[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

说明书

本发明公开了一种优化的间接式催化焚烧烟气多级换热系统及工艺，其系统包括催化床、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，所述换热器按照高低温位匹配原则设置了四级换热单元，所述吸附转轮包括吸附区、吹扫区和脱附区，所述催化床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管路与催化焚烧废气管路连通，作为热侧介质管道，天然气烟气和催化焚烧烟气混合后进入换热器，通过内部四级换热单元分别加热浓缩废气和脱附气，热量回收完毕后排入烟囱。本发明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，实现了换热面积最小化，同时可延长催化剂寿命，提升系统净化效率。

技术领域

本发明涉及一种优化的间接式催化焚烧烟气多级换热系统及工艺，特别适用于低浓度有机废气催化焚烧处理过程。

背景技术

随着人类工业经济的的不断发展进步，工业生产过程中产生的各种废气引发的环境问题日益增多，因此如何治理工业废气成为了现代工业生产中必须予以重视的问题。工业有机废气常用的处理方式包括热力焚烧，蓄热式热力焚烧以及催化焚烧。其中，催化焚烧因为其起燃温度低，处理效率高，耗能少等优点得到广泛应用。

在催化焚烧系统流程中重要的一步是将有机废气预热到起燃温度点以上，从而使有机成分在焚烧炉内在催化剂作用下充分分解，达到无污染排放的目的。传统的催化焚烧工艺是采用电加热或者天然气燃烧预热有机废气，因其能耗以及成本高昂的缺点而难以推广。为充分利用余热，目前主要采用的废气预热方式是用焚烧后的高温烟气与有机废气之间进行间接换热，公开号为CN 105091000A的发明专利提供了一种用于彩涂线废气处理的工艺方法，将催化焚烧烟气依次通入串联的废气换热器和新风换热器，将彩涂线固化炉产生的废气和新风分别预热；公开号为CN 102188878A的发明专利提供了一种带有板式换热器的高效吸附、脱附组合系统，利用板式换热器和混流换热器预热脱附气和废气。此类工艺回收了烟气大部分余热回收，明显节约能源，但这种简单的两台或两级换热器串联换热的方式，没有从换热设计优化的角度考虑，冷热物流匹配不合理，导致总换热面积和占地面积过大；同时，系统最终排烟温度较高，需要增加额外的热水换热器来回收烟气低温段热能，保证足够的换热效率，而热水用做其他用途，无法推广到其他生产线。

在大多数工况下，低浓度废气虽然经吸附床或者吸附转轮浓缩，但其热值依然无法保证系统自身热平衡需要，所以在实际应用中经常需要用天然气燃烧的方式补充热量。申请号为CN201320888267的实用新型专利提供了一种丙烯酸废气催化焚烧炉，在焚烧炉体底部安装有天然气进口，用天然气烟气直接加入废气中以保证系统热平衡。

但天然气烟气直接兑入废气这种方式（特别是高含硫天然气），对催化焚烧的影响不容忽视。首先，高含硫工业天然气燃烧产生的含有的二氧化硫会与催化剂中金属离子反应，导致催化剂产生一定程度的中毒现象，降低催化剂寿命；其次，有研究表明天然气烟气中含有的水蒸气会与甲苯等有机成分产生竞争吸附作用，影响催化剂活性；另外，额外兑入的天然气烟气增加了系统处理气量，加大了系统负荷。

发明内容

为解决现有流程中存在的问题，本发明提供了一种优化的间接式催化焚烧烟气多级换热系统及工艺。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案之一是：