CN207462987U - 一种VOCs废气处理装置 - Google Patents

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梁灵枝
黄欣燕
黄超
胡昌顺
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Abstract

本实用新型公开了一种VOCs废气处理装置,其特征在于:包括箱体,所述箱体一端设有进气口,另一端设有出气口,所述进气口至出气口之间依次设置有初级过滤网、UV光催化处理器、等离子发生器和活性炭过滤层。本实用新型提供的VOCs废气处理装置通过UV光催化处理器和等离子发生器相互配合工作,针对不同成分的VOCs废气进行处理,通过UV光线和等离子体的协作,可彻底地将可挥发性有机物气体处理掉,实现无毒、无害化;且整体结构紧凑,占地面积小,净化效率高。

Description

一种VOCs废气处理装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及化工废气处理领域,具体而言,涉及一种VOCs废气处理装置。

背景技术

[0002] 国内大面积爆发灰霾天气的次数和持续时间逐年增加,严重影响国民身体健康和 生活质量。灰霾危害大,影响范围广,已成为当今影响中国大气环境质量的主要问题之一, 也是当下百姓最为关注的大气环境问题。

[0003] 工业挥发性有机污染物(VOCs)、氮氧化物、二氧化硫、机动车尾气的大量排放是灰 霾形成的主要原因。国内工业粉尘、二氧化硫和氮氧化物均已出台严格的标准来控制排放。 VOCs的治理相对滞后,但已引起高度重视。VOCs主要来源于工业生产,在各种使用有机溶 剂的场合,如,喷漆、印刷、金属除油和脱脂、粘合剂,挥发性有机化合物时刻在污染空气。

[0004] 国内外对VOCs治理的传统方法有吸收、吸附、催化燃烧、生物法等。然而这些传统 方法各自存在缺陷,限制了大范围的推广使用。吸收、吸附法存在旧吸收剂、旧吸附剂的二 次污染问题,且吸收剂和吸收剂更换频繁,日常运营费用高;催化燃烧法一次性投资大、运 行费用高等特点也限制了中小型企业的使用;生物法去除VOCs的设备占地面积大,去除率 易受废气浓度和废气毒性等因素影响,许多工况下处理后废气无法满足达标排放。 实用新型内容

[0005] 有鉴于此,本实用新型提供的一种VOCs废气处理装置,更好的克服了上述现有技 术存在的问题和缺陷,实现整体结构紧凑,占地面积小,设备运行成本低,空气净化效率高。

[0006] —种VOCs废气处理装置,包括箱体,所述箱体一端设有进气口,另一端设有出气 口,所述进气口和出气口之间依次设置有初级过滤网、UV光催化处理器、等离子发生器和活 性炭过滤层;所述UV光催化处理器包括至少两层UV灯组和电元模块,所述电元模块设置于 所述UV灯组的一端并与每层所述UV灯组电连接;所述UV灯组包括多根石英UV灯管和灯管 座,所述多根石英UV灯管平行排布于所述灯管座,相邻两根所述石英UV灯管的间距为10-12cm;所述石英UV灯管外侧涂覆有纳米二氧化钛催化剂层。

[0007] 进一步地,所述电元模块内置有镇流器和红绿指示灯。

[0008] 进一步地,所述初级过滤网为HEAP高效过滤网。

[0009] 进一步地,所述箱体侧面设置有散热装置。

[0010] 进一步地,所述散热装置包括第一散热装置和第二散热装置,所述第一散热装置 靠近所述UV光催化处理器设置,所述第一散热装置靠近所述等离子发生器设置。

[0011] 进一步地,所述等离子发生器包括阴极板和阳极板,所述阴极板和阳极板均接设 于支流叠加脉冲等离子电源上。

[0012] 进一步地,所述阴极板和阳极板均为不锈钢板。

[0013] 与现有技术相比,本实用新型的VOCs废气处理装置的有益效果是:

[0014] (1)本实用新型提供的VOCs废气处理装置用于处理挥发性有机化合物废气,其包 括初级过滤网、UV光催化处理器、等离子发生器和活性炭过滤层。通过UV光催化处理器和等 离子发生器相互配合工作,针对不同成分的VOCs废气进行处理,通过UV光线和等离子体的 协作,可彻底地将可挥发性有机物气体处理掉,实现无毒、无害化。

[0015] (2)本实用新型提供的VOCs废气处理装置具有整体结构紧凑,占地面积小,净化效 率高,设备运行成本低的特点。

[0016] 为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并 配合所附附图,作详细说明如下。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用 的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例,因此不应被 看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可 以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0018] 图1为本实用新型的VOCs废气处理装置的整体示意图;

[0019] 图2为本实用新型的VOCs废气处理装置的俯视内部结构示意图;

