CN110215810A - 一种VOCs废气处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种VOCs废气处理系统，包括净水池、水分子发生装置、VOCs废气处理装置、排出管道和排放处理装置，所述水分子发生装置包括饱和水蒸汽生成室、水分子生成室、第一加热器、第二加热器、净水输送管道、饱和水蒸汽输送管道和水分子输送管道，所述VOCs废气处理装置包括混合室、等离子空腔室、高压电机和混合气体输送管道，所述排放处理装置包括过滤器。相比于现有技术，本发明处理VOCs废气具有环保、节能、安全、高效的特点，适用范围广，能够用于处理各类工业生产中产生的不同浓度VOCs废气，具有良好的推广和应用前景。本发明还公开了一种采用以上处理系统处理VOCs废气的方法。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种VOCs废气处理系统及方法。
背景技术
随着工业生产的不断发展和扩大，带来的环境污染问题也越来越严重，极大地影响着人们的生活和身体健康。环境污染可分为水污染、大气污染、土地污染以及噪声污染等等，其中大气污染是我国目前比较突出的环境污染问题之一，最直接的体现是雾霾天气频发，城市环境空气质量变差。
据统计，我国每年约有2200万吨挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，简称VOCs）废气排入空气中，相当于13亿人连续16小时吸入空气量的总和，而且这个数字仍以年均9%的速度在增长。VOCs废气排放量超过二氧化硫和氮氧化物，是形成PM2.5的前提，是形成雾霾天气的重要原因之一，对人体的健康危害很大。一方面要对VOCs废气进行排放控制，一旦排放超标就要加以重罚，相关技术主要通过对VOCs废气进行净化并回收从而控制排放量，例如吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法等，但该类方法成本较高、流程多、工艺复杂且净化效率不高，不能从根本治理VOCs废气，是比较传统的处理技术，已逐渐不能满足当前的环保要求；另一方面对VOCs废气的清洁处理是新兴处理技术的主要目标，通过破坏性的方法将VOCs废气分解成二氧化碳和水等可排放的无害物质，有效地提高VOCs废气的净化效率，具有更高的环保效益。
目前，新兴的VOCs废气的清洁处理技术主要有燃烧法、生物分解法、光解净化法和低温等离子分解法等。燃烧法又可分为直接氧化燃烧和催化燃烧，例如RTO蓄热式焚烧法，是通过800-1000°C的高温进行氧化分解VOCs废气，虽然处理效果较好，但能耗高、对设备要求高、运营成本高、安全系数低；生物分解法是利用微生物将VOCs废气降解为低害物质，但该技术处理量小、周期长、效果差，不适合实际应用；光解净化法是采用高能的UV紫外线裂解VOCs废气，但实践表明该技术不成熟，没有明确的治理效果；低温等离子分解法的原理是通过外电场将气体电离，生成高氧化性的自由基进行气态氧化反应，从而将VOCs废气分解为低害或无害物质，但该技术存在臭氧排放问题，且能量较低，只适用于处理低浓度的VOCs废气，对集中处理的高浓度工业VOCs废气净化效果较差。
鉴于上述现有VOCs废气处理技术存在能耗高、处理量小、周期长、不安全、臭氧排放等问题，亟需一种能够工业化处理VOCs废气，环保、节能、安全、高效的处理技术，特别是对于高浓度的工业VOCs废气，同样具有优异的净化效果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种VOCs废气处理系统，所述处理系统包括净水池、水分子发生装置、VOCs废气处理装置、排出管道和排放处理装置，所述水分子发生装置包括饱和水蒸汽生成室、水分子生成室、第一加热器、第二加热器、净水输送管道、饱和水蒸汽输送管道和水分子输送管道，所述VOCs废气处理装置包括混合室、等离子空腔室、高压电机和混合气体输送管道，所述排放处理装置包括过滤器。
优选地，所述净水池中装有适量的净水，通过所述净水输送管道将净水输送到所述饱和水蒸汽生成室，所述饱和水蒸汽生成室将净水加热生成饱和水蒸汽，生成的饱和水蒸汽通过所述饱和水蒸汽输送管道输送到所述水分子生成室，饱和水蒸汽在所述水分子生成室被进一步加热生成水分子。
优选地，所述水分子生成室生成的水分子通过所述水分子输送管道输送到所述混合室中，与VOCs废气进行混合，水分子使团簇的VOCs分子分离、变短，更容易获得外在能量而被分解。
