CN110038427A - 一种处理活性炭脱附产生的有机废气的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种处理活性炭脱附产生的有机废气的装置及方法，包括若干个通路的活性炭吸脱附装置、真空泵、引风机、增压泵、废气收集瓶、天然气瓶、集气阀、可调燃料计量阀、燃气发电机组以及三元催化氧化器，活性炭吸脱附装置内设有电加热脱附部件，活性炭吸脱附装置的顶部设有气体进口，活性炭吸脱附装置的底部与引风机相连通，活性炭吸脱附装置的侧面与真空泵相连通，活性炭吸脱附装置的顶部与增压泵的气体入口相连通，增压泵的气体出口通过废气收集瓶后与集气阀的入口相连通，天然气瓶的气体出口也同样与集气阀的入口相连通，集气阀的气体出口经可调燃料计量阀后与燃气发电机组的燃气入口相连通，燃气发电机组的排气管中安装有三元催化氧化器。

Description

一种处理活性炭脱附产生的有机废气的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种废气处理装置及方法，尤其涉及一种处理活性炭脱附产生的有机废气的装置及方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

活性碳是一种多孔性的含碳物质，具有高度发达的孔隙结构，利用其良好的表面吸附活性及庞大的比表面积，活性碳常作为有机溶剂吸附剂，广泛应用于各类工业企业的废气治理装置中。当有机废气进入吸附器与活性炭充分接触的过程中，活性炭将有机废气分子吸附于表面，净化率可达95％以上，从而达到去除有机废气的目的。该方法设备简单、投资少，但基于活性炭的吸附容量限制，需要经常更换活性炭，频繁更换不仅增加了运行费用，且更换下来的废活性炭须按危险固废处理，增加了环境压力。目前，通常采用活性炭脱附的方法，使得活性炭再生，重复利用，从而大大减少了活性炭更换的频次。活性炭脱附的方式有干热脱附、微波加热脱附、过热蒸汽反吹脱附等。

活性炭脱附产生的有机废气其成分复杂，浓度比较高，必须经过有效处理方能达到环保要求。活性炭脱附的方式有湿法脱附与干法脱附，即过热蒸汽脱附为湿法脱附，脱附后的有机物质主要经过废水处理装置处置；干热脱附、微波加热脱附为干法脱附，脱附废气的处理方法有：

1.直接燃烧法直接燃烧法利用燃气等将废气点燃，将有机废气在高温燃烧下转变成无害物质。直接燃烧是使有机废气在温度600一800℃和滞留时间为0.3一0.5m/s的条件下直接燃烧，变成二氧化碳和水。该方法操作简单，能够以热能方式回收能量。但需要配置有机废气燃烧火炬、直燃式焚烧炉等大型专业设施，其安全技术要求较高。

2.催化燃烧法该方法是将脱附有机废气引入催化燃烧床进行无焰燃烧处理，在催化剂作用下，脱附有机废气在200一400℃温度下氧化成二氧化碳和水，同时放出燃烧热。催化剂为铂、钯贵金属及非贵金属锰、铜、铬和铬的氧化物等。该方法适用于温度高、浓度高的有机废气净化处理中，其具有燃烧温度低、节能、净化率高、热能可以回收等优点。但需要专门的设备，投资较大，需要连续操作，适用于大型企业，况且在处理含硫、卤素类有机废气时催化燃烧效果较差，催化剂易中毒。

3.蓄热炉燃烧法(Regenerative Thermal Oxidizer,简称RTO技术)其原理是通过RTO燃烧室、陶瓷填料床和切换阀等组成蓄热炉结构，在高温下将可燃废气氧化成相应的氧化物和水，并以热量方式回收能量。其优点是适宜各类有机废气，可以适应废气浓度、流量的大幅度变化；净化效率高；操作安全可靠。缺点是装置重量大，需要连续化操作，设备投资费用高，占地面积大，不适用于中小型企业。

4.冷凝回收法该法是将脱附有机废气直接引入到冷凝器中，经过冷凝、收集、解析、分离等环节的作用，回收有价值的有机溶剂，一般在冷凝回收装置后面还需加装一级或多级其他的有机废气净化装置，方能做到达标排放。该法投资较大，需要附属冷冻、分离、提纯设备，处理能耗较大。

5.低温等离子净化法该法是在处理装置中施加电压达到被处理气体的放电电压时，会产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。低温等离子体降解脱附有机废气即是利用高能电子、自由基等活性粒子使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。但该法不适用于高浓度有机废气的处理，且处理后的废气产物并未完全矿化，释放到大气后仍可能发生光化学反应。

