挥发性有机物回收系统

1.本实用新型涉及废气处理技术领域，尤其涉及一种挥发性有机物回收系统。


背景技术：

2.在处理工业废气的过程中，常用冷凝法回收废气中的挥发性有机物。传统冷凝法一般需要消耗电力维持制冷，而在偏远油田、远洋邮轮等场景下，电力稀缺，可能难以维持冷凝法消耗，或维持冷凝法消耗的成本过高。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种挥发性有机物回收系统，用以解决现有技术中，冷凝法回收挥发性有机物在缺少电力的场景下难以适用或使用成本过高的缺陷。
4.本实用新型提供一种挥发性有机物回收系统，包括分流单元，所述分流单元包括第一分流装置、进气管路、第一出气管路和第二出气管路；所述进气管路一端用于连通于废气，另一端分别连通于所述第一出气管路和所述第二出气管路；所述第一分流装置安装于所述第一出气管路和所述第二出气管路；冷凝单元，所述冷凝单元包括能量转换装置、制冷装置和换热器；所述换热器设有热流道，所述第二出气管路连通于所述热流道；所述第一出气管路连通于所述能量转换装置，所述能量转换装置连接于所述制冷装置，所述制冷装置连接于所述换热器，所述第一出气管路中的所述废气用于为所述制冷装置提供制冷能量来源。
5.根据本实用新型提供的挥发性有机物回收系统，所述能量转换装置包括燃气发电装置，所述制冷装置包括电驱动制冷机，所述燃气发电装置连接于所述电驱动制冷机。
6.根据本实用新型提供的挥发性有机物回收系统，所述能量转换装置还包括燃烧室，所述制冷装置还包括热驱动制冷机，所述燃烧室连接于所述热驱动制冷机。
7.根据本实用新型提供的挥发性有机物回收系统，所述分流单元还包括第二分流装置；所述第一出气管路设有第一分支和第二分支，所述第一分支连接于所述燃烧室，所述第二分支连接于所述燃气发电装置，所述第二分流装置安装于所述第一分支和所述第二分支。
8.根据本实用新型提供的挥发性有机物回收系统，所述换热器包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器连接于所述热驱动制冷机，所述第二换热器连接于所述电驱动制冷机，所述第二换热器的制冷温度低于所述第一换热器；所述第二出气管路连通于所述第一换热器的所述热流道，所述第一换热器和所述第二换热器的所述热流道连通。
9.根据本实用新型提供的挥发性有机物回收系统，所述换热器还包括第三换热器，所述第三换热器的制冷温度高于所述第一换热器；所述第二出气管路连通于所述第三换热器的所述热流道，所述第三换热器的所述热流道连通于所述第一换热器的所述热流道。
10.根据本实用新型提供的挥发性有机物回收系统，所述第三换热器还设有冷流道；所述第二换热器的所述热流道连通于所述第三换热器的所述冷流道，所述第三换热器的所
述冷流道连通于外界。
11.根据本实用新型提供的挥发性有机物回收系统，所述冷凝单元还包括气液分离装置和冷凝液回收装置；所述气液分离装置与所述换热器一一对应，所述气液分离装置连通于所述换热器相对于所述第二出气管路的下游，所述气液分离装置连通于所述冷凝液回收装置。
12.根据本实用新型提供的挥发性有机物回收系统，所述电驱动制冷机为斯特林制冷机。
13.根据本实用新型提供的挥发性有机物回收系统，所述热驱动制冷机为吸收式制冷机、蒸汽喷射制冷机或热声制冷机。
14.本实用新型提供的挥发性有机物回收系统，通过分流单元分流废气，使废气中的一部分作为能量来源，通过能量转换装置利用该部分废气为制冷装置供能，以维持换热器的制冷温度，另一部分废气流入换热器，通过热交换冷凝回收其中的挥发性有机物。从而，本实用新型提供的挥发性有机物可以通过自供能而自行维持运转，或通过自供能降低对外界功能的需求，在如偏远油田、远洋邮轮等电力稀缺、无电力或电力成本高昂的场合，可以无需依靠电力输入而自行运转或降低对外界电力输入的需求和成本。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
16.图1是本实用新型提供的挥发性有机物回收系统的结构示意图。
17.附图标记：
18.1：进气管路；2：第一出气管路；3：第二出气管路；4：鼓风机；5：第一调节阀；6：第二调节阀；7：第一分支；8：第二分支；9：第三调节阀；10：第四调节阀；11：燃烧室；12：燃气发电装置；13：热驱动制冷机；131：热驱动制冷机热端；132：热驱动制冷机冷端；14：电驱动制冷机；141：电驱动制冷机热端；142：热驱动制冷机冷端；15：第一换热器；16：第二换热器；17：第三换热器；18：第一气液分离装置；19：第二气液分离装置；20：第三气液分离装置；21：冷凝液回收装置；22：废气排气口。
具体实施方式
19.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.本实用新型提供一种挥发性有机物回收系统，包括分流单元和冷凝单元。
21.其中，分流单元包括第一分流装置、进气管路1、第一出气管路2和第二出气管路3。进气管路1一端用于连通于废气，另一端分别连通于第一出气管路2和第二出气管路3；第一
分流装置安装于第一出气管路2和第二出气管路3。
