CN102512902B - 一种油墨车间有机废气净化及余热利用方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油墨车间有机废气净化及余热利用方法与装置，其采用吸附转轮将大风量、低浓度废气中的有机成分吸附至吸附区上，净化后的废气排空，吸附转轮吸附区上的有机成分被脱附气体脱附，脱附后的含高浓度有机成分的废气进入蓄热式焚烧设备进行高温氧化处理，同时，脱附后的吸附转轮被低浓度废气冷却，进入下一个吸附循环；废气高温氧化产生的部分热量可通过第一换热单元用来预热脱附气体，多余热量可通过第二换热单元用来加热新鲜空气或软化水。本发明使用吸附脱附的方式将油墨车间中产生的大风量、低浓度废气转化成高浓度、小风量废气，然后利用高温氧化的方式将废气彻底净化，净化效率高，耗能少，热量利用率高。

Description

一种油墨车间有机废气净化及余热利用方法与装置

技术领域

本发明涉及有机废气净化技术领域，具体涉及一种油墨车间有机废气的吸附净化、高温氧化与热量回收相结合的净化及余热利用方法与装置。 

背景技术

在印刷、涂布等行业中，印刷油墨、胶水中含有大量的有机溶剂，种类繁多，且大多有害，如甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丙酮、异丙醇等。在印刷和涂布工艺完成后，将纸张或涂布输送至干燥箱，通过鼓风机输送热风到干燥箱，进行干燥。干燥过程中，有机溶剂经过热风加热，由纸张或涂布表面挥发至气相中，产生大量有机废气。此类废气不仅对生产人员的身体健康产生危害，而且有机溶剂与空气混合，容易产生爆炸，危害生产和生命财产安全。 

目前对有机废气的处理有以下几种方式：第一种是直接排放，既浪费大量的有机溶剂，又产生严重的环境问题；第二种是使用活性炭纤维吸附回收的方式，这种方法可回收部分溶剂，但由于印刷和涂布行业的废气浓度普遍较低，经济效益不高，且需使用水蒸汽进行解吸，能耗较高；第三种是使用催化氧化或高温氧化的方式对VOCs成分进行破坏，达到净化目的，这种方式净化效率较高，但由于印刷行业风量较大、浓度较低的特点，一般不能维持自热运行，且废气输送所需风机等动力设备能耗较大。 

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种油墨车间有机废气净化及余热利用方法与装置。 

其技术解决方案是： 

一种油墨车间有机废气净化及余热利用方法，包括以下步骤： 

吸附过程：使用吸附转轮将大风量、低浓度废气中的有机成分吸附至吸附转轮的吸附区上，净化后的废气排空； 

脱附过程：采用脱附气体脱附吸附转轮吸附区上的有机成分，脱附后的含高浓度有机成分的废气进入高温氧化过程； 

冷却过程：采用冷却气体对脱附后的吸附转轮冷却，吸附转轮冷却后进入下一个吸附循环； 

高温氧化过程：采用蓄热式焚烧设备对含高浓度有机成分的废气进行高温氧化处理，处理后的烟气进入换热过程； 

换热过程：高温氧化处理后的烟气经换热单元换热后排空。 

上述冷却过程中采用的冷却气体为部分大风量、低浓度废气。 

上述冷却气体经对吸附转轮冷却后，再经换热单元与高温氧化处理后的烟气进行热交换， 换热后作为脱附气体再对吸附转轮吸附区上的有机成分进行脱附。 

一种油墨车间有机废气净化及余热利用装置，其包括吸附转轮、蓄热式焚烧设备与第一换热单元，吸附转轮分为吸附区、脱附区与冷却区，吸附区与冷却区的入口连接废气排放管道，吸附区的出口排空，冷却区的出口与第一换热单元的冷侧入口相连，第一换热单元的冷侧出口与脱附区的入口相连，脱附区的出口与蓄热式焚烧设备的入口相连，蓄热式焚烧设备的其中一出口与第一换热单元的热侧入口相连，第一换热单元的热侧出口排空。 

进一步的，上述油墨车间有机废气净化及余热利用装置还包括第二换热单元，第二换热单元的热侧入口与蓄热式焚烧设备的另一出口相连，第二换热单元的热侧出口排空，第二换热单元的冷侧通有待加热的新鲜空气或软化水。 

上述蓄热式焚烧设备为两床式、三床式或旋转式蓄热式氧化炉。 

上述蓄热式焚烧设备与燃烧器相连，燃烧器分别与助燃燃料源以及助燃风机相连。

进一步的，在第一换热单元的后方设置与其热侧出口相连的换热风机。 

本发明的有益技术效果是： 

本发明使用吸附脱附的方式将油墨车间中产生的大风量、低浓度废气转化成高浓度、小风量废气，然后利用高温氧化的方式将废气彻底净化，净化效率高达99％，耗能少。所采用的吸附转轮以其连续性工作的特点，可以使废气来源的浓度得到有效缓冲，使设备对废气风量和浓度波动性都具有很好的适应性，而且吸附转轮阻力很小，进一步降低了处理能耗。高温氧化所采用的蓄热式焚烧设备，可在1000ppm以上浓度的VOC气体下实现自热运行，并释放热量，一部分热量通过第一换热单元预热脱附气体，其余部分热量通过第二换热单元加热软化水或新鲜空气，即降低了设备运行能耗，又将多余热量有效回收，热量利用率高达90％～95％。 

