CN113713764A - 一种节能型活性炭脱附处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种节能型活性炭脱附处理系统,包括活性炭脱附装置，生物质气化装置,蒸汽锅炉装置和加热炉装置，所述活性炭脱附装置包括活性炭暂时脱附器和活性炭永久脱附器，所述生物质气化装置包括生物质气化炉，所述蒸汽锅炉装置包括蒸汽锅炉，所述加热炉装置包括加热炉；所述生物质气化炉的第一燃气出口连接所述蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉的蒸汽出口连接所述活性炭暂时脱附器的入口，所述加热炉连接所述活性炭永久脱附器的入口，所述活性炭暂时脱附器和活性炭永久脱附器的出口分别连接所述生物质气化炉的入气口。本方案采用两种不同的加热方式进行脱附处理，脱附处理产生的VOC有机废气又被送入生物质气化炉处理掉，实现了循环经济，节能减排。

Description

一种节能型活性炭脱附处理系统
技术领域
本发明涉及有机废气处理技术领域，具体为一种节能型活性炭脱附处理系统。
背景技术
挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)是指沸点在50～250℃，室温下饱和蒸气压超过13.32Pa，在常温下以蒸汽形式存在的有机化合物总称。VOCs是臭氧和PM2.5共同的重要前体物，包括非甲烷总烃(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃等)、含氧有机化合物(醛、酮、醇、醚等)、含氮有机物、含硫有机物等，排放到环境中会生成危害更大的光化学烟雾而污染大气；绝大部分对人和动物具有毒性、刺激性和致癌作用。涉及VOCs排放的行业包括：石油化工、有机化工、汽车制造、电子、包装印刷、家具、皮革、制鞋、纺织印染等，全国VOCs年排放量达到2500万吨左右，数量巨大，处理难度高。如果直接将有机废气排放到大气中，将会对大气环境造成严重的污染，直接危害人类的身体健康。有机废气的净化方法已经成为社会普遍关注的问题。
目前对有机废气的处理，常见的方式是通过活性炭吸附有机废气中的污染物质，但是一般的活性炭吸附系统吸附到一定量时会达到饱和不能再有效地进行吸附，需要对活性炭进行脱附处理，但是活性炭脱附处理过程中也会产生VOC有机废气等空气污染物。
发明内容
为了解决上述背景技术提出的问题，本方案提供了一种节能型活性炭脱附处理系统，通过对活性炭脱附处理过程中产生的有机废气作循环使用处理，达到环保节能的目的。
本发明解决其技术问题所采用技术方案为：一种节能型活性炭脱附处理系统，包括活性炭脱附装置，生物质气化装置,蒸汽锅炉装置和加热炉装置，所述活性炭脱附装置包括活性炭暂时脱附器和活性炭永久脱附器，所述生物质气化装置包括生物质气化炉，所述蒸汽锅炉装置包括蒸汽锅炉，所述加热炉装置包括加热炉；所述生物质气化炉的第一燃气出口连接所述蒸汽锅炉的燃烧器，所述蒸汽锅炉的蒸汽出口通过分汽缸连接所述活性炭暂时脱附器的入口，所述加热炉连接所述活性炭永久脱附器的入口，所述活性炭暂时脱附器和活性炭永久脱附器的出口分别连接所述生物质气化炉的入气口。本方案的特点在于采用蒸汽锅炉装置和加热炉装置两种不同的加热方式分别对活性炭暂时脱附器和活性炭永久脱附器进行脱附处理，可满足不同脱附程度的用户，活性炭暂时脱附器和活性炭永久脱附在脱附处理产生的VOCs有机废气又被送入生物质气化炉中处理掉，生物质气化装置有为蒸汽锅炉装置和加热炉装置提供燃气，实现了循环经济，节能减排。
