CN112892137A - 一种组合式模块化高效废气净化一体机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式模块化高效废气净化一体机，包括预处理模块、吸附浓缩模块和动力及催化燃烧模块；所述预处理模块包括导流室、喷粉室和过滤室，所述导流室的侧壁设置有进风口，所述进风口的后端设有折流板，所述喷粉室的顶部设置有喷粉器，所述过滤室内安装有滤筒；所述吸附浓缩模块内设置有吸附层；所述动力及催化燃烧模块包括吸附风机、换热器、催化燃烧装置和脱附风机，所述吸附浓缩模块、吸附风机、换热器、催化燃烧装置和脱附风机之间构成吸附脱附及催化燃烧一体单元。本申请的组合式模块化高效废气净化一体机，具有结构紧凑简单、净化效率高、脱附稳定、余热利用率高等优点，可以有效去除废气中的粉尘颗粒物及挥发性有机物。

Description

一种组合式模块化高效废气净化一体机
技术领域
本发明涉及废气治理设备技术领域，具体涉及一种组合式模块化高效废气净化一体机。
背景技术
自NOx、SOx之后，VOCs(挥发性有机物)已经成为影响国民经济、民生安全的新焦点，其不仅具有危害生态系统的特性，还能够作为“催化剂”促进雾霾的产生。由于目前涂装行业存在大量使用有机溶剂，并且生态环境密封条件差，其产生的漆雾及VOCs具有致畸、致癌、致突变作用，对人体和生态系统造成诸多危害。
目前，对于涂装行业中的废气治理，一部分采用“活性炭吸附”、“光催化”、“低温等离子”等单一治理工艺，这种单一治理工艺普遍存在净化效率低、吸附容量有限，活性炭更换频繁、排放废气浓度波动大等问题。另一部分采用“活性炭吸附、脱附+催化燃烧”的组合式工艺，这类型组合工艺对废气净化的效果普遍比单一治理工艺效果好，但也存在以下问题：(1)前端颗粒物过滤不干净，影响吸附剂的吸附效率，且滤材更换频繁，人工成本高；(2)余热利用率低，能耗大；(3)由于催化燃烧装置不能将有机废气完全净化，未净化完全的有机废气持续在脱附系统内进行循环吹扫，不仅脱附效率低，还存在安全风险；(4)所有风机、管道、阀门均在现场组装，现场管路复杂，泄露率高，且设备占地面积大。
发明内容
有鉴于此，本发明解决的技术问题：针对现有活性炭吸附、脱附+催化燃烧工艺前端颗粒物过滤不净、更换滤材难、余热利用率低、脱附不稳定、现场管路复杂、占地面积大等问题，提供一种组合式模块化高效废气净化一体机，使其具有结构紧凑简单、净化效率高、脱附稳定、余热利用率高等优点，可以有效去除废气中的粉尘颗粒物及挥发性有机物。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种组合式模块化高效废气净化一体机，包括预处理模块、吸附浓缩模块和动力及催化燃烧模块；所述预处理模块包括导流室、喷粉室和过滤室，所述导流室的侧壁设置有进风口，所述进风口的后端设有折流板，所述喷粉室的顶部设置有喷粉器，所述过滤室内安装有滤筒，所述滤筒的底部设置有灰桶；所述吸附浓缩模块内设置有吸附层；所述动力及催化燃烧模块包括吸附风机、换热器、催化燃烧装置和脱附风机，所述吸附浓缩模块、吸附风机、换热器、催化燃烧装置和脱附风机之间通过配套的脱附管道、脱附风阀、新风管道和新风风阀构成吸附脱附及催化燃烧一体单元。
进一步，所述过滤室安装有反吹装置。
进一步，所述滤筒的两端设置有压力传感器，滤筒的安装位置设置有预处理模块检修门，预处理模块还配备有压差显示仪表。
进一步，所述吸附层包括吸附盒体和填充在吸附盒体内的固态多孔状吸附材料，所述吸附盒体通过导轨与吸附浓缩模块的壳体抽拉配合，吸附盒体的底部为网板；所述吸附材料为蜂窝状结构的活性炭或分子筛。
进一步，所述吸附浓缩模块配备有吸附材料安装门和顶部检修门。
进一步，所述动力及催化燃烧模块配备有新风百叶窗、排风口和动力及催化燃烧模块检修门。
进一步，所述吸附风机的进风端通过进风管道与吸附浓缩模块的出风端连通，吸附风机的出风端通过排风管道与排风口连通，所述进风管道上设置有吸附出风阀。
进一步，所述换热器设置有换热器冷风进风口、换热器热风出风口、换热器热风进风口和换热器冷风出风口，换热器冷风进风口与换热器热风出风口连通，换热器热风进风口与换热器冷风出风口连通。
