CN113731111B - 一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及成套一体化治理装备 - Google Patents

一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及成套一体化治理装备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备，包括一套在线实时监测系统与由PLC控制系统控制的分子筛浓缩蓄热燃烧路线和活性炭吸附催化氧化路线，可根据废气污染物种类、浓度和风量，自主切换管道，选择最佳处理路线。装备运行过程中，在线实时检测系统通过合理布置在装备各处的各类传感器实时收集废气数据，PLC控制系统依据收集到的数据控制阀门气流通量和风机变频，控制废气在处理单元停留时间，完成运行质量评估和工艺在线优化，实现对废气的高效智能处理。安全系统包括冷却空气装置和惰性气体安全保护气装置，参与废气处理兼顾安全保障，合理布置泄爆阀、阻火器和PID监测器防止装备泄露与爆炸。为不同废气处理提供了智能整体解决办法。

Description

一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及成套一体化治理 装备
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备。
背景技术
采用吸附浓缩再销毁方式的工业废气处理装备是一种新型的去除含有挥发性有机物（VOCs）的废气处理设备，近些年由于技术的不断发展与更新，在含有VOCs的工业废气处理领域得到广泛的应用与普及，其工作原理是废气在风机的带动下，通过管道进入分子筛吸附转轮或活性炭吸附箱,分子筛吸附转轮和活性炭吸附箱内分别装有沸石分子筛和蜂窝状活性炭，可以吸附浓缩废气中的VOCs，排放洁净气体。分子筛转轮吸附、脱附与冷却同步进行，含有VOCs的废气通入分子筛转轮吸附区的同时，向脱附区通入180℃左右的热气流，将吸附在沸石分子筛上的污染物吹脱出来，形成含有高浓度有机污染物的废气，在燃烧风机的带动下，废气由管道进入蓄热式燃烧装置，废气被蓄热体储存的热量加热到燃烧温度，污染物燃烧转化成水和二氧化碳，利用余热脱附沸石分子筛上的高浓度有机污染物，同时向冷却区通入冷风吹扫，使沸石分子筛重新获得吸附能力，三区同步工作，连续运行，实现有机废气的净化。当活性炭吸附饱和后，向活性炭吸附箱通入100℃左右的热气流，将吸附在蜂窝状活性炭上的污染物吹脱出来，完成活性炭活化与再生的同时，形成含有高浓度有机污染物的废气，在燃烧风机的带动下，废气由管道进入催化燃烧床，催化燃烧床内装有加热器与高效催化剂，温度维持在250-350℃，在催化剂的作用下废气中有机污染物被逐步分解，往复循环，连续运行，实现有机废气的净化，利用余热脱附活性炭吸附的高浓度污染物。
但是目前工业中，含挥发性有机污染物废气仍存在以下缺点：
1.各行业存在废气收集问题，对无组织排放废气收集不彻底。
2.虽然VOCs的末端治理技术多样，但适用性差异大，技术选择和系统匹配性要求高，造成处理效率低下，能源浪费。
3.不同行业产生的废气VOCs组分复杂、浓度和处理风量差异较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备，该一体化治理装备将分子筛浓缩+蓄热燃烧技术与活性炭吸附+催化氧化技术相结合，VOCs处理高效、彻底。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备，其特征在于：
它包括集气罩、过滤器、由PLC控制系统控制的分子筛浓缩蓄热燃烧路线和活性炭吸附催化氧化路线、在线实时检测系统、安全系统；装备操控与数据可视化平台和无线信号模块。
所述集气罩通过法兰盘与进气管路连接，方便依据无组织废气排放情况拆卸、更换适合尺寸的集气罩，提高对无组织排放废气的收集效率。
所述过滤器的进气口与集气罩相连，所述过滤器的出气口通过1#中间管路分别与蓄热式燃烧装置的进气口、分子筛吸附转轮的吸附进气口和活性炭吸附箱的吸附进气口相连，所述1#中间管路依次设置进气气体检测模块、单向阀和回流进气口，能截留不允许进入装备的物质，保护主要处理单元，保障废气处理效率。
所述分子筛浓缩蓄热燃烧路线包括分子筛吸附转轮、蓄热式燃烧装置、1#二次换热器、1#燃烧风机、吸附主风机和冷却空气装置；其中所述蓄热式燃烧装置的进气口分别连接过滤器的出气口，蓄热式燃烧装置的出气口通过2#中间管路连接1#燃烧风机的进气口，在2#中间管路上连接有1#鲜风入口，1#鲜风入口依次连接1#补鲜风阀和1#鲜风入口；所述分子筛吸附转轮的吸附进气口连接过滤器的出气口，分子筛吸附转轮的吸附出气口连接活性炭吸附箱的吸附出气口后汇入吸附主风机的进气口，分子筛吸附转轮的脱附进气口与1#二次换热器出气口相连，分子筛吸附转轮的脱附出气口连接蓄热式燃烧装置的进气口，分子筛吸附转轮的冷却空气进气口连接冷却空气装置，1#二次换热器的进气口连接1#燃烧风机的出气口，1#燃烧风机的出气口通过3#中间管路连接分子筛吸附转轮的脱附进气口，3#中间管路连接1#冷风入口，1#冷风入口依次连接1#冷风阀和1#补冷风风机，3#中间管路通过1#排放管路连接吸附主风机的出气口。
