一种焦化行业VOC废气处理用催化燃烧装置的制作方法

本实用新型涉及挥发性有机化合物处理技术领域，特别涉及一种焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置。

背景技术：

焦化行业是煤化工行业的重要组成部分，对国民经济的发展有重要意义。焦化行业在生产过程中，许多环节都会产生大量含有挥发性有机化合物voc(volatileorganiccompounds)的废气，这些废气如果直接排放会对环境造成严重的危害，还会对人体造成损伤，空气中voc含量及浓度增加，可导致抽搐、头痛、昏迷、恶心等症状，并损害神经系统大脑、肾脏和肝脏等，伴有刺激性毒性及致癌作用，因此，焦化行业voc废气的治理受到极大的关注。

目前，对voc废气的处理方式主要分为回收处理和销毁处理，回收处理主要是通过吸附、吸收、冷凝、膜分离等物理方法，对排放的vocs进行吸收、过滤、分离或富集，然后进行提纯，资源化循环利用。销毁技术包括直接燃烧、催化燃烧、光催化氧化、生物氧化、低温等离子体及其集成的技术，主要是由化学或生化等反应，用热、光、电、催化剂或微生物把排放的vocs分解转化为其他无毒无害的物质。其中，催化燃烧是利用催化剂使废气中的有机挥发物与氧气在较低温度下发生氧化反应，生成对环境无污染的二氧化碳、水等气体的方法，催化燃烧具有起燃温度低、处理效率高、无二次污染等优点。

催化燃烧处理通常是将催化剂装填在固定床反应器中，利用风机将废气引入反应器中，完成催化氧化，将处理后的气体排出。但是现有的催化燃烧处理装置仍存在一些问题：催化燃烧是放热反应，其产生的热量未被有效利用，造成余热浪费；催化燃烧产物中仍有少量有害气体，催化燃烧的转化率仍需提高，由于voc废气中含有少量焦油、粉尘、铅化合物等物质易使催化剂中毒而催化效率降低。

鉴于以上原因，需要一种现有焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置来解决现有技术中仍存在着能耗高、处理效率低的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置，利用该装置能够对含有voc废气的待处理气进行催化燃烧处理，能耗低，处理效率高，催化燃烧转化率高，还能防止过滤器堵塞，提高利用率。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置，含有voc的废气为待处理气，所述装置包括壳体，所述壳体的一端设有待处理气进口，在所述壳体内由一端至另一端依次设置预处理室、换热室和催化燃烧室，在所述壳体外设置有氧气供气装置，其中，在所述预处理室中设置有过滤器，所述过滤器的进气侧朝向所述待处理气进口，所述过滤器能够截留所述待处理气中的催化剂毒物，在所述换热室中设置有多根第一换热管，所述第一换热管用于向所述催化燃烧室输送所述待处理气，多根所述第一换热管的一端均与所述过滤器的出气侧连通、多根所述第一换热管的另一端均与所述催化燃烧室的进气口连通，所述催化燃烧室内装填有催化剂，所述催化燃烧室的进气口还与所述氧气供气装置的出口连通，由所述第一换热管输送的所述待处理气和由所述氧气供气装置提供的氧气在所述催化剂的作用下在所述催化燃烧室内进行催化燃烧反应，所述待处理气在所述催化燃烧室内被转化为催化燃烧产气，所述催化燃烧室的出气口与所述换热室连通，所述催化燃烧产气由所述催化燃烧室的出气口进入所述换热室中并与所述第一换热管中的所述待处理气进行换热，使所述待处理气经预热后再进入所述催化燃烧室中，所述换热室设置有催化燃烧产气出口。

进一步地，在上述的焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置中，在所述换热室中还设置有多根第二换热管，所述第二换热管用于向所述催化燃烧室输送氧气，多根所述第二换热管的一端与均与所述氧气供气装置的出口连通、多根所述第二换热管的另一端均与所述催化燃烧室的进气口连通，所述第二换热管中的氧气与所述催化燃烧产气在所述换热室中进行换热。

进一步地，在上述的焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置中，在所述换热室与所述催化燃烧室之间还设置有缓冲室，所述缓冲室的出口与所述催化燃烧室的进气口连通，所述第一换热管的另一端和所述第二换热管的另一端均与所述缓冲室的入口连通，氧气与所述待处理气在所述缓冲室内混合。

