CN109847536B - 分子筛转轮浓缩有机废气再循环系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分子筛转轮浓缩有机废气再循环系统及处理方法，系统包括引风机、浓缩转轮、排风机、换热器、脱附风机、后处理系统、再循环系统、监测控制系统和前置过滤器。在不改变浓缩转轮的前提下，通过再循环装置增加了浓缩的倍数，解决了低浓度大风量的有机废气后续燃烧处理困难的问题，实现了低浓度大风量有机废气向高浓度小风量有机废气的高效转化。通过监测控制系统控制气体中有机废气的浓度，为后续的燃烧节省了能源，能节约10％～15％的燃料。本发明适用于低浓度、大风量的有机废气的净化及臭味的消除，可应用于涂装，印刷，制鞋等行业及各种化工车间里挥发或泄漏出的有机废气。

Description

分子筛转轮浓缩有机废气再循环系统及处理方法

技术领域

本技术涉及一种分子筛转轮浓缩有机废气再循环系统及处理方法，特别适用于低浓度、大风量的有机废气的净化及臭味的消除，可应用于涂装，印刷，制鞋等行业及各种化工车间里挥发或泄漏出的有机废气，属于VOCs(volatile organic compounds，挥发性有机物，以下简称VOCs)处理领域。

背景技术

防止大气污染是环境保护中的一个重要组成部分。多年来，人们在控制工业废气的排放方面已积累了大量经验，并开发了许多新技术用于能源、石油、化工、冶金、矿山、轻工、交通等领域中的废气净化，诸如除尘、除酸雰、脱硫、脱硝、机动车尾气的催化处理，以及垃圾焚烧产生气体的净化(包括二噁英的脱除)等。但是。随着人们对环境意识的日益提高和对空气质量要求的不断严格，除了改进和完善上述废气净化技术外，由于挥发性有机化合物对人类健康和环境的严重危害，所以近年来对挥发性有机化合物的污染控制，已成为人们十分关注的问题。挥发性有机化合物对大气的污染，不仅与工业、农业、交通、轻工业、手工业等部门有关，特别是与生产溶剂、使用溶剂的生产和加工部门有关，而且也已涉及许多日常生活领域。

目前，有机废气的去除主要分为热力学法、化学法和生化法。热力学方法主要包括冷凝、吸收、吸附和膜分离。化学法的主要方法是氧化法，即燃烧法，该法应用最广泛，并已成功地应用于许多领域。生化法(也称生物法或生物降解法)主要有三种类型：膜生化反应器，生化过滤器和生化洗涤器。当然，上述各种方法都有其优缺点，同时各有其最合适的应用场合有时可单独使用，有时也可联合使用来达到在能耗、环保上最优和最经济的组合。

对于处理低浓度大风量的有机废气，目前一般选用吸附浓缩再进行燃烧处理的方法，但一般的浓缩方法有机废气仅通过一次浓缩转轮，浓缩倍数较低，为后续的燃烧处理带来了很大的难题。浓缩后的气体有机物含量较低，不仅难以燃烧处理，而且增加了处理的成本。因此，急需一种简单方便，投资小，可以达到增加浓缩倍数的目的，提高气体中有机污染物含量的新型技术。

发明内容

本技术的目的在于提供一种解决低浓度大风量的有机废气后续燃烧处理困难的问题，技术采用再循环系统，与浓缩转轮的再生区、换热器组成回路，气体通过多次进入浓缩转轮的再生区达到增加浓缩倍数的目的。通过监测控制系统控制气体中有机废气的浓度，为后续处理环节节省了能源。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下。

一种分子筛转轮浓缩有机废气再循环系统，系统包括引风机、浓缩转轮、排风机、换热器、脱附风机和后处理系统。所述浓缩转轮由处理区、冷却区和再生区构成；系统还包括再循环系统，再生区排出的部分气体通过再循环管路进入所述再循环系统，再循环系统的输出端与所述冷却区的排气管路共同连接至所述换热器，经过换热处理后废气由所述换热器排气端进入所述再生区。

