一种低热值燃料的催化氧化系统技术方案

技术编号:19511855 阅读:144 留言:0更新日期:2018-11-21 08:07
本实用新型专利技术提供了一种低热值燃料的催化氧化系统,所述系统包括:低热值燃料输送管道、催化剂预热单元与催化氧化反应器;所述催化氧化反应器包括催化燃烧单元、余热回收单元和低热值燃料预热单元;所述余热回收单元包括锅炉给水预热段和蒸汽发生段。本实用新型专利技术利用所述的催化氧化反应器不仅能平稳高效地氧化低热值燃料,还能有效利用低热值燃料氧化释放出的热量,即把低热值燃料作为燃料利用变废为宝,既保护了环境,又有较好的经济效益,取得良好的节能减排效果。

【技术实现步骤摘要】
一种低热值燃料的催化氧化系统
本技术涉及低热值燃料利用和废气处理
,尤其涉及一种低热值燃料的催化氧化系统。
技术介绍
工业生产中会产生大量的低热值气体,例如含有大量一氧化碳的液氮洗尾气、甲烷含量较低的煤矿低浓度瓦斯、挥发性有机化合物(VOCs)等。一方面,这些气体的热值低,不能直接燃烧,另一方面,向大气中排放这些气体会污染环境。如何处理这些低热值气体是业内亟需解决的问题。以VOCs为例,VOCs是通过有组织和无组织排放到大气中的有机挥发物总称。通过光化学反应生成有机气溶胶(雾霾的重要组分之一),影响空气质量并形成光化学毒雾。目前,国内加大VOCs治理力度,而大风量低浓度VOCs治理在技术上有一定难度。目前,多种大风量低浓度VOCs治理技术在工程实践中得到应用,但也存在较多问题。吸附+冷凝技术在石化企业得到了大量应用。由于冷凝过程需要消耗大量的电,运行费用高,而回收的烃类价格较低,每年将给企业带来较大的经济负担。蓄热式热氧化(RTO)不需要消耗太多的电,但在VOCs浓度较低时,需要燃烧柴油或燃气来维持800-900℃操作温度。不仅运行费用高,也会因燃料燃烧火焰温度高,排放NOx,造成二次污染。而对浓度较高的VOCs,由于RTO采用蓄热结构,难以及时控制内部温度,造成蓄热体损坏,带来额外的维护成本,影响长期稳定运行。对于浓度大于800mg/m3的有机废气,催化燃烧反应器(CO),不仅能够在较低温度下(~350℃)将所有烃类完全氧化,还可以避免RTO阀门切换带来的压力波动,避免阀门频繁动作,而造成疲劳损坏。以往实现催化燃烧与余热利用的技术方案如图1所示;此方案主要存在的技术问题在于:1)B-101、E-102、E-103三个换热设备都以烟气为热源,分开布置增加了装置的占地面积;2)上述三个换热设备分开布置后,三个设备间需要管线连接,设置多个阀门,增加了制造成本;3)上述三个换热设备分开布置后,三个设备间需要管线连接,设置多个阀门,增加了需要多个设备基础,加大土建和安装工程的施工量和施工时间;4)上述三个换热设备分开布置会造成额外的热损失(占总热量的20%左右),降低余热利用效率。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题,本技术提供一种低热值燃料的催化氧化系统,其既能实现低热值燃料的催化氧化,又能最大限度的利用低热值燃料氧化所释放出的热量,不仅保护环境,还能产生经济效益。有鉴于此,本技术提供了一种低热值燃料催化氧化的系统,包括:低热值燃料输送管道、催化剂预热单元与催化氧化反应器;所述催化氧化反应器包括催化燃烧单元、低热值燃料预热单元与余热回收单元;所述催化剂预热单元用于预热所述催化燃烧单元中的催化剂床层;所述低热值燃料预热单元的入口与低热值燃料输送管道的出口相连;所述催化燃烧单元的入口与所述低热值燃料预热单元的出口相连;以预热气体或低热值燃料的流向计,所述催化燃烧单元包括依次设置的封头、气体分布器与催化剂床层;所述催化燃烧单元产生的高温烟气进入所述余热回收单元,以高温气体的降温方向计,所述余热回收单元包括依次设置的蒸汽发生段与锅炉给水预热段,所述锅炉给水预热段与锅炉给水管道相连,锅炉给水在所述锅炉给水预热段进行预热后进入所述蒸汽发生段,产生的蒸汽进入蒸汽管网。所述催化剂预热单元包括开车风机与电加热器,所述电加热器的入口与所述开车风机的出口相连;所述催化燃烧单元的入口与所述电加热器的出口相连。优选的,如果需要产生过热蒸汽,所述余热回收单元还包括蒸汽过热段,所述蒸汽发生段产生的蒸汽进入所述蒸汽过热段,产生的过热蒸汽进入蒸汽管网。优选的,所述系统还包括引风机与空气输送管道,所述空气输送管道的出口与所述引风机入口相连,所述引风机出口与所述低热值燃料输送管道的入口相连。优选的,所述催化氧化反应器为若干个并联设置的催化氧化反应器。优选的,所述低热值燃料预热单元为换热管束或板式换热器。优选的,根据产生蒸汽的需要,所述蒸汽发生段设置有多组换热盘管。优选的,为满足所产生的蒸汽进入蒸汽管网要求,所述余热回收单元还包括分离蒸汽与液体的汽包,锅炉给水在所述锅炉给水预热段进行预热后经所述汽包进入所述蒸汽发生段,产生的蒸汽和水的混合物返回所述汽包进行分离,分离出的蒸汽进入蒸汽管网。优选的,所述引风机出口与所述低热值燃料输送管道之间设置有空气过滤器。优选的,所述催化剂预热单元包括开工过滤器,所述低热值燃料输送管道上设置有燃料过滤器和阻火器。与现有技术相比,本技术具有以下有益效果:本技术的催化氧化反应器同时包括催化燃烧单元、余热回收单元、低热值燃料预热单元,因此催化氧化反应器既可以高效燃烧低热值燃料,也能有效利用低热值燃料中可燃组分氧化释放出的热量,这些热量能够产生蒸汽,也能预热进入反应器的低热值燃料预热单元,最大限度的利用了低热值燃料氧化所释放出的热量,即本技术提供的低热值燃料催化氧化反应器实现了催化氧化和余热利用两大功能,同时降低了设备的制造成本,减小了设备占地面积,也减小了与余热利用相关的土建和安装的工作量,缩短了项目施工工期。附图说明图1为现有技术中VOCs催化氧化的系统的结构示意图;图2为本技术提供的低热值燃料催化氧化系统的结构示意图;图3为本技术提供的低热值燃料催化氧化系统的余热回收单元的结构示意图。具体实施方式为了进一步理解本技术,下面结合实施例对本技术优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本技术的特征和优点,而不是对本技术权利要求的限制。针对现有技术中低热值燃料催化氧化系统的催化燃烧与余热利用不能兼顾或余热利用率低、成本高的问题,本技术公开了一种低热值燃料的催化氧化系统,具体的,本技术所述低热值燃料的催化氧化系统包括:低热值燃料输送管道、催化剂预热单元与催化氧化反应器;所述催化剂预热单元包括开车风机与电加热器,所述催化氧化反应器包括催化燃烧单元、低热值燃料预热单元与余热回收单元;所述电加热器的入口与所述开车风机的出口相连;所述催化燃烧单元的入口与所述电加热器的出口相连;所述低热值燃料预热单元的入口与低热值燃料输送管道的出口相连;所述催化燃烧单元的入口与所述低热值燃料预热单元的出口相连;以预热气体与低热值燃料的流向计,所述催化燃烧单元包括依次设置的封头、气体分布器与催化剂床层;所述催化燃烧单元产生的高温烟气进入所述余热回收单元,以高温气体的降温方向计,所述余热回收单元包括依次设置的蒸汽过热段、蒸汽发生段与锅炉给水预热段。这里的低热值燃料可以为液氮洗尾气、煤矿低浓度瓦斯、具有一定浓度的挥发性有机化合物等。本技术提供的低热值燃料催化氧化系统中设置的催化氧化反应器集成了低热值燃料催化燃烧、余热利用以及低热值燃料进入反应器前的预热功能,不仅节省了设备的占地面积,降低了制造和安装成本,也提高了热量利用效率,实现了烟气热量梯级利用,余热利用效率高。在本技术中,所述催化剂预热单元主要包括开车风机和电加热器,其用于向催化燃烧单元中的催化剂床层输送热空气,以预热催化剂床层。所述催化氧化反应器中的低热值燃料预热单元设置于所述催化氧化反应器的最上部,通过回收烟气的热量,来加热低热值燃料,提高其进入反应器的温度;装置要开车时,不预热低热值燃料本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种低热值燃料的催化氧化系统,包括:低热值燃料输送管道、催化剂预热单元与催化氧化反应器;所述催化氧化反应器包括催化燃烧单元、低热值燃料预热单元与余热回收单元;所述催化剂预热单元用于预热所述催化燃烧单元中的催化剂床层;所述低热值燃料预热单元的入口与低热值燃料输送管道的出口相连;所述催化燃烧单元的入口与所述低热值燃料预热单元的出口相连;以预热气体或低热值燃料的流向计,所述催化燃烧单元包括依次设置的封头、气体分布器与催化剂床层;所述催化燃烧单元产生的高温烟气进入所述余热回收单元,以高温气体的降温方向计,所述余热回收单元包括依次设置的蒸汽发生段与锅炉给水预热段,所述锅炉给水预热段与锅炉给水管道相连,锅炉给水在所述锅炉给水预热段进行预热后进入所述蒸汽发生段,产生的蒸汽进入蒸汽管网。

