CN208642223U - 一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于吸附浓缩‑催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置，在活性炭吸附箱体的底部为吸附进气管道、顶部为吸附出风管道，在所述吸附进气管道与所述吸附出风管道间从下至上依次设有均风装置和两层活性炭填充床层，所述活性炭填充床层采用蜂窝活性炭填充，在每个所述活性炭填充床层上部均设有脱附布气装置，在所述活性炭吸附箱体的前侧壁上端设有脱附进气管道、后侧壁下端设有脱附出风管道。该装置使系统结构得到优化，极大地提高了活性炭的吸附效率和脱附效率，且该装置具有风阻小、布气均匀、吸附效率高的特点，能够解决在高风压条件下产生的风蚀问题以及炭床易蓄热起火的问题。

Description

一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置

技术领域

本实用新型涉及废气处理设备领域，具体地涉及一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置。

背景技术

挥发性有机物（VOCs）是指在常温下（20℃）饱和蒸气压大于70Pa，常压下沸点小于260℃的有机化合物，活性炭是一种具有高度发达孔隙结构和极大内表面积的人工炭材料制品。通常，其孔容积达0.2~1.0cm³/g、比表面积≥400~1000m²/g。主要由碳素元素（87%~97%）组成，同时也含有氢、氧、硫、氮等元素以及一些无机矿物质。主要用于吸附脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类，常见的有苯、甲苯、己烷、庚烷、甲基乙酮、丙酮、四氯化碳、萘、醋酸乙酯等。

目前，工业VOCs治理行业针对大风量、低浓度废气治理工艺主要有活性炭吸附浓缩-催化燃烧技术、活性炭纤维棉吸附浓缩-冷凝回收技术、分子筛转轮吸附浓缩-催化燃烧技术等。活性炭吸附浓缩-催化燃烧技术是将有机废气直接通过活性炭等吸附介质进行吸附浓缩，然后采用热空气进行脱附操作，低浓度大风量废气进入活性炭吸附箱，吸附箱一般采用多用一备的布置方式。低浓度大风量废气经过活性炭吸附浓缩之后，转换成小风量、高浓度的有机废气被送到280℃以上催化燃烧装置进行催化燃烧处理，燃烧后的废气再经过换热后进入到活性炭吸附箱进行脱附操作。

活性炭床目前多采用堆砌式的填充方式，一般填充高度为400 mm~800 mm，采用的活性炭主要为蜂窝活性炭，分为耐水型和非耐水型。目前该系统活性炭吸附床存在的主要问题是风阻大、炭床体容易蓄热着火、脱附时升温不均匀等。同时，进气不均匀容易导致风蚀问题，活性炭吸附存在盲区，活性炭床出现活性炭局部过早饱和问题。

以中国专利20162101005.9为例，该专利公开了一种有机废气吸附催化一体装置，本装置包括过滤装置、一号活性炭吸附箱、二号活性炭吸附箱和催化燃烧床，待处理废气通过废气管道通入过滤装置，所述过滤装置与一号活性炭吸附箱、二号活性炭吸附箱之间分别通过一号废气进管和二号废气进管相连通。吸附箱设有若干水平放置的吸附板，吸附板之间间隔距离相等，并设置气流挡板若干个，与吸附板一对一设置。该类设计结构复杂、活性炭更换不方便、且活性炭吸附饱和周期短。

因此，有必要避开现有技术中存在的不足，对系统运行过程进行优化，设计一种新型的活性炭吸附装置，力求将活性炭的利用率最大化，减少活性炭吸附床层在吸附过程中受到的风蚀；同时使脱附时活性炭吸附床层能够均匀受热，降低床体蓄热自燃的可能性；同时降低系统的风压，提高活性炭的吸附效率；使之能够适应工业中各类工况条件，并提高了该系统的稳定性和适用性。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置，使系统结构得到了优化，极大地提高了活性炭的吸附效率和脱附效率，该装置具有风阻小、布气均匀、吸附效率高的特点、能够解决在高风压条件下产生的风蚀问题以及炭床易蓄热起火的问题，使之在大风量、低浓度废气治理行业得到大规模推广应用成为可能。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置，在活性炭吸附箱体的底部为吸附进气管道、顶部为吸附出风管道，在所述吸附进气管道与所述吸附出风管道间从下至上依次设有均风装置和两层活性炭填充床层，两层所述活性炭填充床层之间高度相差550-680 mm，每层所述活性炭填充床层的填充高度为300 mm，所述活性炭填充床层采用蜂窝活性炭填充，每个床层上填充三层蜂窝活性炭，在每个所述活性炭填充床层上部均设有脱附布气装置，在所述活性炭吸附箱体的前侧壁上端设有脱附进气管道、后侧壁下端设有脱附出风管道，所述脱附布气装置的一端连通所述脱附进气管道、另一端连通所述脱附出风管道。

