CN1201848C

CN1201848C - 含挥发性有机物质排气处理系统

Info

Publication number: CN1201848C
Application number: CN 02122895
Authority: CN
Inventors: 周明显
Original assignee: ZHONGHUAN ENVIRONMENT ENGINEERING CONSULTING ENTERPRISE Co Ltd
Current assignee: ZHONGHUAN ENVIRONMENT ENGINEERING CONSULTING ENTERPRISE Co Ltd
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2022-06-17
Also published as: CN1465426A

Abstract

一种含挥发性有机物质排气处理系统。为提供一种节省能源、降低废气处理操作成本的空气处理系统，提出本发明，它包括内部区分为吸附区、冷却区及脱附区的沸石转轮设备及内部具有设有热交换区的蓄热区、加热区及焚化区的蓄热式焚化炉设备；吸附区两侧连设组设第一抽风机、过滤器的第一管体及接设排气烟囱的第二管体；冷却区两侧连设组设过滤器的第三管体及与蓄热式焚化炉设备中间一侧接设的第四管体；脱附区两侧连设与热交换区接设的第五管体及与蓄热式焚化炉设备进气口接设的第六管体；蓄热式焚化炉设备排气口侧与接至烟囱的第二管体之间组接第七管体；第四、五管体之间接设组设有温度控制比例阀的第八管体。

Description

含挥发性有机物质排气处理系统

技术领域

本发明属于空气处理系统，特别是一种含挥发性有机物质排气处理系统。

背景技术

炼油、石化、合成皮制造、胶带制造、油漆制造、表面涂装、半导体及光电产业等使用有机溶剂的行业，均会产生含挥发性有机物质的废气，对空气品质造成严重负面影响。

既有空气净化设备中，焚化设备可将废气中所含的VOCs充份燃烧，使其符合废气排放标准。目前焚化设备多采直接焚化或触媒焚化方式，热能多以管板式热交换器回收(recuperative heat recovery)，其热回收率大都低于70％。

另有以蓄热床回收(regenerative heat recovery)的蓄热式焚化炉(regenerative thermal oxidizer，RTO)或蓄热式触媒焚化炉(regenerativecatalytic oxidizer，RCO)，其热回收率可高于90％。

然而，无论何种型式的焚化炉，如气体中所含VOCs浓度不足，致其燃烧热不足以供应燃烧所需热能，则尚需加入大量辅助燃料或电热量，致使其操作成本极高。

发明内容

本发明的目的是提供一种节省能源、降低废气处理操作成本的含挥发性有机物质排气处理系统。

本发明包括沸石转轮设备及蓄热式焚化炉设备；沸石转轮设备内部区分为吸附区、冷却区及脱附区三个区域；蓄热式焚化炉设备内部具有设有热交换区的蓄热区、加热区及焚化区；沸石转轮设备吸附区两侧分别连设接设含挥发性有机物废气来源并组设有第一抽风机、过滤器的第一管体及接设排气烟囱的第二管体；沸石转轮设备冷却区两侧分别连设组设过滤器的第三管体及与蓄热式焚化炉设备中间一侧接设的第四管体；沸石转轮设备脱附区两侧分别连设与蓄热式焚化炉设备热交换区接设的第五管体及与蓄热式焚化炉设备进气口接设的第六管体；蓄热式焚化炉设备排气口侧与接至烟囱的第二管体之间组接第七管体；第四、五管体之间接设组设有温度控制比例阀的第八管体。

