CN207221597U - 一种自动控制的VOCs吸附‑催化燃烧处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于废气处理技术领域，具体涉及一种自动控制的VOCs吸附‑催化燃烧处理系统，包括VOCs进气管、预处理装置、吸附脱附装置、催化燃烧装置和尾气排放管；吸附脱附装置包括至少两个活性炭吸附箱，活性炭吸附箱之间并联设置；每个活性炭吸附箱的一端通过吸附净化进口管与预处理装置连接，另一端通过吸附净化出口管与吸附风机连接；每个活性炭吸附箱的底部通过脱附再生进口管与混流箱的顶部连接，每个活性炭吸附箱的顶部通过脱附再生出口管与催化燃烧装置连接；吸附风机与尾气排放管连接；催化燃烧装置与脱附风机连接；本实用新型的处理系统不仅处理VOCs效率高、节约能源、无二次污染，还能实现补偿加热和吸附脱附切换的自动控制。
Description
技术领域
本实用新型属于废气处理技术领域，具体涉及一种自动控制的VOCs吸附- 催化燃烧处理系统。
背景技术
废气净化主要是指针对工业场所产生的工业废气诸如粉尘颗粒物、烟气烟尘、异味气体、有毒有害气体进行治理的工作。常见的废气净化有工厂烟尘废气净化、车间粉尘废气净化、有机废气净化、废气异味净化、酸碱废气净化、化工废气净化等。目前对有机废气中挥发性有机物(简称VOCs)的净化方法存在以下缺点：(1)单一的采用活性炭吸附，活性炭易饱和，需要频繁更换，费用较高；且饱和后的活性炭属于危废，处理较困难；(2)采用蒸汽脱附，脱附成本高，且脱附后的废气无法有效处理；(3)采用直接燃烧法时，燃烧温度高，成本非常高，人工操作困难。
针对大风量、低浓度的VOCs有机废气，采用UV光解或低温等离子技术，很难稳定、高效的达标排放；当采用活性炭吸附时，活性炭易饱和，更换费用过高。因此，有必要研究一种解决大风量、低浓度的VOCs有机废气处理的低效率、高耗能及二次污染问题的方法。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种自动控制的VOCs吸附-催化燃烧处理系统，不仅处理VOCs效率高、节约能源、无二次污染，还能实现补偿加热和吸附脱附切换的自动控制。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种自动控制的VOCs吸附-催化燃烧处理系统，包括VOCs进气管、预处理装置、吸附脱附装置、催化燃烧装置和尾气排放管；所述VOCs进气管与预处理装置连通；所述吸附脱附装置包括至少两个活性炭吸附箱，各所述活性炭吸附箱之间并联设置；每个活性炭吸附箱的一端通过吸附净化进口管与预处理装置连接，另一端通过吸附净化出口管与一吸附风机连接；每个活性炭吸附箱的底部通过脱附再生进口管与一混流箱的顶部连通，每个活性炭吸附箱的顶部通过脱附再生出口管与催化燃烧装置连通；所述吸附风机与尾气排放管连接；所述催化燃烧装置与一脱附风机连接，脱附风机通过一三通管分别与第一电动调节阀和第二电动调节阀连接，第一电动调节阀与第三电动调节阀均通过另一三通管与混流箱的底部连接，且第三电动调节阀与补新风机连接；所述吸附净化进口管和吸附净化出口管上分别设置吸附净化进口阀和吸附净化出口阀，所述脱附再生进口管和脱附再生出口管上分别设置脱附再生进口阀和脱附再生出口阀；所述吸附净化进口阀、吸附净化出口阀、脱附再生进口阀、脱附再生出口阀、第一电动调节阀、第二电动调节阀和第三电动调节阀均电连接至PLC控制器。
进一步地，所述预处理装置包括过滤器单元和喷淋洗涤塔单元，过滤器单元的一端与VOCs进气管连通，另一端与喷淋洗涤塔单元的进气口连通，喷淋洗涤塔单元的出气口与吸附脱附装置连通；所述过滤器单元包括相互并联设置的若干过滤器，喷淋洗涤塔单元包括相互并联设置的若干喷淋洗涤塔；所述 VOCs进气管上设有第四电动调节阀，第四电动调节阀与PLC控制器电连接。
进一步地，所述催化燃烧装置内按照VOCs的流向依次设置有热交换器、预热室和催化反应室；所述热交换器、预热室和催化反应室构成一循环管路；所述脱附再生出口管与热交换器的连通，热交换器的顶部与脱附风机的进风口连通。
