CN208066071U - 一种喷漆VOCs废气的吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷漆VOCs废气吸附浓缩高温脱附催化燃烧处理装置，包括过滤器1、多个并联的活性炭吸附箱301、引风机5、换热器19、阻火过滤器9、脱附循环阀10、脱附风机11、催化燃烧床12、排气筒6、补氧风阀20、冷却排空阀14和补冷风阀18。本实用新型在引风机5和排气筒6之间增加换热器，在低氧条件下有效降低脱附气体温度，提高了安全性和脱附效率；通过设置冷却管道使引风机仅对活性炭降温，减少了循环风机的运行时间和催化加热床再加热的能耗，节能环保；并通过安装高温报警系统、氮气管道II和水喷淋管道III有效遏制活性炭起火的事故的发生。

Description

一种喷漆VOCs废气的吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，具体涉及一种喷漆生产线的挥发性有机废气(VOCs)废气的活性炭吸附、高温脱附和催化燃烧处理装置。

背景技术

我国京津冀、长三角、珠三角地区集中一大批喷涂行业。喷涂企业VOCs 废气产生量大，存在问题多，急需整治。喷涂废气中VOCs成分相对复杂，种类差异大，例如醇酸树脂涂料中使用了溶剂油、二甲苯、甲苯等溶剂，环氧树脂涂料中主要含有甲苯、二甲苯、丁醇等溶剂，聚氨酯涂料使用环己烷、甲苯、乙酸乙酯、二甲苯等溶剂。喷漆过程中，油漆中原有的大量有机溶剂挥发，不仅具有特殊的刺激性气味，且对喷漆工人和周边居民身体健康造成严重影响。同时，在刨削、喷涂过程中也会产生大量粉尘和漆雾。

如何达到绿色环保要求，有效处理VOCs废气是当前的重要课题。由于喷漆废气VOCs成分的复杂性，通常需要几种工艺组合处理。对于大风量、低浓度的 VOCs废气，进行活性炭吸附浓缩、高温脱附、催化燃烧的联合处理工艺，不仅能连续处理VOCs废气，将其转化为无害的水和二氧化碳，而且能用催化燃烧释放的热量对吸附饱和的活性炭进行脱附再生，脱附下来的高浓度VOCs燃烧维持催化燃烧床稳定在较高温度，无需外界供热，达到余热利用和节能环保的目的。

但此工艺目前在安全性和效率上尚存在不足之处。由于脱附过程中，VOCs 被浓缩送入催化燃烧床，经催化燃烧后的气体，因大量放热，其温度有可能超过设定值，危害活性炭箱体安全。目前常见的处理工艺是通过补充新鲜空气补充风量，达到冷却气体的作用。但补风后脱附气体中氧含量增加，在活性箱体中有可能与内部高温点接触发生燃烧事故。因此，一般脱附气体的温度设定不超过100℃，脱附时间较长、效率较低。

此外，目前的工艺中，当脱附结束后，一般通过补冷风机送风冷却管路和设备，由于循环风机在必经的管路上，必须保持开启，不利于节约电能和延长风机使用寿命。催化燃烧床在降温过程中由于进出大量冷风，温度快速下降，当下一个脱附循环开始时，需要再加热达到燃烧条件，导致能源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于解决喷漆VOCs脱附催化燃烧工艺存在的安全性和活性炭脱附时间较长的问题，提供一种节能的喷漆VOCs废气吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置，具体技术方案如下：

一种喷漆VOCs废气吸附浓缩高温脱附催化燃烧处理装置，其特征在于：包括过滤器、多个并联的活性炭吸附箱、引风机、换热器、阻火过滤器、脱附循环阀、脱附风机、催化燃烧床、排气筒、补氧风阀、冷却排空阀和补冷风阀；

VOCs废气出口通过管道I与所述的过滤器进风口相连；所述的活性炭吸附箱设有VOCs吸附进口、吸附净化出口、脱附送风进口、脱附回风出口，过滤器出风口与多个并联的活性炭吸附箱VOCs吸附进口通过风管相连，活性炭吸附箱吸附净化出口通过风管与引风机相连，所述排风管道上均设有风阀。所述的活性炭吸附箱3吸附净化出口、引风机和排气筒依次通过风管相连；

