[发明专利]一种优化的间接式催化焚烧烟气多级换热系统及工艺

权利要求书

1.一种优化的间接式催化焚烧烟气多级换热系统，其特征在于该系统包括催化床、天然气燃烧器、换热器、吸附转轮、吸附风机、排烟风机和脱附风机，所述换热器包含四级换热单元，分别为第一级换热单元、第二级换热单元、第三级换热单元和第四级换热单元，所述第一级换热单元和第三级换热单元相互连通，第一级换热单元的冷侧出口作为浓缩废气出口，第三级换热单元的冷侧入口作为浓缩废气入口，所述第二级换热单元和第四级换热单元相互连通，第二级换热单元的冷侧出口作为脱附气出口，第四级换热单元的冷侧入口作为脱附气入口；所述吸附转轮包括轮转吸附区、轮转吹扫区和轮转脱附区，所述轮转吸附区出口通过所述吸附风机与排烟风机连接烟囱，所述轮转吹扫区出口与所述第四级换热单元冷侧入口相连通，所述轮转脱附区入口与所述第二级换热单元冷侧出口相连通，轮转脱附区出口通过所述脱附风机与所述第三级换热单元冷侧入口相连通，所述第一级换热单元的冷侧出口连接所述催化床的入口，催化床的出口连接所述天然气燃烧器的出口与换热器的第一级换热单元热侧入口，换热器的热侧出口通过所述排烟风机连接至烟囱；所述第一级换热单元的冷侧出口设有用于监测废气预热温度的温控装置T01，所述催化床内部设有用于监测废气燃烧温度的温控装置T02，所述催化床的出口处设有用于监测燃烧后气体温度的温控装置T03，所述脱附区入口与第二级换热单元冷侧出口之间的管道上设有用于监测脱附气温度的T04，所述温控装置T01，温控装置T02，温控装置T03，温控装置T04均与温度控制系统连接，利用各温控装置监测的温度信号控制天然气燃烧量；所述换热器为多级一体式板式换热器。

2.一种优化的间接式催化焚烧烟气多级换热工艺，其特征在于该工艺采用上述权利要求1所述的优化的间接式催化焚烧烟气多级换热系统进行废气处理，具体的处理步骤包括吸附-脱附-冷却过程和烟气能量多级利用过程，其中：

吸附-脱附-冷却过程的处理步骤为：低浓度的工业废气经转轮的吸附区，吸附完成后排空；随后转轮的脱附区引入经换热器第二，四级换热单元预热后的高温脱附气，用于脱附转轮上吸附的有机成分，脱附完成后生成浓缩废气，该浓缩废气作为冷侧介质进入换热器第一，三级换热单元，预热至起燃温度后进催化床焚烧进行氧化分解；最后用脱附风机将新风引入转轮，吹扫转轮中脱附后的区域，转轮冷却后继续循环此过程；

所述烟气能量多级利用过程的处理步骤为：在催化焚烧炉外设另外一路天然气进口和燃烧器，将燃烧产生的天然气烟气和催化床内焚烧烟气混合后进入换热器，通过换热器内部四级换热单元，分别加热浓缩废气和脱附气至起燃温度和脱附温度，热量回收完毕后排入烟囱。

3.根据权利要求2所述的一种优化的间接式催化焚烧烟气多级换热工艺，其特征在于所述换热器包含内部集成的四级换热单元，将混合烟气作为热侧介质，按照高温段热介质匹配换热高温段冷介质，低温段热介质匹配换热低温段冷介质的温位匹配原则，分别与浓缩废气高温段，脱附气高温段，浓缩废气低温段，脱附气低温段进行四级换热，将浓缩废气和脱附气分别加热到起燃温度和脱附温度，达到能量分级利用。

4.根据权利要求2所述的一种优化的间接式催化焚烧烟气多级换热工艺，其特征在于换热器利用换热网络分析软件来优化整个换热过程的热负荷分布状态，通过减少低对数平均温差换热段的热负荷，增加高对数平均温差换热段的热负荷，利用内部传热单元的精细化设计来优化换热器内部流体换热过程，增大整个换热过程的平均传热推动力，在总热负荷不变情况下实现了总换热面积最小化。

5.根据权利要求2所述的一种优化的间接式催化焚烧烟气多级换热工艺，其特征在于所述催化床排出的废气烟气温度在330-370℃，温度过低无法满足自身热平衡，随后通过催化焚烧炉外的天然气燃烧器，将产生的天然气烟气兑入废气烟气中，此时废气烟气温度提升至450-470℃，在满足系统自身热量需求的情况下，采用间接换热的方式与浓缩废气和脱附气进行换热，避免了含硫以及其他杂质的天然气烟气直接接触浓缩废气。