CN101006261B - 采用燃气轮机的挥发性有机化合物处理方法以及挥发性有机化合物处理系统 - Google Patents

采用燃气轮机的挥发性有机化合物处理方法以及挥发性有机化合物处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于不仅对挥发性有机化合物进行无害化处理，而且综合提高挥发性有机化合物的处理所必需的设施内的能量效率。在本发明中，为了达到上述目的而采用下述方法，将含有挥发性有机化合物的废气供给到吸附装置中，使挥发性有机化合物吸附在吸附剂中，并且用加压的水蒸气对吸附剂进行解吸并使其混入水蒸气中，在对混入有挥发性有机化合物的水蒸气进行了加压的状态下供给到燃气轮机的燃烧器中，使其与燃烧气体一起燃烧。

Description

采用燃气轮机的挥发性有机化合物处理方法以及挥发性有机化合物处理系统
技术领域
本发明涉及一种采用燃气轮机处理气体状的挥发性有机化合物的处理方法以及处理系统。
背景技术
在使用甲苯或二甲苯等各种挥发性有机化合物的工厂中，对于使用后的挥发性有机化合物的处分而苦恼。在排出量为微量的情况下，有将含有这些使用后的挥发性有机化合物的废气以低于基准值的范围向大气中排放的情况，但在排出量为大量的情况下(很多情况下是这样)，是分别设置处理设备进行处理。
作为现有的一般处理方法，首先，将含有挥发性有机化合物的废气供给到吸附装置中，使挥发性有机化合物吸附在吸附剂中，用水蒸气对吸附了挥发性有机化合物的吸附剂进行解吸，使挥发性有机化合物混入水蒸气中。然后，使吸附了挥发性有机化合物的水蒸气凝缩，对该凝缩水进行蒸馏，使挥发性有机化合物与水分离。最后，使与水分离后的挥发性有机化合物燃烧而进行分解。
在现有的处理方法中，除了处理设备的设置所需的费用之外，该设备运行所需的费用也高。因此，提出了例如利用工厂内现存的燃气轮机，不需要多余的费用而处理挥发性有机化合物的方案(例如下述的专利文献1、2、3)。
在专利文献1的发明中，收集从挥发性有机化合物所产成的有害物质，供给到燃气轮机的空气取入口，在压缩机中与空气一起压缩，将含有有害物质的压缩空气供给到燃烧器中，同时供给燃料气体使其燃烧，驱动涡轮机。有害物质在燃烧器中燃烧而被无害化，与燃气轮机的排气一起排放到大气中。
在专利文献2、3的发明中，将挥发性有机化合物的废液直接供给到燃烧器中，同时供给燃料气体使其燃烧，驱动涡轮机。有害物质的废液在燃烧器中燃烧而被无害化，与燃气轮机的排气一起排放到大气中。
专利文献1：特开2003-322324号公报
专利文献2：特开2004-036492号公报
专利文献3：特开2004-184003号公报
但是，在上述的处理方法中被指出有如下的问题。在上述专利文献1的发明中，是将从挥发性有机化合物产生的有害物质供给到燃气轮机的空气取入口，但燃气轮机是将取入的空气的一部分不导入燃烧器而是用于后级的涡轮机的冷却的结构。因此，有害物质的一部分不通过燃烧器，即未经燃烧而从燃气轮机中排出，不进行充分的处理。在上述专利文献2、3的发明中，由于高浓度的有害物质的废液直接供给到燃烧器中，所以有可能火焰温度过高。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于在使挥发性有机化合物无害化的基础上，综合提高挥发性有机化合物的处理所需要的设施内的能量效率。
作为解决上述课题的方法，采用使用了下述结构的燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法以及挥发性有机化合物的处理系统。
即，在本发明中，作为采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法所涉及的第1解决方案采用以下的方式，使处理对象气体中所含有的挥发性有机化合物吸附在吸附剂中；在加压环境下，采用水蒸气将吸附在该吸附剂中的上述挥发性有机化合物从上述吸附剂中解吸并使其混入上述水蒸气中；用燃气轮机的燃烧器使混入了上述挥发性有机化合物的上述水蒸气燃烧。
作为采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法所涉及的第2解决方案，采用在上述第1解决方案中，利用从上述燃气轮机排出的燃烧气体的热生成水蒸气的方式。