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明： 

图1是本发明油墨车间有机废气净化及余热利用方法的流程图。 

在图1中，1-车间，2-废气排放管道，301、302-吸附风机，401、402-吸附转轮，401a、402a-吸附转轮吸附区，401b、402b-吸附转轮冷却区，401c、402c-吸附转轮脱附区，5-第一换热单元，6-脱附风机，7-管道阻火器，801-助燃风机，802-燃料源，803-燃烧器，9-蓄热式焚烧设备，10-第二换热单元，11-用热设备，12-换热风机，13-排气筒，V1～V11-阀门。 

具体实施方式

如图1所示，废气排放管道2与车间1相连接，吸附风机301、302通过管道和阀门V2与废气排放管道2相连接，并通过管道与吸附转轮吸附区401a、402a的入口相连，吸附转轮 吸附区401a、402a的出口通过管道、阀门V3、V4和排空管道，进入排气筒13。吸附风机301、302出口还通过管道和阀门V5、V6相连，阀门V5、V6与吸附转轮冷却区401b、402b的入口相连。吸附转轮冷却区401b、402b的出口通过管道与第一换热单元5的冷侧入口相连，第一换热单元5的冷侧出口通过管道与吸附转轮脱附区401c、402c的入口相连。吸附转轮脱附区401c、402c的出口通过管道和阀门V7、V8、V9与脱附风机6的入口相连。脱附风机6与管道阻火器7相连。管道阻火器7与蓄热式焚烧设备9的入口相连。蓄热式焚烧设备9的一个出口与阀门V11相连，阀门V11与第一换热单元5的热侧入口相连，第一换热单元5的热侧出口与换热风机12的入口相连，换热风机12的出口与排风筒13相连。换热风机12用于抽取定量高温烟气，保证第一换热单元的换热效果。阀门V11还与第二换热单元10的热侧入口相连，第二换热单元10的热侧出口与排风筒13相连。蓄热式焚烧设备9的另一个出口直接与排风筒13相连。吸附转轮脱附区401c、402c的出口还通过阀门V7、V8、V10与排风筒13相连。助燃燃料源802、助燃风机801与燃烧器803相连，燃烧器803与蓄热式焚烧设备9相连。蓄热式焚烧设备在废气浓度较低时开启燃烧器，保证系统稳定运行，并能输出足够热量将进入第一换热单元的废气预热至脱附气体所需温度。废气排放管道2还通过阀门V1与排气筒13相连。 

系统满负荷运行时，阀门V1、V10关闭，其他阀门打开，废气由车间1通过废气排放管道2，经过阀门V2，通过吸附风机301、302进入吸附转轮吸附区401a、402a。废气中的有害成分在吸附区401a、402a被吸附转轮上的吸附剂所吸附，净化后的气体由吸附转轮吸附区401a、402a出口通过管道，经过阀门V3、V4进入排气筒13。部分废气由吸附风机301、302出口经过阀门V5、V6进入吸附转轮冷却区401b、402b，使用废气对已脱附的吸附转轮部分进行冷却，冷却后的废气进入第一换热单元5的冷侧进行换热。换热后的高温气体(150～250℃)经过管道进入吸附转轮脱附区401c、402c，对吸附饱和的吸附转轮进行脱附。脱附后的高浓度废气温度比进入吸附转轮的温度降低60-80℃，废气经过阀门V7、V8、V9进入脱附风机6，废气自脱附风机6通过管道阻火器7进入蓄热式焚烧设备9，在蓄热式焚烧设备9中进行高温氧化。废气中的有害成分高温氧化后，温度升高，热量大部分蓄积在设备的蓄热材料中，排风温度大约比入口温度高50-100℃，排风进入排风筒13。经过吸附转轮脱附后的气体浓度较高，除供设备自热运行，还可释放部分热量，此时，阀门V11打开，此部分热量自蓄热式焚烧设备9以高温烟气的形式排出，高温烟气一部分进入第二换热单元10的热侧，与新鲜空气进行换热，将热量传递给空气，加热后的空气进入用热设备11，另一部分高温烟气由阀门V11进入第一换热单元5的热侧，对冷却后的废气进行预热，高温烟气换热后进入换热风机12，通过换热风机12进入排风筒13。 

