CN219462558U - 一种切换化霜冷凝装置和高浓度voc废气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种切换化霜冷凝装置和高浓度VOC废气处理系统，涉及高浓度VOC废气冷凝回收领域。该切换化霜冷凝装置包括第一冷凝器、第二冷凝器、废气进三通阀、废气出三通阀、第一切换三通阀和第二切换三通阀；第一冷凝器和第二冷凝器上开设有废气进口、废气出口、冷凝液出口、介质进口和介质出口；废气进三通阀分别与第一冷凝器和第二冷凝器的废气进口连通，第一切换三通阀的进口与第一冷凝器的废气出口连通，第一切换三通阀分别与第二冷凝器的废气进口和废气出三通阀的一个进口连通，第二切换三通阀分别与第一冷凝器的废气进口和废气出三通阀的另一个进口连通。本实用新型可以实现气体降温的连续且稳定高效运行。

Description

一种切换化霜冷凝装置和高浓度VOC废气处理系统

技术领域

本实用新型涉及高浓度VOC废气冷凝回收领域，具体而言，涉及一种切换化霜冷凝装置和高浓度VOC废气处理系统。

背景技术

高浓度VOC废气在进行冷凝回收时，由于废气中含有水汽，冷媒温度低于水的冰点，水汽在降温回收过程中会在翅片上冷凝出来变成霜，霜是热的不良导体，随着时间的延长，霜越来越厚，换热效果越来越差，导致冷凝器废气出口温度逐步升高，而待冷凝气体回收量大大减少；另外换热管上的翅片距离比较密，容易被霜填满，导致废气流通面积减少而阻力增大。

鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种切换化霜冷凝装置和高浓度VOC废气处理系统，其能够通过阀门的切换，在第一冷凝器或第二冷凝器化霜后实施了吹扫、预冷工序，在长时间工作条件下，将融霜后的水蒸气经过备用冷凝器，防止进入后续冷凝器而造成后续冷凝器结冰/堵塞的风险。特别适合于不间断工作的应用场景，保证了可凝气体的回收工作的连续高效。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种切换化霜冷凝装置，其包括第一冷凝器、第二冷凝器、废气进三通阀、废气出三通阀、第一切换三通阀和第二切换三通阀；

所述第一冷凝器和所述第二冷凝器均设置有废气进口、废气出口、冷凝液出口、介质进口和介质出口；

所述废气进三通阀的两个出口分别与所述第一冷凝器的废气进口和所述第二冷凝器的废气进口连通，所述第一切换三通阀的进口与所述第一冷凝器的废气出口连通，所述第一切换三通阀的两个出口分别与所述第二冷凝器的废气进口和所述废气出三通阀的一个进口连通，所述第二切换三通阀的两个出口分别与所述第一冷凝器的废气进口和所述废气出三通阀的另一个进口连通。

在可选的实施方式中，所述切换化霜冷凝装置还包括热介质进料管线、热介质出料管线、冷介质进料管线和冷介质出料管线，所述热介质进料管线和所述冷介质进料管线均与所述介质进口连通，所述热介质出料管线和所述冷介质出料管线均与所述介质出口连通。

在可选的实施方式中，所述热介质进料管线、所述热介质出料管线、所述冷介质进料管线和所述冷介质出料管线上均设置有电动电磁阀。

在可选的实施方式中，所述废气进口和所述废气出口之间还设置有压差计。

在可选的实施方式中，所述废气出口处还设置有温度计。

在可选的实施方式中，所述切换化霜冷凝装置还包括PLC控制器，所述PLC控制器与所述压差计和所述温度计信号连接，所述PLC控制器还与所述废气进三通阀、所述废气出三通阀、所述第一切换三通阀、所述第二切换三通阀和所述电动电磁阀电连接。

在可选的实施方式中，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器为壳管式换热器或翅片式换热器，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器的壳体内还设置有折流板。

在可选的实施方式中，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器设置有换热管，所述换热管上设置有翅片，所述换热管和所述翅片的表面均设置有疏水涂层。

