CN105854434A - VOCs资源化处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种VOCs资源化处理系统，该系统包括：过滤除尘器、活性炭吸附塔、前端换热器、RCO处理装置、后端换热器、引风机、烟囱和低压风机；其中，活性炭吸附塔分别与过滤除尘器、前端换热器和低压风机连接，RCO处理装置分别与前端换热器和后端换热器连接，引风机与后端换热器连接，烟囱分别与引风机和低压风机连接；将VOCs有机废气通过除尘、吸附浓缩、催化燃烧等工艺进行净化处理，净化后的洁净气体经烟囱实现了达标排放，同时，将催化燃烧时产生的热量进行有效地回收达到废热利用节能环保目的，本发明解决了现有技术中的VOCs废气处理效率较低和废热排放热污染较重及废热排放热污染较重的技术问题。

Description

VOCs资源化处理系统
技术领域
本发明涉及环保领域，具体而言，涉及一种VOCs资源化处理系统。
背景技术
VOCs(Volatile Organic Compounds，挥发性有机废气)是一种毒性污染物，对于人体而言，其具备一定的致癌性，对于环境而言，其可形成光化学烟雾并具备臭氧层破坏能力。一般，石油、化工、印刷、汽车、冶金、电子等行业均可产生挥发性有机VOCs废气，现有的挥发性有机VOCs废气的处理方式一般包括回收处理和销毁处理，但是，回收处理对VOCs废气的处理不够彻底，VOCs废气的净化程度相对较低，而销毁技术因需耗费大量的处理资源，其处理成本则相对较高，综上，现有技术中存在VOCs废气处理效率较低和废热排放热污染较重的技术问题。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种VOCs资源化处理系统，以至少解决现有技术中的VOCs废气处理效率较低和废热排放热污染较重的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种VOCs资源化处理系统，包括：过滤除尘器、活性炭吸附塔、前端换热器、RCO(Regenerative Catalytic Oxidizer，催化燃烧技术)处理装置、后端换热器、引风机、烟囱和低压风机；其中，活性炭吸附塔分别与过滤除尘器、前端换热器和低压风机连接，RCO处理装置分别与前端换热器和后端换热器连接，引风机与后端换热器连接，烟囱分别与引风机和低压风机连接。
进一步地，活性炭吸附塔包括第一活性炭吸附塔和第二活性炭吸附塔，第一活性炭吸附塔和第二活性炭吸附塔并联连接。
进一步地，系统还包括：膨胀箱、导热油循环泵、三通阀、储热装置、发电装置、制热装置、制冷装置和循环泵；其中，膨胀箱与前端换热器连接，导热油循环泵分别与膨胀箱和后端换热器连接，三通阀分别与后端换热器、储热装置和循环泵连接。
进一步地，发电装置、制热装置和制冷装置之间并联连接。
进一步地，发电装置、制热装置和制冷装置之间串联连接。
在本发明实施例中，该VOCs资源化处理系统包括过滤除尘器、活性炭吸附塔、前端换热器、RCO处理装置、后端换热器、引风机、烟囱和低压风机；其中，活性炭吸附塔分别与过滤除尘器、前端换热器和低压风机连接，RCO处理装置分别与前端换热器和后端换热器连接，引风机与后端换热器连接，烟囱分别与引风机和低压风机连接。VOCs废气通过过滤除尘器过滤之后、经活性炭吸附塔吸附处理，从而经前端换热器换热处理之后进入RCO处理装置进行催化燃烧处理，进而由后端换热器换热处理之后由引风机引导至烟囱排出，达到了废热利用及节能环保的目的，实现了VOCs废气的高效处理，进而解决了现有技术中的VOCs废气处理效率较低和废热排放热污染较重的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种可选的VOCs资源化处理系统的示意图；
图2是根据本发明实施例的另一种可选的VOCs资源化处理系统的示意图；
图3是根据本发明实施例的又一种可选的VOCs资源化处理系统的示意图；
图4是根据本发明实施例的又一种可选的VOCs资源化处理系统的示意图；
图5是根据本发明实施例的又一种可选的VOCs资源化处理系统的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或装置的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或装置，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或装置。
