CN114733309B - 一种VOCs有机废气高效净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及净化装置技术领域，尤其是涉及一种VOCs有机废气高效净化装置，包括具有工作腔的塔体，所述塔体的工作腔分为依次连通的喷淋区、UV光解区、冷凝区以及吸附区，所述喷淋区沿塔体轴向延伸，所述UV光解区、冷凝区和吸附区围绕喷淋区分布；所述塔体上开设有进气口和出气口，所述进气口和出气口位于塔体下部，所述进气口和喷淋区的进气端连通，所述出气口和吸附区的出气端连通，结构设计合理，巧妙的将喷淋、UV光解、冷凝、吸附集成一体，各种处理方式优劣互补，对VOCs有机废气进行多级净化，大大提高了净化效果，应用范围广；废气流道采用夹套的方式布置，从中央向外围流动，减少装置占地面积。

Description

一种VOCs有机废气高效净化装置
技术领域
本发明涉及净化装置技术领域，尤其是涉及一种VOCs有机废气高效净化装置。
背景技术
VOCs(volatile organic compounds)挥发性有机物，根据世界卫生组织(WHO)的定义，指常温下饱和蒸汽压大于133.32Pa、常压下沸点在50-260℃以下的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机化合物。近年，随着工业的发展，工业生产中产生的VOCs有机废气量逐年增加，其成分极其复杂且产量大，对人类的健康和环境造成了巨大的威胁，另外，随着政府日益提倡的大气污染治理问题，其监管力度进一步加大，因此，如何高效的净化VOCs有机废气的问题显得尤为重要。
目前工业上常用的净化技术有吸附、吸收、冷凝、喷淋、燃烧、等离子、UV光解等方法处理VOCs有机废气，但是上述方法大都存在效率低、成本高、净化效果不理想等问题。如喷淋法，喷淋效果不佳，对废气处理不充分；UV光解法，仅适用低浓度废气净化，且现有的UV光解装置光线分布不均，难以全方位净化气体；冷凝法，废气冷凝时间短，冷凝效果不理想；活性炭吸附，传统装置存在更换活性炭困难的问题。综上，单独的VOCs有机废气净化技术都存在各自的优缺点，无法保证净化效率，因此，把多种技术巧妙地结合起来，各种处理方式优劣互补，将是一种高效且应用广泛处理方式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中常用的净化技术有吸附、吸收、冷凝、喷淋、燃烧、等离子、UV光解等方法处理VOCs有机废气，但是上述方法大都存在效率低、成本高、净化效果不理想的问题，提供一种VOCs有机废气高效净化装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种VOCs有机废气高效净化装置，包括具有工作腔的塔体，所述塔体的工作腔分为依次连通的喷淋区、UV光解区、冷凝区以及吸附区，所述喷淋区沿塔体轴向延伸，所述UV光解区、冷凝区和吸附区围绕喷淋区分布；
所述塔体上开设有进气口和出气口，所述进气口和出气口位于塔体下部，所述进气口和喷淋区的进气端连通，所述出气口和吸附区的出气端连通，结构设计合理，巧妙的将喷淋、UV光解、冷凝、吸附集成一体，各种处理方式优劣互补，对VOCs有机废气进行多级净化，大大提高了净化效果，应用范围广；废气流道采用夹套的方式布置，从中央向外围流动，减少装置占地面积。
为了解决废气传输的问题，进一步包括所述UV光解区、冷凝区和吸附区从上往下依次排列。
为了解决如何实现喷淋区内废气处理的问题，进一步包括所述喷淋区内安装有内流道管、喷淋组件、循环管、集液池、气液分离器以及若干隔流盘；
所述集液池安装在所述塔体的底部，所述内流道管的出液端和集液池连通，所述内流道管和集液池固定连接，所述内流道管的出气端和塔体内顶端之间具有间隙，所述进气口和内流道管下部连通；
