CN116658917A - 一种有机废气浓缩热氧化处理装置及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机废气处理技术领域，具体涉及一种有机废气浓缩热氧化处理装置及其工艺。工业厂房内的大风量、低浓度的有机废气通过多级过滤器进行预过滤处理后进入到沸石分子筛转轮的吸附区吸附后从烟囱排放，部分经过冷却区的有机废气经过脱附换热器吸热后被送到脱附区对沸石分子筛进行脱附，形成小风量、高浓度的有机废气，被送到三床式蓄热氧化炉的蓄热室，经过蓄热陶瓷床的预热达到自燃的温度后在氧化燃烧室内燃烧进行净化处理。本发明的装置采用三级过滤器、沸石分子筛转轮、三床式蓄热氧化炉处理有机废气，热回收效率高达 95%、净化效率高达 99%，降低能耗的同时也保证了设备安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及有机废气处理技术领域，具体地说，涉及一种有机废气浓缩热氧化处理装置及其工艺。
背景技术
生产车间工作中会产生有机废气，有机废气在排放大气过程中，如果超过一定浓度，除直接对人体健康有害外，在一定条件下经日光照射还能产生光化学烟雾，对环境和人类造成危害。
目前，市场上有多种挥发性有机废气治理装置，常见挥发性有机污染物处理装置有活性炭吸附废气净化装置，低温等离子废气净化装置，光催化氧化废气净化处理装置，燃烧废气净化处理装置(包括蓄热式燃烧，蓄热式催化燃烧，直燃式)、生物降解法处理等装置，或是单一处理，或是几种处理装置组合处理，这些处理装置都是将有机废气直接降解，达到净化废气的目的。目前工业上大部分是低浓度、大风量的VOCs排放，对于这类有机废气，通常采用吸附浓缩-催化燃烧或高温焚烧技术处理，其原理为：低浓度、大风量的VOCs废气经吸附剂物理吸附，吸附VOCs有机物的吸附剂利用催化燃烧技术进行脱附。吸附浓缩-催化燃烧技术是将吸附技术和催化燃烧技术有机地结合起来的一种组合技术，适用于大风量、低浓度或浓度不稳定的废气治理。目前的沸石转轮大多为传统结构设计，存在没有对有机废气进行有效的预处理，从而导致1um以上的粉尘杂质进入沸石分子筛转轮导致转轮堵塞，影响其净化效率及使用寿命，此外，传统的吸附浓缩-催化燃烧也存在热效率不高、有机废气净化率不高、进行有机废气净化处理时缺乏一定的安全性等一些缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机废气浓缩热氧化处理装置及其工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种有机废气浓缩热氧化处理装置，包括吸附单元、脱附单元、蓄热氧化燃烧单元和控制单元，所述的吸附单元、脱附单元、蓄热氧化燃烧单元均与控制单元电连接；所述的吸附单元包括多级过滤器、沸石分子筛转轮、吸附风机，所述的沸石分子筛转轮分为吸附区、冷却区和脱附区，工业厂房的有机废气通过管路与多级过滤器的入口相连，多级过滤器的出口通过管道分别与吸附区、冷却区的入口相连，吸附区的出口通过管道与吸附风机的入口相连，吸附风机的出口通过管道与烟囱相连；所述的脱附单元包括脱附换热器、脱附风机、脱附控制阀，所述的脱附换热器设有第一进口、第二进口、第一出口、第二出口，所述的冷却区出口通过管道与第一进口相连，第一出口通过管道与脱附区的入口相连，所述脱附区的出口通过管道与脱附风机的入口连接；所述的蓄热氧化燃烧单元包括蓄热氧化炉、主风机、主控制阀、助燃风机、燃料输送装置、置换进气阀，脱附风机的出口与主控制阀入口相连，主控制阀出口与主风机的入口相连，在脱附风机与主风机之间的管道上设有置换气管道和置换进气阀，其特征在于：所述的蓄热氧化炉为三床式蓄热氧化炉，内部分为三个蓄热室和一个氧化燃烧室，每个蓄热室下方都设有进气管、吹扫管、出气管和相应设置的进气阀、吹扫阀、出气阀，所述的三根进气管连通在一起与主风机的出口相连，三根吹扫管连通在一起与主风机的入口相连，三根出气管连通在一起与烟囱相连，所述控制单元控制进气阀、吹扫阀、出气阀轮流切换打开或关闭从而控制有机废气在对应的蓄热室内进行吸热、放热和吹扫，在氧化燃烧室顶部设有燃烧喷嘴，助燃风机和燃料输送装置通过各自的管道与燃烧喷嘴相连，氧化燃烧室与第二进口通过管道连接，管道上设有脱附控制阀，第二出口与烟囱通过管道连接。
