CN216418830U - 一种适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机，包括吸附风机，吸附风机与内置吸附剂的吸附脱附室连接；吸附脱附室的气体出口管路分为至少两路，其中一路排空，另一路经换热器与内置催化剂的催化燃烧室连接；催化燃烧室的气体出口管路穿过换热器后分为至少两路，其中一路排空，另一路与新风管路并联后经脱附风机、第一加热装置与吸附脱附室连接。本实用新型的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机可自动切换吸脱附模式，操作简便，布置紧凑，兼具高效低碳、节能、安全的特点，适用于不连续产生的、小风量、中低浓度废气处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及环保设备技术领域，具体涉及一种高效节能适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机。
背景技术
VOCs治理、减排工作呈现小型化、深入化的趋势，4S店、小型喷漆房、打印店等小微型VOCs的处理需求日益显著。该类场所通常为非连续生产制，VOCs废气往往具有气量小、浓度低、不连续产生等特点，使得环保设备需要专业人员实时关注管理，管控难度较大。现有的吸附-脱附-催化燃烧设备在使用中通常存在占地面积大、安全性差、操作复杂、能耗大以及成本高等问题，一种设备紧凑、安全性能高、低碳节能且能根据实际运行工况实现设备吸脱附自动切换无需人员留守的吸附脱附一体机的开发显得尤为迫切。
不连续生产方面，专利CN207102237U公开了一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机，但装置主要适用于24小时连续生产的条件下产生的废气，对于不连续生产的企业不具有良好的适用性，同时采用了活性炭为吸附剂，具有一定安全隐患。
安全方面，专利CN212492053U公开了一种吸附加脱附催化燃烧一体机，在一台设备中集成了吸附、脱附、催化燃烧多种功能，但该一体机未设置热量回收系统，且同专利CN207102237U一样采用活性炭为吸附材料，活性炭属于可燃材料，在高温环境下具有着火风险，未考虑安全防护措施，安全节能方面存在缺陷；
节能方面，专利CN208678713U公开了一种集成式蜂窝沸石分子筛吸附脱附催化燃烧一体机，重点针对汽修行业废气进行处理，解决了吸附剂易燃问题，具有占地面积小等优势，但同专利CN212492053U一样未设置热量回收系统，能耗高、运行成本较大；
处理效率方面，专利CN209885575U公开了一喷漆废气吸脱附催化燃烧装置，将吸脱附和催化燃烧置于同一室内，使得催化反应余热直接可利用来循环脱附VOCs废气，省掉了蓄热和换热装置，减少占地面积的同时降低设备投资和运行成本，但一台风机不能很好的适应吸附、脱附两种模式，且脱附和催化燃烧过程控制条件并不完全统一，因此存在安全隐患和处理效率不能保证的问题；
占地面积方面，专利CN21266971U公开了一种沸石转轮吸附脱附催化氧化及余热回收一体机，通过双向催化的结构设计，提高废气治理效率，通过设计换热区达到热量充分利用，但该一体机仍存在占地面积大和操作复杂的缺陷。
上述提及的专利分别针对设备集成、吸附剂、节能、高效等进行了改进，实现了吸脱附催化燃烧一体化设备的进一步优化，但仍分别存在安全性差、节能性低、处理效率不能保证、占地面积大的缺陷，适用于不连续产生、小风量、中低浓度VOCs治理，集设备高度集成、占地面积小、操作简便、安全、节能、高效于一体的吸附脱附催化燃烧一体化设备尚未得到开发和工业化应用。
实用新型内容
针对本领域存在的不足之处，本实用新型提供了一种适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机，高效、节能，可满足小气量间歇性VOCs处理需求。
一种适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机，包括吸附风机，吸附风机与内置吸附剂的吸附脱附室连接；
吸附脱附室的气体出口管路分为至少两路，其中一路排空，另一路经换热器与内置催化剂的催化燃烧室连接；
催化燃烧室的气体出口管路穿过换热器后分为至少两路，其中一路排空，另一路与新风管路并联后经脱附风机、第一加热装置与吸附脱附室连接。
上述适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机在使用时：
吸附阶段：废气在吸附风机的作用下进入吸附脱附室，在吸附脱附室内完成VOCs吸附后排空；
脱附阶段：吸附脱附室内的吸附剂吸附饱和后转入脱附状态，第一加热装置用于加热流经其的脱附气，为脱附过程提供热量，脱附气依次通过脱附风机、第一加热装置、吸附剂完成脱附过程后经过换热器预热后进入催化燃烧室，催化燃烧尾气经换热器回收部分热量(预热经过吸附剂的脱附气)后，或者作为新的脱附气经脱附风机循环至吸附脱附室用于脱附，或者直接排放。
在一优选例中，催化燃烧室内设有位于催化剂前端的第二加热装置，用于进一步加热经换热器预热后的脱附气。
在一优选例中，催化燃烧室的气体进口处设有温度传感器和氧浓度传感器。温度传感器可检测进入催化燃烧室的脱附气的温度。氧浓度传感器可检测进入催化燃烧室的脱附气的氧浓度。采用温度传感器及氧浓度传感器控制催化燃烧尾气间歇排放，例如：催化燃烧室进口气体温度高于400℃或氧气浓度低于6vol％时尾气排出。
