安全节能的微波催化燃烧系统

409 编辑：中冶有色技术网来源：浙江圣禾环境科技有限公司

2024-06-07 15:05:51

权利要求书： 1.一种安全节能的微波催化燃烧系统，其特征在于，包括依此布置且相连通的气源装置、浓缩装置、微波催化燃烧炉、喷淋塔、吸附箱与干式过滤器，所述喷淋塔与吸附箱之间还连接有带排放口的烟囱，所述浓缩装置与微波催化燃烧炉之间、烟囱通向两侧的支管处、吸附箱与干式过滤器之间均设有控制阀体。

2.如权利要求1所述的一种安全节能的微波催化燃烧系统，其特征在于，所述浓缩装置与微波催化燃烧炉之间引入第一支路，所述第一支路上设有新风风机以及控制支路启闭的控制阀体。

3.如权利要求1或2所述的一种安全节能的微波催化燃烧系统，其特征在于，所述浓缩装置与微波催化燃烧炉之间设有燃烧风机。

4.如权利要求3所述的一种安全节能的微波催化燃烧系统，其特征在于，所述微波催化燃烧炉包括微波源、换热装置、防爆片、第一热电偶、第二热电偶与催化燃烧室。

5.如权利要求1所述的一种安全节能的微波催化燃烧系统，其特征在于，所述浓缩装置为减风增浓装置或沸石转轮。

6.如权利要求1所述的一种安全节能的微波催化燃烧系统，其特征在于，所述喷淋塔与吸附箱之间引出第二支路，所述烟囱设于第二支路上，所述吸附箱在入口处设有吸附风机，且第二支路位于吸附风机与喷淋塔之间。

7.如权利要求1所述的一种安全节能的微波催化燃烧系统，其特征在于，所述干式过滤器又与气源装置相连接。

8.如权利要求2所述的一种安全节能的微波催化燃烧系统，其特征在于，所述控制阀体为气动蝶阀。

9.如权利要求6所述的一种安全节能的微波催化燃烧系统，其特征在于，所述吸附箱内的吸附材料为活性炭或沸石。

说明书：一种安全节能的微波催化燃烧系统技术领域[0001] 本实用新型涉及一种气体燃烧处理装置，特别涉及一种安全节能的微波催化燃烧系统。

背景技术[0002] OCs污染排放对大气环境影响突出。OCs是形成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的重要前体物，对气候变化也有影响。近年来，我国PM2.5污染控制取得积极进展，尤其是京津

冀及周边地区、长三角地区等改善明显，但PM2.5浓度仍处于高位，超标现象依然普遍，是打

赢蓝天保卫战改善环境空气质量的重点因子。京津冀及周边地区源解析结果表明，当前阶

段有机物(OM)是PM2.5的最主要组分，占比达20％－40％，其中，二次有机物占OM比例为

30％－50％，主要来自OCs转化生成。

[0003] 通常OCs处理方法可分为两大类:一类是所谓非破坏性技术即回收法,一般通过改变一定工艺过程中温度、压力等物理条件使OCs富集分离,此类方法包括吸附材料吸附

法、溶液吸收法、冷凝法及膜分离等常见技术；一类是所谓破坏性技术,即通过化学或生物

的技术使OCs转化为二氧化碳、水以及氯化氢等无毒或毒性小的无机物,此类方法包括直

接燃烧、催化燃烧、生物降解、等离子体氧化、光催化氧化法等常见技术.一定程度上解决了

有机废气对环境的污染，但是以上净化治理装置也存在诸多问题。

[0004] 催化燃烧法和吸附材料吸附法使用较为广泛，将有机废气在一定温度的下进行燃烧并通过催化剂进行催化，使有机废气转化为二氧化碳和水。在现有催化燃烧装置存在催

化剂活化温度高，过于依赖外部能源供热，催化燃烧反应不彻底容易造成二次污染等问题，

吸附材料吸附法也存在吸附效率有限，只适用于低浓度的OC气体处理的问题。

实用新型内容

[0005] 针对现有的技术不足，本实用新型提供一种安全节能的微波催化燃烧系统。[0006] 为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：一种安全节能的微波催化燃烧系统，包括依此布置且相连通的气源装置、浓缩装置、微波催化燃烧炉、喷淋塔、吸附箱