所述引风机与排气筒相连的风管上设有换热支管，与换热器空气进口相连，并设有换热进风阀，换热器空气出口通过风管与排气筒相连；所述引风机与脱附总管道上设有冷却支管道，其上设有补冷风阀；所述的活性炭吸附箱脱附回风出口、阻火过滤器、脱附风机、催化燃烧床通过风管依次相连，阻火过滤器、脱附风机之间设有脱附循环阀，脱附循环阀与脱附风机之间设有增氧风管，并设有补氧风阀；阻火器与排气筒之间设有冷却风管，并设有冷却排空阀；催化燃烧床通过循环风管与换热器循环进风口相连，换热器循环出风口与活性炭吸附箱脱附总管道相连，催化燃烧床与排气筒之间设有支管，并设有燃烧排空阀，活性炭脱附总管道分别通过支管与活性炭脱附送风进口相连；所述的催化燃烧床中设有远红外电加热层、催化燃烧层、换热层，外壁设有耐高温岩棉保温层；脱附过程中脱附气体保持在120±5℃左右；活性炭吸附箱均设有高温警报系统；装置内设有氮气管道II和水喷淋管道III，与每个活性炭吸附箱相连，并在各连接管道上设有相应的风阀或水阀。

所述的过滤器采取初效过滤层、中效过滤层和活性炭牺牲床。

所述的活性炭吸附箱设有玻璃视窗，箱内采用防水型蜂窝状活性炭。

所述的喷漆VOCs废气吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置设有PLC控制系统，所述的引风机、脱附风机、高温报警系统、催化燃烧床的红外加热装置均由PLC 系统控制；所述的氮气管道、水喷淋管道、脱附风管、吸附风管、冷却风管、换热风管上设有的风阀、水阀均由PLC系统控制。

有益效果

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

(1)本发明通过换热器，在不增加脱附气体含氧量的前提下，有效降低脱附气体温度；(2)由于脱附气体含氧量较低，安全性增加，脱附气体温度可从传统工艺的100℃增加到120℃，提高了脱附效率；(3)在不增加冷却风机的情况下，本发明利用引风机的风量实现脱附气体的降温过程，减少了设备成本和运行开支；(4)通过增加冷却管道和风阀，在脱附完成后的冷却过程中，用引风机对活性炭箱直接冷却，避免对催化燃烧床降温，减少了脱附风机的运行时间和催化燃烧床在下一个脱附循环中的加热能耗，达到节能的目的；(5)通过增加在配氮气管道、水喷淋管道和高温报警系统，有效遏制因脱附气体温度过高造成活性炭起火的事故发生。

附图说明

图1是本发明提供的喷漆VOCs废气吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置的结构示意图；

图2是本发明过滤器的示意图；

图3是本发明催化燃烧床的示意图；

图中：废气管道I，氮气管道II，喷淋水管道III，过滤器1，吸附进气阀2，活性炭吸附箱3，吸附出气阀4，引风机5，排气筒6，脱附进气阀7，脱附出气阀8，阻火过滤器9，脱附循环阀10，脱附风机11，催化燃烧床12，燃烧排空阀13，冷却排空阀14，氮气进气阀15，喷淋水阀16，换热进风阀17，补冷风阀18，换热器19，补氧风阀20，初效过滤层101，中效过滤层102，活性炭牺牲层103，多个并联活性炭吸附箱301，备用活性炭吸附箱302，远红外加热层1201，催化燃烧层1202，换热层1203。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：

一种喷漆VOCs废气吸附浓缩高温脱附催化燃烧处理装置，包括过滤器1、活性炭吸附箱3、引风机5、换热器19、阻火过滤器9、脱附循环阀10、脱附风机11、催化燃烧床12、排气筒6、补氧风阀20、冷却排空阀14和补冷风阀18。

VOCs废气出口通过管道I与所述的过滤器进风口相连，除去喷漆过程中产生的大量粉尘和漆雾。过滤器采取二级过滤和活性炭牺牲床工艺进行预处理。废气先通过初效过滤层101及中效过滤器102将漆雾去除，再通过一次活性炭牺牲床103，去处高沸点大分子物质和丙烯酸等易聚合单体物质，活性炭根据实际运行情况定期更换。

