CN207928947U - 家具喷漆废气处理装置 - Google Patents

Abstract

一种喷漆废气处理装置，包括干式过滤器（2）、分子筛吸附床（4）、VOCs在线监测仪（5）、主风机（7）、排气筒（8）、PLC控制系统（9）、催化燃烧床（11）、脱附风机（12）；经水帘柜净化装置后的有机废气去除废气中的油漆颗粒后进入所述干式过滤器（2），去除漆雾及粉尘后的废气进入所述分子筛吸附床（4），在所述分子筛吸附床（4）中挥发性有机化合物（VOCs）被吸附在分子筛的多孔表面，从而使废气得到净化，净化后的净化气体从所述分子筛吸附床（4）的出口通过主风机（7）及排气筒（8）高空达标排放；吸附于分子筛吸附床内的VOCs，进入脱附风机（12），在脱附时经热气吹脱而被脱附，脱附出的VOCs进入催化燃烧床（11）进行催化氧化分解。该技术适宜处理中低浓度有机废气的治理，处理效果好、易于控制、环境污染小，处理效果和经济指标已处于国内先进水平。

Description

家具喷漆废气处理装置

技术领域

本实用新型属于VOCs废气处理领域，具体涉及一种家具行业喷漆废气处理装置。

背景技术

随着我国生产制造行业的不断发展，其后续产品的产量和种类逐年增加，在生产、储运、使用的过程中，产生的废气中含有一定量各种有机物，直接排至大气中，严重地污染着环境，其中的挥发性有机化合物VOCs (Volatile Organic Compounds 简称VOCs)能够参与光化学反应，形成光化学烟雾，同时也是大气中二次颗粒有机物形成的重要条件，对于大气环境和人体健康危害巨大。特别是家具喷涂行业中，工业VOCs的排放量持续不断增加，目前已经成为我国城市群和局部区域大气污染的主要原因之一。因此，工业VOCs的污染控制问题，已经成为目前我国控制大气污染的最为重要问题，需引起各级组织高度重视，采取切实有效的措施进行治理，保护自己的生存环境。

有机废气排放所涉及的行业众多，污染物种类组成较为复杂。污染物的种类几乎涵盖了所有的有机化合物，通常排出的废气主要以有烃类化合物（烷烃、烯烃和芳烃）、甲苯、二甲苯、苯类、酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈、氰等有机化合物为主。

VOCs有机废气含有毒有害成份，污染大气环境，危害人体健康。VOC气体会通过呼吸道进入人体，使人产生晕眩、恶心等症状，严重时还会导致障碍性贫血，影响生产环境及对工作人员的身心健康造成严重的威胁。因此，对该VOCs气体进行处理，是十分必要的。

VOCs有机废气的处理方法主要有吸收法、活性炭吸附法、燃烧法、冷凝法、低温等离子法和光催化法。但从吸收剂的选择、处理气体浓度、成本、处理效果等方面考虑，应用于家具行业喷漆废气的环保治理，以上方法单独使用时均有一定的局限性。 各种处理方法的合理化结合，能够弥补单一处理方法存在的不足，更好地满足家具行业喷涂废气的处理要求。

发明内容

本实用新型的目的在于针对家具行业喷漆废气的特点提供高效、经济、节能的综合处理技术，弥补单独使用现有处理技术的不足，具体技术方案如下：

一种喷漆废气处理装置，包括干式过滤器2、分子筛吸附床4、VOCs在线监测仪5、主风机7、排气筒8、PLC控制系统9、催化燃烧床11、脱附风机12；经水帘柜净化装置后的有机废气去除废气中的油漆颗粒后进入所述干式过滤器2，去除漆雾及粉尘后的废气进入所述分子筛吸附床4，在所述分子筛吸附床4中挥发性有机化合物（VOCs）被吸附在分子筛的多孔表面，从而使废气得到净化，净化后的净化气体从所述分子筛吸附床4的出口通过主风机7及排气筒8高空达标排放；吸附于分子筛吸附床内的VOCs，进入脱附风机12，在脱附时经热气吹脱而被脱附，脱附出的VOCs进入催化燃烧床11进行催化氧化分解。