进一步地，在所述活性炭填充床层下部设有承重格栅，在所述承重格栅的下端设有数个纵向的支撑梁。

进一步地，所述均风装置设在所述活性炭吸附箱体的底部，由数个纵向格栅板和横向格栅板交错排列而成。

进一步地，在所述脱附布气装置内设有数根脱附支管，脱附热气流通过所述脱附进气管道后经过接口分布到所述脱附支管内，在每根所述脱附支管上设有数个喷头，所述喷头为不锈钢材质，在底端所述脱附布气装置的上方设有氮气保护管道，在所述活性炭吸附箱体的右侧上端设有氮气入口，所述氮气入口与所述氮气保护管道相连通。

进一步地，在每个所述活性炭填充床层内均设有一个温度传感器。

进一步地，所述活性炭吸附箱体由外箱体和内箱体焊接而成，在所述外箱体与所述内箱体间填充100 mm的硅酸铝保温棉，所述外箱体为碳钢或不锈钢材质，所述内箱体为镀锌板，在所述活性炭吸附箱体外侧设有箱体框架，所述箱体框架由槽钢焊接而成。

进一步地，在所述活性炭吸附箱体左侧设有活动检修门，所述活动检修门通过固定件固定在所述活性炭吸附箱体外侧。

进一步地，所述活性炭吸附箱体内的风量范围为2000 m³/h~30000 m³/h，空床流速为0.8 m/s~1.2 m/s，管道进气流速不大于13 m/s。

本实用新型的有益效果是：

（1）该实用新型增加了均风装置，极大地提高了活性炭的利用率，减少风蚀的发生；

（2）两层活性炭填充床层的设计极大的减小炭床风阻，提高了活性炭吸附效率，降低了活性炭床蓄热自燃发生的几率，同时方便活性炭的更换和脱附操作；

（3）该实用新型采用脱附布气装置，按照两层布气结构分布，极大的提高了脱附的可操作性，活性炭填充床层温度分布更加均匀，该设计解决了活性炭床层在脱附时出现的温度不均匀问题，提高了活性炭的脱附效率，减少脱附时间，节约了脱附所需能耗；

（4）该实用新型增加了氮气保护管道和温度传感器，能够对活性炭吸附箱体进行脱附保护和温度监控，极大地提高了活性炭吸附系统的安全性；

（5）活性炭吸附箱体采用三层结构设计，针对废气中的复杂污染物和不同工况条件均有较强的适用性，该箱体隔热性能好，能够防止脱附过程中热量的流失；

（6）该实用新型各个模块均为标准件，可实现规模化、标准化生产，箱体加工完成直接在现场安装，极大地减少了项目安装的周期。

附图说明

图1是本实用新型一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置的主视结构示意图；

图2是本实用新型一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置的左视结构示意图；

图3是本实用新型一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置的脱附布气装置的仰视结构示意图；

图4是本实用新型一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置的脱附支管的结构示意图；

图5是本实用新型一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置的纵向格栅板和横向格栅板的结构示意图。

1-活性炭吸附箱体，2-吸附进气管道，3-吸附出风管道，4-均风装置，5-活性炭填充床层，6-脱附布气装置，7-脱附进气管道，8-脱附出风管道，9-承重格栅，10-支撑梁；

11-外箱体，12-内箱体，13-硅酸铝保护棉，14-箱体框架，15-活动检修门，16-固定件；

41-纵向格栅板，42-横向格栅板；

61-脱附支管，62-接口，63-喷头，64-氮气保护管道，65-氮气入口。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图1-5和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。

需要说明的是本实用新型所提供的实施例仅是为了本对实用新型的技术特征进行有效的说明，所述的左侧、右侧、上端、下端等定位词仅是为了对本实用新型实施例进行更好的描述，不能看作是对本实用新型技术方案的限制。

