CN107569972A - 旋转式气体吸附装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转式气体吸附装置，包括具有多孔吸附结构的滚轮、用以将所述滚轮至少分隔为吸附区和脱附区的密封构件，所述密封构件位于所述滚轮的一侧并与滚轮的表面紧密接触，以构成围绕所述脱附区的密封空间，所述滚轮脱附区附近还进一步设置有一脱附面积调节装置，使得能够流经脱附气体的脱附区的面积可调。

Description

旋转式气体吸附装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及废气处理领域，具体涉及一种含VOC成份的气体吸附和处理装置。

背景技术

在半导体领域和化工领域存在许多会产生挥发性有机气体(VOC)的生产工艺，如半导体领域中需要涂覆的光刻胶，化工领域中油漆的制造和喷涂中均会产生大量的VOC。这些气体气味难闻，而且大量吸入人体危害身体健康，所以需要及时的处理。但是由于这些气体在空气中浓度很低，部分领域只有约15ppm，甚至更低，必须浓缩后才能进一步的处理。

现有技术中最常见的是采用如图1所示的旋转式气体吸附装置，该吸附装置包括一个由多孔材料制成的滚轮20，其中多孔材料可以是由陶瓷材料或者活性炭等制成。一个固定的密封构件将转动中的滚轮2分隔为互相隔离的吸附区、脱附区和冷却区域，其中密封件由多个径向的密封条和位于滚轮外围的弧形密封条共同构成。一个处理气体管道一端通过一个风阀12连接到会产生VOC气体的施工空间，处理气体管道内设置有一个处理风机10，推动大量待处理气体以第一流量F1快速流入滚轮的第一端的吸附区，随后VOC成份被滚轮中的多孔材料表面吸附固定在滚轮中，处理后的清洁气体通过滚轮的第二端流出处理气体管道，被送回原有施工空间，使得施工空间内的空气质量满足工作人员需求。其中处理风机还将小部分处理气体分流并以第二流量F2送入一个冷却管道作为冷却气体，冷却气体管道通过一个第一密封端口将冷却气体送入滚轮，滚轮上被第一密封端口所围绕而构成滚轮上的冷却区域26，其中第一密封端口包括两个放射状的密封条27、25以及位于滚轮外缘的圆弧形密封条，这几个密封条围绕构成一个扇形的密封开口。这些密封条在靠近滚轮表面处包括一个与滚轮吸附材料紧贴的耐热弹性材料，如硅胶以减少高温气体的泄露。冷却气体管道还包括一个与第一密封端口相同 的第二密封端口位于滚轮的第二端。用室温的冷却气体穿过冷却区域26后被加热到一定温度，如100-120度后经过第二密封端口排出滚轮并被送入脱附(regeneration)气体管道。脱附气体管道内设有一个脱附风机50用于驱动脱附气体流入吸附满VOC气体成份的滚轮20。脱附气体管道内还设置有一个加热装置30用于加热来自冷却气体管道的经过预加热的冷却气体，使得脱附气体的温度达到200-210度。加热后的脱附气体通过一个与所述第、第二密封端口类似的扇形的第四密封端口进入滚轮20的第二端表面，通过高温脱附气体加热第四密封端口围绕而成的脱附区24，脱附气体流入滚轮的脱附区24，加热脱附区中的多孔材料同时使得吸附在多孔材料表面的VOC成份吸热挥发，被脱附气体带走，滚轮也得到脱附可以在旋转到吸附区时再次进行吸附。富含VOC成份的脱附气体会经过位于滚轮的第一端的第三密封端口流出。其中第三密封端口具有与第四密封端口相同的结构并且与滚轮第一端表面紧贴，以防止脱附气体向外泄露，该第三密封端口与第一密封端口结构相同，包括两个放射状的密封条23、25和位于外部的圆弧形密封条。最终含有高浓度VOC成份的废气被一个排气装置40排出到外部或其它废气处理装置进行进一步处理。一个驱动装置驱动滚轮20慢慢旋转，第一～第四密封端口扫过滚轮20两端所有表面，使得滚轮20上所有区域轮流实现气体吸附-脱附-滚轮冷却这样的循环，由于待处理气体的流量F1远大于冷却气体/脱附气体的流量F2，所以最后排出的废气中VOC浓度也相对待处理气体的增大到原来的F1/F2倍，典型的为20倍，最终实现对VOC气体的浓缩。

如图2所示为图1中A处的侧视图，其中位于滚轮第二端的三个密封条27’、25’、23’共同构成第二和第四密封端口，27’、25’、23’三个密封条与位于滚轮第一端的27、25、23位置对应。脱附区24的两个密封条25’和23’互相在滚轮中心的旋转轴处相连，形成夹角θ1，冷却区域26的两个密封条27’和25’同样在滚轮中心的旋转轴处相连形成夹角θ2。夹角θ1、θ2的选择是需要精确计算的，因为夹角过大会导致脱附区和冷却区域的面积很大需要更高功率才能使得脱附区的多孔材料升温到足够温度，冷却区域也需要更多流量的冷却气体才能冷却更大面积的多孔材料，而冷却气体流量一旦变大则后端的加热装置必须要更高的功率才能使脱附气体温度达到200度。进一步的还会导致吸附区面积变小，气体处理量下降。而仅仅减小上述夹角θ1、θ2 而不改变加热功率或转速也会导致脱附区中的多孔材料尚未达到脱附温度就被旋转到后续的冷却区域进行冷却了，无法实现本发明基本功能。所以经过长期测试，现有技术中普遍选用的夹角θ1、θ2都固定在了最佳的30度，这样使得加热功率不是太大，同时能保证滚轮能够顺利的脱附。