进一步的，所述蒸汽锅炉装置还包括有分汽缸、换热器和烟囱。所述分汽缸设置于所述蒸汽锅炉和所述活性炭暂时脱附器之间，通过分汽缸的多口输出，可以将所述蒸汽锅炉的蒸汽提供给多个用户使用。所述蒸汽锅炉的烟气出口依次连接所述换热器和烟囱后，将废气排出。
进一步的，所述生物质气化装置还包括有鼓风机，空气分配器和智能控制器；所述鼓风机的出口依次连接所述空气分配器和所述生物质气化炉的入气口，所述鼓风机的入口连接所述换热器的热风出口。所述生物质气化炉的第一燃气出口和第二燃气出口上分别安装有阀门，所述智能控制器连接所述阀门，并分别控制两个所述阀门的开度。
进一步的，所述加热炉装置还包括有燃烧器，所述燃烧器安装在所述加热炉的一侧，所述加热炉的另一侧连接所述活性炭永久脱附器的入口，所述生物质气化炉的第二燃气出口连接所述燃烧器的燃气入口。所述燃烧器上设置有进风口，所述空气分配器连接所述第进风口。
进一步的，所述加热炉的炉膛内间隔设置有至少两排挡火墙，所述挡火墙由耐火材料砌筑而成，每一所述挡火墙上分别设有若干通孔。其中，每一所述防火墙的厚度为500-800mm，所述透气孔呈圆柱孔，其直径为50-100mm。所述补风口设置在靠近燃烧器的第一排挡火墙和第二排挡火墙之间。
进一步的，所述加热炉上设置有补风口，所述补风口最好设置在两排挡火墙之间，所述补风口与蒸汽锅炉的蒸汽出口连接相通，所述补风口与蒸汽锅炉的蒸汽出口之间设置有调节阀。
本发明的有益效果是：本方案结构科学合理，采用生物质加热炉装置和蒸汽锅炉装置两种不同的加热方式分别对活性炭暂时脱附器和活性炭永久脱附器进行脱附处理，活性炭暂时脱附器和活性炭永久脱附在脱附处理产生的VOC有机废气又被送入生物质气化炉中处理掉，实现了循环经济，节能减排。能够充分回收利用活性炭脱附所析出的VOC有机废气及工业(如家具厂)加工所剩的生物质废料所蕴含的热量，在满足活性炭脱附需求的同时，同时还可以外供蒸汽供热用户使用，能够实现变废为宝的目的，是循环经济的典范。
附图说明
图1为本发明一种节能型活性炭脱附处理系统的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。值得注意的是，这些具体实施例仅为本发明代表性之具体实施例，其中所举例之特定方法、装置、条件、材质等并非用以限定本发明或对应之具体实施例，具体的，本实施例中关于蒸汽、空气、烟气等的温度说明为其最优例，并不限定其具体工作温度。此为，图中各装置仅用于表达其相对位置且未按其实际比例绘述，合先叙明。其中，附图中箭头标示为流质的流向。
如图1所示，一种节能型活性炭脱附处理系统，包括活性炭脱附装置，生物质气化装置,蒸汽锅炉装置和加热炉装置。所述生物质气化装置分别连接蒸汽锅炉装置和加热炉装置，为蒸汽锅炉装置和加热炉装置提供生物质燃气，所述蒸汽锅炉装置和加热炉装置分别连接活性炭脱附装置，分别为活性炭脱附装置提供脱附处理所需的2种不同热能，所述活性炭脱附装置连接所述生物质气化装置，将脱附处理过程中产生的废气再通过生物质气化装置循环气化利用，达到节能减排的目的。
