一种VOCs废气预处理设备及处理方法与流程

本发明涉及废气预处理，具体为一种vocs废气预处理设备及处理方法。

背景技术：

1、在化工、橡塑热加工、热解、喷涂、碳素加工等工业生产过程中，会持续产生混杂粉尘、漆雾、粘稠焦油团块与多组分vocs的高温复合废气，行业内主流末端治理工艺为rto蓄热焚烧、催化燃烧、活性炭吸附等设备，上述末端装置对进气洁净度要求严苛，废气中粘性颗粒物、焦油雾滴若未经过充分预处理，极易造成蓄热陶瓷孔隙堵塞、催化剂表面结焦中毒、吸附材料快速饱和失效，直接引发系统风阻飙升、换热效率下降、能耗大幅上涨、污染物排放超标等问题，严重时需停机拆机清理，中断连续生产，大幅提升设备运维与停产损耗成本。

2、为解决上述问题，现有技术中通常在末端治理设备之前设置预处理装置。例如，公告号为cn203678208u的中国实用新型专利公开了一种有机废气除尘装置，其包括机壳以及依次安装于机壳内的气体分布器、填料式喷淋除尘单元、折流层、初效平面过滤网和中效过滤袋，机壳底部设有水槽；含有水气和粉尘的有机废气经气体分布器散流分布后进入填料式喷淋除尘单元进行洗涤除尘，再依次经折流层进行气水分离、经初效平面过滤网和中效过滤袋进行过滤，并通过差压变送器监测折流层、平面过滤网及中效过滤袋的使用情况，以便及时调整或更换。然而，上述现有技术存在以下问题：其一，废气在进入填料层之前未经颗粒物的预先分级去除，废气中的大颗粒粉尘、粘稠焦油团块等直接进入填料层，并依靠后续的折流层、过滤网和过滤袋进行拦截，粘性颗粒物容易在填料层、过滤网和过滤袋上粘附累积而造成堵塞，需要频繁调整或更换，维护清理工作量大；其二，该装置仅采用单一的喷淋洗涤方式，未对高温复合废气的余热进行回收利用，喷淋液也未区分高温喷淋和低温喷淋，难以兼顾对废气中不同沸点vocs组分的溶解以及对冷凝雾滴的捕捉，进入末端治理设备的废气洁净度仍有待提高。

3、为此，本发明提出了一种vocs废气预处理设备及处理方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种vocs废气预处理设备及处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种vocs废气预处理设备，包括处理罐，所述处理罐内底部开设有收集腔，所述收集腔上方设置有处理腔，所述处理腔开设在处理罐内，所述收集腔一侧贯通式固定连接有进气管，所述进气管伸入收集腔的一端设置有旋风分离组件，所述处理腔顶部固定连通有出气管；所述旋风分离组件包括一级旋风分离器、二级旋风分离器和三级旋风分离器，所述一级旋风分离器、二级旋风分离器和三级旋风分离器均设置在收集腔内，所述进气管伸入收集腔内的一侧和一级旋风分离器固定连通，所述一级旋风分离器和二级旋风分离器的上端面中心均贯穿伸出并固定连接有l型管，一级旋风分离器的所述l型管和二级旋风分离器固定连通，二级旋风分离器的所述l型管和三级旋风分离器固定连通，所述三级旋风分离器的上端面中心贯穿伸出并固定连接有出烟管，所述出烟管上端贯穿伸入处理腔内并和处理腔固定连接，所述一级旋风分离器筒体直径大于二级旋风分离器筒体直径，所述二级旋风分离器筒体直径大于三级旋风分离器筒体直径。

3、优选的，所述一级旋风分离器、二级旋风分离器和三级旋风分离器内均设置有旋流片，所述一级旋风分离器、二级旋风分离器和三级旋风分离器依次错峰布置在收集腔内，以防止气流回流扰动，所述一级旋风分离器内部旋流片叶片数量少于二级旋风分离器的旋流片叶片数量，所述二级旋风分离器内部旋流片叶片数量少于三级旋风分离器的旋流片叶片数量；一级旋风分离器、二级旋风分离器和三级旋风分离器内的所述旋流片导旋倾角随筒体直径减小逐级增大，所述三级旋风分离器内部旋流离心强度高于二级旋风分离器，所述二级旋风分离器的内部旋流离心强度高于一级旋风分离器，所述一级旋风分离器能够截留大颗粒粉尘和粘稠焦油团块颗粒，所述二级旋风分离器能截留中型颗粒粉尘，所述三级旋风分离器能截留微小固体颗粒杂质粉尘。

