專(zhuān)利名稱(chēng)：焚化爐尾氣觸媒凈化裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焚化爐尾氣觸媒凈化裝置及方法。
背景技術(shù)：
生活和生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的有機(jī)溶劑，在室溫下易揮發(fā)成氣體，故又名揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Organic Compounds, VOCs)，而多數(shù)的VOCs對(duì)人體有一定毒性，必須加以處理。然而，焚化法為VOCs廢氣處理方式的一種，在適當(dāng)條件下的VOCs去除率可達(dá)90 99%，燃燒后的產(chǎn)物通常為水、二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等，故為一種可有效處理廢氣中所含的VOCs及臭氣的方法；但僅借由焚化爐焚化VOCs廢氣，在處理高濃度(如1500PPMV 以上)VOCs廢氣時(shí)，其出口濃度可能仍高于數(shù)至數(shù)十PPMv，故仍須將焚化爐尾氣進(jìn)一步凈化后再排放；再者，若焚化爐為雙槽式蓄熱焚化爐，當(dāng)其蓄熱槽預(yù)熱/蓄熱切換時(shí)，預(yù)熱蓄熱槽中的欲處理氣體會(huì)因尚未焚化而被排放，故其出口濃度于每次閥件切換時(shí)，會(huì)有周期性未處理氣體交替污染排放及泄漏(尖峰處)的問(wèn)題(請(qǐng)參閱圖1)；亦即，雙槽式蓄熱焚化爐尾氣，更加需要進(jìn)一步凈化后再排放。因此，可如圖2所示，將一濃縮器20設(shè)置于一焚化爐10的排放端，將焚化爐尾氣進(jìn)一步吸附凈化后再排放，而雖然濃縮器所能處理的廢氣濃度較不受限，不過(guò)所需的設(shè)備成本則較高，影響使用者的接受程度。另者，對(duì)于VOCs具有脫除效率高、反應(yīng)溫度低、能源消耗低及避免生成二次污染物等優(yōu)點(diǎn)的觸媒催化法，雖然是一種環(huán)境友好的催化凈化技術(shù)；但因焚化爐尾氣的溫度屬于低溫層級(jí)(焚化爐通常都有熱回收的機(jī)制)，而現(xiàn)有的觸媒催化技術(shù)在低溫環(huán)境的凈化效果并不佳，亦即若以現(xiàn)有的觸媒催化技術(shù)處理焚化爐尾氣， 其凈化效果會(huì)遠(yuǎn)不如原先的預(yù)期效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種焚化爐尾氣觸媒凈化裝置及方法，其具有確保最終所排放氣體濃度或/及臭味符合規(guī)定的功效，其可將雙槽式焚化爐周期性排放未處理氣體的問(wèn)題予以解決，還具有設(shè)備成本低且節(jié)能的效果。本發(fā)明焚化爐尾氣觸媒凈化裝置是一種焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，包括一焚化爐，連接有引氣管與排氣管；一低溫觸媒氧化單元，是以多孔性擔(dān)體承載金屬或金屬氧化物觸媒，而設(shè)置于該焚化爐的排氣管下游，且較佳的操作溫度為75-250°C。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中觸媒包括Mn、Fe、Co、Cu、Ce、Zn、Ag、Pb、 CuO-MoO3> Ag-Mn 或其組合。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中多孔性擔(dān)體為氧化鋁或沸石，而包括 r-Al203，ZSM-5 或其組合。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中觸媒與多孔性擔(dān)體的組成包括CuO-MOO3/r-Al203、Ag/ZSM-5, Cu/ZSM-5、Cu-Ce/ZSM-5、Mn/ZSM-5、Ag-Mn/ZSM-5 或其組合。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中焚化爐與低溫觸媒氧化單元之間進(jìn)一步設(shè)
