CN220417347U - 活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及废气净化设备技术领域，具体公开了活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，包括催化燃烧炉和至少三个并联设置的吸脱附炉，吸脱附炉的进气端和出气端分别连通有有机废气管道和净化气管道，净化气管道上连通有吸附风机；吸脱附炉的出气端和催化燃烧炉的进气端之间连通有浓缩废气管道，浓缩废气管道上依次连通有脱附风机和换热器；催化燃烧炉的出气端和吸脱附炉的进气端之间连通有高温气体管道，催化燃烧炉的出气端还与净化气管道连通。采用本实用新型所提供的技术方案，可以解决现有技术中的吸附床刚完成高温脱附即被用于吸附有机废气，导致其对有机废气的处理效率降低，不利于减少环境污染的技术问题。

Description

活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置

技术领域

本实用新型涉及废气净化设备技术领域，具体涉及活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置。

背景技术

在电涂料及相关产品生产时，会产生低浓度废气，该废气成分主要为挥发性有机物，即为有机废气。有机废气的产生不仅会影响工厂生产工作环境，危害员工的身心健康，也会对周边大气环境造成污染。为改善大气环境质量，促进企业经济的可持续发展，满足环境与经济的同步协调发展要求，需要将有机废气净化后排放。

目前，在工业生产中获得成功应用的有机废气净化技术主要有吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法、生化法、低温等离子法、光催化氧化法和燃烧法。由于工业有机废气风量大、浓度低、成分复杂，并且含有颗粒物污染物，使用单一的处理技术存在设备投资大、运行成本高、净化系效率低等问题，因此出现了组合处理工艺技术。

例如申请公布号为CN108458354A的现有技术，公开了拆分式活性炭吸附脱附催化燃烧装置，包括吸附部分、催化燃烧部分、排放部分，吸附部分由两组吸附床并联设置构成，吸附床前端连接到有机废气输入主管、催化燃烧部分输入端，吸附床输出端连接到排放部分、脱附风机正压端。该拆分式活性炭吸附脱附催化燃烧装置采用吸附部分对低浓度的有机废气进行吸附浓缩，再用催化燃烧部分燃烧浓缩产生的高浓度有机废气，最后再利用燃烧产生的热量对吸附部分进行脱附再生，实现了有机废气的有效处理，同时减少了能源的消耗。

但是，上述现有技术还存在以下问题：

1.吸附部分由两组吸附床并联设置构成，分别为第一组吸附床与第二组吸附床，当第一组吸附床吸附饱和后，采用第二组吸附床对有机废气进行吸附，而对第一组吸附床进行脱附再生，当第二组吸附床也吸附饱和后，再采用脱附再生的第一组吸附床继续吸附；此时第一组吸附床刚完成高温脱附，对有机废气的吸附能力有限，导致其对有机废气的处理效率降低，经吸附后排放的废气中有机物含量仍然较高，不利于减少环境污染。

2.催化燃烧床中燃烧高浓度有机废气产生的高温气体，部分回用至吸附部分进行脱附再生，容易因回用的高温气体温度过高导致吸附部分的活性炭产生闷燃现象，不仅影响活性炭的使用寿命，而且影响废气处理步骤的有序进行。

实用新型内容

本实用新型意在提供活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，以解决现有技术中的吸附床刚完成高温脱附即被用于吸附有机废气，导致其对有机废气的处理效率降低，不利于减少环境污染的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，包括催化燃烧炉和至少三个并联设置的吸脱附炉，吸脱附炉的进气端和出气端分别连通有有机废气管道和净化气管道，净化气管道上连通有吸附风机；吸脱附炉的出气端和催化燃烧炉的进气端之间连通有浓缩废气管道，浓缩废气管道上依次连通有脱附风机和换热器；催化燃烧炉的出气端和吸脱附炉的进气端之间连通有高温气体管道，催化燃烧炉的出气端还与净化气管道连通。