4、优选的，所述处理罐上设置有循环组件，所述循环组件包括支撑台，所述支撑台固定安装在处理罐外侧壁上，所述支撑台上固定安装有循环泵，所述循环泵一侧固定连通有循环进管，所述循环进管贯穿伸入处理腔内并和处理腔固定连通，所述循环泵上固定连通有循环出管，所述处理腔内固定安装有喷淋器，所述循环出管贯穿伸入处理腔并和喷淋器固定连通，所述处理腔包括底部的沉降区域，中部为废气处理区域，顶部为喷淋及除雾区域，所述沉降区内放置有净化液，所述循环进管伸入净化液内。

5、优选的，所述处理腔内设置有换热组件，所述换热组件包括螺旋盘管，所述螺旋盘管为盘式螺旋状，所述螺旋盘管内圈出口和出烟管固定连通，所述螺旋盘管内表面底部等间距贯穿伸出并固定连通有竖管，所述竖管竖直向下设置。

6、优选的，所述循环出管包括热水管和冷水管，所述冷水管上设置有风冷或水冷换热器，且所述冷水管的冷却效果始终和热水管的加热效果相平衡，所述喷淋器包括热喷淋组件和冷水喷淋组件，所述热喷淋组件和冷水喷淋组件均固定安装在处理腔内，且所述热喷淋组件位于冷水喷淋组件的上方，所述热水管和热喷淋组件固定连通，所述冷水管和冷水喷淋组件固定连通。

7、优选的，所述处理腔内表面顶部固定安装有除雾器，所述除雾器为栅格状。

8、优选的，所述螺旋盘管外侧包裹有绝热盘管，所述螺旋盘管和绝热盘管之间设置有中空区域，所述绝热盘管上固定连通有l管，所述l管贯穿伸出处理腔并和处理腔固定连通，循环出管的所述热水管贯穿伸出并固定连接有加热筒，所述加热筒和l管固定连通，所述加热筒上端一侧固定连通有塞管，所述塞管上塞有油塞，所述加热筒内注入有换热油，所述换热油通过加热筒、l管流至螺旋盘管和绝热盘管之间的中空区域内。

9、优选的，所述处理腔和收集腔之间侧壁设置为斜坡，所述斜坡的低洼端开设有框口，所述框口内相匹配的伸入并贴合密封连接有塞板，所述塞板一侧和处理腔一端侧壁密封贴合。

10、优选的，所述循环进管位于沉降区净化液的液面处，所述沉降区侧壁上设置有位移传感器，所述位移传感器位于净化液的液面处。

11、一种vocs废气处理方法包括：

12、s1：废气预处理：废气通过进气管进入旋风分离组件进行三级除尘，除尘后的废气通过净化液进行喷淋处理，然后被除雾器除雾后通过出气管进入废气处理设备；

13、s2：废气处理：废气进入废气处理设备后，经rto、催化燃烧、活性炭吸附装置进行处理。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、本发明通过采用一级旋风分离器，二级旋风分离器，三级旋风分离器分级除尘方式，能够实现粗细颗粒物分层去除，且能够去除粘稠焦油团块颗粒，以防止粘稠焦油团块颗粒粘附在绝热盘管等零件上面，以延长本设备的使用寿命，减少维护清理的频率，也减少后续废气处理压力；

16、2、本发明中，含有粉尘、漆雾、焦油颗粒、vocs混合气的废气经进气管通入收集腔，废气直接接入一级旋风分离器后经过旋流片的导向，废气在一级旋风分离器的内侧壁上移动击打，废气中的大颗粒粉尘，粘稠焦油团块颗粒在离心力作用下逐渐向下移动，落出一级旋风分离器的底部，并最终落在收集腔的底部；

17、3、本发明中，被一级旋风分离器分离后的废气，最终通过一级旋风分离器上的l型管进入二级旋风分离器中，在经过二级旋风分离器的旋流片旋流导向后，废气中的中型颗粒粉尘被捕捉，最终下落至收集腔底部，剩下的废气进入三级旋风分离器中，在经过三级旋风分离器的旋流片的旋流导向后，使得废气中剩下的微小固体颗粒杂质粉尘也最终落入收集腔底部，经过一级旋风分离器，二级旋风分离器，三级旋风分离器分级除尘后的废气，经过出烟管进入处理腔内；

