CN111437708B - 一种voc气体多功能屏障系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种VOC气体多功能屏障系统，包括与石油化工厂连通的分离器和负离子发生室；分离器和负离子发生室均与固体回收室连通；负离子发生室依次与燃烧炉、第一换热器和喷淋塔连通；喷淋塔内并排安装第一排水管和第二排水管；第一排水管和第二排水管上设置若干个喷嘴；喷淋塔出汽端与气液分离室连通，气液分离室的出水端与喷淋塔第一排水管连通；气液分离室与吸附室连通；吸附室入口处与外部第二引风机连通，吸附室内固定安装两组吸附组件；吸附组件包括容置于隔板内的若干吸附球；位于两组吸附组件之间设置多叶浆，多叶浆与旋转电机电连接；吸附室依次与光催化室、燃烧室、第二换热器和烟囱连通。

Description

一种VOC气体多功能屏障系统
技术领域
本发明属于废气处理的技术领域，具体涉及一种VOC气体多功能屏障系统。
背景技术
挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，以下简称VOCs)是一类化合物的统称，通常是指在常温常压下具有高蒸气压、易挥发的有机化学物质，主要包括烷烃、烯烃和芳香烃以及各种含氧烃、卤代烃、氮烃、硫烃、低沸点多环芳烃等，是空气中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物。典型的VOCs排放源可分为人为排放源(包括固定源与移动源)和自然排放源(包括生物源与非生物源)两类，其中以人为排放源为主，多半为石油化工相关产业的生产过程、产品消费行为以及机动车尾气造成。常用的工业VOCs的处理方法有催化燃烧法、热力燃烧法、吸附法、生物处理法等。
在我国经济发展过程中，尤其是石油化工厂有着十分重要的地位，其通过一系列的生产加工为国家和社会的经济发展提供了重要的能源支持。现有石油化工厂提升了对于环境保护的重视程度，而其产生的挥发性有机废物VOC气体一直为工业处理的难题，现有石油化工厂为节省成本，大多直接采用活性炭对 VOC气体进行物理的吸附处理，其处理效果差，且排放的气体仍然污染环境。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种VOC气体多功能屏障系统，以解决现有石油化工厂处理VOC气体效果差的问题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种VOC气体多功能屏障系统，其包括与石油化工厂连通的分离器和负离子发生室；分离器和负离子发生室均与固体回收室连通；负离子发生室依次与燃烧炉、第一换热器和喷淋塔连通；喷淋塔内并排安装第一排水管和第二排水管；第一排水管和第二排水管上设置若干个喷嘴；喷淋塔出汽端与气液分离室连通，气液分离室的出水端与喷淋塔第一排水管连通；气液分离室与吸附室连通；吸附室入口处与外部第二引风机连通，吸附室内固定安装两组吸附组件；吸附组件包括容置于隔板内的若干吸附球；位于两组吸附组件之间设置多叶浆，多叶浆与旋转电机电连接；吸附室依次与光催化室、燃烧室、第二换热器和烟囱连通。
优选地，石油化工厂通过鼓风机与分离器连通。
优选地，负离子发生室内固定安装负离子发生器。
优选地，燃烧炉与外部的第一引风机连通。
优选地，第一排水管位于第二排水管的上方，第二排水管与市政用水连通。
优选地，隔板上开设有若干通孔，吸附球上开设若干盘旋设置的孔洞，吸附球的材质为活性炭。
优选地，位于两组吸附组件之间的所述吸附室顶部开设浓度检测口。
优选地，光催化室内横向安装紫外线灯管，紫外线灯管四周均匀分布若干光催化剂。
优选地，燃烧室内均匀容置若干催化组件，且燃烧室侧壁安装加热器。
优选地，第一换热器和第二换热器均与储水室连通。
本发明提供的VOC气体多功能屏障系统，具有以下有益效果：
本系统可实现对VOC气体的有效屏障、吸收、处理和排放，避免VOC气体直接排放污染环境，并通过多层次的废气处理，屏障、净化效果极好。
附图说明
图1为VOC气体多功能屏障系统的原理框图。
图2为VOC气体多功能屏障系统吸附室结构图。
图3为VOC气体多功能屏障系统吸附球结构图。
图4为VOC气体多功能屏障系统吸附球剖视图。