[0020] 图3为本实用新型的VOCs废气处理装置的光催化处理器左视结构示意图。

[0021 ] 附图标号说明:

[0022] 100 VOCs废气处理装置

[0023] 1 箱体

[0024] 11 进气口

[0025] 12 出气口

[0026] 2 初级过滤网

[0027] 3 UV光催化处理器

[0028] 31 UV 灯组

[0029] 311 石英UV灯管

[0030] 312 灯管座

[0031] 32 电元模块

[0032] 4 等离子发生器

[0033] 41 阴极板

[0034] 42 阳极板

[0035] 5 活性炭过滤层

[0036] 61 第一散热装置

[0037] 62 第二散热装置

具体实施方式

[0038] 为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对VOCs废气处理装置进行更全面 的描述。附图中给出了 VOCs废气处理装置的首选实施例。但是,VOCs废气处理装置可以以许 多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使 对VOCs废气处理装置的公开内容更加透彻全面。

[0039] 在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于 附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗 示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对 本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗 示相对重要性。

[0040] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示 例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表 述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在 任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0041] 在本实用新型的描述中,除非另有规定和限定,需要说明的是,术语“安装”、“相 连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连 通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可 以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0042] 参阅图1及图2,本实用新型实施例的一种VOCs废气处理装置100,包括箱体11,所 述箱体1一端设有进气口 11,另一端设有出气口 12,所述进气口 11和出气口 12之间依次设置 有初级过滤网2、UV光催化处理器3、等离子发生器4和活性炭过滤层5。

[0043] 上述VOCs废气处理装置的工作流程如下:

[0044] 首先,VOCs废气通过进气口 11输入箱体1内,并且在箱体1内流动,VOCs废气经过 箱体1内的初级过滤网2,将VOCs废气中的粉尘颗粒与废气进行分离,以便进行后续的处理。 初级过滤后VOCs废气进入UV光催化处理器3,UV光催化处理器可产生UV光线(紫外线),VOCs 废气中的可挥发性有机物气体在UV光线照射下发生化学反应,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,含有难降解的有机物的VOCs废气继续进入等离 子发生器4中,等离子发生器4产生等离子体并对通过的VOCs废气进行轰击,高能的等离子 体与VOCs废气相互作用,使难降解的有机物由大分子分解为无害的小分子或者发生化学反 应生成无害的物质。UV光催化处理器3和等离子发生器4相互配合工作,针对不同成分的 VOCs废气进行处理,通过UV光线和等离子体的协作,可彻底地将可挥发性有机物气体处理 掉,实现无毒、无害化。最后通过活性炭过滤层5的吸附作用进一步吸附净化,得到洁净空 气通过出气口 12排出。

[0045] 优选地,初级过滤网2为HEAP高效过滤网。HEAP高效过滤网又名高效空气过滤器, 达到HEPA标准的过滤网,HEPA网的特点是空气可以通过,但细小的微粒却无法通过;它对直 径为0.3微米(头发直径的1/200)以下的微粒去除效率可达到99.97%以上,是烟雾、灰尘 以及细菌等污染物最有效的过滤媒介。HEPA分PP滤纸、玻璃纤维、复合PP PET滤纸、熔喷涤 纶无纺布和熔喷玻璃纤维五种材质。HEAP高效过滤网具有风阻大、容尘量大、过滤精度高的 优点,可以根据需要加工成各种尺寸和形状。

[0046] 上述UV光催化处理器3包括至少两组UV灯组31及电元模块32,所述UV灯组31可列 举为两组、三组、四组、五组、六组等,且相互平行排列。所述电元模块32设置于所述UV灯组 31的一端并与每组所述UV灯组31电连接。

[0047] 优选地,每组所述UV灯组31包括多根石英UV灯管311和灯管座312,所述石英UV灯 管可列举为3根、4根、5根、6根等,石英UV灯管311是以耐高温石英玻璃为灯体材料制成的 耐高温的UV灯管;石英玻璃对紫外线各波段都有很高的透过率,可达80 % -90 %。

[0048] 所述灯管座312自上而下均匀分布多根石英UV灯管,优选地,相邻两根UV石英灯管 311的间距为10-12cm。本实用新型实施例中通过将UV光催化处理器3的石英UV灯管311横 跨进气口 11到出气口 12之间的气道排列,且将排列间距合理化,以较小的空间达到对挥发 性有机物较高的降解效率。

