一种废气VOCs吸附箱的吹扫浓缩装置的制作方法

一种废气vocs吸附箱的吹扫浓缩装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种vocs脱附技术领域，特别是一种废气vocs吸附箱的吹扫浓缩装置。


背景技术：

2.vocs作为大气主要污染物，在我国治理中起步较晚，市场准入门坎低，各种废气处理技术五花八门，设备装置良莠不齐，为适应国家政策及《排污许可管理条例》的实施，喷涂废气处理特别推荐吸附、燃烧技术，希望能对这类技术做深层次研发，尽快为市场提供一种可靠的通用技术。
3.vocs(volatile organic compounds)挥发性有机物，是指常温下饱和蒸汽压大于70.91 pa、标准大气压101.3kpa下沸点在50~260℃以下且初馏点等于250摄氏度的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。
4.当前喷涂行业普遍采用催化燃烧脱附系统，现有的催化燃烧脱附系统为活性炭吸附 加热脱附 催化燃烧的废气处理技术，实现该废气处理技术的专用吸附箱包括：箱体、进风阀、止回阀、出气口和活性炭；在箱体的下端有下封头，在下封头上连接有三通管；进风阀、止回阀分别同时连接在箱体下封头的进风三通管的两个进口端；所述的活性炭填装在箱体内中部，活性炭上方的箱体内空间为上空腔，活性炭下方的箱体内空间为下空腔；出气口位于箱体的上端。
5.废气处理方法为：活性炭脱附和燃烧一体式开环处理方法。当吸附箱中的活性炭吸附饱和后，利用热风加热吹扫活性炭，将蒸发的有机物送入催化燃烧器燃烧。活性炭热风吹扫脱附过程中，热风携带的有机物浓度从高到低，有机物浓度高时发生自燃燃烧效率高，浓度低时比如低于200mg/l时有机物不自燃，依靠催化剂助燃其燃烧效率会随浓度降低而下降。催化燃烧的效率除装置运行老化外，设计上与温度、流速和浓度有关，高浓度低流速有利于燃烧，但由于活性炭脱附和燃烧是一体式开环处理，脱附需要高流速吹扫来克服活性炭微孔的对流不畅，这就产生了脱附效果和燃烧效率之间的矛盾，因此在应用中，普遍存在燃烧效率低于90%的现象。尤其是随着燃烧装置老化，无法合格排放成了普遍现象，以致监管部门有时要降低监管标准，比如燃烧率控制85%。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是要提供一种废气vocs吸附箱的吹扫浓缩装置，解决现有技术的开环燃烧处理时燃烧效率低的问题。
7.本实用新型的目的是这样实现的，一种废气vocs吸附箱的吹扫浓缩装置，包括：吸附箱、吹扫器、流量阀；所述的流量阀连接在吸附箱的箱体出气口；所述的吹扫器与吸附箱的箱体相连通，位于活性炭的上空腔和下空腔的箱体上。
8.所述的吹扫器包括：吹扫风机、回风管、出风管、调温器和传感器；回风管、吹扫风机、调温器、传感器、出风管依次连接；回风管与吸附箱箱体的下空腔连通；出风管与吸附箱
箱体的上空腔连通。
9.所述的传感器安装在出风管上；或者传感器安装在吸附箱箱体的上封头；传感器用于检测脱附气体排出吸附箱前气体参数。
10.优选的，所述的调温器为电加热器；或者调温器为燃烧余热。