本方案的原理及优点是：

三个并联设置的吸脱附炉分别为第一吸脱附炉、第二吸脱附炉和第三吸脱附炉，实际使用时，先采用第一吸脱附炉对有机废气进行吸附处理，吸附处理后的净化气经净化气管道输送至后续的排放处理设备；第一吸脱附炉吸附饱和后，采用第二吸脱附炉对有机废气进行吸附处理，此时第一吸脱附炉进行脱附再生，脱附出来的浓缩废气进入催化燃烧炉中进行催化燃烧处理，产生的高温气体一部分回用至第一吸脱附炉中促进脱附再生；第二吸脱附炉吸附饱和后，采用第三吸脱附炉对有机废气进行吸附处理，此时第二吸脱附炉进行脱附再生，而第一吸脱附炉脱附再生完成，进入冷却阶段；如此循环，直至有机废气处理完成。

1.本方案设置至少三个并联的吸脱附炉，则吸脱附炉高温脱附再生完成后，存在等位时间而不会立即投入有机废气吸附工作，在等位过程中该吸脱附炉中的活性炭可以逐渐自然冷却，为下一次的吸附使用做准备，以保证进入下一次吸附使用时该吸脱附炉中的活性炭恢复到最优吸附能力，从而保证其对有机废气的吸附效率，减少环境污染。

2.本方案中的吸脱附炉在等位过程中，其中的活性炭自然冷却后，工作人员可以对活性炭进行检查，以及时更换失效的活性炭，保证各吸脱附炉对有机废气的吸附效率维持在较高水平；并且检查和更换过程不用将整个装置停机，有利于提高废气处理整体效率。

3.本方案将催化燃烧炉催化燃烧浓缩废气所产生的热量部分回用至吸脱附炉中活性炭的脱附再生，以替代外部能源的使用，有利于减少能耗，节约成本。

4.催化燃烧炉中产生的高温气体部分进入净化气管道，在净化气管道中与来自吸脱附炉的净化气混合，可以对高温气体进行降温处理，避免将高温气体直接排放入大气造成的环境污染问题；并且采用吸脱附炉产生的净化气对高温气体进行降温，以替代外部能源的使用，有利于进一步减少能耗，节约成本。

5.将换热器连通在脱附风机的下游，则经换热器换热升温后的浓缩废气直接进入催化燃烧炉，而不经过脱附风机，可以避免升温后的高温浓缩废气对脱附风机造成负面影响，从而保证脱附风机的使用寿命，减少设备维修、更换成本。

优选的，作为一种改进，所述高温气体管道也与换热器连通。

采用本方案，将高温气体管道与换热器连通，则高温气体管道中的高温气体与浓缩废气管道中的浓缩废气于换热器中实现换热，使得浓缩废气升温后进入催化燃烧炉进行有效的催化燃烧处理，减少外部能源的使用，达到节能减排的效果；而高温气体得到一定程度的降温，将其回用至吸脱附炉中的活性炭脱附再生时，可以避免高温气体的温度过高而导致活性炭产生闷燃现象，从而保证活性炭的使用寿命，并且保证废气处理步骤的有序进行。

优选的，作为一种改进，所述换热器包括壳程、第一管程和第二管程，壳程与外部循环水管道连通，第一管程与浓缩废气管道连通，第二管程与高温气体管道连通。

采用本方案，在吸脱附炉的脱附初期，催化燃烧炉中还未产生足量的高温气体回用至吸脱附炉，即此时换热器的第二管程中没有足量的高温气体与第一管程中的浓缩废气换热，此时向壳程中通入外部循环水与第一管程中的浓缩废气换热，使得浓缩废气升温，可以保证浓缩废气进入催化燃烧炉后进行有效的催化燃烧处理；本方案只用一个换热器即可实现浓缩气体和高温气体的换热，不仅有利于节约能源，还能减少设备数量，减少空间占用。

优选的，作为一种改进，所述第一管程设置成若干列，第二管程在相邻两列第一管程之间呈S型缠绕设置。

采用本方案，将第一管程设置成若干列，并将第二管程以S型缠绕设置在若干列第一管程之间，可以有效提高第一管程中的浓缩废气与第二管程中的高温气体的换热效果，保证浓缩气体升温至催化燃烧所需温度，而高温气体降温至不会导致活性炭产生闷燃现象的温度，从而保证废气处理步骤的有序进行。

