CN210485767U - 一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置 - Google Patents

一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置 Download PDF

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张小燕
张正勇
滕平
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Abstract

本实用新型提供了一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置,包括干式过滤箱、吸附箱、主排风机、催化燃烧器和脱附风机;其中,主排风机通过第一管道连通于吸附箱,催化燃烧器的进口端通过第二管道连通于吸附箱,第二管道上设有第二电动阀门,第二管道上设有第一分支管,第一分支管上设有催化补冷阀,催化燃烧器通过第三管道连通于吸附箱的进口端,第三管道上依次设有脱附风机、切换阀和第三电动阀门,第三管道上还设有第二分支管,第二分支管上设有炭层补冷阀,第三管道对应于切换阀和脱附风机之间的位置设有第三分支管,第三分支管上设有溢流阀。采用本实用新型中的装置可以实现对VOCs废气的吸附和脱附作业,减少VOCs对环境的污染。

Description

一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置
技术领域
本实用新型涉及废气处理技术领域,具体涉及一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置。
背景技术
目前,国内外有机废气VOCs的治理技术不断地发展,其发展方向是对各种工艺技术进行优化、新材料(吸附材料、催化材料、过滤材料、生物净化菌种等)的开发与应用等,如吸附与催化分离工艺、吸附与冷凝回收分离工艺、吸附与吸收分离工艺等;还有新的技术也在不断开发和投入市场,如生物净化技术、等离子体净化技术、光催化技术、膜分离技术和离子液吸收技术等等。根据长期治理有机废气的实践总结出,当废气风量较大、浓度较低时,采用“干式过滤+活性炭吸附+催化燃烧脱附”组合工艺处理有机废气效果最佳。
实用新型内容
鉴于上述情况,本实用新型提供了一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置,可以实现对VOCs气体有效吸附及脱附作业。
为实现上述目的,本实用新型公开了一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置,包括:
干式过滤箱,包括废气入口端;
吸附箱,所述吸附箱中设有活性炭吸附层,所述吸附箱的进口端连通于所述干式过滤箱的出口端,所述吸附箱中还设有第一温度传感器;
主排风机,通过第一管道连通于所述吸附箱的出口端,所述第一管道上设有第一电动阀门和气体在线监测设备;以及
催化燃烧器,所述催化燃烧器中设有金属催化剂层和第二温度传感器,所述催化燃烧器的进口端通过第二管道连通于所述吸附箱的出口端,所述第二管道上设有第二电动阀门,所述第二管道上设有第一分支管,所述第一分支管上设有催化补冷阀,用于向所述催化燃烧器中补充新鲜空气,所述催化燃烧器的出口端通过第三管道连通于所述吸附箱的进口端,所述第三管道的自靠近所述催化燃烧器的一端至远离所述催化燃烧器的一端依次设有脱附风机、切换阀和第三电动阀门,所述第三管道对应于所述切换阀和所述吸附箱之间的位置设有第二分支管,所述第二分支管上设有炭层补冷阀,用于向所述吸附箱中补充新鲜空气,所述第三管道对应于所述切换阀和所述脱附风机之间的位置设有第三分支管,所述第三分支管上设有溢流阀,用于向外部大气中排出多余气体。
本实用新型的有益效果在于:
(1)通过干式过滤箱实现对VOCs废气中水分和粉尘颗粒进行过滤,避免进入吸附箱中堵塞活性炭吸附层。
(2)通过吸附箱中的活性炭吸附层实现对VOCs废气的吸附净化,净化后的气体经主排风机排至大气中。
(3)启动催化燃烧器,对活性炭吸附层进行预热,待温度达到所需脱附温度时,启动脱附风机,对活性炭吸附层进行脱附,脱附后的高浓度VOCs废气被吹送至催化燃烧器中,在金属催化剂层的作用下分解成CO2和H2O,同时释放出大量的热量,实现活性炭吸附层的脱附再生。
本实用新型一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置的进一步改进在于,所述催化燃烧器的进口端设有阻火器。避免催化燃烧器中的火沿第二管道回火至吸附箱中而导致活性炭吸附层燃烧,提高使用的安全性。
本实用新型一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置的进一步改进在于,所述催化补冷阀的进口端设有第一过滤棉,所述炭层补冷阀的进口端设有第二过滤棉。通过第一过滤棉和第二过滤棉实现过滤作用,避免杂质进入管道中。
本实用新型一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置的进一步改进在于,所述催化补冷阀的进口端安装有第一补冷风机;所述炭层补冷阀的进口端设有第二补冷风机。通过第一补冷风机和第二补冷风机分别用于将新鲜空气输入催化燃烧器和吸附箱中,分别用于实现对催化燃烧器和吸附箱的补冷和降温。