所述喷淋组件、隔流盘和气液分离器均安装在内流道管内，所述喷淋组件沿内流道管轴向延伸；
所述隔流盘沿内流道管轴向间隔分布，所述气液分离器位于喷淋组件上方；
所述循环管的进液端和集液池连通，所述循环管的出液端和喷淋组件的进液端固定连接，所述循环管上安装有用于将集液池内液体输入喷淋组件内的循环泵。
为了解决如何提高喷淋效率的问题，进一步包括所述喷淋组件包括主流管以及若干喷淋盘，所述喷淋盘外周上间隔安装有若干第一喷嘴，所述喷淋盘底面沿其周向间隔布置有若干第二喷嘴，所述主流管沿轴向延伸，所述第一喷嘴为扇形喷嘴，所述第二喷嘴为锥形喷嘴，相邻两个隔流盘之间均安装有至少一个喷淋盘。
为了解决如何提高废气流动的问题，进一步包括所述隔流盘的上表面为凹面，所述隔流盘的下表面为凸面。
为了解决如何实现UV光解区内废气处理的问题，进一步包括所述UV光解区包括UV灯管架、若干UV大灯管以及若干UV小灯管，所述UV大灯管和UV小灯管均沿灯管架轴向间隔分布并呈竖直状态，且UV小灯管位于UV大灯管和UV灯管架的中心之间。
为了解决如何实现冷凝区内废气处理的问题，进一步包括所述冷凝区包括冷凝介质进口、冷凝介质出口、上管板、下管板、若干上扰流板、若干下扰流板以及若干冷凝管；
所述冷凝介质进口和冷凝介质出口均开设在塔体上，且冷凝介质进口和冷凝介质出口均匀冷凝区连通；
所述冷凝管绕喷淋区周向间隔安装在上管板和下管板之间，所述冷凝管的输入端和UV光解区连通，所述冷凝管的输出端和吸附区连通，所述冷凝管为S形；
所述上管板和下管板均固定在塔体内，将塔体的工作腔分隔形成冷凝区，所述上扰流板呈环形偏心布置在上管板底面，所述下扰流板呈环形偏心布置在下管板顶面，相邻两个冷凝管之间均设置有上扰流板和下扰流板，相邻两个冷凝管之间的上扰流板和下扰流板呈60°夹角。
为了解决如何实现吸附区内废气处理的问题，进一步包括所述吸附区包括转动盒、不锈钢网、转轴以及活性炭，转动盒通过转轴连接塔体，所述转轴固定在塔体上，所述的转动盒下端设置有不锈钢网，所述转动盒内填充有活性炭。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种VOCs有机废气高效净化装置，结构设计合理，巧妙的将喷淋、UV光解、冷凝、吸附集成一体，各种处理方式优劣互补，对VOCs有机废气进行多级净化，大大提高了净化效果，应用范围广；废气流道采用夹套的方式布置，从中央向外围流动，减少装置占地面积；喷淋区内隔流盘与喷淋盘间隔布置，使废气在流道内呈弓形流动，让废气在喷淋盘与内流道管之间和隔流盘与主流管之间的交汇处进行集中喷淋，有效提高喷淋效果，同时由于废气中颗粒物的速度大小、方向不同会使颗粒在流道中进行交汇式强化碰撞，形成大颗粒物从而更容易被喷淋，在整个喷淋区内充分利用捕集、惯性碰撞、凝并和重力沉降等作用，去除大部分可溶的VOCs有机废气，降低VOCs有机废气浓度，另外隔流盘上的凹面设计，使部分颗粒物不会沉积在隔流盘表面，延长设备使用寿命；UV光解区结合装置的整体结构，巧妙布置的UV灯管，使UV大灯管在流量较大的外圈也能很好的处理VOCs有机废气，让光线分布均匀，全方位净化VOCs有机废气；冷凝区采用S形冷凝管充分延长了冷凝时间，八根冷凝管环形均匀布置保证废气的流量和均匀分布，进一步提高净化效率，同时管板上的扰流板，使冷凝介质在冷凝区充分作用于VOCs有机废气；吸附区设计的转动活性炭盒可方便更换活性炭，提高工作效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明部分剖视结构示意图；
图2为本发明半剖视结构示意图；
图3为本发明喷淋盘组件的结构示意图；
图4为本发明UV光解组件的结构示意图；
图5为本发明冷凝区组件的结构示意图；