作为采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法所涉及的第3解决方案，采用在上述第1或第2解决方案中，并行地交替进行挥发性有机化合物在吸附剂中的吸附和挥发性有机化合物从吸附剂中的解吸的方式。
作为采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法所涉及的第4解决方案，采用在上述第1～第3任一解决方案中，用于将挥发性有机化合物从吸附剂中解吸的水蒸气的一部分不用作挥发性有机化合物的解吸而供给到燃气轮机的燃烧器中的方式。
作为采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法所涉及的第5解决方案，采用在上述第1～第4任一解决方案中，在对处理对象气体实施了浓缩挥发性有机化合物的前处理后，使挥发性有机化合物吸附在吸附剂中的方式。
作为采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法所涉及的第6解决方案，采用在上述第5解决方案中，前处理是在使处理对象中的挥发性有机化合物吸附在规定的吸附剂中后、通过采用加热气体将挥发性有机化合物从吸附剂中解吸、从而浓缩挥发性有机化合物的浓缩处理，以及从处理对象气体中除去水分的降湿处理中的某一种或者两种的方式。
作为采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法所涉及的第7解决方案，采用在上述第1～第6任一解决方案中，在使挥发性有机化合物吸附在吸附剂中后、用水蒸气对吸附剂的挥发性有机化合物进行解吸前，采用加热气体进行加热的方式。
作为采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法所涉及的第8解决方案，采用在上述第6或第7解决方案中，加热气体是用于水蒸气的生成的燃烧气体的废气的方式。
作为采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法所涉及的第9解决方案，采用在上述第6或第7解决方案中，加热气体是通过与用于水蒸气的生成的燃烧气体的废气的热交换而被加热的空气的方式。
另一方面，在本发明中，作为挥发性有机化合物的处理系统所涉及的第1解决方案采用以下的方式，包括：吸附装置，使处理对象气体中所含有的挥发性有机化合物吸附在吸附剂中，在加压环境下，采用水蒸气对吸附在该吸附剂中的上述挥发性有机化合物进行解吸并使其混入上述水蒸气中；燃气轮机，用燃烧器使混入了上述挥发性有机化合物的上述水蒸气燃烧。
作为挥发性有机化合物的处理系统所涉及的第2解决方案，采用在上述第1解决方案中，还包括水蒸气生成装置，利用从上述燃气轮机排出的燃烧气体的热生成水蒸气的方式。
作为挥发性有机化合物的处理系统所涉及的第3解决方案，采用在上述第1或第2解决方案中，还包括多个吸附装置以及切换装置，所述切换装置对上述多个吸附装置进行切换，以便并行地进行挥发性有机化合物在吸附剂中的吸附以及挥发性有机化合物从吸附剂中的解吸的方式。
作为挥发性有机化合物的处理系统所涉及的第4解决方案，采用在上述第1～第3任一解决方案中，还包括蒸气旁路控制阀，调节不经由吸附装置而直接供给到燃烧器中的水蒸气的流量的方式。
作为挥发性有机化合物的处理系统所涉及的第5解决方案，采用在上述第1～第4任一解决方案中，还包括前处理装置，在使挥发性有机化合物吸附在吸附剂中之前浓缩处理对象气体中所含有的挥发性有机化合物的方式。
作为挥发性有机化合物的处理系统所涉及的第6解决方案，采用在上述第5解决方案中，前处理装置是在使处理对象中的挥发性有机化合物吸附在规定的吸附剂中后、通过采用加热气体将挥发性有机化合物从吸附剂中解吸，从而浓缩挥发性有机化合物的浓缩装置，以及从处理对象气体中除去水分的降湿装置中的某一种或两种的方式。
作为挥发性有机化合物的处理系统所涉及的第7解决方案，采用在上述第1～第6任一解决方案中，在吸附装置中，在用水蒸气对吸附剂的挥发性有机化合物进行解吸前，采用加热气体进行加热的方式。
作为挥发性有机化合物的处理系统所涉及的第8解决方案，采用在上述第6或第7解决方案中，加热气体是在水蒸气生成装置中用于水蒸气的生成的燃烧气体的废气的方式。
作为挥发性有机化合物的处理系统所涉及的第9解决方案，采用在上述第6或第7解决方案中，还包括加热装置，通过与用于水蒸气的生成的燃烧气体的废气的热交换而加热空气；加热气体是从加热装置中排出的加热空气的方式。