置一臭氧供給單元，提供臭氧給低溫觸媒氧化單元。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中進(jìn)一步設(shè)置令所述引氣管由所述排氣管回收熱能的熱交換器，而將焚化爐的出口溫度控制在75 250°C。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中進(jìn)一步于所述引氣管或所述排氣管擇一設(shè)置避開(kāi)所述熱交換器的旁通管。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中低溫觸媒氧化單元更佳的操作溫度為 100-150°C，且令所述熱交換器將焚化爐的出口溫度控制在100-150°C。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中低溫觸媒氧化單元的多孔性擔(dān)體為顆粒狀、蜂巢狀、圓柱狀、發(fā)泡狀、粉末狀或球狀。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中焚化爐包括雙槽式蓄熱焚化爐、多槽式蓄熱焚化爐、回轉(zhuǎn)式蓄熱焚化爐與直燃式焚化爐。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中低溫觸媒氧化單元的型式包括轉(zhuǎn)輪式、轉(zhuǎn)環(huán)式或固定床式。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中轉(zhuǎn)輪式或轉(zhuǎn)環(huán)式低溫觸媒氧化單元區(qū)分有一吸附區(qū)與一脫附氧化區(qū)。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中轉(zhuǎn)輪式或轉(zhuǎn)環(huán)式低溫觸媒氧化單元進(jìn)一步于所述吸附區(qū)與脫附氧化區(qū)之間區(qū)分有一冷卻區(qū)。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其中固定床式低溫觸媒氧化單元為單塔式、雙塔式或多塔式。本發(fā)明焚化爐尾氣觸媒凈化方法是一種焚化爐尾氣觸媒凈化方法，其特征在于，其包括下列步驟c.利用焚化爐將揮發(fā)性有機(jī)物凈化處理；d.控制焚化爐出口溫度，而將經(jīng)焚化爐凈化后的低濃度揮發(fā)性有機(jī)物，利用低溫觸媒催化技術(shù)再度凈化并排放。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化方法，其中步驟b進(jìn)一步提供臭氧，加強(qiáng)觸媒的吸附功能或低溫氧化還原或分解反應(yīng)。前述的焚化爐尾氣觸媒凈化方法，其中步驟a進(jìn)一步利用熱交換器令焚化爐的引氣管由排氣管回收熱能，而將焚化爐的出口溫度控制在75-250°C，甚至是100-150°C。本發(fā)明的有益效果是，其具有確保最終所排放氣體濃度或/及臭味符合規(guī)定的功效，其可將雙槽式焚化爐周期性排放未處理氣體的問(wèn)題予以解決，還具有設(shè)備成本低且節(jié)能的效果。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是雙槽式蓄熱焚化爐的尾氣濃度示意圖。圖2是利用濃縮器凈化焚化爐尾氣的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明增設(shè)臭氧供給單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明再增設(shè)熱交換器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明
10焚化爐
11引氣管
12排氣管
111>121 旁通管
20濃縮器
30低溫觸媒氧化單元
34排放管
35煙囪
40臭氧供給單元
50熱交換器
51第一溫度計(jì)
52第二溫度計(jì)
53控制器
具體實(shí)施例方式首先，請(qǐng)參閱圖3所示，本發(fā)明的觸媒凈化裝置包括有一焚化爐10，連接有引氣管11與排氣管12，用以將揮發(fā)性有機(jī)物引入并進(jìn)行焚化處理；而該焚化爐10包括雙槽式蓄熱焚化爐(圖示代表)、多槽式蓄熱焚化爐、回轉(zhuǎn)式蓄熱焚化爐與直燃式焚化爐。一低溫觸媒氧化單元30，是以多孔性擔(dān)體承載金屬或金屬氧化物觸媒，而設(shè)置于該焚化爐10的排氣管12下游，用以將經(jīng)由該焚化爐10焚化燃燒后的低濃度揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行再凈化處理，并由排放管34與煙 35把凈化氣流排放至大氣；其中，該觸媒包括Mn、 Fe, Co, Cu、Ce、Zn、Ag、Pb、Cu0_Mo03、Ag-Mn或其組合；該多孔性擔(dān)體為氧化鋁或沸石，而包括r-Al203、ZSM-5或其組合；該觸媒與多孔性擔(dān)體的組成包括Cu0-Mo03/r-Al203、Ag/ZSM-5、 Cu/ZSM-5、Cu-Ce/ZSM-5, Mn/ZSM-5, Ag-Mn/ZSM-5 或其組合。