CN111558281A - 250℃高温连续再生双区冷却增效voc浓缩系统 - Google Patents
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Abstract
250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统,A冷却区(104)、B冷却区(103)分别设置在再生区(102)的两端；VOC入口(2)从VOC浓缩转轮(1)一次侧同时接入处理区(101)和A冷却区(104)，VOC浓缩转轮(1)二次侧的A冷却区(104)、B冷却区(103)分别接出进入再生加热器(8)，并由再生加热器(8)接出接回到VOC浓缩转轮(1)二次侧的再生区(102)内。处理区(101)、再生区、B冷却区、A冷却区之间采用现有通用密封材结构即可实现高除去率和高浓缩倍率，避免由于应用耐高温密封材而带来的不利因素，工艺连续性强，设备能耗低工作稳定性高，节约设备制造成本。
Description
技术领域
本发明属于IPC分类B01D53/00从气体中回收挥发性溶剂的蒸气进行空气净化技术领域，涉及VOC处理技术，尤其是250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统。
背景技术
VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。普通意义上的VOC就是指挥发性有机物；但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。
VOC浓缩装置是将大风量、低浓度的废气浓缩到高浓度、小风量的废气，从而减少设备的投入费用和运行成本，提高VOC废气的高效率处理。在处理大风量、低浓度的废气燃烧和回收的时候，如果没有VOC浓缩装置，直接进行燃烧的情况下，废气处理设备不仅体积庞大，而且产生的运行费用也会很庞大。
VOC浓缩装置基本原理构造中，VOC浓缩区可分为处理区、再生区、冷却区，浓缩转轮在各个区内连续运转。VOC有机废气通过前置过滤器后，通过浓缩转轮装置的处理区。在处理区VOC被吸附剂吸附去除，净化后的空气从浓缩转轮的处理区间排出。吸附于浓缩转轮中的有机废气VOC，在再生区经热风处理而被脱附、浓缩到5-15倍的程度。浓缩转轮在冷却区被冷却，经过冷却区的空气，再经过加热后作为再生空气使用，达到节能的效果。
中国专利申请201710795916.4公开了一种新型VOC浓缩处理方法，VOC废气经过过滤器进入VOC浓缩转轮，通过沸石对VOC废气进行吸附，处理后尾气进入烟囱排入大气；VOC浓缩转轮中的VOC被浓缩成饱和沸石区，利用热交换机、热交换器提供的热流进行脱附，脱附完成后VOC浓缩转轮旋转至冷却区，以常温空气冷却VOC浓缩转轮，再旋转至浓缩区，进行重复操作；脱附出的高浓度VOC气流，抽送至燃烧装置进行焚烧，并排出二氧化碳及水蒸气进入大气。
中国专利申请201711006794.2公开了一种提高浓缩倍数、降低能耗的低浓度VOC处理工艺，包括如下步骤：含有机污染物的有机废气经过风机加压后，通过转轮浓缩器的吸附区，有机污染物被转轮浓缩器上负载的吸附剂吸附，有机废气达到一次浓缩，清洁的气体直接达标排放；经过一次浓缩后的有机废气分为两路，一路直接进入氧化设备进行焚烧处理达标排放，另一路则通过调节阀重新回到吸附风机前，与原废气混合后再进入转轮浓缩器。
在已公开的现有技术中，VOC浓缩转轮上VOC浓缩区的处理区、再生区、冷却区之间采用耐高温密封材料进行隔离，对250℃高温再生的情况，为保障浓缩效率，以及实现较高的VOC净化率，所使用密封材料更是价高昂贵，这种问题特别突出，这往往影响到设备和工艺的效能。
发明内容
本发明的目的是提供250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统，进一步为实现高性能即高除去率+高浓缩倍率创造了必要条件，同时也解决耐高温密封材的难题。
