CN2537454Y - 有机废气净化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为有机废气净化处理系统，主要是由吸附床、催化燃烧装置和调节控制设备组成。本系统的有机废气吸附、催化燃烧净化和吸附剂脱附再生等全部操作过程均可自动控制完成。该设备处理有机废气能力为1000～50000m³/h，如多台吸附床组合后使用，可处理更大风量的有机废气。该系统净化效率高、控制准确稳定、操作方便安全、运转能耗低、废气处理彻底。可用于各种排放条件下的工业有机废气治理。

Description

有机废气净化处理系统

本实用新型是用于治理各种排放条件下工业有机废气的净化处理系统，是将吸附和催化燃烧两种净化工艺相结合，通过连接管路及调节控制设备形成一个整体的有机废气净化处理系统。

现用的同类有机废气净化工艺及设备有：

1、蜂轮净化—催化燃烧设备：将吸附剂装制成一个大转动蜂轮，有机废气经蜂轮吸附得到净化，再配制一台催化燃烧装置，将催化燃烧尾气从蜂轮的一个固定小区域反向流出，用热气流使蜂轮吸附器的吸附材料逐次得到脱附再生。该设备虽然可以达到将有机废气浓缩的目的，能量消耗相对较小，但是蜂轮转动与反向脱附气流管路结合部位的串风、漏风现象难以避免，常常导致脱附效果不好，以致降低了蜂轮的净化效率和催化燃烧的效果。另外不能处理超大风量废气，而且吸附材料更换不便，从而影响了该工艺方法的广泛应用。

2、固定床吸附—催化燃烧法：现用固定床吸附—催化燃烧工艺(ZL 93 2 22819.4)近年来应用较多，并且基本取得了预期的治理效果，具有其所述的诸多优点，但是仍存在以下缺点：①该装置的过滤材料对粉尘、气溶胶的过滤效果不理想；②只能装填使用一种吸附剂(蜂窝状活性炭)，未考虑其它种类吸附剂(如颗粒活性炭、纤维状活性炭)的使用；③未考虑处理更大风量(＞50000m³/h)废气的净化系统；④未设置自动调节控制设备，使脱附再生操作不便。

本实用新型的目的是为适用不同形状的活性炭吸附剂，并适应于各种废气排出风量条件，特别是对大风量(20000～100000m³/h)、低浓度(＜2000mg/m³)有机废气的净化治理，采用吸附—催化燃烧的综合工艺和稳定的温度控制方法，将大风量、低浓度有机废气处理转变为小风量、高浓度的气体处理，进一步扩展对各种有机废气的处理能力，扩大了应用范围，并使新的废气净化处理系统具有节能低耗、净化效率高、操作方便安全等特点。

本实用新型主要由过滤吸附、脱附催化燃烧和调节控制三部分组成：第一部分为过滤吸附净化部分，由过滤器(1)、吸附床(2，2′)、排风机(8)、截止蝶阀(F₁)及相连的管路(图中所示的粗线)组成。第二部分为脱附再生、催化燃烧部分，由吸附床(2，2′)、脱附风机(3)、催化燃烧装置(4)、小截止蝶阀(F₂)、补冷风机(5)、四通阀(6，6′)、缓冲器(7)组成。两部分设备的主体是1台吸附床或2台以上并联的吸附床及催化燃烧装置。在处理更大风量有机废气时还可用6台吸附床并联并配置2台催化燃烧装置。第三部分是调节控制部分，由控制柜(13)来控制排风机(8)运行停止、截止蝶阀(F₁，F₂)的开启、催化燃烧的反应温度、冲稀阀(F₃)和四通阀(6、6′)的调节。过滤器(1)位于吸附床(2，2′)的前端，排风机(8)位于吸附床的后端。脱附出口(11)位于吸附床(2，2′)的前端上部，用小管道与脱附风机(3)进口相连，脱附风机(3)出口与催化燃烧装置(4)进口相接，催化燃烧装置(4)的出口与四通阀(6)相接。四通阀(6)的另外三个接口分别接缓冲器(7)进口、补冷风机(5)和放空管道(9)，缓冲器(7)的出口与四通阀(6′)相接；四通阀(6′)又与吸附床(2，2′)的脱附进口(12)、放空管道(9)、进风调温接口(10)相连，进风调温接口(10)与环境相通，用来补充冷风，作为二次温度调节。