进一步，所述催化燃烧装置的进风口及出风口均设置有阻火器。
进一步，吸附层的进风端、催化燃烧装置内部和换热器冷风出风口均设置有温度检测，所述脱附风机出风口处设置有VOCs浓度检测。
本发明的有益效果是：
1、对废气中的粘性漆雾颗粒进行消粘并精细过滤，过滤后的颗粒物浓度≤1mg/m3，并且通过压缩空气对滤筒的滤芯进行自动脉冲反吹，延长滤芯使用寿命，减少了人工更换滤芯的成本；
2、通过换热器独特气流孔道的结构设计，相比于原有活性炭吸附脱附系统减少了一台补冷风机，同时换热器可将加热后的余热存留下来，用于新风的加热，提高了余热利用率，降低了系统能耗。
3、相比于原有活性炭吸附脱附系统中采用催化氧化后的高温气体在脱附系统内对吸附单元进行循环吹扫，本发明通过换热器将净化后的高温气体与室外新风进行换热，换热后原有气体排出室外，同时加热后的新风对吸附单元进行热吹扫，有效避免管道内有机废气的沉积，提高了脱附的稳定性和安全性。
4、采用模块化结构设计，所有模块及部件的安装及预调试均在工厂内完成，发往现场后只需要连接相应的模块即可，极大的减少了现场的工作量，同时还解决了因制作或安装造成的偏差，保证了设备整体的气密性，且整体美观大气。
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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体示意图；
图2为本发明的整体主视图；
图3为本发明的整体俯视图；
图4为本发明的整体左视图；
图5为本发明的内部结构示意图；
图6为本发明的换热器示意图；
图中标号：
1-预处理模块，2-吸附浓缩模块，3-动力及催化燃烧模块。
101-预处理模块检修门，102-压差显示仪表，103-进风口，104-吊装板，105-挡水槽，106-折流板，107-喷粉器，108-滤筒，109-灰桶，110-反吹装置。
201-吸附材料安装门，202-顶部检修门，203-吸附进风阀,204-吸附层，205-脱附管道。
301-新风百叶窗，302-排风口，303-动力及催化燃烧模块检修门，304-脱附阀门，305-吸附出风阀，306-进风管道，307-排风管道，308-吸附风机，309-新风风阀，310-换热器，311-催化燃烧装置，312-脱附风机。
3101-换热器冷风进风口，3102-换热器热风出风口，3103-换热器热风进风口，3104换热器冷风出风口。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1至图6所示，本发明提供的组合式模块化高效废气净化一体机，其顶部设置有吊装板104和挡水槽105，吊装板用于吊装，挡水槽用于挡水、防水。主要包括预处理模块1、吸附浓缩模块2和动力及催化燃烧模块3。每个模块为具有独立功能的工作单元，均包括底座、壳体和固定在底座上的模块主体；模块与模块之间采用串联或并联的形式，模块与模块之间可用螺栓、法兰等紧固件或者现场焊接进行连接，并且模块连接处密封紧密，且拆装方便。
所述预处理模块用于废气中漆雾颗粒的净化与收集，主要包括导流室、喷粉室和过滤室，所述导流室的侧壁设置有进风口103，所述进风口用于含有漆雾颗粒的有机废气输入。进风口的后端设有折流板106，所述折流板具有一定的折留角度及板间距，用于诱导气流走向及降低风速的作用，以避免快速的气流直接冲击滤材。所述喷粉室的顶部设置有喷粉器107，可向废气中喷入滑石粉与之混合，滑石粉附着在粘性漆雾表面上，消除漆雾粘性。所述过滤室内水平或竖直安装有滤筒108，滤筒的滤芯采用圆形或者椭圆形结构，内部具有刚性支撑，表面为木浆纤维纸或聚酯无纺布。滤筒可对废气中的漆雾颗粒进行精细过滤，使进入到后续模块的颗粒物浓度≤1mg/m3。所述滤筒的底部设置有灰桶109，所述灰桶采用气缸提升的形式与灰斗进行连接。
所述过滤室内安装有反吹装置110，通过压缩空气的反吹作用可将附着在滤材表面的漆雾颗粒进行脉冲反吹，清灰过程由脉冲控制仪自动控制，反吹后的漆雾颗粒落入底部灰桶中。
所述滤筒的两端安装有压力传感器，对滤筒两端的压差变化实时监控，当两端压力超过限定值后实施自动反吹。预处理模块还配备有压差显示仪表102。