其中，1、石油化工厂；2、分离器；3、负离子发生室；4、固体回收室；5、燃烧炉；6、第一换热器；7、喷淋塔；8、气液分离室；9、吸附室；10、光催化室；11、燃烧室；12、第二换热器；13、烟囱；14、储水室；15、鼓风机； 16、第一引风机；17、第二引风机；18、真空泵；19、旋转电机；20、浓度检测口；21、隔板；22、多叶浆；23、吸附球；24、孔洞；71、第一排水管；72、第二排水管。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的VOC气体多功能屏障系统，包括分离器2和负离子发生室3，分离器2和负离子发生室3通过鼓风机15与石油化工厂1连通，用于将石油化工厂1内产生的VOC气体直接鼓入分离器2 内，避免VOC气体泄露，实现对VOC气体屏障的作用。
分离器2和负离子发生室3均与固体回收室54连通。
分离器2用于实现固体和废气的分离，实现对细小颗料物及灰飞的拦截，并将拦截的杂质导入固体回收室4。
负离子发生室3内固定安装负离子发生器，负离子发生器发出负离子，在其负离子作用下，未分离的杂质开始集聚，并将聚集的杂质导入固体回收室4 内。
负离子发生室3与燃烧炉5连通，燃烧炉5与外部的第一引风机16连通，第一引风机16为燃烧炉提供充足的氧气。
此时，进入燃烧炉5的VOC气体为高浓度废气，采用高温燃烧将其中的有机物进行燃烧分解，但通入氧气直接燃烧则会产生一定量的具有腐蚀性的气体。
故在经过燃烧炉后，导出的为高温的具有一定腐蚀性的气体以及未处理完的部分VOC气体的混合废气，此时混合废气的温度高达700℃-900℃。
燃烧炉与第一换热器6连通，高温混合气体进入第一换热器6，实现高温气体的冷却，同时进行热量的交换，并将交换得到的带有温度的热水导入储水室 14内，以备使用，节约资源。
混合废气虽然经过第一换热器6冷却，但其仍然具有一定的温度，其温度为80℃-150℃之间，混合废气进入喷淋塔7内。
喷淋塔7内并排安装第一排水管71和第二排水管72，第一排水管71位于第二排水管72的上方，第一排水管71和第二排水管72上设置若干个喷嘴，第二排水管72与市政用水连通。
喷淋塔7用于实现对混合废气的碱洗，去除混合废气中具有腐蚀性的气体，混合废气进入喷淋塔7，在喷嘴喷出的液体作用下，废气通过喷淋净化后，产生水汽排出。
此时的废气以水汽的状态存在，将水汽导入气液分离室8，进行气液分离，防止水汽里含有微量颗粒物以及大量的水分，分离后的水分导入第一排水管71，继续喷淋，循环使用。
参考图2，分离后的废气进入吸附室9内，吸附室9入口处与外部第二引风机17连通，吸附室9内固定安装两组吸附组件；吸附组件包括容置于隔板21 内的若干吸附球23；位于两组吸附组件之间设置多叶浆22，多叶浆22与旋转电机19电连接。
参考图3和图4，隔板21上开设有若干通孔，吸附球23上开设若干盘旋设置的孔洞24，吸附球23的材质选用活性炭材料，其表面面积大，具有极佳的吸附能力，配合盘旋设置的孔洞24，进一步增加其吸附面积，能够吸附浓缩更多的气体。
位于两组吸附组件之间的所述吸附室9顶部开设浓度检测口20，用于实时检测当前吸附室9内的废气浓度，以判断当前吸附室9内的废气是否已达到饱和。
废气进入吸附室9内，在吸附球23的作用下，被吸附固定，由于吸附球23 表面及其内部均具有较大的表面积比，废气被高度浓缩，随着运行时间的延长，吸附室9内的吸附能力降低，直至吸附穿透。
当浓度检测口20检测到当前吸附室9内的吸附已经饱和后，开启第二引风机17，向吸附室9内引入空气(或氮气，根据需求选择引入的气体类型)，同时开启旋转电机19，多叶浆22旋转作业，将吸附球23内的废气均匀解吸，解吸出来的高浓度有机废气进入光催化室10内。
本系统在吸附室9内一步实现了废气的吸附浓缩，使得工艺变简单了，流程变短，设备及管道数量减少，减少工程，增加了净化效率，节约成本。
光催化室10内横向安装紫外线灯管，紫外线灯管四周均匀分布若干光催化剂，具体为，光催化室10的中间横向设置紫外线灯管，紫外线灯管的四周均匀填充若干光催化剂。
光催化剂为以石墨烯改性的二氧化钛为活性组分，在紫外线灯管发出的紫外光照及光催化剂作用下将部分VOC气体转化为CO2和H2O。
燃烧室11内均匀容置若干催化组件，且燃烧室11侧壁安装加热器，催化组件选用高性能Mn-Cu-Ce堇青石蜂窝陶瓷催化剂氧化降解，Mn、Cu可促进催化氧化过程中电子传递，Ce具有储存氧和传递氧功能，在加热器的作用下，将 VOC转化为无害化的CO2和H2O；而净化后的气体温度高，热值大，净化后的气体进入换热室内进行预热利用。
本发明采用了燃烧炉5和燃烧室11进行两次VOC气体的燃烧处理，有效地增大了对有机VOC气体的燃烧分解效果。
燃烧室11依次与第二换热器12和烟囱13连通，燃烧产生的无机物气体进入第二换热器12进行热交换后，通过真空泵18从烟囱13排出。
而第二换热器12将热水导入储水室14内存储。
