CN107362653A

CN107362653A - 一种带有在线voc浓度测量装置的空气净化处理设备及方法

Info

Publication number: CN107362653A
Application number: CN201610309128.5A
Authority: CN
Inventors: 尹志尧; 刘汝春; 张任戎; 周品良; 张宜东; 罗力
Original assignee: Sino Micro Technology (shanghai) Co Ltd
Current assignee: Sino Micro Technology (shanghai) Co Ltd
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2017-11-21

Abstract

本发明提供一VOC吸附设备，包括一吸附滚轮，一处理风机，向所述吸附滚轮供应含VOC成分的待处理气体，一加热装置，连接一再生风机，第一VOC浓度测量装置，用于测量待处理气体中VOC浓度；所述第一VOC浓度测量装置与一控制装置相连，所述控制装置与所述再生风机与所述加热装置相连。通过在吸附滚轮前端设置一第一VOC浓度测量装置，并将测得的浓度与一设定阈值进行比较，当测得的浓度低于所述阈值时，为了节省电耗，控制装置可以控制加热装置以一定时间间隔工作，或者持续以较低功率对再生气流进行加热，同样能实现对吸附滚轮的完全解吸附，利用该设备可以大大降低加热装置的耗电量，减少相关工厂去除空气中VOC的成本。

Description

一种带有在线VOC浓度测量装置的空气净化处理设备及方法

技术领域

本发明涉及气体清洁设备的制造领域，尤其涉及一种在加工过程中对挥发性有机气体进行清洁的技术领域。

背景技术

在涂敷工厂、半导体工厂、或印刷工厂等中，使用大量的有机溶剂，有机溶剂会挥发出气态的挥发性的有机化合物(Volatile Organic Compounds简称VOC)至空气中。众所周知，从工厂排出到大气中的VOC，与太阳光、臭氧等反应，形成有害的有机性微粒子，并且使大气中的臭氧浓度增大等，对大气环境产生很不好的影响，同时，也会对工厂内的接触VOC的工作人员的人身健康产生不利影响。因此，工业生产中产生的VOC要经过处理后才能排放到大气中或进入工厂的车间循环使用。

现有技术中广泛采用吸附法对含有VOC气体进行处理，利用吸附剂多孔的性质，可将产业排气中挥发性有机气体、臭味或毒性气体产生物理的吸附，而将之吸附于吸附剂的孔隙内，以达净化产业排气的目的。然而吸附剂在吸附饱和之后，必须经由再生的程序，将充填于吸附剂内的被吸附质(例如挥发性有机分子、高沸点化学物质…等)去除，才可重复使用。其中转轮式吸附系统是近年来开发成功的一种连续式线上再生操作系统。通过在转轮内设置吸附剂，并设置转轮式吸附设备的转轮为吸附区域和脱附再生区域，驱动转轮以一定速度转动，含有挥发性有机成份或臭味成份或毒性化合物的产业废气经转轮的吸附区域时，转轮上的吸附剂将挥发性有机物质或臭味成份或毒性物质吸附，而达废气净化的目的。当转轮转入脱附再生区域时，加热装置预先加热一股再生气流并将其输送到脱附再生区域，用于将吸附于转轮吸附剂内的挥发性有机物质脱附出来，使吸附剂再生以便继续使用，脱附出来的废气则经导入下一环节的浓缩焚化器进行燃烧分解，或导入一冷凝器进行冷凝回收。为了能将再生气流加热到能够解吸附挥发性有机物质的温度，加热装置通常要提供较大能耗，且由于工厂的挥发性有机物质全天都在产生，因此，持续加热的加热装置将消耗大量的电能，增加工厂的成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种带有在线VOC浓度测量装置的空气净化处理设备，所述设备包括：一吸附滚轮，所述吸附滚轮包括一吸附区域及一脱附再生区域；