进一步，通过切换气路阀3，将吸附饱和的固定式吸附床切换至待脱附状态。

进一步，每组干式过滤器2安装一套压力差报警装置，当过滤棉堵塞时，过滤棉上下过滤两侧的压力差过大，当压差计1显示压差超过预定值时，压力差报警装置发出报警信号。

进一步，所述喷漆废气处理装置还包括补冷风机10，一旦装置温度升高，达到预定设定值时，系统自动开启阀门启动补冷风机10，冷风进入装置调节温度，控制反应温度在预定设定值内。

进一步，催化燃烧床11主要由电加热器、催化剂、换热器、四通阀及温度传感器组成。

进一步，所述催化燃烧床11采用电加热，把气体加热到300℃左右进入催化室，在催化剂的作用下，气体中的有机物分解成CO₂、H₂O等物质，同时放出热量，使气体温度进一步提升，该高温气体经蓄热陶瓷回收部分热量后排出，排出的气体温度在60～70℃左右，该气体分两部分，一部分通过主风机7及排气筒8直接排放，大部分回至内置换热器内，进一步提升气体温度后送至吸附剂装填器内，用于脱附热使用。

进一步，整个装置通过PLC控制系统9自动控制运行，脱附过程控制采用PLC自动控制， PLC控制系统9还负责对设备实施供电和自动控制，对所述催化燃烧床11的运行状态、温度点加以监测。

进一步，所述催化剂一般以铂、钯为活性金属的贵金属催化，或使用稀土金属。

进一步，所述喷漆废气处理装置还包括VOCs在线监测仪5，定时对吸附床出口排放的 VOCs 进行检测，以判断吸附床是否需要再生，在排放的废气将要超标排放时，启动脱附工艺，对该吸附床再生，防止废气超标排放。

本申请的有益效果：本申请是将吸附技术和催化燃烧技术相结合的一种集成技术，将大风量、低浓度的有机废气经过吸附/脱附过程转换成小风量、高浓度的有机废气，然后经过催化燃烧净化，可以有效的利用有机物的燃烧热。该技术适宜处理中低浓度有机废气（一般＜2000 mg/m³）的治理。不但具有除去废气中有机物的功能，同时还具备除去其他杂质的综合特点，经过不同工况装置运行证明，该技术成熟、投资少、运行费用低、处理效果好、操作简单、易于控制、环境污染小、气源适应范围宽，其处理效果和经济指标已处于国内同行业先进水平。浓度300mg/m³以上的有机废气处理效率大于90%，保证达标排放；浓度300mg/m³以下保证处理到达标排放。

附图说明

1.图1是家具行业喷漆废气的处理装置结构示意图。

图中：1、压差计；2、干式过滤器；3、切换气路阀；4、分子筛吸附床；5、VOCs在线监测仪；6、温度测点；7、主风机；8、排气筒；9、PLC控制系统；10、补冷风机；11、催化燃烧床；12、脱附风机。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的喷漆废气处理装置。

一种喷漆废气处理装置，包括干式过滤器2、分子筛吸附床4、VOCs在线监测仪5、主风机7、排气筒8、PLC控制系统9、催化燃烧床11、脱附风机12；经水帘柜净化装置后的有机废气去除废气中的油漆颗粒后进入所述干式过滤器2，去除漆雾及粉尘后的废气进入所述分子筛吸附床4，在所述分子筛吸附床4中挥发性有机化合物（VOCs）被吸附在分子筛的多孔表面，从而使废气得到净化，净化后的净化气体从所述分子筛吸附床4的出口通过主风机7及排气筒8高空达标排放；吸附于分子筛吸附床内的VOCs，进入脱附风机12，在脱附时经热气吹脱而被脱附，脱附出的VOCs进入催化燃烧床11进行催化氧化分解。所述催化燃烧床11采用电加热，把气体加热到300℃左右进入催化室，在催化剂的作用下，气体中的有机物分解成CO₂、H₂O等物质，同时放出热量，使气体温度进一步提升，该高温气体经蓄热陶瓷回收部分热量后排出，排出的气体温度在60～70℃左右，该气体分两部分，一部分通过主风机7及排气筒8直接排放，大部分回至内置换热器内，进一步提升气体温度后送至吸附剂装填器内，用于脱附热使用。