活性炭吸附浓缩-催化燃烧系统主要是针对大风量、中低浓度有机废气而开发的一种常见治理工艺，该工艺通过活性炭吸附材料对废气中的污染物进行富集浓缩，然后通过催化燃烧设备提供热空气进行活性炭的脱附，将活性炭中富集浓缩的污染物通入催化燃烧装置中进行燃烧净化处理，处理后的废气直接达标排放。但是，现有技术中的活性炭吸附浓缩-催化燃烧废气治理系统，普遍存在着活性炭填充高度较大，脱附时床体容易蓄热产生自燃、废气风阻较大、活性炭利用率低、床体受热不均匀、脱附时间长、能耗大等问题。本实用新型主要是针对该系统活性炭吸附箱普遍存在的问题进行分析，对现有活性炭吸附箱进行结构的改进，提供一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置，该装置将有助于提高对工业中大风量、低浓度有机废气治理效果，改善工业废气治理混乱的大环境。

该装置的具体结构为：在活性炭吸附箱体1的底部为吸附进气管道2、顶部为吸附出风管道3，在所述吸附进气管道2与所述吸附出风管道3间从下至上依次设有均风装置4和两层活性炭填充床层5，两层所述活性炭填充床层5之间高度相差600 mm，每层所述活性炭填充床5层的填充高度为300 mm，所述活性炭填充床层5采用蜂窝活性炭填充，每个床层上填充三层蜂窝活性炭，每层蜂窝活性炭间放置一层不锈钢丝网，活性炭模块尺寸为100 mm*100 mm*100 mm，设计两层所述活性炭填充床层5可以极大地减少炭床风阻，提高活性炭的吸附效率至85%以上，将脱附时间由目前的3 h~4 h减少至1 h以内，降低活性炭床蓄热自燃的发生几率，也方便活性炭的更换和脱附操作的进行；

在每个所述活性炭填充床层5上部均设有脱附布气装置6，在所述活性炭吸附箱体1的前侧壁上端设有脱附进气管道7、后侧壁下端设有脱附出风管道8，所述脱附布气装置6的一端连通所述脱附进气管道7、另一端连通所述脱附出风管道8，两层的布气结构分布，极大地提高了脱附的可操作性，活性炭床层的温度分布更加均匀，减少了脱附时间，节约了脱附所需能耗。

在所述活性炭填充床层5下部设有承重格栅9，在所述承重格栅9的下端设有数个纵向的支撑梁10，下端的所述支撑梁10可以将下层的所述脱附布气装置6与所述承重格栅9隔开一定的间隙，利于脱附过程的顺利进行，在所述承重格栅8上部铺设铁丝网，蜂窝活性炭铺设在所述承重格栅8上的铁丝网上方。

所述均风装置4设在所述活性炭吸附箱体1的底部，由数个纵向格栅板41和横向格栅板42交错排列而成，能够极大地提高对进风的布风效果，提高活性炭的利用率，减少风蚀的发生。

在所述脱附布气装置6内设有5根脱附支管61，脱附热气流通过所述脱附进气管道7后经过接口62分布到所述脱附支管61内，在每根所述脱附支管61上设有8个喷头63，所述喷头63为不锈钢材质，在底端所述脱附布气装置6的上方设有氮气保护管道64，在所述活性炭吸附箱体1的右侧上端设有氮气入口65，所述氮气入口65与所述氮气保护管道64相连通。

在每个所述活性炭填充床层5内均设有一个温度传感器51，能够对所述活性炭吸附箱体1进行脱附保护和温度监控，极大地提高了活性炭吸附系统的安全性。

所述活性炭吸附箱体1由外箱体11和内箱体12焊接而成，在所述外箱体11与所述内箱体12间填充100 mm的硅酸铝保温棉13，所述外箱体11为碳钢或不锈钢材质，所述内箱体12为镀锌板，三层的结构设计，使所述活性炭吸附箱体1针对废气中的复杂污染物和不同工况条件时均有较强的适应性，该箱体隔热性能好，能够防止脱附过程中热量的流失；在所述活性炭吸附箱体1外侧设有箱体框架14，所述箱体框架14由槽钢焊接而成。

在所述活性炭吸附箱体1左侧设有活动检修门15，所述活动检修门15通过固定件16固定在所述活性炭吸附箱体1外侧。

本新型公开的所述活性炭吸附箱体1可将多个箱体并联使用，箱体采用多用一备方式，所述活性炭吸附箱体1内的风量范围为2000 m³/h~30000 m³/h，空床流速为0.8 m/s~1.2 m/s，管道进气流速不大于13 m/s。