根据本发明实施例，提供了一种VOCs资源化处理系统的实施例，图1是根据本发明实施例的一种可选的VOCs资源化处理系统的示意图，如图1所示，该系统包括：
过滤除尘器1、活性炭吸附塔2、前端换热器3、RCO处理装置4、后端换热器5、引风机6、烟囱7和低压风机16；其中，活性炭吸附塔2分别与过滤除尘器1、前端换热器3和低压风机16连接，RCO处理装置4分别与前端换热器3和后端换热器5连接，引风机6与后端换热器5连接，烟囱7分别与引风机6和低压风机16连接。
在本发明实施例中，该VOCs资源化处理系统包括过滤除尘器1、活性炭吸附塔2、前端换热器3、RCO处理装置4、后端换热器5、引风机6、烟囱7和低压风机16；其中，活性炭吸附塔2分别与过滤除尘器1、前端换热器3和低压风机16连接，RCO处理装置4分别与前端换热器3和后端换热器5连接，引风机6与后端换热器5连接，烟囱7分别与引风机6和低压风机16连接。VOCs废气通过过滤除尘器过滤之后、经活性炭吸附塔吸附处理，从而经前端换热器换热处理之后进入RCO处理装置进行催化燃烧处理，进而由后端换热器换热处理之后由引风机引导至烟囱排出，达到了废热利用及节能环保的目的，实现了VOCs废气的高效处理，进而解决了现有技术中的VOCs废气处理效率较低和废热排放热污染较重的技术问题。
可选地，采用过滤除尘、吸附浓缩和催化燃烧的一体化组合净化工艺，先将原始废气中的漆雾颗粒物通过干式(或者湿式)一体化过滤设备将其去除，然后将VOCs废气通过吸附剂(活性炭或分子筛等)吸附净化至达标排放的标准，同时吸附过程中将有机组分浓缩(将总量浓缩15倍左右)以减少催化燃烧处理的有机废气总量，脱附时利用催化燃烧产生的高温气体对吸附剂进行脱附再生，脱附下来的高浓度气体通过催化燃烧技术进行彻底的氧化分解处理并达标排放。本发明的一体化组合净化工艺技术可以实现将大风量低浓度有机废气通过吸附浓缩后转变为小风量高浓度有机废气，再通过催化燃烧分解进行最终的处理净化技术。
可选地，活性炭吸附塔2包括第一活性炭吸附塔和第二活性炭吸附塔，第一活性炭吸附塔和第二活性炭吸附塔并联连接，如图1所示，该第一活性炭吸附塔可以为活性炭吸附塔A、该第二活性炭吸附塔可以为活性炭吸附塔B，VOCs废气经预处理过滤除尘器1除去粉尘、颗粒状物质后，送入活性炭吸附塔A进行吸附，净化后的洁净气体通过低压风机16输送到烟囱排放。当活性炭吸附塔A接近饱和时，将处理气体自动切换到活性炭吸附塔B(活性炭吸附塔A停止吸附操作)进行吸附，净化后的洁净气体通过低压风机16输送到烟囱排放。同时用热气流对活性炭吸附器A进行解吸脱附，将有机物从活性炭上脱附下来。完成解吸脱附以后活性炭吸附塔A进入待用状态，待活性炭吸附塔B接近饱和时，系统再自动切换回来，同时对活性炭吸附塔B进行解吸脱附，如此循环工作。
可选地，在脱附过程中，有机废气已被浓缩，浓度比原来有机废气提高几十倍，达2000ppm以上，浓缩废气经预热处理前端换热器3送到RCO处理装置4进行催化燃烧，分解为CO2与H2O，同时放出热能。高温气体再经后端换热器5换热成常温气体，经引风机6送到烟囱7排放。当有机废气的浓度达到2000ppm以上时，催化床内可维持自燃，不用外加热。本发明不仅大大节省了能量的消耗，而且由于催化燃烧器的处理能力仅需原废气处理量的1/10，所以同时也降低了设备投资，因此，本发明既适合于连续工作，也适合于间断工作。
可选地，图2是根据本发明实施例的另一种可选的VOCs资源化处理系统的示意图，如图2所示，系统还可以包括：膨胀箱8、导热油循环泵9、三通阀10、储热装置11、发电装置12、制热装置13、制冷装置14和循环泵15；其中，膨胀箱8与前端换热器3连接，导热油循环泵9分别与膨胀箱8和后端换热器5连接，三通阀10分别与后端换热器5、储热装置11和循环泵15连接。
可选地，经RC0处理装置4催化燃烧后释放的热能经后端换热器5，换热成的高温导热油，经可调节三通阀10分别进入发电装置12、制热装置13、制冷装置14，对每个工作装置的工质进行换热，换热后的中温导热油再进入前端换热器3，对VOCs废气进行预热处理，预热处理后的低温导热油经膨胀箱8和导热油泵9，重新进入后端换热器5，构成连续循环加热回路。同时，一部分高温导热油进入储热装置11进行热能储备，循环泵15用来调节导热油循环系统的热能平衡。