所述的活性炭吸附箱3设有VOCs吸附进口、吸附净化出口、脱附送风进口、脱附回风出口，过滤器出风口与多个并联的活性炭吸附箱VOCs吸附进口通过风管相连，活性炭吸附箱吸附净化出口通过风管与引风机相连，所述排风管道上均设有风阀。所述的活性炭吸附箱3吸附净化出口、引风机5和排气筒6依次通过风管相连。活性炭本身性质在吸附过程中不发生变化，且吸附过程可逆，可以进行多次吸附脱附。本发明采用“多吸一脱”在线吸脱附的工艺，当某一个活性炭箱吸附饱和后，将其切换到脱附再生状态，其余活性炭则处于吸附状态。在吸脱附系统中，预留一只备用活性炭吸附箱302，当异常情况发生时投入运行，防止因环保设备运行异常造成生产停工。

所述引风机5与排气筒相连的风管上设有换热支管，与换热器空气进口相连，并设有换热进风阀17，换热器空气出口通过风管与排气筒相连；所述引风机5 与脱附总管道上设有冷却支管道，其上设有补冷风阀18；所述的活性炭吸附箱3 脱附回风出口、阻火过滤器9、脱附风机11、催化燃烧床12通过风管依次相连，阻火过滤器9、脱附风机11之间设有脱附循环阀10，脱附循环阀10与脱附风机之间设有增氧风管，并设有补氧风阀20；阻火器与排气筒之间设有冷却风管，并设有冷却排空阀14；催化燃烧床12通过循环风管与换热器19循环进风口相连，换热器19循环出风口与活性炭吸附箱脱附总管道相连，催化燃烧床12与排气筒之间设有支管，并设有燃烧排空阀13，活性炭脱附总管道分别通过支管与活性炭脱附送风进口相连；所述的催化燃烧床12中设有远红外电加热层1201、催化燃烧层1202、换热层1203，外壁设有耐高温岩棉保温层；当某一个活性炭箱吸附饱和后，关闭其吸附进气阀2和吸附出气阀4，确保冷却排空阀14、补冷风阀18、换热进风阀17关闭，在脱附开始阶段对催化床内部贵金属催化剂进行预热，并产生热空气。当床层达到预定温度时，开启脱附风机11和脱附循环阀 10、脱附进气阀7和脱附出气阀8，将其切换到脱附再生状态。

催化燃烧床12中，脱附气体先进入换热层1203预热，并进入远红外加热层 1201进一步提高温度，然后在催化燃烧层1202催化燃烧后经换热层排出，并在换热层中将部分余热传递给进入燃烧床的脱附气体。通过催化燃烧层1202和远红外加热层1201温差判断是否需要补氧，当温差低于设定值时，打开补氧风阀 20，为催化燃烧提供足够的氧气，并同步打开燃烧排空阀13，保持管道设备内气压与外界平衡，当温差值降低到一定范围内时，关闭补氧风阀20和燃烧排空阀13，控制温度。如此，通过催化燃烧提供的热能维持催化燃烧床12在较高温度，无需外界持续供能。

当脱附气体温度超过125℃时，开启换热进风阀17，使吸附净化后的气体部分流经换热器降低脱附气体温度，使其保持在120±5℃左右。装置内设有氮气管道II和水喷淋管道III，每个活性炭吸附箱都设有高温警报系统。当脱附气体温度不断升高，超过130℃时，调节换热进风阀17增加空气流量并开启氮气进气阀15对活性炭箱进行冷却。若脱附气体温度超过135℃时，脱附风机11和脱附循环阀10关闭，冷却排空阀14打开，高温警报系统报警，水喷淋系统自动开启，对高温活性炭箱强制降温。当脱附结束后，增加换热进风阀17风量，使脱附气体温度降至100℃以下；随后关闭换热进风阀17，打开补冷风阀18、冷却排空阀14，关闭脱附风机11和脱附循环阀10，对活性炭箱降温。由于冷却过程中，无需利用脱附风机引风，故可减少其运行时间；且低温气体不再经过催化燃烧床，由于保温层的作用，燃烧床内降温较慢，在下一个脱附周期进行时窗内仍能保持较高温度，有利于减少电能消耗。当冷却完成后，关闭补冷风阀18、冷却排空阀14、脱附进气阀7以及脱附出气阀8，对应活性炭吸附箱再次进入吸附状态。

