CN110201485A - 一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环境保护及废气治理技术领域，尤其是一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统。有机废气吸附脱附催化燃烧系统的脱附过程包括脱附三个阶段，分别为：起始阶段、催化燃烧阶段及脱附结束后的冷却阶段，传统的吸附脱附催化燃烧系统在以上三个阶段都存在由于有机废气处理不彻底而造成的超标排放问题。本发明对传统的吸附脱附催化燃烧系统进行改进，改进后的系统能够保证整个脱附过程中的脱附起始阶段、催化燃烧阶段、脱附结束后的冷却阶段中产生的有机废气均能够的到有效处理，引入新鲜空气对吸附剂进行脱附避免了脱附过程中存在的燃烧尾气含氧量降低造成处理效率降低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护及废气治理技术领域，尤其是一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统。
背景技术
有机废气简称VOCs，对环境及人体健康都有巨大危害。目前，针对低浓度的有机废气常采用吸附脱附催化燃烧系统进行处理，处理流程如下：低浓度的有机废气经吸附剂吸附处理后排放至大气，当吸附剂吸附饱和后，再利用热风将吸附在吸附剂中的有机物脱附出来形成小风量、高浓度的有机废气，脱附出来的有机废气经过催化燃烧装置处理后排放至大气。
传统的吸附脱附催化燃烧系统在处理脱附出来的小风量、高浓度的有机废气时存在以下问题：
(1)在脱附起始阶段，脱附热风温度高于有机物解析温度的情况时，吸附在吸附剂中的有机物就会被脱附出来进入催化燃烧装置处理后排放至空气，此时催化燃烧装置中的催化床的温度达不到处理有机废气的起燃点，不能对有机废气进行有效的处理，因此会造成超标排放；
(2)在催化燃烧阶段，使用催化燃烧处理后的燃烧尾气进行脱附，随着脱附的进行，燃烧尾气中的含氧量越来越少，严重影响到催化燃烧设备的处理效率，也会造成超标排放；
(3)在脱附结束后的冷却阶段，通常情况下催化燃烧阶段并不会把所有吸附在吸附剂中的有机物全部脱附出来，仍然有部分有机物残留在吸附剂中。而且在催化燃烧阶段结束时吸附剂本身的温度仍然高于有机物的解析温度，因此仍然会有部分有机物继续自吸附剂中挥发出来，因此冷却风机对吸附剂进行冷却的过程中上述挥发出来的有机物排放至空气中，仍然会造成超标排放；
综上所述，传统的吸附脱附催化燃烧系统在整个脱附过程中都会出现超标排放的情况。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统，保证自吸附剂中脱附出来的小风量、高浓度有机废气在脱附起始阶段、催化燃烧阶段脱附结束后的冷却阶段都能得到有效的处理。
本发明所采用的技术方案是，一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统，包括吸附装置，所述吸附装置上设置吸附进气口、吸附出气口、脱附进气口、脱附出气口，所述吸附进气口与有机废气吸附进气管道之间通过吸附进气阀连接，所述吸附出气口与有机废气吸附出气管道之间通过吸附出气阀连接，所述有机废气吸附出气管道另一端连接吸附风机进风口，所述吸附风机出风口与排放装置连接。采用上述技术方案，吸附过程中所述吸附进气阀及所述吸附出气阀均处于打开状态，其余阀均处于关闭状态，废气在所述吸附风机的作用下，自所述有机废气吸附进气管道通过所述吸附进气阀进入吸附装置后，经吸附剂吸附处理后由所述吸附出气阀进入所述有机废气吸附出气管道后达标排放至大气。