其中：

第三管体一端接设部分未浓缩的有机物废气源或新鲜空气源；于第七管体上组设排风用的第三抽风机。

第一管体组设有第一计量阀；第三管体上组设有第三计量阀。

第七管体独立接通另一烟囱。

第三管体一端接设部分未浓缩的有机物废气源或新鲜空气源；于第七管体上组设排风用的第三抽风机；第七管体独立接通常另一烟囱。

第二管体上设有第二抽风机。

第一管体上设有第二抽风机。

第三管体上组设第三抽风机。

由于本发明包括沸石转轮设备及蓄热式焚化炉设备；沸石转轮设备内部区分为吸附区、冷却区及脱附区；蓄热式焚化炉设备内部具有设有热交换区的蓄热区、加热区及焚化区；吸附区两侧分别连设组设有第一抽风机、过滤器的第一管体及接设排气烟囱的第二管体；冷却区两侧分别连设组设过滤器的第三管体及与蓄热式焚化炉设备中间一侧接设的第四管体；脱附区两侧分别连设与蓄热式焚化炉设备热交换区接设的第五管体及与蓄热式焚化炉设备进气口接设的第六管体；蓄热式焚化炉设备排气口侧与接至烟囱的第二管体之间组接第七管体；第四、五管体之间接设组设有温度控制比例阀的第八管体。动作时，废气系由第一管体流入，先由过滤器滤除废气当中的悬浮微粒及尘埃，流入沸石转轮设备吸附区，由吸附区内的沸石可去除废气中90％以上含量的有机物质，此时经吸附区的沸石吸附后，废气中的有机物(VOCs)含量即降至30ppm，其后再由第二管体31至烟囱排放于大气中；第三管体抽除流量大约占总流量7％的部分未浓缩废气流入冷却区，将冷却区内已脱附完成的沸石冷却，其后再经由第四管体流至蓄热式焚化炉设备的热交换区，其温度约上升至90～140℃；并使热交换区中流出的废气温度保持在约180～200℃，再通入沸石转轮设备的脱附区，藉由约180～200℃的高温即可将脱附区内的沸石中的有机物(VOCs)脱附，再导入蓄热式焚化炉设备作最终焚化，经焚化后由第七管体所排出的废气中的有机物含量可符合环保法规所载的VOCs废气排放标准；沸石转轮设备对VOCs的吸附能力降低时，则进行更高温的热气流，如300℃再生程序；即可将吸附浓缩及再脱附后的VOCs再利用作为燃料，提供整体系统的操作，具有节省能源及降低处理操作成本等优点。不仅节省能源，而且降低废气处理操作成本，从而达到本发明的目的。

附图说明

图1、为本发明结构示意图。

图2、为本发明操作示意图。

图3、为本发明蓄热式焚化炉设备结构示意剖视图。

图4、为本发明蓄热式焚化炉设备操作示意图。

图5、为本发明操作示意图(高温再生程序)。

图6、为本发明结构示意图(无第二、三计量阀)。

图7、为本发明结构示意图(第七管体独立排至另一烟囱)。

图8、为本发明结构示意图(无第二、三计量阀、第七管体独立排至另一烟囱)。

图9、为本发明结构示意图(不设第二抽风机或改设于第一管体上)。

图10、为本发明结构示意图(不设第三抽风机或改设于第三管体上)。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明包括沸石转轮设备10蓄热式焚化炉设备20及空气输送管线系统。

沸石(zeolite)转轮设备10内部区分为吸附区(adsorption zone)11、冷却区(purge zone)12及脱附区(desorption zone)13三个区域，此三个区域内部的沸石使用方式系呈持续循环。吸附区11主要系利用沸石吸附废气中的有机物，其后再由脱附区13藉由热气流将沸石上的有机物去除，最后经冷却区12将沸石冷却后即可再次循环吸附程序。

沸石转轮设备10吸附区11两侧分别连设第一、二管体30、31。

第一管体30上依序组设有过滤器40、第一计量阀50及第一抽风机60，并于第一计量阀50与第一抽风机60之间组设有紧急排放阀54。

第二管体31上组设有第二抽风机61。

沸石转轮设备10冷却区12两侧分别连设第三管体32及第四管体33。

第三管体32上依序组设有第三计量阀52及过滤器40。

冷却区12、第三计量阀52之间的第三管体32与过滤器40、第一计量阀50之间的第一管体30之间组设有第二计量阀51。

沸石转轮设备10脱附区13两侧分别连设第五、六管体34、35。

连设于沸石转轮设备10冷却区12的第四管体33与连设于沸石转轮设备10脱附区13的第五管体34之间连设有第八管体37，并于第八管体37上组设有温度控制比例阀53。