优选的，经引风机吸进的废气分两路进入所述浓缩转轮，一路进入所述处理区，另一路废气进入冷却区，废气在所述处理区、冷却区和再生区内轮转处理。

优选的，在所述引风机与所述冷却区之间还设置一个前置过滤器，所述前置过滤器用于去除废气中较大粒径的粉尘以及高沸点物质。

优选的，所述浓缩转轮由电机、齿轮、齿圈驱动转动或电机、皮带、皮带轮驱动实现轮转。

优选的，所述后处理系统包括热氧化炉，经再生区脱附后的浓缩有机废气输送至所述后处理系统，所述浓缩有机废气经后处理系统热氧化处理变为无毒气体排放到大气中。

优选的，所述换热器通过高温工业气体和/或所述后处理系统的高温排气作为换热介质，换热介质经热交换后从所述换热器的换热介质输出端与所述处理区的净化气体输出管连接。

优选的，所述再循环系统包括再循环吸风机、再循环调节阀和再循环排风机，所述再循环系统调节再循环的废气流速。

优选的，系统还包括监测控制系统，所述监测控制系统包括设置在从再生区的排出管路上的浓度检测器、脱附风机的启停控制器、再循环吸风机的启停控制器、再循环调节阀的调节控制器以及所述换热器上的温度传感器，所述监测控制系统用于监测从再生区排出废气的废气有机物浓度和控制再循环系统的开闭。

一种分子筛转轮浓缩有机废气再循环处理方法，处理方法包括：

废气常规净化处理，启动分子筛转轮浓缩有机废气再循环，含有挥发性有机物的废气经吸风机分两路进入浓缩转轮，通过浓缩转轮的轮转；废气经处理区、冷却区和再生区后，处理好的净化气体从处理区排出到大气中，提取浓缩有机废气由再生区进入后处理系统进行高温氧化处理变为无毒高温气体排出到大气。

废气浓度控制处理，在废气常规净化处理过程中，部分净化气体通过浓缩转轮的冷却区进入换热器，此时的废气浓度为N0，经换热器升温后进入再生区，使吸附在转轮上的有机污染物脱附，此时从再生区流出的废气有机物浓度设为N1，其中N0＜N1；由检测控制系统控制部分浓度为N1的有机废气进入再循环系统，从再循环系统流出的浓度为N1的废气再次进入换热器，与换热器中浓度为N0的气体混合，混合气体浓度为N2，其中N0＜N2＜N1，升温混合后浓度为N2的废气进入浓缩转轮的再生区，再次使吸附在转轮上的有机污染物脱附，此时，从再生区流出的废气有机物浓度设为N4，其中N4＞N1；重复上述过程，使得从再生区流出的废气有机物浓度逐渐升高，直至达到监测控制系统设置的最大有机物浓度上限N，其中N＞……＞N4＞N1，此时检测控制系统关闭再循环系统，从再生区流出的有机物浓度为N的废气进入后处理系统进行高温氧化处理。

优选的，在监测控制系统监测到从再生区排出的废气的有机物浓度未达到最大有机物浓度上限N时，检测控制系统在控制启动再循环系统的同时关闭脱附风机，从而不再向后处理系统排气；当监测控制系统监测到从再生区排出的废气的有机物浓度达到最大有机物浓度上限N时，检测控制系统在控制关闭再循环系统的同时打开脱附风机，从而将再生区流出的废气向后处理系统排气。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：与现有浓缩吸附的系统相比，本技术的突出特点在于：上述的分子筛转轮浓缩有机废气再循环系统，在不改变浓缩转轮的前提下，通过再循环装置增加了浓缩的倍数，实现了低浓度大风量有机废气向高浓度小风量有机废气的高效转化，降低了后续燃烧处理的成本；处理方法简单、易实施且适应性强。