在一个优选的实施方式中：所述的多级过滤器为三级过滤，依次为G4 过滤、F7 过滤、F9 过滤。
在一个优选的实施方式中：所述的吸附单元有3个，3个吸附单元并联在一起。
在一个优选的实施方式中：所述吸附区和冷却区之间、冷却区和脱附区之间均装有密封条，所述密封条为耐高温、耐溶剂的氟橡胶密封材料制成。
在一个优选的实施方式中：所述的吸附区、脱附区和冷却区这三个功能区域的面积比为 10： 1： 1。
在一个优选的实施方式中：在所述的沸石分子筛转轮的吸附区入口一侧和脱附区人口一侧均设有喷淋管，所述喷淋管连接喷淋降温装置，所述喷淋降温装置与控制单元电连接，用于沸石分子筛转轮焖燃时降温使用。
在一个优选的实施方式中：所述多级过滤器内在每一级过滤材料均设置压差变送器，压差变送器与控制单元电连接，所述控制单元里设置有两级压差报警值，一级压差报警为提醒客户进行更换过滤材料，二级压差为系统连锁控制报警，当过滤系统压力达到设定的二级报警值时，报警系统发出报警信号，并切换至应急排空模式。
在一个优选的实施方式中：所述氧化燃烧室的顶部设置有爆破片，所述氧化燃烧室内压力高于设定值时爆破片自动破裂泄压。
在一个优选的实施方式中：所述三个蓄热室内均设有蓄热陶瓷床，分别为第一蓄热陶瓷床、第二蓄热陶瓷床、第三蓄热陶瓷床，所述的三个进气阀分别为第一进气阀、第二进气阀、第三进气阀，所述的三个吹扫阀分别为第一吹扫阀、第二吹扫阀、第三吹扫阀，所述的三个出气阀分别为第一出气阀、第二出气阀、第三出气阀，所述的第一进气阀、第二进气阀、第三进气阀、第一吹扫阀、第二吹扫阀、第三吹扫阀、第一出气阀、第二出气阀、第三出气阀均为气动阀门。
采用本发明一种有机废气浓缩热氧化处理装置处理有机废气的方法，包括如下步骤：
蓄热氧化炉炉内气体吹扫置换：控制单元先控制主风机运转并将置换进气阀打开，然后控制单元将第一进气阀、第二吹扫阀打开，两分钟后关闭第一进气阀、第二吹扫阀并打开第二进气阀、第三吹扫阀，两分钟后关闭第二进气阀、第三吹扫阀并打开第三进气阀、第一吹扫阀，两分钟后关闭第三进气阀、第一吹扫阀，气体在第一蓄热陶瓷床、第二蓄热陶瓷床、第三蓄热陶瓷床之间变更流动方向并对残留有机废气进行置换；
蓄热氧化炉预热：控制单元控制助燃风机、燃料输送装置运转，燃料在氧化燃烧室自动点火燃烧，蓄热陶瓷床的温度逐渐升高，预热 3 小时左右后，蓄热陶瓷床顶部达到800℃左右、中部达到450℃左右、底部达到100℃左右时预热完成；
有机废气吸附处理；控制单元控制吸附风机、沸石分子筛转轮、脱附风机、主风机运转并将主控制阀打开，工业厂房内的有机废气通过管路进入多级过滤器，经过G4 过滤、F7 过滤、F9 过滤后分成两路分别进入到沸石分子筛转轮的吸附区和冷却区，在吸附区里有机废气中 VOCs 被沸石分子筛转轮吸附除去后通过吸附风机从烟囱排出；
有机废气脱附处理：控制单元控制脱附控制阀打开，氧化燃烧室的一部分高温气体从第二进口进入到脱附换热器，与冷却区出来后从第一进口进入到脱附换热器的有机废气进行热交换，有机废气被加热到180°-200°，进入脱附区对吸附在沸石分子筛转轮中的VOCs进行脱附处理；