一处理风机，向所述吸附滚轮供应含VOC成分的待处理气体，所述吸附区域吸附所述VOC成分；

一加热装置，连接一再生风机，用于加热再生风机中输出的气流；

第一VOC浓度测量装置，用于测量待处理气体中VOC浓度；

所述第一VOC浓度测量装置与一控制装置相连，所述控制装置与所述再生风机与所述加热装置相连。

进一步的，所述处理风机前端与一风阀相连接。

进一步的，所述控制装置与所述再生风机相连。

进一步的，所述加热装置通过向所述脱附再生区域提供加热的再生气流实现对所述脱附再生区域的加热。

进一步的，所述吸附滚轮输出端设置一第二VOC浓度测量装置。

进一步的，所述第一VOC浓度测量装置及第二VOC浓度测量装置为VOC浓度感应器。

进一步的，所述第二VOC浓度测量装置连接所述控制装置。

进一步的，所述吸附滚轮的吸附区域大于等于所述脱附再生区域的面积。

进一步的，所述处理风机转速可调。

进一步的，所述再生风机转速可调。

进一步的，本发明还公开了一种利用上述任一设备进行VOC吸附的方法，所述方法包括下列步骤：

利用所述处理风机将含有VOC的待处理气体输送到吸附滚轮的吸附区域，所述吸附滚轮内的吸附剂吸附、过滤待处理气体中的VOC气体；

所述加热装置将所述再生风机提供的气流加热并施加到吸附滚轮的某一区域以在所述吸附滚轮上形成脱附再生区域；

驱动所述吸附滚轮旋转，当所述吸附区域旋转到所述脱附再生区域时，吸附剂上的VOC在高温气流的作用下解吸附并被所述高温气流带离所述吸附滚轮；

一第一VOC浓度测量装置设置于所述吸附滚轮前端，用于测量待处理气体中的VOC浓度；

当所述第一VOC浓度测量装置测得的VOC浓度低于一预设阈值时，所述控制装置控制所述处理风机使得所述处理风机在低于额定转速的模式工作。

进一步的，当所述第一VOC浓度测量装置测得的VOC浓度低于一预设阈值时，所述控制装置控制所述加热装置以一定时间间隔在工作或非工作模式间切换。

进一步的，设置一第二VOC浓度测量装置用于测量所述待处理气体经所述吸附滚轮吸附后输出的气体中VOC浓度，当所述第二VOC浓度测量装置测得的VOC浓度大于一设定阈值时，所述控制装置控制加热装置降低所述间隔时间。

进一步的，当所述第一VOC浓度测量装置测得的VOC浓度低于一预设阈值时，所述控制装置控制所述加热装置在低于额定功率的模式下工作。

进一步的，设置一第二VOC浓度测量装置用于测量所述待处理气体经所述吸附滚轮吸附后输出的气体中VOC浓度，当所述第二VOC浓度测量装置测得的VOC浓度大于一设定阈值时，所述控制装置控制加热装置提高加热功率。

进一步的，当所述VOC浓度测量装置测得的VOC浓度低于一预设阈值时，所述控制装置控制所述再生风机在低于额定转速的模式下工作。

进一步的，所述处理风机包括两个以上转速的工作模式，所述控制装置根据所述第一VOC浓度测量装置测得的VOC浓度选择合适转速的工作模式。

进一步的，所述第一VOC浓度测量装置测得的VOC浓度越高，对应选择转速越高的处理风机工作模式。

采用本发明所述的VOC吸附设备及利用VOC设备吸附VOC的方法，优点在于：通过在吸附滚轮前端设置一第一VOC浓度测量装置，并将测得的浓度与一设定阈值进行比较，当测得的浓度低于所述阈值时，意味着待处理气体中VOC的含量较低，控制装置控制所述处理风机选择转速较低的工作模式，以降低待处理气体向吸附滚轮输送的速率，此时，由于通过吸附滚轮的待处理气体较少，吸附滚轮中的吸附剂需要较长时间才能达到饱和，因此，在吸附滚筒的转速不变的前提下，原本需要转一圈就需要解吸附的吸附滚筒此时可能要旋转两圈或两圈以上才需要进行解吸附，因此为了节省电耗，控制装置可以控制加热装置以一定时间间隔工作，或者持续以较低功率对再生气流进行加热，同样能实现对吸附滚轮的完全解吸附，利用该设备可以大大降低加热装置的耗电量，减少相关工厂去除空气中VOC的成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出本发明所述VOC吸附设备示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种VOC吸附设备，用于对工业加工中产生的含有挥发性有机物质(VOC)的废气进行清洁再生。下文将结合具体实施例和附图对本发明的装置进行详细描述。