附图说明

图1为分子筛转轮浓缩有机废气再循环系统的结构示意图。

图中：1、引风机；2、浓缩转轮；21、处理区；22、冷却区；23、再生区；3、排风机；4、换热器；5、脱附风机；6、后处理系统；7、再循环系统；71、再循环吸风机；72、再循环调节阀；73、再循环排风机；8、监测控制系统；81、浓度检测器；82、温度传感器；9、前置过滤器。

具体实施方式

下面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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1，一种分子筛转轮浓缩有机废气再循环系统，系统包括引风机1、浓缩转轮2、排风机3、换热器4、脱附风机5、后处理系统6、再循环系统7、监测控制系统8、和前置过滤器9。

其中，浓缩转轮2由处理区21、冷却区22和再生区23构成。废气在各个区内连续运转。再生区23排出的部分气体通过再循环管路进入再循环系统7，再循环系统7的输出端与冷却区22的排气管路共同连接至换热器4，经过换热处理后废气由换热器4排气端进入再生区23。

参见图1，再循环系统7与再生区23、换热器4组成回路，一端接收经过浓缩转轮2再生区23的气体，经监测控制系统监测其浓度，达标后再次进入换热器4，升温后与经过浓缩转轮2冷却区22的气体共同进入再生区23。

经引风机1吸进的废气分两路进入浓缩转轮2，一路进入处理区21，另一路废气进入冷却区22，废气在处理区21、冷却区22和再生区23内轮转处理。

在引风机1与冷却区22之间设置一个前置过滤器9，前置过滤器9用于去除废气中较大粒径的粉尘以及高沸点物质，起到保护分子筛浓缩转轮的作用以节约成本。

浓缩转轮2由电机、齿轮、齿圈驱动转动或电机、皮带、皮带轮驱动实现轮转。

后处理系统6包括热氧化炉，经再生区23脱附后的浓缩有机废气输送至后处理系统6，浓缩有机废气经后处理系统6热氧化处理变为无毒气体排放到大气中。

换热器4通过高温工业气体和/或后处理系统6的高温排气作为换热介质，换热介质经热交换后从换热器4的换热介质输出端与处理区21的净化气体输出管连接。

再循环系统7包括再循环吸风机71、再循环调节阀72和73、再循环排风机，由再循环吸风机71、再循环调节阀72和再循环排风机73控制再循环的废气量。

系统还包括监测控制系统8，监测控制系统8包括设置在从再生区23的排出管路上的浓度检测器81、脱附风机5的启停控制器、再循环吸风机71的启停控制器、再循环调节阀72的调节控制器以及换热器4上的温度传感器82，监测控制系统8用于监测从再生区23排出废气的废气有机物浓度和控制再循环系统7的开闭。

括监测控制系统8负责监测从再生区23流出的气体以及调整气体进入再循环系统7的速率，使气体中有机物含量达到最大上限值。当气体有机物浓度达到饱和值，监测控制系统关闭再循环系统，将再生区23流出气体传输到后处理系统6中。

浓度控制原理：监测控制系统8负责监测从再生区23流出的气体以及调整气体进入再循环系统7的速率，使气体中有机物含量达到最大上限值。由于高浓度的有机废气可能会造成爆炸的风险，为了避免这种危险情况，系统通风就必须由LEL监测控制系统监测，保证通风系统内的有机废气浓度低于爆炸下限(LEL)的25％。监测控制系统环节采用LEL监测控制系统和再循环自动控制系统，可以回收大部分高浓度高温有机废气，再次作为脱附气体输送到换热器4内部，从而提高浓度使自维持能力提高，降低辅助燃料的用量，大幅度降低成本和节约能源。当LEL监测控制系统所监测的气体有机物浓度达到饱和值，监测控制系统控制阀门关闭，再循环系统7关闭，之后再生区23流出气体传输到后处理系统中高温氧化处理。