所述脱附出气口与脱附出气管道之间通过脱附出气阀连接，所述脱附进气口与脱附进气管道之间通过脱附进气阀连接，所述脱附出气管道后接第一三通风管，所述第一三通风管一端依次连接第一废气阀、第四三通风管、脱附风机进风口，另一端依次连接第二废气阀、第二三通风管、第三三通风管、催化燃烧装置、换热器，所述第四三通风管的一端还连接有第一空气阀，所述第一空气阀的一端直接与外界大气连通，所述第二三通风管一端还通过第二空气阀连接到空气风机的出风口，所述空气风机的进风口直接与外界大气连通，所述催化燃烧装置的出风口连接所述换热器的热侧入口，所述换热器的热侧出口连接所述排放装置，所述换热器的冷侧入口连接所述脱附风机的出风口，所述换热器的冷侧出口依次连接独立加热单元、第五三通风管、第三废气阀、第六三通风管，所述第六三通风管一端连接所述脱附进气管道，另一端通过第三空气阀连接冷却风机的出风口，所述冷却风机的进风口直接与外界大气连通，所述第五三通风管通过第四废气阀与所述第三三通风管连接。在脱附过程中，所述吸附进气阀及所述吸附出气阀均处于关闭状态，所述吸附风机停止运行。
进一步的，所述吸附装置内的吸附剂可以是活性炭、吸附沸石、分子筛；
进一步的，所述催化燃烧装置包括内置加热单元及催化床，废气自所述催化燃烧装置进风口进入后，依次经过所述内置加热单元及所述催化床，然后自所述催化燃烧装置出风口排出；
进一步的，所述第一三通风管靠近所述脱附出气管道一端设置第一测温点，所述独立加热单元与第五三通风管之间设置第二测温点。
进一步的，所述独立加热单元输出热量的高低是可调节的。
整个脱附过程分为以下几个阶段：
(1)脱附起始阶段：所述脱附出气阀、第一废气阀、第三废气阀、脱附进气阀均处于打开状态，其余阀门均处于关闭状态。所述第一空气阀打开不超过10s后关闭，所述脱附风机吸入外界新鲜空气在所述换热器、独立加热单元、吸附装置、脱附风机所构成的封闭回路内不断循环，在循环过程中空气温度、吸附剂温度逐渐上升，在所述第一测温点处测得的管道内空气温度高于设定值T1之前该循环状态保持不变，含有有机物的废气不会排放至外界空气中；完成以上动作之后，在其它阀门状态不变的情况下，打开所述第二空气阀并运行所述空气风机，新鲜空气在所述空气风机的作用下依次经过所述催化燃烧装置、换热器、排放装置，所述催化燃烧装置中设置温度控制器。利用新鲜空气对催化床进行预热，使得催化床的温度不低于有机物的起燃温度点T2，并保证所述催化床的温度不会超过最高限值T3。
(2)催化燃烧阶段：在所述第一测温点处测得的管道内空气温度高于设定值时，关闭第一废气阀及第二空气阀，打开第一空气阀及第二废气阀。此时处于打开状态的阀门有：脱附出气阀、第二废气阀、第三废气阀、脱附进气阀、第一空气阀，其余阀门均处于关闭状态。此时外界新鲜空气在脱附风机的作用下，依次经过所述换热器、独立加热单元升温后由所述脱附进气管道进入吸附装置对吸附剂进行脱附，然后通过脱附出气管道排出进入所述催化燃烧装置，经过所述催化燃烧装置处理后的废气达到排放标准，最终进入所述换热器放热后由所述排放装置排放至外界大气。外界新鲜空气在所述脱附风机的作用下，依次经过所述换热器、独立加热单元升温后的温度值由所述第二测温点测得，此时气体的温度值必须高于要求值T4才能对吸附剂进行有效的脱附，因此所述第二测温点测得的温度值高于要求值T4时需要降低所述独立加热单元的输出热量，反之则应该增加所述独立加热单元的输出热量。待绝大多数吸附剂中吸附的有机物被脱附出来之后，催化燃烧阶段结束。
(3)在脱附结束后的冷却阶段，所述第三空气阀、第四废气阀打开，所述冷却风机启动，此时处于打开状态的阀门有：第三空气阀、脱附进气阀、脱附出气阀、第一废气阀、第四废气阀，其余阀门处于关闭状态，所述脱附风机也处于停止状态。此时冷却风机将外界新鲜空气吹入所述吸附装置，所述吸附剂中挥发出来有机物在冷却风机的作用下，依次经过所述脱附出气管道、第一废气风阀、换热器、独立加热单元、第四废气风阀，然后在所述第二三通风管处进入所述催化燃烧装置，经过所述催化燃烧装置处理后的废气达到排放标准，最终进入所述换热器放热后由所述排放装置排放至外界大气。此时废气在进入所述催化燃烧装置之前的温度值由所述第二测温点测得，所述第二测温点测得的温度不能低于要求值T5，否则会造成进入催化燃烧装置中的废气燃烧不充分。如果所述第二测温点测得的温度低于要求值T5，则需要增加所述独立加热单元的输出热量。