脱附后的有机废气氧化燃烧处理：经过脱附区的有机废气为小风量、高浓度的废气，经过脱附风机、主风机被送到蓄热室，控制单元控制第一进气阀、第二出气阀、第三吹扫阀打开，有机废气经过第一蓄热陶瓷床，被逐渐预热到其自燃温度，在氧化燃烧室内发生氧化反应，生成成分为 CO2 和 H2O的烟气，烟气进入第二蓄热陶瓷床放热，将热量积蓄在第二蓄热陶瓷床后排出，此时第三蓄热陶瓷床中残留未处理有机废气被抽回氧化燃烧室进行焚烧处理，控制单元在设定的时间周期T到达后将第二进气阀、第三出气阀、第一吹扫阀打开并同时关闭第一进气阀、第二出气阀、第三吹扫阀，有机废气通过第二蓄热陶瓷床被预热，然后进入氧化燃烧室燃烧，第一蓄热陶瓷床中残留未处理有机废气被抽回氧化燃烧室进行焚烧处理，分解后烟气经过第三蓄热陶瓷床排出，同时第三蓄热陶瓷床被加热；控制单元在设定的时间周期T到达后将第三进气阀、第一出气阀、第二吹扫阀打开并同时关闭第二进气阀、第三出气阀、第一吹扫阀，有机废气通过第三蓄热陶瓷床被预热，然后进入氧化燃烧室燃烧，第二蓄热陶瓷床中残留未处理有机废气被抽回氧化燃烧室进行焚烧处理，分解后烟气经过第一蓄热陶瓷床排出，同时第一蓄热陶瓷床被加热；控制单元在设定的时间周期T到达后打开第一进气阀、第二出气阀、第三吹扫阀并关闭第三进气阀、第一出气阀、第二吹扫阀，不断重复上述过程对有机废气进行处理；处理后的达标气体进入排放烟囱，控制单元根据氧化燃烧室内的温度控制助燃分机和燃料输送装置的运转和停止。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：1）本发明的一种有机废气浓缩热氧化处理装置及其工艺，在沸石分子筛转轮前设置三级过滤器，最后一级为 F9。三级过滤依次为： G4 过滤+ F7 过滤+F9 过滤，过滤时能有效通过不同过滤材料组合，利用材料纤维改变粉尘颗粒的惯性力方向从而将其从废气中分离出来，材料逐渐加密的多重纤维增加撞击率，提高过滤效率。利用材料空间容纳粉尘达到更高的过滤效率，通过三级过滤器过滤预处理，确保 1um 以上的粉尘杂质不会进入沸石分子筛转轮导致转轮堵塞气体中，0.5um以上的粉尘净化效率≧ 99%，可有效的拦截过滤废气中的粉尘等颗粒物，满足沸石分子筛转轮对于废气入口粉尘的要求，保障沸石分子筛转轮的净化效率及使用寿命；在每一级过滤材料设置压差变送器，对每级设置两级压差报警值，一级压差报警为提醒客户进行更换过滤材料，报警信号接入中央控制室，提醒操作人员更换滤材。二级压差为系统连锁控制报警，当过滤系统压力达到设定的二级报警值时，报警系统发出报警信号，并切换至应急排空模式，提高了运行的可靠性和稳定性。2）本发明的一种有机废气浓缩热氧化处理装置及其工艺采用了三床式蓄热氧化炉（RTO），废气进入蓄热床，被蓄热陶瓷逐渐加热后进入燃烧室，废气中的 VOCs在燃烧室内高温氧化并放出热量，形成的热风在通过另一蓄热床时，与蓄热陶瓷进行热交换，蓄积热量，通过氧化燃烧室内的高温烟气对蓄热陶瓷床进行吹扫并再次回送到蓄热氧化燃烧炉内进行处理，以减少辅助燃料的消耗。通过控制不同蓄热室底部气动阀门的切换，改变有机废气进入蓄热陶瓷床的方向以及吹扫的方向，实现蓄热区与放热区的交替转换，将三个蓄热陶瓷床有效连接在一起实现有机废气的稳定处理，蓄热陶瓷被热风加热的同时，被氧化的干净气体温度逐渐降低，使得出口温度略高于 RTO 入口温度，通常情况下温升约为40~60℃，降低了排放的温度从而充分回收了氧化反应产生的热量，使得热回收效率高达 95%、净化效率高达 99%，节省有机废气升温的燃料消耗，降低运行成本。3）本发明的一种有机废气浓缩热氧化处理装置及其工艺具有很高的安全性和可靠性。在氧化燃烧室的顶部设置有爆破片，防止有机废气浓度过高，出现爆炸危险，通过泄压的方式，确保安全。蓄热氧化炉开车时设有炉内气体吹扫置换步骤，强制吹扫时间不低于5min，以保证炉膛及管道无任何残留废气。吹扫结束后，才能进行点火启动，以避免点火时发生爆炸。在沸石分子筛转轮的两侧还设有喷淋水管，在沸石分子筛转轮发生焖燃时由于两侧都设有喷淋水管因而能有效对其降温，防止了事故的发生。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的蓄热氧化燃烧单元流程图；
