CN101893248B - 挥发性有机废气处理系统的节能装置 - Google Patents

挥发性有机废气处理系统的节能装置 Download PDF

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Abstract

一种挥发性有机废气处理系统的节能装置,包括:一浓缩器,至少区分有一吸附区及一脱附区;一第一风机,设置于该浓缩器的吸附进气管或吸附排气管;一第二风机,设置于该浓缩器的脱附进气管或脱附排气管;一直燃式焚化炉,设置于该浓缩器的脱附排气管下游端,而连接有一焚化排气管;一第一热交换器,令该脱附进气管由该焚化排气管的中游段回收热能;一第二热交换器,令该脱附排气管的下游段由该焚化排气管的上游段回收热能;一第三热交换器,令该脱附排气管的上游段由该焚化排气管的下游段回收热能。本发明具有增设一热交换器以达到节能的功效。

Description

挥发性有机废气处理系统的节能装置
技术领域
本发明涉及一种挥发性有机废气处理系统的节能装置。
背景技术
生活和生产中广泛应用的有机溶剂极易挥发成气体,故又名挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs),而多数的VOCs对人体有一定毒性,必须加以处理;其中,焚化法为VOCs废气处理方式的一种,在适当条件下的VOCs去除率可达99%以上,燃烧后的产物通常为水、二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等,故为一种可有效处理废气中所含的VOCs的方法;然而,一般会先以转轮式浓缩器(Rotor type rotaryconcentrator)、转环式浓缩器(Carousel type rotary concentrator)或流体化床浓缩器(Fluidized bed concentrator)将VOCs废气浓缩,再把浓缩的VOCs废气送入焚化炉净化处理,而利用吸附——浓缩脱附——焚化等三项连续程序,使VOCs裂解为无害的水及二氧化碳,而利用浓缩器提升焚化炉的焚化效能。
其次,转轮式或转环式浓缩器搭配焚化炉的挥发性有机废气处理系统,其设备特性适合处理高流量(10000Nm3/hr以上)、中低污染物浓度(1000ppmvsolvent以下)及含多物种的VOCs废气;其中,转轮式(或转环式)浓缩器通常可分为较大的吸附区(Adsorption zone;Processzone)及较小的脱附区(Desorption zone;Regeneration zone;也称为再生区),或是进一步于脱附区与吸附区之间增加面积与脱附区相当的冷却区(Cooling zone;Purge zone;也称为隔离区);其三者的面积比可为3∶1∶1或5∶2∶1或6∶1∶1或10∶1∶1或其他比例;而转轮(或转环)的基体(Matrix)是由一些特定的固体基材(Substrate)涂布上一层吸附剂粉末所组成,基材是以陶瓷或玻璃或活性碳纤维纸经烧结作成,陶瓷纤维因具备耐高温、热稳定性高、可水洗、不可燃及耐酸碱的特性而广泛使用,吸附剂的种类则视欲处理的臭味气体成份而有所不同,一般可采用活性碳或沸石。
于是,转轮(或转环)因减速机(Geared motor)的带动而转动(1~10RPH;大部分为2~6RPH),转轮(或转环)位于吸附区内的吸附剂,乃进行第一阶段的吸附程序,将VOCs废气于常温下予以吸附,净化后的气体直接排放至大气;而随着转轮(或转环)的转动,当吸附VOCs废气后的吸附剂转至脱附区时,即进入第二阶段的脱附程序,此脱附程序所须的热空气,是由冷却区出口的预热空气与后端焚化炉热交换后的热空气(约160~300℃;大部分为180~220℃)来提供,借热空气自进入脱附区的吸附剂将有机物浓缩脱附出来,此时出流污染物浓度大约为入流废气的5~20倍左右,而脱附出来的有机物则可于第三阶段的焚化炉进行高温(600℃以上;若为触媒式直燃炉则为200~450℃)焚化,如此可以减少后续的废气处理单元尺寸,并节省初设费用及运转费用。
然而,如图1所示,现有的挥发性有机废气处理系统,其处理挥发性有机废气的过程,是借一第一风机11将挥发性有机废气抽送流经一转轮式浓缩器30的吸附区31,致使挥发性有机废气中的有机物质被位于吸附区31的吸附剂所吸附,吸附处理后的净化气体则经该第一风机11排放;此后,当已吸附挥发性有机废气的吸附剂转至脱附区32时,则将经一第一热交换器21加热的脱附气流由一第二风机12抽送通过,被吸附剂吸附的有机物质因受热脱附到浓缩气流中,该浓缩气流再被导引至一第二热交换器22预热,而导入一直燃式焚化炉40燃烧净化成水及二氧化碳为主的物质,燃烧后的净化气流由该第二热交换器22及该第一热交换器21进行热回收之后,对外排放;其中,该直燃式焚化炉40与第二热交换器22的组合可称为恢复式直燃焚化炉(Recuperative ThermalOxidizer),但由于该第二热交换器22及该第一热交换器21进行热回收后,所排放的净化气流温度仍甚高(245℃以上),需要再加以热回收利用。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于,克服现有技术存在的上述缺陷,而提供一种挥发性有机废气处理系统的节能装置,具有增设一热交换器以达到节能的功效。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种挥发性有机废气处理系统的节能装置,其特征在于,包括:一浓缩器,至少区分有一吸附区及一脱附区;一第一风机,设置于该浓缩器的吸附进气管或吸附排气管;一第二风机,设置于该浓缩器的脱附进气管或脱附排气管;一直燃式焚化炉,设置于该浓缩器的脱附排气管下游端,而连接有一焚化排气管;一第一热交换器,令该脱附进气管由该焚化排气管的中游段回收热能;一第二热交换器,令该脱附排气管的下游段由该焚化排气管的上游段回收热能;一第三热交换器,令该脱附排气管的上游段由该焚化排气管的下游段回收热能。
前述的挥发性有机废气处理系统的节能装置,其中直燃式焚化炉于燃烧室上游端增设触媒床,而成为触媒直燃式焚化炉。
前述的挥发性有机废气处理系统的节能装置,其中浓缩器为转轮式浓缩器或转环式浓缩器。
前述的挥发性有机废气处理系统的节能装置,其中第一热交换器、第二热交换器与第三热交换器为管壳式或板式热交换器。
前述的挥发性有机废气处理系统的节能装置,其中进一步于所述浓缩器的脱附区与吸附区之间增加一冷却区,而于其冷却进气管连接有冷却气源,且将其冷却排气管连接至该脱附进气管的上游。
又,进一步于该浓缩器的脱附区与吸附区之间增加一冷却区(Cooling Zone;Purge Zone;又称隔离区),而于其冷却进气管连接有冷却气源,且将其冷却排气管连接至该脱附进气管的上游,并可作为脱附气源。
本发明的有益效果是,具有增设一热交换器以达到节能的功效。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有挥发性有机废气处理系统的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图中标号说明:
11  第一风机
12  第二风机
21  第一热交换器
22  第二热交换器
23  第三热交换器
30  浓缩器
31  吸附区
311 吸附进气管
312 吸附排气管
32  脱附区
321 脱附进气管
322 脱附排气管
33  冷却区
331 冷却进气管
332 冷却排气管
34  冷却气源
40  直燃式焚化炉
41  焚化排气管
具体实施方式
首先,请参阅图2所示,本发明包括有:
一浓缩器30,可为图示的转轮式浓缩器或图中未示的转环式浓缩器,而至少区分有一吸附区31及一脱附区32;
一第一风机11,设置于该浓缩器30的吸附进气管311或吸附排气管312;
一第二风机12,设置于该浓缩器30的脱附进气管321或脱附排气管322;
一直燃式焚化炉40,设置于该浓缩器30的脱附排气管322下游端,而连接有一焚化排气管41;
一第一热交换器21,令该脱附进气管321由该焚化排气管41的中游段回收热能;
一第二热交换器22,令该脱附排气管322的下游段由该焚化排气管41的上游段回收热能;
一第三热交换器23,令该脱附排气管322的上游段由该焚化排气管41的下游段回收热能。
此外,该第一热交换器21、第二热交换器22与第三热交换器23为管壳式或板式热交换器;又,进一步于该浓缩器30的脱附区32与吸附区31之间增加一冷却区33,该冷却区33具有隔离、冷却与热回收的功能,而于其冷却进气管331连接有冷却气源34,且将其冷却排气管332连接至该脱附进气管321的上游,而成为脱附气流的气源。
基于上述结构,本发明较现有技术增设一第三热交换器23,而将经该直燃式焚化炉40焚化后的净化气流,进行第三度的热回收再对外排放,根据实际的测试结果,可将净化气流最终的排放温度,在增设该第三热交换器23之后,由现有技术的245℃降低至158℃;而此阶段所回收的热能,则用以将脱附后的浓缩气流进行本发明所增添的节能加热,把浓缩气流先由现有技术的71℃升温至155℃,而将经过第二热交换器22后的浓缩气流,再由现有技术的480℃升温至545℃;故,本发明可将导入焚化炉的浓缩气流升温约65℃,进而节省焚化炉所需耗费的燃料(能源),具有增设一热交换器以节能的功效。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
综上所述,本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上,完全符合产业发展所需,且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造,具有新颖性、创造性、实用性,符合有关发明专利要件的规定,故依法提起申请。

