CN205760438U - 一种用于处理VOCs的活性炭吸附浓缩及蓄热式热氧化器的集成装置 - Google Patents

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张翠亚
蒋鸿
王涵
屈磊
姜珮
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Abstract

本实用新型公开一种用于处理VOCs的活性炭吸附浓缩及蓄热式热氧化器的集成装置。是由活性炭吸附浓缩(CAC)单元和蓄热式热氧化(RTO)单元组成。高通量、低浓度的VOCs首先冷却过滤,然后经过活性炭吸附塔,在常温条件下利用活性炭吸附有机物;当活性炭吸附饱和后,向吸附塔通入气体流量为吸附时1/5的小流量的高温气体,使有机污染物得以解析,解析后的高浓度的污染物气体进入后置的RTO单元。在RTO单元中,浓缩的VOCs经蓄热室吸热升温后进入燃烧氧化室进行氧化分解,再经过其他蓄热室,利用填料特有的蓄热能力蓄存热量后排放,从燃烧氧化室排出的热气一部分可以对蓄热室内残留的VOCs进行反吹,另一部分则用于CAC单元脱附用气体的加热,从而保持炉膛内温度的稳定。

Description

一种用于处理VOCs的活性炭吸附浓缩及蓄热式热氧化器的集成装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于处理VOCs的活性炭吸附浓缩及蓄热式热氧化器的集成装置,可应用于包括家具制造、汽车制造、电子制造、机械元件加工及印刷等可产生低浓度VOCs的生产施工领域。
背景技术
挥发性有机化合物(VOCs)是一种具有毒性、致癌性和恶臭的物质,其与空气中的NOx等物质可以形成水光化学烟雾,一些卤烃类VOCs能够消耗臭氧,有些VOCs还可以产生温室效应。
目前为止,对于低浓度(小于1 g/m3)、高通量(大于10 000 m3/h)VOCs的处理,应用最多的技术是活性炭吸附工艺与燃烧催化工艺或直接燃烧工艺联用技术,但其存在的催化剂价格昂贵、易中毒,寿命短和处理效率受尘粒和雾滴影响的缺点,一直得不到解决;后者也存在能源消耗量大的问题。
蓄热式热氧化器(RTO)也是现阶段处理VOCs废气的一种工艺设备,其可将VOCs废气在高温条件下燃烧氧化分解,并通过蓄能室将燃烧所产生的热量储存,用来预热待处理的VOCs废气,从而达到节约燃料的目的。但是RTO仅适用于高浓度低通量的VOCs气体的处理。中国专利CN103216837A公开了一种具扫气功能的蓄热式热氧化装置,该装置是在原有的蓄热式热氧化装置的基础上增加了扫气通路,可将蓄热材料中积存的废气反吹进燃烧氧化室。但是其反吹气体是通过废气通路进入蓄热室的,这样经过反吹后蓄热室中还会有积存的废气,从而在排气过程中和燃烧氧化分解后的干净热气一同排出,造成废气处理不彻底。
中国专利CN103007682A又公开了一种基于浓缩转轮和RTO的涂装车间废气处理方法及系统,该方法利用浓缩转轮及RTO来处理废气,但是其采用外加热源来加热脱附用气体,需要耗费大量的能量。
中国专利CN104474844A又公开了一种基于浓缩转轮和RTO的彩涂线废气处理及回收方法及系统,该方法利用沸石浓缩转轮及RTO来处理废气,并对系统的热能进行比较充分的利用,显著提高了能量的利用率。但是其采用的转轮浓缩系统,在实际使用中有较多的运动部件,容易产生机械卡阻等故障,需要较多的维护工作。在该专利中,转轮浓缩装置中冷却后的气体直接排空,会将脱附后吸附剂内残留的VOCs废气带出而排到大气中。RTO单元中未使用反吹装置,亦会使蓄热室中残留的VOCs废气随燃烧氧化处理后的干净热气一同排出,从而造成VOCs废气处理不彻底的情况。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本实用新型的目的在于提供了一种用于处理VOCs的活性炭吸附浓缩及蓄热式热氧化器的集成装置,通过该装置可以处理低浓度(小于1 g/m3)、高通量(大于10 000 m3/h)VOCs废气,并且利用RTO装置对能量进行回收利用,同时解决已有设备将VOCs废气处理不彻底的问题。
本实用新型的目的是采用如下技术方案来实现:
一种用于处理VOCs的活性炭吸附浓缩及蓄热式热氧化器的集成装置。包括废气进气引风机 21,过滤器 22,冷却器 23,脱附用引风机 24,热交换器 25,蓄热室A′ 26,蓄热室B ′27,助燃器 28,蓄热室C ′29,燃烧氧化室 210,高温洁净气体引风机 211,吸附塔A 212,吸附塔B 213,吸附塔C 214,高浓度气体引风机 215,反吹引风机 216。其特征是CAC单元中高通量、低浓度的VOCs 11经废气进气引风机 21,通过过滤器 22、冷却器 23将其内的杂质过滤并将其冷却;而后,废气进入活性炭吸附塔A 212,在常温条件下利用活性炭吸附有机物;从吸附塔A 212排出的4/5洁净气体 14直接排空,有1/5的洁净气 12体进入吸附塔B 213,对因脱附而升温的吸附塔B 213进行冷却;从吸附塔B 213排出的冷却后气体 15通过脱附用引风机 24,经热交换器 25加热后进入已吸附饱和的吸附塔C 214进行脱附;脱附后从吸附塔C 214排出的浓缩VOCs 16通过高浓度气体引风机 215进入置有助燃器 28的RTO单元的蓄热室A ′26,浓缩VOCs 16经过蓄热室A ′26中所储存的热能预热后,进入燃烧氧化室 210进行氧化分解,氧化分解后的高温洁净气体通过蓄热室B ′27,在蓄热室B ′27中储存一部分能量后排出,排出的高温洁净气体部分 18通过反吹引风机 216进入蓄热室C ′29,将蓄能块中残留的VOCs反吹进燃烧氧化室 210;另一部分高温洁净气体 17则通过高温洁净气体引风机 211进入热交换器 25对CAC单元中脱附用洁净气体15 进行加热,然后直接排空。