所述滤筒的安装位置设置有预处理模块检修门101，以方便对滤芯进行检修与更换。
所述吸附浓缩模块2用于废气中挥发性有机物的吸附浓缩，吸附浓缩模块的进风端设置有吸附进风阀203，吸附浓缩模块配备有吸附材料安装门201和顶部检修门202，吸附浓缩模块内设置有多个独立的吸附单元，所述吸附单元由吸附层204构成，所述吸附层包括吸附盒体和填充在吸附盒体内的固态多孔状吸附材料，所述吸附盒体通过导轨与吸附浓缩模块的壳体抽拉配合，吸附盒体的底部为网板；所述吸附材料为蜂窝状结构的活性炭或分子筛。
所述动力及催化燃烧模块3用于提供动力将废气从产生源处通过管道抽入一体化设备中，并将吸附层204通过热空气吹扫，对吸附材料进行再生解析，再生解析产生的高浓度废气进入到催化燃烧装置311内，通过催化剂的作用氧化为二氧化碳和水，净化后的气体会带出一部分热量，进入到换热器310中与室外新风进行热交换，将其热量释放后通过脱附风机312达标排放，而室外新风在经过换热器加热后，重新对吸附单元进行吹扫。其配备有新风百叶窗301、排风口302和动力及催化燃烧模块检修门303，主要包括：吸附风机308、换热器310、催化燃烧装置311和脱附风机312，所述吸附风机308的进风端通过进风管道306与吸附浓缩模块的出风端连通，吸附风机的出风端通过排风管道307与排风口连通，所述进风管道上设置有吸附出风阀305；所述换热器设置有换热器冷风进风口3101、换热器热风出风口3102、换热器热风进风口3103和换热器冷风出风口3104，换热器冷风进风口与换热器热风出风口连通，换热器热风进风口与换热器冷风出风口连通；所述催化燃烧装置的进风口及出风口均设置有阻火器；所述吸附浓缩模块、吸附风机、换热器、催化燃烧装置和脱附风机之间通过配套的脱附管道205、脱附风阀304、新风管道和新风风阀309构成吸附脱附及催化燃烧一体单元，具体的管道和阀门布置均为现有技术，这里不做详细说明。
所述换热器内部具有若干个隔板，使其内部形成气流交错的孔道分布结构。
所述动力及催化燃烧模块四周设置有保温层。
所述吸附风机和脱附风机采用离心式风机。
所述脱附风机采用防爆型风机。
所述新风风阀设置有新风过滤器。
所有脱附管道均采用方形或圆形管道。
所有管道均采用法兰形式连接，连接处为耐高温浸油石棉盘根。
吸附阶段时：工业涂装废气在吸附风机308的负压作用下，通过进风口103进入到预处理模块内，位于进风口处的折流板诱导气流向四周扩散，从而使过滤风速降低。废气进入到喷粉室内，喷粉器107打开，将滑石粉喷入喷粉室内，使其与粘性的漆雾颗粒混合，滑石粉附着在粘性漆雾表面，消除漆雾粘性。之后，含有漆雾的废气经滤筒过滤，其中消粘后的漆雾颗粒附着在滤筒表面，有机废气则通滤筒，进入下一模块。
滤筒108的两端装有压力传感器，可对滤筒两端的压差实时监控并在压差显示仪表102上实时显示。随着滤筒两端的压差逐渐增大，反吹装置自动打开反吹，将0.4-0.6MPa压缩空气喷向滤筒，附着在滤筒表面的漆雾颗粒在压缩空气的反吹下掉落至灰桶中，再由工人收集后运输至专业厂家统一处理。
经滤筒108过滤后的有机废气进入到吸附浓缩模块2后，在吸附层的吸附作用下，有机废气被吸附在多孔结构的吸附层内，该吸附材料既可以是活性炭，也可以是分子筛或某种新型吸附材料。经吸附层净化后的洁净空气先后通过吸附出风阀，进风管道、吸附风机后，经由排风管道、排风口达标排放。
脱附阶段时:当废气吸附到一定浓度后，此时吸附风机及吸附出风阀关闭，催化燃烧装置开始预热，当加热到一定温度后，对应的脱附风机和新风风阀打开，室外新风在对应的脱附风机负压的作用下，通过新风风阀进入到催化燃烧装置内开始加热，加热后的空气从换热器热风进风口进入，经交错的气流孔道后将热量储存，再从换热器冷风出风口至对应的脱附风机后排入至大气中。
当换热器升温到一定温度后，对应的新风风阀关闭，对应的脱附风阀打开。此时室外新风在对应脱附风机的作用下，从换热器冷风进风口进入，经过换热器进行加热，加热后的新风从换热器热风出风口排出，经对应的脱附管道进入吸附浓缩模块，加热后的空气对吸附层表面进行热吹扫，对吸附单元进行解析再生，高浓度的有机废气被吹扫出来，通过对应的脱附管道进入至催化燃烧装置内，在催化剂作用下氧化为二氧化碳和水，同时放出一部分热量。处理后的高温尾气从换热器热风进风口重新回至换热器内，与室外的新风进行热交换，将热量释放后从换热器冷风出风口排出，经对应的脱附风机后达标排放。