Claims (5)

1.一种挥发性有机废气处理系统的节能装置,其特征在于,包括:
一浓缩器,至少区分有一吸附区及一脱附区;
一第一风机,设置于该浓缩器的吸附进气管或吸附排气管;
一第二风机,设置于该浓缩器的脱附进气管或脱附排气管;
一直燃式焚化炉,设置于该浓缩器的脱附排气管下游端,而连接有一焚化排气管;
一第一热交换器,令该脱附进气管由该焚化排气管的中游段回收热能;
一第二热交换器,令该脱附排气管的下游段由该焚化排气管的上游段回收热能;
一第三热交换器,令该脱附排气管的上游段由该焚化排气管的下游段回收热能。
2.根据权利要求1所述的挥发性有机废气处理系统的节能装置,其特征在于:所述直燃式焚化炉于燃烧室上游端增设触媒床,而成为触媒直燃式焚化炉。
3.根据权利要求2所述的挥发性有机废气处理系统的节能装置,其特征在于:所述浓缩器为转轮式浓缩器或转环式浓缩器。
4.根据权利要求3所述的挥发性有机废气处理系统的节能装置,其特征在于:所述第一热交换器、第二热交换器与第三热交换器为管壳式或板式热交换器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的挥发性有机废气处理系统的节能装置,其特征在于:进一步于所述浓缩器的脱附区与吸附区之间增加一冷却区,而于冷却区的冷却进气管连接有冷却气源,且将冷却区的冷却排气管连接至该脱附进气管的上游。
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