进一步地，在上述的焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置中，所述预处理室和所述换热室之间设置有第一侧壁，所述换热室和所述缓冲室之间设置有第二侧壁，所述缓冲室和所述催化燃烧室之间设置有第三侧壁，所述第一换热管的一端与所述第一侧壁连接、所述第一换热管的另一端与所述第二侧壁连接，所述第二换热管的一端与所述第一侧壁连接、所述第二换热管的另一端与所述第二侧壁连接。

进一步地，在上述的焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置中，在所述预处理室的底部设置有集灰池，所述集灰池位于所述过滤器的进气侧，在所述过滤器的出气侧还设置有反吹管路，通过所述反吹管路能够向所述过滤器内鼓入气体进行反吹，将所述过滤器截留的催化剂毒物吹落至所述集灰池中。

进一步地，在上述的焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置中，所述装置还包括有气体分布器，所述气体分布器的进气口与所述催化燃烧室的出气口连通，所述气体分布器的出气口与所述换热室连通，所述气体分布器的出气口和所述催化燃烧产气出口分别位于所述换热室的两端，所述气体分布器的出气口全覆盖所述换热室的一端。

进一步地，在上述的焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置中，所述催化剂在所述催化燃烧室内形成蜂窝式的催化剂床层。

进一步地，在上述的焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置中，所述第一换热管和所述第二换热管均与壳体的轴线平行设置。

进一步地，在上述的焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置中，所述壳体的竖向截面为圆形，在同一竖向截面内由所述圆形的圆周至圆心依次设置有多圈所述第一换热管和多圈所述第二换热管，每圈所述第一换热管和每圈所述第二换热管间隔设置，每圈内的所述第一换热管和所述第二换热管均匀设置。

进一步地，在上述的焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置中，所述壳体的竖向截面为矩形，在同一竖向截面内由所述矩形的任意一条边至对边依次设置有多排所述第一换热管和多排所述第二换热管，每排所述第一换热管和每排所述第二换热管间隔设置，每排内的所述第一换热管和所述第二换热管均匀设置。

分析可知，本实用新型公开一种焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置，该装置包括壳体，在壳体内依次设置有预处理室、换热室和催化燃烧室，待处理气(含有voc的废气)在预处理室中对焦油、粉尘和铅化合物等催化剂毒物初步过滤，防止催化剂中毒，增长催化剂寿命，提高处理效率，换热室中设置第一换热管和第二换热管，对待处理气处理完成后形成的催化燃烧产气在换热室中与待处理气和氧气进行换热，有效利用催化燃烧产气的余热，并使待处理气和氧气被初步预热，降低能耗。

换热室中催化燃烧产气与待处理气和氧气采用列管式换热，增高换热面积，提高换热效率，并进一步将催化燃烧产气与待处理气和氧气设计为逆流方式，进一步提高气体之间的换热效率，充分利用催化燃烧产气的余热。

待处理气与氧气先进入缓冲室中进行初步混合，保证两气体在进入催化燃烧室之前混合均匀，待处理气与氧气按照选定比例进行混合，提高催化燃烧转化率。

处理一定时间后可开启反吹管路对过滤器进行反吹，使过滤器上截留的部分颗粒物被吹脱，防止过滤器短时间内堵塞，提高利用率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的换热室的纵截面示意图。

附图标记说明：1壳体；2预处理室；3换热室；4催化燃烧室；5待处理气进口；6过滤器；7催化剂床层；8第一换热管；9氧气供气装置；10催化燃烧产气出口；11第二换热管；12缓冲室；13第一侧壁；14第二侧壁；15第三侧壁；16反吹管路；17集灰池；18气体分布器。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1和图2所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置，含有voc的废气为待处理气，如图1所示，该装置包括壳体1，壳体1的一端设有待处理气进口5，在壳体1内由一端至另一端依次设置预处理室2、换热室3和催化燃烧室4，在壳体1外设置有氧气供气装置9，其中，在预处理室2中设置有过滤器6，过滤器6的进气侧朝向待处理气进口5，过滤器6能够截留待处理气中的催化剂毒物(催化剂毒物是使催化剂中毒的有害物质，其可以为焦油、粉尘、铅化合物等)，待处理气进口5与过滤器6的进气侧连接。