图3是本发明的三床式蓄热氧化燃烧炉工作周期流程图；
图4是本发明的三床式蓄热氧化燃烧炉工作周期示意图；
图5是本发明沸石分子筛转轮有机废气流向立体示意图；
图中：1、多级过滤器； 2、沸石分子筛转轮； 3、吸附风机；4、工业厂房； 5、烟囱；6、脱附换热器；7、脱附风机；8、脱附控制阀；9、第一进口；10、第二进口；11、第一出口；12、第二出口；13、蓄热氧化炉；14、主风机；15、主控制阀；16、助燃风机；17、燃料输送装置；18、置换进气阀；19、蓄热室；20、氧化燃烧室；21、吸附区；22、冷却区；23、脱附区；24、喷淋管；25、燃烧喷嘴；A、第一蓄热陶瓷床；A1、第一进气阀；A2、第一吹扫阀；A3、第一出气阀；B、第二蓄热陶瓷床；B1、第二进气阀；B2、第二吹扫阀；B3、第二出气阀；C、第三蓄热陶瓷床；C1、第三进气阀；C2、第三吹扫阀；C3、第三出气阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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：请参阅图1-2、5所示，一种有机废气浓缩热氧化处理装置，包括吸附单元、脱附单元、蓄热氧化燃烧单元和控制单元，吸附单元、脱附单元、蓄热氧化燃烧单元均与控制单元电连接；吸附单元包括多级过滤器1、沸石分子筛转轮2、吸附风机3，吸附单元有3个，3个吸附单元并联在一起，沸石分子筛转轮2分为吸附区21、冷却区22和脱附区23，吸附区21、脱附区23和冷却区22这三个功能区域的面积比为 10： 1： 1，吸附区21和冷却区22之间、冷却区22和脱附区23之间均装有耐高温、耐溶剂的氟橡胶密封条，工业厂房4的有机废气通过管路与多级过滤器1的入口相连，多级过滤器1为三级过滤，依次为G4 过滤、F7 过滤、F9 过滤，多级过滤器1的出口通过管道分别与吸附区21、冷却区22的入口相连，吸附区21的出口通过管道与吸附风机3的入口相连，吸附风机3的出口通过管道与烟囱5相连；脱附单元包括脱附换热器6、脱附风机7、脱附控制阀8，脱附换热器6设有第一进口9、第二进口10、第一出口11、第二出口12，冷却区22出口通过管道与第一进口10相连，第一出口11通过管道与脱附区23的入口相连，脱附区23的出口通过管道与脱附风机7的入口连接；蓄热氧化燃烧单元包括蓄热氧化炉13、主风机14、主控制阀15、助燃风机16、燃料输送装置17、置换进气阀18，脱附风机7的出口与主控制阀15入口相连，主控制阀15出口与主风机14的入口相连，在脱附风机7与主风机14之间的管道上设有置换气管道和置换进气阀18，蓄热氧化炉13为三床式蓄热氧化炉，内部分为三个蓄热室19和一个氧化燃烧室20，每个蓄热室19下方都设有进气管、吹扫管、出气管和相应设置的进气阀、吹扫阀、出气阀，三个蓄热室19内均设有蓄热陶瓷床，分别为第一蓄热陶瓷床A、第二蓄热陶瓷床B、第三蓄热陶瓷床C，三个进气阀分别为第一进气阀A1、第二进气阀B1、第三进气阀C1，三个吹扫阀分别为第一吹扫阀A2、第二吹扫阀B2、第三吹扫阀C2，三个出气阀分别为第一出气阀A3、第二出气阀B3、第三出气阀C3，进气阀、吹扫阀和出气阀均为气动阀门。三根进气管连通在一起与主风机14的出口相连，三根吹扫管连通在一起与主风机14的入口相连，三根出气管连通在一起与烟囱5相连，控制单元控制进气阀、吹扫阀、出气阀轮流切换打开或关闭从而控制有机废气在对应的蓄热室19内进行吸热、放热和吹扫，在氧化燃烧室20顶部设有燃烧喷嘴25，助燃风机16和燃料输送装置17通过各自的管道与燃烧喷嘴25相连，氧化燃烧室20与第二进口10通过管道连接，管道上设有脱附控制阀8，第二出口12与烟囱5通过管道连接。