所述的活性炭吸附箱设有玻璃视窗，箱内采用防水型蜂窝状活性炭。

所述的吸附浓缩高温脱附催化燃烧处理装置设有PLC控制系统，所述的引风机、脱附风机、高温报警系统、催化燃烧床的红外加热装置均由PLC系统控制；所述的氮气管道、水喷淋管道、脱附风管、吸附风管、冷却风管、换热风管上设有的风阀、水阀均由PLC系统控制。

以上所述是对本发明的解释，并不用于限制本发明，其他未背离本发明原则和精神所采用修改、组合和简化的技术方案，均包含在本发明保护范围内。

Claims (8)

1.一种喷漆VOCs废气的吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置，包括过滤器(1)、活性炭吸附箱(3)、引风机(5)、换热器(19)、阻火过滤器(9)、脱附循环阀(10)、脱附风机(11)、催化燃烧床(12)、排气筒(6)、补氧风阀(20)、冷却排空阀(14)和补冷风阀(18)；其特征在于：

VOCs废气出口通过管道(I)与所述的过滤器(1)进风口相连；所述的活性炭吸附箱(3)设有VOCs吸附进口、吸附净化出口、脱附送风进口、脱附回风出口，过滤器(1)出风口与多个并联的活性炭吸附箱VOCs吸附进口通过风管相连，活性炭吸附箱吸附净化出口通过风管与引风机相连，风管上均设有风阀；所述的活性炭吸附箱(3)吸附净化出口、引风机(5)和排气筒(6)依次通过风管相连；

所述引风机(5)与排气筒相连的风管上设有换热支管，与换热器空气进口相连，并设有换热进风阀(17)，换热器空气出口通过风管与排气筒相连；所述引风机(5)与脱附总管道上设有冷却支管道，其上设有补冷风阀(18)；所述的活性炭吸附箱(3)脱附回风出口、阻火过滤器(9)、脱附风机(11)、催化燃烧床(12)通过风管依次相连，阻火过滤器(9)、脱附风机(11)之间设有脱附循环阀(10)，脱附循环阀(10)与脱附风机之间设有增氧风管，并设有补氧风阀(20)；阻火器与排气筒之间设有冷却风管，并设有冷却排空阀(14)；催化燃烧床(12)通过循环风管与换热器(19)循环进风口相连，换热器(19)循环出风口与活性炭吸附箱脱附总管道相连，催化燃烧床(12)与排气筒之间设有支管，并设有燃烧排空阀(13)，活性炭脱附总管道分别通过支管与活性炭脱附送风进口相连；所述的催化燃烧床(12)中设有远红外电加热层(1201)、催化燃烧层(1202)、换热层(1203)；脱附过程中脱附气体保持在120±5℃左右；活性炭吸附箱均设有高温警报系统；装置内设有氮气管道(II)和水喷淋管道(III)，与每个活性炭吸附箱相连，并在各连接管道上设有相应的风阀或水阀。

2.根据权利要求1所述的喷漆VOCs废气的吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置，其特征在于：所述的过滤器采取初效过滤层、中效过滤层和活性炭牺牲床。

3.根据权利要求1所述的喷漆VOCs废气的吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置，其特征在于：所述的活性炭吸附箱，箱内采用防水型蜂窝状活性炭。

4.根据权利要求3所述的喷漆VOCs废气的吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置，其特征在于：所述的活性炭吸附箱设有玻璃视窗。

5.根据权利要求1所述的喷漆VOCs废气的吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置，其特征在于：所述催化燃烧床(12)的外壁设有耐高温岩棉保温层。

6.根据权利要求1所述的喷漆VOCs废气的吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置，其特征在于：设有PLC控制系统，所述的引风机、脱附风机、高温报警系统、催化燃烧床的红外加热装置均由PLC系统控制。

7.根据权利要求6所述的喷漆VOCs废气的吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置，其特征在于：所述的氮气管道、水喷淋管道、脱附风管、吸附风管、冷却风管、换热风管上设有的风阀、水阀均由PLC系统控制。

8.根据权利要求1所述的喷漆VOCs废气的吸附浓缩高温脱附催化燃烧装置，其特征在于：所述的氮气管道、脱附风管、吸附风管、冷却风管、换热风管上设有的风阀均为单向流动风量阀。