待吸附剂的温度被冷却至低于有机物解析温度后，整个脱附过程结束，此时所有阀门及风机均进入关闭状态。待下次需要吸附有机废气时打开所述吸附进气阀、吸附进气阀、吸附风机即可进入吸附状态。
本发明的有益效果：本发明所提出的一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统，与传统技术相比，本发明能够保证有机废气吸附脱附催化燃烧系统在整个脱附过程中所脱附下来的有机物在拍放至大气中时，都能经过所述催化燃烧装置并得到有效的处理。
附图说明
图1为本发明所述一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统的结构示意图；
图2为本发明所述一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统中吸附装置的结构示意图；
图3为本发明所述一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统中催化燃烧装置的结构示意图；
其中，吸附装置1、吸附进气口1.1、吸附出气口1.2、脱附进气口1.3、脱附出气口1.4、有机废气吸附进气管道2、吸附进气阀3、有机废气吸附出气管道4、吸附出气阀5、吸附风机6、排放装置7、脱附出气管道8、脱附出气阀9、脱附进气管道10、脱附进气阀11、第一三通风管12、第一废气阀13、第四三通风管14、脱附风机15、第二废气阀16、第二三通风管17、第三三通风管18、催化燃烧装置19、内置加热单元19.1、催化床19.2、换热器20、第一空气阀21、第二空气阀22、空气风机23、独立加热单元24、第五三通风管25、第三废气阀26、第六三通风管27、第三空气阀28、冷却风机29、第四废气阀30、第一测温点31、第二测温点32。
具体实施方式
下面结合具体实施方式与附图，进一步阐述本发明，下述具体实施方式仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统，保证自吸附剂中脱附出来的小风量、高浓度有机废气在脱附起始阶段、催化燃烧阶段脱附结束后的冷却阶段都能得到有效的处理。
本发明所采用的技术方案是，一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统，包括吸附装置1，所述吸附装置上设置吸附进气口1.1、吸附出气口1.2、脱附进气口1.3、脱附出气口1.4，所述吸附进气口1.2与有机废气吸附进气管道2之间通过吸附进气阀3连接，所述吸附出气口1.2与有机废气吸附出气管道4之间通过吸附出气阀5连接，所述有机废气吸附出气管道4另一端连接吸附风机6的进风口，所述吸附风机6的出风口与排放装置7连接。采用上述技术方案，吸附过程中所述吸附进气阀3及所述吸附出气阀5均处于打开状态，其余阀均处于关闭状态，废气在所述吸附风机6的作用下，自所述有机废气吸附进气管道2通过所述吸附进气阀3进入吸附装置1后，经吸附剂吸附处理后由所述吸附出气阀5进入所述有机废气吸附出气管道4后达标排放至大气。
