一种VOCs的热回收利用系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种VOCs的热回收利用系统及方法，包括微波催化燃烧装置，进气通道的一端与VOCs气源连接，另一端与第一换热器的壳侧进口连接，壳侧出口与微波催化燃烧装置的进气口连接，出气口与第一换热器的管侧进口连接，第一换热器的管侧出口与第二换热器的管侧进口连接，第二换热器的管侧出口与尾气吸收装置连接；新风装置与第二换热器的壳侧进口连接，壳侧出口与供热管网连接；本发明专利技术利用微波催化燃烧装置，能够对VOCs废气的进行高效催化氧化和矿化，有效提高VOCs的降解和矿化率；通过设置第一换热器，实现对微波催化燃烧装置的进气进行预热，加快催化剂床层升温速率，缩短催化剂床层升温时间，提高VOCs废气降解效果，并实现对催化氧化后的VOCs的热回收。现对催化氧化后的VOCs的热回收。现对催化氧化后的VOCs的热回收。

【技术实现步骤摘要】
一种VOCs的热回收利用系统及方法


[0001]本专利技术属于大气污染治理
，特别涉及一种VOCs的热回收利用系统及方法。

技术介绍

[0002]挥发性有机化合物(volatile organic compounds，简称VOCs)是一类化合物的总称，通常是指在常温常压下，具有高蒸气压、易挥发的有机化学物质，主要包括脂肪族和芳香族的各种烷烃、烯烃、含氧烃和卤代烃等，如苯、苯系物、醇类、酮类及乙酸酯类等；VOCs一般具有较强的刺激性和毒性，部分具有致畸、致癌作用；卤代烃类VOCs可破坏臭氧层，引起温室效应等全球性环境问题；综上，VOCs的排放对人体和生物健康、生态环境都造成了极大的危害。
[0003]随着环境问题的日益严重，人们对于VOCs废气处理迫在眉睫，目前，工业废气治理多采用燃烧法和吸附法，燃烧法需要大量的热能，而吸附法处理VOCs效果低；催化氧化技术具备成本低、操作条件温和、总净化效率高等优点，是有效净化中、低浓度VOCs最具有前景的治理技术之一；现有的催化氧化法常采用传统的电加热法，存在加热时间长、催化剂升温慢及气体热损失较大等缺点，从而降低了催化效果；现有的催化燃烧技术对于催化燃烧后的尾气，经尾气吸收溶液吸收后排空，直接排入空气会造成热污染，同时尾气的热量并没有加以利用，造成了热量的浪费。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种VOCs的热回收利用系统及方法，以解决现有的催化氧化法处理VOCs时，对催化燃烧后的尾气直接排入空气中，易造成空气污染和热量浪费的技术问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]本专利技术提供了一种VOCs的热回收利用系统，包括微波催化燃烧装置、第一换热器、第二换热器、尾气吸收装置、新风装置及进气通道；进气通道的一端与VOCs气源连接，另一端与第一换热器的壳侧进口连接，第一换热器的壳侧出口与微波催化燃烧装置的进气口连接；微波催化燃烧装置的出气口与第一换热器的管侧进口连接，第一换热器的管侧出口与第二换热器的管侧进口连接，第二换热器的管侧出口与尾气吸收装置的进口端连接；新风装置的新风出口与第二换热器的壳侧进口连接，第二换热器的壳侧出口与供热管网连接，通过供热管网与用热用户连接。
[0007]进一步的，还包括气泵，气泵设置在VOCs气源与进气通道之间，气泵的进气口与VOCs气源连接，出气口与进气通道连通。
[0008]进一步的，第二换热器的管侧出口分两路设置，其中一路通过第一连接管道与尾气吸收装置的进口端连接，另一路通过第二连接管道与进气通道连通；第一连接管道上设置有第一电磁阀，第二连接管道上设置有第二电磁阀，进气通道与VOCs气源之间设置有第
三电磁阀。
[0009]进一步的，微波催化燃烧装置包括催化燃烧室、催化床及微波发射装置；催化燃烧室的一端设置进气口，另一端设置出气口；进气口与第一换热器的壳侧出口连通，出气口与第一换热器的管侧进口连通；
[0010]催化床安装在催化燃烧室内，催化床上设置有催化剂，微波发射装置安装在催化燃烧室上，微波发射装置通过导波管与催化燃烧室连通；微波发射装置用于向催化燃烧室内发射微波，且催化燃烧室的微波传播方向与VOCs的流动方向一致。
[0011]进一步的，催化剂为蜂窝状催化剂，蜂窝状催化剂中的蜂窝孔道与VOCs的流动方向一致；蜂窝状催化剂采用纳米陶筛载体负载过渡金属Cu
‑
Mn
‑
Ce活性组分催化剂。
[0012]进一步的，纳米陶筛载体负载过渡金属Cu
‑
Mn
‑
Ce活性组分催化剂的制备过程，包括以下步骤：
[0013]步骤1、将可溶性Cu盐、可溶性Mn盐及可溶性Ce盐按比例加入到水中，搅拌充分溶解，得到活性组分前驱液；
[0014]步骤2、将纳米陶筛催化剂载体浸入活性组分前驱液中，得到负载活性组分前驱体的催化剂样品，并经过风干、烘干干燥及焙烧处理，得到所述纳米陶筛载体负载过渡金属Cu
‑
Mn
‑
Ce活性组分催化剂。
[0015]进一步的，进气口设置在催化燃烧室的上端中心，催化燃烧室的上端采用平面收口；出气口设置在催化燃烧室的下端中心，催化燃烧室的下端采用四面斜面收口。