在本发明中，由于将混入了挥发性有机化合物的水蒸气供给到燃气轮机的燃烧器中并使其燃烧，所以能够使挥发性有机化合物无害化，并且能够防止高浓度的挥发性有机化合物供给到燃烧器中而火焰温度过高，提高综合的能量效率。而且，通过将水蒸气供给到燃烧器中，还可以降低燃气轮机排出的燃烧气体中的NOx的量，从而能够抑制Nox导致周边环境的恶化。
而且，通过利用从燃气轮机排出的燃烧气体所保有的热量生成水蒸气，并供给到吸附装置中，与从其他系统调拨水蒸气的情况相比，能够削减水蒸气的生成所需要的能量。
附图说明
图1为表示本发明第1实施方式所涉及的挥发性有机化合物处理系统的特征结构的系统结构图。
图2为表示本发明第2实施方式所涉及的挥发性有机化合物处理系统的特征结构的系统结构图。
图3为表示本发明第2实施方式中的吸附装置的动作状态a～d的示意图。
图4为表示本发明第2实施方式中的吸附装置的动作状态e～h的示意图。
图5为表示本发明第2实施方式中的吸附装置的动作状态变化的时序图。
图6为表示本发明第3实施方式所涉及的挥发性有机化合物处理系统的特征结构的系统结构图。
图7为表示本发明第4实施方式所涉及的挥发性有机化合物处理系统的特征结构的系统结构图。
图8为表示本发明第5实施方式所涉及的挥发性有机化合物处理系统的特征结构的系统结构图。
附图标记的说明
1吸附装置
2燃气轮机
3水蒸气生成装置
4压缩机
5燃烧器
6涡轮机
7负荷
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式加以说明。
(第1实施方式)
图1为表示本发明第1实施方式所涉及的挥发性有机化合物处理系统的特征结构的系统结构图。在图1中，附图标记1为吸附装置，2为燃气轮机，3为水蒸气生成装置。
吸附装置1是通过使处理对象气体中所含有的挥发性有机化合物吸附在内部的吸附剂中而从处理对象气体中除去挥发性有机化合物，在加压环境下，采用水蒸气对吸附在吸附剂中的挥发性有机化合物进行解吸，使其混入水蒸气中。吸附剂例如使用活性炭。而且，上述加压环境是通过将水蒸气供给到吸附装置1中而实现的。
这种吸附装置1在处理对象气体从外部输入的同时水蒸气从水蒸气生成装置3输入，另一方面，在将除去了挥发性有机化合物的处理后气体排出到外部的同时混入了挥发性有机化合物的化合物混入水蒸气输出到燃气轮机2的燃烧器5中。而且，在吸附装置1中，如图所示，由于要冷却吸附剂而输入空气(冷却用空气)。
燃气轮机2包括：对空气进行加压的压缩机4，将燃料气体供给到加压后的空气中使其燃烧、产生燃烧气体的燃烧器5，在燃烧器气体的动能以及压力能的作用下被驱动旋转产生压缩机4以及外部负荷7的驱动力的涡轮机6。燃气轮机2将在吸附装置1中混入了挥发性有机化合物的水蒸气在加压的状态下供给到燃烧器5的燃烧区域，并使其与燃料气体一起燃烧。负荷7例如是发电机。
水蒸气生成装置3是一种利用从燃气轮机2排出的燃烧气体所保有的热量而生成水蒸气的热交换器。这种水蒸气生成装置3例如是废热回收锅炉。由水蒸气生成装置3所生成的加压状态的水蒸气用于工厂的工序而供给到外部，并且供给到吸附装置1。
对通过上述结构的处理系统处理挥发性有机化合物的方法加以说明。
当含有挥发性有机化合物的处理对象气体供给到吸附装置1时，挥发性有机化合物被吸附剂吸附。而且，吸附在该吸附剂中的挥发性有机化合物在加压环境下的水蒸气的作用下从吸附剂中解吸而混入水蒸气中。在此，上述加压环境是通过将水蒸气供给到吸附装置1中而实现的，但是加压环境的实现方法并不仅限于此。例如，也可以通过将从压缩机4排出的压缩空气的一部分供给到吸附装置1中而实现吸附装置1内的加压环境。
这样一来，混入了挥发性有机化合物的水蒸气(化合物混入水蒸气)在加压的状态下供给到燃气轮机2的燃烧器5的燃烧区域。而且，化合物混入水蒸气中的挥发性有机化合物在燃烧器5中与燃料气体一起燃烧而被无害化。燃烧器5的燃烧气体的全部或者一部分在驱动涡轮机6旋转后导入水蒸气生成装置3，通过与水的热交换而生成水蒸气。即，在水蒸气生成装置3中，通过利用燃烧气体的热量，水被气化而产生水蒸气。这样产生的水蒸气的一部分或者全部在加压状态下供给到吸附装置1中，用于挥发性有机化合物从吸附剂中的解吸。
根据这样的本实施方式，由于混入了挥发性有机化合物的水蒸气供给到燃气轮机2的燃烧器5中进行燃烧处理，所以能够使挥发性有机化合物与以往相比更加完全地无害化。而且，由于混入了挥发性有机化合物的水蒸气供给到燃气轮机2的燃烧器5中进行燃烧处理，所以能够与挥发性有机化合物的燃烧热相应地节减了一部分燃气轮机用燃料，因此能够提高综合的能量效率。而且，由于将水蒸气供给到燃烧器5中，所以可降低燃气轮机2排出的燃烧气体中的Nox的量，从而能够抑制NOx导致的周边环境的恶化。