目前，为数众多的使用活性炭处理废气的中小型企业因生产规模、资金投入、处理场地、脱附废气处理量等因素限制，迫切需要投资少、设备紧凑、适宜间歇工作、废气处理量弹性大、适宜各类有机废气处理、能量回收形式为电能的活性炭脱附有机废气处理技术与装置。

发明内容

本发明针对目前市场上活性炭脱附废气的处理方法及装置所存在的不足，提供一种专用于处理活性炭脱附产生的有机废气的装置及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种处理活性炭脱附产生的有机废气的装置，包括若干个通路的活性炭吸脱附装置、真空泵、引风机、增压泵、废气收集瓶、天然气瓶、集气阀、可调燃料计量阀、燃气发电机组以及三元催化氧化器，所述活性炭吸脱附装置内设有电加热脱附部件，所述活性炭吸脱附装置的顶部设有气体进口，所述活性炭吸脱附装置的底部与引风机相连通，所述活性炭吸脱附装置的侧面与真空泵相连通，所述活性炭吸脱附装置的顶部与增压泵的气体入口相连通，所述活性炭吸脱附装置与引风机、真空泵和增压泵之间均设有截止阀，所述增压泵的气体出口与废气收集瓶相连通，所述废气收集瓶的气体出口与集气阀的入口相连通，所述天然气瓶的气体出口也同样与集气阀的入口相连通，所述集气阀的气体出口经可调燃料计量阀后与燃气发电机组的燃气入口相连通，所述燃气发电机组的排气管中安装有三元催化氧化器。

本发明的有益效果是：

1)真空电热脱附能够降低脱附的温度，隔绝氧气，防止安全事故的发生，脱附出来的有机废气经收集、增压，成为压缩燃烧的燃料，设计液化天然气、或压缩天然气的辅助燃烧气源装置，与脱附有机废气共同组成双气源供气通道，帮助低热值有机废气的完全燃烧，并在双气源供气通道上加装可调比例阀，按照不同种类有机废气性质调整与天然气组成混合燃气的供气比例，以适宜各类有机废气的处理；

2)配置双气源的燃气发电机组设备，通过压缩燃烧的方式将脱附有机废气的热能转换为电能输出。在此期间，有机污染物在内燃机的高温、高压环境中与氧充分反应，生成二氧化碳和水，燃烧排气后若有残存未完全燃烧的成分，再通过安装在排气管中的三元催化器催化氧化，后尾气达标排放；

3)与现有的活性炭脱附有机废气处理技术相比，本发明的装置能够满足不同种类有机废气充分燃烧的条件，无二次污染，有机废气能量采用电能方式回收，设备紧凑，占地面积小，投资少，操作简单，可以间歇工作，废气处理量弹性大。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述活性炭吸脱附装置的气体入口与气液分离器相连通，二者之间设有截止阀，所述气液分离器与气源相连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，针对水分和有机溶剂含量较高的废气先进行气液分离后再进行活性炭吸附，提高活性炭吸附的效果。

进一步，所述增压泵与截止阀之间以及集气阀与可调燃料计量阀之间均设有阻火器。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，防止回火事故的发生，提高装置整体的安全性。

进一步，所述燃气发电机组的空气进气管路中设有电动进气蝶阀。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，该阀在发电机组启动时开启，在停机或需紧急停机时关闭，提高装置的安全性。

进一步，所述废气收集瓶的气体出口与集气阀之间以及天然气瓶的气体出口与集气阀之间均设有减压阀和流量调节阀。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，能够根据有机废气的实际情况更方便准确的调节收集的有机废气以及天然气的压力和流量，充分发挥燃气发电机组的发电效率，并提高装置整体的适用性。

进一步，所述装置包括两个通路的活性炭吸脱附装置。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，两个通路的活性炭吸脱附装置轮流交替进行吸附作业和脱附作业，满足企业生产的连续性。。

进一步，所述增压泵为隔膜增压泵。

采用上述进一步技术方案的有益效果是，对有机废气的增压效果稳定，利于燃气发电机组充分利用有机废气中的能量。

本发明还要求保护使用上述装置处理活性炭脱附产生的有机废气的方法，包括如下步骤：

1)吸附：将待净化的有机废气引入一个通路的活性炭吸脱附装置中，废气中的有机污染物被活性炭吸附后剩余气体通过引风机排入大气，待该通路中的活性炭吸附饱和后，关闭该通路，开启另一通路的活性炭吸脱附装置进行有机污染物的吸附；

2)脱附：首先将已吸附饱和的活性炭吸脱附装置内抽真空至压力为1000pa以下，后启动电加热脱附部件，后打开增压泵前的截止阀，开启增压泵，将脱附产生的有机废气收集在废气收集瓶中，达到预设脱附时间并将脱附废气抽取结束后，脱附程序完成，活性炭恢复吸附能力，能够再次进行吸附操作；