所述活性炭吸附催化氧化路线包括活性炭吸附箱、催化燃烧床、2#二次换热器、2#燃烧风机、吸附主风机和惰性气体安全保护气装置；其中所述活性炭吸附箱的吸附进气口通过1#中间管路连接过滤器的出气口，活性炭吸附箱的吸附出气口连接分子筛吸附转轮的吸附出气口后汇入吸附主风机的进气口，活性炭吸附箱的脱附进气口与2#二次换热器的出气口相连，活性炭吸附箱的脱附出气口连接催化燃烧床的进气口，活性炭吸附箱的冷却空气进气口连接惰性气体安全保护气装置，催化燃烧床的出气口通过5#中间管路连接2#燃烧风机的进气口，5#中间管路依次连接2#二次换热器、2#燃烧风机、4#PID监测器、2#补鲜风阀和2#补鲜风风机后再连接有2#鲜风入口依次连接2#补鲜风阀和2#补鲜风风机；2#二次换热器的进气口通过4#中间管路连接2#燃烧风机的出气口，2#燃烧风机的出气口连接活性炭吸附箱的脱附进气口，2#冷风入口依次连接2#补冷风风机和2#冷风阀，4#中间管路通过2#排放管路连接吸附主风机的出气口。
所述吸附主风机的进气口分别连接分子筛吸附转轮的吸附出气口和活性炭吸附箱的吸附出气口，吸附主风机的出气口通过1#排放管路连接1#二次换热器的出气口、通过2#排放管路连接2#二次换热器的出气口后，通过6#中间管路分别连接达标排放口和回流出气口，在6#中间管路上安装了5#3T传感器，达标排放口直接将达标气体排入大气，回流出气口连接位于单向阀后端的回流进气口。
所述在线实时监测系统，包括设置在过滤器后端和单向阀前端的进气气体检测模块、蓄热式燃烧装置内的1#3T传感器、分子筛吸附转轮内的2#3T传感器、活性炭吸附箱内的3#3T传感器、催化燃烧床内的4#3T传感器和设置在最终排放管道前端的5#3T传感器，能实时收集装备各部分管道或处理单元中的废气污染物种类、浓度、压力、温度和风量数据，并通过有线连接将数据传输至所述PLC控制系统。
所述安全系统，包括设置在蓄热式燃烧装置前后的1#阻火器、催化燃烧床前后的2#阻火器、1#阻火器后的1#泄爆阀、1#吸附出气阀前的2#泄爆阀、2#吸附出气阀前的3#泄爆阀、2#阻火器后的2#泄爆阀、1#燃烧风机前的1#PID监测器、1#吸附出气阀后的2#PID监测器、2#吸附出气阀后的3#PID监测器、2#燃烧风机前的4#PID监测器；分子筛吸附转轮的冷却空气进气口连接冷却空气装置，活性炭吸附箱的冷却空气进气口连接活性炭吸附催化氧化路线中的惰性气体安全保护气装置。
所述PLC控制系统通过有线连接所述在线实时检测系统中的各传感器以获得装备的各部分管道或处理单元中的废气污染物种类、浓度、压力、温度以及风量数据，处理废气污染物种类、浓度、压力、温度以及风量数据后形成控制信号、并将此控制信号通过有线传输至所述蓄热燃烧装置以及其进气口前的燃烧进气阀；分子筛吸附转轮以及其吸附进气口前的1#吸附进气阀、吸附出气口前的1#吸附出气阀、脱附进气口前的1#脱附进气阀、脱附出气口前的1#脱附出气阀和冷却气进气口前的1#冷却空气阀；活性炭吸附箱以及其吸附进气口前的2#吸附进气阀、吸附出气口前的2#吸附出气阀、脱附进气口前的2#脱附进气阀、脱附出气口前的2#脱附出气阀和冷却气进气口前的1#氮气阀；1#鲜风风机及其出气口的1#补鲜风阀、2#鲜风风机及其出气口的2#补鲜风阀、1#冷风风机出气口的1#补冷风阀、2#冷风风机出气口的2#补冷风阀、1#排放管路上的1#排放阀、2#排放管道上的2#排放阀、回流出气口前的回流出气阀、达标排放口前的达标排放阀、单向阀，同时连接所述装备操控与数据可视化平台和无线信号模块。
上述一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备，其特征在于针对不同情况的无组织废气，能更换合适的集气罩的罩口，根据废气污染物种类、浓度和风量，自主切换管道，选择最佳处理路线，废气经收集后，经过进气气体检测模块检测污染物种类、浓度和风量，通过PLC控制系统控制阀门，使气体直接进入蓄热式燃烧装置燃烧，或进入分子筛浓缩蓄热燃烧路线、或进入活性炭催化氧化路线；当废气污染物浓度较高时，PLC控制系统依次开启蓄热式燃烧装置、1#燃烧风机、燃烧进气阀和1#排放阀，废气进入蓄热式燃烧装置直接燃烧；当废气污染物浓度不高、风量较大时，废气进入分子筛浓缩蓄热燃烧路线，PLC控制系统第一阶段依次开启吸附主风机、达标排放阀、1#吸附出气阀、分子筛吸附转轮、1#吸附进气阀，第二阶段依次开启蓄热式燃烧装置、1#燃烧风机、1#脱附进气阀、1#脱附出气阀、1#补鲜风阀和1#鲜风入口，第三阶段依次开启冷却空气装置和1#冷却空气阀，运行过程中2#3T传感器检测到温度过高开启1#冷风阀和1#补冷风风机，废气分别在分子筛转轮完成吸附和脱附，在蓄热式燃烧装置完成燃烧销毁；当废气污染物浓度不高，风量较小时，废气进入活性炭吸附催化氧化路线，PLC控制系统第一阶段依次开启吸附主风机、达标排放阀、2#吸附出气阀、活性炭吸附箱、2#吸附进气阀，第二阶段依次开启催化燃烧床、2#燃烧风机、2#脱附进气阀、2#脱附出气阀、2#补鲜风阀和2#补鲜风风机，第三阶段依次开启惰性气体安全保护气装置和1#氮气阀，运行过程中3#3T传感器检测到温度过高开启2#冷风阀和2#补冷风风机，废气分别在活性炭吸附箱完成吸附和脱附，在催化燃烧床完成燃烧销毁；运行过程中1#二次换热器和2#二次换热器吸收燃烧产生的余热，调控进入分子筛吸附转轮和活性炭吸附箱的吹脱气流。
可选择地，蓄热式燃烧装置内部储热体为蜂窝陶瓷。
可选择地，活性炭吸附箱内部可区分为4个或以上独立工作的吸附床层。
可选择地，各阀门采用电动控制球阀，有应急手动关闭装置。
可选择地，各风机为变频风机，通过电信号调节风机功率。
可选择地，3T传感器为可采集气体温度、风量、压力和污染物浓度数据。
