CN212283562U - 一种工业挥发性有机废气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到废气处理系统领域，具体是一种工业挥发性有机废气处理系统。所述处理系统包括预处理装置、活性炭吸附浓缩装置、蓄热式热力燃烧装置、复合型除臭装置，所述复合除臭装置为箱式一体化装置，从气体进口到出口依次包括高级氧化段、物理吸附段，所述高级氧化段包括气体均流板、UV光解段和光催化段，所述UV光解段的每列灯管后端加入活性炭层。可将未完全燃烧分解的气体进一步净化，及前端产生的氮氧化物等进行处理，最终可达标排放。

Description

一种工业挥发性有机废气处理系统

技术领域

本实用新型涉及到废气处理系统领域，具体是一种工业挥发性有机废气处理系统。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)，是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。各行各业在生产过程中都会产生一定量的VOCs,其排放对环境造成一定危害，如形成光化学烟雾、生成二次有机气溶胶等；人体吸入过多会引起头痛、恶心、乏力等症状，有些气体具有致癌性。

目前工业VOCs的处理方式大都采用蓄热式热力燃烧(RTO)或催化燃烧的方式，原理简单，效率高，处理较彻底，废气降解效率可达99％以上。但某些高浓度废气燃烧后依旧不能达标；或对于某些小分子气体，如二硫化碳、硫化氢等气体，在浓缩过程中会逃逸不能充分燃烧反应，且在燃烧过程中有时会产生低浓度的氮氧化物等成分，不能直接排放。因此，进一步解决此问题能更好的提高处理效率。

实用新型内容

为了解决上述问题提出并完成了本实用新型。

本实用新型的目的在于一种工业挥发性有机废气处理系统。

根据本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，包括预处理装置、活性炭吸附浓缩装置、蓄热式热力燃烧装置(RTO)、复合型除臭装置、吸附风机、脱附风机，其中，所述复合除臭装置气体进口到出口依次包括高级氧化段、物理吸附段，其中，所述高级氧化段包括气体均流板、UV光解段和光催化段，所述UV光解段的每列灯管后端加入活性炭层，活性炭纤维层的厚度为5-15mm。

根据本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，所述预处理装置为除尘除水装置。

根据本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，所述预处理装置为过滤箱体，所述过滤箱体底端设有排水口，用于排出工艺废气夹带的水汽，设备底端设置向下的压力装置。

根据本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，活性炭吸附浓缩装置主体为3个吸附罐，碳钢结构，吸附材料为颗粒炭、柱状炭或蜂窝活性炭，脱附阶段采用水蒸气或氮气脱附。

根据本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，所述复合除臭装置的加热装置采用新型材料石墨烯膜，贴于加热装置外壁。

根据本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，所述物理吸附段出口端装入臭氧催化模块1-3层，为陶瓷基或蜂窝基催化网，由不锈钢边框固定，此段对前端多余的臭氧进行催化分解，避免出口气体对环境造成二次污染。

与现有技术相比，本实用新型所产生的有益效果为：

1、本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，在预处理装置的底端设有排水口，所述排水口旁设置向下的压力装置，可以避免液态水夹带入后端处理设备，导致降低废气浓缩效率，处理效率降低；避免因设备内后端负压导致液态水无法完全排出，滞留在设备内，对过滤材料产生堵塞、污染等问题，加速其更换频率，增加风阻，增加后端负压抽气的负担。

2、本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，高级氧化段光解加入活性碳纤维吸附层，有效消耗了光解产生的多余的臭氧，后端无需多加除臭氧材料，不产生二次污染；利用活性碳纤维的强吸附性和臭氧的强氧化性，提高活性炭对臭气的处理效率，并且使活性炭再生，从而提高整个系统的臭气处理效率。

附图说明

图1为本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统的结构示意图。

图2为利用本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统处理废气的流程图。

附图标记：1-预处理装置，2-排水口，3-活性炭吸附浓缩装置，4-脱附风机，5-蓄热式热力燃烧装置，6-复合除臭装置，7-高级氧化段，8-物理吸附段，9-吸附风机，10-排气筒。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。

以下结合附图描述本申请的工业挥发性有机废气处理系统。

如图1和图2所示，根据本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，包括预处理装置1、活性炭吸附浓缩装置3、蓄热式热力燃烧装置5、复合除臭装置6和风机。

根据本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，所述废气收集系统将车间或厂区装置产生的废气通过点源(集气罩等形式)或密封收集将废气输送至主管道，进入废气处理系统。根据本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，所述预处理装置为除尘除水装置。

所述预处理装置1为过滤箱体，碳钢或不锈钢材质，内部为过滤系统，入口气体依次经过水汽分离器和过滤网。所述水汽分离器为动态网盘分离器，由不锈钢板作为支撑，板上均匀分布若干动态拦截网盘，网盘由若干辐条组成，通过主轴进行固定，网盘中间为电机，运行时辐条由电机带动高速旋转将水汽及颗粒物或灰尘进行分离，过多的水分和固体成分被分离下来通过重力作用与气体进行分离。过滤网过滤级别为初级+中级，2-3层，初级过滤采用无纺布材料，中效过滤材料为合成纤维棉，采用镀锌板或铝合金作为支撑框架，密封条进行密封，过滤网对颗粒物等杂质进行拦截。过滤系统两端安装压差传感器，当其阻力超过一定限值时，系统自动报警，工作人员更换过滤网。