除此之外其它多个参数，也具有相对固定的值，如浓缩比也就是F2/F1为20倍；转速V设定值V0为6转/小时，加热功率P0可以根据流入加热装置气体的流量F1和目标温度210度换算得到。

所以，现有技术已经有了相对稳定的初始设定值：预设功率P0、预设转速V0、θ1的预设角度θ10和预设脱附气体流量F10，这些参数由滚轮本身的硬件特性决定，在不改变滚轮特性的情况下这些参数只能作小范围优化无法实现大幅度的改变。图3所示为参数设定选用上述预设值时脱附和冷却区域不同方位角上的温度分布示意图，其中横轴以密封条23’为起点，θ1的角度选取与θ2相同均为θ10，θ10为30度；纵轴为温度T，其中Ta表示大气温度(20度)，Tr表示能够脱附所有VOC气体的最低温度(180度)，Th表示加热装置的输出的脱附气体的温度(200-210度)。从图中可以看到对于加热功率为P0，脱附气体流量F2为F20，脱附区对应角度为θ10的扇形区域，同时以V0速度连续转动的滚轮来说从密封条23’到密封条27’之间不同方位角上的温度分布曲线是基本线性变化的。靠近密封条23’由于刚通过旋转进入能够被脱附气体加热的区域所以温度接近室温，随着滚轮缓慢转动脱附气体长时间加热滚轮，越靠近密封条25’滚轮上的温度越高。由于脱附气体是从滚轮的第二端(A端)流入，再在滚轮第一端(B端)流出的，所以位于两端的滚轮温度也存在差距，A端的温度首先在Pa位置处达到温度Tr，此时滚轮20位于B端多孔材料温度还远低于Tr，所以需要继续利用高温脱附气体加热直到B端也在Pb位置处达到Tr，维持B端温度Tr以上足够时间后实现对B端VOC成份的脱附。刚完成脱附的滚轮区域继续旋转经过密封条25’进入后续的冷却区域，滚轮A端和B端在冷却气体的连续冷却下温度逐渐下降，直到温度降低到适合再次进入吸附区进行VOC气体吸附。

上述旋转式气体吸附装置能够很好的完成对施工空间的空气净化，但是还是存在严重的缺陷，能源消耗过大，其中大量的能量被用来加热脱附气体，所以运行成本高昂。

为了减少旋转式气体吸附装置的功率消耗，最直接的方法是减少加热器加热功率，同时需要相应的减少脱附气体的流量以保证流入脱附区24的气体的温度仍然能够维持在足够高如TH，能够脱附滚轮上的各种VOC气体成份。下面以流量减为F20/2、功率减为P0/2同时转速V0不变为例也说明这种方案的运行结果。如图4所示为同步降低加热功率、脱附气体流量时脱附和冷却区域不同方位角上的温度分布示意图，图中可见由于实际通过脱附气体输入的热量减少了一半所以滚轮上的材料升温速度明显减小，滚轮旋转经过θ10角度时即使是A端都没有达到温度Tr，所以这样的控制方法无法实现对滚轮20的脱附。

为了在功率减小到P0/2的情况下增加输入到滚轮的热量，可以选择同时减小脱附滚轮的转动速度，比如同步减小到V0/2也就是3转/小时，这样转速减半，转过脱附区的时间就增加1倍，就能保证输入到脱附区24的热量保持稳定。如图5所示为同步降低加热功率、脱附气体流量和滚轮转速时脱附和冷却区域不同方位角上的温度分布示意图。从图5中可见相比图3中的温度分布图，其在滚轮的A端接收到更多的热量升温更快，B端接收到热量更少升温速度更慢。所以A端温度过Tr的位置Pa更靠近密封条23’，但是直到滚轮旋转到达密封条25’处，滚轮B端的温度仍然没有到达必须的温度Tr，所以采用这样的控制方法会导致B端存在没有脱附的VOC成份残留，多个循环过后会积累的更多，导致整个滚轮堵塞无法工作。由于脱附气体流量减小一半以后流速也会相应的减小，脱附气体的热量中大部分会在A端被滚轮材料吸收或者被VOC成份挥发带走，只有少量热量能扩散到下游的B端加热B端的滚轮材料和VOC成份，所以产生上述A、B两端温度差距增加的情况。为了解决这个问题现有技术没有可行的解决办法，如果增加加热功率是能使得B端更快速达到温度Tr，但是这样一来节能的效果就会显著减弱，如果进一步减小滚轮20的转速，比如减小到V0/3是可以实现B端的温度在脱附区内达到Tr，但是这样会减小参数选择的窗口，在VOC浓度很高的场合，滚轮如果转速过低会导致在吸附区22内出现吸附饱和，出现VOC漏出的现象，为了防止吸附饱和的出现，需要增加滚轮的吸附容量，通常是增加滚轮的厚度(A端到B端的距离)。所以滚轮20极低转速滚动，需要配套滚轮厚度较厚，无法再选择较薄的滚轮型号。所以，为了减小加热功率尝试的 各种硬件设置和控制参数，但是存在各种问题要么是脱附无法完成，要么是应用场合受限同时VOC气体在吸附区会发生泄漏。

所以业内需要寻求一种新的旋转式气体吸附装置结构或者控制方法来节能降耗同时能够保证含VOC成份气体的处理效果。

发明内容

本发明公开一种旋转式气体吸附装置，包括：具有多孔吸附结构的滚轮、用以将所述滚轮至少分隔为吸附区和脱附区的密封构件，所述密封构件与滚轮的表面紧密接触，以构成围绕所述脱附区的密封空间；脱附气体管道，与所述密封构件相连通，使得脱附气体流过所述滚轮上的脱附区；脱附区调节装置，用于调节能够流入脱附气体的脱附区面积，使得能够流入脱附气体的脱附区面积可变。