[0049] 优选地,所述石英UV灯管311外侧涂覆有纳米二氧化钛催化剂层(未示出)。

[0050] 需要理解的是,在光催化氧化反应中,紫外光照射在纳米二氧化碳催化剂层上产 生电子空穴对,与表面吸附的水份(H2O)和氧气(02)反应生成氧化性很活波的氢氧自由基 (OiT)和超氧离子自由基(0「、(〇。各种废臭气体如醛类、苯类、氨类、胺类、酚类、氮氧化物、 硫化物、其它碳氢化合物以及其VOC类有机物在光催化氧化的作用下还原成二氧化碳 (CO2)、水(H2O)以及其它无毒无害物质。光能催化器在去除异味的同时还可以起到消毒杀菌 的功效,而且由于在光催化氧化反应过程中无任何添加剂,所以不会产生二次污染。

[0051] 纳米二氧化钛作为半导体光催化剂,具有氧化性强的特点,对臭氧难以氧化的某 些有机物如三氯甲烷、四氯化炭、六氯苯都能有效地加以分解,对难以降解的有机物具有特 别意义,光催化的有效氧化剂是氢氧自由基(((MO和超氧离子自由基(02'(〇,其氧化性 高于常见的臭氧、双氧水、高锰酸钾、次氯酸等。

[0052] 而且,纳米二氧化钛对从烃到羧酸的种类众多有机物都有效,即使对原子有机物 如卤代烃、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂也有很好的去除效果,只要经过一定时间的反 应可达到完全净化。此外,纳米二氧化钛催化剂的寿命是无限长的,无需更换。

[0053] 优选地,所述电元模块32内置有镇流器(未示出)和两个指示灯(未示出)。

[0054] 需要理解的是,所述镇流器用于分组控制灯管的数量。所述两个指示灯用于指示 UV灯管和镇流器的状态。例如两个指示灯分别为红色指示灯、绿色指示灯,当红色指示灯和 铝色指示灯均亮时代表UV灯管和镇流器都完好;当只有绿色指示灯亮,红色指示灯灭时代 表UV灯管损坏,镇流器完好;当只有红色指示灯亮,绿色指示灯灭时代表UV灯管完好,镇流 器损坏,便于及时发现UV灯管和镇流器是否损坏,可方便检修,更换配件。

[0055] 上述等离子发生器4的主要工作原理是将低电压通过升压电路升至正高压及负高 压,利用正高压及负高压电离空气(主要是氧气)产生大量的正离子及负离子,负离子的数 量大于正离子的数量(负离子的数量大约为正离子数量的1.5倍)。同时产生的正离子与负 离子在空气中进行正负电荷中和的瞬间产生巨大的能量释放,从而导致其周围细菌结构的 改变或能量的转换,从而致使细菌死亡,实现其杀菌的作用。由于负离子的数量大于正离子 的数量,因此多余的负离子仍然飘浮在空气中,可以达到消烟、除尘、消除异味、改善空气的 品质,以促进人体健康的保健作用。

[0056] 目前,在科学技术和工业领域常用的等离子发生器4有电弧等离子体发生器、工频 电弧等离子体发生器、高频感应等离子体发生器、低气压等离子体发生器、燃烧等离子体发 生器五类。最典型的为电弧、高频感应、低气压等离子体发生器三类。它们的放电特性分别 属于弧光放电、高频感应弧光放电和辉光放电等类。

[0057] 优选地,所述等离子发生器4包括阴极板和阳极板,所述阴极板和阳极板均接设于 支流叠加脉冲等离子电源上。

[0058]上述阴极板41和阳极板42均为不锈钢板。阴极板41和阳极板42相对安装在进气口 11到出气口 12之间的气道两侧。本实用新型实施例的等离子发生器4采用支流叠加脉冲等 离子电源和不锈钢板结构组合形成电场产生电晕放电,从而获得高能等离子体。但是,本实 用新型实施例并不限制等离子发生器4的类型,例如低温等离子发生器等。

[0059] 上述活性炭过滤层5的作用是进一步吸附净化经过UV光催化处理和高能等离子体 处理后的气体,最终得到结净的空气。

[0060] 所述活性炭过滤层5可列举为活性炭滤布或者活性碳纤维棉。本实用新型实施例 优选为活性碳纤维棉。活性碳纤维的孔分布基本上呈单分散态,主要由小于2. Onm的微孔组 成,且孔口直接开口在纤维表面,其吸附质到达吸附位的扩散路径短,纤维直径细,故与被 吸附物质的接触面积大,增加了吸附几率,且可均匀接触。

[0061] 活性碳纤维比表面积大,最大可达250m2/g,约是活性炭颗粒的10〜100倍。活性 碳纤维吸附容量大,吸附能力为活性炭颗粒的400倍以上;而且吸附、脱附速度快,活性碳纤 维对气体的吸附数10秒至数分钟可达平衡。