本系统可实现对VOC气体的有效屏障、吸收、处理和排放，避免VOC气体直接排放污染环境，并通过多层次的废气处理，屏障、净化效果极好。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (1)

1.一种VOC气体多功能屏障系统，其特征在于：包括与石油化工厂连通的分离器和负离子发生室；所述分离器和负离子发生室均与固体回收室连通；所述负离子发生室依次与燃烧炉、第一换热器和喷淋塔连通；所述喷淋塔内并排安装第一排水管和第二排水管；所述第一排水管和第二排水管上设置若干个喷嘴；所述喷淋塔出汽端与气液分离室连通，气液分离室的出水端与喷淋塔第一排水管连通；所述气液分离室与吸附室连通；所述吸附室入口处与外部第二引风机连通，吸附室内固定安装两组吸附组件；所述吸附组件包括容置于隔板内的若干吸附球；位于两组吸附组件之间设置多叶浆，多叶浆与旋转电机电连接；所述吸附室依次与光催化室、燃烧室、第二换热器和烟囱连通；
所述石油化工厂通过鼓风机与分离器连通；所述负离子发生室内固定安装负离子发生器所述燃烧炉与外部的第一引风机连通；所述第一排水管位于第二排水管的上方，第二排水管与市政用水连通；所述隔板上开设有若干通孔，吸附球上开设若干盘旋设置的孔洞，吸附球的材质为活性炭；位于两组吸附组件之间的所述吸附室顶部开设浓度检测口；
所述光催化室内横向安装紫外线灯管，紫外线灯管四周均匀分布若干光催化剂；所述燃烧室内均匀容置若干催化组件，且燃烧室侧壁安装加热器；所述第一换热器和第二换热器均与储水室连通；
分离器用于实现固体和废气的分离，实现对细小颗料物及灰飞的拦截，并将拦截的杂质导入固体回收室；
负离子发生室内固定安装负离子发生器，负离子发生器发出负离子，在其负离子作用下，未分离的杂质开始集聚，并将聚集的杂质导入固体回收室内；
负离子发生室与燃烧炉连通，燃烧炉与外部的第一引风机连通，第一引风机为燃烧炉提供充足的氧气；
此时，进入燃烧炉的VOC气体为高浓度废气，采用高温燃烧将其中的有机物进行燃烧分解，但通入氧气直接燃烧则会产生一定量的具有腐蚀性的气体；
故在经过燃烧炉后，导出的为高温的具有一定腐蚀性的气体以及未处理完的部分VOC气体的混合废气，此时混合废气的温度高达700℃-900℃；
燃烧炉与第一换热器连通，高温混合气体进入第一换热器，实现高温气体的冷却，同时进行热量的交换，并将交换得到的带有温度的热水导入储水室内，以备使用，节约资源；
混合废气虽然经过第一换热器冷却，但其仍然具有一定的温度，其温度为80℃-150℃之间，混合废气进入喷淋塔内；喷淋塔用于实现对混合废气的碱洗，去除混合废气中具有腐蚀性的气体，混合废气进入喷淋塔，在喷嘴喷出的液体作用下，废气通过喷淋净化后，产生水汽排出；
此时的废气以水汽的状态存在，将水汽导入气液分离室，进行气液分离，防止水汽里含有微量颗粒物以及大量的水分，分离后的水分导入第一排水管，继续喷淋，循环使用；
分离后的废气进入吸附室内，吸附室入口处与外部第二引风机连通，吸附室内固定安装两组吸附组件；吸附组件包括容置于隔板内的若干吸附球；位于两组吸附组件之间设置多叶浆，多叶浆与旋转电机电连接；
隔板上开设有若干通孔，吸附球上开设若干盘旋设置的孔洞，吸附球的材质选用活性炭材料，其表面面积大，具有极佳的吸附能力，配合盘旋设置的孔洞，进一步增加其吸附面积，能够吸附浓缩更多的气体；
位于两组吸附组件之间的所述吸附室顶部开设浓度检测口，用于实时检测当前吸附室内的废气浓度，以判断当前吸附室内的废气是否已达到饱和；
废气进入吸附室内，在吸附球的作用下，被吸附固定，由于吸附球表面及其内部均具有较大的表面积比，废气被高度浓缩，随着运行时间的延长，吸附室内的吸附能力降低，直至吸附穿透；
当浓度检测口检测到当前吸附室内的吸附已经饱和后，开启第二引风机，向吸附室内引入空气，同时开启旋转电机，多叶浆旋转作业，将吸附球内的废气均匀解吸，解吸出来的高浓度有机废气进入光催化室内；
系统在吸附室内一步实现了废气的吸附浓缩，使得工艺变简单了，流程变短，设备及管道数量减少，减少工程，增加了净化效率，节约成本；
光催化剂为以石墨烯改性的二氧化钛为活性组分，在紫外线灯管发出的紫外光照及光催化剂作用下将部分VOC气体转化为CO2和H2O；
燃烧室内均匀容置若干催化组件，且燃烧室侧壁安装加热器，催化组件选用高性能Mn-Cu-Ce堇青石蜂窝陶瓷催化剂氧化降解，Mn、Cu可促进催化氧化过程中电子传递，Ce具有储存氧和传递氧功能，在加热器的作用下，将VOC转化为无害化的CO2和H2O；而净化后的气体温度高，热值大，净化后的气体进入换热室内进行预热利用。
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