所述脱附区调节装置为可活动地配置在所述脱附区附近的一气体遮挡元件，用以至少部分地遮挡所述脱附区，使得能够流经脱附气体的脱附区的面积减少；所述气体遮挡元件可以在不同位置之间移动，使得能够流经脱附气体的脱附区域的面积或位置相应变化。

可选的，所述脱附区调节装置由耐高温的弹性材料制成。

所述脱附区调节装置至少部分地嵌入所述脱附区所形成的密封空间，并且所述脱附区调节装置的至少部分表面与所述滚轮的表面紧贴。

所述脱附区调节装置与所述滚轮的表面之间还设置有一弹性密封元件，以阻止脱附气体流入所述脱附区调节装置与所述滚轮之间的区域。

所述脱附区调节装置为可拆卸地或不可拆卸地配置在所述脱附区附近。

所述脱附区的密封构件整体呈一扇形，包括一对径向密封条和呈弧形状的外周密封条，所述脱附区调节装置为一整体呈一扇形的板体，至少部分地覆盖由所述径向密封条和外周密封条所包围的区域。

所述脱附气体管道与所述密封构件形状匹配，并且互相气体连通，所述脱附区调节装置为可拆卸地配置在所述脱附气体管道上。

所述脱附区调节装置同时作用为一密封元件，其由耐高温的弹性材料制成，所述脱附区调节装置的表面与所述滚轮的表面直接接触。

构成所述脱附区的密封构件包括不可动部分和可动部分，其中所述可动 部分的密封构件构成所述脱附区调节装置，其可沿滚轮的表面相对移动，以使所述脱附区域的面积可调。其中所述可动部分的密封构件进一步与一隔板刚性连接，以使该可动部分的密封构件可同所述隔板一起移动。

所述可动部分的密封构件进一步与一隔板柔性连接，所述可动部分的密封构件可沿滚轮表面移动，所述隔板保持位置不变。

所述脱附区调节装置为设置在所述脱附气体管道内的隔板，所述隔板将所述脱附气体管道分隔为互相隔离的至少两个子气体通道，其中每一个子气体通道均允许脱附气体流通并到达所述脱附区。其中所述隔板为可活动地设置在所述脱附气体管道内，并且其位置可调，以实现某一子气体通道输送的加热气体在滚轮上形成的脱附区域面积的改变。

所述旋转式气体吸附装置还包括一脱附气体供应装置，其包括一加热装置，所述脱附气体供应装置可选择地向所述至少两个以上子气体通道的至少一个或全部子气体通道输送加热气体，用于将加热气体经一个或多个子气体通道输送到具有多孔吸附结构的滚轮内部。其中所述加热气体供应装置与所述脱附气体管道之间设置一选择阀门，所述选择阀门可选择性地将加热气体输送到至少一子气体通道。

本发明还可以包括控制器，用于根据所述脱附面积的变化来调整和控制旋转式气体吸附装置的运行参数，所述运行参数包括滚轮的转速，待处理气体的流量、脱附气体的流量和加热装置的加热功率。

本发明还包括一个VOC气体浓度探测器，当探测到的浓度大于预设阀值时，控制器使得待处理气体的流量小于等于所述脱附气体流量的30倍，滚轮的转动速度大于等于4转每小时，所述滚轮上的脱附区面积大于等于滚轮面积的1/18。

本发明还提供一种上述的旋转式气体吸附装置的控制方法，包括：检测流入所述滚轮脱附区中的待处理气体的VOC成份浓度数值；根据所述浓度数值，调整所述脱附区面积，并相应选择和调整所述旋转式气体吸附装置的运行参数。

当所述检测到浓度数值为第一浓度数值时，所述运行参数为第一加热功率、第一滚轮旋转速度、第一脱附气体流量和第一脱附区面积；所述浓度数值为第二浓度数值时，所述运行参数为第二加热功率、第二滚轮旋转速度、 第二脱附气体流量和第二脱附区面积；其中，第一浓度数值小于第二浓度数值，且第一加热功率、第一滚轮旋转速度、第一脱附气体流量和第一脱附区面积均小于对应的第二加热功率、第二滚轮旋转速度、第二脱附气体流量和第二脱附区面积。

进一步地，所述第一加热功率、第一滚轮旋转速度、第一脱附气体流量、第一脱附区面积与对应的第二加热功率、第二滚轮旋转速度、第二脱附气体流量和第二脱附区面积间具有相同的比例。

还可以包括步骤：将检测到的浓度数值与运行参数数据库比较，获得当前浓度数值下具有最小加热功率的运行参数，其中运行参数数据库通过预先测试获得。

本发明提供另一种旋转式气体吸附装置，包括：

滚轮以及驱动装置用于驱动所述滚轮转动，密封构件将所述滚轮分为互相气密隔离的吸附区、脱附区；

处理气体管道，所述处理气体管道中的待处理气体从滚轮的一端流入所述滚轮的吸附区，处理后气体从滚轮的另一端流出；

脱附气体管道接收脱附气体；

加热装置，用于加热所述脱附气体；

所述脱附气体经过第一脱附区密封端口流入滚轮一端上的脱附区并从滚轮另一端经过第二脱附区密封端口流出浓缩后的废气，所述脱附区为与所述第一、第二脱附区密封端口相对应的滚轮区域；