首先，经水帘柜净化装置后的有机废气中可能还含有少量易凝结的微粒物质及粉尘，若将未经预处理的废气直接引入分子筛吸附床易堵塞分子筛表面微孔，增加系统阻力、影响通风效果甚至给系统造成安全隐患，因此预处理对系统的正常运行至关重要。因此需要设置前端过滤器等废气预处理设备，提高吸附剂的传质效率（增加吸附剂与污染空气的接触面积）、降低风阻。本实用新型所采用的干式过滤器2具体为：

规格：6000mm×2000mm×1500mm ,共3组；

规格：6600mm×2200mm×1500mm ,共1组；

材质：碳钢防腐。

含二级过滤材料（粗效、中效）。

考虑到将来运行维护的方便，每组干式过滤器2安装一套压力差报警装置，当过滤棉堵塞时，过滤棉上下过滤两侧的压力差过大，当压差计1显示压差超过预定值时，压力差报警装置发出报警信号，提醒维护人员及时更换过滤棉。

然后，去除漆雾及粉尘等杂质后的废气被送入所述分子筛吸附床4内，吸附处理层的过流断面，借助有机废气分子与吸附材料间相互作用力，达到废气净化的目的。其特点是①吸附质（有机废气）和吸附剂相互不发生反应，②过程进行较快，③吸附剂本身性质在吸附过程中不变化，④吸附过程可逆；从而将废气中的有机成份吸附在材料的表面积，从而使废气得到净化。净化后的净化气体从所述分子筛吸附床的出口通过主风机7及排气筒8高空达标排放。

本申请的所述分子筛吸附床采用固定床，吸附剂采用耐水性蜂窝分子筛。吸附器单元化制作，根据废气的处理风量，配置相应数量的吸附器。

分子筛使用数量：10000m³/h约配备1m³分子筛，本身设计考虑到处理效果要求较高，分子筛选用参数约1.4m³/每万风量，净化效率大于90%。

此外，通过切换气路阀3，将吸附饱和的固定式吸附床切换至待脱附状态。每个吸附单元需要配置二个气路阀，完成吸附单元进行吸附或脱附操时的切换操作过程。例如所述切换气路阀采用电动阀门，具体过程如下：以3套吸附床为例，其中2台吸附，另1台未吸附床层继续对废气进行脱附，可实现离线或在线脱附。启动脱附风机12，脱附风机流量6000m³/h，全压2300Pa，功率11KW，开启相应电动阀门和电加热器，对吸附饱和的床层进行加热脱附，并将脱附的废气送入催化燃烧床11。

催化燃烧的基本原理为：催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子富集于表面提高了反应速率，加快了反应的进行。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧，并氧化分解为CO₂和H₂O，同时放出大量热能。

催化燃烧的特点：①起燃温度低，节省能源，有机废气催化燃烧与直接燃烧相比，具有起燃温度低，能耗也小的显著特点。在废气中有机物质浓度达到2.5g/m³后催化燃烧便无需外界供热。在废气中有机物质浓度进一步提高后催化燃烧过程可以向外界提供热量。②适用范围广，催化燃烧几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体，即它适用于浓度范围广、成分复杂的各种有机废气处理。对于有机化工、涂料、绝缘材料等行业排放的低浓度、多成分，又没有回收价值的废气，处理效果更好。③处理效率高，无二次污染，用催化燃烧法处理有机废气的净化率一般都在99%以上，最终产物为无害的CO₂和H₂O（杂原子有机化合物还有其他燃烧产物），因此无二次污染问题。