可选地，该发电装置12可以为ORC(Organic Rankine Cycle，有机朗肯循环)发电装置12，ORC发电装置12主要由预热器，换热器，透平汽轮机、冷却器、工质泵等组成。其工作原理是VOCs催化燃烧系统中的后端换热器5，换热后的高温导热油进入ORC发电装置12，经高温导热油换热后气态工质进入透平汽轮机，进行做功发电，透平汽轮机排出的气态有机工质经冷却器，冷却降温转为液态，液态工质经过工质泵，预热器，换热器，重新加热升温，形成ORC循环发电系统。ORC发电装置12可以发出电能，输送到城市电网或工厂，为城市电网提供连续稳定的电能源。
可选地，制热装置13主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四部分组成。其工作原理是VOCs催化燃烧系统中的后端换热器5，换热后的高温导热油进入制热装置13的蒸发器，进行有机工质换热，有机工质在密闭系统内进行物态(气态、液态)变化，达到连续、稳定提供热量的一套制热装置。制热装置13可以生产出85℃以上的高温热水，供城市热力管网或者工厂使用。
可选地，制冷装置14主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四部分组成。其工作原理是VOCs催化燃烧系统中的后端换热器5，换热后的高温导热油进入制冷装置14的冷凝器，进行有机工质换热，有机工质在密闭系统内进行物态(气态、液态)变化，达到连续、稳定提供冷量的一套制冷装置。制冷装置14可以生产出7～12℃的低温冷水，供给下游冷库或工厂使用。
需要说明的是，图2中的发电装置12、制热装置13和制冷装置14为并联连接，该连接方式并不对本申请技术方案可实现的效果造成限制。
可选地，图3是根据本发明实施例的又一种可选的VOCs资源化处理系统的示意图，如图3所示，发电装置12、制热装置13和制冷装置14之间并联连接，图3中的VOCs资源化处理系统可以被理解为图2中的VOCs资源化处理系统的子系统，具体地，采取导热油循环工作方式，由后端换热器5、三通阀10、储热装置11、循环泵15、ORC发电装置12、制热装置13、制冷装置14、前端换热器3、膨胀箱8、导热油循环泵9之间管道依次相互连接，共同构成热量回收系统。ORC发电装置12、制热装置13、制冷装置14之间的管路为并联。后端换热器5、三通阀10、储热装置11、循环泵15、前端换热器3、膨胀箱8、导热油循环泵9之间管路为串联。
可选地，图4是根据本发明实施例的又一种可选的VOCs资源化处理系统的示意图，采用图4所示的VOCs资源化处理系统，可以将VOCs废弃的分解效率提升至99％以上，并能有效治理VOCs废气催化燃烧后的高温烟气排放问题，其余热回收率可达80％以上。
具体地，如图4所示，系统可以包括：过滤除尘器1、活性炭吸附塔2、前端换热器3、RCO处理装置4、后端换热器5、引风机6、烟囱7和低压风机16；其中，活性炭吸附塔2分别与过滤除尘器1、前端换热器3和低压风机16连接，RCO处理装置4分别与前端换热器3和后端换热器5连接，引风机6与后端换热器5连接，烟囱7分别与引风机6和低压风机16连接。此外，图4所示的系统还可以包括：膨胀箱8、导热油循环泵9、三通阀10、储热装置11、发电装置12、制热装置13、制冷装置14和循环泵15；其中，膨胀箱8与前端换热器3连接，导热油循环泵9分别与膨胀箱8和后端换热器5连接，三通阀10分别与后端换热器5、储热装置11和循环泵15连接。
可选地，经RC0处理装置4催化燃烧后释放的热能经后端换热器5，换热成的高温导热油，经可调节三通阀10分别进入ORC发电装置12、制热装置13、制冷装置14，对每个工作装置的工质进行换热，换热后的中温导热油再进入前端换热器3，对VOCs废气进行预热处理，预热处理后的低温导热油经膨胀箱8和导热油泵9，重新进入后端换热器5，构成连续循环加热回路。同时，一部分高温导热油进入储热装置11进行热能储备，循环泵15用来调节导热油循环系统的热能平衡。
可选地，ORC发电装置12主要由预热器，换热器，透平汽轮机、冷却器、工质泵等组成。其工作原理是VOCs催化燃烧系统中的后端换热器5，换热后的高温导热油进入ORC发电装置12，经高温导热油换热后气态工质进入透平汽轮机，进行做功发电，透平汽轮机排出的气态有机工质经冷却器，冷却降温转为液态，液态工质经过工质泵，预热器，换热器，重新加热升温，形成ORC循环发电系统。ORC发电装置12可以发出电能，输送到城市电网或工厂，为城市电网提供连续稳定的电能源。