本发明的有益效果是：1.本装备能够对根据进气中含有的污染物种类、浓度、温度和压力，智能切换管道，选择合理废气处理路线，处理范围覆盖大多数工业产生的有机废气。2.本装备系统全程由PLC控制系统自动控制，可实现一键启动、连锁联动控制，同时对装备各部分运行状态进行实时监测，根据废气排放标准调整装备运行参数，实现对运行质量评估和工艺在线优化。3.本装备针对分子筛浓缩蓄热燃烧系统和活性炭吸附催化氧化系统分别配备了冷却空气管路和惰性气体安全保护气管路，两条管路分别完成分子筛转轮与活性炭床脱附后的冷却工作，同时兼具防止超温燃烧的作用。4.本装备通过合理布置阻火器、泄爆阀、PID监测器和3T传感器，实现超限仪表报警、突发情况联锁设置，防止装备运行过程中因浓度超过爆炸下限、压力过高、VOCs泄露和设备超温产生的安全问题。
附图说明
图1为本发明一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备示意图。
集气罩1、过滤器2、进气气体检测模块3、燃烧进气阀4-1、1#吸附进气阀4-2、2#吸附进气阀4-3、1#脱附进气阀4-4、1#冷却空气阀4-5、1#氮气阀4-6、2#脱附出气阀4-7、1#补鲜风阀4-8、1#脱附进气阀4-9、1#吸附出气阀4-10、2#吸附出气阀4-11、2#脱附出气阀4-12、2#补鲜风阀4-13、1#冷风阀4-14、1#排放阀4-15、2#排放阀4-16、回流出气阀4-17、达标排放阀4-18、2#冷风阀4-19、单向阀4-20、冷却空气装置5、1#阻火器6-1、2#阻火器6-2、蓄热式燃烧装置7、1#3T传感器8-1、2#3T传感器8-2、3#3T传感器8-3、4#3T传感器8-4、5#3T传感器8-5、1#泄爆阀9-1、2#泄爆阀9-2、3#泄爆阀9-3、2#泄爆阀9-4、1#燃烧风机10-1、2#燃烧风机10-2、1#二次换热器11-1、2#二次换热器11-2、1#PID监测器12-1、2#PID监测器12-2、3#PID监测器12-3、4#PID监测器12-4、吸附主风机13、分子筛吸附转轮14、活性炭吸附箱15、催化燃烧床16、惰性气体安全保护气装置17、操控与数据可视化平台18、PLC控制系统19和无线信号模块20，1#补鲜风风机21-1，1#补冷风风机21-2，2#补冷风风机21-3，2#补鲜风风机21-4，1#鲜风入口22-1，1#冷风入口22-2，2#冷风入口22-3，2#鲜风入口22-4，达标排放口23，回流出气口24-1，回流进气口24-2，1#中间管路25-1，2#中间管路25-2，3#中间管路25-3，4#中间管路25-4，5#中间管路25-5，6#中间管路25-6，1#排放管路25-7，2#排放管路25-8。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
实施例
如图1所示，一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备，其特征在于：
它包括集气罩、过滤器、由PLC控制系统控制的分子筛浓缩蓄热燃烧路线和活性炭吸附催化氧化路线、在线实时检测系统、安全系统；装备操控与数据可视化平台和无线信号模块。
所述集气罩1通过法兰盘与进气管路连接，方便依据无组织废气排放情况拆卸、更换适合尺寸的集气罩，提高对无组织排放废气的收集效率。
所述过滤器2的进气口与集气罩1相连，所述过滤器2的出气口通过1#中间管路25-1分别与蓄热式燃烧装置7的进气口、分子筛吸附转轮14的进气口和活性炭吸附箱15的吸附进气口相连，所述1#中间管路25-1依次设置进气气体检测模块3、单向阀4-20和回流进气口24-2，能截留不允许进入装备的物质，保护主要处理单元，保障废气处理效率。
所述分子筛浓缩蓄热燃烧路线包括分子筛吸附转轮14、蓄热式燃烧装置7、1#二次换热器11-1、1#燃烧风机10-1、吸附主风机13和冷却空气装置5；其中所述蓄热式燃烧装置7的进气口分别连接过滤器2的出气口，蓄热式燃烧装置7的出气口通过2#中间管路25-2连接1#燃烧风机10-1的进气口，在2#中间管路25-2上连接有1#鲜风入口22-1，1#鲜风入口22-1依次连接1#补鲜风阀4-8和1#鲜风入口21-1；所述分子筛吸附转轮14的吸附进气口连接过滤器2的出气口，分子筛吸附转轮14的吸附出气口连接活性炭吸附箱15的吸附出气口后汇入吸附主风机13的进气口，分子筛吸附转轮14的脱附进气口与1#二次换热器11-1出气口相连，分子筛吸附转轮14的脱附出气口连接蓄热式燃烧装置7的进气口，分子筛吸附转轮14的冷却空气进气口连接冷却空气装置5，1#二次换热器11-1的进气口连接1#燃烧风机10-1的出气口，1#燃烧风机10-1的出气口通过3#中间管路25-3连接分子筛吸附转轮14的脱附进气口，3#中间管路25-3连接1#冷风入口22-2，1#冷风入口22-2依次连接1#冷风阀4-14和1#补冷风风机21-2，3#中间管路25-3通过1#排放管路25-7连接吸附主风机13的出气口。