与干式过滤器，所述喷淋塔与吸附箱之间还连接有带排放口的烟囱，所述浓缩装置与微波

催化燃烧炉之间、烟囱通向两侧的支管处、吸附箱与干式过滤器之间均设有控制阀体。

[0007] 所述浓缩装置与微波催化燃烧炉之间引入第一支路，所述第一支路上设有新风风机以及控制支路启闭的控制阀体。

[0008] 所述浓缩装置与微波催化燃烧炉之间设有燃烧风机。[0009] 所述微波催化燃烧炉包括微波源、换热装置、防爆片、第一热电偶、第二热电偶与催化燃烧室。

[0010] 所述浓缩装置为减风增浓装置或沸石转轮。[0011] 所述喷淋塔与吸附箱之间引出第二支路，所述烟囱设于第二支路上，所述吸附箱在入口处设有吸附风机，且第二支路位于吸附风机与喷淋塔之间。

[0012] 所述干式过滤器又与气源装置相连接。[0013] 所述控制阀体为气动蝶阀。[0014] 所述吸附箱内的吸附材料为活性炭或沸石。[0015] 本实用新型的有益效果：本实用新型所提供的一种安全节能的微波催化燃烧系统有组织地将OC气体通过减风增浓装置适当提升OC气体浓度，使其在燃烧过程中放热量

高，并且通过微波的方式再次降低OC气体反应活化能，使其可以在低于催化剂活化温度下

进行催化燃烧，进一步降低能耗，达到节能效果，由于相对反应温度较低、无明火，提高催化

燃烧过程的安全性，环境中低浓度无组织OC气体通过吸附箱做吸附处理。

附图说明[0016] 图1为本实用新型的结构示意图。具体实施方式[0017] 如图1所示，一种安全节能的微波催化燃烧系统，包括依此布置且相连通的气源装置1、浓缩装置2、微波催化燃烧炉7、喷淋塔14、吸附箱19与干式过滤器21，所述喷淋塔14与

吸附箱19之间还连接有带排放口的烟囱16，所述浓缩装置2与微波催化燃烧炉7之间、烟囱

16通向两侧的支管处、吸附箱19与干式过滤器21之间均设有控制阀体3。使用微波催化燃烧

炉7，降低催化燃烧反应的起燃温度，提升催化剂的处理效率，达到节能和安全的效果。OC

气体分级处理的方式，催化燃烧可要高浓度OC气体，在浓度低的情况下，催化燃烧炉用电

量较高，在高浓度的情况下，受吸附材料吸附效率限制，无法处理达到国家标准，因此，分级

处理可发挥两种处理方式的优势且节能。

[0018] 所述浓缩装置2与微波催化燃烧炉7之间引入第一支路，所述第一支路上设有新风风机4以及控制支路启闭的控制阀体3，以此引入新风加强燃烧。所述浓缩装置2与微波催化

燃烧炉7之间设有燃烧风机5，加快流速提高燃烧效率。所述喷淋塔14与吸附箱19之间引出

第二支路，所述烟囱16设于第二支路上，所述吸附箱19在入口处设有吸附风机17，且第二支

路位于吸附风机17与喷淋塔14之间。同理。吸附风机17加强引流，避免大量气体由烟囱16流

出造成过多损失。

[0019] 所述微波催化燃烧炉7包括微波源9、换热装置8、防爆片10、第一热电偶11、第二热电偶12与催化燃烧室13，催化燃烧室13内设有催化剂，所述浓缩装置2为减风增浓装置或沸

石转轮，此为成熟的技术产品，其具体应用在下文详细阐述。所述吸附箱19内的吸附材料为

活性炭或沸石，均具有良好的吸附性，但吸附材料种类绝不仅限于此，此处只是对实施例作

出诠释。

[0020] 所述干式过滤器21又与气源装置1相连接，方便回收利用。所述控制阀体3为气动蝶阀。气动蝶阀是由气动执行器和蝶阀组成。气动蝶阀是用随阀杆转动的圆形蝶板做启闭