[0016]进一步的，催化燃烧室的侧边设置有凹槽式开关门，凹槽式开关门与催化燃烧室密封连接。
[0017]进一步的，催化燃烧室的上端设置有测温孔，测温孔中安装有热电偶探针，热电偶探针的测量端垂直伸入催化剂中。
[0018]本专利技术还提供了一种VOCs的热回收利用方法，包括：
[0019]VOCs废气经进气管道进入第一换热器的壳侧，VOCs废气在第一换热器中换热后，进入微波催化燃烧装置中进行催化燃烧；催化燃烧后的VOCs尾气，进入第一换热器管侧；VOCs尾气在第一换热器中与VOCs废气换热后，进入第二换热器中进行热量回收，热量回收利用后通至尾气吸收装置，利用尾气吸收装置对换热后的VOCs尾气进行吸收处理。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0021]本专利技术提供了一种VOCs的热回收利用系统及方法，利用微波催化燃烧装置，能够对VOCs废气的进行高效催化氧化和矿化，有效提高VOCs的降解和矿化率，反应能够较低；通过设置第一换热器，将催化氧化后的VOCs尾气通入第一换热器，实现对微波催化燃烧装置的进气进行预热，提高进气温度，加快催化剂床层升温速率，缩短催化剂床层升温时间，提高VOCs废气降解效果，并实现对催化氧化后的VOCs的热回收；利用第二换热器对催化氧化后的VOCs尾气进行二次热回收，通入新鲜空气，利用第二换热器的热传导加热新风，可以有效减少热量的浪费；当打开外循环系统时，VOCs尾气经热量回收利用后至尾气吸收喷淋塔，而后排空；有效降解了VOCs废气，并为企业生产提供了热能，使得微波催化燃烧VOCs废气装置更加经济高效。
[0022]进一步的，将第二换热器的管侧出口分两路设置，利用第二连接管道与进气通道连通，形成内循环系统，实现了热气体在管道内的循环回流，有效提高了系统的保温性能，
降低微波能耗，缩短了微波辅助氧化的升温时间。
[0023]进一步的，微波催化燃烧装置中，利用微波加热替代传统的电加热等形式，可提高加热速度和能量转换效率；微波功率连续可调、操作简单，适合于大气量工业VOCs废气的治理，可应用于涂装、橡胶和印刷包装等行业的VOCs废气治理，具有广阔的应用前景。
[0024]进一步的，多孔纳米陶瓷兼具低维纳米材料高比表面积和块体材料高稳定性的优点，具有较好的生产应用前景；过渡金属铜锰铈在高温煅烧后形成Cu
‑
Mn
‑
Ce尖晶石结构,具有良好的孔道结构以及较好的氧化还原能力，有利于催化剂氧化还原性能和催化活性的提高。
[0025]进一步的，将催化燃烧室的上端采用平面收口，确保了催化燃烧室上端的微波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种VOCs的热回收利用系统，其特征在于，包括微波催化燃烧装置(1)、第一换热器(2)、第二换热器(3)、尾气吸收装置(4)、新风装置(6)及进气通道(10)；进气通道(10)的一端与VOCs气源连接，另一端与第一换热器(2)的壳侧进口连接，第一换热器(2)的壳侧出口与微波催化燃烧装置(1)的进气口连接；微波催化燃烧装置(1)的出气口与第一换热器(2)的管侧进口连接，第一换热器(2)的管侧出口与第二换热器(3)的管侧进口连接，第二换热器(3)的管侧出口与尾气吸收装置(4)的进口端连接；新风装置(6)的新风出口与第二换热器(3)的壳侧进口连接，第二换热器(3)的壳侧出口与供热管网连接，通过供热管网与用热用户连接。2.根据权利要求1所述的一种VOCs的热回收利用系统，其特征在于，还包括气泵(5)，气泵(5)设置在VOCs气源与进气通道(10)之间，气泵(5)的进气口与VOCs气源连接，出气口与进气通道(10)连通。3.根据权利要求1所述的一种VOCs的热回收利用系统，其特征在于，第二换热器(3)的管侧出口分两路设置，其中一路通过第一连接管道与尾气吸收装置(4)的进口端连接，另一路通过第二连接管道与进气通道(10)连通；第一连接管道上设置有第一电磁阀(7)，第二连接管道上设置有第二电磁阀(8)，进气通道(10)与VOCs气源之间设置有第三电磁阀(9)。4.根据权利要求1所述的一种VOCs的热回收利用系统，其特征在于，微波催化燃烧装置(1)包括催化燃烧室(101)、催化床(102)及微波发射装置(103)；催化燃烧室(101)的一端设置进气口(106)，另一端设置出气口(107)；进气口(106)与第一换热器(2)的壳侧出口连通，出气口与第一换热器(2)的管侧进口连通；催化床(102)安装在催化燃烧室(101)内，催化床(102)上设置有催化剂，微波发射装置(103)安装在催化燃烧室(101)上，微波发射装置(103)通过导波管与催化燃烧室(101)连通；微波发射装置(103)用于向催化燃烧室(101)内发射微波，且催化燃烧室(101)的微波传播方向与VOCs的流动方向一致。5.根据权利要求4所述的一种VOCs的热回收利用系...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑾，卜龙利，张丹庆，张继宾，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：