所述的一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备，其特征在于所述活性炭吸附催化氧化路线包括活性炭吸附箱15、催化燃烧床16、2#二次换热器11-2、2#燃烧风机10-2、吸附主风机13和惰性气体安全保护气装置17；其中所述活性炭吸附箱15的吸附进气口通过1#中间管路25-1连接过滤器2的出气口，活性炭吸附箱15的吸附出气口连接分子筛吸附转轮14的吸附出气口后汇入吸附主风机13的进气口，活性炭吸附箱15的脱附进气口与2#二次换热器11-2的出气口相连，活性炭吸附箱15的脱附出气口连接催化燃烧床16的进气口，活性炭吸附箱15的冷却空气进气口连接惰性气体安全保护气装置17，催化燃烧床16的出气口通过5#中间管路25-5连接2#燃烧风机10-2的进气口，5#中间管路25-5依次连接2#二次换热器11-2、2#燃烧风机10-2、4#PID监测器12-4、2#补鲜风阀4-13和2#补鲜风风机21-4后再连接有2#鲜风入口22-4依次连接2#补鲜风阀4-13和2#补鲜风风机21-4；2#二次换热器11-2的进气口通过4#中间管路25-4连接2#燃烧风机10-2的出气口，2#燃烧风机10-2的出气口连接活性炭吸附箱15的脱附进气口，2#冷风入口22-3依次连接2#补冷风风机21-3和2#冷风阀4-19，4#中间管路25-4通过2#排放管路25-8连接吸附主风机13的出气口。
所述吸附主风机13的进气口分别连接分子筛吸附转轮14的吸附出气口和活性炭吸附箱15的吸附出气口，吸附主风机13的出气口通过1#排放管路25-7连接1#二次换热器11-1的出气口、通过2#排放管路25-8连接2#二次换热器的出气口后，通过6#中间管路25-6分别连接达标排放口23和回流出气口24-1，在6#中间管路25-6上安装了5#3T传感器8-5，达标排放口23直接将达标气体排入大气，回流出气口24-1连接位于单向阀4-20后端的回流进气口24-2。
所述在线实时监测系统，包括设置在过滤器2后端和单向阀4-20前端的进气气体检测模块3、蓄热式燃烧装置7内的1#3T传感器8-1、分子筛吸附转轮14内的2#3T传感器8-2、活性炭吸附箱15内的3#3T传感器8-3、催化燃烧床16内的4#3T传感器8-4和设置在最终排放管道前端的5#3T传感器8-5，能实时收集装备各部分管道或处理单元中的废气污染物种类、浓度、压力、温度和风量数据，并通过有线连接将数据传输至所述PLC控制系统19。
所述安全系统，包括设置在蓄热式燃烧装置7前后的1#阻火器6-1、催化燃烧床16前后的2#阻火器6-2、1#阻火器后的1#泄爆阀9-1、1#吸附出气阀4-10前的2#泄爆阀9-2、2#吸附出气阀4-11前的3#泄爆阀9-3、2#阻火器6-2后的2#泄爆阀9-4、1#燃烧风机10-1前的1#PID监测器12-1、1#吸附出气阀4-10后的2#PID监测器12-2、2#吸附出气阀4-11后的3#PID监测器12-3、2#燃烧风机10-1前的4#PID监测器12-4；分子筛吸附转轮14的冷却空气进气口连接冷却空气装置5，活性炭吸附箱15的冷却空气进气口连接活性炭吸附催化氧化路线中的惰性气体安全保护气装置17。
所述PLC控制系统19通过有线连接所述在线实时检测系统中的各传感器以获得装备的各部分管道或处理单元中的废气污染物种类、浓度、压力、温度以及风量数据，处理废气污染物种类、浓度、压力、温度以及风量数据后形成控制信号、并将此控制信号通过有线传输至所述蓄热燃烧装置7以及其进气口前的燃烧进气阀4-1；分子筛吸附转轮14以及其吸附进气口前的1#吸附进气阀4-2、吸附出气口前的1#吸附出气阀4-10、脱附进气口前的1#脱附进气阀4-9、脱附出气口前的1#脱附出气阀4-4和冷却气进气口前的1#冷却空气阀4-5；活性炭吸附箱15以及其吸附进气口前的2#吸附进气阀4-3、吸附出气口前的2#吸附出气阀4-11、脱附进气口前的2#脱附进气阀4-12、脱附出气口前的2#脱附出气阀4-7和冷却气进气口前的1#氮气阀4-6；1#鲜风风机21-1及其出气口的1#补鲜风阀4-8、2#鲜风风机21-4及其出气口的2#补鲜风阀4-13、1#冷风风机21-2出气口的1#补冷风阀4-14、2#冷风风机21-3出气口的2#补冷风阀4-19、1#排放管路25-7上的1#排放阀4-15、2#排放管道25-7上的2#排放阀4-16、回流出气口24-1前的回流出气阀4-17、达标排放口23前的达标排放阀4-18、单向阀4-20，同时连接所述装备操控与数据可视化平台18和无线信号模块20。
针对不同情况的无组织废气，能更换合适的集气罩1的罩口，根据废气污染物种类、浓度和风量，自主切换管道，选择最佳处理路线，废气经收集后，经过进气气体检测模块3检测污染物种类、浓度和风量，通过PLC控制系统19控制阀门，使气体直接进入蓄热式燃烧装置7燃烧，或进入分子筛浓缩蓄热燃烧路线、或进入活性炭催化氧化路线；当废气污染物浓度较高时，PLC控制系统19依次开启蓄热式燃烧装置7、1#燃烧风机10-1、燃烧进气阀4-1和1#排放阀4-15，废气进入蓄热式燃烧装置7直接燃烧；当废气污染物浓度不高、风量较大时，废气进入分子筛浓缩蓄热燃烧路线，PLC控制系统19第一阶段依次开启吸附主风机13、达标排放阀4-18、1#吸附出气阀4-10、分子筛吸附转轮14、1#吸附进气阀4-2，第二阶段依次开启蓄热式燃烧装置7、1#燃烧风机10-1、1#脱附进气阀4-9、1#脱附出气阀4-4、1#补鲜风阀4-8和1#鲜风入口21-1，第三阶段依次开启冷却空气装置5和1#冷却空气阀4-5，运行过程中2#3T传感器8-2检测到温度过高开启1#冷风阀4-14和1#补冷风风机21-2，废气分别在分子筛转轮14完成吸附和脱附，在蓄热式燃烧装置7完成燃烧销毁；当废气污染物浓度不高，风量较小时，废气进入活性炭吸附催化氧化路线，PLC控制系统19第一阶段依次开启吸附主风机13、达标排放阀4-18、2#吸附出气阀4-11、活性炭吸附箱15、2#吸附进气阀4-3，第二阶段依次开启催化燃烧床16、2#燃烧风机10-2、2#脱附进气阀4-12、2#脱附出气阀4-7、2#补鲜风阀4-13和2#补鲜风风机21-4，第三阶段依次开启惰性气体安全保护气装置17和1#氮气阀4-6，运行过程中3#3T传感器8-3检测到温度过高开启2#冷风阀4-19和2#补冷风风机21-3，废气分别在活性炭吸附箱16完成吸附和脱附，在催化燃烧床16完成燃烧销毁；运行过程中1#二次换热器11-1和2#二次换热器11-2吸收燃烧产生的余热，调控进入分子筛吸附转轮14和活性炭吸附箱15的吹脱气流。