本发明的目的将通过以下技术措施来实现：包括VOC浓缩转轮、VOC入口、冷却空气入口、浓缩VOC处理出口、净化后空气出口、再生加热器和电动风阀；VOC浓缩转轮中的浓缩区域有处理区、再生区、B冷却区、A冷却区，VOC入口从VOC浓缩转轮一次侧接入处理区，冷却空气入口从VOC浓缩转轮一次侧接入B冷却区，VOC浓缩转轮二次侧处理区接出到净化后空气出口，从VOC浓缩转轮一次侧接出并通过电动风阀连接到浓缩VOC处理出口；A冷却区、B冷却区分别设置在再生区的两端；VOC入口从VOC浓缩转轮一次侧同时接入处理区和A冷却区，VOC浓缩转轮二次侧的A冷却区、B冷却区分别接出进入再生加热器，并由再生加热器接出接回到VOC浓缩转轮二次侧的再生区内。
尤其是，VOC入口从VOC浓缩转轮一次侧通过连接比例分配阀同时接入处理区和A冷却区；VOC浓缩转轮二次侧的A冷却区、B冷却区分别通过连接比例流量阀接出进入再生加热器。
尤其是，B冷却区、A冷却区采用M冷却流程。
尤其是，处理区、再生区、B冷却区、A冷却区之间安装曲路密封结构。
尤其是，VOC入口与VOC浓缩转轮一次侧之间连接处理风机，VOC浓缩转轮一次侧再生区到电动风阀之间连接再生风机。
尤其是，再生加热器上安装再生温度自动控制装置，在再生加热器接出接回到VOC浓缩转轮二次侧的再生区的管路上安装温度传感器，在净化后空气出口上安装VOC浓度传感器，再生温度自动控制装置与温度传感器和VOC浓度传感器通过控制线路连接。
尤其是，处理区为300°，再生区、B冷却区、A冷却区分别为20°。
尤其是，风量比＝A冷却:再生:B冷却:处理＝1:4:2:90，浓缩倍率＝30倍；再生风量比α＝4/90＝1/22.5；区域比＝冷却1:再生:冷却2:处理＝1:1.33:1:20.66。
尤其是，再生加热器采用再生出口空气部分循环流程，即在VOC浓缩转轮一次侧再生区到电动风阀的连接管线上接出循环管线，在该循环管线上通过安装电动风阀连接回再生加热器。在此基础上，在电动风阀上安装再生循环风量自动控制装置，在电动风阀到浓缩VOC处理出口之间安装VOC浓度传感器，再生循环风量自动控制装置和VOC浓度传感器与电动风阀通过控制线路连接。
本发明的优点和效果：在再生区域的两端分隔设置A冷却区、B冷却区。处理区(101)、再生区、B冷却区、A冷却区之间采用现有通用密封材结构即可实现高除去率，高浓缩倍率，避免由于应用耐高温密封材而带来的不利因素，工艺方法操作连续性强，工作稳定性高，设备能耗降低，减少投资，节约设备制造成本。
附图说明
图1为本发明实施例1中VOC浓缩系统结构示意图。
图2为本发明实施例1中VOC浓缩转轮的浓缩区设置结构示意图。
图3为本发明实施例1中VOC浓缩转轮角度与浓缩空气温度/湿度变化分布关系示意图。
附图标记包括：
1-VOC浓缩转轮、2-VOC入口、3-冷却空气入口、4-浓缩VOC处理出口、5-净化后空气出口、6-处理风机、7-再生风机、8-再生加热器、9-再生温度自动控制装置、10-温度传感器、11-VOC浓度传感器、12-再生循环风量自动控制装置、13-VOC浓度传感器、14-电动风阀、15-电动风阀；101-处理区、102-再生区、103-B冷却区、104-A冷却区。
具体实施方式
本发明经研究发现，现有技术中的VOC浓缩区设置结构原理，导致了必须在处理区、再生区、冷却区之间采用高性能密封材料进行隔离，本发明基于此研究基础上提出新的VOC浓缩区设置结构，相应的完整技术方案的原理在于：
A、对工艺流程创新设置，将VOC浓缩转轮1内的浓缩工作区域分隔为处理区101、再生区102、B冷却区103、A冷却区104，其中，B冷却区103和A冷却区104分隔设置在再生区102的两侧，这样再生区域两端的隔离结构虽然有耐高温性的要求，但由于基本没有密封性的要求，所以，甚至可以采用曲路密封结构也是可行的。在这种情况下，即使假设存在部分气流泄露，因为是从A冷却区104、B冷却区103到再生区102的泄露，所以不会给VOC的浓缩和除去性能产生不利影响，这样也就进一步为实现高性能即高除去率+高浓缩倍率创造了必要条件，同时也解决耐高温密封材的难题。
B、A冷却区104和处理区101之间的密封结构，或者是B冷却区103和处理区101之间的密封结构，虽然要求有密封性，但因为接触的空气的温度并不是很高，所以可以采用现有通用密封材结构即可。
C、为了实现高除去率，利用VOC浓缩转轮1的转动方向及浓缩VOC处理出口4空气中VOC浓度分布的情况，不仅在通常的再生区102后面设置了B冷却区103，同时为了对从处理区101即将进入再生区102的浓缩VOC处理出口4的VOC浓度上升的空气进行冷却，也设置了A冷却区104。