优选的，作为一种改进，所述吸脱附炉上设有冷却组件，冷却组件用于对高温脱附后的活性炭降温。

采用本方案，在吸脱附炉上设置用于对高温脱附后的活性炭降温的冷却组件，则活性炭完成高温脱附后，可以使用冷却组件将活性炭快速冷却至有效工作温度，相比于使得活性炭自然冷却，本方案可以提高活性炭的冷却速度，以避免该吸脱附炉再次投入吸附使用时，其中的活性炭还未冷却至有效工作温度，从而保证活性炭对有机废气的吸附效率。

优选的，作为一种改进，所述冷却组件包括循环管道，循环管道的两端均与吸脱附炉连通，循环管道上连通有循环风机和冷却器。

采用本方案，通过循环风机使得吸脱附炉中的气体在循环管道和吸脱附炉中循环流动，在循环流动的过程中，每经过一次冷却器即被冷却器降温，直至吸脱附炉中的气体温度降低至活性炭的有效工作温度，关闭冷却组件，再将该吸脱附炉使用于有机废气吸附处理时，活性炭具有有效的吸附能力，可以保证其对有机废气的吸附效率。

优选的，作为一种改进，所述吸脱附炉中设有若干活性炭板，若干活性炭板沿气体流动方向等间距设置。

采用本方案，在吸脱附炉中烟气体流动方向等间距设置若干活性炭板，则在吸附过程中，有机废气逐个通过若干活性炭板，可以保证吸脱附炉对有机废气的吸附处理效果，从而保证通过净化气管道输送至后续排气处理设备中的气体满足要求，减少排放气体对环境的污染。

优选的，作为一种改进，所述吸脱附炉中设有布风板，布风板上均匀开设有若干布风孔；布风板靠近吸脱附炉的进气端设置。

采用本方案，在吸脱附炉靠近进气端的位置设置布风板，则从进气端进入吸脱附炉中的有机废气或高温气体从各个布风孔通过，可以提高有机废气或高温气体在吸脱附炉中的分布均匀性，即提高有机废气或高温气体与活性炭板各个部位接触的均匀性，从而提高有机废气的吸附效果和活性炭板的脱附效果。

优选的，作为一种改进，所述有机废气管道上连通有除尘器，除尘器位于吸脱附炉的上游。

采用本方案，在有机废气管道上于吸脱附炉的上游连通除尘器，在有机废气在进入吸脱附炉中进行吸附处理之前，先在除尘器中进行除尘处理，以去除有机废气中的固体颗粒物，避免固体颗粒物进入吸脱附炉中与活性炭接触而导致活性炭的吸附能力降低，有利于保证活性炭的使用寿命。

优选的，作为一种改进，所述催化燃烧炉的进气端和出气端均连通有阻火器。

采用本方案，由于催化燃烧炉内的温度较高，在催化燃烧炉的进气端和出气端均设置阻火器，可以避免催化燃烧炉内的气体火焰传播到整个管网，从而有利于保证整个废气处理装置的运行安全。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的整体结构示意图。

图2为图1中换热器的正视图。

图3为图2的左视图。

图4为图1中吸脱附炉的正视图。

图5为图4中布风板的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：第一吸脱附炉11、第二吸脱附炉12、第三吸脱附炉13、催化燃烧炉2、有机废气管道31、净化气管道32、吸附风机4、浓缩废气管道51、高温气体管道52、脱附风机6、换热器7、壳程71、第一管程72、第二管程73、冷却组件8、循环管道81、循环风机82、冷却器83、除尘器9、阻火器10、活性炭板101、布风板102、布风孔103、有机废气阀201、净化气阀202、浓缩废气阀203、高温气体阀204。

实施例1

活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，如附图1所示，包括催化燃烧炉2和至少三个并联设置的吸脱附炉，本实施例中，吸脱附炉的数量为三个，分别为第一吸脱附炉11、第二吸脱附炉12和第三吸脱附炉13。吸脱附炉的进气端和出气端分别连通有有机废气管道31和净化气管道32，吸脱附炉的进气端与有机废气管道31之间连通有有机废气阀201，吸脱附炉的出气端与净化气管道32之间连通有净化气阀202。有机废气管道31上于吸脱附炉的上游连通有除尘器9，本实施例中，除尘器9采用布袋除尘器9；净化气管道32上于吸脱附炉的下游连通有吸附风机4。