在可选的实施方式中，所述切换化霜冷凝装置还包括冷凝液储罐，所述冷凝液储罐与所述冷凝液出口通过冷凝液管线连通，所述冷凝液管线上设置有电动球阀。

第二方面，本实用新型提供一种高浓度VOC废气处理系统，其包括如前述实施方式任一项所述的切换化霜冷凝装置。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过设置第一冷凝器和第二冷凝器，其中一个作为运行冷凝器，另一个作为备用冷凝器，交替运行，同时，在第一冷凝器和第二冷凝器之间设置第一切换三通阀和第二切换三通阀，并且利用介质进口和介质出口可以通入冷介质进行冷凝或者通入热介质进行化霜，实现在第一冷凝器结霜、降温效果变差后，通过切换阀门将废气引到第二冷凝器中继续降温冷凝回收，同时对第一冷凝器进行化霜-吹扫-预冷-待机工作，保证了气体降温的连续且稳定高效运行。特别适合于不间断工作的应用场景，保证了可凝气体的回收工作的连续高效。此外，包含上述切换化霜冷凝装置的高浓度VOC废气处理系统降温效果好，可凝气体可以连续高效的进行回收。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的切换化霜冷凝装置的结构示意图。

图标：100-切换化霜冷凝装置；

110A-第一冷凝器；110B-第二冷凝器；111-壳体；1111-折流板；112-管板；113-换热管；114-壳程；115-废气进口；116-废气出口；117-冷凝液出口；118-介质进口；119-介质出口；

121-废气进三通阀；122-废气出三通阀；123-第一切换三通阀；124-第二切换三通阀；

131-热介质进料管线；132-热介质出料管线；133-冷介质进料管线；134-冷介质出料管线；135-电动电磁阀；1351-进热电磁阀；1352-出热电磁阀；1353-进冷电磁阀； 1354-出冷电磁阀；

141-压差计； 142-温度计；

150-冷凝液管线；151-电动球阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种切换化霜冷凝装置100，其包括第一冷凝器110A、第二冷凝器110B、废气进三通阀121、废气出三通阀122、第一切换三通阀123和第二切换三通阀124。

第一冷凝器110A和第二冷凝器110B的结构相同，其中一个作为正常运行的冷凝器，另一个作为备用冷凝器，当运行的冷凝器结霜后，启动备用冷凝器，并对之前运行的冷凝器进行化霜、吹扫工序，保证可凝气体的回收工作的连续高效。

具体来说，第一冷凝器110A和第二冷凝器110B为壳管式换热器或翅片式换热器，本实施例中以第一冷凝器110A和第二冷凝器110B为壳管式换热器为例，对第一冷凝器110A和第二冷凝器110B的结构进行描述。第一冷凝器110A和第二冷凝器110B均包括壳体111、管板112和换热管113，管板112安装于壳体111的两侧，换热管113安装于管板112上，换热管113与壳体111之间的间隙形成壳程114，壳体111上开设有与壳程114连通的废气进口115、废气出口116和冷凝液出口117，壳体111上还开设有与换热管113连通的介质进口118和介质出口119；壳体111内还设置有折流板1111，折流板1111的设置可以使废气在壳程114内的运动时间延长，从而提升降温效果。换热管113上设置有翅片，换热管113和翅片的表面均设置有疏水涂层。采用疏水涂层，可延缓结霜，融霜后又可快速脱离，防止粘结在翅片表面，提高VOCs的回收效率。此外，本实施例中的换热管113为双管程结构，介质两次流经换热管113，换热效果更佳。

本实施例中，废气进三通阀121的两个出口分别与第一冷凝器110A的废气进口115和第二冷凝器110B的废气进口115连通，第一切换三通阀123的进口与第一冷凝器110A的废气出口116连通，第一切换三通阀123的两个出口分别与第二冷凝器110B的废气进口115和废气出三通阀122的一个进口连通，第二切换三通阀124的两个出口分别与第一冷凝器110A的废气进口115和废气出三通阀122的另一个进口连通。

为了实现冷凝和化霜的切换，本实施例中，向换热管113内通入冷媒进行冷凝或者通入热媒进行化霜。具体来说，切换化霜冷凝装置100还包括热介质进料管线131、热介质出料管线132、冷介质进料管线133和冷介质出料管线134，热介质进料管线131和冷介质进料管线133均与介质进口118连通，热介质出料管线132和冷介质出料管线134均与介质出口119连通。热介质进料管线131、热介质出料管线132、冷介质进料管线133和冷介质出料管线134上均设置有电动电磁阀135。通过电动电磁阀135的控制，实现对介质进口118通入冷介质或者热介质，其中，冷介质和热介质是同一系统内的介质，只是温度不同，对系统没影响，化霜的时长通过时间延迟控制。为了更好的区分多个电动电磁阀135，本实施例中，将热介质进料管线131上的电动电磁阀135命名为进热电磁阀1351，热介质出料管线132上的电动电磁阀135命名为出热电磁阀1352，冷介质进料管线133上的电动电磁阀135命名为进冷电磁阀1353，冷介质出料管线134上的电动电磁阀135命名为出冷电磁阀1354。