控制器,用于控制所述滚轮的转速，待处理气体的流量和加热装置的加热功率；

所述待处理气体的流量大于所述脱附气体流量30倍，所述滚轮上的能够流入脱附气体的脱附区面积小于滚轮面积的1/18。

附图说明

图1为现有技术旋转式气体吸附装置结构示意图；

图2为图1中A处的侧视图；

图3为现有技术中脱附和冷却区域不同方位角上的温度分布示意图；

图4是同步降低加热功率、脱附气体流量时脱附和冷却区域不同方位角上的温度分布示意图；

图5是同步降低加热功率、脱附气体流量和滚轮转速时脱附和冷却区域不同方位角上的温度分布示意图；

图6是本发明同步降低加热功率、脱附气体流量、滚轮转速和脱附区面积时脱附和冷却区域不同方位角上的温度分布示意图；

图7a是本发明密封端口示意图和相应的脱附区和冷却区域形状示意图；

图7b是图7a所示密封端口和滚轮的立体图；

图8a-8c是图7b中X区域内的密封端口截面示意图；

图9a、图9b是本发明其它实施例中密封端口和脱附区、冷却区域形状示意图；

图10a和图10b是本发明另一实施例中气流管道与密封端口的立体示意图；

图11a-图11c是本发明其它多个实施例的密封端口示意图和相应的脱附区和冷却区域形状示意图。

具体实施方式

为了实现节能降耗，同时能够保证含VOC成份气体的处理效果，本发明提供了一种包括有脱附区调节装置的旋转式气体吸附装置。该脱附区调节装置用于调节能够流入脱附气体的脱附区面积，使得能够流入脱附气体的脱附区面积可变，这样可以通过对VOC浓度的实时监测，从而调整脱附区面积及整个旋转式气体吸附装置的其它工艺参数，比如，在VOC浓度高时，可以选择较大的脱附面积和相应工艺参数，反之，在VOC浓度低时，则可以选择较小的脱附面积和同步降低相应工艺参数，这样，可以在不同的VOC浓度时，依不同的脱附面积提供不同的脱附气体。

以下结合附图6-11，进一步说明本发明的具体实施例。以下从不同方式举例说明了本发明的含有脱附区调节装置的旋转式气体吸附装置，应当理解，在不背离本发明精神下的任何其它变形都属于本发明的保护范围。

图6是本发明同步降低加热功率、脱附气体流量、滚轮转速和脱附区面 积时脱附和冷却区域不同方位角上的温度分布示意图。本发明在功率减小到P0/2，脱附气体流量降低到F20/2，转速减小到V0/2的基础上同步减小第三第四密封端口的面积为原来的一半，相应的脱附区的面积也变为一半。

实现减小第三、第四密封端口的方式可以是如图7a-7b所示的结构实现。图7a-7b提供了一种脱附区调节装置的实施方式。该脱附区调节装置为可活动地配置在脱附区附近的一气体遮挡元件，用以至少部分地遮挡脱附区，使得能够流经脱附气体的脱附区的面积减少；气体遮挡元件可以在不同位置之间移动，使得能够流经脱附气体的脱附区域的面积或位置相应变化。优选地，气体遮挡元件为板体结构，为一气体档板。应当理解，气体遮挡元件也可以有其它形状和结构的实施方式。

图7a所示为第三密封端口，其中一个密封条23的内侧可以设置一个气体挡板29，根据需要阻挡脱附区一半的面积。气体挡板29可以固定到密封条23的侧壁，需要调整气体挡板的阻挡面积时也可以更换一块新的气体挡板29。气体挡板29也可以是可移动的，通过气体挡板29在密封条23、25、28围绕形成的扇形区域内移动，调节脱附区内气流面积的大小。其中气体挡板29包括一个边缘29e，边缘部分贴近滚轮20，而且包括弹性耐热材料设置在气体挡板29靠近滚轮一侧，实现气体挡板与滚轮之间的气密，以防止脱附气体沿气体挡板与滚轮20之间的缝隙横向扩散，减弱气体挡板29的阻挡作用。其中气体挡板29为扇形，可以将密封条23、25、28围绕形成的扇形区域分隔为脱附气体大量流过的扇形脱附区24(对应θ1a)和被气体挡板29遮挡的密闭区域(对应θ1b角度)，密闭区域没有脱附气体流过或者流量远小于没有被遮挡的脱附区24中的流量。

图7b显示的是上述图7a的立体图，图8a-8c为图7b中X区域内密封端口的部分截面图，图中可见气体挡板29一端固定到密封条23，靠近挡板边缘29e的另一端包括一个平面的下表面，气体挡板下表面贴近旋转的滚轮表面，以防止大量气体从下表面和滚轮表面之间的缝隙横向扩散，进入被遮挡区域的滚轮中。如图8b所示气体挡板29下表面包括一个凹陷，这样的结构仍然能实现本发明阻挡脱附气体经过挡板29流入滚轮的目的。图8c基本结构与9b相同，但是在挡板29靠近滚轮的下表面设置了一个弹性密封元件29a，密封元件29a与滚轮之间紧密贴合，防止脱附气体泄漏到气体挡板背面 其它区域中去。通过拆卸气体挡板的固定端可以替换不同规格气体挡板29。本发明气体挡板29整体也可以是有耐热弹性材料(如硅胶)制成，弹性气体挡板一端固定到密封条或者其它固定机构，另一端被转动的滚轮20驱动向中间密封条25出延展，同时紧贴滚轮表面完成密封，这样的结构能够同时完成阻挡气流和密封的作用。气体挡板可以安装在滚轮A端脱附气体流入处的密封端口，也可以安装在滚轮B端脱附气体流出的密封端口，两种结构都能有效阻挡脱附气体流过滚轮脱附区，都能实现发明目标。

图9a、9b显示了本发明其它两个实施例，其中图9a显示了挡板29也可以不是扇形的，只遮挡了扇形脱附区的一个角落，通过挡板29的左右移动可以改变脱附区中被遮挡区域的面积。图9b显示了第三密封端口的两个密封条23、25也可以不是直线型的，靠近圆心位置处存在弯曲部分。