本实施例中，所述活性炭脱附装置由活性炭暂时脱附器11和活性炭永久脱附器12组成，所述生物质气化装置包括生物质气化炉21、鼓风机22、空气分配器23和智能控制器24，所述蒸汽锅炉装置包括蒸汽锅炉31、分汽缸32、换热器33和烟囱34，所述加热炉装置包括加热炉41和燃烧器42。所述生物质气化炉21顶部为投料口，可投入家具厂的生物质废料，其底部设有第1入气口、第2入气口和第3入气口，第1入气口与所述活性炭暂时脱附器11的出口连接相通，第2入气口与所述活性炭永久脱附器12的出口连接相通，第3入气口与所述空气分配器23的出口连接相通。所述生物质气化炉21的两侧分别设置有第一燃气出口和第二燃气出口，第一燃气出口与所述蒸汽锅炉31的燃烧器(附图中未示出)连接相通，通过燃烧放热将蒸汽锅炉31中的冷水变成160℃的蒸汽，蒸汽锅炉31的蒸汽出口与分汽缸32的入口相连,所述分汽缸32可以设有三个出口，一个与热用户连接相通，一个和所述活性炭暂时脱附器的入口连接相通，最后一个和加热炉41连接相通；蒸汽锅炉31将160℃的蒸汽供给所述活性炭暂时脱附器进行低温脱附处理。所述蒸汽锅炉31的烟气出口排出200℃烟气，通过所述换热器33的烟气侧通道与所述烟囱34连接相通，所述蒸汽锅炉31的烟气经过所述换热器33换热后可降至120℃左右再进入烟囱34排放。所述换热器33的空气侧通道的热风出口与所述鼓风机22的入口连接相通，20℃的冷空气通过换热器33的空气侧通道被蒸汽锅炉31的烟气加热到150℃后进入鼓风机22。所述鼓风机22的出口通过管道依次连接所述空气分配器23和所述生物质气化炉21的第3入气口。所述燃烧器42安装在所述加热炉41的一侧，所述燃烧器42的燃气入口与所述生物质气化炉21侧部的第二燃气出口连接相通，所述燃烧器42上还设置有进风口(图中未标号)，所述第一进风口与空气分配器23连接相通，生物质燃气和热空气在燃烧器42中充分混合燃烧后，变成1200℃的热烟气进入加热炉41。所述加热炉41的炉膛内间隔设置有两排挡火墙43(本实施例中挡火墙最优的方案采用为两排，实际情况下也可以是多于两排)，所述挡火墙43由耐火材料砌筑而成，每一所述挡火墙上分别设有若干通孔，所述加热炉41上设置有补风口(图中未标号)，所述补风口最好设置在两排挡火墙之间，所述补风口与蒸汽锅炉31的蒸汽出口连接相通，所述补风口与蒸汽锅炉31的蒸汽出口之间设置有调节阀5；1200℃的热烟气经过第1道挡火墙进行整流后，与蒸汽锅炉31的送入的另一股蒸汽进行混合，调节阀5可调控蒸汽锅炉31送入所述加热炉41的蒸汽量，在经过第2道多孔挡火墙进行整流时可以实现高温烟气和蒸汽均匀混合，最终加热炉41出口烟气温度降到700-1000℃左右。所述加热炉41另一侧的出口连接所述活性炭永久脱附器12的入口，将加热炉41产生的700-1000℃左右的co2+co+N2+蒸汽的混合气体供给所述活性炭永久脱附器12进行高温脱附处理，所述活性炭永久脱附器12的出口连接所述生物质气化炉21的第2入气口。所述活性炭暂时脱附器11的出口向第1入气口排出的气体为暂时脱附处理产生的蒸汽+voc有机废气，所述活性炭永久脱附器12的出口向第2入气口排出的气体为永久脱附处理产生的co2+co+N2+voc有机废气，所述空气分配器23对第3入气口排出的气体为空气分配器23排出的150度热空气。voc有机废气在生物质气化过程中可以彻底烧掉，并回收其热值。
进一步的，所述生物质气化炉21的第一燃气出口和第二燃气出口上分别安装有相应的电动的第一阀门201和第二阀门202，所述智能控制器24电气连接所述第一阀门201和第二阀门202，智能控制器24植入了优化算法，可以根据活性炭暂时脱附器11和活性炭永久脱附器12以及热用户的用能需求灵活的调整控制两个电动的阀门的开度，确保两路生物质燃气(主要成分为co2+co+N2)的流量满足要求并达到供需平衡。
进一步的，每一所述防火墙43的厚度优选为500-800mm，所述通孔呈圆柱孔，其直径优选为50-100mm。