另外，由于利用从燃气轮机2排出的燃烧气体所保有的热量生成水蒸气，所以与从其他系统调拨水蒸气的情况相比，能够削减水蒸气的生成所需要的能量，因此，能够综合地提高工厂内的能量效率。
但是，在本实施方式中，虽然利用从燃气轮机2排出的燃烧气体的热量生成水蒸气，但也可以分别设置生成水蒸气的设备，从该设备供给水蒸气。
(第2实施方式)
以下，参照图2所示的系统结构图对本发明的第2实施方式加以说明。
最初，燃气轮机(即燃烧器5)自身的驱动所需要的水蒸气的量(燃烧用水蒸气量)与用于吸附装置1吸附挥发性有机化合物所需要的水蒸气的量(化合物吸附用水蒸气量)并不是一定要一致。即，燃烧用水蒸气量应根据燃气轮机的稳定且高效的运行的需要决定，另一方面，化合物吸附用水蒸气量应根据挥发性有机化合物的有效的吸附的需要决定。
由于上述第1实施方式所涉及的挥发性有机化合物处理系统构成为将从吸附装置1排出的化合物混入水蒸气原封不动地供给到燃烧器5中，所以供给到吸附装置1中的水蒸气量与供给到燃烧器5中的水蒸气量相同，因此，存在上述的燃烧用水蒸气量与化合物吸附用水蒸气量的哪一个都不能满足的问题。
而且，吸附装置1重复进行挥发性有机化合物向吸附剂中吸附和加压环境下的挥发性有机化合物从吸附剂中的解吸，存在不能够连续处理含有挥发性有机化合物的废气的问题。
本第2实施方式是为了解决这种第1实施方式中的问题而提出的，涉及更接近实机的挥发性有机化合物处理系统。另外，在图2中，对于与上述的第1实施方式相同的构成因素赋予相同的附图标记。在以下的说明中，关于与这种第1实施方式相同的构成因素的说明因其重复而加以省略。
在图2的系统结构图中，附图标记1A、1B为吸附装置，8为蒸气旁路控制阀，9为蒸气喷射控制阀，10A、10B为处理对象气体供给阀，11A、11B为处理后气体排出阀，12A、12B为蒸气供给阀，13A、13B为水蒸气排出阀，14为冷却空气用风扇，15A、15B为冷却空气供给阀。
吸附装置1A(A塔)以及吸附装置1B(B塔)与第1实施方式的吸附装置1相同。这种吸附装置1A、1B如图所示，相对于处理对象气体以及水蒸气的供给路径并列地设置，如后述那样交替地进行相对于处理对象气体的挥发性有机化合物除去处理。
蒸气旁路控制阀8是设置在蒸气供给阀12A、12B的入口一侧与水蒸气排出阀13A、13B的出口一侧之间的开闭阀，使供给到吸附装置1A、1B的水蒸气的一部分不经由吸附装置1A、1B而直接供给到蒸气喷射控制阀9，也就是说，用于使上述水蒸气的一部分旁路过吸附装置1A、1B而供给到蒸气喷射控制阀9。
蒸气喷射控制阀9设置在上述蒸气旁路控制阀8与燃气轮机2(正确地说是燃烧器5)之间，规定水蒸气向燃气轮机2的喷射量。处理对象气体供给阀10A是设置在吸附装置1A(A塔)中处理对象气体的供给口上的开闭阀，进行处理对象气体向吸附装置1A的供给/阻断。另一方面，处理对象气体供给阀10B设置在吸附装置1B(B塔)中处理对象气体的供给口上的开闭阀，进行处理对象气体向吸附装置1B的供给/阻断。
处理后气体排出阀11A是设置在吸附装置1A中处理后气体的排出口上的开闭阀，进行处理后气体从吸附装置1A的排出/阻断。处理后气体排出阀11B是设置在吸附装置1B中处理后气体的排出口上的开闭阀，进行处理后气体从吸附装置1B的排出/阻断。蒸气供给阀12A是设置在吸附装置1A中水蒸气的供给口上的开闭阀，进行水蒸气向吸附装置1A的供给/阻断。蒸气供给阀12B是设置在吸附装置1B中水蒸气的供给口上的开闭阀，进行水蒸气向吸附装置1B的供给/阻断。
水蒸气排出阀13A是设置在吸附装置1A中化合物混入水蒸气的排出口上的开闭阀，进行化合物混入水蒸气从吸附装置1A的排出/阻断。水蒸气排出阀13B是设置在吸附装置1B中化合物混入水蒸气的排出口上的开闭阀，进行化合物混入水蒸气从吸附装置1B的排出/阻断。
冷却空气用风扇14是用于将冷却用空气供给到吸附装置1A、1B的动力源。冷却空气供给阀15A是设置在上述冷却空气用风扇14与吸附装置1A之间的开闭阀，进行冷却用空气向吸附装置1A的供给/阻断。冷却空气供给阀15B是设置在冷却空气用风扇14与吸附装置1B之间的开闭阀，进行冷却用空气向吸附装置1B的供给/阻断。
