[发明专利]一种低热值工业尾气催化氧化净化及能量利用的方法及装置

说明书

一种低热值工业尾气完全催化氧化净化及热量利用的方法及装置，由空气压缩机、热交换器、启动加热器、多级结构的催化反应器、催化剂、除尘净化器、余热锅炉、热量利用设备和配套的静态混合器及检测控制元器件构成。将低热值、低浓度工业尾气与压缩空气混合后进入多级结构的催化反应器，通过催化剂的催化作用进行多次催化氧化反应得到净化，根据氧化反应所产生的热量和尾气自身压力的不同，分别进行不同的热量和能力回收。低热值、低浓度工业尾气被完全催化氧化净化后，再排入大气。该技术方案有效地解决了低热值、低浓度工业尾气的净化及热量利用问题，既解决工业尾气的环保达标排放，又达到对低品位资源的高效利用，最终实现环保和经济双丰收。

技术领域

本发明属于环境保护和低品位资源利用领域。将低热值(含可燃成分，但浓度低，一般可燃组份含量小于15%)的工业尾气经完全催化氧化净化后达标排放，同时充分回收利用其能量，达到减排、节能的目的。

背景技术

对于高热值、高浓度的工业尾气，可以通过增压后返回系统再利用、或作为其它化工的原料使用、或作为燃料直接使用的方法加以利用。

而对于低热值、低浓度工业尾气，增压回用或作原料使用的意义不大。且由于其热值较低，不能直接点燃或者虽能直接点燃，但无法实现稳定燃烧，作为燃料使用存在较多问题。如何实现其环保、经济利用，一直是业界不懈研究的问题。

在低热值、低浓度工业尾气中，一般可燃组份CO、H₂、HC（烷、炔、烯、苯、醚、酚、酯、醇及其衍生物等）的总热值小于2500kJ/Nm³。由于其有效成分较低，且其它惰性气体（如N₂、CO₂等）含量相对较高，若回收利用，则处理成本过高，经济性差；若作为燃气利用，又很难实现稳定可靠的燃烧。现有技术中，工业企业基本都采用直接放空或者伴烧后放空的方式来处理这类工业尾气。造成这类工业尾气无法达标排放，污染环境的同时，还浪费了能量（热能和压力势能）。随着催化剂技术的发展，催化净化方法开始用于工业尾气的处理。如CN102974216A公开的“工业尾气中一氧化二氮的炭催化还原处理方法”和CN104624223A公开的“一种用于工业尾气净化的连续脱砷碳化剂及其制备方法”，仍未能解决低热值、低浓度工业尾气的催化净化及能量利用问题。此外，利用催化净化方法处理低热值、低浓度工业尾气，现有技术的颗粒状催化剂不耐磨损、寿命短（仅3年左右），阻力高，空速低（5000h^-1以内），催化剂在缺氧工况状态下，积碳问题致使催化剂寿命缩短，而处理积碳问题的催化剂再生工艺使催化燃烧流程变得复杂，投资增大，催化剂的适应性相对较弱，尾气中的可燃成分得不到有效氧化。

发明内容

本发明的目的是提供一种低热值工业尾气催化氧化净化及能量利用方法及装置，其将低热值、低浓度工业尾气分次与压缩空气混合、分级进行完全催化氧化。在催化反应器中，始终保持过氧状态，使这类工业尾气中的可燃组份通过催化作用进行完全氧化反应，再针对尾气热值和压力的不同，对尾气的能量加以充分的回收利用。该方法克服了现有技术存在的诸多不足之处，提出了一种有效解决低热值工业尾气的催化净化及能量利用的新技术方案。

本发明是通过以下技术方案来实现的：