具体地说，本发明所述的一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备，它包括：集气罩、过滤器、由PLC控制系统控制的分子筛浓缩蓄热燃烧路线和活性炭吸附催化氧化路线、在线实时检测系统、安全系统；装备操控与数据可视化平台和无线信号模块。
所述的分子筛浓缩蓄热燃烧路线包括分子筛吸附转轮14、蓄热式燃烧装置7、1#二次换热器11-1、1#燃烧风机10-1、吸附主风机13和冷却空气装置5。其中所述蓄热式燃烧装置7的进气口连接过滤器2的出气口和分子筛吸附转轮14的脱附出气口，蓄热式燃烧装置7的出气口通过2#中间管路25-2连接1#燃烧风机10-1的进气口，2#中间管路25-2连接1#鲜风入口22-1，1#鲜风入口22-1依次连接1#补鲜风阀4-8和1#鲜风入口21-1；所述分子筛吸附转轮14的吸附进气口连接过滤器2的出气口，分子筛吸附转轮14的吸附出气口连接活性炭吸附箱15的吸附出气口后汇入吸附主风机13的进气口，分子筛吸附转轮14的脱附进气口与1#二次换热器11-1出气口相连，分子筛吸附转轮14的脱附出气口连接蓄热式燃烧装置7的进气口，分子筛吸附转轮14的冷却空气进气口连接冷却空气装置5，1#二次换热器11-1的进气口连接1#燃烧风机10-1的出气口，1#燃烧风机10-1的出气口通过3#中间管路25-3连接分子筛吸附转轮14的脱附进气口，3#中间管路25-3连接1#冷风入口22-2，1#冷风入口22-2依次连接1#冷风阀4-14和1#补冷风风机21-2，3#中间管路25-3通过1#排放管路25-7连接吸附主风机13出气口。
所述的活性炭吸附催化氧化路线包括活性炭吸附箱15、催化燃烧床16、2#二次换热器11-2、2#燃烧风机10-2、吸附主风机13和惰性气体安全保护气装置17，其中的惰性气体优选氮气。活性炭吸附箱15的吸附出气口连接分子筛吸附转轮14的吸附出气口后汇入吸附主风机13的进气口，活性炭吸附箱15的脱附进气口与2#二次换热器11-2的出气口相连，活性炭吸附箱15的脱附出气口连接催化燃烧床16的进气口，活性炭吸附箱15的冷却空气进气口连接惰性气体安全保护气装置17，所述催化燃烧床16的进气口连接活性炭吸附箱15的脱附出气口，催化燃烧床16的出气口通过5#中间管路25-5连接2#燃烧风机10-2进气口，5#中间管路25-5连接2#鲜风入口22-4依次连接2#补鲜风阀4-13和2#补鲜风风机21-4；2#二次换热器11-2的进气口通过4#中间管路25-4连接2#燃烧风机10-2的出气口，2#燃烧风机10-2的出气口连接活性炭吸附箱15的脱附进气口，2#冷风入口22-3依次连接2#冷风阀4-19和2#补冷风风机21-3，4#中间管路25-4通过2#排放管路25-8连接吸附主风机13出气口。
所述的在线实时监测系统，包括设置在过滤器2后端单向阀4-20前端的进气气体检测模块3、蓄热式燃烧装置7内的1#3T传感器8-1、分子筛吸附转轮14内的2#3T传感器8-2、活性炭吸附箱15内的3#3T传感器8-3、催化燃烧床16内的4#3T传感器8-4和设置在最终排放管道前端的5#3T传感器8-5，可实时收集装备各部分管道或处理单元中的废气污染物种类、浓度、压力、温度以及风量数据，并通过有线连接将数据传输至所述PLC控制系统19。
所述的安全系统，包括设置在蓄热式燃烧装置7前后的1#阻火器6-1、催化燃烧床16前后的2#阻火器6-2、1#阻火器后的1#泄爆阀9-1、1#吸附出气阀4-10前的2#泄爆阀9-2、2#吸附出气阀4-11前的3#泄爆阀9-3、2#阻火器6-2后的2#泄爆阀9-4、1#燃烧风机10-1前的1#PID监测器12-1、1#吸附出气阀4-10后的2#PID监测器12-2、2#吸附出气阀4-11后的3#PID监测器12-3、2#燃烧风机10-1前的4#PID监测器12-4；分子筛吸附转轮14冷却空气进气口连接冷却空气装置5，中间管路设置1#冷却空气阀4-5，活性炭吸附箱15冷却空气进气口连接惰性气体安全保护气装置17，中间管路设置1#氮气阀4-6。
所述的PLC控制系统19通过有线连接所述在线实时检测系统中各传感器获得装备各部分管道或处理单元中的废气污染物种类、浓度、压力、温度以及风量数据，处理数据后将控制信号通过有线传输至所述蓄热式燃烧装置7以及其进气口前的燃烧进气阀4-1；分子筛吸附转轮14以及其吸附进气口前的1#吸附进气阀4-2、吸附出气口前的1#吸附出气阀4-10、脱附进气口前的1#脱附进气阀4-9、脱附出气口前的1#脱附出气阀4-4和冷却气进气口前的1#冷却空气阀4-5；活性炭吸附箱15以及其吸附进气口前的2#吸附进气阀4-3、吸附出气口前的2#吸附出气阀4-11、脱附进气口前的2#脱附进气阀4-12、脱附出气口前的2#脱附出气阀4-7和冷却气进气口前的1#氮气阀4-6；1#鲜风风机21-1及其出气口的1#补鲜风阀4-8、2#鲜风风机21-4及其出气口的2#补鲜风阀4-13、1#冷风风机21-2出气口的1#补冷风阀4-14、2#冷风风机21-3出气口的2#补冷风阀4-19、1#排放管路25-7上的1#排放阀4-15、2#排放管道25-7上的2#排放阀4-16、回流出气口24-1前的回流出气阀4-17、达标排放口23前的达标排放阀4-18、单向阀4-20，同时连接所述装备操控与数据可视化平台18和无线信号模块20。