本方案的特点在于活性炭暂时脱附器11需要使用160℃左右的蒸汽进行低温脱附处理，而活性炭永久脱附器12需要使用加热炉41产生的700℃～1000℃左右的不含氧气的烟气(主要为co2+co+N2+蒸汽)进行高温脱附处理(其中不能有氧气以免引起活性炭着火，蒸汽锅炉31补入加热炉41的蒸汽同时可以很好的避免活性炭在高温脱附处理时不会着火)，本发明采用两种不同的加热方式产生两种不同的气体供生产之用，活性炭暂时脱附器11和活性炭永久脱附器12脱附后产生的VOC有机废气，又被送入生物质气化炉21中处理掉，实现了循环经济，节能减排。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种节能型活性炭脱附处理系统，其特征在于，包括活性炭脱附装置，生物质气化装置,蒸汽锅炉装置和加热炉装置，所述活性炭脱附装置包括活性炭暂时脱附器和活性炭永久脱附器，所述生物质气化装置包括生物质气化炉，所述蒸汽锅炉装置包括蒸汽锅炉，所述加热炉装置包括加热炉；所述生物质气化炉的第一燃气出口连接所述蒸汽锅炉，所述蒸汽锅炉的蒸汽出口连接所述活性炭暂时脱附器的入口，所述加热炉连接所述活性炭永久脱附器的入口，所述活性炭暂时脱附器和活性炭永久脱附器的出口分别连接所述生物质气化炉的入气口。
2.根据权利要求1所述的一种节能型活性炭脱附处理系统，其特征在于，所述蒸汽锅炉装置还包括有分汽缸，所述分汽缸设置于所述蒸汽锅炉和所述活性炭暂时脱附器之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种节能型活性炭脱附处理系统，其特征在于，所述蒸汽锅炉装置还包括有换热器和烟囱，所述蒸汽锅炉的烟气出口依次连接所述换热器和烟囱。
4.根据权利要求1所述的一种节能型活性炭脱附处理系统，其特征在于，所述加热炉装置还包括有燃烧器，所述燃烧器安装在所述加热炉的一侧，所述加热炉的另一侧连接所述活性炭永久脱附器的入口，所述生物质气化炉的第二燃气出口连接所述燃烧器的燃气入口。
5.根据权利要求1或4所述的一种节能型活性炭脱附处理系统，其特征在于，所述加热炉的炉膛内间隔设置有至少两排挡火墙，所述挡火墙由耐火材料砌筑而成，每一所述挡火墙上分别设有若干透气孔。
6.根据权利要求1或4所述的一种节能型活性炭脱附处理系统，其特征在于，所述加热炉上设置有补风口，所述补风口与蒸汽锅炉的蒸汽出口连接相通，所述补风口与蒸汽锅炉的蒸汽出口之间设置有调节阀。
7.根据权利要求1所述的一种节能型活性炭脱附处理系统，其特征在于，所述生物质气化装置还包括有鼓风机和空气分配器，所述鼓风机的出口依次连接所述空气分配器和所述生物质气化炉的入气口。
8.根据权利要求7所述的一种节能型活性炭脱附处理系统，其特征在于，所述蒸汽锅炉装置还包括有换热器，所述蒸汽锅炉的烟气出口连接所述换热器；所述换热器的热风出口连接所述鼓风机的入口。
9.根据权利要求7或8所述的一种节能型活性炭脱附处理系统，其特征在于，所述加热炉装置还包括有燃烧器，所述生物质气化炉的第二燃气出口连接所述燃烧器的燃气入口；所述生物质气化装置还包括有智能控制器，所述生物质气化炉的第一燃气出口和第二燃气出口上分别安装有阀门，所述智能控制器分别连接两个所述阀门，并分别控制两个所述阀门的开度。
10.根据权利要求9所述的一种节能型活性炭脱附处理系统，其特征在于，所述燃烧器上设置有进风口，所述空气分配器连接所述进风口。
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