本申请的催化燃烧床11采用蓄热式催化设备，是利用蓄热陶瓷高的比表面积和高效的热传导效率，可有效地回收燃烧热能，减少催化设备的运行费用。所述催化燃烧床11采用电加热，把气体加热到300℃左右进入催化室，在催化剂的作用下，气体中的有机物分解成CO₂、H₂O等物质，同时放出热量，使气体温度进一步提升，该高温气体经蓄热陶瓷回收部分热量后排出，排出的气体温度在60～70℃左右，该气体分两部分，一部分通过主风机7及排气筒8直接排放，大部分回至内置换热器内，进一步提升气体温度后送至吸附剂装填器内，用于脱附热使用。控制气体的脱附温度，可控制脱附气体中的有机物浓度，利用燃烧放热的热量来达到催化燃烧、脱附需要的热平衡，以维持系统的运行，可很好地节约运行费用。

催化剂一般以铂、钯为活性金属的贵金属催化，同样也可使用钛、铈等稀土金属催化，使用催化剂是根据使用温度，催化剂的耐毒性及热稳定性等综合因素考虑。在各种形状中蜂窝状，空速为最大，阻力为最小，有利于催化燃烧，在处理同等风量中，催化燃烧装置最为轻巧，占地面积及所占空间最小。

本申请以蜂窝状陶瓷材料为载体，浸渍的蜂窝陶瓷为活性组分制得，具有高的催化活性、良好的热稳定性、较长的使用寿命、小的气流阻力、高强度等特点。

本方案中的分子筛吸附材料是采用热空气吹扫再生，吹扫出来的有机物送至催化燃烧设备燃烧处理，同时利用有机物燃烧放热来维持再生设备的运行所需的能量。

催化燃烧床11主要由电加热器、催化剂、换热器、四通阀及温度传感器组成。设备内胆采用不锈钢制作，外壳采用Q235，内胆与外壳之间填保温材料，保温层厚度200mm，材质为硅酸铝。

根据吸附床内的吸附剂数量，脱附风速0.1～1m/s，本方案选用0.3m/s左右，则脱附风量为:

2m×2m×0.3m/s×3600s=4320m3/h;

2.2m×2.2m×0.3m/s×3600s=5227m3/h;

本方案中的催化燃烧设备设计处理风量为5000m³/h，催化剂活性组分为稀土+过渡金属+贵金属的复合型催化剂，正常使用时寿命达5年。

整个装置通过PLC控制系统9自动控制运行，人机交互界面采用触摸屏。脱附过程控制采用PLC自动控制，设置有集中控制和就地控制，PLC控制系统9负责对设备实施供电和自动控制，对催化燃烧床的运行状态、温度点加以监测。为保证喷漆废气处理装置的正常运行，本申请通过采集与传输温度、时间参数的变化信号来达到脱附的安全保护功能。用户可以根据现场的实际情况进行工艺的调整，在触摸屏清楚显示所有监测参数，掌握喷漆废气处理装置的运行状况。当系统出现异常情况时，触摸屏上将有相应的报警和提示，保证系统安全、可靠、高效的运行。

装置还包括补冷风机10，一旦装置温度升高，达到预定设定值时，系统自动开启阀门启动补冷风机10，冷风进入装置调节温度，控制反应温度在预定设定值内。

本装置还包括VOCs在线监测仪5，定时对吸附床出口排放的 VOCs 进行检测，以判断吸附床是否需要再生，在排放的废气将要超标排放时，启动脱附工艺，对该吸附床再生，防止废气超标排放。