可选地，制热装置13主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四部分组成。其工作原理是VOCs催化燃烧系统中的后端换热器5，换热后的高温导热油进入制热装置13的蒸发器，进行有机工质换热，有机工质在密闭系统内进行物态(气态、液态)变化，达到连续、稳定提供热量的一套制热装置。制热装置13可以生产出85℃以上的高温热水，供城市热力管网或者工厂使用。
可选地，制冷装置14主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四部分组成。其工作原理是VOCs催化燃烧系统中的后端换热器5，换热后的高温导热油进入制冷装置14的冷凝器，进行有机工质换热，有机工质在密闭系统内进行物态(气态、液态)变化，达到连续、稳定提供冷量的一套制冷装置。制冷装置14可以生产出7～12℃的低温冷水，供给下游冷库或工厂使用。
需要说明的是，图4中的发电装置12、制热装置13和制冷装置14为串联连接，该连接方式也不对本申请技术方案可实现的效果造成限制。
可选地，图5是根据本发明实施例的又一种可选的VOCs资源化处理系统的示意图，如图5所示，发电装置12、制热装置13和制冷装置14之间串联连接，图5中的VOCs资源化处理系统可以被理解为图4中的VOCs资源化处理系统的子系统，具体地，采取导热油循环工作方式，后端换热器5、三通阀10、储热装置11、循环泵15、ORC发电装置12、制热装置13、制冷装置14、前端换热器3、膨胀箱8、导热油循环泵9之间管道依次相互串联连接，共同构成热量回收系统。
基于上述，本申请中的VOCs资源化处理系统实质上可以区分为两套系统，分别为串联式VOCs资源化处理系统和并联式VOCs资源化处理系统，上述二者互不影响且均可独立运行，上述二者可实现的技术效果没有优劣之分，就应用层面而言，使用者可以基于应用环境、城市供热网络或发电网络的具体构造、工艺成本等因素从上述二者之中择一使用，本申请并不对此进行限制。
在本发明实施例中，该VOCs资源化处理系统包括过滤除尘器1、活性炭吸附塔2、前端换热器3、RCO处理装置4、后端换热器5、引风机6、烟囱7和低压风机16；其中，活性炭吸附塔2分别与过滤除尘器1、前端换热器3和低压风机16连接，RCO处理装置4分别与前端换热器3和后端换热器5连接，引风机6与后端换热器5连接，烟囱7分别与引风机6和低压风机16连接。VOCs废气通过过滤除尘器过滤之后、经活性炭吸附塔吸附处理，从而经前端换热器换热处理之后进入RCO处理装置进行催化燃烧处理，进而由后端换热器换热处理之后由引风机引导至烟囱排出，达到了废热利用及节能环保的目的，实现了VOCs废气的高效处理，进而解决了现有技术中的VOCs废气处理效率较低和废热排放热污染较重的技术问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种挥发性有机污染物VOCs资源化处理系统，其特征在于，包括：
过滤除尘器(1)、活性炭吸附塔(2)、前端换热器(3)、催化燃烧技术RCO处理装置(4)、后端换热器(5)、引风机(6)、烟囱(7)和低压风机(16)；
其中，所述活性炭吸附塔(2)分别与所述过滤除尘器(1)、所述前端换热器(3)和所述低压风机(16)连接，所述RCO处理装置(4)分别与所述前端换热器(3)和所述后端换热器(5)连接，所述引风机(6)与所述后端换热器(5)连接，所述烟囱(7)分别与所述引风机(6)和所述低压风机(16)连接。
2.根据权利要求1所述的VOCs资源化处理系统，其特征在于，所述活性炭吸附塔(2)包括第一活性炭吸附塔和第二活性炭吸附塔，所述第一活性炭吸附塔和所述第二活性炭吸附塔并联连接。
3.根据权利要求1所述的VOCs资源化处理系统，其特征在于，所述系统还包括：
膨胀箱(8)、导热油循环泵(9)、三通阀(10)、储热装置(11)、发电装置(12)、制热装置(13)、制冷装置(14)和循环泵(15)；
其中，所述膨胀箱(8)与所述前端换热器(3)连接，所述导热油循环泵(9)分别与所述膨胀箱(8)和所述后端换热器(5)连接，所述三通阀(10)分别与所述后端换热器(5)、所述储热装置(11)和所述循环泵(15)连接。
4.根据权利要求3所述的VOCs资源化处理系统，其特征在于，所述发电装置(12)、所述制热装置(13)和所述制冷装置(14)之间并联连接。
5.根据权利要求3所述的VOCs资源化处理系统，其特征在于，所述发电装置(12)、所述制热装置(13)和所述制冷装置(14)之间串联连接。
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