图1示出一种VOC吸附设备示意图，本发明公开的VOC吸附设备通常设置于涂敷工厂、半导体工厂或印刷工厂工作区域下方，上述工厂工作区域产生的含VOC气体的废气经一定的气体管路输送到本发明的VOC吸附设备中进行清洁。在图1所述的实施例中，VOC吸附设备包括一吸附滚轮20，吸附滚轮内填充吸附剂，具体是将吸附剂涂布或包覆于各种做成蜂巢状基材的圆型或圆柱型的轮子上，例如涂布有活性碳、沸石、或硅胶…等吸附剂的各种纤维所做成波浪纹的蜂巢状基材轮子上，常用的纤维包括有陶瓷纤维，碳纤维，玻璃纤维或不织布等。本实施例选择吸附剂为VOC分子筛。含有VOC气体的待处理气体经风阀12进入一处理风机10，并在处理风机10的作用下以一定流速吹送到吸附滚轮20内，吸附滚轮20内填充的吸附剂可以有效吸附VOC 成分，并容许去除VOC后的清洁气体通过吸附滚轮20。通过设置吸附剂为波浪形或蜂窝状可以有效增大吸附剂吸附VOC的面积同时能够保证清洁后的气体顺利通过所述吸附滚轮。

由于吸附滚轮内的吸附剂容量有限，当含有VOC成分的待处理气体持续经过吸附滚轮一定时间后，吸附剂的吸附能力会达到饱和，无法继续对废气进行过滤，因此，VOC吸附设备需要设置解吸附的功能，定期将吸附滚轮内吸附的VOC成分进行清除。本发明中，在吸附滚轮上设置吸附区域22和脱附再生区域24以及一冷却区域26，在脱附再生区域，一加热装置30对再生风机50提供的再生气流进行加热，并将加热气流吹送到脱附再生区域。脱附再生区域24并非吸附滚轮上的特定区域，而是由于加热装置持续向一固定位置提供加热气流使得该区域成为高温脱附再生区域。吸附滚轮20在工作过程中以一定转速沿一定方向旋转，吸附区域22通常工作在室温条件下(小于30摄氏度)，用于对处理风机提供的废气进行VOC吸附，当吸附滚轮旋转到一定程度后，吸附区域旋转到脱附再生区域，加热装置提供的加热气流经过脱附再生区域，将吸附滚轮内吸附的VOC热分解并利用气流将其脱离吸附滚轮，最后将浓缩后的VOC废气输送到一收集装置40内进行后续处理。当吸附滚轮继续旋转经过脱附再生区域后，进入一冷却区域26，在该区域，经过加热装置高温加热后的旋转滚轮开始冷却但尚未达到室温，此时将处理风机中的部分待处理气体输送到该冷却区域后，经过该区域的待处理气体温度较高，为了降低热损耗，可以将自冷却区域26输出的气体经再生风机提供给加热装置，以提高热能的利用。

在实际工作中，产生VOC气体的涂敷工厂、半导体工厂等通常是24小时持续工作，因此，含有VOC成份的废气也是不间断产生。为了保证工作区域的空气质量，VOC吸附设备需要持续不停的工作。在图1所示的VOC吸附设备中，加热装置为了提供足够温度的加热气流以实现对VOC自吸附剂上解吸附，需要额定功率为50kw的加热装置，加上处理风机和再生风机的运转消耗，如果VOC吸附设备持续工作，耗电量惊人，大大提高了上述工厂清洁废气的成本。

本发明中，设置一VOC浓度测量装置62，以实现对工作区域内的环境气体进行VOC浓度检测。VOC浓度测量装置62可以设置在工作区域，也可以设置在风阀12与处理风机10之间或者处理风机与吸附滚轮20之间，旨在测量进入吸附滚轮20前的待处理气体中VOC的浓度。VOC浓度测量装置62连接一控制装置70，控制装置70根据VOC浓度测量装置62测得的VOC浓度控制处理风机10、加热装置30和再生风机50在不同模式下工作。