所述过滤箱体底端设有排水口，用于排出工艺废气夹带的水汽，设备底端设置向下的压力装置，在下端排水口外部一侧安装抽水系统，具体包括抽水管路、抽水泵、排水管路，排水阀，所述抽水泵为具有自吸功能的管道增压泵，控制流量范围1-3m³/h，功率0.5-1Kw，通过自动控制系统控制阀门开关，设定抽水时间，抽水时间10-20min，3-5天一次。生产工艺废气一般会有水夹带，活性炭吸附浓缩段吸附材料对入口废气的湿度要求较高，过滤箱体底端设有排水口2以及向下的压力装置可以避免液态水夹带，液态水被排掉，避免带入后端处理设备，降低废气浓缩效率，导致处理效率降低；避免因设备内后端负压导致液态水无法完全排出，滞留在设备内，对过滤材料产生堵塞、污染等问题，加速其更换频率，增加风阻，增加后端负压抽气的负担。根据本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，所述活性炭吸附浓缩装置3的主体为3个吸附塔，碳钢结构，吸附材料为颗粒炭、柱状炭或蜂窝活性炭，脱附阶段采用水蒸气或氮气脱附。

所述活性炭吸附浓缩装置3的塔体床层高度为400-2000mm，采用颗粒碳和柱状炭为吸附剂时，平铺装填于塔内，空速≤0.8m/s，采用蜂窝炭为吸附剂时，厢式或塔式堆砌于塔内，空速为0.8-1.2m/s，单台吸附塔的压降≤1000Pa。

所述蓄热式热力燃烧装置5(RTO)为三室结构，下部装填陶瓷蓄热体，上部为燃烧室，废气氧化温度为760-1000℃，反应停留时间为0.5-1.0s。

所述活性炭吸附脱附装置3交替工作，经过预处理的有机废气进入第一吸附床，被活性炭吸附层吸附在其微孔内，洁净的气体通过吸附风机9排放；第一吸附床吸附饱和后，启动脱附风机4对该吸附床脱附，脱附后的气体首先进入第一个蓄热室，经预热进入燃烧室燃烧，有机废气被分解成二氧化碳和水并放出大量的热。净化后的气体进入第二个蓄热室，释放热量降温后排放，第三个蓄热室对残留的废气进行吹扫至燃烧室继续氧化。此过程完成后，蓄热室的进气阀与出气阀进行切换，第二蓄热室进气，第三蓄热室出气，第一蓄热室进行吹扫，交替运行。

所述RTO装置内反应后产生的一部分热量可通过换热器进入吸附床层对活性炭进行脱附，采用变温脱附，使用热风脱附的方式，脱附温度为80-240℃，脱附周期为100-300min。当脱附温度过高时，可启动补冷风机进行补冷，使脱附气体温度稳定在一个合适的范围内。

根据本实用新型的工业挥发性有机废气处理系统，所述复合除臭装置6为箱式一体化结构，从气体进口到出口依次包括高级氧化段、物理吸附段。采用玻璃钢或不锈钢外壳，根据项目所在地对壳体外部进行保温处理，加入保温材料，保温外壳可以是彩钢、铁皮或不锈钢材质，保温层材料为聚氨酯或岩棉，保温层厚度为30-50mm。

进一步地，所述高级氧化段包括气体均流板、UV光解段和光催化段。

气体均流板采用不锈钢结构，安装在设备入口，进口向四方以不同角度扩散，根据不同的设备配置大小倾斜角不同，这样可使废气均匀扩散至腔体整个截面，没有涡流，避免配置资源的浪费。

UV光解段采用185nm波段的高能紫外灯组，根据需求灯管长度可以是810mm或1554mm，采用直插或者对插的形式进行排列。每列灯管后端加入活性炭层，具体为不锈钢支撑架支撑的活性碳纤维模块，活性炭纤维层的厚度为5-15mm，选择此吸附剂可满足设备内空间和压力要求，吸附能力强，但又不因风阻大影响使用效果。活性炭纤维层低于5mm时，虽然对设备内风压影响不大，初始处理效率为80％，且在12h后就吸附饱和；活性炭纤维层的厚度为5-15mm时，初始处理效率为85％，可持续吸附，并且风压小；活性炭纤维层的厚度为20mm时，初始处理效率较高，90％以上，可持续吸附，但是风压大，对系统负压造成影响。

光催化段包括光催化网和紫外光源，其中光催化网包括不锈钢支撑框架和光催化材料；所述光催化材料可以镍基、蜂窝基、陶瓷基、玻纤毡等为载体，均匀负载纳米二氧化钛光催化活性组分；紫外光源为254nm波段的高能紫外灯，灯管长度可以是810mm或1554mm；紫外光源与光催化网的间距为5～10cm，此阶段反应停留时间为1～3s。