在换热室3中设置有多根第一换热管8，第一换热管8用于向催化燃烧室4输送待处理气，多根第一换热管8的一端均与过滤器6的出气侧连通、多根第一换热管8的另一端均与催化燃烧室4的进气口连通，催化燃烧室4内装填有催化剂，催化燃烧室4的进气口还与氧气供气装置9的出口连通，由第一换热管8输送的待处理气和由氧气供气装置9提供的氧气在催化剂的作用下在催化燃烧室4内进行催化燃烧反应，待处理气在催化燃烧室4内被转化为催化燃烧产气，催化燃烧室4的出气口与换热室3连通，催化燃烧产气由催化燃烧室4的出气口进入换热室3中并与第一换热管8中的待处理气进行换热，使待处理气经预热后再进入催化燃烧室4中，换热室3设置有催化燃烧产气出口10。

待处理气(含有voc的废气)经待处理气进口5进入预处理室2中，过滤器6过滤待处理气中的焦油、粉尘和铅化合物等催化剂毒物，然后待处理气由第一换热管8经换热室3进入催化燃烧室4中，待处理气与氧气在催化剂的作用下进行催化燃烧反应，将待处理气中的有机物转化为二氧化碳和水等无毒的催化燃烧产气，催化燃烧产气由催化燃烧室4的出气口进入换热室3中，催化燃烧产气与第一换热管8中的待处理气进行换热，使待处理气经初步预热升高温度后再进入催化燃烧室4中，充分利用催化燃烧产气中的余热，降低催化燃烧室4的能耗。

进一步地，在换热室3中还设置有多根第二换热管11，第二换热管11用于向催化燃烧室4输送氧气，多根第二换热管11的一端与均与氧气供气装置9的出口连通、多根第二换热管11的另一端均与催化燃烧室4的进气口连通，第二换热管11中的氧气与催化燃烧产气在换热室3中进行换热。氧气供气装置9提供的氧气在换热室3内通过第二换热管11与催化燃烧产气进行换热，初步提高氧气的温度，然后提高温度的氧气再进入催化燃烧室4与待处理气催化燃烧，可有效利用催化燃烧产气中的余热，使氧气充分预热，节约催化燃烧室4的能耗。

进一步地，在换热室3与催化燃烧室4之间还设置有缓冲室12，缓冲室12的出口与催化燃烧室4的进气口连通，第一换热管8的另一端和第二换热管11的另一端均与缓冲室12的入口连通，第二换热管11输送的氧气与第一换热管8输送的待处理气在缓冲室12内充分混合，如此设置能够保证催化燃烧反应时氧气和待处理气按照选定比例进行混合，提高催化氧化的转化率。

进一步地，预处理室2和换热室3之间设置有第一侧壁13，换热室3和缓冲室12之间设置有第二侧壁14，缓冲室12和催化燃烧室4之间设置有第三侧壁15，第一侧壁13、第二侧壁14和第三侧壁15将壳体1分隔为依次设置的预处理室2、换热室3、缓冲室12和催化燃烧室4，第一换热管8的一端与第一侧壁13连接且与过滤器6的出气侧连通、第一换热管8的另一端与第二侧壁14连接且与缓冲室12连通，第二换热管11的一端与第一侧壁13连接且与氧气供气装置9的出口连通、第二换热管11的另一端与第二侧壁14连接且与缓冲室12连通。在换热室3内，催化燃烧产气与第一换热管8内的待处理气和第二换热管11内的氧气之间为逆流，如此设置能够使换热效率更高，可更高效的利用催化燃烧产气的余热。

进一步地，在预处理室2的底部设置有集灰池17，集灰池17位于过滤器6的进气侧，在过滤器6的出气侧还设置有反吹管路16，通过反吹管路16能够向过滤器6内鼓入气体进行反吹，将过滤器6截留的催化剂毒物物质吹落至集灰池17中。在利用该装置对待处理气进行处理一定时间后，可通过反吹管路16鼓入气体，对过滤器6进行反吹，将过滤器6上截留的焦油、粉尘和铅化合物等催化剂毒物吹落至集灰池17中，防止过滤器6的孔隙堵塞，延长过滤器6的使用寿命，提高废气处理的效率。