在上述结构的挥发性有机化合物处理系统中，除了从吸附装置1A或者吸附装置1B排出的化合物混入水蒸气之外，经由蒸气旁路控制阀8后的水蒸气也供给到蒸气喷射控制阀9。因此，能够分别设定上述的燃烧用水蒸气量和化合物吸收用水蒸气量。
例如，在燃烧用水蒸气量为流量R1，化合物吸收用水蒸气量为流量R2(其中，R1＞R2)的情况下，通过经由蒸气旁路控制阀8将流量R1和流量R2的差值流量供给到蒸气喷射控制阀9，能够满足燃烧用水蒸气量以及化合物吸附用水蒸气量的任一个。另外，虽然也考虑R1＜R2的情况，但这种情况是化合物吸收用水蒸气量在燃气轮机2中处理不完的状态，并不是现实。
另外，在本挥发性有机化合物处理系统中，虽然将蒸气喷射控制阀9设置在水蒸气的流动方向上蒸气旁路控制阀8的下游一侧(也就是蒸气旁路控制阀8与燃气轮机2之间)，但也可以将蒸气喷射控制阀9设置在蒸气旁路控制阀8的上游一侧(也就是热交换器3与蒸气旁路控制阀8之间)。即使是在这种结构中，也能够获得与上述同样的作用和效果。
以下，参照图3～图5对两个(一对)并列设置的吸附装置1A以及吸附装置1B的动作加以说明。图3和图4表示吸附装置1A以及吸附装置1B对应于上述的蒸气旁路控制阀8，处理对象气体供给阀10A、10B，处理后气体排出阀11A、11B，蒸气供给阀12A、12B，水蒸气排出阀13A、13B，以及冷却空气供给阀15A、15B的开闭状态的动作状态a～h的变化。而且，图5为以时间系列表示图3以及图4中动作状态a～h的变化的时序图。吸附装置1A以及吸附装置1B通过重复这种动作状态a～h的变化，以吸附状态→加压状态→解吸状态→减压状态→冷却状态→吸附状态的顺序进行状态变化。
另外，在图3和图4的蒸气旁路控制阀8，处理对象气体供给阀10A、10B，处理后气体排出阀11A、11B，蒸气供给阀12A、12B，水蒸气排出阀13A、13B，以及冷却空气供给阀15A、15B中，空心符号表示各阀处于「开状态」，实心符号表示各阀处于「闭状态」。而且，在图3和图4中，虽然也表示蒸气旁路控制阀8的开闭状态，但蒸气旁路控制阀8是如上所述用于补偿燃烧用水蒸气量和化合物吸附用水蒸气量的差值流量，并不直接规定吸附装置1A以及吸附装置1B的状态。
动作状态a表示吸附装置1A处于「吸附状态」，吸附装置1B处于「加压状态」。也就是说，吸附装置1A通过被设定在处理对象气体供给阀10A以及处理后气体排出阀11A为开状态，并且蒸气供给阀12A、水蒸气排出阀13A、以及冷却空气供给阀15A为闭状态而成为在处理对象气体依次供给的同时处理后气体依次排出的吸附状态。另一方面，吸附装置1B通过被设定在蒸气供给阀12B为开状态，并且处理对象气体供给阀10B、处理后气体排出阀11B、蒸气供给阀12B、水蒸气排出阀13B以及冷却空气供给阀15B为闭状态而成为仅是水蒸气依次供给的加压状态。
如图5所示，吸附装置1A以动作状态a～d的较长时间持续吸附状态，另一方面，吸附装置1B在从先前的吸附状态移到动作状态a所示的加压状态并加压到充分的压力时，则转移到动作状态b所示的解吸状态。也就是说，吸附装置1B通过除了蒸气供给阀12B之外、水蒸气排出阀13B也设定成开状态而成为在水蒸气依次供给的同时化合物混入水蒸气依次排出的解吸状态。
当在该动作状态b下由吸附装置1B内的吸附剂吸附的有机溶剂在加压下充分解吸时，吸附装置1B转移到动作状态c所示的减压状态。也就是说，吸附装置1B通过设定成处理后气体排出阀11B为开状态、并且处理对象气体供给阀10B、蒸气供给阀12B、水蒸气排出阀13B、以及冷却空气供给阀15B为闭状态而成为减压状态。
而且，在吸附装置1B内的压力降低到常压时，吸附装置1B转移到动作状态d所示的冷却状态。也就是说，吸附装置1B通过除了处理后气体排出阀11B之外、冷却空气供给阀15B也设定成开状态，冷却用空气供给到内部而被冷却到常温。进而，吸附装置1B通过如动作状态e所示，设定成处理对象气体供给阀10B以及处理后气体排出阀11B为开状态、并且蒸气供给阀12B、水蒸气排出阀13B、以及冷却空气供给阀15B为闭状态而成为在处理对象气体依次供给的同时处理后气体依次排出的吸附状态。
另一方面，吸附装置1A通过设定成蒸气供给阀12A为开状态、并且处理对象气体供给阀10A、处理后气体排出阀11A、蒸气供给阀12A、水蒸气排出阀13A、以及冷却空气供给阀15A为闭状态而成为仅是水蒸气依次供给的加压状态。另外，由于动作状态e～h是吸附装置1A和吸附装置1B相对于动作状态a～d交替的状态，所以省略其说明。