本实用新型的特点:
1、采用活性炭吸附浓缩单元(CAC单元)与蓄热式热氧化单元(RTO单元)结合来处理低浓度(小于1 g/m3)、高通量(大于10 000 m3/h)的VOCs废气。先利用CAC单元将低浓度、高通量的VOCs废气浓缩为高浓度、低通量的VOCs废气,然后进入RTO单元进行燃烧氧化,最终将VOCs废气彻底处理;
2、CAC单元中采用3组或多组活性炭吸附塔来完成对低浓度、高通量的VOCs废气浓缩,其中一个吸附塔吸附饱和后,转入脱附工序,脱附完成后采用吸附工序排出的冷空气进行冷却。通过电磁阀控制,三个或多个吸附塔轮流进入吸附、脱附、冷却工序,保证工艺连续进行;
3、CAC单元中,采用部分吸附处理后的洁净气体对脱附后的高温活性炭吸附塔进行冷却,冷却后的气体通过热交换器进行加热升温后直接进入脱附工序,对吸附饱和的吸附塔进行脱附。由于紧前工序脱附中会有残留在吸附塔内的VOCs废气,冷却后的气体直接进入脱附工序可以将吸附塔内残留的VOCs废气带入下一个脱附工序,保证VOCs废气处理的彻底性;
4、采用具有扫气功能的RTO单元,进气通过蓄热室进行预热,保证燃烧氧化室内的温度基本恒定,节约了助燃器燃料的使用;反吹用气采用部分燃烧氧化后的高温洁净气体,可以将蓄热室内残留的VOCs废气全部反吹至燃烧氧化室,保证经蓄热室排出的氧化燃烧后的高温洁净气体中不含有残留VOCs废气,并且不损失蓄热室所储存的能量;
5、RTO单元排出的高温洁净气经过热交换器对CAC单元中的冷却后气体进行加热,从而进入脱附工序中活性炭的脱附。节约了能量,提高了能量利用率。
附图说明
图1是本实用新型装置结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种用于处理VOCs的活性炭吸附浓缩及蓄热式热氧化器的集成装置。包括废气进气引风机 21,过滤器 22,冷却器 23,脱附用引风机 24,热交换器 25,蓄热室A ′26,蓄热室B ′27,助燃器 28,蓄热室C′ 29,燃烧氧化室 210,高温洁净气体引风机 211,吸附塔A 212,吸附塔B 213,吸附塔C 214,高浓度气体引风机 215,反吹引风机 216。其特征是CAC单元中高通量、低浓度的VOCs 11经废气进气引风机 21,通过过滤器 22、冷却器 23将其内的杂质过滤并将其冷却;而后,废气进入活性炭吸附塔A 212,在常温条件下利用活性炭吸附有机物;从吸附塔A 212排出的4/5洁净气体 14直接排空,有1/5的洁净气 12体进入吸附塔B 213,对因脱附而升温的吸附塔B 213进行冷却;从吸附塔B 213排出的冷却后气体 15通过脱附用引风机 24,经热交换器 25加热后进入已吸附饱和的吸附塔C 214进行脱附;脱附后从吸附塔C 214排出的浓缩VOCs 16通过高浓度气体引风机 215进入置有助燃器 28的RTO单元的蓄热室A′ 26,浓缩VOCs 16经过蓄热室A ′26中所储存的热能预热后,进入燃烧氧化室 210进行氧化分解,氧化分解后的高温洁净气体通过蓄热室B′ 27,在蓄热室B ′27中储存一部分能量后排出,排出的高温洁净气体部分 18通过反吹引风机 216进入蓄热室C ′29,将蓄能块中残留的VOCs反吹进燃烧氧化室 210;另一部分高温洁净气体 17则通过高温洁净气体引风机 211进入热交换器 25对CAC单元中脱附用洁净气体15 进行加热,然后直接排空。
在活性炭吸附浓缩单元(CAC单元)中当吸附塔A212吸附饱和后,通过电磁阀控制对吸附塔A212进行脱附,在吸附塔B213内进行吸附,对吸附塔C214进行冷却。如此不断循环,从而使工艺得到连续。
在扫气功能的RTO单元中当蓄热室A′26进气、蓄热室B′27排气、蓄热室C′29反吹完成后,可通过电磁阀控制,改为蓄热室B′27进气、蓄热室C′29排气、蓄热室A′26反吹,如此不断循环,从而使工艺得到连续,并保证从RTO单元排出的气体中不含有残留的VOCs;
CAC单元中,采用部分吸附处理后的洁净气体12对脱附后的高温活性炭吸附塔进行冷却,冷却后的气体15通过热交换器25进行加热升温后直接进入脱附工序,对吸附饱和的吸附塔进行脱附。由于紧前工序脱附中会有残留在吸附塔内的VOCs废气,冷却后的气体(15)直接进入脱附工序,可以将吸附塔内残留的VOCs废气带入下一个脱附工序,保证VOCs废气处理的彻底性;
采用具有扫气功能的RTO单元,反吹用气采用部分燃烧氧化后的高温洁净气体(18)直接进入蓄热室,可以将蓄热室内残留的VOCs废气全部反吹至燃烧氧化室210,保证经蓄热室排出的氧化燃烧处理后的高温洁净气体17中不含有残留VOCs废气。

