[發明專利]一種基于氫氧氣燃燒的工業有機廢氣處理方法與裝置

在審

• 申請號: 201811283962.7
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN111059554A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 唐邵斌;周冰若;張濤;毛白余;李前;包麗紅
• 申請（專利權）人: 湖南冠拓科技股份有限公司
• 主分類號: F23G7/07
• 分類號: F23G7/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于氫氧氣燃燒的工業有機廢氣處理方法與裝置。本方法將水電解氫氧氣經過三通管道接入廢氣處理管道，一路氫氧氣作為催化劑與待處理的工業有機廢氣提前充分混合，另一路氫氧氣作為火源燃料，在自動點火裝置的控制下延時點燃，使廢氣中的可燃氣體成分在氫氧氣的催化作用下燃燒，由于水電解氫氧氣對燃燒中間產物氧化反應的鏈鎖推進，廢氣中存在的大量烴類、醇類和醛類等物質的燃燒速度會顯著提高，此外廢氣中的二惡英在加氫環境中的熱解效果也優于化學熱解。經本方法處理完畢的廢氣可達到排放要求。本發明的裝置包括水電解氫氧氣系統、自動點火器、廢氣處理管道溫度檢測與控制系統、燃燒與氫氧氣生產聯鎖控制電路。

一.技術領域

本發明涉及一種可基于氫氧氣燃燒的工業有機廢氣處理方法與裝置，適用于處理濃度較高的工業有機廢氣，處理后的氣體可滿足國家相關排放標準。

二.背景技術

工業廢氣是指企業生產過程中產生的各種排入空氣的含有污染物氣體的總稱。工業廢氣如果直接排入大氣，不僅對人體健康以及周邊植物造成多種危害，而且長遠來看，還會對氣候造成不良影響。除了直接污染環境之外，某些廢氣還會產生惡臭，對人類的身心健康造成重大的傷害，是僅次于噪聲污染的一種嚴重污染。

工業廢氣處理一般分為無機廢氣與有機廢氣的處理，無機廢氣一般采用噴淋法與水洗法進行處理，而有機廢氣常用冷凝法、吸附法、吸收法、催化燃燒法進行處理。

有機廢氣中主要包括各種烴類、醇類、醛類、酮類等物質，當廢氣中的污染物可被氧化時，燃燒法是一種很好的處理方法。傳統的燃燒法又可分為直接燃燒法，蓄熱燃燒法和催化燃燒法，燃燒即是在氧和熱的作用下將碳氫化合物轉化為水和二氧化碳。在燃燒過程中，需要考慮氣流量、低爆炸極限和氣流的能量密度。

目前的催化燃燒工藝法基本由廢氣預處理，預熱裝置和催化燃燒裝置工藝單元組成，其中催化燃燒裝置一般采用固定床催化反應器，采用鉑或鈀的化合物作為活性催化劑來促進氧化燃燒。主要缺點是工業有機廢氣中微量的硫和鉛的化合物會使催化劑中毒，而且特定的催化劑對每種有機污染物起到催化燃燒的作用是不同的，對有些有機污染物的去除可能無效。此外，整套裝置體積大、造價高。

本方法采用氫氧氣作為催化劑，氫氧氣通過水電解方式產生，當氫氧氣與廢氣中的烴類、醇類和醛類等物質在燃燒狀態下形成氧化反應后生成水，在整個過程中保持形態不變，加快了化學反應速度，與催化劑的作用非常相似。

水電解方式產生的氫氧混合氣體與普通的氫氧混合氣具有本質區別，即產即用的氫氧混合氣體含有一定數量的水和離子態氫氧，具有較高的能級和活性。氫氧混合氣體的催化燃燒機理是鏈鎖反應過程，當形成一個分子的水時，就得到2 個新的中間活性物H⁺、OH^-。在工業有機廢氣中存在大量烴類、醇類和醛類等物質、這些物質與空氣混合物的燃燒速度不高，在有含氫物質存在時，燃燒速度會顯著提高。氧化鏈鎖反應成立的條件是必須有H⁺和OH^-等原子團組成的活化中心參與反應，由于OH^-+CO-CO₂+H⁺反應不斷產生新的H⁺，一旦反應啟動，就會循環下去，由于水電解氫氧氣對燃燒中間產物氧化反應的鏈鎖推進，提高了烴類等物質的氧化反應速度。

本發明的裝置通過法蘭盤與廢氣排放管道連接，待處理的廢氣，根據實際成分和流量，引入空氣稀釋至合適的濃度值后，經過洗氣裝置和干式防回火器，進入廢氣處理管道，由水電解氫氧氣系統產生的氫氧氣由三通管道分為兩路，一路按3‰比例與由鼓風機吹來的待處理的工業廢氣混合后，另一路作為火源輸入至燃燒嘴，延時1分鐘后在點火裝置控制下引弧點燃，使廢氣中的可燃氣體成分與氫氧氣體混合燃燒，在有含氫物質存在時，由于水電解氫氧氣對燃燒中間產物氧化反應的鏈鎖推進，廢氣中存在的大量烴類物質、醇類和醛類物質的燃燒速度就會顯著提高。此外，有機廢氣中二惡英的加氫熱解效果要優于化學熱解，在高溫下可充分脫氯，將二惡英分解。本發明方法和裝置處理后的工業廢氣經檢測達到排放要求，其指標優于傳統的直接燃燒法。