本申请是将吸附技术和催化燃烧技术相结合的一种集成技术，将大风量、低浓度的有机废气经过吸附/脱附过程转换成小风量、高浓度的有机废气，然后经过催化燃烧净化，可以有效的利用有机物的燃烧热。该技术适宜处理中低浓度有机废气（一般＜2000 mg/m3）的治理。不但具有除去废气中有机物的功能，同时还具备除去其他杂质的综合特点，经过不同工况装置运行证明，该技术成熟、投资少、运行费用低、处理效果好、操作简单、易于控制、环境污染小、气源适应范围宽，其处理效果和经济指标已处于国内同行业先进水平。浓度300mg/m³以上的有机废气处理效率大于90%，保证达标排放；浓度300mg/m³以下保证处理到达标排放。

Claims (9)

1.一种喷漆废气处理装置，其特征在于包括干式过滤器（2）、分子筛吸附床（4）、VOCs在线监测仪（5）、主风机（7）、排气筒（8）、PLC控制系统（9）、催化燃烧床（11）、脱附风机（12）；经水帘柜净化装置后的有机废气去除废气中的油漆颗粒后进入所述干式过滤器（2），去除漆雾及粉尘后的废气进入所述分子筛吸附床（4），在所述分子筛吸附床（4）中挥发性有机化合物（VOCs）被吸附在分子筛的多孔表面，从而使废气得到净化，净化后的净化气体从所述分子筛吸附床（4）的出口通过主风机（7）及排气筒（8）高空达标排放；吸附于分子筛吸附床内的VOCs，进入脱附风机（12），在脱附时经热气吹脱而被脱附，脱附出的VOCs进入催化燃烧床（11）进行催化氧化分解。

2.根据权利要求1所述的喷漆废气处理装置，其特征在于通过切换气路阀（3），将吸附饱和的固定式吸附床切换至待脱附状态。

3.根据权利要求1所述的喷漆废气处理装置，其特征在于每组干式过滤器（2）安装一套压力差报警装置，当过滤棉堵塞时，过滤棉上下过滤两侧的压力差过大，当压差计（1）显示压差超过预定值时，压力差报警装置发出报警信号。

4.根据权利要求1所述的喷漆废气处理装置，其特征在于所述喷漆废气处理装置还包括补冷风机（10），一旦装置温度升高，达到预定设定值时，系统自动开启阀门启动补冷风机（10），冷风进入装置调节温度，控制反应温度在预定设定值内。

5.根据权利要求1所述的喷漆废气处理装置，其特征在于所述催化燃烧床（11）主要由电加热器、催化剂、换热器、四通阀及温度传感器组成。

6.根据权利要求1所述的喷漆废气处理装置，其特征在于所述催化燃烧床（11）采用电加热，把气体加热到300℃左右进入催化室，在催化剂的作用下，气体中的有机物分解成CO₂、H₂O等物质，同时放出热量，使气体温度进一步提升，该高温气体经蓄热陶瓷回收部分热量后排出，排出的气体温度在60～70℃左右，该气体分两部分，一部分通过主风机（7）及排气筒（8）直接排放，大部分回至内置换热器内，进一步提升气体温度后送至吸附剂装填器内，用于脱附热使用。

7.根据权利要求1所述的喷漆废气处理装置，其特征在于整个装置通过PLC控制系统（9）自动控制运行，脱附过程控制采用PLC自动控制， PLC控制系统（9）还负责对装置实施供电和自动控制，对所述催化燃烧床（11）的运行状态、温度点加以监测。

8.根据权利要求6所述的喷漆废气处理装置，其特征在于所述催化剂一般以铂、钯为活性金属的贵金属催化，或使用稀土金属。

9.根据权利要求1所述的喷漆废气处理装置，其特征在于所述喷漆废气处理装置还包括VOCs在线监测仪（5），定时对吸附床出口排放的 VOCs 进行检测，以判断吸附床是否需要再生，在排放的废气将要超标排放时，启动脱附工艺，对该吸附床再生，防止废气超标排放。