如果观察图5可容易理解，吸附装置1A以及吸附装置1B交替地重复挥发性有机化合物从处理对象气体中的吸附和该挥发性有机化合物从吸附剂中解吸。而且，挥发性有机化合物从处理对象气体中的吸附、也就是说处理对象气体的挥发性有机化合物的除去处理通过使吸附装置1A以及吸附装置1B按照动作状态a～h转移而连续地进行。
另外，吸附装置的台数并不仅限于两台(吸附装置1A以及吸附装置1B)。也可以使更多的吸附装置并行地动作而对处理对象气体连续地进行处理。
(第3实施方式)
以下，参照图6对本发明的第3实施方式加以说明。
本第3实施方式为了提高处理效率而对处理对象气体实施前处理。图6为本第3实施方式所涉及的挥发性有机化合物处理系统的系统结构图，对于与上述第1、第2实施方式所涉及的挥发性有机化合物处理系统相同的构成因素赋予相同的附图标记。
图6中，附图标记16为降湿塔，17、20为冷却装置，18为浓缩装置，19为风扇。降湿塔16通过使处理对象气体与冷水气液接触而降湿。也就是说，降湿塔16构成为在从下方供给处理对象气体的同时从上方排出处理对象气体，另一方面，从上方向下方撒下冷水。因此，处理对象气体因与冷水气液接触而被冷却，从而包含在处理对象气体中的水蒸气凝缩而分离在冷水中，其结果被降湿。
冷却装置17冷却从这种降湿塔16的下部排出的水，作为上述冷水供给到降湿塔16。降湿塔16和冷却装置17构成降温装置。
浓缩装置18将从降湿塔16排出的处理对象气体(降湿后)中所含有的挥发性有机化合物浓缩并排出到冷却装置20，也就是说，浓缩装置18吸附、除去插入微粉状的活性炭中的挥发性有机化合物，而将处理对象气体作为处理气体排出，同时将通过废气使吸附在上述活性炭中的挥发性有机化合物从活性炭中解吸而含有浓缩后的挥发性有机化合物的废气作为新的处理对象气体排出。从水蒸气生成装置3排出的废气为100℃左右的高温气体，通过这种高温的废气，挥发性有机化合物从活性炭中解吸。
风扇19是为了将上述处理气体从浓缩装置18中强制排出而设置的。冷却装置20冷却上述新的处理对象气体并供给到处理对象气体供给阀10A、10B。新的处理对象气体如上所述，含有浓缩在从水蒸气生成装置3排出的废气中的挥发性有机化合物，因此，是接近100℃的高温气体。冷却装置20是为了将这种高温的新的处理对象气体冷却到适于吸附装置1A、1B的处理的温度而设置的。
在本挥发性有机化合物处理系统中，处理对象气体通过由降湿塔16和冷却装置17构成的降湿装置和浓缩装置18进行前处理、即降湿处理以及浓缩处理，之后通过吸附装置1A、1B进行正式处理(挥发性有机化合物的除去处理)。因此，在吸附装置1A、1B中，由于处理含有比第2实施方式浓度高的挥发性有机化合物的新的处理对象气体，所以能够实现处置效率的提高。
例如，上述图5表示针对吸附装置1A在动作状态a～d进行吸附处理，另一方面针对吸附装置1B在动作状态e～h进行吸附处理，但通过本实施方式中的前处理，能够缩短吸附处理的期间，并能够相应地提高处理对象气体的处理效率。
另外，作为前处理，可以是降湿处理或者浓缩处理中的某一种。由于通过降湿处理除去了处理对象气体中的水蒸气，所以处理对象气体中的挥发性有机化合物的浓度相应地有意上升。因此，即使将前处理仅作为降湿处理，也能够实现处理对象气体的处理效率的提高。另一方面，由于仅通过浓缩处理挥发性有机化合物的浓度也有意地上升，所以能够实现处理对象气体的处理效率的提高。
(第4实施方式)
以下，参照图7对本发明的第4实施方式加以说明。
本挥发性有机化合物处理系统如图7所示，具有在上述第3实施方式所涉及的挥发性有机化合物处理系统中增加了风扇21，加热气体供给阀22A、22B，以及加热气体排出阀23A、23B的结构。
风扇21将从水蒸气生成装置3排出的废气(加热气体)供给到加热气体供给阀22A、22B。加热气体供给阀22A设置在该风扇21与吸附装置1A的废气供给口之间，进行废气向吸附装置1A的供给/阻断。另一方面，加热气体供给阀22B设置在该风扇21与吸附装置1B的废气供给口之间，进行废气向吸附装置1B的供给/阻断。
加热气体排出阀23A设置在吸附装置1A的废气排出口与冷却装置20的处理对象气体供给口之间，进行从吸附装置1A排出的废气向冷却装置20的处理对象气体供给口的供给/阻断。加热气体排出阀23B设置在吸附装置1A的废气排出口与冷却装置20的处理对象气体供给口之间，进行从吸附装置1A排出的废气向冷却装置20的处理对象气体供给口的供给/阻断。