具体的，提供了一种分子筛转轮浓缩有机废气再循环处理方法，处理方法包括如下过程。

废气常规净化处理，启动分子筛转轮浓缩有机废气再循环，含有挥发性有机物的废气经引风机1分两路进入浓缩转轮2，通过浓缩转轮2的轮转；废气经处理区21、冷却区22和再生区23后，处理好的净化气体从处理区21排出到大气中，提取浓缩有机废气由再生区23进入后处理系统6进行高温氧化处理变为无毒高温气体排出到大气。

废气浓度控制处理，在废气常规净化处理过程中，部分净化气体通过浓缩转轮的冷却区进入换热器，此时的废气浓度为N0，经换热器升温后进入再生区，使吸附在转轮上的有机污染物脱附，此时从再生区流出的废气有机物浓度设为N1，其中N0＜N1；由检测控制系统控制部分浓度为N1的有机废气进入再循环系统，从再循环系统流出的浓度为N1的废气再次进入换热器，与换热器中浓度为N0的气体混合，混合气体浓度为N2，其中N0＜N2＜N1，升温混合后浓度为N2的废气进入浓缩转轮的再生区，再次使吸附在转轮上的有机污染物脱附，此时，从再生区流出的废气有机物浓度设为N4，其中N4＞N1；重复上述过程，使得从再生区流出的废气有机物浓度逐渐升高，直至达到监测控制系统设置的最大有机物浓度上限N，其中N＞……＞N4＞N1，此时检测控制系统关闭再循环系统，从再生区流出的有机物浓度为N的废气进入后处理系统进行高温氧化处理。

进一步的，在监测控制系统监测到从再生区排出的废气的有机物浓度未达到最大有机物浓度上限N时，检测控制系统在控制启动再循环系统的同时关闭脱附风机，从而不再向后处理系统排气；当监测控制系统监测到从再生区排出的废气的有机物浓度达到最大有机物浓度上限N时，检测控制系统在控制关闭再循环系统的同时打开脱附风机，从而将再生区流出的废气向后处理系统排气。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上诉教导，可以进行很多改变及变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变，即根据以上描述的技术方案以及构思，本领域的技术人员能够做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.分子筛转轮浓缩有机废气再循环处理方法，其特征在于，处理方法包括：

废气常规净化处理，启动分子筛转轮浓缩有机废气再循环，含有挥发性有机物的废气经引风机分两路进入浓缩转轮，通过浓缩转轮的轮转；废气经处理区、冷却区和再生区后，处理好的净化气体从处理区排出到大气中，提取浓缩有机废气由再生区进入后处理系统进行高温氧化处理变为无毒高温气体排出到大气；

废气浓度控制处理，在废气常规净化处理过程中，部分净化气体通过浓缩转轮的冷却区进入换热器，此时的废气浓度为N0，经换热器升温后进入再生区，使吸附在转轮上的有机污染物脱附，此时从再生区流出的废气有机物浓度设为N1，其中N0＜N1；由检测控制系统控制部分浓度为N1的有机废气进入再循环系统，从再循环系统流出的浓度为N1的废气再次进入换热器，与换热器中浓度为N0的气体混合，混合气体浓度为N2，其中N0＜N2＜N1，升温混合后浓度为N2的废气进入浓缩转轮的再生区，再次使吸附在转轮上的有机污染物脱附，此时，从再生区流出的废气有机物浓度设为N4，其中N4＞N1；重复上述过程，使得从再生区流出的废气有机物浓度逐渐升高，直至达到监测控制系统设置的最大有机物浓度上限N，其中N＞……＞N4＞N1，此时检测控制系统关闭再循环系统，从再生区流出的有机物浓度为N的废气进入后处理系统进行高温氧化处理。

2.根据权利要求1的处理方法，其特征在于：在监测控制系统监测到从再生区排出的废气的有机物浓度未达到最大有机物浓度上限N时，检测控制系统在控制启动再循环系统的同时关闭脱附风机，从而不再向后处理系统排气；当监测控制系统监测到从再生区排出的废气的有机物浓度达到最大有机物浓度上限N时，检测控制系统在控制关闭再循环系统的同时打开脱附风机，从而将再生区流出的废气向后处理系统排气。

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