C、为了实现高浓缩倍率，将再生出口空气的一部分进行循环，投入了比实际浓缩倍率更多的再生能源。
本发明中，即使对在250℃高温再生的工作条件下，也不需要使用高性能的密封材料，而且，工艺流程可实现高性能工作。
本发明包括：VOC浓缩转轮1、VOC入口2、冷却空气入口3、浓缩VOC处理出口4、净化后空气出口5、再生加热器8和电动风阀15。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：如附图1所示，VOC浓缩转轮1中的浓缩区域有处理区101、再生区102、B冷却区103、A冷却区104，冷却空气入口3从VOC浓缩转轮1一次侧接入B冷却区103，VOC浓缩转轮1二次侧处理区101接出到净化后空气出口5，从VOC浓缩转轮1一次侧再生区102接出并通过电动风阀15连接到浓缩VOC处理出口4；A冷却区104、B冷却区103分别设置在再生区102的两端；VOC入口2从VOC浓缩转轮1一次侧同时接入处理区101和A冷却区104，VOC浓缩转轮1二次侧的A冷却区104、B冷却区103分别接出进入再生加热器8，并由再生加热器8接出接回到VOC浓缩转轮1二次侧的再生区102内。
前述中，VOC入口2从VOC浓缩转轮1一次侧通过连接比例分配阀同时接入处理区101和A冷却区104；VOC浓缩转轮1二次侧的A冷却区104、B冷却区103分别通过连接比例流量阀接出进入再生加热器8。
前述中，B冷却区103、A冷却区104采用M冷却流程。
前述中，处理区101、再生区102、B冷却区103、A冷却区104之间安装曲路密封结构。
前述中，VOC入口2与VOC浓缩转轮1一次侧之间连接处理风机6，VOC浓缩转轮1一次侧再生区102到电动风阀15之间连接再生风机7。
前述中，再生加热器8采用再生出口空气部分循环流程，即在VOC浓缩转轮1一次侧再生区102到电动风阀15的连接管线上接出循环管线，在该循环管线上通过安装电动风阀14连接回再生加热器8。在此基础上，在电动风阀15上安装再生循环风量自动控制装置12，在电动风阀15到浓缩VOC处理出口4之间安装VOC浓度传感器13，再生循环风量自动控制装置12和VOC浓度传感器13与电动风阀14通过控制线路连接。
前述中，再生加热器8上安装再生温度自动控制装置9，在再生加热器8接出接回到VOC浓缩转轮1二次侧的再生区102的管路上安装温度传感器10，在净化后空气出口5上安装VOC浓度传感器11，再生温度自动控制装置9与温度传感器10和VOC浓度传感器11通过控制线路连接。
前述中，如附图2所示，处理区101为300°，再生区102、B冷却区103、A冷却区104分别为20°。
前述中，风量比＝A冷却:再生:B冷却:处理＝1:4:2:90，浓缩倍率＝30倍；再生风量比α＝4/90＝1/22.5；区域比＝冷却1:再生:冷却2:处理＝1:1.33:1:20.66。
本发明实施例中，VOC入口2含VOC的空气风量为91单位，冷却空气入口3冷却空气风量2单位，B冷却区103、A冷却区104冷却空气风量各1单位；再生加热器8再生空气风量4单位，电动风阀15再生循环风量1单位；浓缩VOC处理出口4浓缩后的VOC风量3单位，净化后空气出口5净化后空气风量90单位。通常22.5倍浓缩时所需的能源可实现30倍的浓缩。
本发明实施例中，如附图3所示，在VOC入口2进气风速UP＝Ur＝2m/s，在VOC入口2进气温度TP1＝30℃，湿度XP1＝10g/kg，再生加热器8再生入口温度TR1＝140℃，湿度XR1＝20g/kg，分析VOC浓缩转轮角度与浓缩空气温度/湿度变化分布关系显示，在B冷却区103，未冷却条件下浓缩VOC处理出口4气流湿度14g/kg，温度160℃，以及冷却的浓缩VOC处理出口4气流湿度10g/kg，温度100℃，随着VOC浓缩转轮1处理侧回转角度0-270°变化过程中，分别经过连续光滑曲线变化到A冷却区104时，浓缩VOC处理出口4气流湿度趋于4g/kg，温度趋于40℃。
Claims (10)