本实用新型对有机废气的处理分两个阶段完成，第一阶段是将含有机物的大流量废气通过吸附床(2，2′)，有机物被吸附剂(活性炭)吸附而使气体得到净化，即暂时将有机物收集并浓缩。第二阶段是将吸附床(2，2′)中吸附的有机物在热气流下脱附后变为小风量(为原来的1/10～1/30)、高浓度(为初始浓度的10～30倍)的气流，气流中有机物在催化燃烧装置(4)中被催化氧化为无害的CO₂和H₂O，脱附时的热能主要是有机物在催化燃烧过程中产生，在脱附循环中被充分利用，使得本系统运行低耗节能，并且无二次污染。

本实用新型的工艺流程如下：

有机废气净化处理系统由控制柜(13)按钮进行操作，先将吸附床(2)的前后截止蝶阀(F₁)打开，并关闭前后小截止蝶阀(F₂)，接着启动排风机(8)，气流通过吸附床(2)，在此有机废气被吸附剂吸附而使空气净化，净化后的气体通过排风机(8)排出。当使用一定吸附周期后，吸附床(2)的尾气中有机物浓度接近规定的排放标准(如甲苯为40mg/m³)时，将吸附床(2′)前后截止蝶阀(F₁)打开，同时关闭吸附床(2)前后截止蝶阀(F₁)，使气流通过吸附床(2′)进行废气净化的连续吸附操作。

将停止吸附操作的吸附床(2)的前后小截止蝶阀(F2)打开，启动脱附风机(3)，使气流在吸附床(2)、脱附风机(3)、催化燃烧装置(4)、四通阀(6)、缓冲器(7)及四通阀(6′)组成的系统中循环。然后启动催化燃烧装置(4)的电加热器，并逐渐将催化燃烧装置中的催化剂床层加热并将其控制在有机物催化燃烧反应的温度以上(＞240℃)。这时，从催化燃烧装置(4)的尾气中流出的气体已被加热，经装置(4)中的热交换器换热后，流出的热气流再引入吸附床(2)，利用催化燃烧装置(4)放出的热气流将吸附床(2)中活性炭上吸附的有机物脱附出来，由吸附床(2)流出的气体中的有机物很快可以达到较高浓度(可比吸附前的浓度提高10～30倍)，然后送入催化燃烧装置(4)，在催化剂上催化氧化为CO₂和H₂O，以达到净化处理的目的。高浓度(＞3000mg/m³)的有机物催化氧化后产生大量的热，这时催化燃烧装置出口尾气的温度可达150～350℃，将尾气一部分放空，另一部分在设定的控制参数下，由补冷风机(5)和四通阀(6，6′)及缓冲器(7)将气流自动调节控制在90～140℃，再送入吸附床(2)，用于吸附床中活性炭吸附剂的脱附再尘，从而充分利用了有机物催化燃烧后产生的热能。由催化燃烧装置(4)引入吸附床的气流通过四通阀(6)、补冷风机(5)调控后进入缓冲器(7)，这时气流温度波动范围较大，又经缓冲器(7)和四通阀(6′)进一步调控后，进入吸附床(2)的脱附气流可以准确控制在所要求更小的温度范围内，使脱附过程稳定进行。以上脱附过程一般需要进行5～10小时。经过脱附的吸附床(2)可用于下次的吸附操作。另一台吸附床(2′)到了规定吸附周期吸附操作结束后可按照以上程序进行脱附再生。两台吸附床(2，2′)可依次反复进行吸附、脱附轮换操作。