Claims (1)

1.一种用于处理VOCs的活性炭吸附浓缩及蓄热式热氧化器的集成装置,包括废气进气引风机(21),过滤器(22),冷却器(23),脱附用引风机(24),热交换器(25),蓄热室A′(26),蓄热室B′(27),助燃器(28),蓄热室C′(29),燃烧氧化室(210),高温洁净气体引风机(211),吸附塔A(212),吸附塔B(213),吸附塔C(214),高浓度气体引风机(215),反吹引风机(216),其特征是CAC单元中高通量、低浓度的VOCs (11)经废气进气引风机 (21),通过过滤器(22)、冷却器(23)将其内的杂质过滤并将其冷却;而后,废气进入活性炭吸附塔A (212),在常温条件下利用活性炭吸附有机物;从吸附塔A(212)排出的4/5洁净气体(14)直接排空,有1/5的洁净气体 (12)进入吸附塔B( 213),对因脱附而升温的吸附塔B (213)进行冷却;从吸附塔B (213)排出的冷却后气体 (15)通过脱附用引风机 (24),经热交换器(25)加热后进入已吸附饱和的吸附塔C(214)进行脱附;脱附后从吸附塔C(214)排出的浓缩VOCs(16)通过高浓度气体引风机(215)进入置有助燃器 (28)的RTO单元的蓄热室A ′(26),浓缩VOCs(16)经过蓄热室A ′(26)中所储存的热能预热后,进入燃烧氧化室(210)进行氧化分解,氧化分解后的高温洁净气体通过蓄热室B ′(27),在蓄热室B ′(27)中储存一部分能量后排出,排出的高温洁净气体部分 (18)通过反吹引风机 (216)进入蓄热室C ′(29),将蓄能块中残留的VOCs反吹进燃烧氧化室 (210);另一部分高温洁净气体 (17)则通过高温洁净气体引风机( 211)进入热交换器(25)对CAC单元中脱附用洁净气体(15) 进行加热,然后直接排空。
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