优选地，被分离和变短的VOCs废气通过所述混合气体输送管道进入所述等离子空腔室，在所述高压电机的作用下，VOCs废气获得电位阶能量而进行分解，分解成为水蒸气、二氧化碳和碳粒。
优选地，VOCs分解产物水蒸气、二氧化碳和碳粒，通过所述排出管道输送到所述排放处理装置，二氧化碳直接排出，水蒸气经过所述排出管道和所述净水池的冷凝作用后，转化为液态水，在所述排放处理装置中沉降后，通过所述过滤器与碳粒分离，分别进行排放处理。
优选地，所述饱和水蒸汽生成室和所述水分子生成室分别通过所述第一加热器和所述第二加热器进行加热。
优选地，所述第一加热器和所述第二加热器由中空的导体管和感应线圈组成，通过对缠绕在所述导体管外围的所述感应线圈施加交流电压，使所述导体管流过感应电流，采用感应加热的方式对输送到所述导体管内的净水或饱和水蒸汽进行加热。
优选地，所述排出管道经过所述净水池，利用所述净水池对排出的VOCs分解产物进行冷凝处理，将剩余热量交换给净水，对其进行一个简单的加热，有利于减少第一加热器的能耗，同时水蒸气转化为液态水，有利于后续的分离排放处理。
优选地，经过有效地净化处理，分解产物水蒸气转化为的液态水排放后只需经简单的处理，可作为净水进行再利用。
优选地，所述混合室设有管道阀门，控制VOCs废气和水分子的输入、混合和输出。
优选地，所述水分子发生装置配备散热排风扇，在所述加热器停止工作后自动开启，进行散热处理。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种采用上述VOCs废气处理系统处理VOCs废气的方法，至少包括如下步骤：
（S1）往净水池中添加1/2~2/3体积的净水，在处理过程中可适时适量地添加净水，以保证净水池中净水量的充足供应；
（S2）开启第一加热器和第二加热器，分别对饱和水蒸汽生成室和水分子生成室内的净水和饱和水蒸汽进行加热；
（S3）待第二加热器达到设置温度后，开启混合室管道阀门，将VOCs废气和水分子输送到混合室进行混合；
（S4）启动高压电机，对经混合气体输送管道进入等离子腔室的VOCs废气进行分解处理；
（S5）VOCs废气分解产物经排出管道进入排放处理装置，进行二氧化碳直接排出处理，液态水和碳粒的过滤分离处理然后排出；
（S6）处理完毕后，关闭混合室管道阀门，关闭高压电机电源，加热器停止工作，待加热器温度均低于100°C后关闭加热器电源。
优选地，所述第一加热器的加热温度为100~200°C，所述第二加热器的加热温度为300~800°C。
优选地，所述高压电机的能够提供10~100KV的高压静电。
相比于现有技术，本发明至少具有如下有益效果：
（1） 环保，一方面体现在水分子处理装置采用的是无氧高温技术，不会产生新的氧化排放物，另一方面本发明处理VOCs废气，分解产物为水蒸气、二氧化碳和碳粒，可直接排放或经简单处理后排放。
（2） 节能，水分子具有比空气更高的热焓值，仅需要较低的能耗供应，且其主要的原料为净水，成本较低，而VOCs废气在水分子的作用下分离、变短后，需要较低的能量即可进行分解处理，此外，本发明还通过冷凝处理将残余热量进行回收，用于净水的加热过程，降低能耗，同时最后排出的液态水可经简单的处理作为水分子的原料，节约资源。
（3） 安全，本发明VOCs废气处理原理可靠，且处理过程均在装置和管道内进行，处理系统由控制器进行控制，自动化程度高，节省人力同时提高安全性。
（4） 高效，水分子和VOCs废气接触和混合是十分充分和快速的，且通过水分子对VOCs废气的有效作用，可缩短后续对VOCs的处理时间，进一步提高处理效率。
（5） 本发明VOCs废气处理系统和方法适用范围广，能够用于处理各类工业生产中产生的不同浓度VOCs废气，也适用于处理汽车尾气，新装修建筑的有害气体等，具有良好的推广和应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
附图标记包括净水池1、水分子发生装置2、VOCs废气处理装置3、排出管道L5、排放处理装置4、饱和水蒸汽生成室21、水分子生成室22、第一加热器23、第二加热器24、净水输送管道L1、饱和水蒸汽输送管道L2、水分子输送管道L3、混合室31、等离子空腔室32、高压电机33、混合气体输送管道L4、过滤器41。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明及其有益效果进行详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种VOCs废气处理系统，包括净水池1、水分子发生装置2、VOCs废气处理装置3、排出管道L5和排放处理装置4，水分子发生装置2包括饱和水蒸汽生成室21、水分子生成室22、第一加热器23、第二加热器24、净水输送管道L1、饱和水蒸汽输送管道L2和水分子输送管道L3，VOCs废气处理装置3包括混合室31、等离子空腔室32、高压电机33和混合气体输送管道L4，排放处理装置4包括过滤器41。
