隐患。

进一步的，所述除尘器为袋式除尘器。袋式除尘器可以去除废气中的颗粒物和粘性成分，防止吸附材料表面堵塞，延长吸附材料使用寿命，然后通过到吸附器中进行吸附，净化后的气体通过引风机排空。

进一步的，所述吸附器为沸石分子筛转轮。该吸附器可以实现脱附和吸附过程同时进行，实现了连续工作。