所述脱附出气口1.4与脱附出气管道8之间通过脱附出气阀9连接，所述脱附进气口1.3与脱附进气管道10之间通过脱附进气阀11连接，所述脱附出气管道8后接第一三通风管12，所述第一三通风管12一端依次连接第一废气阀13、第四三通风管14、脱附风机15的进风口，另一端依次连接第二废气阀16、第二三通风管17、第三三通风管18、催化燃烧装置19、换热器20，所述第四三通风管14的一端还连接有第一空气阀21，所述第一空气阀21的一端直接与外界大气连通，所述第二三通风管17一端还通过第二空气阀22连接到空气风机23的出风口，所述空气风机23的进风口直接与外界大气连通，所述催化燃烧装置19的出风口连接所述换热器20的热侧入口，所述换热器20的热侧出口连接所述排放装置7，所述换热器20的冷侧入口连接所述脱附风机15的出风口，所述换热器20的冷侧出口依次连接独立加热单元24、第五三通风管25、第三废气阀26、第六三通风管27，所述第六三通风管27的一端连接所述脱附进气管道10，另一端通过第三空气阀28连接冷却风机29的出风口，所述冷却风机29的进风口直接与外界大气连通，所述第五三通风管25通过第四废气阀30与所述第三三通风管18连接。在脱附过程中，所述吸附进气阀3及所述吸附出气阀5均处于关闭状态，所述吸附风机6停止运行。
进一步的，所述吸附装置内的吸附剂可以是活性炭、吸附沸石、分子筛；
进一步的，所述催化燃烧装置19包括内置加热单元19.1及催化床19.2，废气自所述催化燃烧装置19的进风口进入后，依次经过所述内置加热单元19.1及所述催化床19.2，然后自所述催化燃烧装置19的出风口排出；
进一步的，所述第一三通风管12靠近所述脱附出气管道8一端设置第一测温点31，所述独立加热单元24与所述第五三通风管25之间设置第二测温点32。
进一步的，所述独立加热单元24输出热量的高低是可调节的。
整个脱附过程分为以下几个阶段：
(1)脱附起始阶段：所述脱附出气阀9、第一废气阀13、第三废气阀26、脱附进气阀11均处于打开状态，其余阀门均处于关闭状态。所述第一空气阀打开不超过10s后关闭，所述脱附风机15吸入外界新鲜空气在所述换热器20、独立加热单元24、吸附装置1、脱附风机15所构成的封闭回路内不断循环，在循环过程中空气温度、吸附剂温度逐渐上升，在所述第一测温点31处测得的管道内空气温度高于设定值T1之前该循环状态保持不变，含有有机物的废气不会排放至外界空气中；完成以上动作之后，在其它阀门状态不变的情况下，打开所述第二空气阀22并运行所述空气风机23，新鲜空气在所述空气风机23的作用下依次经过所述催化燃烧装置19、换热器20、排放装置7，所述催化燃烧装置19中设置温度控制器。利用新鲜空气对催化床19.2进行预热，使得催化床19.2的温度不低于有机物的起燃温度点T2，并保证所述催化床19.2的温度不会超过最高限值T3。
(2)催化燃烧阶段：在所述第一测温点31处测得的管道内空气温度高于设定值时，关闭第一废气阀13及第二空气阀22，打开第一空气阀21及第二废气阀16。此时处于打开状态的阀门有：脱附出气阀9、第二废气阀16、第三废气阀26、脱附进气阀11、第一空气阀21，其余阀门均处于关闭状态。此时外界新鲜空气在脱附风机15的作用下，依次经过所述换热器20、独立加热单元24升温后由所述脱附进气管道10进入吸附装置1对吸附剂进行脱附，然后通过脱附出气管道8排出进入所述催化燃烧装置19，经过所述催化燃烧装置19处理后的废气达到排放标准，最终进入所述换热器20放热后由所述排放装置7排放至外界大气。外界新鲜空气在所述脱附风机15的作用下，依次经过所述换热器20、独立加热单元24升温后的温度值由所述第二测温点32测得，此时气体的温度值必须高于要求值T4才能对吸附剂进行有效的脱附，因此所述第二测温点32测得的温度值高于要求值T4时需要降低所述独立加热单元24的输出热量，反之则应该增加所述独立加热单元24的输出热量。待绝大多数吸附剂中吸附的有机物被脱附出来之后，催化燃烧阶段结束。若在所述第一测温点31处测得的管道内空气温度低于设定值T1时即进入催化燃烧阶段会使进入所述催化燃烧装置19的有机废气达不到起燃温度点而得不到充分处理。