然而，該低溫觸媒氧化單元30較佳的操作溫度為75 250°C，更佳的操作溫度為 100 150°C ；又，該低溫觸媒氧化單元30的型式包括固定床式(圖示代表)、轉(zhuǎn)環(huán)式或轉(zhuǎn)輪式；其中，該固定床式低溫觸媒氧化單元為單塔式、雙塔式或多塔式；該轉(zhuǎn)輪式或轉(zhuǎn)環(huán)式低溫觸媒氧化單元區(qū)分有一吸附區(qū)與一脫附氧化區(qū)，另進(jìn)一步于該吸附區(qū)與脫附氧化區(qū)之間區(qū)分有一冷卻區(qū)。再者，該低溫觸媒氧化單元30的多孔性擔(dān)體為顆粒狀、蜂巢狀、圓柱狀、 發(fā)泡狀、粉末狀或球狀。此外，請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D4所示，該焚化爐10與低溫觸媒氧化單元30之間進(jìn)一步設(shè)置一臭氧供給單元40，提供臭氧給低溫觸媒氧化單元30，作為加強(qiáng)觸媒吸脫附凈化功能或低溫氧化還原或分解反應(yīng)之用。另者，請(qǐng)續(xù)參閱圖5所示，進(jìn)一步設(shè)置一管殼式、板式或熱管式熱交換器50，而令該引氣管11由該排氣管12回收熱能，且于該引氣管11或該排氣管12擇一設(shè)置避開(kāi)該熱交換器50的旁通管111或121，而用以控制流經(jīng)該旁通管111或121的氣流量，調(diào)節(jié)進(jìn)入該熱交換器50進(jìn)行熱回收的氣流量，借以調(diào)整引入該焚化爐10的廢氣氣流溫度，亦即可進(jìn)一步限制該焚化爐10的入口與出口溫度的高低值；因此，可設(shè)置第一溫度計(jì) 51與第二溫度計(jì)52于該焚化爐10的入口與出口，偵測(cè)該焚化爐10的入口與出口溫度，并借此溫度訊號(hào)經(jīng)由一控制器53調(diào)整該旁通管111或121的控制閥112或122的開(kāi)度，調(diào)節(jié)進(jìn)入該熱交換器50進(jìn)行熱回收的氣流量，進(jìn)而將焚化爐10的出口溫度控制在75 250°C， 更佳的焚化爐出口溫度為100 150°C?；谏鲜龅慕Y(jié)構(gòu)，本發(fā)明的觸媒凈化裝置是將含有揮發(fā)性有機(jī)物的待凈化氣體， 先借該焚化爐10進(jìn)行第一階段的凈化處理，再由該低溫觸媒氧化單元30進(jìn)行第二階段的低濃度揮發(fā)性有機(jī)物凈化處理；并進(jìn)一步提供臭氧給該低溫觸媒氧化單元30，用以加強(qiáng)觸媒的吸脫附凈化功能或低溫氧化還原或分解反應(yīng)；且根據(jù)該低溫觸媒氧化單元30的操作溫度，利用該熱交換器50控制焚化爐10的出口溫度，維持該低溫觸媒氧化單元30的再凈化效能，而回收的熱能又可將進(jìn)入焚化爐10的待凈化氣體預(yù)熱。是以，本發(fā)明具有不必采用復(fù)雜的處理設(shè)備，即得以確保最終所排放的氣體符合規(guī)定且節(jié)能的功效。另外，由于雙槽式蓄熱焚化爐在蓄熱槽預(yù)熱/蓄熱切換時(shí)，會(huì)如圖1所示，預(yù)熱蓄熱槽中的欲處理氣體會(huì)因尚未焚化而被排放，因而有未處理氣體周期性排放的問(wèn)題，故再由該低溫觸媒氧化單元30進(jìn)行第二階段凈化處理的設(shè)計(jì)，遂可將此一問(wèn)題消弭于無(wú)形，具有將雙槽式焚化爐周期性排放未處理氣體的問(wèn)題予以解決的功效。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。綜上所述，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用實(shí)用性及成本效益上，完全符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需，且所揭示的結(jié)構(gòu)亦是具有前所未有的創(chuàng)新構(gòu)造，具有新穎性、創(chuàng)造性、實(shí)用性，符合有關(guān)發(fā)明專(zhuān)利要件的規(guī)定，故依法提起申請(qǐng)。
權(quán)利要求