所述高级氧化段将臭气中未完全溶解的成分如甲硫醇、甲硫醚、二硫化碳等进行分解和氧化，转化为对环境无害的气体成分。UV光解阶段是利用波长185nm(键能：647KJ/mol)的高能紫外灯的紫外光照射有机废气污染物或恶臭气体，破坏其化学键，使之形成游离状态的原子或基团(C*、H*、O*等)；同时通过裂解混合空气中的氧气，形成游离氧结合生成臭氧，部分被裂解生成的原子或小分子与臭氧反应生成水和二氧化碳。此外，利用此光解段产生的臭氧与活性炭纤维模块的联合作用，高效利用活性炭的吸附性能，臭氧将活性炭吸附的一部分臭气分子进行分解氧化，持续将微孔内分解后的分子带出，使活性炭再生，提高臭气的处理效率和活性炭的再生，延长使用寿命。

高级氧化段的光解段加入活性碳纤维吸附层的技术效果：(1)有效消耗了光解产生的多余的臭氧，后端无需多加除臭氧材料，不产生二次污染；(2)利用活性碳纤维的强吸附性和臭氧的强氧化性，提高活性炭对臭气的处理效率，并且使活性炭再生，从而提高整个系统的臭气处理效率。

光催化阶段是利用光催化材料在254nm波长的紫外光照射下受激产生电子-空穴对，空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基(·OH)，电子使其周围的氧还原成氧负离子(O₂ ^-)，从而具备极强的氧化还原能力，将通过光触媒表面的各种污染物彻底降解成CO₂和H₂O。

所述物理吸附段采用抽屉式抽拉结构，单层吸附层，共2-4层，采用高性能吸附材料，吸附材料为煤质颗粒炭、柱状活性炭、蜂窝活性炭或分子筛。

所述高级氧化段可产生一定浓度的臭氧，与废气反应后会有较小浓度的余量，从而可与物理吸附段吸附材料形成特殊的O₃-BAC反应，进一步对未完全氧化的小分子进行氧化，有利于活性炭等微孔结构对小分子气体的吸附，提高吸附效率，使吸附材料再生，并延长其使用寿命，降低更换频率，从而降低运行费用。

实施例1

(1)某化工公司生产减阻剂，聚合车间产生一定浓度的VOCs，主要成分为烯烃、辛醇、醚和氨，浓度为200mg/m³，风量为60000m³/h，采用本申请的处理系统对VOCs进行处理，对废气浓缩20倍，处理效率如下表1所示。

表1

(2)某精细化工有限公司产生的废气主要为丙酮，处理量为13000m³/h，丙酮浓度为1100mg/m³，要求排放浓度为32mg/m³，对处理效率要求高，采用本专利的处理系统，浓缩15-20倍，经处理，其排放浓度如表2所示。

表2

序号	污染物	入口浓度(mg/m<sup>3</sup>)	排气口浓度(mg/m<sup>3</sup>)	净化效率(％)
					1	丙酮	1100	10	99.1

(3)某化工公司产生的废气主要成分为非甲烷总烃和恶臭气体三乙胺、氨等成分，处理量为40000m³/h，废气浓度为1000mg/m³，成分中既有VOCs，又有恶臭成分，采用本申请的处理系统，经处理后，其处理结果如表3所示。

表3

根据本实用新型的处理系统，UV光解加入活性炭在处理效果方面产生的协同增效作用主要体现在臭氧对活性炭的再生和处理效率，加入活性炭前后的效果差异如下表4所示。

表4

Claims (7)

1.一种工业挥发性有机废气处理系统，其特征在于，所述工业挥发性有机废气处理系统包括预处理装置、活性炭吸附浓缩装置、蓄热式热力燃烧装置、复合除臭装置、吸附风机、脱附风机，

所述复合除臭装置气体进口到出口依次包括高级氧化段、物理吸附段，其中，所述高级氧化段包括气体均流板、UV光解段和光催化段，所述UV光解段的每列灯管后端加入活性炭层，活性炭纤维层的厚度为5-15mm。

2.根据权利要求1所述的工业挥发性有机废气处理系统，其特征在于，所述预处理装置的底端设有排水口，所述排水口旁设置向下的压力装置。

3.根据权利要求1所述的工业挥发性有机废气处理系统，其特征在于，所述预处理装置为除尘除水装置。

4.根据权利要求1所述的工业挥发性有机废气处理系统，其特征在于，所述活性炭吸附浓缩装置包含3个活性炭吸附罐。

5.根据权利要求4所述的工业挥发性有机废气处理系统，其特征在于，所述活性炭为颗粒状、柱状或蜂窝状。

6.根据权利要求1所述的工业挥发性有机废气处理系统，其特征在于，所述复合除臭装置的加热装置的外壁贴附石墨烯膜。

7.根据权利要求1所述的工业挥发性有机废气处理系统，其特征在于，活性炭纤维层的厚度为5-15mm。

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