本实用新型一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置的进一步改进在于,还包括喷淋水源,通过第四管道连通于所述吸附箱的进口端,所述第四管道上设有手动调节阀。当活性炭吸附层温度持续升高或本装置中自带的补冷结构失效时,通过开启喷淋水源实现对吸附箱及管道的喷水,达到灭火降温作用。
本实用新型一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置的进一步改进在于,所述金属催化剂层为金属陶瓷蜂窝状催化剂层。金属陶瓷蜂窝状催化剂层阻力小、活性高,当有机废气VOCs浓度达到2000ppm以上时,可维持自燃。
本实用新型一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置的更进一步改进在于,包括并联设置的多个所述吸附箱。可依次实现对VOCs废气的吸附和脱附。
附图说明
图1是本实用新型一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置的结构示意图。
图2是本实用新型一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置的俯视示意图。
图3是图2中A-A方向的结构示意图。
图4是图2中B方向的结构示意图。
图5是本实用新型一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置的工艺流程图。
具体实施方式
为利于对本实用新型的了解,以下结合附图及实施例进行说明。
参阅图1至图5可知,本实用新型公开了一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置,包括干式过滤箱1、吸附箱2、主排风机3、催化燃烧器4和喷淋水源6。其中,干式过滤箱1包括用于通入废气的入口端,吸附箱2中设有活性炭吸附层21,吸附箱2的进口端连通于干式过滤箱1的出口端,吸附箱2中还设有用于检测活性炭吸附层21温度的第一温度传感器22,主排风机3通过第一管道7连通于吸附箱2的出口端,第一管道7上设有第一电动阀71门和用于检测经吸附箱2过滤后气体VOCs浓度的气体在线监测设备(图中未显示);催化燃烧器4中设有金属催化剂层和第二温度传感器(用于检测催化燃烧器4内部温度),催化燃烧器4的进口端通过第二管道8连通于吸附箱2的出口端,第二管道8的靠近催化燃烧器4的一端设有阻火器83,第二管道8上设有第二电动阀81门(布设于第二管道8靠近吸附箱2出口端的一端),第二管道8上设有第一分支管,第一分支管上设有催化补冷阀82,用于向催化燃烧器4中补充新鲜空气,催化燃烧器4的出口端通过第三管道9连通于吸附箱2的进口端,第三管道9的自靠近催化燃烧器4的一端至远离催化燃烧器4的一端依次设有脱附风机5、切换阀91和第三电动阀92门(即脱附阀,布设于第三管道9靠近吸附箱2的进口端的一端),第三管道9对应于切换阀91和吸附箱2之间的位置设有第二分支管,第二分支管上设有炭层补冷阀93,用于向吸附箱2中补充新鲜空气,第三管道9对应于切换阀91和脱附风机5之间的位置设有第三分支管,第三分支管上设有溢流阀94,用于向外部大气中排出多余气体;喷淋水源6(通过水泵实现水的传输)通过第四管道10连通于吸附箱2的进口端(吸附箱2中位于活性炭吸附层21上方设有连通第四管道10的喷头61),第四管道10上设有手动调节阀101。具体的,(1)催化补冷阀82的进口端设有第一过滤棉,炭层补冷阀93的进口端设有第二过滤棉,用于实现过滤作用;(2)金属催化剂层为金属陶瓷蜂窝状催化剂层,其阻力小、活性高,当有机废气浓度达到2000ppm以上时,可维持自燃;(3)包括并联设置的多个吸附箱2,可实现同时或依次吸附和脱附作业;(4)吸附箱2的进口端与干式过滤箱1的出口端之间串联有吸附阀23(具体为电磁阀或电动阀门);(5)活性炭吸附层21采用蜂窝状活性炭吸附层21,与粒状相比具有优越的动力学性能,极适合于大风量下使用。
较佳的,如图5所示,催化补冷阀82的进口端安装有第一补冷风机84;炭层补冷阀93的进口端设有第二补冷风机95。其中,催化补冷阀82和第一补冷风机84之间、炭层补冷阀93和第二补冷风机95之间设有过滤棉。具体的,(1)第一补冷风机84的输入端和第二补冷风机95的输入端均连通于大气;通过第一补冷风机84、第二补冷风机95分别向催化燃烧器4、吸附箱2中通入新鲜空气,分别用于实现对催化燃烧器4和吸附箱2进行冷却降温;(2)当第一温度传感器22检测到活性炭吸附层21的温度过高时,通过启动第一补冷风机84向吸附箱2中补充新鲜空气,实现对活性炭吸附层21的冷却降温;当第二温度传感器检测到催化燃烧器4内的温度过高时,启动第二补冷风机95向催化燃烧器4中补充新鲜空气,实现对催化燃烧器4的冷却降温。
本实用新型中,利用催化燃烧器(包括电加热丝)催化燃烧时,需通过电加热起动,VOCs在催化燃烧器内催化燃烧作用下,转化为二氧化碳和水,同时释放出热量,当其燃烧热(包括释放出的热量)足以维持其反应所需的温度或能量时,电加热自动停止,降低电能损耗,同时由于金属陶瓷蜂窝状催化剂层阻力小,用低压风机(脱附风机)就可以,不但耗电少而且噪音低;利用经催化燃烧器催化后的高温气体对吸附箱中活性炭吸附层进行解吸再生,解吸后的气体再次送到催化燃烧器中进行净化,循环往复,实现脱附作用。当具有多个吸附箱时,依次对各吸附箱进行脱附作业。本实用新型中通过主控制器实现主排风机、脱附风机、催化燃烧器以及各阀体的启闭,实现自动控制,上述控制方法为本领域常规技术手段,且不是本实用新型对现有技术做出的改进,本说明书不作具体描述。