11.优选的，所述的传感器检测脱附气体排出吸附箱前气体参数，传感器为：vocs浓度检测传感器、二甲苯浓度检测传感器、氧气浓度检测传感器或温度检测传感器；为vocs浓度检测仪、二甲苯浓度检测仪、氧气浓度检测仪或温度检测仪提供检测信号。
12.吹扫浓缩装置还包括冷凝回收装置；所述的冷凝回收装置包括：送风机、冷凝器、换热器；所述换热器的热风侧分别与流量阀和送风机连通，冷风侧分别与止回阀和冷凝器的冷凝出口连通；所示冷凝器分别与送风机和换热器冷风侧连通。
13.冷凝回收装置还包括变压吸附器；所述的变压吸附器包括：罐体、孔板、吸附剂、真空泵；罐体的上封头和下封头有三通；罐体内设有孔板与内壁连接；所述的吸附剂填装在孔板上；所述的真空泵与下封头三通的一个端口连通。
14.有益效果，由于采用了上述技术方案，根据活性炭微孔吸附特征，本实用新型采用闭环吹扫对燃烧浓度和残余浓度的控制方案，以一定的动压强制对流，同时采用负压压差脱附，提高脱附率，同时满足吸附有机物高流速脱附和催化燃烧装置高浓度的要求。
15.以吹扫风机、吸附箱组成闭环风道，以闭环强制对流为有机物脱附提供良好的条件，配合调温器及温度、浓度控制，为燃烧装置提供低流量高浓度有机物蒸汽，提高燃烧效率降低了成本。
16.本实用新型技术方案用于对现有催化燃烧脱附系统进行改造，改造成本低，延长了催化燃烧装置的使用寿命。为冷凝、变压吸附技术的应用提供了条件，解决了有机物回收成本高的问题，实现了本实用新型的目的。
17.优点：以闭环吹扫浓缩取代现有技术的开环脱附，在保证脱附率的基础上，将脱附有机物浓缩后输出，提高了燃烧装置的效率以及有机物高效回收利用，尤其适用于对现有催化燃烧脱附系统的改造。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例1的结构示意图。
19.图2是本实用新型实施例2的结构示意图。
20.图3是本实用新型实施例3的结构示意图。
21.图4是本实用新型实施例4的结构示意图。
22.图中，1、吸附箱；1
‑
1、进气阀；1
‑
2、出气阀；1
‑
3、活性炭；2、吹扫风机；2
‑
1回风管；2
‑
2、出风管；2
‑
3、调温器；2
‑
4、传感器；2
‑
5、流量阀；3、催化燃烧装置；3
‑
1、热风风机；3
‑
2补冷风机；3
‑
3、补风阀；3
‑
4、排放阀；4、送风机；5、冷凝器；5
‑
1、冷凝进口；5
‑
2、冷凝出口；6、换热器；6
‑
1、热风进口；6
‑
2、热风出口；6
‑
3、冷风进口；6
‑
4、冷风出口；7、变压吸附器；7
‑
1、孔板；7
‑
2、吸附剂；7
‑
3、吸附阀；7
‑
4、脱附阀；7
‑
5、阀门；7
‑
6、排放阀。
具体实施方式
23.下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步详述，实施例是为了更好地理解本
实用新型，并非用以限制本实用新型保护范围，凡未脱离所为的等效实施或变更，均应包含本专利保护范围。
24.实施例1：活性炭吸附废气有机物的装置称为吸附箱，吸附饱和后需要经脱附处理恢复吸附功能，本实施例是提供一种吸附箱饱和后，优选的一种活性炭脱附吹扫浓缩装置，所述的活性炭指废气吸附剂，包括：蜂窝活性炭、吸附树脂等；采用的检测仪与plc配合，对吹扫浓缩装置实施控制。
25.图1中，一种废气vocs吸附箱的吹扫浓缩装置，包括：吸附箱1、吹扫器、流量阀2