多级过滤器1内在每一级过滤材料均设置压差变送器，压差变送器与控制单元电连接，所述控制单元里设置有两级压差报警值，一级压差报警为提醒客户进行更换过滤材料，报警信号接入中央控制室，二级压差为系统连锁控制报警，当过滤系统压力达到设定的二级报警值时，报警系统发出报警信号，并切换至应急排空模式。氧化燃烧室20的顶部设置有爆破片，氧化燃烧室20内压力高于设定值时爆破片自动破裂泄压。沸石分子筛转轮2的吸附区21入口一侧和脱附区23入口一侧均设有喷淋管24，如图5所示，喷淋管24连接喷淋降温装置（图中没有画出），喷淋降温装置与控制单元电连接，当在 180~200℃脱附条件下时，若沸石分子筛转轮系统异常停止无气流流通、且无外加氧气供应，废气中的 VOCs 成分及在沸石分子筛转轮上聚合的高沸点物质，将借由沸石分子筛转轮中沸石与原残留于沸石分子筛转轮孔道及沸石孔隙中的氧气发生触媒反应，形成放热导致闷燃现象的发生，并破坏沸石结构。沸石分子筛转轮正反面的喷淋管25用于沸石分子筛转轮2焖燃时降温使用，由于两侧都设有喷淋管，能实现快速降温的目的，防止焖燃点扩大。
采用本发明一种有机废气浓缩热氧化处理装置处理废气的方法，包括如下步骤：
蓄热氧化炉13炉内气体吹扫置换：控制单元先控制主风机14运转并将置换进气阀18打开，然后控制单元将第一进气阀A1、第二吹扫阀B2打开，两分钟后关闭第一进气阀A1、第二吹扫阀B2并打开第二进气阀B1、第三吹扫阀C2，两分钟后关闭第二进气阀B1、第三吹扫阀C2并打开第三进气阀C1、第一吹扫阀A2，两分钟后关闭第三进气阀C1、第一吹扫阀A2，气体在第一蓄热陶瓷床A、第二蓄热陶瓷床B、第三蓄热陶瓷床C之间变更流动方向并对残留有机废气进行置换；
蓄热氧化炉13预热：控制单元控制助燃风机16、燃料输送装置17运转，燃料在氧化燃烧室20自动点火燃烧，蓄热陶瓷床的温度逐渐升高，预热 3 小时左右后，蓄热陶瓷床顶部达到800℃左右、中部达到450℃左右、底部达到100℃左右时预热完成；
有机废气吸附处理；控制单元控制吸附风机3、沸石分子筛转轮2、脱附风机7、主风机14运转并将主控制阀15打开，工业厂房4内的有机废气通过管路进入多级过滤器1，经过G4 过滤、F7 过滤、F9 过滤后分成两路分别进入到沸石分子筛转轮2的吸附区21和冷却区22，在吸附区21里有机废气中 VOCs 被沸石分子筛转轮2吸附除去后通过吸附风机3从烟囱5排出；
有机废气脱附处理：控制单元控制脱附控制阀8打开，氧化燃烧室20的一部分高温气体从第二进口10进入到脱附换热器6，与冷却区22出来后从第一进口10进入到脱附换热器6的有机废气进行热交换，有机废气被加热到180°-200°，进入脱附区23对吸附在沸石分子筛转轮2中的 VOCs进行脱附处理；
脱附后的有机废气氧化燃烧处理：经过脱附区23的有机废气为小风量、高浓度的废气，经过脱附风机7、主风机14被送到蓄热室19，控制单元控制第一进气阀A1、第二出气阀B3、第三吹扫阀C2打开，有机废气经过第一蓄热陶瓷床 A，被逐渐预热到其自燃温度，在氧化燃烧室20内发生氧化反应，生成成分为 CO2 和 H2O的烟气，烟气进入第二蓄热陶瓷床 B放热，将热量积蓄在第二蓄热陶瓷床 B后排出，此时第三蓄热陶瓷床 C中残留未处理有机废气被抽回氧化燃烧室20进行焚烧处理，控制单元在设定的时间周期T到达后将第二进气阀B1、第三出气阀C3、第一吹扫阀A2打开并同时关闭第一进气阀A1、第三出气阀B3、第三吹扫阀C2，有机废气通过第二蓄热陶瓷床 B 被预热，然后进入氧化燃烧室20燃烧，第一蓄热陶瓷床 A中残留未处理有机废气被抽回氧化燃烧室20进行焚烧处理，分解后烟气经过第三蓄热陶瓷床 C 排出，同时第三蓄热陶瓷床 C 被加热；控制单元在设定的时间周期T到达后将第三进气阀C1、第一出气阀A3、第二吹扫阀B2打开并同时关闭第二进气阀B1、第三出气阀C3、第一吹扫阀A2，有机废气通过第三蓄热陶瓷床 C 被预热，然后进入氧化燃烧室20燃烧，第二蓄热陶瓷床 B中残留未处理有机废气被抽回氧化燃烧室20进行焚烧处理，分解后烟气经过第一蓄热陶瓷床A排出，同时第一蓄热陶瓷床A被加热；控制单元在设定的时间周期T到达后打开第一进气阀A1、第二出气阀B3、第三吹扫阀C2并关闭第三进气阀C1、第一出气阀A3、第二吹扫阀B2，不断重复上述过程对有机废气进行处理；处理后的达标气体进入排放烟囱5，控制单元根据氧化燃烧室20内的温度控制助燃分机16和燃料输送装置17的运转和停止。