图6为本发明吸附区组件的结构示意图。
图中1、塔体，2、进气口，3、喷淋区，31、内流道管，32、隔流盘，33、主流管，34、喷淋盘，341、第一喷嘴，342、第二喷嘴，35、循环管，36、循环泵，37、集液池，38、气液分离器，4、UV光解区，41、UV灯管架，42、UV大灯管，43、UV小灯管，5、冷凝区，51、冷凝介质进口，52、冷凝介质出口，53、上管板，54、下管板，55、冷凝管，56、上扰流板，57、下扰流板，6、吸附区，61、转动盒，62、不锈钢网，63、转轴，64、活性炭，7、出气口。
具体实施方式
现在结合附图对本发明做进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1是本发明的结构示意图，一种VOCs有机废气高效净化装置，包括具有工作腔的塔体1，所述塔体1的工作腔分为依次连通的喷淋区3、UV光解区4、冷凝区5以及吸附区6，所述喷淋区3沿塔体1轴向延伸，所述UV光解区4、冷凝区5和吸附区6围绕喷淋区3分布；
所述塔体1上开设有进气口2和出气口7，所述进气口2和出气口7位于塔体1下部，所述进气口2和喷淋区3的进气端连通，所述出气口7和吸附区6的出气端连通，结构设计合理，巧妙的将喷淋、UV光解、冷凝、吸附集成一体，各种处理方式优劣互补，对VOCs有机废气进行多级净化，大大提高了净化效果，应用范围广；废气流道采用夹套的方式布置，从中央向外围流动，减少装置占地面积；喷淋区3内隔流盘32与喷淋盘34间隔布置，使废气在流道内呈弓形流动，让废气在喷淋盘34与内流道管31之间和隔流盘34与主流管33之间的交汇处进行集中喷淋，有效提高喷淋效果，同时由于废气中颗粒物的速度大小、方向不同会使颗粒在流道中进行交汇式强化碰撞，形成大颗粒物从而更容易被喷淋，在整个喷淋区3内充分利用捕集、惯性碰撞、凝并和重力沉降等作用，去除大部分可溶的VOCs有机废气，降低VOCs有机废气浓度，另外隔流盘34上的凹面设计，使部分颗粒物不会沉积在隔流盘表面，延长设备使用寿命；UV光解区结合装置的整体结构，巧妙布置的UV灯管，使UV大灯管42在流量较大的外圈也能很好的处理VOCs有机废气，让光线分布均匀，全方位净化VOCs有机废气；冷凝区5采用S形冷凝管55充分延长了冷凝时间，八根冷凝管55环形均匀布置保证废气的流量和均匀分布，进一步提高净化效率，同时管板上的扰流板，使冷凝介质在冷凝区充分作用于VOCs有机废气；吸附区设计的转动活性炭盒可方便更换活性炭，提高工作效率。
所述UV光解区4、冷凝区5和吸附区6从上往下依次排列。
所述喷淋区3内安装有内流道管31、喷淋组件、循环管35、集液池37、气液分离器38以及若干隔流盘32；
所述集液池37安装在所述塔体1的底部，所述内流道管31的出液端和集液池37连通，所述内流道管31和集液池37固定连接，所述内流道管31的出气端和塔体1内顶端之间具有间隙，所述进气口2和内流道管31下部连通；
所述喷淋组件、隔流盘32和气液分离器38均安装在内流道管31内，所述喷淋组件沿内流道管31轴向延伸；
所述隔流盘32沿内流道管31轴向间隔分布，所述气液分离器38位于喷淋组件上方；
所述循环管35的进液端和集液池37连通，所述循环管35的出液端和喷淋组件的进液端固定连接，所述循环管35上安装有用于将集液池37内液体输入喷淋组件内的循环泵36，内流道管31安装在塔体1中央，使废气流道呈夹套的方式布置，从中央向外围流动，减少装置占地面积，增加废气在流道内的停留时间，内流道管31下端与集液池37相通，以此形成循环回路，节约资源，内流道管31里设置有隔流盘32，所述的隔流盘32上侧面为凹面，下侧面为凸面，使部分颗粒物不会沉积在隔流盘表面并减小流道内压降。