进一步地，该装置还包括有气体分布器18，气体分布器18的进气口与催化燃烧室4的出气口连通，气体分布器18的出气口与换热室3连通，气体分布器18的出气口和催化燃烧产气出口10分别位于换热室3的两端，即气体分布器18的出气口位于换热室3靠近催化燃烧室4的一端，催化燃烧产气出口10位于换热室3靠近预处理室2的一端，气体分布器18的出气口全覆盖换热室3的一端。气体分布器18将催化燃烧产气均匀分布于换热室3中，使换热室3内各第一换热管8和第二换热管11的换热更均匀，进一步提高换热效率。催化燃烧产气与待待处理气和氧气之间为逆流，换热效率更高，可更高效的利用余热。

进一步地，催化剂在催化燃烧室4内形成蜂窝式的催化剂床层7。蜂窝式的催化剂床层7活性比表面积更大，催化效率更高。

进一步地，第一换热管8和第二换热管11均与壳体1的轴线平行设置，第一换热管8和第二换热管11均水平设置。

进一步地，在本实用新型的一实施例中，壳体1的竖向截面为圆形，在同一竖向截面内由圆形的圆周至圆心依次设置有多圈第一换热管8和多圈第二换热管11，每圈第一换热管8和每圈第二换热管11间隔设置，每圈内的第一换热管8和第二换热管11均匀设置。如此设置能够使换热室3中催化燃烧产气与预处理气和氧气在换热室3内采用列管式换热，增高换热面积，使第一换热管8和第二换热管11的换热更均匀，进一步提高换热效率。

在本实用新型的一实施例中，如图2所示，壳体1的竖向截面为圆形，在换热室3内第一换热管8设置有两圈、第二换热管11设置有两圈，在同一竖向截面内由圆形的圆周至圆心依次设置有一圈第一换热管8、一圈第二换热管11、一圈第一换热管8和一圈第二换热管11。

进一步地，在本实用新型的另一实施例中，壳体1的竖向截面为矩形，在同一竖向截面内由矩形的任意一条边至对边依次设置有多排第一换热管8和多排第二换热管11，每排第一换热管8和每排第二换热管11间隔设置，每排内的第一换热管8和第二换热管11均匀设置。如此设置能够使第一换热管8和第二换热管11的换热更均匀，进一步提高换热效率。

本实用新型的焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置的工作过程为：待处理气(含有voc的废气)经处理气进口进入预处理室2中，经过滤器6进气侧进入过滤器6，过滤器6过滤废气中的焦油、粉尘和铅化合物等催化剂毒物，然后由过滤器6出气侧进入换热室3内的第一换热管8中，第一换热管8中的待处理气与换热室3壳程中的催化燃烧产气进行换热，待处理气被初步预热提高温度后，进入缓冲室12中，同时，氧气供气装置9提供的氧气先进入换热室3内的第二换热管11中，第二换热管11中的氧气与换热室3壳程中的催化燃烧产气进行换热，初步预热后进入缓冲室12中，预热后的待处理气与氧气在缓冲室12中按照设定比例混合后进入催化燃烧室4中，在催化燃烧室4中的催化剂作用下完成催化燃烧，生成无毒性的催化燃烧产气(二氧化碳和水等气体)，由催化燃烧室4的出气口经气体分布器18进入换热室3的壳程中，与待处理气、氧气换热，充分利用余热，然后由催化燃烧产气出口10排出。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、本实用新型的焦化行业voc废气处理用催化燃烧装置，该装置包括壳体1，在壳体1内依次设置有预处理室2、换热室3和催化燃烧室4，待处理气(含有voc的废气)在预处理室2中对焦油、粉尘和铅化合物等催化剂毒物初步过滤，防止催化剂中毒，增长催化剂寿命，提高处理效率，换热室3中设置第一换热管8和第二换热管11，对待处理气处理完成后形成的催化燃烧产气在换热室3中与待处理气和氧气进行换热，有效利用催化燃烧产气的余热，并使待处理气和氧气被初步预热，降低能耗。

2、换热室3中催化燃烧产气与待处理气和氧气采用列管式换热，增高换热面积，提高换热效率，并进一步将催化燃烧产气与待处理气和氧气设计为逆流方式，进一步提高气体之间的换热效率，充分利用催化燃烧产气的余热。

3、待处理气与氧气先进入缓冲室12中进行初步混合，保证待处理气与氧气在进入催化燃烧室4之前混合均匀，待处理气与氧气按照选定比例进行混合，提高催化燃烧转化率。

4、处理一定时间后可开启反吹管路16对过滤器6进行反吹，使过滤器6上截留的部分颗粒物被吹脱，防止过滤器6短时间内堵塞，提高利用率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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