1.250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统,包括VOC浓缩转轮(1)、VOC入口(2)、冷却空气入口(3)、浓缩VOC处理出口(4)、净化后空气出口(5)、再生加热器(8)和电动风阀(15)；VOC浓缩转轮(1)中的浓缩区域有处理区(101)、再生区(102)、B冷却区(103)、A冷却区(104)，VOC入口(2)从VOC浓缩转轮(1)一次侧接入处理区(101)，冷却空气入口(3)从VOC浓缩转轮(1)一次侧接入B冷却区(103)，VOC浓缩转轮(1)二次侧处理区(101)接出到净化后空气出口(5)，从VOC浓缩转轮(1)一次侧接出并通过电动风阀(15)连接到浓缩VOC处理出口(4)；其特征在于，A冷却区(104)、B冷却区(103)分别设置在再生区(102)的两端；VOC入口(2)从VOC浓缩转轮(1)一次侧同时接入处理区(101)和A冷却区(104)，VOC浓缩转轮(1)二次侧的A冷却区(104)、B冷却区(103)分别接出进入再生加热器(8)，并由再生加热器(8)接出接回到VOC浓缩转轮(1)二次侧的再生区(102)内。
2.如权利要求1所述的250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统，其特征在于，VOC入口(2)从VOC浓缩转轮(1)一次侧通过连接比例分配阀同时接入处理区(101)和A冷却区(104)；VOC浓缩转轮(1)二次侧的A冷却区(104)、B冷却区(103)分别通过连接比例流量阀接出进入再生加热器(8)。
3.如权利要求1所述的250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统，其特征在于，B冷却区(103)、A冷却区(104)采用M冷却流程。
4.如权利要求1所述的250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统，其特征在于，处理区(101)、再生区(102)、B冷却区(103)、A冷却区(104)之间安装曲路密封结构。
5.如权利要求1所述的250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统，其特征在于，VOC入口(2)与VOC浓缩转轮(1)一次侧之间连接处理风机(6)，VOC浓缩转轮(1)一次侧再生区(102)到电动风阀(15)之间连接再生风机(7)。
6.如权利要求1所述的250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统，其特征在于，再生加热器(8)上安装再生温度自动控制装置(9)，在再生加热器(8)接出接回到VOC浓缩转轮(1)二次侧的再生区(102)的管路上安装温度传感器(10)，在净化后空气出口(5)上安装VOC浓度传感器(11)，再生温度自动控制装置(9)与温度传感器(10)和VOC浓度传感器(11)通过控制线路连接。
7.如权利要求1所述的250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统，其特征在于，处理区(101)为300°，再生区(102)、B冷却区(103)、A冷却区(104)分别为20°。
8.如权利要求1所述的250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统，其特征在于，风量比＝A冷却:再生:B冷却:处理＝1:4:2:90，浓缩倍率＝30倍；再生风量比α＝4/90＝1/22.5；区域比＝冷却1:再生:冷却2:处理＝1:1.33:1:20.66。
9.如权利要求1所述的250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统，其特征在于，再生加热器(8)采用再生出口空气部分循环流程，即在VOC浓缩转轮(1)一次侧再生区(102)到电动风阀(15)的连接管线上接出循环管线，在该循环管线上通过安装电动风阀(14)连接回再生加热器(8)。
10.如权利要求9所述的250℃高温连续再生双区冷却增效VOC浓缩系统，其特征在于，在电动风阀(15)上安装再生循环风量自动控制装置(12)，在电动风阀(15)到浓缩VOC处理出口(4)之间安装VOC浓度传感器(13)，再生循环风量自动控制装置(12)和VOC浓度传感器(13)与电动风阀(14)通过控制线路连接。
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