除了如图8a-8c所示的气体挡板结构，气体挡板29也可以固定在其它部件上。本发明密封构件上的多个密封端口都连接有与密封端口形状相匹配的供气管道，通过这些供气管道向各个密封端口围绕成的脱附区或冷却区域内输送气体。本发明的气体挡板29一端也可以固定到这些靠近密封端口的气流管道侧壁上。任何固定结构，只要能使气体挡板29能够被设置在靠近滚轮脱附区的气流通道中，都能阻挡脱附气体通过，也就能改变实际的有效脱附区面积。

气体挡板29也可以是多种形式的，比如气体挡板29上可以开设多个孔或槽，一个可移动的遮挡部件可以在多个位置之间移动，第一个位置时遮挡部件与气体挡板上的孔或槽重叠完全遮挡这些孔/槽，第二位置时遮挡部件部分遮挡这些孔/槽。不同位置时重叠面积不同，气流通道的面积也随之变化，所以气体挡板本身结构变化也是可以动态调节有效的脱附区面积的。

图10a、10b所示提供了另一种实施方式的脱附区调节装置，用于调节能够流入脱附气体的脱附区面积，使得能够流入脱附气体的脱附区面积可变。图10a中除了包括由多个密封条23、25、27、28构成的两个密封端口外，密封端口上还各自连接固定到管道壁23c、25c、27c、28c，这些管道壁构成了气流管道，其中由管道壁23c、25c和28c围绕而成的气流管道(称为：脱附气体管道)用于流入或流出脱附气体。该实施例中，脱附区调节装置为设置在所述脱附气体管道内的隔板，隔板将脱附气体管道分隔为互相隔离的至少 两个子气体通道，其中每一个子气体通道均允许脱附气体流通并到达所述脱附区。所述隔板为可活动地设置在所述脱附气体管道内，并且其位置可调，以实现某一子气体通道输送的加热气体在滚轮上形成的脱附区域面积的改变。如图所示，脱附气体管道中设置一块隔板21c，进一步将第一气流管道分隔为第一脱附气体管道和第二脱附气体管道。为了使得隔板21c的隔离效果更彻底，可以在隔板21c的底部也设置密封条21。在需要减小脱附区面积时可以利用气流管道上游的阀门或挡板将其中一个气流管道的气流切断。如图10b所示的，相对图10a添加了一块挡板69，使得脱附气流只能从未被切断的气流管道中流过，所以只有25c、21c、28c围绕成的区域才是有效的脱附区。所以挡板设置在远离滚轮表面的气流管道中，配合上隔离板21c也能有效减少脱附区面积。

进一步地，前述实施例中的旋转式气体吸附装置还包括一脱附气体供应装置，其包括一加热装置(未图示)，脱附气体供应装置可选择地向所述至少两个以上子气体通道的至少一个或全部子气体通道输送加热气体，用于将加热气体经一个或多个子气体通道输送到具有多孔吸附结构的滚轮内部。

进一步地，该加热气体供应装置与所述脱附气体管道之间设置一选择阀门(未图示)，所述选择阀门可选择性地将加热气体输送到至少一子气体通道。

旋转式气体吸附装置还包括控制器，用于根据所述脱附面积的变化来调整和控制旋转式气体吸附装置的运行参数，所述运行参数包括滚轮的转速，待处理气体的流量、脱附气体的流量和加热装置的加热功率。

旋转式气体吸附装置还包括一个VOC气体浓度探测器，当探测到的浓度大于预设阀值时，控制器使得待处理气体的流量优化，例如：小于等于所述脱附气体流量的30倍，滚轮的转动速度大于等于4转每小时，所述滚轮上的脱附区面积大于等于滚轮面积的1/18。

实现减小第三、第四密封端口面积的方式还可以是如图11a-11c所示的多种选择。该实施方式中，构成脱附区的密封构件包括不可动部分和可动部分，其中可动部分的密封构件构成了一种脱附区调节装置，其由所述其可沿滚轮的表面相对移动，以使所述脱附区域的面积可调。

如图11a所示第三密封端口的密封条23、25和外部密封条28围绕形成的扇形脱附区的夹角减小为原来的一半即15度，此时脱附气体流过对应的脱 附区时横截面也减小了一半，所以在脱附气体流量相比现有技术减半的情况下流动速度得到保持，对滚轮中脱附区的加热也能够使得滚轮两端都达到足够的脱附温度。其中本发明特别适用于VOC浓度较低的场合，比如浓度VOC成份浓度低于50ppm时，采用固定的小面积脱附区(小于滚轮面积的1/18)，同时减小加热功率，增加浓缩比到大于30倍就可以实现在低浓度情况下旋转式气体吸附装置在低能耗情况下的长期运行。

图11b所示为第三密封端口，其中一个密封条23的一端可以以滚轮中心为轴相对固定，另一端沿位于滚轮外周围的弧形密封条内的滑轨转动。当密封条23位于最外侧也就是图中P1位置时，径向排布的密封条23、25和弧形密封条28围绕成的脱附区24面积最大，当密封条位于图中P2位置时，脱附区面积变小，对应的扇形区角度θ1也变小。图11b所示的实施例中，形状和面积可变的第三密封端口还需要设置改进的供气管道，供气管道上与密封条23、28相连接的部分需要由隔热的柔性材料制成，或者其它可变形材料制成，以保证在密封条23移动位置的过程中同步改变供气管道的形状，以实现供气管道气密。与第三密封端口相连的供气管道也可以是由截面形状与密封条25、23、28相同的多块管道壁围绕构成，其中与密封条28相连的弧形管道壁下方包括一个密封面，与密封条23相连的管道壁上端设置有密封的硅胶条，弧形管道壁上的密封面与相邻的径向设置的管道壁上端的硅胶条互相压紧，在供气管道气流面积可变的同时保证供气管道的气密。其它任何通过改变密封条位置和形状，最终改变这些密封条围绕形成的脱附区面积的实施例均属于本发明范围。