时间周期T可以设置为0.5min-2min，本发明装置中设置为1min，时间周期T设定得过小时，有机废气进入的蓄热陶瓷床积蓄的热能不能充分被有机废气所吸收，而设定过大时又会造成有机废气进入的蓄热陶瓷床积蓄的热能不能将有机废气预热到自燃的温度，在本发明一种有机废气浓缩热氧化处理装置中设定时间周期T为1min。
本发明一种有机废气浓缩热氧化处理装置的工作原理：工业厂房4内的大风量、低浓度的有机废气通过吸附风机3、脱附风机7被抽到多级过滤器1进行预过滤处理后进入到沸石分子筛转轮2的吸附区21和冷却区22，经过吸附区21吸附后的干净达标气体从烟囱5排放，经过冷却区22的有机废气在脱附换热器6那吸热后被送到脱附区23对沸石分子筛进行脱附，形成小风量、高浓度的有机废气，被主风机14送到三床式蓄热氧化炉的蓄热室，经过蓄热陶瓷床的预热达到自燃的温度后在氧化燃烧室20内燃烧，燃烧后的高温烟气在经过蓄热陶瓷床排出时放热给蓄热陶瓷床对其进行预热，在控制单元的控制下，三个蓄热陶瓷床轮流按照时间周期T吸热、放热、吹扫来完成对有机废气的处理，如图3、4所示，在第一个时间周期T，有机废气从第一蓄热陶瓷床A进入吸热后进入氧化燃烧室20燃烧，高温烟气经过第二蓄热陶瓷床B时放热并对第二蓄热陶瓷床B进行预热后排出，部分高温烟气对第三蓄热陶瓷床C进行吹扫后再次被回送到蓄热氧化炉13内处理，第一个时间周期T结束进入第二个时间周期T时，控制单元控制有机废气从第二蓄热陶瓷床B进入吸热后进入氧化燃烧室20燃烧，高温烟气经过第三蓄热陶瓷床C时放热并对第三蓄热陶瓷床C进行预热后排出，部分高温烟气对第一蓄热陶瓷床A进行吹扫后再次被回送到蓄热氧化炉13内处理，第二个时间周期T结束进入第三个时间周期T时，控制单元控制有机废气从第三蓄热陶瓷床C进入吸热后进入氧化燃烧室20燃烧，高温烟气经过第一蓄热陶瓷床A时放热并对第一蓄热陶瓷床A进行预热后排出，部分高温烟气对第二蓄热陶瓷床B进行吹扫后再次被回送到蓄热氧化炉13内处理，第三周期T结束时控制单元控制有机废气再次从第一蓄热陶瓷床A进入，这样不断循环进行有机废气的处理。氧化燃烧室20的高温烟气一小部分被送到脱附换热器6对冷却区22来的有机废气进行加热后从烟囱5排出。
本发明一种有机废气浓缩热氧化处理装置中蓄热陶瓷床的吹扫采用的是氧化燃烧室20内的高温烟气，吹扫后进入到主风机14的入口后被再次送回蓄热氧化炉13，既对有机废气进行了预热又避免了采用新鲜空气吹扫时氧化燃烧炉内温度产生波动，提高了热效率和有机废气的净化率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种有机废气浓缩热氧化处理装置，包括吸附单元、脱附单元、蓄热氧化燃烧单元和控制单元，所述的吸附单元、脱附单元、蓄热氧化燃烧单元均与控制单元电连接；所述的吸附单元包括多级过滤器（1）、沸石分子筛转轮（2）、吸附风机（3），所述的沸石分子筛转轮（2）分为吸附区（21）、冷却区（22）和脱附区（23），工业厂房（4）的有机废气通过管路与多级过滤器（1）的入口相连，多级过滤器（1）的出口通过管道分别与吸附区（21）、冷却区（22）的入口相连，吸附区（21）的出口通过管道与吸附风机（3）的入口相连，吸附风机（3）的出口通过管道与烟囱（5）相连；所述的脱附单元包括脱附换热器（6）、脱附风机（7）、脱附控制阀（8），所述的脱附换热器（6）设有第一进口（9）、第二进口（10）、第一出口（11）、第二出口（12），