(3)在脱附结束后的冷却阶段，所述第三空气阀28、第四废气阀打开30，所述冷却风机29启动，此时处于打开状态的阀门有：第三空气阀28、脱附进气阀11、脱附出气阀9、第一废气阀13、第四废气阀30，其余阀门处于关闭状态，所述脱附风机15也处于停止状态。此时冷却风机29将外界新鲜空气吹入所述吸附装置1，吸附剂中挥发出来有机物在冷却风机6的作用下，依次经过所述脱附出气管道8、第一废气风阀13、换热器20、独立加热单元24、第四废气风阀30，然后在所述第二三通风管16处进入所述催化燃烧装置19，经过所述催化燃烧装置19处理后的废气达到排放标准，最终进入所述换热器20放热后由所述排放装置7排放至外界大气。此时废气在进入所述催化燃烧装置19之前的温度值由所述第二测温点32测得，所述第二测温点32测得的温度不能低于要求值T5，否则会造成进入催化燃烧装置19中的废气燃烧不充分。如果所述第二测温点32测得的温度低于要求值T5，则需要增加所述独立加热单元24的输出热量。
待吸附剂的温度被冷却至低于有机物解析温度后，整个脱附过程结束，此时所有阀门及风机均进入关闭状态。待下次需要吸附有机废气时打开所述吸附进气阀3、吸附进气阀5、吸附风机6即可进入吸附状态。
Claims (5)
1.一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统，其特征在于：包括吸附装置，所述吸附装置上设置吸附进气口、吸附出气口、脱附进气口、脱附出气口，所述吸附进气口与有机废气吸附进气管道之间通过吸附进气阀连接，所述吸附出气口与有机废气吸附出气管道之间通过吸附出气阀连接，所述有机废气吸附出气管道另一端连接吸附风机进风口，所述吸附风机出风口与排放装置连接；
所述脱附出气口与脱附出气管道之间通过脱附出气阀连接，所述脱附进气口与脱附进气管道之间通过脱附进气阀连接，所述脱附出气管道后接第一三通风管，所述第一三通风管一端依次连接第一废气阀、第四三通风管、脱附风机进风口，另一端依次连接第二废气阀、第二三通风管、第三三通风管、催化燃烧装置、换热器，所述第四三通风管的一端还连接有第一空气阀，所述第一空气阀的一端直接与外界大气连通，所述第二三通风管一端还通过第二空气阀连接到空气风机的出风口，所述空气风机的进风口直接与外界大气连通，所述催化燃烧出风口连接所述换热器的热侧入口，所述换热器的热侧出口连接所述排放装置，所述换热器的冷侧入口连接所述脱附风机的出风口，所述换热器的冷侧出口依次连接独立加热单元、第五三通风管、第三废气阀、第六三通风管，所述第六三通风管一端连接所述脱附进气管道，另一端通过第三空气阀连接冷却风机的出风口，所述冷却风机的进风口直接与外界大气连通，所述第五三通风管通过第四废气阀与所述第三三通风管连接。
2.根据权利要求1所述的一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统，其特征在于：所述吸附装置内的吸附剂可以是活性炭、吸附沸石、分子筛。
3.根据权利要求1所述的一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统，其特征在于：所述催化燃烧装置包括内置加热单元及催化床，废气自所述催化燃烧装置进风口进入后，依次经过所述内置加热单元及所述催化床，然后自所述催化燃烧装置出风口排出。
4.根据权利要求1所述的一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统，其特征在于：所述第一三通风管靠近所述脱附出气管道一端设置第一测温点，所述独立加热单元与所述第五三通风管之间设置第二测温点。
5.根据权利要求1所述的一种有机废气吸附脱附催化燃烧系统，其特征在于：所述独立加热单元输出热量的高低是可调节的。
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