所述喷淋组件包括主流管33以及若干喷淋盘34，所述喷淋盘34外周上间隔安装有若干第一喷嘴341，所述喷淋盘34底面沿其周向间隔布置有若干第二喷嘴342，所述主流管33沿轴向延伸，所述第一喷嘴341为扇形喷嘴，所述第二喷嘴342为锥形喷嘴，相邻两个隔流盘32之间均安装有至少一个喷淋盘34，主流管33安装在内流道管31中央，主流管33上方设置有气液分离器38，用于对喷淋后的废气进行气液分离，主流管33上设置有间隔均匀的喷淋盘33，所述的喷淋盘33位于两相邻隔流盘32中间，使废气在流道内呈弓形流动，增加废气喷淋时间，同时使废气中颗粒物在交汇处强化碰撞，形成大颗粒物，喷淋盘33下方安装有6个呈环形布置的锥形喷嘴342，喷淋盘33侧面安装有8个间隔均匀分布的扇形喷嘴341，所述的扇形喷嘴341的凹槽与主流管33方向垂直，锥形喷嘴与扇形喷嘴的巧妙结合，使废气在交汇处进行集中喷淋，有效提高喷淋效果，极大的降低VOCs有机废气浓度。
所述隔流盘32的上表面为凹面，所述隔流盘32的下表面为凸面。
所述UV光解区4包括UV灯管架41、若干UV大灯管42以及若干UV小灯管43，所述UV大灯管42和UV小灯管43均沿灯管架轴向间隔分布并呈竖直状态，且UV小灯管43位于UV大灯管42和UV灯管架41的中心之间，UV灯管架41上设置有呈环形均匀竖直布置的UV大灯管42和UV小灯管43，所述的UV大灯管42设置在外圈，让流量较大的外圈也能很好的处理VOCs有机废气，让光线分布均匀，全方位净化VOCs有机废气。
所述冷凝区5包括冷凝介质进口51、冷凝介质出口52、上管板53、下管板54、若干上扰流板56、若干下扰流板57以及若干冷凝管55，冷凝管55有八根呈环形均匀固定在上管板53与下管板54之间，所述的冷凝管55为S形，充分延长冷凝时间，管板上设置有扰流板，使冷凝介质在冷凝区充分作用于VOCs有机废气；
所述冷凝介质进口51和冷凝介质出口52均开设在塔体1上，且冷凝介质进口51和冷凝介质出口52均匀冷凝区5连通；
所述冷凝管55绕喷淋区3周向间隔安装在上管板53和下管板54之间，所述冷凝管55的输入端和UV光解区4连通，所述冷凝管55的输出端和吸附区6连通，所述冷凝管55为S形；
所述上管板53和下管板54均固定在塔体1内，将塔体1的工作腔分隔形成冷凝区5，所述上扰流板56呈环形偏心布置在上管板53底面，所述下扰流板57呈环形偏心布置在下管板54顶面，相邻两个冷凝管55之间均设置有上扰流板56和下扰流板57，相邻两个冷凝管55之间的上扰流板56和下扰流板57呈60°夹角。
所述吸附区6包括转动盒61、不锈钢网62、转轴63以及活性炭64，转动盒61通过转轴63连接塔体1，所述转轴63固定在塔体1上，所述的转动盒61下端设置有不锈钢网62，所述转动盒61内填充有活性炭64。
工作原理：
VOCs有机废气首先通过进气口2流到内流道管31，在喷淋区3进行首次净化，在隔流盘32和喷淋盘34的配合作用下，能够极大的降低废气浓度，然后喷淋后的废气经过气液分离器进行气液分离，随后进到UV光解区4，在UV光线照射下发生化学反应,废气中大部分有机物质被降解成水、二氧化碳等简单无害的化合物，然后进入冷凝区5进行冷凝处理，最后从冷凝区5出来的废气进入到吸附区6，被活性炭64吸附，吸附净化后的气体便从出气口7排出。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种VOCs有机废气高效净化装置，其特征是，包括具有工作腔的塔体(1)，所述塔体(1)的工作腔分为依次连通的喷淋区(3)、UV光解区(4)、冷凝区(5)以及吸附区(6)，所述喷淋区(3)沿塔体(1)轴向延伸，所述UV光解区(4)、冷凝区(5)和吸附区(6)围绕喷淋区(3)分布；
所述塔体(1)上开设有进气口(2)和出气口(7)，所述进气口(2)和出气口(7)位于塔体(1)下部，所述进气口(2)和喷淋区(3)的进气端连通，所述出气口(7)和吸附区(6)的出气端连通；