吸脱附炉的出气端与催化燃烧炉2的进气端之间连通有浓缩废气管道51，吸脱附炉的出气端与浓缩废气管道51之间连通有浓缩废气阀203；浓缩废气管道51上于吸脱附炉的下游依次连通有脱附风机6和换热器7。催化燃烧炉2的出气端和吸脱附炉的进气端之间连通有高温气体管道52，吸脱附炉的进气端与高温气体管道52之间连通有高温气体阀204；高温气体管道52也与换热器7连通。催化燃烧炉2的出气端还与净化气管道32连通。催化燃烧炉2的进气端和出气端均连通有阻火器10。

结合图2和图3所示，换热器7包括壳程71、第一管程72和第二管程73，壳程71的进口和出口与外部循环水管道连通，第一管程72的两端与浓缩废气管道51连通，第二管程73的两端与高温气体管道52连通。第一管程72设置成若干列，第二管程73在相邻两列第一管程72之间呈S型缠绕设置；本实施例中，第一管程72设置为三列，第二管程73的侧视图呈M型。

如图4所示，吸脱附炉上设有用于对高温脱附后的活性炭降温的冷却组件8，冷却组件8包括循环管道81，循环管道81的两端均与吸脱附炉连通，循环管道81上连通有循环风机82和冷却器83。本实施例中，冷却器83采用板式冷却器83，与列管式冷却器83相比，板式冷却器83在相同的流动阻力和泵功率消耗情况下，具有更高的传热系数，可以提高对吸脱附炉中活性炭的冷却速度。

吸脱附炉中安装有若干活性炭板101，若干活性炭板101沿气体流动方向等间距设置，即本实施例中，若干活性炭板101沿高度方向等间距设置。吸脱附炉中靠近进气端的位置安装有布风板102，布风板102上均匀开有若干如图5所示的布风孔103。

具体实施过程如下：

初始时，第一吸脱附炉11、第二吸脱附炉12和第三吸脱附炉13的有机废气阀201、净化气阀202、浓缩废气阀203和高温气体阀204均处于关闭状态。

(1)第一吸脱附炉11吸附：启动吸附风机4，打开第一吸脱附炉11的有机废气阀201和净化气阀202，在吸附风机4的作用下，有机废气管道31中的低浓度有机废气穿过有机废气阀201进入第一吸脱附炉11，被第一吸脱附炉11内的布风板102均匀地分散，分散后的有机废气逐个穿过活性炭板101，与活性炭板101接触时其中的有机物被活性炭吸附，最终形成净化气穿过净化气阀202进入净化气管道32，被净化气管道32输送至后续的排放处理设备中。

(2)第二吸脱附炉12吸附、第一吸脱附炉11脱附：当第一吸脱附炉11中的活性炭吸附饱和后，关闭第一吸脱附炉11的有机废气阀201和净化气阀202，打开第二吸脱附炉12的有机废气阀201和净化气阀202，有机废气管道31中输送的有机废气进入第二吸脱附炉12，按照上述步骤(1)被吸附处理成为净化气并输送至后续的排放处理设备中。

打开第二吸脱附炉12的有机废气阀201和净化气阀202的同时，启动脱附风机6，并打开第一吸脱附炉11的浓缩废气阀203和高温气体阀204，向换热器7的壳程71内通入高温水。在脱附风机6的作用下，第一吸脱附炉11中活性炭板101吸附的有机物被脱附，脱附的废气与浓缩废气管道51中的空气一起被输送至换热器7中加热，然后进入催化燃烧炉2中，脱附的废气被催化燃烧炉2催化燃烧，形成高温气体，部分高温气体进入净化气管道32被输送至后续的排放处理设备，另一部分高温气体进入高温气体管道52，并穿过第一吸脱附炉11的高温气体阀204进入第一吸脱附炉11。第一吸脱附炉11中的活性炭板101在高温气体的作用下，其吸附的有机物被解析出来，形成浓缩废气，再通过浓缩废气管道51输源源不断地送至催化燃烧炉2中进行催化燃烧处理；此时，停止向换热器7的壳程71内通入高温水，由第二管程73内的高温气体与第一管程72内的浓缩废气换热，使得浓缩废气升温而高温气体被一定程度降温，在保证浓缩气体被催化燃烧炉2有效催化燃烧的同时，避免进入第一吸脱附炉11的高温气体温度过高而导致其中的活性炭出现闷燃现象。