进一步地，所述催化燃烧装置靠近吸附脱附装置的一端设有第一阻火器，事故排空阀和吸附脱附装置通过一三通管均与第一阻火器连通；所述催化燃烧装置与脱附风机之间的管路上设有第二阻火器。
进一步地，所述预热室内设有第一天然气燃烧室，所述第一天然气燃烧室与PLC控制器电连接。
进一步地，所述催化反应室内设有第二天然气燃烧室和催化固定床，催化固定床内设有蜂窝状催化剂；所述第二天然气燃烧室与PLC控制器电连接。
进一步地，所述催化燃烧装置内还设有温度探头和补冷阀；所述温度探头和补冷阀均与PLC控制器电连接。
本实用新型的原理为：VOCs有机废气先通过过滤器过滤掉大部分粉尘及颗粒物后汇总，再通过喷淋洗涤塔祛除部分杂质，最后送入活性炭吸附箱进行吸附净化；当任一活性炭吸附箱接近饱和时，系统将自动切换到备用活性炭吸附箱继续吸附净化；此时饱和的活性炭吸附箱停止吸附，然后对饱和的活性炭吸附箱进行脱附再生，将有机物从活性炭上脱附下来；脱附下来的VOCs有机废气被送到催化燃烧装置，最后被分解成CO2与H2O排出；完成脱附再生后，活性炭恢复吸附能力，活性炭吸附箱进入待用状态，待其他活性炭吸附箱接近饱和时，系统再自动切换回来，同时对饱和活性炭吸附箱进行脱附再生，如此循环工作；最后净化后的洁净气体排入大气中。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型提供的VOCs吸附-催化燃烧处理系统针对大风量、低浓度的 VOCs有机废气的处理不仅效率高、节约能源、无二次污染，还能通过PLC程序控制相应动作，实现补偿加热和吸附脱附切换的自动控制。
(2)本实用新型提供的VOCs吸附-催化燃烧处理系统包括至少两个并联设置的活性炭吸附箱，当任一活性炭吸附箱接近饱和时，系统将自动切换到备用活性炭吸附箱继续吸附净化，此时饱和的活性炭吸附箱进行脱附再生后进入待用状态；待其他活性炭吸附箱接近饱和时，系统再自动切换回来，同时对饱和活性炭吸附箱进行脱附再生，如此循环工作；在这个过程中，吸附净化和脱附再生是同时分别进行的，无需等待或先后作业。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的VOCs吸附-催化燃烧处理系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的催化燃烧装置的结构示意图；
图中：1、过滤器，2、喷淋洗涤塔，3、活性炭吸附箱，4、吸附净化进口管，5、吸附净化进口阀，6、吸附净化出口管，7、吸附净化出口阀，8、脱附再生进口管，9、脱附再生进口阀，10、脱附再生出口管，11、脱附再生出口阀， 12、吸附风机，13、尾气排放管，14、混流箱，15、第三电动调节阀，16、补新风机，17、第二电动调节阀，18、第一电动调节阀，19、脱附风机，20、第一阻火器，21、第二阻火器，22、催化燃烧装置，23、事故排空阀，24、第四电动调节阀，25、VOCs进气管，26热交换器，27、预热室，28、催化反应室， 29、循环管路，30、第一天然气燃烧室，31、第二天然气燃烧室，32、催化固定床。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-图2所示，本实用新型实施例提供一种自动控制的VOCs吸附-催化燃烧处理系统，包括VOCs进气管、预处理装置、吸附脱附装置、催化燃烧装置22和尾气排放管13；吸附脱附装置包括至少两个活性炭吸附箱3，各活性炭吸附箱3之间并联设置；每个活性炭吸附箱3的一端通过吸附净化进口管4与预处理装置连接，另一端通过吸附净化出口管6与一吸附风机12连接；每个活性炭吸附箱3的底部通过脱附再生进口管8与混流箱14的顶部连接，每个活性炭吸附箱3的顶部通过脱附再生出口管10与催化燃烧装置22连接；吸附风机 12的出气口与尾气排放管13连接；催化燃烧装置22与脱附风机19连接，脱附风机19通过一三通管分别与第一电动调节阀18和第二电动调节阀17连接，第一电动调节阀18与第三电动调节阀15均通过另一三通管与混流箱14的底部连接，且第三电动调节阀15与补新风机16连接；吸附净化进口管4和吸附净化出口管6上分别设置吸附净化进口阀5和吸附净化出口阀7；脱附再生进口管8 和脱附再生出口管10上分别设置脱附再生进口阀9和脱附再生出口阀11；吸附净化进口阀5、吸附净化出口阀7、脱附再生进口阀9、脱附再生出口阀11、第一电动调节阀18、第二电动调节阀17和第三电动调节阀15分别连接到PLC控制器。本实用新型的PLC控制器及PLC程序均为现有的，本实用新型不涉及对 PLC程序的改进。