吸附装置1A、1B如第2实施方式中所说明的那样成为图3～图5所示的装置，在加压处理中，通过将加压用水蒸气供给到处于常温状态的吸附装置1A、1B中，该水蒸气的一部分凝缩而成为冷凝水。而且，在这种冷凝水中溶入有少量的通过吸附处理而吸附在吸附剂中的挥发性有机化合物。
本挥发性有机化合物处理系统解决这种问题，在图3～图5所示的吸附处理与加压处理之间，进行采用了从上述风扇21，加热气体供给阀22A、22B，以及加热气体排出阀23A、23B及水蒸气生成装置3排出的废气的加热处理。
由于在吸附装置1A、1B的某一个中均进行相同的加热处理，所以作为代表，对吸附装置1B加以说明，在处理对象气体向吸附装置1B的供给以及处理后气体的排出所进行的吸附处理结束时，仅打开加热气体供给阀22B以及加热气体排出阀23B，通过将从风扇21排出的废气供给到吸附装置1B中而对吸附装置1B内进行加热。由于该废气如上所述具有100℃左右的温度，所以能够将吸附装置1B内充分加热到不产生水蒸气的凝缩的程度。
其结果，可防止水蒸气因后工序、即水蒸气进行的加压处理而凝缩，能够解决上述的吸附装置1A、1B的冷凝水问题。因此，根据本挥发性有机化合物处理系统，能够将吸附装置1A、1B的冷凝水中所含有的挥发性有机化合物作为能源有效利用，并且能够将该挥发性有机化合物作为燃气轮机2的燃料的一部分使其燃烧，进一步实现省能。
另外，在无需处理上述吸附装置1A、1B的冷凝水中所含有的挥发性有机化合物的情况下，也可以将该冷凝水供给到水蒸气生成装置3的废气排出口使其气化，并向大气中放出。由于冷凝水的水量不多，所以通过供给到水蒸气生成装置3的废气排出口可使其充分气化。
(第5实施方式)
最后，参照图8对本发明的第5实施方式加以说明。
本挥发性有机化合物处理系统对应于水蒸气生成装置3与其他装置分离配置的情况，相当于上述第3、第4实施方式的变形例。
第3实施方式的挥发性有机化合物处理系统为了以浓缩装置18对处理对象气体进行浓缩而将从水蒸气生成装置3排出的废气作为热源加以利用。另一方面，第4实施方式的挥发性有机化合物处理系统为了抑制吸附装置1A、1B的冷凝水的发生而将从水蒸气生成装置3排出的废气作为热源加以利用。
但是，在这些挥发性有机化合物处理系统中，由于在水蒸气生成装置3离开浓缩装置18或吸附装置1A、1B配置的情况下，为了将废气供给到浓缩装置18或吸附装置1A、1B而要长距离地敷设较大的管道，并且要有较大的送风动力，所以导致设备成本的上升以及砌衬成本的上升。
本挥发性有机化合物处理系统相对于上述第4实施方式的结构是取代废气而将空气供给到风扇21，并且取代废气将空气从风扇24供给到浓缩装置18，进而通过热交换器25、26以及泵27构成的第1加热装置对风扇24的排出空气进行加热，另一方面，通过由热交换器28、29以及泵30构成的第2加热装置对风扇24的排出空气进行加热。
热交换器25设置在水蒸气生成装置3的废气排出口附近，进行废气与规定热媒的热交换。热交换器26设置在风扇21的空气排出口附近，进行从风扇21排出的空气与上述热媒的热交换。泵27设置在设于热交换器25和热交换器26之间的热媒循环路径的中途，使热媒在热交换器25与热交换器26之间循环。
热交换器28设置在水蒸气生成装置3的废气排出口附近，进行废气与规定热媒的热交换。热交换器29设置在风扇24的空气排出口附近，进行从风扇24排出的空气与上述热媒的热交换。泵30设置在设于热交换器28和热交换器29之间的热媒循环路径的中途，使热媒在热交换器28与热交换器29之间循环。
在这种结构的本挥发性有机化合物处理系统中，不是将从水蒸气生成装置3排出的废气直接供给到浓缩装置18或吸附装置1A、1B，而是采用第1、第2加热装置将废气的热传递到从风扇21、24排出的空气中，将该空气加热而作为加热空气，再将该加热空气作为加热气体供给到浓缩装置18或吸附装置1A、1B。
因此，通过采用热容量比上述热媒大的液体装的热媒，各热媒循环路径成为与将废气供给到浓缩装置18或吸附装置1A、1B的通道相比大幅度变小的设备。而且，由于在热容量较大的情况下能够将热媒的循环流量控制得较小，所以能够将泵27、30的动力控制得比将废气供给到浓缩装置18或吸附装置1A、1B的送风动力还要小。
因此，根据本挥发性有机化合物处理系统，能够避免水蒸气生成装置3离开浓缩装置18或吸附装置1A、1B配置时的设备成本上升或砌衬成本上升。

Claims (14)