(3)第三吸脱附炉13吸附、第二吸脱附炉12脱附、第一吸脱附炉11降温：当第二吸脱附炉12中的活性炭吸附饱和后，关闭第二吸脱附炉12的有机废气阀201和净化气阀202，转而打开第三吸脱附炉13的有机废气阀201和净化器阀，使得第三吸脱附炉13按照上述步骤(1)对有机废气进行吸附处理。此时第一吸脱附炉11中的活性炭脱附再生完成，关闭第一吸脱附炉11的浓缩废气管道51和高温气体管道52，打开第二吸脱附炉12的浓缩废气管道51和高温气体管道52，使得第二吸脱附炉12按照上述步骤(2)完成其中活性炭的脱附再生。

第三吸脱附炉13吸附、第二吸脱附炉12脱附过程中，启动第一吸脱附炉11的冷却冷却组件8，对第一吸脱附炉11中的活性炭进行降温。具体的，启动循环风机82和冷却器83，在循环风机82的作用下，第一脱附炉11中的气体进入循环管道81，再从循环管道81回到第一吸脱附炉11，形成循环气流，循环气流每流经一次冷却器83，均会被冷却器83降温，直至循环气流的温度降低至活性炭的最佳工作温度，即使得活性炭的吸附能力恢复到最佳，以供下次使用。

在其他实施例中，为了避免吸附和脱附过程对冷却组件8造成影响，可以在循环管道81两端与吸脱附炉连通处均设置冷却阀门，平时冷却阀门处于关闭状态以保护循环风机82和冷却器83，需要对吸脱附炉进行冷却时再开启冷却阀门。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，其特征在于：包括催化燃烧炉和至少三个并联设置的吸脱附炉，吸脱附炉的进气端和出气端分别连通有有机废气管道和净化气管道，净化气管道上连通有吸附风机；吸脱附炉的出气端和催化燃烧炉的进气端之间连通有浓缩废气管道，浓缩废气管道上依次连通有脱附风机和换热器；催化燃烧炉的出气端和吸脱附炉的进气端之间连通有高温气体管道，催化燃烧炉的出气端还与净化气管道连通。

2.根据权利要求1所述的活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，其特征在于：所述高温气体管道也与换热器连通。

3.根据权利要求2所述的活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，其特征在于：所述换热器包括壳程、第一管程和第二管程，壳程与外部循环水管道连通，第一管程与浓缩废气管道连通，第二管程与高温气体管道连通。

4.根据权利要求3所述的活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，其特征在于：所述第一管程设置成若干列，第二管程在相邻两列第一管程之间呈S型缠绕设置。

5.根据权利要求1所述的活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，其特征在于：所述吸脱附炉上设有冷却组件，冷却组件用于对高温脱附后的活性炭降温。

6.根据权利要求5所述的活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，其特征在于：所述冷却组件包括循环管道，循环管道的两端均与吸脱附炉连通，循环管道上连通有循环风机和冷却器。

7.根据权利要求1所述的活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，其特征在于：所述吸脱附炉中设有若干活性炭板，若干活性炭板沿气体流动方向等间距设置。

8.根据权利要求7所述的活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，其特征在于：所述吸脱附炉中设有布风板，布风板上均匀开设有若干布风孔；布风板靠近吸脱附炉的进气端设置。

9.根据权利要求1-8任一项所述的活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，其特征在于：所述有机废气管道上连通有除尘器，除尘器位于吸脱附炉的上游。

10.根据权利要求9所述的活性炭吸脱附催化燃烧废气处理装置，其特征在于：所述催化燃烧炉的进气端和出气端均连通有阻火器。