当VOCs有机废气经过活性炭吸附箱3，有机物被活性炭持截留在其内部，洁净气体排出，有机物被浓缩在活性炭内；通过设置至少两个并联的活性炭吸附箱3，当任一活性炭吸附箱3接近饱和时，系统将自动切换到备用活性炭吸附箱3继续吸附净化；此时饱和的活性炭吸附箱3停止吸附，然后用热气流对饱和的活性炭吸附箱3进行脱附再生，将有机物从活性炭上脱附下来；在脱附过程中，有机废气已被浓缩，浓度较原来提高几十倍，达2000mg/m3以上，浓缩的VOCs有机废气被送到催化燃烧装置22，最后被分解成CO2与H2O排出；完成脱附再生后，活性炭恢复吸附能力，活性炭吸附箱3进入待用状态，待其他活性炭吸附箱3接近饱和时，系统再自动切换回来，同时对饱和活性炭吸附箱3 进行脱附再生，如此循环工作；最后净化后的洁净气体排入大气中；在这个过程中，吸附净化和脱附再生是同时分别进行的，无需等待或先后作业；而且大大提高VOCs废气的净化效率，并且将VOCS废气从活性炭中脱附出来后，活性炭可以再生循环使用，节约能源；还能通过PLC程序控制相应动作，实现补偿加热和吸附脱附切换的自动控制。此外，经过催化燃烧装置净化后的洁净气体通过脱附风机19，除了可以排放到大气中，还可以用来对饱和的活性炭吸附箱3进行脱附再生；通过设置混流箱14将来脱附风机19和补新风机16的风进行混合和流量调节之后，对饱和活性炭进行脱附再生。
进一步地，预处理装置包括过滤器单元和喷淋洗涤塔单元，过滤器单元的一端与VOCs进气管连通，另一端与喷淋洗涤塔单元的进气口连通，喷淋洗涤塔单元的出气口与吸附脱附装置连接；过滤器单元包括相互并联设置的若干过滤器1，喷淋洗涤塔单元包括相互并联设置的若干喷淋洗涤塔2；VOCs进气管上设有第四电动调节阀24，第四电动调节阀24与PLC控制器连接。将生产线中的所有排气管合并连接引至吸附脱附装置，各个VOCs进气管上安装一个第四电动调节阀24，配比调节风量；在吸附脱附装置与废气进口之间安装一套预处理装置，VOCs有机废气首先通过干式过滤器1过滤掉大部分粉尘及颗粒物后汇总，再通过湿式喷淋洗涤塔2祛除部分杂质，从而避免活性炭微孔被堵塞，保证活性炭的使用周期，最后送入活性炭吸附箱3进行吸附净化。
催化燃烧装置22靠近吸附脱附装置的一端设有第一阻火器20，事故排空阀 23和吸附脱附装置通过一三通管均与第一阻火器20连通；催化燃烧装置22与脱附风机19之间的管路上设有第二阻火器21.通过设置阻火器将催化燃烧装置 22和废气源之间的危险阻隔开来，保证装置安全，同时除去废气源中的粉尘；其结构为波纹网型，更换快捷，清理方便。
进一步地，催化燃烧装置22内按照VOCs的流向依次设置有热交换器26、预热室27和催化反应室28；热交换器26、预热室27和催化反应室28构成一循环管路29；脱附再生出口管10与热交换器26的连通，热交换器26的顶部与脱附风机19的进风口连通。预热室内27设有第一天然气燃烧室30，第一天然气燃烧室30采用天然气燃烧加热，且第一天然气燃烧室30与PLC控制器电连接。催化反应室内28设有第二天然气燃烧室31和催化固定床32，催化固定床 32内设有蜂窝状催化剂，且第二天然气燃烧室31与PLC控制器电连接。此外，催化燃烧装置22内还设有温度探头和补冷阀，且温度探头和补冷阀均与PLC控制器电连接。