该净化处理系统可根据排风量和吸附周期，在系统中用1～2台吸附床配置1台催化燃烧装置，也可用3台吸附床并联配置1台催化燃烧装置；还可用6台吸附床并联，配置2台催化燃烧装置组成处理系统，以处理更大的风量的废气。安装3台吸附床时，有2台吸附床同时进行吸附操作，另外1台进行脱附操作，依次轮换反复进行吸附、脱附操作。配置2～3台吸附床，吸附操作和脱附操作可以连续进行，也可以间断进行。在处理风量不大、吸附周期相对固定、间断时间较长时，可以用1台吸附床和1台催化燃烧装置组成净化处理系统。吸附周期和脱附再生的时间是根据初始气流中有机废气的浓度及有机物种类而定。

本实用新型与其它净化设备的区别：

1、过滤器：由过滤元件采用“W”形结构组成，过滤材料使用喷胶棉、喷胶棉加中效滤纸等为过滤层，以滤除有机废气中的粉尘、气溶胶。

2、吸附床：

①采用分体组装的紧凑式结构，吸附剂装填在抽屉式结构的单元中，组装后炭层无死空间；

②吸附材料：使用蜂窝状活性炭，由于其床层阻力很小(在大流速下比颗粒活性炭低10倍以上)，主要用于大风量(＞10000m³/h)有机废气处理系统；中等、小风量时也可采用颗粒状活性炭、活性炭纤维等作吸附材料；

③在脱附进口采用多孔折板，以使脱附热气流分布均匀。

3、催化燃烧装置：采用电加热室、催化燃烧室和双程管壳式换热器组成为一体的竖式结构，催化燃烧室装填以蜂窝陶瓷为载体的贵金属氧化催化剂、非贵金属氧化催化剂。

4、气路调节阀门：气路调节阀门为电动执行器带动的方形或圆形截止蝶阀，使用轮盘、链条、拉杆等传动装置传动。

5、控制部分：采用PC机、可编程控制器、电器元件等来自动控制净化处理系统，用冲稀阀、四通阀和缓冲器及补冷风机联合调节控制脱附气流温度。使用2个四通阀对脱附气流温度进行二次调节控制，同时用缓冲器以缓解脱附气流温度的波动。

6、整个系统的吸附过程采用负压操作。

本实用新型具有以下特点：

1、可以使用几种吸附剂，中小风量(＜10000m³/h)可以用颗粒活性炭、活性炭纤维及蜂窝状活性炭，在大风量(＞10000m³/h)情况下主要使用床层阻力小的蜂窝状活性炭。

2、处理系统可以根据排风量和吸附周期用1台催化燃烧装置配置1～3台吸附床组成一个净化系统。按照这种配置，也可以进一步组合成处理10万m³/h风量的独立有机废气净化系统，便于选型使用，占地面积小。

3、吸附床、过滤器，采用单元组装式结构，可在净化现场进行组合、安装、连接，便于运输、维修和更换材料。吸附床采用紧凑结构，炭层无明显死空间。过滤器采用复合过滤材料，提高了对粉尘、气溶胶的过滤效率和容尘量，又进一步延长了吸附剂的使用寿命。

4、截止阀门是采用轮盘、链条、拉杆等传动的蝶形阀板，开关灵活，转动自如，便于自动控制。

5、处理系统可以用手动操作，也可以在PC机、可编程控制器、电器元件等完全自动控制下完成吸附净化、脱附再尘和催化燃烧的全部过程，操作安全方便。

6、设置2个四通阀和1个缓冲器联合调节控制脱附温度，使脱附气流稳定，温度波动小，控制准确、运行平稳、安全可靠。

7、由于吸附系统采用负压操作，避免了有机废气在操作间的溢出。

有机废气净化处理系统示意图

1-过滤器    2-吸附床    3-脱附风机    4-催化燃烧装置    5-补冷风机6-四通阀    7-缓冲器    8-排风机    9-放空管道    10-进风调温接口    11-脱附出口12-脱附进口    13-控制柜    F₁-截止蝶阀    F₂-小截止蝶阀    F₃-冲稀阀

实例1

摩托车厂喷漆尘产线废气净化处理系统，废气中主要有机物为苯、甲苯、二甲苯，另外还含有乙酸乙酯、乙丁醇、环己烷等，有机废气总浓度为500mg/m³左右。三个出口的总排风量为300000m³/h，安装三套废气净化处理系统，每套处理系统的排风量为100000m³/h，治理后，均达到国家规定排放标准。