3)废气发电：废气收集瓶中的有机废气进入集气阀，天然气从天然气瓶进入集气阀，两路气源合并成为混合燃气后经可调燃料计量阀控制喷射到燃气发电机组的各个气缸，与新鲜空气混合，气缸活塞在定时齿轮、曲轴带动下压缩，气缸内温度、压力急剧升高，磁电机点火系统的点火线圈与火花塞动作，爆燃做功，有机污染物氧化分解，内燃机驱动发电机运转，产生电；

4)尾气处理：燃烧后的尾气通过排气管流经三元催化氧化器，废气中残存的未完全燃烧的成分进一步催化氧化，最终排出完全燃烧的二氧化碳和水。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图；

图1中，1、活性炭吸脱附装置；2、真空泵；3、引风机；4、增压泵；5、废气收集瓶；6、天然气瓶；7、集气阀；8、可调燃料计量阀；9、燃气发电机组；10、三元催化氧化器；11、截止阀；12、气液分离器；13、阻火器；14、电动进气蝶阀；15、减压阀；16、流量调节阀。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种专用于处理活性炭脱附产生的有机废气的装置，如图1所示，包括两个通路的活性炭吸脱附装置1、真空泵2、引风机3、增压泵4、废气收集瓶5、天然气瓶6、集气阀7、可调燃料计量阀8、燃气发电机组9以及三元催化氧化器10，活性炭吸脱附装置内设有电加热脱附部件，活性炭吸脱附装置的顶部设有气体进口，活性炭吸脱附装置的底部与引风机相连通，活性炭吸脱附装置的侧面与真空泵相连通，活性炭吸脱附装置的顶部与增压泵的气体入口相连通，所述增压泵为隔膜增压泵，活性炭吸脱附装置与引风机、真空泵和增压泵之间均设有截止阀11，隔膜增压泵的气体出口与废气收集瓶相连通，废气收集瓶的气体出口经减压阀15、流量调节阀16后与集气阀的入口相连通，天然气瓶的气体出口也经减压阀15、流量调节阀16后与集气阀的入口相连通，集气阀的气体出口经可调燃料计量阀后与燃气发电机组的燃气入口相连通，燃气发电机组的排气管中安装有三元催化氧化器。

优选的，活性炭吸脱附装置的气体入口与气液分离器12相连通，二者之间设有截止阀，气液分离器与气源相连接。

优选的，隔膜增压泵与截止阀之间以及集气阀与可调燃料计量阀之间均设有阻火器13。

优选的，燃气发电机组的空气进气管路中设有电动进气蝶阀14。

上述装置的工作过程如下：

有机废气经气液分离器分离废气中的液体，打开一个通路活性炭吸脱附装置与气液分离器之间的截止阀，关闭该通路的活性炭吸脱附装置与真空泵、隔膜增压泵之间的截止阀，关闭另一通路的活性炭吸脱附装置周围所有的截止阀，废气进入活性炭吸脱附装置，有机污染物被活性炭吸附，处理后的废气在引风机的作用下，排入高空。由于本装置为双通道设计，工作时仅开启其中的一个通道，当该通道中的活性炭吸附饱和时，关闭该通道，开启另一通道执行活性炭吸附功能。已吸附饱和通道转入真空电热脱附阶段，首先，关闭活性炭吸脱附装置与气液分离器、隔膜增压泵以及引风机之间的截止阀.开启活性炭吸脱附装置与真空泵之间的截止阀，开启真空泵，将活性炭吸脱附装置抽真空至1000pa以下，关闭真空泵以及活性炭吸脱附装置与真空泵之间的截止阀，启动活性炭吸脱附装置中的电加热开关加热，加热，打开活性炭吸脱附装置与隔膜增压泵之间的截止阀，启动隔膜增压泵，将脱附产生的有机废气收集在有机废气瓶中。当活性炭吸脱附装置达到预设脱附时间并将脱附废气抽取结束后，活性炭吸脱附装置脱附程序完成，活性炭已重新获得吸附能力，关闭活性炭吸脱附装置与隔膜增压泵之间的截止阀，可以重新开始吸附作业。同理，当活性炭吸脱附装置执行有机废气吸附任务时，关闭另一活性炭吸脱附装置通路相应的阀件。经脱附收集的有机废气通过有机废气瓶的减压阀、可调节流量阀进入集气阀，成为本装置双气源中的一路,另一路为天然气源。天然气源从天然气瓶的减压阀流出，经可调节流量阀进入集气阀。至此，两路气源合并为一路，成为燃气发电机组的燃气源。设计双气源气路是为保证满足不同种类的有机废气的充分、完全燃烧。至于有机废气与天然气的在混合气中比例，则根据有机废气的种类、浓度配合适宜的天然气比例。在本设计方案中两者均配置了可调节流量阀，可以准确调节两者的比例与流量。混合气经阻火器，可调燃料计量阀向燃气发电机组供应燃气。