【技术特征摘要】
2017.07.28 CN 201710631756X1.一种低热值燃料的催化氧化系统,包括:低热值燃料输送管道、催化剂预热单元与催化氧化反应器;所述催化氧化反应器包括催化燃烧单元、低热值燃料预热单元与余热回收单元;所述催化剂预热单元用于预热所述催化燃烧单元中的催化剂床层;所述低热值燃料预热单元的入口与低热值燃料输送管道的出口相连;所述催化燃烧单元的入口与所述低热值燃料预热单元的出口相连;以预热气体或低热值燃料的流向计,所述催化燃烧单元包括依次设置的封头、气体分布器与催化剂床层;所述催化燃烧单元产生的高温烟气进入所述余热回收单元,以高温气体的降温方向计,所述余热回收单元包括依次设置的蒸汽发生段与锅炉给水预热段,所述锅炉给水预热段与锅炉给水管道相连,锅炉给水在所述锅炉给水预热段进行预热后进入所述蒸汽发生段,产生的蒸汽进入蒸汽管网。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述催化剂预热单元包括开车风机与电加热器,所述电加热器的入口与所述开车风机的出口相连;所述催化燃烧单元的入口与所述电加热器的出口相连。3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,如果需要产生过热蒸汽,所述余...

【专利技术属性】
技术研发人员:贾志刚
申请(专利权)人:北京化工大学
类型:新型
国别省市:北京,11

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