当车间1仅产生少量废气时，阀门V1、V4、V6、V8、V10关闭，其他阀门打开，吸附转轮401工作，吸附转轮402停止运行。废气由车间1通过废气管道2和吸附风机301进入吸附转轮吸附区401a，废气中的有害成分被吸附后，净化后的气体经过阀门V3进入排风筒13排空。少部分废气自吸附风机301出口通过阀门V5进入吸附转轮冷却区401b，将脱附后的转轮冷却。冷却吸附转轮后的废气进入第一换热单元5的冷侧，与高温烟气进行换热，换热后的气体进入吸附转轮脱附区401c，将吸附转轮上的有害成分脱附下来，经过阀门V7、V9，进入脱附风机6。其他过程与上述实施方式相同。 

当系统需要进行维护或其他原因不能经过净化系统，阀门V1打开，其他阀门关闭，废气由车间1进入废气排放管道2，经过阀门V1进入排风筒13。 

上述吸附转轮的数量还可相应增加，具体使用时可根据系统负荷选择全部启动或部分启动，每个部分均由吸附风机单独控制，并在吸附转轮吸附区、冷却区与脱附区的出入口设置自动控制阀门，以实现系统的自动运行。 

下面结合本发明的具体应用实例来对本发明作进一步说明： 

印刷油墨车间排放的油墨废气主要成分为甲苯、二甲苯、丙酮，体积比为1∶1∶1，车间废气量为200000m³/h，废气浓度为400ppm，废气温度为18℃。由车间出来的废气大部分经过废气排放管道和吸附风机，进入吸附转轮，废气中的有机成分被吸附转轮吸附后排放，净化效率为92％。少量废气进入吸附转轮的冷却区，对已脱附的吸附转轮部分进行冷却，冷却后的废气温度为120℃，然后进入第一换热单元进行换热，换热后温度达到200℃，进入吸附转轮的脱附区进行脱附。脱附后，气体浓度达到3000ppm，温度约为50℃，此部分气体经过脱附风机进入蓄热式焚烧设备，焚烧净化效率达99％，尾气排空。部分高温烟气用来预热脱附气体，剩余高温烟气用来产生0.6MpaG的饱和蒸汽，蒸汽量约为2t/h。 

以上实施例对本发明所提供的油墨车间有机废气净化处理及余热利用方法和装置进行了详细介绍，但仅用于理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为是对本发明保护范围的限制；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上还可以做出替换、简单组合等多种变形，这也应属于本发明的保护范围。 

Claims (1)

1.一种油墨车间有机废气净化及余热利用装置，特征在于：其包括废气排放管道（2）、第一吸附风机（301）、第二吸附风机（302）、第一吸附转轮（401）、第二吸附转轮（402）、第一换热单元（5）、蓄热式焚烧设备（9）、第二换热单元（10）、排风筒（13）与阀门V1～V11，废气排放管道（2）与车间（1）相连接，第一吸附风机（301）、第二吸附风机（302）通过管道和阀门V2与废气排放管道（2）相连接，第一吸附风机（301）通过管道与第一吸附转轮吸附区（401a）的入口相连，第二吸附风机（302）通过管道与第二吸附转轮吸附区（402a）的入口相连，第一吸附转轮吸附区（401a）的出口通过管道、阀门V3和排空管道连通排风筒（13），第二吸附转轮吸附区（402a）的出口通过管道、阀门V4和排空管道连通排风筒（13）；第一吸附风机（301）出口还通过管道和阀门V5相连，阀门V5与第一吸附转轮冷却区（401b）的入口相连，第二吸附风机（302）出口还通过管道和阀门V6相连，阀门V6与第二吸附转轮冷却区（402b）的入口相连；第一吸附转轮冷却区（401b）、第二吸附转轮冷却区（402b）的出口通过管道与第一换热单元（5）的冷侧入口相连，第一换热单元（5）的冷侧出口通过管道与第一吸附转轮脱附区（401c）、第二吸附转轮脱附区（402c）的入口相连；第一吸附转轮脱附区（401c）的出口通过管道和阀门V7、阀门V9与脱附风机（6）的入口相连，第二吸附转轮脱附区（402c）的出口通过管道和阀门V8、阀门V9与脱附风机（6）的入口相连；脱附风机（6）与管道阻火器（7）相连；管道阻火器（7）与蓄热式焚烧设备（9）的入口相连；蓄热式焚烧设备（9）的一个出口与阀门V11相连，阀门V11与第一换热单元（5）的热侧入口相连，第一换热单元（5）的热侧出口与换热风机（12）的入口相连，换热风机（12）的出口与排风筒（13）相连；阀门V11还与第二换热单元（10）的热侧入口相连，第二换热单元（10）的热侧出口与排风筒（13）相连；蓄热式焚烧设备（9）的另一个出口直接与排风筒（13）相连；第一吸附转轮脱附区（401c）的出口还通过阀门V7、阀门V10与排风筒（13）相连，第二吸附转轮脱附区（402c）的出口还通过阀门V8、阀门V10与排风筒（13）相连；助燃燃料源（802）、助燃风机（801）与燃烧器（803）相连，燃烧器（803）与蓄热式焚烧设备（9）相连；废气排放管道（2）还通过阀门V1与排风筒（13）相连。