‑
5；所述的流量阀2
‑
5连接在吸附箱1的箱体出气口；所述的吹扫器与吸附箱1的箱体相连通，位于活性炭1
‑
3的上空腔和下空腔的箱体上。
26.所述的吸附箱1包括：箱体、进风阀1
‑
1、止回阀1
‑
4、出气口和活性炭1
‑
3；在箱体的下端有下封头，在下封头上连接有三通管；进风阀1
‑
1、止回阀1
‑
4分别同时连接在箱体下封头的进风三通管的两个进口端；所述的活性炭填装在箱体内中部，活性炭上方的箱体内空间为上空腔，活性炭下方的箱体内空间为下空腔；出气口位于箱体的上端。
27.所述的吹扫器包括：吹扫风机2、回风管2
‑
1、出风管2
‑
2、调温器2
‑
3和传感器2
‑
4；回风管2
‑
1、吹扫风机2、调温器2
‑
3、传感器2
‑
4、出风管2
‑
2依次连接；回风管2
‑
1与吸附箱1箱体的下空腔连通；出风管2
‑
2与吸附箱1箱体的上空腔连通。
28.所述的传感器2
‑
4安装在出风管2
‑
2上；或者传感器2
‑
4安装在吸附箱1箱体的上封头；传感器2
‑
4用于检测脱附气体排出吸附箱1前气体参数。
29.优选的，所述的调温器2
‑
3为电加热器；或者调温器2
‑
3为燃烧余热。
30.优选的，所述的传感器检测脱附气体排出吸附箱前气体参数，传感器为：vocs浓度检测传感器、二甲苯浓度检测传感器、氧气浓度检测传感器或温度检测传感器；为vocs浓度检测仪、二甲苯浓度检测仪、氧气浓度检测仪或温度检测仪提供检测信号。
31.一种活性炭脱附吹扫浓缩方法：热风闭环吹扫吸附箱中的活性炭；热将活性炭中的有机物脱附并循环浓缩到热风中；经传感器检测热风有机物浓度达到设定浓度，调节流量阀将有机物气体排出燃烧或回收。
32.进一步，所述的设定浓度包括：燃烧浓度≥210mg/l，残余浓度≤50mg/l。
33.优选的，吹扫浓缩的具体步骤包括：
34.步骤1
‑
1、吸附箱1处于脱附状态，关闭进气阀1
‑
1，启动吹扫器；
35.步骤1
‑
2、吹扫风机2驱动吸附箱1内的气体，顺时针方向以设定速度循环吹扫活性炭，由调温器2
‑
3加热到设定温度，并维持设定工作温度。
36.优选的，所述的设定速度≥1m/s；所述速度为气体在吸附箱1箱体内活性炭处的空箱速度。
37.优选的，所述的温度为：当气体为空气且有机物不自燃时，温度为80
‑
120℃；当气体为氮气时≥120℃。
38.优选的，所述的维持工作温度，是温度传感器把温度信号送给plc，plc输出开关量启停电加热器。
39.步骤1
‑
3、当吹扫气体的浓度达到设定燃烧浓度时，vocs浓度传感器2
‑
4提供信号给plc控制流量阀2
‑
5工作，将有机物蒸汽排出燃烧或冷凝回收；吸附箱1内为负压时，由止回阀1
‑
4补入气体；优选的，所述的控制流量阀2
‑
5为流量调节阀，连续控制；或者根据经验
数据设定控制流量阀2
‑
5，恒流量输出。
40.优选的，所述的vocs浓度传感器2
‑
4信号为4
‑
20ma；plc第一控制信号单元为10
‑
20ma燃烧浓度；plc第二控制信号单元为4
‑
10ma残余浓度。
41.进一步，气体为氮气时，氧气含量超过设定值时，吹扫器停止工作。
42.步骤1
‑
4、气体排放浓度达到设定残余浓度时，每立方分米活性炭有机物含量很低，达到脱附率要求；所述的残余浓度为plc第二控制信号单元控制的残余浓度。