净水池1中装有适量的净水，通过净水输送管道L1将净水输送到饱和水蒸汽生成室21，饱和水蒸汽生成室21将净水加热生成饱和水蒸汽，生成的饱和水蒸汽通过饱和水蒸汽输送管道L2输送到水分子生成室22，饱和水蒸汽在水分子生成室22被进一步加热生成水分子。
水分子生成室22生成的水分子通过水分子输送管道L3输送到混合室31中，与VOCs废气进行混合，水分子使团簇的VOCs分子分离、变短，更容易获得外在能量而被分解。
被分离和变短的VOCs废气通过混合气体输送管道L4进入等离子空腔室32，在高压电机33的作用下，VOCs废气获得电位阶能量而进行分解，分解成为水蒸气、二氧化碳和碳粒。
VOCs分解产物水蒸气、二氧化碳和碳粒，通过排出管道L5输送到排放处理装置4，二氧化碳直接排出，水蒸气经过排出管道L5和净水池1的冷凝作用后，转化为液态水，在排放处理装置4中沉降后，通过过滤器41与碳粒分离，分别进行排放处理。
饱和水蒸汽生成室21和水分子生成室22分别通过第一加热器23和第二加热器24进行加热。
第一加热器23和第二加热器24由中空的导体管和感应线圈组成，通过对缠绕在导体管外围的感应线圈施加交流电压，使导体管流过感应电流，采用感应加热的方式对输送到导体管内的净水或饱和水蒸汽进行加热。
排出管道L5经过净水池1，利用净水池1对排出的VOCs分解产物进行冷凝处理，将剩余热量交换给净水，对其进行一个简单的加热，有利于减少第一加热器23的能耗，同时水蒸气转化为液态水，有利于后续的分离排放处理。
经过有效地净化处理，分解产物水蒸气转化为的液态水排放后只需经简单的处理，可作为净水进行再利用。
混合室31设有管道阀门，控制VOCs废气和水分子的输入、混合和输出。
水分子发生装置2配备散热排风扇，在加热器停止工作后自动开启，进行散热处理。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种采用上述VOCs废气处理系统处理VOCs废气的处理方法，至少包括如下步骤：
（S1）往净水池中添加1/2~2/3体积的净水，在处理过程中可适时适量地添加净水，以保证净水池中净水量的充足供应；
（S2）开启第一加热器和第二加热器，分别对饱和水蒸汽生成室和水分子生成室内的净水和饱和水蒸汽进行加热；
（S3）待第二加热器达到设置温度后，开启混合室管道阀门，将VOCs废气和水分子输送到混合室进行混合；
（S4）启动高压电机，对经混合气体输送管道进入等离子腔室的VOCs进行分解处理；
（S5）VOCs废气分解产物经排出管道进入排放处理装置，进行二氧化碳直接排出处理，液态水和碳粒的过滤分离处理然后排出；
（S6）处理完毕后，关闭混合室管道阀门，关闭高压电机电源，加热器停止工作，待加热器温度均低于100°C后关闭加热器电源。
第一加热器23的加热温度为100~200°C，第二加热器24的加热温度为300~800°C。
高压电机33的能够提供10~100KV的高压静电。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (14)
1.一种VOCs废气处理系统，其特征在于，包括净水池、水分子发生装置、VOCs废气处理装置、排出管道和排放处理装置，所述水分子发生装置包括饱和水蒸汽生成室、水分子生成室、第一加热器、第二加热器、净水输送管道、饱和水蒸汽输送管道和水分子输送管道，所述VOCs废气处理装置包括混合室、等离子空腔室、高压电机和混合气体输送管道，所述排放处理装置包括过滤器。
2.根据权利要求1所述的VOCs废气处理系统，其特征在于，所述净水池中装有适量的净水，通过所述净水输送管道将净水输送到所述饱和水蒸汽生成室，所述饱和水蒸汽生成室将净水加热生成饱和水蒸汽，生成的饱和水蒸汽通过所述饱和水蒸汽输送管道输送到所述水分子生成室，饱和水蒸汽在所述水分子生成室被进一步加热生成水分子。
3.根据权利要求1所述的VOCs废气处理系统，其特征在于，所述水分子生成室生成的水分子通过所述水分子输送管道输送到所述混合室中，与VOCs废气进行混合，水分子使团簇的VOCs分子分离、变短，更容易获得外在能量而被分解。
4.根据权利要求1所述的VOCs废气处理系统，其特征在于，被分离和变短的VOCs废气通过所述混合气体输送管道进入所述等离子空腔室，在所述高压电机的作用下，VOCs废气获得电位阶能量而进行分解，分解成为水蒸气、二氧化碳和碳粒。