1.一种采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法，
使处理对象气体中所含有的挥发性有机化合物吸附在吸附剂中；
在加压环境下，采用水蒸气将吸附在该吸附剂中的上述挥发性有机化合物从上述吸附剂中解吸并使其混入上述水蒸气中；
用燃气轮机的燃烧器使混入了上述挥发性有机化合物的上述水蒸气燃烧，使上述挥发性有机化合物无害化，
利用从上述燃烧器排出的燃烧气体的动能以及压力能，产生压缩机以及外部负荷的驱动力，所述压缩机向上述燃烧器供给加压的空气，
利用从上述燃烧器排出的燃烧气体的热生成上述水蒸气，
其特征是，
在对处理对象气体实施了浓缩前述挥发性有机化合物的前处理后，使前述挥发性有机化合物吸附在前述吸附剂中。
2.如权利要求1所述的采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法，其特征是，并行地交替进行挥发性有机化合物在吸附剂中的吸附和挥发性有机化合物从吸附剂中的解吸。
3.如权利要求1所述的采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法，其特征是，用于将挥发性有机化合物从吸附剂中解吸的水蒸气的一部分不用作挥发性有机化合物的解吸而供给到燃气轮机的燃烧器中。
4.如权利要求1所述的采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法，其特征是，前处理是在使处理对象中的挥发性有机化合物吸附在规定的吸附剂中后、通过采用加热气体将挥发性有机化合物从吸附剂中解吸、从而浓缩挥发性有机化合物的浓缩处理，以及从处理对象气体中除去水分的降湿处理中的某一种或者两种。
5.如权利要求1所述的采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法，其特征是，在使挥发性有机化合物吸附在吸附剂中后、用水蒸气对吸附剂的挥发性有机化合物进行解吸前，采用加热气体进行加热。
6.如权利要求4所述的采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法，其特征是，加热气体是用于水蒸气的生成的燃烧气体的废气。
7.如权利要求4所述的采用燃气轮机的挥发性有机化合物的处理方法，其特征是，加热气体是通过与用于水蒸气的生成的燃烧气体的废气的热交换而被加热的空气。
8.一种挥发性有机化合物的处理系统，包括：
吸附装置，使处理对象气体中所含有的挥发性有机化合物吸附在吸附剂中，在加压环境下，采用水蒸气对吸附在该吸附剂中的上述挥发性有机化合物进行解吸并使其混入上述水蒸气中；
燃烧器，使混入了上述挥发性有机化合物的上述水蒸气燃烧；
涡轮机，借助从上述燃烧器排出的燃烧气体的运动能以及压力能进行旋转驱动；
以及水蒸气产生装置，利用上述燃烧气体的热生成水蒸气，
其特征是，
还包括前处理装置，在使前述挥发性有机化合物吸附在前述吸附剂中之前浓缩处理对象气体中所含有的挥发性有机化合物。
9.如权利要求8所述的挥发性有机化合物的处理系统，其特征是，还包括多个吸附装置以及切换装置，所述切换装置对上述多个吸附装置进行切换，以便并行地进行挥发性有机化合物在吸附剂中的吸附以及挥发性有机化合物从吸附剂中的解吸。
10.如权利要求8所述的挥发性有机化合物的处理系统，其特征是，还包括蒸气旁路控制阀，调节不经由吸附装置而直接供给到燃烧器中的水蒸气的流量。
11.如权利要求8所述的挥发性有机化合物的处理系统，其特征是，前处理装置是在使处理对象中的挥发性有机化合物吸附在规定的吸附剂中后、通过采用加热气体将挥发性有机化合物从吸附剂中解吸，从而浓缩挥发性有机化合物的浓缩装置，以及从处理对象气体中除去水分的降湿装置中的某一种或两种。
12.如权利要求8所述的挥发性有机化合物的处理系统，其特征是，在吸附装置中，在用水蒸气对吸附剂的挥发性有机化合物进行解吸前，采用加热气体进行加热。
13.如权利要求11所述的挥发性有机化合物的处理系统，其特征是，加热气体是在水蒸气生成装置中用于水蒸气的生成的燃烧气体的废气。
14.如权利要求11所述的挥发性有机化合物的处理系统，其特征是，
还包括加热装置，通过与用于水蒸气的生成的燃烧气体的废气的热交换而加热空气；
加热气体是从加热装置中排出的加热空气。
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