1.一種焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，包括一焚化爐，連接有引氣管與排氣管；一低溫觸媒氧化單元，是以多孔性擔(dān)體承載金屬或金屬氧化物觸媒，而設(shè)置于該焚化爐的排氣管下游，且較佳的操作溫度為75-250°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，所述觸媒包括Mn、 Fe、Co、Cu、Ce、Zn、Ag、Pb、Cu0_Mo03、Ag-Mn 或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，所述多孔性擔(dān)體為氧化鋁或沸石，而包括r-Al203，ZSM-5或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，所述觸媒與多孔性擔(dān)體的組成包括(110-]\1003/1-六1203、六8/^3]\1-5、01/^3]\1-5、01-06/^3]\1-5、]\111/25]\1-5、六8-]\111/ ZSM-5或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，所述焚化爐與低溫觸媒氧化單元之間進(jìn)一步設(shè)置一臭氧供給單元，提供臭氧給低溫觸媒氧化單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，進(jìn)一步設(shè)置令所述引氣管由所述排氣管回收熱能的熱交換器，而將焚化爐的出口溫度控制在75 250°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，進(jìn)一步于所述引氣管或所述排氣管擇一設(shè)置避開(kāi)所述熱交換器的旁通管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，所述低溫觸媒氧化單元更佳的操作溫度為100-150 V，且令所述熱交換器將焚化爐的出口溫度控制在 100-150°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，所述低溫觸媒氧化單元的多孔性擔(dān)體為顆粒狀、蜂巢狀、圓柱狀、發(fā)泡狀、粉末狀或球狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，所述焚化爐包括雙槽式蓄熱焚化爐、多槽式蓄熱焚化爐、回轉(zhuǎn)式蓄熱焚化爐與直燃式焚化爐。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，所述低溫觸媒氧化單元的型式包括轉(zhuǎn)輪式、轉(zhuǎn)環(huán)式或固定床式。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)輪式或轉(zhuǎn)環(huán)式低溫觸媒氧化單元區(qū)分有一吸附區(qū)與一脫附氧化區(qū)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)輪式或轉(zhuǎn)環(huán)式低溫觸媒氧化單元進(jìn)一步于所述吸附區(qū)與脫附氧化區(qū)之間區(qū)分有一冷卻區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，其特征在于，所述固定床式低溫觸媒氧化單元為單塔式、雙塔式或多塔式。
15.一種焚化爐尾氣觸媒凈化方法，其特征在于，其包括下列步驟a.利用焚化爐將揮發(fā)性有機(jī)物凈化處理；b.控制焚化爐出口溫度，而將經(jīng)焚化爐凈化后的低濃度揮發(fā)性有機(jī)物，利用低溫觸媒催化技術(shù)再度凈化并排放。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的焚化爐尾氣觸媒凈化方法，其特征在于，所述步驟b進(jìn)一步提供臭氧，加強(qiáng)觸媒的吸附功能或低溫氧化還原或分解反應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的焚化爐尾氣觸媒凈化方法，其特征在于，所述步驟a進(jìn)一步利用熱交換器令焚化爐的引氣管由排氣管回收熱能，而將焚化爐的出口溫度控制在 75-2500C，甚至是 100-150°C。
全文摘要
一種焚化爐尾氣觸媒凈化裝置及方法，焚化爐尾氣觸媒凈化裝置，包括一焚化爐，連接有引氣管與排氣管；一低溫觸媒氧化單元，是以多孔性擔(dān)體承載金屬或金屬氧化物觸媒，而設(shè)置于該焚化爐的排氣管下游，且較佳的操作溫度為75-250℃；焚化爐尾氣觸媒凈化方法，包括下列步驟利用焚化爐將揮發(fā)性有機(jī)物凈化處理；控制焚化爐出口溫度，而將經(jīng)焚化爐凈化后的低濃度揮發(fā)性有機(jī)物，利用低溫觸媒催化技術(shù)再度凈化并排放。本發(fā)明具有確保最終所排放氣體濃度或/及臭味符合規(guī)定的功效，其可將雙槽式焚化爐周期性排放未處理氣體的問(wèn)題予以解決，還具有設(shè)備成本低且節(jié)能的效果。
文檔編號(hào)B01D53/86GK102274689SQ20101020812
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者張豐堂 申請(qǐng)人:張豐堂, 杰智環(huán)境科技股份有限公司