CN111701386A - 一种VOCs废气处理系统及其处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种VOCs废气处理系统，包括：排风系统：通过卧式结构的排列，用户在安装时风管、净化设备和引风机等可以方便地横向排列起来，减小风阻，使净化设备的风速均匀；运行安全系统：包括开门断电保护系统、放电停跳保护系统、电源过载保护系统、变压器过温保护系统、电箱冷却系统和电动防火阀超温熔断保护系统，保证在净化装置整体运行过程中的防护功能到位；废气净化系统：包括干式漆雾过滤单元、UV光解氧化还原单元以及活性炭吸附单元，通过物理净化与化学净化相结合的方式保证VOCs废气的去除率；控制系统：智能电控柜对各路检测系统进行汇总处理；本发明低投入、高效率，使废气排放真正达到清洁化、智能化。

Description

一种VOCs废气处理系统及其处理方法
技术领域
本发明涉及废气污染处理领域，具体为一种VOCs废气处理系统及其处理方法。
背景技术
VOCs(挥发性有机物)废气处理是大气污染控制领域的一个难题。常用的处理方式包括燃烧：使用蓄热式热氧化焚烧炉 RTO、蓄热式催化剂焚烧炉 RCO、催化剂焚烧炉 CO和直接燃烧焚烧炉 DFTO等设备直接对废气进行燃烧处理,并用沸石转轮吸附浓缩 ROTOR设备进行吸附；这些处理方式需要进行湿式预处理，以及长期水洗预处理设备，不仅设备费用投入大，还会产生废水，需要另花时间处理或外运。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种VOCs废气处理系统，包括：
排风系统：通过卧式结构的排列，用户在安装时风管、净化设备和引风机等可以方便地横向排列起来，减小风阻，使净化设备的风速均匀；
运行安全系统：包括开门断电保护系统、放电停跳保护系统、电源过载保护系统、变压器过温保护系统、电箱冷却系统和电动防火阀超温熔断保护系统，保证在净化装置整体运行过程中的防护功能到位；
废气净化系统：包括干式漆雾过滤单元、UV光解氧化还原单元以及活性炭吸附单元，通过物理净化与化学净化相结合的方式保证VOCs废气的去除率；
控制系统：智能电控柜对各路检测系统进行汇总处理，并保证检测系统达到设定值后及时采取处理措施。
较佳的，所述系统间采用分组供电。
较佳的，干式漆雾过滤单元包括收集室、多层玻纤棉和压差感应器。
较佳的，所述废气净化系统中的部件均为导轨插入式。
一种VOCs废气处理方法：
预处理步骤：在正式对所述VOCs废气净化前，通过所述差压感应器判断所述多层玻纤棉的饱和情况；基于所述多层玻纤棉已饱和，则更换所述多层玻纤棉；基于所述多层玻纤棉未达到饱和状态，则继续通过差压感应器判断所述多层玻纤棉的状态；
废气收集及引导步骤：在所述VOCs废气开始排放时，通过所述排风系统对废气进行引导，由所述智能电控柜提前15s启动所述排风系统，同时电动防火阀开始检测废气是否超温；基于所述VOCs废气处于正常温度范围，则不产生报警处理，并于15s后启动所述废气净化系统；基于所述VOCs废气超过正常温度范围，则启动超温报警，并自动启动所述电动防火阀超温熔断保护系统，停止废气排入。
较佳的，废气净化步骤：基于所述废气净化系统启动，所述VOCs废气依次通过干式漆雾过滤单元、UV光解氧化还原单元和活性炭吸附单元，净化完成后最终进入反应管道；
气体排放步骤：基于所述VOCs废气净化完成，所述引风机引导净化后的气体排放至高空中。
较佳的，所述UV光解氧化还原单元的反应光为高能UV紫外线光束。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过采用UV紫外灯管紫外线透射的方式，增加了净化设备的转换效率和废气去除率，减少了对传统设备长期清洗维护的额外工作，且各单元之间灵活组合，保证设备间的运行互不影响。
具体实施方式
下面将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。
实施例1：
排风系统：通过测定可以得知（1）排风管道阻力：3pa-5pa/m；（2）弯头阻力：30pa-50pa/个；（3）吸风口阻力：30pa-50pa/个；（4）净化机组阻力：700pa-1000pa；因此考虑到排风过程中的各项阻力影响，采用卧式结构排列，用户在安装时风管、净化设备和引风机等可以方便地横向排列起来，减小风阻，使净化设备的风速均匀；