进一步地，本实施例提供的切换化霜冷凝装置100还包括压差计141、温度计142和PLC控制器，压差计141设置于废气进口115和废气出口116之间，用于监测废气进口115和废气出口116处的压差；温度计142设置于废气出口116处用于监测废气出口116处的温度，PLC控制器与压差计141和温度计142信号连接，PLC控制器还与废气进三通阀121、废气出三通阀122、第一切换三通阀123、第二切换三通阀124和电动电磁阀135电连接。压差计141和温度计142的监测结果可以反馈至PLC控制器，PLC控制器根据压差计141和温度计142的反馈结果来控制废气进三通阀121、废气出三通阀122、第一切换三通阀123、第二切换三通阀124和电动电磁阀135的启闭或者通道的连通。

此外，切换化霜冷凝装置100还包括冷凝液储罐，冷凝液储罐与冷凝液出口117通过冷凝液管线150连通，冷凝液管线150上设置有电动球阀151。

切换化霜冷凝装置100的工作原理是：第一冷凝器110A和第二冷凝器110B的换热管113均与冷源连通，第一冷凝器110A和第二冷凝器110B在进气之前先通入冷介质，冷介质走换热管113的管程通道，将第一冷凝器110A和第二冷凝器110B的温度降低到工作温度进入到待机状态，然后打开第一冷凝器110A的壳程114通道上的阀门(废气进三通阀121、废气出三通阀122、第一切换三通阀123的a端接通，第二切换三通阀124的a端关闭)，含有待冷凝物的气体接入第一冷凝器110A的壳程114，废气在壳程114内与换热管113内的冷媒进行间壁式热交换，废气中的待冷凝气体被冷凝成液体，收集到的冷凝液体从冷凝液出口117通过电动球阀151排到冷凝液储罐中。

通过设置压差计141和温度计142监测参数可以知道第一冷凝器110A的运行状况，预先给压差和废气出口116温度设定一个参考值，当达到这个参考值后说明冷凝效果变差了就自动打开第二冷凝器110B通道上的阀门(废气进三通阀121、废气出三通阀122、第二切换三通阀124的b端接通，第一切换三通阀123的b端关闭)，废气切换到第二冷凝器110B中工作。

与此同时，第一冷凝器110A中冷介质进料管线133和冷介质出料管线134上的进冷电磁阀1353和出冷电磁阀1354关闭，第一冷凝器110A中热介质进料管线131和热介质出料管线132上的进热电磁阀1351和出热电磁阀1352打开，进而进入高温的热媒介质进行化霜，热媒和冷媒是同一系统内的介质，只是温度不同，对系统没影响，化霜的时长通过时间延迟控制，完成后关闭第一冷凝器110A上的进热电磁阀1351和出热电磁阀1352以切断热媒；霜融化成液体水，大部分水能通过电动球阀151排到冷凝液储罐，附在翅片上的小液滴必须要吹干，否则下次工作通入冷媒就很快结成冰影响换热；吹干工作通过引废气先进入第一冷凝器110A(此时管程不通介质)对翅片进行吹扫，然后再进入第二冷凝器110B进行冷凝，本实施例中，通过打开废气进三通阀121的a端和第一切换三通阀123的b端就可以切换到第一冷凝器110A的吹扫模式，吹扫时长也是通过时间延迟控制；吹扫完成后第一冷凝器110A进入预冷工作，打开废气进三通阀121和第二切换三通阀124的b端，此时废气直接进入第二冷凝器110B，第一冷凝器110A无废气通入，打开第一冷凝器110A上的进冷电磁阀1353和出冷电磁阀1354通入冷媒对第一冷凝器110A进行降温，降温完成后关闭第一冷凝器110A上的进冷电磁阀1353和出冷电磁阀1354，第一冷凝器110A进入待机备用状态，等到第二冷凝器110B结霜需要化霜时切换到第一冷凝器110A工作，第二冷凝器110B就进行化霜-吹扫-预冷-待机工作，如此不断循环切换就能达到连续冷凝回收的目的。