所述喷淋区(3)内安装有内流道管(31)、喷淋组件、循环管(35)、集液池(37)、气液分离器(38)以及若干隔流盘(32)；
所述集液池(37)安装在所述塔体(1)的底部，所述内流道管(31)的出液端和集液池(37)连通，所述内流道管(31)和集液池(37)固定连接，所述内流道管(31)的出气端和塔体(1)内顶端之间具有间隙，所述进气口(2)和内流道管(31)下部连通；
所述喷淋组件、隔流盘(32)和气液分离器(38)均安装在内流道管(31)内，所述喷淋组件沿内流道管(31)轴向延伸，内流道管(31)安装在塔体(1)中央；
所述隔流盘(32)沿内流道管(31)轴向间隔分布，所述气液分离器(38)位于喷淋组件上方；
所述循环管(35)的进液端和集液池(37)连通，所述循环管(35)的出液端和喷淋组件的进液端固定连接，所述循环管(35)上安装有用于将集液池(37)内液体输入喷淋组件内的循环泵(36)；
所述喷淋组件包括主流管(33)以及若干喷淋盘(34)，所述喷淋盘(34)外周上间隔安装有若干第一喷嘴(341)，所述喷淋盘(34)底面沿其周向间隔布置有若干第二喷嘴(342)，所述主流管(33)沿轴向延伸，所述第一喷嘴(341)为扇形喷嘴，所述第二喷嘴(342)为锥形喷嘴，相邻两个隔流盘(32)之间均安装有至少一个喷淋盘(34)，废气在喷淋盘(34)与内流道管(31)之间和隔流盘(32)与主流管(33)之间的交汇处进行集中喷淋；
所述UV光解区(4)、冷凝区(5)和吸附区(6)从上往下依次排列。
2.如权利要求1所述的一种VOCs有机废气高效净化装置，其特征在于：所述隔流盘(32)的上表面为凹面，所述隔流盘(32)的下表面为凸面。
3.如权利要求1所述的一种VOCs有机废气高效净化装置，其特征在于：所述UV光解区(4)包括UV灯管架(41)、若干UV大灯管(42)以及若干UV小灯管(43)，所述UV大灯管(42)和UV小灯管(43)均沿灯管架轴向间隔分布并呈竖直状态，且UV小灯管(43)位于UV大灯管(42)和UV灯管架(41)的中心之间。
4.如权利要求1所述的一种VOCs有机废气高效净化装置，其特征在于：所述冷凝区(5)包括冷凝介质进口(51)、冷凝介质出口(52)、上管板(53)、下管板(54)、若干上扰流板(56)、若干下扰流板(57)以及若干冷凝管(55)；
所述冷凝介质进口(51)和冷凝介质出口(52)均开设在塔体(1)上，且冷凝介质进口(51)和冷凝介质出口(52)均匀冷凝区(5)连通；
所述冷凝管(55)绕喷淋区(3)周向间隔安装在上管板(53)和下管板(54)之间，所述冷凝管(55)的输入端和UV光解区(4)连通，所述冷凝管(55)的输出端和吸附区(6)连通，所述冷凝管(55)为S形；
所述上管板(53)和下管板(54)均固定在塔体(1)内，将塔体(1)的工作腔分隔形成冷凝区(5)，所述上扰流板(56)呈环形偏心布置在上管板(53)底面，所述下扰流板(57)呈环形偏心布置在下管板(54)顶面，相邻两个冷凝管(55)之间均设置有上扰流板(56)和下扰流板(57)，相邻两个冷凝管(55)之间的上扰流板(56)和下扰流板(57)呈60°夹角。
5.如权利要求1所述的一种VOCs有机废气高效净化装置，其特征在于：所述吸附区(6)包括转动盒(61)、不锈钢网(62)、转轴(63)以及活性炭(64)，转动盒(61)通过转轴(63)连接塔体(1)，所述转轴(63)固定在塔体(1)上，所述的转动盒(61)下端设置有不锈钢网(62)，所述转动盒(61)内填充有活性炭(64)。
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