在一优选例中，催化燃烧室的气体出口管路中与新风管路并联的一路上设有过滤器。
在一优选例中，换热器、催化燃烧室位于吸附脱附室的上方，结构紧凑，占地面积小。
在一优选例中，催化燃烧室的气体出口管路穿过换热器后通过三通阀分为两路；
所述新风管路上设有新风阀；
三通阀与新风阀联锁，通过控制系统控制，例如：通过三通阀将催化燃烧室的尾气排空时，新风阀开启，为一体机系统降温并补充氧气。
在一优选例中，吸附脱附室、催化燃烧室、第一加热装置、换热器的外壳均设有隔热层，避免热量散失，防止装置外壁温度过高。
在一优选例中，吸附风机通过第一加热装置与吸附脱附室连接，结构更为紧凑，节省管路布置，在吸附阶段，第一加热装置可以不工作。
本实用新型的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机操作简便，布置紧凑，占地面积小，兼具高效低碳、节能、安全的特点，适用于不连续生产的、小风量、中低浓度废气处理。
本实用新型与现有技术相比，主要优点包括：
1、设备结构简单，运行模式简明，适用于4S店、小型喷漆房、打印店等间歇生产工况下的小风量(5000-20000m3/h)、中低浓度(1-200mg/m3)废气处理。
2、安全性能好。设备设有温度传感器、氧浓度传感器等，进一步提升了安全性能。
3、设备自动化水平高，操作简便，控制灵活。采用低成本、高适应性的联动式自控系统，可根据生产状况自动切换吸附脱附模式，适应不同工况下的工作节拍，实现无人留守式运行，脱附及催化燃烧过程可自动控制尾气的间歇排放。
4、低碳、节能。催化燃烧尾气经过换热后回用于吸附剂的脱附再生，辅助加热，低碳、节能性强。
5、占地面积小，设备布置紧凑。合理布设一体化装置的吸附浓缩模块、催化燃烧模块、脱附循环模块及换热模块，分层布置，实现了装置的高度集成，可有效减少设备占地面积，节约调试安装时间成本及工程投资。
附图说明
图1为实施例的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机的立体结构示意图；
图2为实施例的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机各部件的连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
如图1、图2所示，本实施例的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机，包括依次连接的吸附风机1、进气阀2、第一加热装置3和内置吸附剂4的吸附脱附室18。
吸附脱附室18的气体出口管路分为两路，其中一路通过排气阀5连接烟囱6排空，另一路经换热器7与催化燃烧室12连接。
催化燃烧室12内沿气流方向依次设有第二加热装置14和催化剂15。催化燃烧室12的气体出口管路穿过换热器7后通过三通阀8分为两路，其中一路连接烟囱6排空，另一路设有过滤器9且与新风管路并联后接入脱附风机11，脱附风机11经第一加热装置3与吸附脱附室18连接。所述新风管路上设有新风阀10。
催化燃烧室12的气体进口处设有温度传感器17和氧浓度传感器16。采用温度传感器17及氧浓度传感器16控制催化燃烧室12尾气间歇排放。催化燃烧室12进口气体温度高于400℃或氧气浓度低于6vol％时尾气经三通阀8、烟囱6排出，此时新风阀10打开，对系统进行补氧降温。
换热器7、催化燃烧室12位于吸附脱附室18的上方。
三通阀8与新风阀10联锁，通过控制系统13控制，通过三通阀8将催化燃烧室12的尾气排空时，新风阀10开启，为一体机系统降温并补充氧气。
吸附脱附室18、催化燃烧室12、第一加热装置3、换热器7的外壳均设有隔热层。
第一加热装置3、第二加热装置14都可以是电加热装置。
过滤器9可以是玻纤过滤器。
上述适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机在使用时：
吸附阶段：打开进气阀2、排气阀5，第一加热装置3不工作，废气在吸附风机1的作用下进入吸附脱附室18，在吸附脱附室18内完成VOCs吸附后经烟囱6排空；
脱附阶段：吸附脱附室18内的吸附剂4吸附饱和后转入脱附状态，打开新风阀10，引入脱附气，第一加热装置3、第二加热装置14为脱附气加热，一段时间后可关闭新风阀10，脱附气可循环利用；脱附气依次通过脱附风机11(如有必要，第一加热装置3可进一步加热流经其的脱附气)、吸附剂4完成脱附过程后经过换热器7预热后进入催化燃烧室12(如有必要，第二加热装置14可进一步加热经换热器7预热后的脱附气)，催化燃烧尾气经换热器7回收部分热量(预热经过吸附剂4的脱附气)后，或者作为新的脱附气经过滤器9、脱附风机11循环至吸附脱附室18用于脱附，或者直接经烟囱6排放。
吸附剂4可以是蜂窝沸石分子筛、瓦楞分子筛等热容小、密度小、具有不燃性的块状吸附剂，脱附时可快速升温至脱附温度。吸附剂4具有热容小、升温快、不燃性、不存在焖燃风险等特点。选用沸石分子筛作为吸附材料，相比于活性炭，其使用寿命长，安全性高，不存在因温度过高而自燃的风险，且更换后的沸石分子筛不属于危废，处理成本低。
换热器7中，催化燃烧尾气为热流体，脱附气为冷流体，通过热交换实现热量回收。
催化剂15载体可以是γ-Al2O3、分子筛块等，活性成分可为贵金属、过渡金属及过渡金属氧化物等，可在280～400℃下实现VOCs的99％氧化。