燃气发电机组采用蓄电池启动发动机马达，混合燃气由可调燃料计量阀控制喷射到燃气发电机组的各气缸，与经过空气滤清器的新鲜进气混合，气缸活塞在定时齿轮、曲轴带动下压缩，气缸内温度、压力急剧升高，磁电机点火系统的点火线圈与火花塞动作，爆燃做功，燃烧温度最高可达1500℃，有机污染物氧化分解，内燃机驱动发电机运转，产生电力。燃烧后的尾气通过排气管流经三元催化氧化器，废气若有残存未完全燃烧的成分可在此进一步催化氧化，最终排出完全燃烧的二氧化碳和水。至此，脱附有机污染物已完全氧化为二氧化碳、水，其中蕴藏的能量转化为电能回收。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种处理活性炭脱附产生的有机废气的装置，其特征在于，包括若干个通路的活性炭吸脱附装置、真空泵、引风机、增压泵、废气收集瓶、天然气瓶、集气阀、可调燃料计量阀、燃气发电机组以及三元催化氧化器，所述活性炭吸脱附装置内设有电加热脱附部件，所述活性炭吸脱附装置的顶部设有气体进口，所述活性炭吸脱附装置的底部与引风机相连通，所述活性炭吸脱附装置的侧面与真空泵相连通，所述活性炭吸脱附装置的顶部与增压泵的气体入口相连通，所述活性炭吸脱附装置与引风机、真空泵和增压泵之间均设有截止阀，所述增压泵的气体出口与废气收集瓶相连通，所述废气收集瓶的气体出口与集气阀的入口相连通，所述天然气瓶的气体出口也同样与集气阀的入口相连通，所述集气阀的气体出口经可调燃料计量阀后与燃气发电机组的燃气入口相连通，所述燃气发电机组的排气管中安装有三元催化氧化器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活性炭吸脱附装置的气体入口与气液分离器相连通，二者之间设有截止阀，所述气液分离器与气源相连接。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述增压泵与截止阀之间以及集气阀与可调燃料计量阀之间均设有阻火器。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述燃气发电机组的空气进气管路中设有电动进气蝶阀。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述燃气发电机组的空气进气管路中设有电动进气蝶阀。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述废气收集瓶的气体出口与集气阀之间以及天然气瓶的气体出口与集气阀之间均设有减压阀和流量调节阀。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述废气收集瓶的气体出口与集气阀之间以及天然气瓶的气体出口与集气阀之间均设有减压阀和流量调节阀。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述废气收集瓶的气体出口与集气阀之间以及天然气瓶的气体出口与集气阀之间均设有减压阀和流量调节阀。

9.根据权利要求5～8中任一项所述的装置，其特征在于，所述增压泵为隔膜增压泵，所述装置包括两个通路的活性炭吸脱附装置。

10.一种使用权利要求1～9中任一项所述的装置处理活性炭脱附产生的有机废气的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)吸附：将待净化的有机废气引入一个通路的活性炭吸脱附装置中，废气中的有机污染物被活性炭吸附后剩余气体通过引风机排入大气，待该通路中的活性炭吸附饱和后，关闭该通路，开启另一通路的活性炭吸脱附装置进行有机污染物的吸附；

2)脱附：首先将已吸附饱和的活性炭吸脱附装置内抽真空至压力为1000pa以下，后启动电加热脱附部件，后打开增压泵前的截止阀，开启增压泵，将脱附产生的有机废气收集在废气收集瓶中，达到预设脱附时间并将脱附废气抽取结束后，脱附程序完成，活性炭恢复吸附能力，能够再次进行吸附操作；

3)废气发电：废气收集瓶中的有机废气进入集气阀，天然气从天然气瓶进入集气阀，两路气源合并成为混合燃气后经可调燃料计量阀控制喷射到燃气发电机组的各个气缸，与新鲜空气混合，气缸活塞在定时齿轮、曲轴带动下压缩，气缸内温度、压力急剧升高，磁电机点火系统的点火线圈与火花塞动作，爆燃做功，有机污染物氧化分解，内燃机驱动发电机运转，产生电；

4)尾气处理：燃烧后的尾气通过排气管流经三元催化氧化器，废气中残存的未完全燃烧的成分进一步催化氧化，最终排出完全燃烧的二氧化碳和水。