图11c所示为第三密封端口另一实施例，其中密封条23包括多个可移动的径向子密封条23b～23c和固定的径向密封条23a、23d，还包括与所述多个子密封条垂直排布的隔离子密封条21a-21c，其中径向子密封条23b～23c能够沿着隔离子密封条21a-21c上开设的滑轨左右移动，随着径向子密封条23b～23c在不同位置之间移动，密封条25、28、23和21围绕形成的脱附区形状和面积也会发生变化，同时由于径向子密封条23b～23c都可以单独移动，所以通过独立调整其中每个径向子密封条的位置可以调整脱附气体在整个脱附区内的分布。比如密封条23b位于更靠近密封条25的位置，23c位于更靠近23d的位置，此时气流会更多流向密封条23c对应的滚轮区域，反之亦然。

优选地，前述可动部分的密封构件(各种实施方式的密封条)进一步与一隔板刚性连接，以使该可动部分的密封构件可同所述隔板一起移动，或者，可动部分的密封构件进一步与一隔板柔性连接，所述可动部分的密封构件可沿滚轮表面移动，所述隔板保持位置不变。

上述这些实施例均说明存在多种能够实现脱附区面积可调的设计结构，这些设计结构都能减小脱附区的面积。本发明旋转式气体吸附装置还可以设置一个VOC浓度测量装置在处理风机10的上游，这样可以获得流入的待处理气体中的VOC浓度，VOC浓度测量装置将检测到的浓度数值发送到控制装置70，由控制装置70根据VOC浓度数值选择旋转式气体吸附装置工作在高浓度模式或低浓度模式。在低浓度模式中由于待处理气体中VOC浓度低，吸附区不容易吸附饱和，所以可以将滚轮转速降低到1/4-1/6，加热功率也可以同步降低，吸附区面积可以通过气体挡板29的移动调节到原有面积的1/4-1/6。相反的在检测到VOC浓度较高时可以将滚轮转速设置的较高如原有转速的1/2以避免吸附饱和，同时加热功率、脱附气体流量和吸附区面积也需要相应的控制在较高数值。所以本发明能够根据浓度变化自适应的调整浓缩比，无论流入的待处理气体浓度如何输出的高浓度废气中VOC浓度相对稳定。由于可以调整浓缩比，经过大量测试就可以获得任何一个VOC浓度时，对应的运行参数如何选择可以使得最少的脱附气体获得最大浓缩比的参数，而需要的脱附气体越少就意味着需要大功率加热的气体越少，功率消耗约少。为了简化系统并提高可靠性，也可以选择一套包括加热功率、脱附气体流量/浓缩比、滚轮转速、吸附区面积等参数的设定参数，可以适用于各种常见场合。具有这套设定参数的本发明旋转式气体吸附装置的功率消耗也远比采用浓缩比20、滚轮转速6转/小时、吸附区占滚轮面积1/12等参数的现有技术功率消耗小。

本发明除了上述减小功率为原来一半以外还可以减小到其它比例，比如减小到P0/3甚至P0/4，脱附气体流量F2也可以做同步的减小，只要对应的V0/4转速下滚轮不会发生吸附饱和，就可以进一步降低转速同时降低功率输出。由于本发明还同时改变了脱附区的面积使得脱附区的面积占整个滚轮的面积1/12减小为1/18、1/24、1/36等，所以本发明揭露的技术方案能够在比现有技术更小的脱附区面积的基础上，同步的减少加热功率，还能保证原有 的吸附和脱附效果，实现节能的目的。

上述同步同比例减小加热功率、转速、脱附气体流量、脱附区面积为原有设计量1/2的方案是本发明最佳实施例之一，实际运行中可以根据设计需要进行微调，比如脱附区面积可以减到原面积的1/2以下如1/3，这样脱附气流经过脱附区时速度会更快。本发明的滚轮上的脱附区面积可以根据设计需要选择不同的数值，甚至可以在运行中根据需要自动调整，所以本发明是给旋转式气体吸附装置提供了一个新的调节手段，通过调节脱附区面积占整个滚轮面积的比例到原有比例1/12以下，可以调节流入吸附区24的气流速度和滚轮在A端到B端之间的温度分布。

本发明能够显著提高VOC气体的浓缩比，这样同样处理气体情况下，最后输出的浓缩后的废气流量会显著减小，所以后续的处理过程如进一步浓缩和氧化燃烧等所需要的设备体积和成本均有明显下降。

本发明中滚轮也可以步进模式转动，滚轮间隔一定时间如1-5分钟转动15度角度，然后脱附区在高温脱附气体的加热下随时间推移逐渐升温，滚轮两端的温度变化曲线与图3所示的温度分布曲线类似，只是横轴变为时间t而不是方位角θ，因为滚轮温度的在方位角上的差别是由于高温脱附气体加热时间的差别带来的，步进模式中的整个脱附区内滚轮上的温度改变也是随着加热时间长度变化的。

本发明中的滚轮也可以是呈垂直的圆环形，圆环中心空间和圆环外侧设置有气体管道。圆环的上包括吸附段、脱附段和冷却段，处理气体流入圆环中心空间然后从中心向圆环外侧垂直穿过上述吸附段，同样的脱附和冷却气体也是在在圆环内外方向穿过圆环形的脱附段和冷却段。本发明也可以应用于这种结构的滚轮只要修改相应的脱附区密封端口面积本发明也可以适用于这中架构的旋转式气体吸附装置。