本实用新型的具体实施方案为：首先废气通过所述吸附进气管道2从箱体底部进入到箱体内，经过所述均风装置4进行进气布风，使废气能够均匀经过所述活性炭填充床层5。之后废气经过两层所述活性炭填充床层5后通过所述吸附出风管道3排出。当进行脱附操作时，所述吸附进气管道2和所述吸附出风管道3均关闭，所述脱附进气管道7和所述脱附出风管道8打开，脱附热气流通过所述脱附进气管道7后经过所述接口62分布到各个所述脱附支管61，通过所述喷头63喷出脱附气体，热气通过所述喷头63进行均匀布气后，经过所述脱附出风管道8排出，进入到催化燃烧装置进行催化氧化处理。脱附时发生炭床温度超温以及活性炭床蓄热着火等情况时，所述氮气保护管道64内会及时通入氮气进行脱附保护并隔绝空气。当装填或更换活性炭以及检修箱体配件时可打开所述活动检修门15，直接进入到两层所述活性炭填充床层5中。所述温度传感器51的量程范围为-20℃~450℃，可实时监测系统脱附操作中的炭床温度。活性炭床脱附温度范围为80℃~100℃，废气管道进气温度最高不超过120℃。

该实用新型公开的活性炭吸附装置可广泛应用于喷漆废气、印刷废气、涂布废气、化工废气、半导体废气、颜料加工废气等行业，能够将沸点低于150℃的大部分有机溶剂组分进行吸附浓缩，通过催化燃烧装置对浓缩后的废气进行氧化燃烧处理，设备燃烧净化效率可达95%以上，能够在工业废气治理中得到广泛的推广和应用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本实用新型的具体实施例，本实用新型的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (8)

1.一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置，其特征在于，在活性炭吸附箱体（1）的底部为吸附进气管道（2）、顶部为吸附出风管道（3），在所述吸附进气管道（2）与所述吸附出风管道（3）间从下至上依次设有均风装置（4）和两层活性炭填充床层（5），两层所述活性炭填充床层（5）之间高度相差550-680 mm，每层所述活性炭填充床层（5）的填充高度为300 mm，所述活性炭填充床层（5）采用蜂窝活性炭填充，每个床层上填充三层蜂窝活性炭，在每个所述活性炭填充床层（5）上部均设有脱附布气装置（6），在所述活性炭吸附箱体（1）的前侧壁上端设有脱附进气管道（7）、后侧壁下端设有脱附出风管道（8），所述脱附布气装置（6）的一端连通所述脱附进气管道（7）、另一端连通所述脱附出风管道（8）。

2.如权利要求1所述的一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置，其特征在于，在所述活性炭填充床层（5）下部设有承重格栅（9），在所述承重格栅（9）的下端设有数个纵向的支撑梁（10）。

3.如权利要求2所述的一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置，其特征在于，所述均风装置（4）设在所述活性炭吸附箱体（1）的底部，由数个纵向格栅板（41）和横向格栅板（42）交错排列而成。

4.如权利要求3所述的一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置，其特征在于，在所述脱附布气装置（6）内设有数根脱附支管（61），脱附热气流通过所述脱附进气管道（7）后经过接口（62）分布到所述脱附支管（61）内，在每根所述脱附支管（61）上设有数个喷头（63），所述喷头（63）为不锈钢材质，在底端所述脱附布气装置（6）的上方设有氮气保护管道（64），在所述活性炭吸附箱体（1）的右侧上端设有氮气入口（65），所述氮气入口（65）与所述氮气保护管道（64）相连通。

5.如权利要求4所述的一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置，其特征在于，在每个所述活性炭填充床层（5）内均设有一个温度传感器（51）。

6.如权利要求5所述的一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置，其特征在于，所述活性炭吸附箱体（1）由外箱体（11）和内箱体（12）焊接而成，在所述外箱体（11）与所述内箱体（12）间填充100 mm的硅酸铝保温棉（13），所述外箱体（11）为碳钢或不锈钢材质，所述内箱体（12）为镀锌板，在所述活性炭吸附箱体（1）外侧设有箱体框架（14），所述箱体框架（14）由槽钢焊接而成。

7.如权利要求6所述的一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置，其特征在于，在所述活性炭吸附箱体（1）左侧设有活动检修门（15），所述活动检修门（15）通过固定件（16）固定在所述活性炭吸附箱体（1）外侧。

8.如权利要求7所述的一种用于吸附浓缩-催化燃烧系统的蜂窝活性炭吸附装置，其特征在于，每个所述活性炭吸附箱体（1）内的风量范围为2000 m³/h~30000 m³/h，空床流速为0.8 m/s~1.2 m/s，管道进气流速不大于13 m/s。