饱和的活性炭解析出来的VOCs有机气体通过脱附风机19作用送入催化燃烧装置22，首先通过第一阻火器20，然后进入热交换器26，再送入到预热室27，通过第一天然气燃烧室30加热，使气体达到燃烧反应温度，再通过催化反应室28的作用，使有机气体分解成二氧化碳和水，再进入热交换器26 与低温VOCs有机气体进行热交换，使进入的VOCs有机气体温度升高达到反应温度，这是催化燃烧装置22对VOCs有机气体进行第一次温度提升；VOCs 有机气体在进入催化反应室28之前，经温度探头检测温度，如达不到催化反应的反应温度，预热室27就可以通过自控系统实现补偿加热，这是催化燃烧装置 22对VOCs有机气体进行第二次温度提升，使气体达到燃烧反应温度能完全燃烧；VOCs有机气体进入到催化反应室28后，通过加热使催化剂温度达到反应温度，使部份有机物进行分解，释放出能量，直接使VOCs有机气体温度提升，这是催化燃烧装置22对VOCs有机气体进行第三次温度提升，满足反应条件的有机气体在此完全分解，VOCs有机气体变成洁净气体；这样节省了能源，VOCs 有机气体有效去除率达标排放，符合国家排放标准；活性炭可重复使用10000 小时以上，整套系统自动运行。此外，催化燃烧装置22内还设有补冷阀，当温度超过设定上限值时，开启补冷阀进行强制降温。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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 (7)
1.一种自动控制的VOCs吸附-催化燃烧处理系统，包括VOCs进气管、预处理装置、吸附脱附装置、催化燃烧装置和尾气排放管；所述VOCs进气管与预处理装置连通；其特征在于：所述吸附脱附装置包括至少两个活性炭吸附箱，各所述活性炭吸附箱之间并联设置；每个活性炭吸附箱的一端通过吸附净化进口管与预处理装置连接，另一端通过吸附净化出口管与一吸附风机连接；每个活性炭吸附箱的底部通过脱附再生进口管与一混流箱的顶部连通，每个活性炭吸附箱的顶部通过脱附再生出口管与催化燃烧装置连通；所述吸附风机与尾气排放管连接；所述催化燃烧装置与一脱附风机连接，脱附风机通过一三通管分别与第一电动调节阀和第二电动调节阀连接，第一电动调节阀与第三电动调节阀均通过另一三通管与混流箱的底部连接，且第三电动调节阀与补新风机连接；所述吸附净化进口管和吸附净化出口管上分别设置吸附净化进口阀和吸附净化出口阀，所述脱附再生进口管和脱附再生出口管上分别设置脱附再生进口阀和脱附再生出口阀；所述吸附净化进口阀、吸附净化出口阀、脱附再生进口阀、脱附再生出口阀、第一电动调节阀、第二电动调节阀和第三电动调节阀均电连接至PLC控制器。
2.如权利要求1所述的一种自动控制的VOCs吸附-催化燃烧处理系统，其特征在于：所述预处理装置包括过滤器单元和喷淋洗涤塔单元，过滤器单元的一端与VOCs进气管连通，另一端与喷淋洗涤塔单元的进气口连通，喷淋洗涤塔单元的出气口与吸附脱附装置连通；所述过滤器单元包括相互并联设置的若干过滤器，喷淋洗涤塔单元包括相互并联设置的若干喷淋洗涤塔；所述VOCs进气管上设有第四电动调节阀，第四电动调节阀与PLC控制器电连接。
3.如权利要求1所述的一种自动控制的VOCs吸附-催化燃烧处理系统，其特征在于：所述催化燃烧装置内按照VOCs的流向依次设置有热交换器、预热室和催化反应室；所述热交换器、预热室和催化反应室构成一循环管路；所述脱附再生出口管与热交换器的连通，热交换器的顶部与脱附风机的进风口连通。
4.如权利要求1或3所述的一种自动控制的VOCs吸附-催化燃烧处理系统，其特征在于：所述催化燃烧装置靠近吸附脱附装置的一端设有第一阻火器，事故排空阀和吸附脱附装置通过一三通管均与第一阻火器连通；所述催化燃烧装置与脱附风机之间的管路上设有第二阻火器。
5.如权利要求3所述的一种自动控制的VOCs吸附-催化燃烧处理系统，其特征在于：所述预热室内设有第一天然气燃烧室；所述第一天然气燃烧室与PLC控制器电连接。
6.如权利要求3所述的一种自动控制的VOCs吸附-催化燃烧处理系统，其特征在于：所述催化反应室内设有第二天然气燃烧室和催化固定床，催化固定床内设有蜂窝状催化剂；所述第二天然气燃烧室与PLC控制器电连接。
7.如权利要求3所述的一种自动控制的VOCs吸附-催化燃烧处理系统，其特征在于：所述催化燃烧装置内还设有温度探头和补冷阀；所述温度探头和补冷阀均与PLC控制器电连接。
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