43.步骤1
‑
5、为保证活性炭中的有机物充分析出，使活性炭与气体中有机物单位浓度接近，吹扫时间不低于60分钟；停止吹扫器工作，打开进风阀1
‑
1，吸附箱1处于吸附状态。
44.实施例2：喷涂废气处理采用热风脱附 催化燃烧的装置很多，经几年运行催化燃烧装置性能降低，燃烧率难以满足排放标准，利用本实用新型具有脱附有机物浓度高、风量小的优势，在运行几年的催化燃烧装置上配套本实用新型废气vocs吸附箱的吹扫浓缩装置，实现达标排放。
45.图2中，废气vocs吸附箱的吹扫浓缩装置的燃烧系统包括：催化燃烧装置3、热风风机3
‑
1、补冷风机3
‑
2、补风阀3
‑
3、排放阀3
‑
4；热风风机3
‑
1的进口连接流量阀2
‑
4；热风风机3
‑
1的出口经隔爆阀与催化燃烧装置3的进气端连接；催化燃烧装置3出气端有三通，三通一个出口连接排放阀3
‑
4，另一个出口分别连接补冷风机3
‑
2和补风阀3
‑
3；补风阀3
‑
3与止回阀1
‑
4连通。
46.进一步，利用热风风机3
‑
1变频调节流量时，变频器直接接收传感器传送的有机物浓度信号，取代流量阀2
‑
4工作。
47.工作方式：加热催化燃烧装置3到约300℃，启动吹扫器脱附，脱附的燃烧浓度气体经热风风机3
‑
1变频节流，通过隔爆阀送入催化燃烧装置燃烧，有机物自燃后，燃烧装置停止加热，燃烧后的高温气体一部分与补冷风机补入的冷风混合，多余的热风从排放阀3
‑
4排入烟筒，混合后一定温度的气体经补风阀3
‑
3从吸附箱1的下封头进入；当脱附的有机物浓度低于自燃浓度时，燃烧装置自动加热分解有机物，气体浓度低于残余浓度时，系统停止工作。
48.脱附过程中，脱附温度到达上限时，原系统自动启动保护，比如喷淋。根据改造系统的状况，吹扫温度低于设定温度时，调温器2
‑
3加热调整气体温度。当补风温度能完全满足设定温度时，不需要调温，可以不设置调温器2
‑
3，不影响本实用新型的保护范围。
49.其他同实施例1。
50.实施例3：一种废气vocs吸附箱的吹扫浓缩装置还包括冷凝回收装置，送风机4为罗茨风机。
51.图3中，冷凝回收装置，包括：送风机4、冷凝器5、换热器6；所述换热器6的热风侧分别与流量阀2
‑
5和送风机5连通，冷风侧分别与止回阀1
‑
4和冷凝器5的冷凝出口连通；所示冷凝器5分别与送风机5和换热器6冷风侧连通。
52.所述的换热器6是脱附气体与冷凝气体热交换的装置，包括：板式和管式换热器；换热器有热风进口6
‑
1、热风出口6
‑
2、冷风进口6
‑
3、冷风出口6
‑
4；热风进口6
‑
1与流量阀2
‑
5连通；热风出口6
‑
2与送风机5的进气端连通；冷风出口6
‑
4与冷凝器的冷凝出口5
‑
2连通；冷风出口6
‑
4与止回阀1
‑
4连通。
53.优选的，所述的冷凝器5包括冷凝罐体、蒸发器5
‑
3；所述冷凝罐体为具有一定容积
的容器，冷凝罐体的底部有排液口连接排液阀，下侧面有冷凝进口5
‑
1，上侧面有冷凝出口5
‑
2；所述的蒸发器5
‑
3置于冷凝罐体内，蒸发器5
‑
3连接冷媒的进出管分别密封穿过冷凝罐体的侧面。
54.进一步，所述的蒸发器5
‑
3是利用冷媒蒸发吸收热量的盘管；所述的冷媒为制冷机提供的制冷剂。
55.进一步，优选的，冷凝罐体内装有吸收剂，所述的吸收剂为柴油。