本实用新型一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置的工作原理:
吸附工作时:打开吸附阀,使得经干式过滤箱过滤后的废气进入吸附箱中,利用吸附箱中的活性炭吸附层进行吸附,同时通过气体在线监测设备对经吸附箱吸附后的气体中VOCs的浓度进行检测,当检测到的VOCs浓度达到预定值或达到预定值70%-80%时,控制吸附阀和第一电动阀门关闭,完成吸附作业。
脱附工作时:关闭吸附阀和第一电动阀门第二电动阀门,打开第二电动阀门和第三电动阀门,启动催化燃烧器,当达到工艺温度时,启动脱附风机,对活性炭吸附层进行脱附;其中,当第一温度传感器监测到活性炭吸附层温度过高时,打开炭层补冷阀,向吸附箱中通入新鲜空气,用于实现对活性炭吸附层进行补冷、降温,同时调小切换阀的开启大小,部分多余气体从溢流阀排至大气中。
喷淋工作:当脱附作业过程中,活性炭吸附层内部蓄热持续升高或补冷设备(炭层补冷阀)失效时产生不安全因素或发生火灾时,喷淋水源自动开启,对吸附箱和管道进行持续喷水,从而达到降温或灭火效果,以最大限度的降低风险和经济损失。
以上仅是本实用新型的较佳实施例而已,并非对本实用新型做任何形式上的限制,虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本实用新型技术方案的范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容,依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
需要说明的是,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本实用新型可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容的能涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置,其特征在于,包括:
干式过滤箱,包括废气入口端;
吸附箱,所述吸附箱中设有活性炭吸附层,所述吸附箱的进口端连通于所述干式过滤箱的出口端,所述吸附箱中还设有第一温度传感器;
主排风机,通过第一管道连通于所述吸附箱的出口端,所述第一管道上设有第一电动阀门和气体在线监测设备;以及
催化燃烧器,所述催化燃烧器中设有金属催化剂层和第二温度传感器,所述催化燃烧器的进口端通过第二管道连通于所述吸附箱的出口端,所述第二管道上设有第二电动阀门,所述第二管道上设有第一分支管,所述第一分支管上设有催化补冷阀,用于向所述催化燃烧器中补充新鲜空气,所述催化燃烧器的出口端通过第三管道连通于所述吸附箱的进口端,所述第三管道的自靠近所述催化燃烧器的一端至远离所述催化燃烧器的一端依次设有脱附风机、切换阀和第三电动阀门,所述第三管道对应于所述切换阀和所述吸附箱之间的位置设有第二分支管,所述第二分支管上设有炭层补冷阀,用于向所述吸附箱中补充新鲜空气,所述第三管道对应于所述切换阀和所述脱附风机之间的位置设有第三分支管,所述第三分支管上设有溢流阀,用于向外部大气中排出多余气体。
2.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置,其特征在于:所述催化燃烧器的进口端设有阻火器。
3.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置,其特征在于:所述催化补冷阀的进口端设有第一过滤棉,所述炭层补冷阀的进口端设有第二过滤棉。
4.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置,其特征在于:所述催化补冷阀的进口端安装有第一补冷风机;所述炭层补冷阀的进口端设有第二补冷风机。
5.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置,其特征在于:还包括喷淋水源,通过第四管道连通于所述吸附箱的进口端,所述第四管道上设有手动调节阀。
6.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置,其特征在于:所述金属催化剂层为金属陶瓷蜂窝状催化剂层。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种活性炭吸附及催化燃烧脱附装置,其特征在于:包括并联设置的多个所述吸附箱。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111457405A (zh) * 2020-05-19 2020-07-28 安徽江淮汽车集团股份有限公司 废气处理系统
CN112957874A (zh) * 2021-01-26 2021-06-15 江苏骏发环保能源科技有限公司 一种活性炭原位吸附异位集中脱附装置和工艺

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