此外，本实施例还提供了一种高浓度VOC废气处理系统，其包括上述切换化霜冷凝装置100。高浓度VOC废气处理系统还可以包括一些常规的废气处理机构(例如除尘机构、活性炭吸附机构等等)。

综上所述，本实施例通过设置第一冷凝器110A和第二冷凝器110B，其中一个作为运行冷凝器，另一个作为备用冷凝器，交替运行，同时，在第一冷凝器110A和第二冷凝器110B之间设置第一切换三通阀123和第二切换三通阀124，并且利用介质进口118和介质出口119可以通入冷介质进行冷凝或者通入热介质进行化霜，实现在第一冷凝器110A结霜、降温效果变差后，通过切换阀门将废气引到第二冷凝器110B中继续降温冷凝回收，同时对第一冷凝器110A进行化霜-吹扫-预冷-待机工作，保证了气体降温的连续且稳定高效运行。在长时间工作条件下，将融霜后的水蒸气经过备用冷凝器，防止进入后续冷凝器而造成后续冷凝器结冰或堵塞的风险。特别适合于不间断工作的应用场景，保证了可凝气体的回收工作的连续高效。此外，包含上述切换化霜冷凝装置100的高浓度VOC废气处理系统降温效果好，可凝气体可以连续高效的进行回收。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种切换化霜冷凝装置，其特征在于，其包括第一冷凝器、第二冷凝器、废气进三通阀、废气出三通阀、第一切换三通阀和第二切换三通阀；

所述第一冷凝器和所述第二冷凝器均设置有废气进口、废气出口、冷凝液出口、介质进口和介质出口；

所述废气进三通阀的两个出口分别与所述第一冷凝器的废气进口和所述第二冷凝器的废气进口连通，所述第一切换三通阀的进口与所述第一冷凝器的废气出口连通，所述第一切换三通阀的两个出口分别与所述第二冷凝器的废气进口和所述废气出三通阀的一个进口连通，所述第二切换三通阀的两个出口分别与所述第一冷凝器的废气进口和所述废气出三通阀的另一个进口连通。

2.根据权利要求1所述的切换化霜冷凝装置，其特征在于，所述切换化霜冷凝装置还包括热介质进料管线、热介质出料管线、冷介质进料管线和冷介质出料管线，所述热介质进料管线和所述冷介质进料管线均与所述介质进口连通，所述热介质出料管线和所述冷介质出料管线均与所述介质出口连通。

3.根据权利要求2所述的切换化霜冷凝装置，其特征在于，所述热介质进料管线、所述热介质出料管线、所述冷介质进料管线和所述冷介质出料管线上均设置有电动电磁阀。

4.根据权利要求3所述的切换化霜冷凝装置，其特征在于，所述废气进口和所述废气出口之间还设置有压差计。

5.根据权利要求4所述的切换化霜冷凝装置，其特征在于，所述废气出口处还设置有温度计。

6.根据权利要求5所述的切换化霜冷凝装置，其特征在于，所述切换化霜冷凝装置还包括PLC控制器，所述PLC控制器与所述压差计和所述温度计信号连接，所述PLC控制器还与所述废气进三通阀、所述废气出三通阀、所述第一切换三通阀、所述第二切换三通阀和所述电动电磁阀电连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的切换化霜冷凝装置，其特征在于，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器为壳管式换热器或翅片式换热器，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器的壳体内还设置有折流板。

8.根据权利要求1-6任一项所述的切换化霜冷凝装置，其特征在于，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器设置有换热管，所述换热管上设置有翅片，所述换热管和所述翅片的表面均设置有疏水涂层。

9.根据权利要求1-6任一项所述的切换化霜冷凝装置，其特征在于，所述切换化霜冷凝装置还包括冷凝液储罐，所述冷凝液储罐与所述冷凝液出口通过冷凝液管线连通，所述冷凝液管线上设置有电动球阀。

10.一种高浓度VOC废气处理系统，其特征在于，其包括如权利要求1-9任一项所述的切换化霜冷凝装置。