56.冷凝回收方法：制冷剂输入蒸发器蒸发冷却冷凝罐体内的气体；吸附箱脱附的气体由送风机送入冷凝器冷凝成液体；冷凝后的冷凝气体经换热器与脱附气体热交换；热交换后的冷凝气体返回吸附箱脱附活性炭吸附的有机物。
57.优选的，结合图3的具体方法如下：送风机为罗茨风机即常压运行时；吹扫风机的进气端设有补气阀用于补充氮气。
58.步骤2
‑
1、将吸附箱1、换热器6、冷凝器5装置系统内的空气置换成氮气；关闭冷凝器5的排液阀；气体在装置系统中形成：吸附箱1
→
换热器6
→
冷凝器5
→
换热器6
→
吸附箱1循环；
59.步骤2
‑
2、制冷机向蒸发器输入冷媒制冷剂，蒸发器蒸发冷却冷凝罐体内的氮气到工作温度；
60.步骤2
‑
3、吹扫浓缩装置工作产生高浓度有机物蒸汽，经流量阀2
‑
5控制流量，通过换热器6与冷凝气体热交换后，由送风机4输入冷凝器5冷凝脱附的有机物；被冷凝、吸收的液体有机物从排液阀排出。
61.所述的冷凝包括冷冻和吸收剂冷凝吸收；所述的吸收剂冷凝吸收为脱附气体以一定的速度与冷凝器5内的吸收剂接触，被吸收剂冷凝吸收；所述的一定速度为0.2
‑
0.3m/s。
62.步骤2
‑
4、冷凝后的气体，从冷凝器5的冷凝出口5
‑
2送入换热器6的冷风进口6
‑
3与脱附气体热交换；通过热量回收减少冷媒负荷；
63.步骤2
‑
5、吹扫浓缩装置工作完毕，停止送风机4以及蒸发器5
‑
3工作。
64.其他同实施例1。
65.实施例4，送风机4采用空压机时，冷凝回收装置还包括变压吸附器，如图4所示。
66.优选的，一种变压吸附装置7包括：罐体、孔板7
‑
1、吸附剂7
‑
2、真空泵8；罐体的上封头和下封头有三通；罐体内设有孔板7
‑
1与内壁连接；所述的吸附剂7
‑
2填装在孔板7
‑
1上；所述的真空泵8与下封头三通的一个端口连通。
67.所述下封头三通的一个口连接吸附阀7
‑
3，另一个端口连接脱附阀7
‑
4；吸附阀7
‑
3与冷凝器冷凝出口5
‑
2连通，脱附阀7
‑
4与真空泵进口端连接。
68.所述的上封头三通的一个口连接排放阀7
‑
6，另一个端口连接阀门7
‑
5；阀门7
‑
5与换热器6的冷风进口6
‑
3连通。
69.所述的吸附剂包括活性炭、沸石、吸附树脂。
70.将实施例3冷凝出口5
‑
2和冷风出口6
‑
4的管道拆除，改为冷凝出口5
‑
2与吸附阀7
‑
3连通，冷风进口6
‑
3与阀门7
‑
5连通。
71.变压吸附器吸附时气体路径：吸附箱1
→
换热器6
→
冷凝器5
→
变压吸附器7的吸附剂7
‑2→
换热器6
→
吸附箱1循环；脱附时气体路径：变压吸附器7的吸附剂
→
真空泵8
→
燃烧或者冷凝吸收。
72.工作方法：
73.变压吸附时，关闭脱附阀7
‑
4、排放阀7
‑
6，冷凝器5的冷凝出口5
‑
2的压缩气体经7
‑
3从变压吸附器7的下封头三通进入罐体，残余有机物经吸附剂7
‑
2吸附后，再经阀门7
‑
5送入换热器6的冷风进口6
‑
3进行热交换。其他同实施例3。
74.变压脱附时，关闭吸附阀7
‑
3、阀门7
‑
5，打开脱附阀7
‑
4；启动真空泵8抽真空，真空泵抽出的有机物通过冷凝器5冷凝回收，或者燃烧排放。
75.本实施例的优点：冷凝器5冷凝回收80
‑
85%的有机物，剩余的残余有机物经变压吸附器吸附90%，很容易实现脱附有机物处理率高于98%。