性，以实现启用动作的气动阀门，主要做截断阀使用，亦可设计成具有调节或段阀兼调节的

功能，蝶阀在低压大中口径管道上的使用越来越多。气动蝶阀的主要优点，结构简单，体积

小重量轻，造价低，气动蝶阀该特点尤其显著。

[0021] 原理概述：OC气体源头(如印刷机烘箱)产生的有组织气体通过减风增浓装置或沸石转轮等浓缩装置2，将OC气体浓度浓缩一定浓度后由燃烧风机5送入微波催化燃烧炉7

中，气体进入燃烧炉后先经过换热器进行升温，然后进入燃烧室，温度不足时由微波源9进

行加热，当OC气体温度达到一定温度(一般低于催化剂活化温度50℃左右)时，开始催化燃

烧反应，反应后的高温气体通过换热器将大部分热量传导给后续进入燃烧炉的OC气体，以

此达到热能回收利用的效果并降低排放气体温度，从燃烧炉排出的气体进入喷淋塔14中过

滤掉粉尘等杂质并将气体温度再次降低，以免出现烫伤等安全事故。

[0022] OC气体源头避免不了会出现气体泄漏在周围环境中，使用大风量风机将泄漏在环境中的无组织气体送至吸附箱19中进行吸附，保证工人工作环境中的OC气体含量符合

国家标准，最终将处理后的有组织气体和无组织气体汇入烟囱16中排放。

[0023] 该方案依靠微波化学理论，其中包括微波的热效应，主要是微波能量被介质材料吸收而转化为热能的现象，表现为微波能在材料中的总损耗。在微波场的作用下，电介质的

极性分子从原来杂乱无章的热运动改变为按电场方向取向的规则运动，而热运动以及分子

间相互作用力的干扰和阻碍则起着类似于内摩擦的作用，将所吸收的电场能量转化为热

能，使电介质的温度随之升高。

[0024] 还涉及非热效应，微波对化学反应的作用是反应物分子吸收了微波的能量提高了运动速度,反应分子被激发使其能量增高而引起了化学反应,是微波非热效应所致.微波的

非热效应应用于化学反应中的主要作用为可降低反应活化能，在OC气体治理领域，由微波

和催化剂共同存在的情况下可以起到降低催化剂的反应温度和提高催化剂矿化率的作用。

[0025] 有组织高浓度OC气体直接燃烧：印刷机开始工作前2小时，微波催化燃烧炉7开始工作，将催化剂温度上升至催化剂活化温度并进入低能耗的保温状态该过程温度由热电偶

1控制，待印刷机开始工作是，减风增浓(OC气体浓缩装置2)开始工作，同时气动阀2、3打

开，燃烧风机5启动，将浓缩后的高浓度有组织OC气体送入燃烧炉，先经过换热器后进入放

有催化剂的微波催化燃烧室13，燃烧室进气温度由第一热电偶11温度控制，低于催化剂活

化温度时开启高功率加热模式，OC气体进入催化剂中开始催化燃烧反应并大量放热，此时

反应温度由第二热电偶12控制，燃烧后的高温气体经过换热器排出燃烧炉后经过烟囱16排

放，当进入燃烧炉的OC气体浓度过高，会表现出微波催化燃烧炉7反应温度过高，当其温度

高于600℃时，会破坏贵金属催化剂的贵金属层，此时气动阀打开，新风风机4开启，降低进

入微波催化燃烧炉7的OC气体浓度，温度低于550℃时关闭阀门和新风风机4。

[0026] 无组织低浓度OC气体吸附：当印刷机开启后阀门同时打开，吸附风机17开始工作，无组织低浓度OC气体进入管道中，经过干式过滤器21后进入吸附箱19中，经过吸附材

料(活性炭或沸石等吸附材料)后经过烟囱16进行排放。当印刷机在下班后停止工作，所有

风机停止工作，阀门关闭。此处吸附箱19课根据风量决定使用一个或多个，该方法不局限于

只使用一个吸附箱19。

[0027] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指

的装置或元件必须具有特定的方位、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，同时以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优

点，本行业的技术人员应该了解。