本发明通过同步减小有效脱附区面积、脱附气体流量、加热功率和滚轮转速，实现了VOC气体浓缩装置功率消耗的大幅度减小。其中脱附区面积的改变可以有多种选择，可以直接改变脱附区密封端口形状，使得密封端口或脱附区气体管道的截面呈扇形，但是扇形角度小于20度，也就减小了脱附区面积。脱附区密封端口也可以根据检测到的VOC浓度数据适应性改变形状和截面积，比如密封端口中至少一个径向密封条可以移动。也可以选择在 原有密封端口或脱附区气体管道中设置气流遮挡元件，其中气流遮挡元件可以设置在紧贴滚轮表面，最佳的气流遮挡元件背面还可以设置密封条避免脱附气体经过气流遮挡元件背面进入滚轮脱附区。进一步的，气流遮挡元件可以沿着滚轮表面可动，以调整有效脱附区面积。脱附气体管道还可以被隔板分隔成多个子气流通道，气流遮挡元件也可以设置在至少一个子气流通道的远离滚轮端，通过气流遮挡元件阻止脱附气体流入该子气流通道，脱附气体经过其它子气流通道流入滚轮。

依据本发明精神和前述各种实施方式，本发明还提供了一种旋转式气体吸附装置的控制方法，包括：

检测流入前述各种实施方式中所述的滚轮脱附区中的待处理气体的VOC成份浓度数值；

根据浓度数值，通过前述各种脱附区调节装置来调整脱附区面积，并相应选择和调整旋转式气体吸附装置的运行参数。

比如，当所述检测到浓度数值为第一浓度数值时，所述运行参数为第一加热功率、第一滚轮旋转速度、第一脱附气体流量和第一脱附区面积；当所述浓度数值为第二浓度数值时，所述运行参数为第二加热功率、第二滚轮旋转速度、第二脱附气体流量和第二脱附区面积；其中，第一浓度数值小于第二浓度数值，且第一加热功率、第一滚轮旋转速度、第一脱附气体流量和第一脱附区面积均小于对应的第二加热功率、第二滚轮旋转速度、第二脱附气体流量和第二脱附区面积。

进一步地，前述第一加热功率、第一滚轮旋转速度、第一脱附气体流量、第一脱附区面积与对应的第二加热功率、第二滚轮旋转速度、第二脱附气体流量和第二脱附区面积间具有相同的比例。

前述控制方法，还可以包括步骤：将检测到的浓度数值与运行参数数据库比较，获得当前浓度数值下具有最小加热功率的运行参数，其中运行参数数据库通过预先测试获得。

本发明还提供了一种旋转式气体吸附装置，包括：

滚轮以及驱动装置用于驱动所述滚轮转动，密封构件将所述滚轮分为互相气密隔离的吸附区、脱附区；

处理气体管道，所述处理气体管道中的待处理气体从滚轮的一端流入 所述滚轮的吸附区，处理后气体从滚轮的另一端流出；

脱附气体管道接收脱附气体；

加热装置，用于加热所述脱附气体；

所述脱附气体经过第一脱附区密封端口流入滚轮一端上的脱附区并从滚轮另一端经过第二脱附区密封端口流出浓缩后的废气，所述脱附区为与所述第一、第二脱附区密封端口相对应的滚轮区域；

控制器,用于控制所述滚轮的转速，待处理气体的流量和加热装置的加热功率；

所述待处理气体的流量大于所述脱附气体流量30倍，所述滚轮上的能够流入脱附气体的脱附区面积小于滚轮面积的1/18。

其中，所述处理气体流量大于所述脱附气体流量的40倍，滚轮上的脱附区的面积小于滚轮面积的1/24。

其中，所述脱附区为滚轮上的扇形区域，所述第一或第二脱附区密封端口包括两个密封条条位于滚轮中心和边缘之间，还包括一个弧状密封条围绕在滚轮外周围。所述两个密封条形成的夹角小于20度，且所述待处理气体中VOC气体含量小于50ppm。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (29)

1.一种旋转式气体吸附装置，包括：

具有多孔吸附结构的滚轮、用以将所述滚轮至少分隔为吸附区和脱附区的密封构件，所述密封构件与滚轮的表面紧密接触，以构成围绕所述脱附区的密封空间；

脱附气体管道，与所述密封构件相连通，使得脱附气体流过所述滚轮上的脱附区；

脱附区调节装置，用于调节能够流入脱附气体的脱附区面积，使得能够流入脱附气体的脱附区面积可变。

2.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置为可活动地配置在所述脱附区附近的一气体遮挡元件，用以至少部分地遮挡所述脱附区，使得能够流经脱附气体的脱附区的面积减少；所述气体遮挡元件可以在不同位置之间移动，使得能够流经脱附气体的脱附区域的面积或位置相应变化。

3.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置由耐高温的弹性材料制成。

4.如权利要求2所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置至少部分地嵌入所述脱附区所形成的密封空间，并且所述脱附区调节装置的至少部分表面与所述滚轮的表面紧贴。

5.如权利要求2所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置与所述滚轮的表面之间还设置有一弹性密封元件，以阻止脱附气体流入所述脱附区调节装置与所述滚轮之间的区域。

6.如权利要求2所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置为可拆卸地或不可拆卸地配置在所述脱附区附近。

7.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区的密封构件整体呈一扇形，包括一对径向密封条和呈弧形状的外周密封条，所述脱附区调节装置为一整体呈一扇形的板体，至少部分地覆盖由所述径向密封条和外周密封条所包围的区域。

8.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附气体管道与所述密封构件形状匹配，并且互相气体连通，所述脱附区调节装置为可拆卸地配置在所述脱附气体管道上。

9.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置同时作用为一密封元件，其由耐高温的弹性材料制成，所述脱附区调节装置的表面与所述滚轮的表面直接接触。