在本实施例中，一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备还包括集气罩1通过法兰盘与进气管路连接，方便依据无组织废气排放情况拆卸、更换适合尺寸的集气罩，提高对无组织排放废气的收集效率。
过滤器2的进气口与集气罩1相连，所述过滤器2的出气口通过1#中间管路25-1分别与蓄热式燃烧装置7的进气口、分子筛吸附转轮14的吸附进气口和活性炭吸附箱15的吸附进气口相连，所述1#中间管路25-1依次设置进气气体检测模块3、单向阀4-20和回流进气口24-2，能截留不允许进入装备的物质，保护主要处理单元，保障废气处理效率。
吸附主风机13的进气口连接分子筛吸附转轮14吸附出气口和活性炭吸附箱15吸附出气口，吸附主风机13的出气口通过1#排放管路25-7连接1#二次换热器11-1的出气口、通过2#排放管路25-8连接2#二次换热器的出气口后，通过6#中间管路25-6分别连接达标排放口23和回流出气口24-1，1#排放管路25-7上安装了1#排放阀4-15、2#排放管路25-8上安装了2#排放阀4-16、6#中间管路25-6上安装了5#3T传感器8-5，达标排放口23前安装了达标排放阀4-18，回流出气口24-1前安装了回流出气阀4-17，达标排放口23直接将达标气体排入大气，回流出气口24-1连接位于单向阀4-20后端的回流进气口24-2。
本发明一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备的工作方法如下：
废气经集气罩1收集后，在风机的带动下，废气经过过滤器2去除不允许进入装备的物质后，在进气气体检测模块20完成对废气污染物种类、浓度、温度、风量气体数据收集后传输至PLC控制系统19，PLC控制系统19根据废气数据，选择处理路线：
当废气污染物浓度超过1500mg/m3时，1#吸附进气阀4-2、2#吸附进气阀4-3关闭，废气直接进入蓄热式燃烧装置7：开启蓄热式燃烧装置7完成预热工作，使炉内温度达到正常工作要求温度760℃以上，按顺序分别启动1#燃烧风机10-1、打开燃烧进气阀4-1和1#排放阀4-15，废气直接在蓄热式燃烧装置7中燃烧销毁，处理过程中PLC控制系统19根据1#3T传感器8-1收集的污染物浓度、温度、压力数据，调控1#燃烧风机10-1功率。
当废气污染物浓度低于1500mg/m3，且风量较大时，燃烧进气阀4-1、2#吸附进气阀4-2关闭，废气直接进入分子筛浓缩蓄热燃烧路线：
具体地，装置启停顺序：首先开启分子筛吸附转轮14（共分为12区，其中10个区处于吸附段、另外两个区分别处于脱附段和冷却段，处理过程按照吸附、脱附、冷却顺序进行）、开启蓄热式燃烧装置7完成预热工作，使炉内温度达到正常工作要求温度760℃以上、开启冷却空气装置5，进一步开启吸附主风机13和1#燃烧风机10-1，同时依次打开1#吸附出气阀4-10、达标排放阀4-18、1#脱附进气阀4-9、1#脱附出气阀4-4。
具体地，废气走向：吸附气流在吸附主风机13的带动下，由1#吸附进气阀4-2进入分子筛吸附转轮14完成对污染物的吸附，净化后的洁净空气由1#吸附出气阀4-10排出，进入吸附主风机13，最后通过达标排放口23进入大气，达标排放口23前的5#3T传感器8-5实时采集气体数据，若出气中污染物浓度高于排放上限50mg/m3时，则关闭达标排放阀4-18，打开回流出气阀4-17，气体重新回到系统，进入分子筛吸附转轮14处理，重复以上步骤，直至达标排放；吸附区完成吸附后转至脱附区，开启1#补鲜风风机21-1和1#鲜风阀4-8，引入新鲜空气形成脱附气流，脱附气流在1#燃烧风机10-1的带动下，由1#脱附进气阀4-9进入分子筛吸附转轮14，将污染物吹脱并跟随气流通过1#脱附出气阀4-4进入蓄热式燃烧装置7，再通过1#燃烧风机10-1和1#二次换热器11-1后，由1#脱附进气阀4-9回到分子筛吸附转轮14，由此构成内循环，废气重复以上步骤在管道内循环，经1#3T传感器8-1检测达标后，开启1#排放阀4-15和达标排放阀4-18，达标气体通过达标排放口23进入大气，运行过程打开1#补冷风风机21-2和1#冷风阀4-14控制进入分子筛吸附转轮14的气流维持在180-190℃；冷却区，冷却气流由冷却空气装置5产生，经1#冷却空气阀4-5进入分子筛吸附转轮14。
当废气污染物浓度低于1500mg/m3，且风量较小时，燃烧进气阀4-1、1#吸附进气阀4-1关闭，废气直接进入活性炭吸附催化氧化路线：
具体地，装置启停顺序：首先开启活性炭吸附箱15（4个独立工作的吸附床层，3个处于吸附状态，1个处于脱附状态）、开启催化燃烧床16完成预热工作，使炉内温度达到正常工作要求温度250℃以上、开启惰性气体安全保护气装置17，进一步开启吸附主风机13和2#燃烧风机10-2，同时依次打开2#吸附出气阀4-11、达标排放阀4-18、2#脱附进气阀4-12、2#脱附出气阀4-7。