运行安全系统：为了使设备在运行过程中及时产生保护作用，其中开门断电保护系统与所有环节的开启关闭处相关联，保证操作人员在各柜门开启时处于断电状态；放电停跳保护系统根据电压保护门限值的高低可自动断开回路，保证负载供电的安全；电源过载保护系统采用热继电器以及熔断器作为短路保护装置，以防止线路长期过载而降低线路绝缘水平，造成设备或线路的烧毁；变压器过温保护系统即采用温度定时测定的方式，达到110℃开启风机散热，达到120℃时报警，达到140℃时切断变压器高压侧电源；电箱冷却系统和电动防火阀超温熔断保护系统主要用于对防火阀的检测，即温度过高有起火危险时及时断电，保证在净化装置整体运行过程中的防护功能到位。
废气净化系统：包括干式漆雾过滤单元，包括收集室、多层玻纤棉和压差感应器通过多层玻纤棉对废气进行首次过滤，并由压差感应器感应玻纤棉吸附的饱和情况；UV光解氧化还原单元利用特定波长的高能 UV 紫外线光束迅速分解空气中的氧分子产生游离氧即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生足量臭氧，并运用高能 C 波紫外光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解氧化反应，使恶臭气体物质降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳；以及活性炭吸附单元，利用活性炭吸附的特性把低浓度大风量废气中的有机溶剂吸附到活性炭中，通过物理净化与化学净化相结合的方式保证VOCs废气的去除率；
控制系统：智能电控柜对各路检测系统进行汇总处理，并保证检测系统达到设定值后及时采取处理措施。
所述系统间采用分组供电即使某一组电场放电或故障，其他组还可以正常工作，不影响设备的运行，保证设备运行的持续性。所述废气净化系统中的部件均为导轨插入式，便于对那种需要定时更换的部件，例如过滤吸附之后饱和的玻纤棉和活性炭进行单独更换，无需整机拆卸清洗。
实施例2：
一种VOCs废气处理方法，在正式对所述VOCs废气净化前，通过差压感应器判断多层玻纤棉的饱和情况；若多层玻纤棉在过滤吸附了足量废气之后已饱和，则更换多层玻纤棉；若多层玻纤棉未达到饱和状态，则继续通过差压感应器判断所述多层玻纤棉的状态；
在VOCs废气开始排放时，由所述智能电控柜设置的一键延时启动提前15s启动所述排风系统，通过排风系统，包括风机、电机共同作用对废气的流向和流速进行引导，同时电动防火阀开始检测废气是否超温；基于所述VOCs废气处于正常温度范围，即低于120℃时不触发报警处理，并于15s后启动所述废气净化系统；若VOCs废气超过正常温度范围，处于120℃-150℃时启动超温报警，此时电动防火阀超温熔断保护系统进入启动准备状态，暂停废气排入，并保持风机运行对防火阀进行持续降温，当防火阀在探测到150℃以上的温度时便采取急停控制，自动熔断关闭设备，使风机电机净化机组一并联动关闭。
当废气净化系统正常启动运行，VOCs废气依次通过：
（1）干式漆雾过滤单元，通过初、中、高效多层玻纤棉处理首先过滤废气中的漆雾颗粒物，与空气混合自然降温，预处理时只需一道玻纤棉过滤器。
（2）UV光解氧化还原单元，依据挥发性有机化学分子光化学反应，使其进一步充分降解为二氧化碳和水等无机物，未吸收紫外线的臭氧也是一种强氧化剂，利用特定波长的高能 UV 紫外线光束迅速分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生足量臭氧。运用高能 C 波紫外光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解氧化反应，使恶臭气体物质其降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳。
UV＋O2→O-+O＊(活性氧)O+O2→O3(臭氧)
臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对恶臭气体及其它刺激性异味有立竿见影的清除效果。臭氧其自身极强的氧化性、极优的消毒杀菌和防腐保鲜作用、无残留、以空气为原料简单易得。臭氧的氧化能力很强，其氧化还原电位仅次于氟气。
而紫外线的作用在于利用特定波长的高能 UV 光束的高效杀菌能力，裂解恶臭气体中细菌的分子键，破坏细菌的核酸（DNA），裂解恶臭气体如：氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物 H2S、VOC 类，苯、甲苯、二甲苯的分子链结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链，迅速降解转变成低分子化合物，如CO2、H2O 等。彻底达到脱臭及杀灭细菌的目的。注：单独运用任何波段、波长的紫外线对挥发性气体的分子链的裂解效果不佳，更谈不上分解、降解、氧化的效果，而对经低温等离子体对 VOCs 分子结构的裂解后的小分子体的最终降解成二氧化碳和水等无机物的效果效率非常明显，出口的臭氧浓度相对较高，后端出口可加装水洗装置去除臭氧气味。