随着VOC吸附设备持续对工作区域内的气体进行清洁，工作区域内的VOC浓度会相应下降，当工作区域内的VOC浓度较低时，如果继续维持VOC吸附设备正常的工作状态，处理风机10、加热装置30以及再生风机50的运转会造成耗能的严重浪费。因此，本实施例中设置处理风机10、加热装置30和再生风机50包括不同工作模式。预先设定一VOC阈值，当VOC浓度测量装置62监测到的VOC浓度小于设定的阈值时，控制装置70控制调节处理风机10、加热装置30和再生风机50的工作模式。

具体来说，处理风机10和再生风机50可以包括不同转速的工作模式。当VOC浓度测量装置62监测到的VOC浓度小于设定的阈值时，控制装置70控制处理风机10调节到较低转速档位。处理风机10和再生风机50可以设置额定转速、低转速两种档位，其中低转速可以设置为额定转速的某一百分比，例如30％或50％。处理风机10额定转速下吸附区域22每经过一次脱附再生区域24即需要解吸附一次。当处理风机10转速降低时，风阀12中的待处理气体经减速后的处理风机10进入吸附滚轮20的气体流量减少，因此吸附滚轮内的吸附剂需要较长时间才能达到吸附饱和。如果吸附滚轮20的速度维持不变，吸附滚轮的吸附区域22要经过两圈或两圈以上的旋转才需要进行一次解吸附。因此，为了节约能耗，当VOC浓度测量装置62测得待处理气体中VOC浓度低于预设阈值时，设置加热装置30的工作模式也为脉冲式，即在额定功率下工作或停止工作两个模式间切换。同时控制装置70控制再生风机以正常转度或低于额定转速的速度向加热装置脉冲式提供再生气流。当吸附滚轮内的吸附剂饱和需要解吸附时，吸附区域22旋转到脱附再生区域24，此时，控制装置70控制再生风机50向处于工作状态的加热装置30提供再生气流，加热装置30对再生气流进行加热并将加热后的再生气流提供给吸附滚轮的脱附再生区域24。高温气流在脱附再生区域内将吸附剂上吸附的VOC加热并在气流的作用下带离吸附滚轮，输送到后续收集装置40内。当吸附区域22内的吸附剂全部解吸附后，为节省耗电，控制装置70控制再生风机50和加热装置30处于关闭状态。通过设置一在线监测VOC浓度的VOC浓度测量装置，并设置与之连接的控制装置，当需要处理的气体中VOC浓度较低时，处理风机、加热装置及再生风机可以工作在较低能耗的工作模式，大大降低了电能的消耗。

处理风机10和再生风机50除了可以设置额定转速和较低转速两个档位外，为了更为准确的控制VOC吸附设备，在节省能源的前提下保证VOC吸附设备的正常工作，在另外的实施例中，处理风机10和再生风机50可以设置为多于两个转速的档位，根据第一VOC浓度测量装置62测得待处理气体中的VOC浓度，通过设置VOC浓度为不同的区间使得每个VOC浓度区间在处理风机10上对应设置一个转速档位。如，当第一VOC浓度测量装置62测得待处理气体中VOC浓度小于3ppm时，设置处理风机10的转速为原额定转速的30％，当第一VOC浓度测量装置62测得待处理气体中VOC浓度介于3ppm-5ppm时，设置处理风机10的转速为原额定转速的50％，当第一VOC浓度测量装置62测得待处理气体中VOC浓度介于5ppm-7ppm时，设置处理风机10的转速为原额定转速的70％，当第一VOC浓度测量装置62测得待处理气体中VOC浓度大于7ppm时，设置处理风机10的转速为额定转速。再生风机50也可以包括若干个转速档位，其设置转速设置于处理风机转速设置相同，不再赘述。第一VOC浓度测量装置测得的VOC浓度越高，对应选择转速越高的处理风机工作模式。