如图3所示，蓄热式焚化炉设备20内部具有设有热交换区21的蓄热区23、加热区24及焚化区22。其上设有进气口25及排气口26。连设于沸石转轮设备10冷却区12的第四管体33与蓄热式焚化炉设备20的热交换区21入口端211连接；连设于沸石转轮设备10脱附区13的第五管体34与蓄热式焚化炉设备20的热交换区21出口端212连接；连设于沸石转轮设备10的脱附区13的第六管体35与蓄热式焚化炉设备20进气口25连接，以作为蓄热式焚化炉设备20的进气管道；连设于沸石转轮设备10的吸附区11的第二管体31与蓄热式焚化炉设备20排气口26之间连设组设有排风用第三抽风机62的第七管体36，以作为蓄热式焚化炉设备20的排气管道，令蓄热式焚化炉的气体经由第七管体36、第二管体31及与其连通的烟囱排出。

如图2所示，动作时，紧急排放阀54及第三计量阀52完全关闭，废气系由第一管体30流入，先由过滤器40滤除废气当中的悬浮微粒(mist)及尘埃(dust)，以避免损坏其后的沸石转轮设备10及蓄热式焚化炉设备20等设备；以第一计量阀50控制流入沸石转轮设备10吸附区12的含VOCs废气流量及以第二计量阀51控制流入第三管体32的部分未浓缩废气流量。假设第一抽风机60抽取欲处理的制程废气流量为388.7Nm3/min(NCMM)、VOCs含量为300ppm、废气温度为22℃；经由第二抽风机61抽除流量为362.8NCMM的含有挥发性有机物(VOCs)废气藉由第一管体30流入吸附区11，则吸附区11内的沸石可去除废气中90％以上含量的有机物质，此时经吸附区11的沸石吸附后，废气中的有机物(VOCs)含量即降至30ppm，其后再由第二管体31至烟囱排放于大气中；第三抽风机62抽风时带动整个系统循环，会经由第三管体32抽除流量为25.9NCMM(大约占总流量7％)的部分未浓缩废气流入冷却区12，将冷却区12内已脱附完成的沸石冷却，其后再经由第四管体33流至蓄热式焚化炉设备20的热交换区21入口端211；如图3所示，此部分未浓缩废气由于在冷却区内将沸石冷却，故其温度约上升至90～140℃，再藉由热交换区21将部分未浓缩废气温度(90～140℃)加热并控制温度于约180～200℃；如图2所示，藉由组设于连设于第四管体33与第五管体34间的第八管体37上的温度控制比例阀53，当温度控制比例阀53侦测废气温度超过设定温度180～200℃时，则会控制其开启状态使部分废气由第八管体37绕流，从而不经过蓄热式焚化炉设备20的热交换区21，使从热交换区21中流出的废气温度保持在约180～200℃，再由第五管体34通入沸石转轮设备10的脱附区13，藉由约180～200℃的高温即可将脱附区13内的沸石中的有机物(VOCs)脱附。此时，由第六管体35排出的废气中有机物含量增加为约4,500ppm；最后，如图4所示，再导入蓄热式焚化炉设备20作最终焚化，经焚化后由第七管体36所排出的废气中的有机物含量可符合环保法规所载的VOCs废气排放标准。

如图5所示，当沸石转轮设备10对VOCs的吸附能力降低时，则进行更高温的热气流，如300℃再生程序。动作时第一计量阀50及第二计量阀51完全关闭，而紧急排放阀54及第三计量阀52则开启，其系以第三抽风机62抽风带动整体管路循环，由第三管体32抽取流量大约占总流量7％的25.9NCMM不含VOCs的新鲜空气流入冷却区12，以冷却其中已脱附完成的沸石，再由第四管体33流至蓄热式焚化炉设备20的热交换区21加热并控制温度于约300℃；其中，如图2所示，藉由组设于连设于第四管体33与第五管体34间的第八管体37上的温度控制比例阀53，当温度控制比例阀53侦测废气温度超过设定温度约300℃时，则会控制其开启状态使部分新鲜空气由第八管体37绕流，从而不经过蓄热式焚化炉设备20的热交换区21，使从热交换区21中流出的新鲜空气温度保持在约300℃的设定值，再由第五管体34通入沸石转轮设备10的脱附区13，利用约300℃的高温气流将脱附区13内的沸石中的有机物(VOCs)脱附再生完全，最后再将含有机污染物的气体导入蓄热式焚化炉设备20作最终焚化，此再生程序亦可在不关闭任何阀门的情形下，以高温热气流来进行。