18、4、本发明中，循环泵工作时，将处理腔的沉降区内的净化液经循环进管抽出，并通过循环出管输送至喷淋器上，并通过喷淋器向下喷淋，从而对下方的废气进行喷淋除尘；

19、5、本发明中，经过旋风分离组件分离后的废气通过出烟管进入处理腔内的螺旋盘管内，螺旋盘管内底部均匀分布有竖管，利用废气作为气体自然上升的特性，废气在螺旋盘管内移动时，会自然沿着螺旋盘管的内表面顶部移动，在废气充满螺旋盘管后，继续进入的废气会挤压螺旋盘管内的废气，使其从螺旋盘管内表面底部贯通的竖管流出，竖管均匀分布使得从竖管流出的废气也均匀分布，从而有利于废气和喷淋的净化液充分接触，以达到充分除尘的效果，废气从竖管中均匀流出后，又自然上升，与向下喷淋的净化液形成对冲，进一步促进喷淋的净化液和废气充分接触，以避免出现废气局部气流集中而其他区域废气稀薄、影响净化液对废气处理效果的问题；

20、6、本发明通过螺旋盘管外侧包裹绝热盘管，绝热盘管用来对螺旋盘管进行保护，以防止螺旋盘管受到净化液的侵蚀，起到防止螺旋盘管腐蚀破损的作用；

21、7、本发明中，循环出管包括冷水管和热水管，绝热盘管和螺旋盘管之间的中空区域灌入有换热油，废气在螺旋盘管内移动时，经过螺旋盘管的换热，使得废气中的热量进入到换热油中，使换热油被集中加热，加热筒内的换热油对其包裹的热水管进行加热，使得热水管内经过的净化液被加热，高温净化液向下喷淋，以溶解废气中的高低沸点vocs，溶解后的有机组分与净化液发生乳化或络合反应，形成密度更大的有机絮团并向下沉落；

22、8、本发明通过螺旋盘管为盘式螺旋状的设计，也延长了废气在螺旋盘管内的移动路径，即废气在螺旋盘管内的流通路径更长，与换热油的换热效果更好，以更好的对废气的余热进行回收利用；

23、9、本发明通过冷水管上设置有风冷或者水冷换热器，风冷或水冷换热器使得经过冷水管的净化液温度降低，并最终从冷水喷淋组件喷出，低温净化液捕捉换热后的少量二次冷凝雾滴、粉尘颗粒、低沸点vocs等；

24、10、本发明中，从热喷淋组件喷出的高温净化液最终下落回到处理腔内的沉降区内，使得沉降区内的净化液的温度升高，从冷水喷淋组件喷出的低温净化液最终下落回到沉降区内，两者中和，使得沉降区内的净化液的温度始终保持在常温水平；

25、11、本发明通过冷水管的冷却效果始终和热水管的加热效果相平衡的设计，使得沉降区内的净化液的温度始终保持在常温水平，以保证从热喷淋组件中始终喷出的是高温净化液，从冷水喷淋组件中始终喷出的是低温净化液，从而保证对废气的除尘水平；

26、12、本发明中，在循环泵的作用下，净化液始终从沉降区内经过循环进管、循环出管和喷淋器又回到沉降区内，使得净化液能够循环使用，更加绿色环保；

27、13、本发明通过斜坡的设计，使得沉降后的杂质在自身重力下，更容易向下滚落至斜坡底部，通过打开罐门，以便于对沉降区底部的沉降杂质进行处理，也可以在打开罐门后，拿出塞板，使得沉降区内的净化液通过框口下落至收集腔内，再将沉降区底部的沉降杂质清理推送，并通过框口下落至收集腔内，然后再塞上塞板进行密封，以便于向沉降区内注入新的净化液；

28、14、本发明通过循环进管位于沉降区净化液的液面处的设计，能够促使从循环进管中尽可能的少进入沉降杂质，以保证喷淋除尘水平，沉降区侧壁上设置有位移传感器，位移传感器位于净化液的液面处的设计，能够在净化液缺少未达到位移传感器最低处时警示，以便于补充净化液，在净化液达到位移传感器最高处时警示，以便于通过框口排出多余的净化液，以便于精确控制处理罐内的净化液的量，以保证其对废气的处理水平。