[0062] 活性碳纤维孔径分布范围窄,绝大多数孔径在

Figure CN207462987UD00071

以下,活性炭颗粒的内部结构 有微孔、过渡孔和大孔之分,而活性碳纤维的结构只有微孔及少量的过渡孔,没有大孔,并 且孔径均匀,分布比较狭窄,为0.1〜lnm,这是ACF吸附选择性较好的原因。

[0063] 活性碳纤维不仅对高浓度吸附质的吸附能力明显,对低浓度吸附质的吸附能力也 特别优异,如当甲苯气体含量低到IOppm以下时,活性碳纤维还能对其吸附,而活性炭颗粒 必须高于IOOppm时方能吸附。

[0064] 优选地,所述箱体1侧面设置有散热装置。

[0065] 上述散热装置用于箱体1内部如UV催化处理器3和等离子发生器4工作过程中产 生的热量,避免产生的热量累积使温度过高损坏UV催化处理器3和等离子发生器4。所述散 热装置的数量可以为1个,例如设置在UV催化处理器3和等离子发生器4之间。为使散热效 果更好,所述散热装置的数量也可以为多个,如2个、3个或4个等,其位置可以设置在所述箱 体1同一侧面不同位置,也可以设置在相对的两侧面不同位置。所述散热装置可列举为散热 风扇或者散热片等。

[0066] 优选地,所述散热装置包括第一散热装置61和第二散热装置62,所述第一散热装 置61靠近所述UV催化处理器3设置,所述第一散热装置62靠近所述等离子发生器4设置。

[0067] 另外针对具有高温的VOCs废气,VOCs废气处理装置100还可以设置降温装置,降温 装置用于降低高温的VOCs废气的温度,从而降低了发生废气燃烧、对箱体内部设备如UV催 化处理器3和等离子发生器4的热冲击的问题。例如,在箱体1外侧设置套设一水冷管(未示 出),水冷管内通入常温水,废气流经水冷管处的气道时,其热量被交换给水冷管中的水,从 而实现降温。较佳地,水冷管内的通入流动的水,水流的方向与废气的输运方向相反,从而 使高温的废气能够持续接触温度较低的水,提高冷却效果。

[0068] 综上所述,与现有技术相比,本实用新型的VOCs废气处理装置100的有益效果是:

[0069] (1)本实用新型的VOCs废气处理装置100用于处理挥发性有机化合物废气,其包括 初级过滤网2、UV光催化处理器3、等离子发生器4和活性炭过滤层5。通过UV光催化处理器3 和等离子发生器4相互配合工作,针对不同成分的VOCs废气进行处理,通过UV光线和等离子 体的协作,可彻底地将可挥发性有机物气体处理掉,实现无毒、无害化。

[0070] (2)本实用新型提供的VOCs废气处理装置100具有整体结构紧凑,占地面积小,净 化效率高,设备运行成本低的特点。

[0071] 尽管以上较多使用了表示结构的术语,例如“UV光催化处理器”、“初级过滤网”、 “活性炭过滤层”等,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便 地描述和解释本实用新型的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精 神相违背的。

[0072] 以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限 于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到变化 或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应所述以权 利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1. 一种VOCs废气处理装置,其特征在于:包括箱体,所述箱体一端设有进气口,另一端 设有出气口,所述进气口至出气口之间依次设置有初级过滤网、UV光催化处理器、等离子发 生器和活性炭过滤层;所述UV光催化处理器包括至少两层UV灯组和电元模块,所述电元模 块设置于所述UV灯组的一端并与每层所述UV灯组电连接;所述UV灯组包括多根石英UV灯管 和灯管座,所述多根石英UV灯管平行排布于所述灯管座,相邻两根所述石英UV灯管的间距 为10-12cm;所述石英UV灯管外侧涂覆有纳米二氧化钛催化剂层。
2. 根据权利要求1所述的VOCs废气处理装置,其特征在于:所述电元模块内置有镇流器 和红绿指示灯。
3. 根据权利要求1所述的VOCs废气处理装置,其特征在于:所述初级过滤网为HEAP高效 过滤网。
4. 根据权利要求1所述的一种VOCs废气处理装置,其特征在于:所述箱体侧面设置有散 热装置。
5. 根据权利要求4所述的VOCs废气处理装置,其特征在于:所述散热装置包括第一散热 装置和第二散热装置,所述第一散热装置靠近所述UV光催化处理器设置,所述第一散热装 置靠近所述等离子发生器设置。
6. 根据权利要求1所述的VOCs废气处理装置,其特征在于:所述等离子发生器包括阴极 板和阳极板,所述阴极板和阳极板均接设于支流叠加脉冲等离子电源上。
7. 根据权利要求6所述的VOCs废气处理装置,其特征在于:所述阴极板和阳极板均为不 锈钢板。
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