本发明的有机废气处理系统，并不受限于上述实施例的限制，而有其它不同的实施态样。其可如图6所示，可不装设第二、三计量阀。亦可如图7所示，第七管体36可独立排至另一烟囱，而不与第二管体31连接；亦可如图8所示，第七管体36独立排至另一烟囱，而不与第二管体31连接；同时不装设第二、三计量阀；亦可如图9所示，将第二抽风机61改设于沸石转轮设备10吸附区11前侧第一管体30上或不设第二抽风机；亦可图10所示，第三抽风机62改设于沸石转轮设备10冷却区12前侧第三管体32上或不设第三抽风机；以上各个实施例皆可达到本发明的目的。

藉由上述设备结合的系统设计，本发明的有机废气处理系统，将吸附浓缩及再脱附后的VOCs再利用作为燃料，提供整体系统的操作，具有节省能源及降低处理操作成本等优点。

本发明是关于一种含挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)废气处理系统，其系包含有沸石(zeolite)转轮设备、蓄热式焚化炉设备及管线及空气输送系统；其中沸石转轮设备内部具有吸附、脱附及冷却等三个区域，以供吸附去除废气中的VOCs，局部饱和的沸石经热脱附后的浓缩气体再以蓄热式焚化炉破坏其中的VOCs，脱附的沸石再经冷却后循环供吸附使用。

本发明有机废气处理系统，系利用沸石转轮设备对于含VOCs废气的吸附作用以去除其中的VOCs，再藉蓄热式焚化炉焚化由沸石转轮脱附操作程序排出的浓缩废气中高浓度VOCs提供的燃烧热以焚化VOCs，以达到节省能源及降低废气处理操作成本等目的的设备系统者。

从而达到系利用埋置于蓄热床内的热交换管，以预热未浓缩废气或新鲜空气而得高温空气流，以脱附沸石表面吸附的有机物而再生的目的。

Claims

1、一种含挥发性有机物质排气处理系统，其特征在于处理系统包括沸石转轮设备及蓄热式焚化炉设备；沸石转轮设备内部区分为吸附区、冷却区及脱附区三个区域；蓄热式焚化炉设备内部具有设有热交换区的蓄热区、加热区及焚化区；沸石转轮设备吸附区两侧分别连设接设含挥发性有机物废气来源并组设有第一抽风机、过滤器的第一管体及接设排气烟囱的第二管体；沸石转轮设备冷却区两侧分别连设组设过滤器的第三管体及与蓄热式焚化炉设备中间一侧接设的第四管体；沸石转轮设备脱附区两侧分别连设与蓄热式焚化炉设备热交换区接设的第五管体及与蓄热式焚化炉设备进气口接设的第六管体；蓄热式焚化炉设备排气口侧与接至烟囱的第二管体之间组接第七管体；第四、五管体之间接设组设有温度控制比例阀的第八管体。

2、根据权利要求1所述的含挥发性有机物质排气处理系统，其特征在于所述的第三管体一端接设部分未浓缩的有机物废气源或新鲜空气源；于第七管体上组设排风用的第三抽风机。

3、根据权利要求2所述的含挥发性有机物质排气处理系统，其特征在于所述的第一管体组设有第一计量阀；第三管体上组设有第三计量阀。

4、根据权利要求1、2或3所述的含挥发性有机物质排气处理系统，其特征在于所述的第七管体独立接通另一烟囱。

5、根据权利要求1所述的含挥发性有机物质排气处理系统，其特征在于所述的第三管体一端接设部分未浓缩的有机物废气源或新鲜空气源；于第七管体上组设排风用的第三抽风机；第七管体独立接通常另一烟囱。

6、根据权利要求5所述的含挥发性有机物质排气处理系统，其特征在于所述的第一管体组设有第一计量阀；第三管体上组设有第三计量阀。

7、根据权利要求1所述的含挥发性有机物质排气处理系统，其特征在于所述的第二管体上设有第二抽风机。

8、根据权利要求1所述的含挥发性有机物质排气处理系统，其特征在于所述的第一管体上设有第二抽风机。

9、根据权利要求1所述的含挥发性有机物质排气处理系统，其特征在于所述的第三管体上组设第三抽风机。