10.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，构成所述脱附区的密封构件包括不可动部分和可动部分，其中所述可动部分的密封构件构成所述脱附区调节装置，其可沿滚轮的表面相对移动，以使所述脱附区域的面积可调。

11.如权利要求11所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述可动部分的密封构件进一步与一隔板刚性连接，以使该可动部分的密封构件可同所述隔板一起移动。

12.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述可动部分的密封构件进一步与一隔板柔性连接，所述可动部分的密封构件可沿滚轮表面移动，所述隔板保持位置不变。

13.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置为设置在所述脱附气体管道内的隔板，所述隔板将所述脱附气体管道分隔为互相隔离的至少两个子气体通道，其中每一个子气体通道均允许脱附气体流通并到达所述脱附区。

14.如权利要求13所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述隔板为可活动地设置在所述脱附气体管道内，并且其位置可调，以实现某一子气体通道输送的加热气体在滚轮上形成的脱附区域面积的改变。

15.如权利要求13所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述旋转式气体吸附装置还包括一脱附气体供应装置，其包括一加热装置，所述脱附气体供应装置可选择地向所述至少两个以上子气体通道的至少一个或全部子气体通道输送加热气体，用于将加热气体经一个或多个子气体通道输送到具有多孔吸附结构的滚轮内部。

16.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述加热气体供应装置与所述脱附气体管道之间设置一选择阀门，所述选择阀门可选择性地将加热气体输送到至少一子气体通道。

17.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，还包括控制器，用于根据所述脱附面积的变化来调整和控制旋转式气体吸附装置的运行参数，所述运行参数包括滚轮的转速，待处理气体的流量、脱附气体的流量和加热装置的加热功率。

18.如权利要求17所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，还包括一个VOC气体浓度探测器，当探测到的浓度大于预设阀值时，控制器使得待处理气体的流量小于等于所述脱附气体流量的30倍，滚轮的转动速度大于等于4转每小时，所述滚轮上的脱附区面积大于等于滚轮面积的1/18。

19.一种如权利要求1至18任一项所述的旋转式气体吸附装置的控制方法，包括：

检测流入所述滚轮脱附区中的待处理气体的VOC成份浓度数值；

根据所述浓度数值，调整所述脱附区面积，并相应选择和调整所述旋转式气体吸附装置的运行参数。

20.根据权利要求19所述的控制方法，其特征在于，

所述检测到浓度数值为第一浓度数值时，所述运行参数为第一加热功率、第一滚轮旋转速度、第一脱附气体流量和第一脱附区面积；

所述浓度数值为第二浓度数值时，所述运行参数为第二加热功率、第二滚轮旋转速度、第二脱附气体流量和第二脱附区面积；

其中，第一浓度数值小于第二浓度数值，且第一加热功率、第一滚轮旋转速度、第一脱附气体流量和第一脱附区面积均小于对应的第二加热功率、第二滚轮旋转速度、第二脱附气体流量和第二脱附区面积。

21.根据权利要求20所述的控制方法，其特征在于，所述第一加热功率、第一滚轮旋转速度、第一脱附气体流量、第一脱附区面积与对应的第二加热功率、第二滚轮旋转速度、第二脱附气体流量和第二脱附区面积间具有相同的比例。

22.根据权利要求20所述的控制方法，其特征在于，还包括步骤：将检测到的浓度数值与运行参数数据库比较，获得当前浓度数值下具有最小加热功率的运行参数，其中运行参数数据库通过预先测试获得。

23.一种旋转式气体吸附装置，包括：

滚轮以及驱动装置用于驱动所述滚轮转动，密封构件将所述滚轮分为互相气密隔离的吸附区、脱附区；

处理气体管道，所述处理气体管道中的待处理气体从滚轮的一端流入所述滚轮的吸附区，处理后气体从滚轮的另一端流出；

脱附气体管道接收脱附气体；

加热装置，用于加热所述脱附气体；

所述脱附气体经过第一脱附区密封端口流入滚轮一端上的脱附区并从滚轮另一端经过第二脱附区密封端口流出浓缩后的废气，所述脱附区为与所述第一、第二脱附区密封端口相对应的滚轮区域；

控制器,用于控制所述滚轮的转速，待处理气体的流量和加热装置的加热功率；

所述待处理气体的流量大于所述脱附气体流量30倍，所述滚轮上的能够流入脱附气体的脱附区面积小于滚轮面积的1/18。

24.如权利要求23所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述密封构件进一步将滚轮分隔成吸附区、脱附区和冷却区域，一个冷却气体管道用于向冷却区域供气，所述冷却气体管道中的冷却气体经过第一冷却区域密封端口，流入滚轮上的冷却区域，并从滚轮的另一端经过第二冷却区域密封端口流出加热后的冷却气体，其中滚轮上的冷却区域为与所述第一、第二冷却区域密封端口相对应的滚轮区域，所述脱附气体管道接收所述冷却气体管道中流出的加热后的冷却气体作为脱附气体。

25.如权利要求23所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述处理气体流量大于所述脱附气体流量的40倍，滚轮上的脱附区的面积小于滚轮面积的1/24。

26.如权利要求23所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区为滚轮上的扇形区域，所述第一或第二脱附区密封端口包括两个密封条条位于滚轮中心和边缘之间，还包括一个弧状密封条围绕在滚轮外周围。

27.如权利要求26所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述两个密封条形成的夹角小于20度，且所述待处理气体中VOC气体含量小于50ppm。

28.如权利要求26所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区密封端口由两条径向密封条和一条弧形密封条围绕而成，其中一条径向密封条能够沿着滚轮表面移动，所述可移动密封条与另一个径向密封条和所述弧状密封条围绕构成可变面积的脱附区。

29.如权利要求28所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述可移动的径向密封条一端固定在滚轮中心另一端可以沿所述弧形密封条内侧移动。