由于降低处理风机10的转速后加热装置可以在开-关模式间切换，为了保证经过吸附滚轮20输出的气体VOC浓度为0或者在一允许的范围内，在吸附滚轮20输出端设置一第二VOC浓度测量装置64，第二VOC浓度测量装置64一方面可以监测吸附滚轮的吸附效果，确认经吸附剂吸附后的气体VOC含量是否达标，另一方面，第二VOC浓度测量装置64可以与控制装置70建立连接，当测得的气体中VOC含量超过限定的数值时，控制装置70控制加热装置启动工作模式并调节降低相邻两工作状态的间隔时间。

本发明公开的VOC吸附设备还在控制装置与产生VOC生产设备间设置信号联系，当上述工厂内的处理设备停止工作时，工厂的洁净室内停止产生VOC，此时，为了降低VOC吸附设备的电能损耗，控制装置可以控制VOC吸附设备停止工作或延迟一定时间后停止工作。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种VOC吸附设备，其特征在于，所述设备包括：

一吸附滚轮，所述吸附滚轮包括一吸附区域及一脱附再生区域；

第一VOC浓度测量装置，用于测量待处理气体中VOC浓度；

2.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其特征在于：所述处理风机前端与一风阀相连接。

3.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其特征在于：所述控制装置与所述再生风机相连。

4.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其特征在于：所述加热装置通过向所述脱附再生区域提供加热的再生气流实现对所述脱附再生区域的加热。

5.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其特征在于：所述吸附滚轮输出端设置一第二VOC浓度测量装置。

6.如权利要求5所述的VOC吸附设备，其特征在于：所述第一VOC浓度测量装置及第二VOC浓度测量装置为VOC浓度感应器。

7.如权利要求5所述的VOC吸附设备，其特征在于：所述第二VOC浓度测量装置连接所述控制装置。

8.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其特征在于：所述吸附滚轮的吸附区域大于等于所述脱附再生区域的面积。

9.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其特征在于：所述处理风机及再生风机转速可调。

10.如权利要求9所述的VOC吸附设备，其特征在于：所述再生风机包括额定转速、额定转速的30％转速、额定转速的50％转速、额定转速的70％转速等若干个工作模式。

11.如权利要求9所述的VOC吸附设备，其特征在于：所述处理风机包括额定转速、额定转速的30％转速、额定转速的50％转速、额定转速的70％转速等若干个工作模式。

12.如权利要求1所述的VOC吸附设备，其特征在于：所述吸附滚轮还包括一冷却区域，所述处理风机中的待处理气体经所述冷却区域输送到所述再生风机内。

13.一种利用权利要求1-12任一设备进行VOC吸附的方法，其特征在于：所述方法包括下列步骤：

14.如权利要求13所述的VOC吸附方法，其特征在于：当所述第一VOC浓度测量装置测得的VOC浓度低于一预设阈值时，所述控制装置控制所述加热装置以一定时间间隔在工作或非工作模式间切换。

15.如权利要求14所述的VOC吸附方法，其特征在于：设置一第二VOC浓度测量装置用于测量所述待处理气体经所述吸附滚轮吸附后输出的气体中VOC浓度，当所述第二VOC浓度测量装置测得的VOC浓度大于一设定阈值时，所述控制装置控制加热装置降低所述间隔时间。

16.如权利要求13所述的VOC吸附方法，其特征在于：当所述VOC浓度测量装置测得的VOC浓度低于一预设阈值时，所述控制装置控制所述再生风机在低于额定转速的模式下工作。

17.如权利要求13所述的VOC吸附方法，其特征在于：所述处理风机包括两个以上转速的工作模式，所述控制装置根据所述第一VOC浓度测量装置测得的VOC浓度选择合适转速的工作模式。

18.如权利要求17所述的VOC吸附方法，其特征在于：所述第一VOC浓度测量装置测得的VOC浓度越高，对应选择转速越高的处理风机工作模式。

19.如权利要求13所述的VOC吸附方法，其特征在于：所述VOC吸附设备的控制装置与一产生VOC的设备信号连接，所述产生VOC的设备停止工作时向所述控制装置输送一信号，所述控制装置控制所述VOC吸附设备停止工作或延迟一定时间后停止工作。