具体地，废气走向：吸附气流在吸附主风机13的带动下，由2#吸附进气阀4-3进入活性炭吸附箱15完成对污染物的吸附，净化后的洁净空气由2#吸附出气阀4-11排出，进入吸附主风机13，最后通过达标排放口23进入大气，达标排放口23前的5#3T传感器8-5实时采集气体数据，若出气中污染物浓度高于排放上限50mg/m3时，则关闭达标排放阀4-18，打开回流出气阀4-17，气体重新回到系统，进入活性炭吸附箱15处理，重复以上步骤，直至达标排放；吸附区完成吸附后转至脱附区，开启2#补鲜风风机21-4和2#鲜风阀4-13，引入新鲜空气形成脱附气流，脱附气流在2#燃烧风机10-2的带动下，由2#脱附进气阀4-12进入活性炭吸附箱15，将污染物吹脱并跟随气流通过2#脱附出气阀4-7进入催化燃烧床16，再通过2#燃烧风机10-2和2#二次换热器11-2后，由2#脱附进气阀4-12回到活性炭吸附箱15，由此构成内循环，废气重复以上步骤在管道内循环，经4#3T传感器8-4检测达标后，开启2#排放阀4-16和达标排放阀4-18，运行过程打开2#补冷风风机21-3和2#冷风阀4-19控制进入活性炭吸附箱15的气流温度低于120℃；冷却气流由惰性气体安全保护气装置17产生，经1#氮气阀4-6进入活性炭吸附箱15。
具体地，将进入主要处理单元的污染物浓度与燃烧风机运行功率进行联锁，设定多个污染物浓度预设值，当污染物浓度高于预设值时，PLC控制系统19自动调节燃烧风机运行功率目标值，加快废气循环燃烧速度，控制风机处于最高效的工作状态下，减小风机功率的损耗，降低了能耗，提高了废弃处理的稳定性；将进入分子筛吸附转轮14和活性炭吸附箱15的脱附气流温度与冷风风机功率进行联锁，设定废气温度预设值，当废气温度高于预设值时，PLC控制系统自动调节冷风风机运行功率目标值，增加冷风进入量，降低废气温度。
本发明一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备还包括针对主要处理单元设置的安全系统：设置在燃烧装置前后的阻火器，可防止出现明火进入管道；
在管道上安装压力小于管道承受应力的泄爆阀，当压力过高时，主动排压，防止管道破裂；设置在风机前的PID监测器，当出现废气泄漏时，主动报警，当发生突发情况，废气泄漏且浓度超过25%爆炸下限时，PID监测器主动报警，并联锁PLC控制器19自动关停装备，防止设备爆炸。
本发明一种挥发性有机物高效净化关键技术集成及一体化治理装备还包括与PLC控制系统19连接的装备操控与数据可视化平台18和无线信号模块20，在装备操作与可视化平台18上可查看装备各个单元运行状况，同时通过操作界面调整设备运行参数；通过无线信号模块20传输数据，可以在包括手机和电脑移动终端实现对装备的启停与运行状态监测。

Claims (8)

1.一种挥发性有机物高效净化一体化治理装备，其特征在于
它包括集气罩、过滤器、由PLC控制系统控制的分子筛浓缩蓄热燃烧路线和活性炭吸附催化氧化路线、在线实时检测系统、安全系统；装备操控与数据可视化平台和无线信号模块；
所述分子筛浓缩蓄热燃烧路线包括分子筛吸附转轮、蓄热式燃烧装置、1#二次换热器、1#燃烧风机、吸附主风机和冷却空气装置；其中所述蓄热式燃烧装置的进气口分别连接过滤器的出气口，蓄热式燃烧装置的出气口通过2#中间管路连接1#燃烧风机的进气口，在2#中间管路上连接有1#鲜风入口，1#鲜风入口依次连接1#补鲜风阀和1#鲜风入口；所述分子筛吸附转轮的吸附进气口连接过滤器的出气口，分子筛吸附转轮的吸附出气口连接活性炭吸附箱的吸附出气口后汇入吸附主风机的进气口，分子筛吸附转轮的脱附进气口与1#二次换热器出气口相连，分子筛吸附转轮的脱附出气口连接蓄热式燃烧装置的进气口，分子筛吸附转轮的冷却空气进气口连接冷却空气装置，1#二次换热器的进气口连接1#燃烧风机的出气口，1#燃烧风机的出气口通过3#中间管路连接分子筛吸附转轮的脱附进气口，3#中间管路连接1#冷风入口，1#冷风入口依次连接1#冷风阀和1#补冷风风机，3#中间管路通过1#排放管路连接吸附主风机的出气口；
所述活性炭吸附催化氧化路线包括活性炭吸附箱、催化燃烧床、2#二次换热器、2#燃烧风机、吸附主风机和惰性气体安全保护气装置；其中所述活性炭吸附箱的吸附进气口通过1#中间管路连接过滤器的出气口，活性炭吸附箱的吸附出气口连接分子筛吸附转轮的吸附出气口后汇入吸附主风机的进气口，活性炭吸附箱的脱附进气口与2#二次换热器的出气口相连，活性炭吸附箱的脱附出气口连接催化燃烧床的进气口，活性炭吸附箱的冷却空气进气口连接惰性气体安全保护气装置，催化燃烧床的出气口通过5#中间管路连接2#燃烧风机的进气口，5#中间管路依次连接2#二次换热器、2#燃烧风机、4#PID监测器、2#补鲜风阀和2#补鲜风风机后再连接有2#鲜风入口依次连接2#补鲜风阀和2#补鲜风风机；2#二次换热器的进气口通过4#中间管路连接2#燃烧风机的出气口，2#燃烧风机的出气口连接活性炭吸附箱的脱附进气口，2#冷风入口依次连接2#补冷风风机和2#冷风阀，4#中间管路通过2#排放管路连接吸附主风机的出气口。
2.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物高效净化一体化治理装备，其特征在于所述集气罩通过法兰盘与进气管路连接，方便依据无组织废气排放情况拆卸、更换适合尺寸的集气罩，提高对无组织排放废气的收集效率。