实例2

造船厂涂装车间的废气净化处理系统，废气中主要成份为甲苯、二甲苯，有机物总含量为300mg/m³以上，总排风量为120000m³/h，设置安装两套净化处理系统，每套处理废气能力为60000m³/h，废气治理效果达到国家排放标准。

实例3

钢琴厂淋漆与喷漆车间废气处理系统，废气中含苯乙烯、乙酸乙酯等，有机物总含量达600mg/m³，排风量为80000m³/h，有4个排风口，安装4台吸附床，配置2台催化燃烧装置，苯乙烯净化效率＞90％，排气达到国家规定废气排放标准。

实例4

金属包装容器厂铁板印刷废气处理系统，处理风量为20000m³/h，废气中含甲苯、二甲苯，有机物总含量600mg/m³，并且由烘房放出一些胶状物质。先设置一台喷淋水洗塔除去胶状物质，安装一套双吸附床和一台催化燃烧装置的处理系统，净化效率达95％。

实例5

文具厂涂漆生产线废气净化处理系统，废气中含甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等，有机物总含量为400mg/m³，排风量为10000m³/h，催化床起燃功率为30KW，净化效率＞93％。

Claims (7)

1、一种有机废气净化处理系统，其特征是该系统由过滤吸附、脱附催化燃烧和调节控制三部分组成；第一部分为过滤吸附净化部分，由过滤器(1)、吸附床(2，2′)、排风机(8)、截止蝶阀(F₁)及相连的管路组成；第二部分为脱附再生、催化燃烧部分，由吸附床(2，2′)、脱附风机(3)、催化燃烧装置(4)、小截止蝶阀(F₂)、补冷风机(5)、四通阀(6，6′)、缓冲器(7)组成；第三部分是调节控制部分，由控制柜(13)来控制排风机(8)运行停止、截止蝶阀(F₁，F₂)的开启、催化燃烧的反应温度、冲稀阀(F₃)和四通阀(6，6′)的调节；过滤器(1)位于吸附床(2，2′)的前端，排风机(8)位于吸附床的后端，脱附出口(11)位于吸附床(2，2′)的前端上部，用小管道与脱附风机(3)进口相连，脱附风机(3)出口与催化燃烧装置(4)进口相接，催化燃烧装置(4)的出口与四通阀(6)相接，四通阀(6)的另外三个接口分别接缓冲器(7)进口、补冷风机(5)和放空管道(9)，缓冲器(7)的出口与四通阀(6′)相接，四通阀(6′)又与吸附床(2，2′)的脱附进口(12)、放空管道(9)、进风调温接口(10)相连，进风调温接口(10)与环境相通。

2、按权利要求1所述的有机废气净化处理系统，其特征是过滤器由过滤元件采用“W”形结构组成，过滤材料使用喷胶棉、喷胶棉加中效滤纸等为过滤层，以滤除废气中的粉尘和气溶胶。

3、按权利要求1所述的有机废气净化处理系统，其特征是吸附床采用分体组装的紧凑式结构，吸附材料装填在抽屉式结构的单元中，吸附材料为蜂窝状活性炭、颗粒状活性炭、活性炭纤维等。

4、按权利要求1所述的有机废气净化处理系统，其特征是催化燃烧装置采用电加热室、催化燃烧室和双程管壳式换热器组成为一体的竖式结构，催化燃烧室装填以蜂窝陶瓷为载体的贵金属氧化催化剂、非贵金属氧化催化剂。

5、按权利要求1所述的有机废气净化处理系统，其特征是根据排风量和吸附周期，在系统中配置1台或并联配置2～3台吸附床和1台催化燃烧装置组成处理系统。

6、按权利要求1所述的有机废气净化处理系统，其特征是气路调节阀门为电动执行器带动的方形或圆形截止蝶阀。

7、按权利要求1、5或6所述的有机废气净化处理系统，其特征是该系统的控制柜采用PC机、可编程控制器、电器元件等来自动控制净化处理系统。