所述的冷却区（22）出口通过管道与第一进口（10）相连，第一出口（11）通过管道与脱附区（23）的入口相连，所述脱附区（23）的出口通过管道与脱附风机（7）的入口连接；所述的蓄热氧化燃烧单元包括蓄热氧化炉（13）、主风机（14）、主控制阀（15）、助燃风机（16）、燃料输送装置（17）、置换进气阀（18），脱附风机（7）的出口与主控制阀（15）入口相连，主控制阀（15）出口与主风机（14）的入口相连，在脱附风机（7）与主风机（14）之间的管道上设有置换气管道和置换进气阀（18），其特征在于：所述的蓄热氧化炉（13）为三床式蓄热氧化炉，内部分为三个蓄热室（19）和一个氧化燃烧室（20），每个蓄热室（19）下方都设有进气管、吹扫管、出气管和相应设置的进气阀、吹扫阀、出气阀，所述的三根进气管连通在一起与主风机（14）的出口相连，三根吹扫管连通在一起与主风机（14）的入口相连，三根出气管连通在一起与烟囱（5）相连，所述控制单元控制进气阀、吹扫阀、出气阀轮流切换打开或关闭从而控制有机废气在对应的蓄热室（19）内进行吸热、放热和吹扫，在氧化燃烧室（20）顶部设有燃烧喷嘴（25），助燃风机（16）和燃料输送装置（17）通过各自的管道与燃烧喷嘴（25）相连，氧化燃烧室（20）与第二进口（10）通过管道连接，管道上设有脱附控制阀（8），第二出口（12）与烟囱（5）通过管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种有机废气浓缩热氧化处理装置，其特征在于：所述的多级过滤器（1）为三级过滤，依次为G4 过滤、F7 过滤、F9 过滤。
3.根据权利要求2所述的一种有机废气浓缩热氧化处理装置，其特征在于：所述的吸附单元有3个，3个吸附单元并联在一起。
4.根据权利要求3所述的一种有机废气浓缩热氧化处理装置，其特征在于：所述吸附区（21）和冷却区（22）之间、冷却区（22）和脱附区（23）之间均装有密封条，所述密封条为耐高温、耐溶剂的氟橡胶密封材料制成。
5.根据权利要求4所述的一种有机废气浓缩热氧化处理装置，其特征在于：所述的吸附区（21）、脱附区（23）和冷却区（22）这三个功能区域的面积比为 10： 1： 1。
6.根据权利要求5所述的一种有机废气浓缩热氧化处理装置，其特征在于：在所述的沸石分子筛转轮（2）的吸附区（21）入口一侧和脱附区（23）入口一侧均设有喷淋管（24），所述喷淋管（24）连接喷淋降温装置，所述喷淋降温装置与控制单元电连接，用于沸石分子筛转轮（2）焖燃时降温使用。
7.根据权利要求6所述的一种有机废气浓缩热氧化处理装置，其特征在于：所述多级过滤器（1）内在每一级过滤材料均设置压差变送器，压差变送器与控制单元电连接，所述控制单元里设置有两级压差报警值，一级压差报警为提醒客户进行更换过滤材料，二级压差为系统连锁控制报警，当过滤系统压力达到设定的二级报警值时，报警系统发出报警信号，并切换至应急排空模式。
8.根据权利要求7所述的一种有机废气浓缩热氧化处理装置，其特征在于：所述氧化燃烧室（20）的顶部设置有爆破片，所述氧化燃烧室（20）内压力高于设定值时爆破片自动破裂泄压。
9.根据权利要求8所述的一种有机废气浓缩热氧化处理装置，其特征在于：所述三个蓄热室（19）内均设有蓄热陶瓷床，分别为第一蓄热陶瓷床（A）、第二蓄热陶瓷床（B）、第三蓄热陶瓷床（C），所述的三个进气阀分别为第一进气阀（A1）、第二进气阀（B1）、第三进气阀（C1），所述的三个吹扫阀分别为第一吹扫阀（A2）、第二吹扫阀（B2）、第三吹扫阀（C2），所述的三个出气阀分别为第一出气阀（A3）、第二出气阀（B3）、第三出气阀（C3），所述的第一进气阀（A1）、第二进气阀（B1）、第三进气阀（C1）、第一吹扫阀（A2）、第二吹扫阀（B2）、第三吹扫阀（C2）、第一出气阀（A3）、第二出气阀（B3）、第三出气阀（C3）均为气动阀门。