3.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物高效净化一体化治理装备，其特征在于所述过滤器的进气口与集气罩相连，所述过滤器的出气口通过1#中间管路分别与蓄热式燃烧装置的进气口、分子筛吸附转轮的吸附进气口和活性炭吸附箱的吸附进气口相连，所述1#中间管路依次设置进气气体检测模块、单向阀和回流进气口，能截留不允许进入装备的物质，保护主要处理单元，保障废气处理效率。
4.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物高效净化一体化治理装备，其特征在于所述吸附主风机的进气口分别连接分子筛吸附转轮的吸附出气口和活性炭吸附箱的吸附出气口，吸附主风机的出气口通过1#排放管路连接1#二次换热器的出气口、通过2#排放管路连接2#二次换热器的出气口后，通过6#中间管路分别连接达标排放口和回流出气口，在6#中间管路上安装了5#3T传感器，达标排放口直接将达标气体排入大气，回流出气口连接位于单向阀后端的回流进气口。
5.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物高效净化一体化治理装备，其特征在于在线实时检测系统，包括设置在过滤器后端和单向阀前端的进气气体检测模块、蓄热式燃烧装置内的1#3T传感器、分子筛吸附转轮内的2#3T传感器、活性炭吸附箱内的3#3T传感器、催化燃烧床内的4#3T传感器和设置在最终排放管道前端的5#3T传感器，能实时收集装备各部分管道或处理单元中的废气污染物种类、浓度、压力、温度和风量数据，并通过有线连接将数据传输至所述PLC控制系统。
6.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物高效净化一体化治理装备，其特征在于所述安全系统，包括设置在蓄热式燃烧装置前后的1#阻火器、催化燃烧床前后的2#阻火器、1#阻火器后的1#泄爆阀、1#吸附出气阀前的2#泄爆阀、2#吸附出气阀前的3#泄爆阀、2#阻火器后的2#泄爆阀、1#燃烧风机前的1#PID监测器、1#吸附出气阀后的2#PID监测器、2#吸附出气阀后的3#PID监测器、2#燃烧风机前的4#PID监测器；分子筛吸附转轮的冷却空气进气口连接冷却空气装置，活性炭吸附箱的冷却空气进气口连接活性炭吸附催化氧化路线中的惰性气体安全保护气装置。
7.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物高效净化一体化治理装备，其特征在于所述PLC控制系统通过有线连接所述在线实时检测系统中的各传感器以获得装备的各部分管道或处理单元中的废气污染物种类、浓度、压力、温度以及风量数据，处理废气污染物种类、浓度、压力、温度以及风量数据后形成控制信号、并将此控制信号通过有线传输至所述蓄热式燃烧装置以及其进气口前的燃烧进气阀；分子筛吸附转轮以及其吸附进气口前的1#吸附进气阀、吸附出气口前的1#吸附出气阀、脱附进气口前的1#脱附进气阀、脱附出气口前的1#脱附出气阀和冷却气进气口前的1#冷却空气阀；活性炭吸附箱以及其吸附进气口前的2#吸附进气阀、吸附出气口前的2#吸附出气阀、脱附进气口前的2#脱附进气阀、脱附出气口前的2#脱附出气阀和冷却气进气口前的1#氮气阀；1#鲜风风机及其出气口的1#补鲜风阀、2#鲜风风机及其出气口的2#补鲜风阀、1#冷风风机出气口的1#补冷风阀、2#冷风风机出气口的2#补冷风阀、1#排放管路上的1#排放阀、2#排放管道上的2#排放阀、回流出气口前的回流出气阀、达标排放口前的达标排放阀、单向阀，同时连接所述装备操控与数据可视化平台和无线信号模块。
8.根据权利要求1至7任一所述的一种挥发性有机物高效净化一体化治理装备，其特征在于针对不同情况的无组织废气，能更换集气罩的罩口，根据废气污染物种类、浓度和风量，自主切换管道，选择最佳处理路线，废气经收集后，经过进气气体检测模块检测污染物种类、浓度和风量，通过PLC控制系统控制阀门，使气体直接进入蓄热式燃烧装置燃烧，或进入分子筛浓缩蓄热燃烧路线、或进入活性炭催化氧化路线；当废气污染物浓度高时，PLC控制系统依次开启蓄热式燃烧装置、1#燃烧风机、燃烧进气阀和1#排放阀，废气进入蓄热式燃烧装置直接燃烧；当废气污染物浓度不高、风量大时，废气进入分子筛浓缩蓄热燃烧路线，PLC控制系统第一阶段依次开启吸附主风机、达标排放阀、1#吸附出气阀、分子筛吸附转轮、1#吸附进气阀，第二阶段依次开启蓄热式燃烧装置、1#燃烧风机、1#脱附进气阀、1#脱附出气阀、1#补鲜风阀和1#鲜风入口，第三阶段依次开启冷却空气装置和1#冷却空气阀，运行过程中2#3T传感器检测到温度过高开启1#冷风阀和1#补冷风风机，废气分别在分子筛转轮完成吸附和脱附，在蓄热式燃烧装置完成燃烧销毁；当废气污染物浓度不高，风量小时，废气进入活性炭吸附催化氧化路线，PLC控制系统第一阶段依次开启吸附主风机、达标排放阀、2#吸附出气阀、活性炭吸附箱、2#吸附进气阀，第二阶段依次开启催化燃烧床、2#燃烧风机、2#脱附进气阀、2#脱附出气阀、2#补鲜风阀和2#补鲜风风机，第三阶段依次开启惰性气体安全保护气装置和1#氮气阀，运行过程中3#3T传感器检测到温度过高开启2#冷风阀和2#补冷风风机，废气分别在活性炭吸附箱完成吸附和脱附，在催化燃烧床完成燃烧销毁；运行过程中1#二次换热器和2#二次换热器吸收燃烧产生的余热，调控进入分子筛吸附转轮和活性炭吸附箱的吹脱气流。
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