在吸附层进风口处装有温度检测，温度检测用于检测进风温度；在催化燃烧装置内装有温度检测，用于检测催化燃烧温度；在换热器冷风出风口处装有温度检测，用于检测排放气体温度；在脱附风机出风口处装有VOCs浓度检测，用于检测VOCs排放浓度。
综上所述，采用本发明的废气净化一体机，一方面，废气中的漆雾颗粒经滤筒的精细过滤，进入到后续模块的颗粒物浓度≤1mg/m3，可保证吸附安全稳定地运行。同时，通过喷粉对漆雾进行消粘，并用脉冲反吹将其吹落，延长了滤芯的使用寿命，减少了人工更换滤芯的成本。另一方面，通过换热器独特气流孔道的结构设计，采用加热的新风对吸附层进行热吹扫，避免了有机废气在管道内的沉积而产生的安全风险，同时换热器可将加热后的余热存留下来，用于新风的加热，提高了余热利用率，降低了系统能耗。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种组合式模块化高效废气净化一体机，其特征在于：包括预处理模块(1)、吸附浓缩模块(2)和动力及催化燃烧模块(3)；所述预处理模块包括导流室、喷粉室和过滤室，所述导流室的侧壁设置有进风口(103)，所述进风口的后端设有折流板(106)，所述喷粉室的顶部设置有喷粉器(107)，所述过滤室内安装有滤筒(108)，所述滤筒的底部设置有灰桶(109)；所述吸附浓缩模块内设置有吸附层(204)；所述动力及催化燃烧模块包括吸附风机(308)、换热器(310)、催化燃烧装置(311)和脱附风机(312)，所述吸附浓缩模块(2)、吸附风机(308)、换热器(310)、催化燃烧装置(311)和脱附风机(312)之间通过配套的脱附管道(205)、脱附风阀(304)、新风管道和新风风阀(309)构成吸附脱附及催化燃烧一体单元。
2.根据权利要求1所述的组合式模块化高效废气净化一体机，其特征在于：所述过滤室安装有反吹装置(110)。
3.根据权利要求2所述的组合式模块化高效废气净化一体机，其特征在于：所述滤筒(108)的两端设置有压力传感器，滤筒的安装位置设置有预处理模块检修门(101)，预处理模块还配备有压差显示仪表(102)。
4.根据权利要求3所述的组合式模块化高效废气净化一体机，其特征在于：所述吸附层(204)包括吸附盒体和填充在吸附盒体内的固态多孔状吸附材料，所述吸附盒体通过导轨与吸附浓缩模块的壳体抽拉配合，吸附盒体的底部为网板；所述吸附材料为蜂窝状结构的活性炭或分子筛。
5.根据权利要求4所述的组合式模块化高效废气净化一体机，其特征在于：所述吸附浓缩模块配备有吸附材料安装门(201)和顶部检修门(202)。
6.根据权利要求5所述的组合式模块化高效废气净化一体机，其特征在于：所述动力及催化燃烧模块配备有新风百叶窗(301)、排风口(302)和动力及催化燃烧模块检修门(303)。
7.根据权利要求6所述的组合式模块化高效废气净化一体机，其特征在于：所述吸附风机(308)的进风端通过进风管道(306)与吸附浓缩模块的出风端连通，吸附风机的出风端通过排风管道(307)与排风口连通，所述进风管道上设置有吸附出风阀(305)。
8.根据权利要求7所述的组合式模块化高效废气净化一体机，其特征在于：所述换热器设置有换热器冷风进风口(3101)、换热器热风出风口(3102)、换热器热风进风口(3103)和换热器冷风出风口(3104)，换热器冷风进风口与换热器热风出风口连通，换热器热风进风口与换热器冷风出风口连通。
9.根据权利要求8所述的组合式模块化高效废气净化一体机，其特征在于：所述催化燃烧装置(311)的进风口及出风口均设置有阻火器。
10.根据权利要求9所述的组合式模块化高效废气净化一体机，其特征在于：吸附层的进风端、催化燃烧装置内部和换热器冷风出风口均设置有温度检测，所述脱附风机出风口处设置有VOCs浓度检测。
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