三通阀8可耐600℃高温，泄漏率≤5‰。
经换热降温后的催化燃烧尾气用于吸附剂4的脱附再生，显著减小第一加热装置3的加热功率和使用时间，以处理能力为10000m3/h计，第一加热装置3按电加热装置计，加热功率仅为6kW，催化燃烧电加热功率仅为1.5kW。
本实用新型的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机内部还可设置压力传感器、泄压防爆阀、防火阀等，所涉及的阀体、传感器、风机、加热装置等均可通过控制系统13(具体可为PLC系统)控制，极大地提高了系统的安全性及可靠性。
本实用新型的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机高度集成耦合，适用于小风量(5000-20000m3/h)、中低浓度(1-200mg/m3)、适用于不连续排放的VOCs的彻底有效治理，适应4S店、小型喷漆房、打印店等场所废气间歇产生的特点，无需专业人员管理，吸脱附时间可按工作节拍进行调整，实现工作时吸附，停工时自动进行脱附再生。以风量10000m3/h，浓度为75mg/m3为例，经白天8h吸附饱和后在夜间自动进入脱附程序，在7h内可完成脱附再生，不影响第二天的吸附使用。
应用例1
废气产生工况：某小型喷房内部空间为80m3，换气次数为240次/h。每日用漆量11.5kg，每日工作时间6h。VOCs平均产生量为100mg/m3。
选用上述实施例公开的20000m3/h一体机进行处理，白天经吸附处理后尾气浓度低于15mg/m3，吸附效率大于85％。在夜间进行脱附及催化氧化，经8h后脱附完成，尾气浓度低于30mg/m3，氧化效率大于99％。连续运行30天，吸附效率维持在85％以上，氧化效率维持在99％以上。
应用例2
废气产生工况：某4S店喷烤漆房内部空间为70m3，换气次数为220次/h。每日用漆量8.6kg，每日工作时间8h。VOCs平均产生量为70mg/m3。
选用上述实施例公开的15000m3/h一体机进行处理，白天8h经吸附处理后尾气浓度低于10mg/m3，吸附效率大于85％。在夜间进行脱附及催化氧化，经7h后脱附完成，尾气浓度低于30mg/m3，氧化效率大于99％。连续运行30天，吸附效率维持在85％以上，氧化效率维持在99％以上。
应用例3
废气产生工况：某打印店室内体积为40m3，VOCs平均产生浓度为1mg/m3，日工作时间为12h，收集风量为5000m3/h。
选用上述实施例公开的5000m3/h的一体机进行处理，处理后尾气浓度低于0.5mg/m3，满足《室内环境国家标准》中二级建筑物的标准。连续吸附42天后于夜间在7h内完成脱附再生，尾气浓度低于30mg/m3，氧化效率大于99％。
此外应理解，在阅读了本实用新型的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.一种适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于，包括吸附风机(1)，吸附风机(1)与内置吸附剂(4)的吸附脱附室(18)连接；
吸附脱附室(18)的气体出口管路分为至少两路，其中一路排空，另一路经换热器(7)与内置催化剂(15)的催化燃烧室(12)连接；
催化燃烧室(12)的气体出口管路穿过换热器(7)后分为至少两路，其中一路排空，另一路与新风管路并联后经脱附风机(11)、第一加热装置(3)与吸附脱附室(18)连接。
2.根据权利要求1所述的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于，催化燃烧室(12)内设有位于催化剂(15)前端的第二加热装置(14)。
3.根据权利要求1所述的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于，催化燃烧室(12)的气体进口处设有温度传感器(17)和氧浓度传感器(16)。
4.根据权利要求1所述的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于，催化燃烧室(12)的气体出口管路中与新风管路并联的一路上设有过滤器(9)。
5.根据权利要求1所述的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于，换热器(7)、催化燃烧室(12)位于吸附脱附室(18)的上方。
6.根据权利要求1所述的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于，催化燃烧室(12)的气体出口管路穿过换热器(7)后通过三通阀(8)分为两路；
所述新风管路上设有新风阀(10)；
三通阀(8)与新风阀(10)联锁，通过控制系统(13)控制。
7.根据权利要求1所述的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于，吸附脱附室(18)、催化燃烧室(12)、第一加热装置(3)、换热器(7)的外壳均设有隔热层。
8.根据权利要求1所述的适用于不连续生产的吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于，吸附风机(1)通过第一加热装置(3)与吸附脱附室(18)连接。
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