10.采用权利要求9所述的一种有机废气浓缩热氧化处理装置处理废气的方法，包括如下步骤：
蓄热氧化炉（13）炉内气体吹扫置换：控制单元先控制主风机（14）运转并将置换进气阀（18）打开，然后控制单元将第一进气阀（A1）、第二吹扫阀（B2）打开，两分钟后关闭第一进气阀（A1）、第二吹扫阀（B2）并打开第二进气阀（B1）、第三吹扫阀（C2），两分钟后关闭第二进气阀（B1）、第三吹扫阀（C2）并打开第三进气阀（C1）、第一吹扫阀（A2），两分钟后关闭第三进气阀（C1）、第一吹扫阀（A2），气体在第一蓄热陶瓷床（A）、第二蓄热陶瓷床（B）、第三蓄热陶瓷床（C）之间变更流动方向并对残留有机废气进行置换；
蓄热氧化炉（13）预热：控制单元控制助燃风机（16）、燃料输送装置（17）运转，燃料在氧化燃烧室（20）自动点火燃烧，蓄热陶瓷床的温度逐渐升高，预热 3 小时左右后，蓄热陶瓷床顶部达到800℃左右、中部达到450℃左右、底部达到100℃左右时预热完成；
有机废气吸附处理；控制单元控制吸附风机（3）、沸石分子筛转轮（2）、脱附风机（7）、主风机（14）运转并将主控制阀（15）打开，工业厂房（4）内的有机废气通过管路进入多级过滤器（1），经过G4 过滤、F7 过滤、F9 过滤后分成两路分别进入到沸石分子筛转轮（2）的吸附区（21）和冷却区（22），在吸附区（21）里有机废气中 VOCs 被沸石分子筛转轮（2）吸附除去后通过吸附风机（3）从烟囱（5）排出；
有机废气脱附处理：控制单元控制脱附控制阀（8）打开，氧化燃烧室（20）的一部分高温气体从第二进口（10）进入到脱附换热器（6），与冷却区（22）出来后从第一进口（10）进入到脱附换热器（6）的有机废气进行热交换，有机废气被加热到180°-200°，进入脱附区（23）对吸附在沸石分子筛转轮（2）中的 VOCs进行脱附处理；
脱附后的有机废气氧化燃烧处理：经过脱附区（23）的有机废气为小风量、高浓度的废气，经过脱附风机（7）、主风机（14）被送到蓄热室（19），控制单元控制第一进气阀（A1）、第二出气阀（B3）、第三吹扫阀（C2）打开，有机废气经过第一蓄热陶瓷床 （A），被逐渐预热到其自燃温度，在氧化燃烧室（20）内发生氧化反应，生成成分为 CO2 和 H2O的烟气，烟气进入第二蓄热陶瓷床 （B） 放热，将热量积蓄在第二蓄热陶瓷床（B）后排出，此时第三蓄热陶瓷床（C）中残留未处理有机废气被抽回氧化燃烧室（20）进行焚烧处理，控制单元在设定的时间周期T到达后将第二进气阀（B1）、第三出气阀（C3）、第一吹扫阀（A2）打开并同时关闭第一进气阀（A1）、第二出气阀（B3）、第三吹扫阀（C2），有机废气通过第二蓄热陶瓷床 （B） 被预热，然后进入氧化燃烧室（20）燃烧，第一蓄热陶瓷床（A）中残留未处理有机废气被抽回氧化燃烧室（20）进行焚烧处理，分解后烟气经过第三蓄热陶瓷床（C） 排出，同时第三蓄热陶瓷床（C） 被加热；控制单元在设定的时间周期到T达后将第三进气阀（C1）、第一出气阀（A3）、第二吹扫阀（B2）打开并同时关闭第二进气阀（B1）、第三出气阀（C3）、第一吹扫阀（A2），有机废气通过第三蓄热陶瓷床 （C）被预热，然后进入氧化燃烧室（20）燃烧，第二蓄热陶瓷床 （B）中残留未处理有机废气被抽回氧化燃烧室（20）进行焚烧处理，分解后烟气经过第一蓄热陶瓷床（A）排出，同时第一蓄热陶瓷床（A）被加热；控制单元在设定的时间周期T到达后打开第一进气阀（A1）、第二出气阀（B3）、第三吹扫阀（C2）并关闭第三进气阀（C1）、第一出气阀（A3）、第二吹扫阀（B2），不断重复上述过程对有机废气进行处理；处理后的达标气体进入排放烟囱（5），控制单元根据氧化燃烧室（20）内的温度控制助燃分机（16）和燃料输送装置（17）的运转和停止。
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