5.根据权利要求1所述的VOCs废气处理系统，其特征在于，VOCs分解产物水蒸气、二氧化碳和碳粒，通过所述排出管道输送到所述排放处理装置，二氧化碳直接排出，水蒸气经过所述排出管道和所述净水池的冷凝作用后，转化为液态水，在所述排放处理装置中沉降后，通过所述过滤器与碳粒分离，分别进行排放处理。
6.根据权利要求1所述的VOCs废气处理系统，其特征在于，所述饱和水蒸汽生成室和所述水分子生成室分别通过所述第一加热器和所述第二加热器进行加热。
7.根据权利要求1所述的VOCs废气处理系统，其特征在于，所述第一加热器和所述第二加热器由中空的导体管和感应线圈组成，通过对缠绕在所述导体管外围的所述感应线圈施加交流电压，使所述导体管流过感应电流，采用感应加热的方式对输送到所述导体管内的净水或饱和水蒸汽进行加热。
8.根据权利要求1所述的VOCs废气处理系统，其特征在于，所述排出管道经过所述净水池，利用所述净水池对排出的VOCs分解产物进行冷凝处理，将剩余热量交换给净水，对其进行一个简单的加热，有利于减少第一加热器的能耗，同时水蒸气转化为液态水，有利于后续的分离排放处理。
9.根据权利要求1所述的VOCs废气处理系统，其特征在于，经过有效地净化处理，分解产物水蒸气转化为的液态水排放后只需经简单的处理，可作为净水进行再利用。
10.根据权利要求1所述的VOCs废气处理系统，其特征在于，所述混合室设有管道阀门，控制VOCs废气和水分子的输入、混合和输出。
11.根据权利要求1所述的VOCs废气处理系统，其特征在于，所述水分子发生装置配备散热排风扇，在所述加热器停止工作后自动开启，进行散热处理。
12.一种根据权利要求1-11所述的处理系统处理VOCs废气的方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
（S1）往净水池中添加1/2~2/3体积的净水，在处理过程中可适时适量地添加净水，以保证净水池中净水量的充足供应；
（S2）开启第一加热器和第二加热器，分别对饱和水蒸汽生成室和水分子生成室内的净水和饱和水蒸汽进行加热；
（S3）待第二加热器达到设置温度后，开启混合室管道阀门，将VOCs废气和水分子输送到混合室进行混合；
（S4）启动高压电机，对经混合气体输送管道进入等离子腔室的VOCs废气进行分解处理；
（S5）VOCs废气分解产物经排出管道进入排放处理装置，进行二氧化碳直接排出处理，液态水和碳粒的过滤分离处理然后排出；
（S6）处理完毕后，关闭混合室管道阀门，关闭高压电机电源，加热器停止工作，待加热器温度均低于100°C后关闭加热器电源。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一加热器的加热温度为100~200°C，所述第二加热器的加热温度为300~800°C。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述高压电机的能够提供10~100KV的高压静电。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111013282A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-04-17 | 南通吉美装饰材料有限公司 | 一种pvc薄膜生产废气回收处理装置 |
| CN113144846A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-23 | 扬州绿泉环保工程技术有限公司 | 一种VOCs焚烧废气处理装置及处理方法 |
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Application publication date: 20190910 Assignee: Wucheng Jixing air purification equipment factory Assignor: SHENZHEN CUBIC-SCIENCE Co.,Ltd. Contract record no.: X2020980008658 Denomination of invention: A VOCs waste gas treatment system and method License type: Common License Record date: 20201201 |
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