单独使用任何波段、波长的紫外线对挥发性气体的分子链的裂解几乎无效，更谈不上对其分解、降解、氧化还原，此处UV光解氧化还原单元的反应光为高能UV紫外线光束。对经低温等离子体对 VOCs 分子结构的裂解后的小分子体的最终降解成二氧化碳和水等无机物的效果效率非常明显，氧化还原反应过程需要在设备出口后置排风管道内停留 3秒时间完成，管道设计流速 8m/s,管道末端检测取样口位置＞25米。
（3）活性炭吸附单元，活性炭是一种很细小的炭粒,有很大的表面积,而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管.这种毛细管具有很强的吸附能力,由于炭粒的表面积很大,所以能与气体 (杂质)充分接触,当这些气体(杂质)碰到毛细管就被吸附,起净化作用。活性炭吸附的实质是利用活性炭吸附的特性把低浓度大风量废气中的有机溶剂吸附到活性炭中。
活性炭吸附箱原理：当废气由风机提供动力，负压进入吸附箱后进入活性炭吸附层，由于活性炭吸附剂表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力，因此当活性炭吸附剂的表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在活性炭表面，此现象称为吸附。利用活性炭吸附剂表面的吸附能力，使废气与大气表面的多孔性活性炭吸附剂相接触，废气中的污染物被吸附在活性炭表面上，使其与气体混合物分离，净化后的气体高空排放。本活性炭吸附单元作为前置裂解分解氧化还原末端补充收尾效果，活性炭使用量为全活性炭吸附使用量7%左右，更换周期6-12个月。
当VOCs废气净化完成后，引风机引导净化后的气体排放至至少15m及以上高空中。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种VOCs废气处理系统，其特征在于：包括：
排风系统：通过卧式结构的排列，用户在安装时风管、净化设备和引风机等可以方便地横向排列起来，减小风阻，使净化设备的风速均匀；
运行安全系统：包括开门断电保护系统、放电停跳保护系统、电源过载保护系统、变压器过温保护系统、电箱冷却系统和电动防火阀超温熔断保护系统，保证在净化装置整体运行过程中的防护功能到位；
废气净化系统：包括干式漆雾过滤单元、UV光解氧化还原单元以及活性炭吸附单元，通过物理净化与化学净化相结合的方式保证VOCs废气的去除率；
控制系统：智能电控柜对各路检测系统进行汇总处理，并保证检测系统达到设定值后及时采取处理措施。
2.根据权利要求1所述VOCs废气处理系统，其特征在于：所述系统间采用分组供电。
3.根据权利要求1所述VOCs废气处理系统，其特征在于：干式漆雾过滤单元包括收集室、多层玻纤棉和压差感应器。
4.根据权利要求1所述VOCs废气处理系统，其特征在于：所述废气净化系统中的部件均为导轨插入式。
5.一种VOCs废气处理方法，其特征在于：
预处理步骤：在正式对所述VOCs废气净化前，通过所述差压感应器判断所述多层玻纤棉的饱和情况；基于所述多层玻纤棉已饱和，则更换所述多层玻纤棉；基于所述多层玻纤棉未达到饱和状态，则继续通过差压感应器判断所述多层玻纤棉的状态；
废气收集及引导步骤：在所述VOCs废气开始排放时，通过所述排风系统对废气进行引导，由所述智能电控柜提前15s启动所述排风系统，同时电动防火阀开始检测废气是否超温；基于所述VOCs废气处于正常温度范围，则不产生报警处理，并于15s后启动所述废气净化系统；基于所述VOCs废气超过正常温度范围，则启动超温报警，并自动启动所述电动防火阀超温熔断保护系统，停止废气排入。
6.根据权利要求5所述VOCs废气处理方法，其特征在于：
废气净化步骤：基于所述废气净化系统启动，所述VOCs废气依次通过干式漆雾过滤单元、UV光解氧化还原单元和活性炭吸附单元，净化完成后最终进入反应管道；
气体排放步骤：基于所述VOCs废气净化完成，所述引风机引导净化后的气体排放至高空中。
7.根据权利要求6所述VOCs废气处理方法，其特征在于：所述UV光解氧化还原单元的反应光为高能UV紫外线光束。
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