22.并且，冷凝单元包括能量转换装置、制冷装置和换热器；换热器设有热流道，第二出气管路3连通于热流道；第一出气管路2连通于能量转换装置，能量转换装置连接于制冷装置，制冷装置连接于换热器，第一出气管路2中的废气用于为制冷装置提供制冷能量来源。
23.如图1所示，第一分流装置可以包括第一调节阀5和第二调节阀6。进气管路1的第一端连通于废气源，驱动装置安装于进气管路1，以驱动废气流入进气管路1。其中，驱动装置可以为气泵或风机等设备。比如，如图1所示，驱动装置为鼓风机4。
24.进气管路1的第二端分别连接于第一出气管路2和第二出气管路3，从而废气分别流入第一出气管路2和第二出气管路3。分流装置安装于第一出气管路2和第二出气管路3，以调节废气分别流入第一出气管路2和第二出气管路3的流量比例。比如，分流装置包括第一调节阀5和第二调节阀6，第一调节阀5安装于第一出气管路2，第二调节阀6安装于第二出气管路3。
25.第一出气管路2和第二出气管路3中的废气分别进入冷凝单元并产生不同的作用。其中，第一出气管路2连通于能量转换装置，用于为能量转换装置提供能量。能量转换装置可以为燃气发电装置12或燃烧室11等，通过不同的转换方式将废气转化为电能、热能、化学能或机械能等能量。对应的，能量转换装置连接于制冷装置，能量转换装置转化废气所得到的能量用于为制冷装置供能。可以理解，制冷装置的热端连接于能量转换装置，冷端连接于换热器，制冷装置为换热器提供冷量。
26.在第一出气管路2所提供的废气作为能量来源的基础下，换热器获得较低的制冷温度。换热器内设有热流道，第二出气管路3连通于换热器的热流道，从而第二出气管路3内的废气流入换热器的热流道，其中的挥发性有机物等杂质被冷凝除去。换热器的热流道连通于废气排气口22，经过冷凝后的干净废气可以从废气排气口22排入室外。
27.本实用新型提供的挥发性有机物系统通过分流单元分流废气，使废气中的一部分作为能量来源，通过能量转换装置利用该部分废气为制冷装置供能，以维持换热器的制冷温度，另一部分废气流入换热器，通过热交换冷凝回收其中的挥发性有机物。从而，本实用新型提供的挥发性有机物可以通过自供能而自行维持运转，或通过自供能降低对外界功能的需求，在如偏远油田、远洋邮轮等电力稀缺、无电力或电力成本高昂的场合，可以无需依靠电力输入而自行运转或降低对外界电力输入的需求和成本。
28.其中，可以理解，冷凝单元的换热器可以包括多个，多个换热器的热流道依次连通，第二出气管路3连通于多个换热器中的第一个，从而废气依次流经各个换热器，经过多次冷凝后，干净废气通过废气排气口22排入室外。其中，各个换热器的制冷温度应沿废气的流动方向依次降低。
29.其中，进一步的，冷凝单元的能量转换装置和制冷装置也可以包括多种，其中不同的能量转换装置用于将废气中的化学能转换成不同形式的能量，如热能、电能等；不同的制冷装置通过不同形式的能量驱动制冷，如电驱动制冷、热驱动制冷等。并且，多种能量转换装置和多种制冷装置的能量形式一一匹配，每一能量转换装置连接于对应的制冷装置。
30.比如，在本实用新型的一些实施例中，能量转换装置包括燃气发电装置12，制冷装置包括电驱动制冷机14，燃气发电装置12连接于电驱动制冷机14。
31.可以理解，燃气发电装置12可以为燃气轮机发电组，燃气发电装置12将第一出气管路2提供的废气的化学能转化为电能，以为电驱动制冷机14供电。
32.其中，可选的，电驱动制冷机14为斯特林制冷机。
33.在另一些实施例中，能量转换装置包括燃烧室11，制冷装置还包括热驱动制冷机13，燃烧室11连接于热驱动制冷机13。
34.可以理解，第一出气管路2中的废气通入燃烧室11，在燃烧室11内燃烧，从而废气中的化学能被转化为热能，用于为热驱动制冷机13提供能量来源。
35.其中，可选的，热驱动制冷机13可以为吸收式制冷机、蒸汽喷射制冷机或热声制冷机。
36.在又一些实施例中，能量转换装置同时包括燃气发电装置12和燃烧室11，制冷装置同时包括热驱动制冷机13和电驱动制冷机14。燃气发电装置12连接于电驱动制冷机14，燃烧室11连接于热驱动制冷机13。
37.在上述实施例的基础上，可以理解，第一出气管路2还设有分支，分支与能量转换装置一一对应，每一分支连通于一个能量转换装置，用于为一个能量转换装置提供废气。
38.比如，在一些实施例中，分流单元还包括第二分流装置，第一出气管路2设有第一分支7和第二分支8，第一分支7连接于燃烧室11，第二分支8连接于燃气发电装置12，第二分流装置安装于第一分支7和第二分支8。
39.如图1所示，第二分流装置可以包括第三调节阀9和第四调节阀10。第三调节阀9安装于第一分支7，第四调节阀10安装于第二分支8。
40.第二分流装置用于调节第一出气管路2中的废气流入第一分支7和流入第二分支8的流量比例。流入第一分支7的废气流入燃烧室11，为热驱动制冷机13提供能量来源，流入第二分支8的废气流入燃气发电装置12，为电驱动制冷机14提供能量来源。通过第二分流装置，可以控制热驱动制冷机13和电驱动制冷机14的冷量。
41.在上述实施例的基础上，进一步可选的，换热器的个数与能量转换装置和制冷装置的个数相等，一组相互连接的能量转换装置和制冷装置用于为一个换热器供冷。
42.比如，在一些实施例中，换热器包括第一换热器15和第二换热器16。第一换热器15连接于热驱动制冷机13，第二换热器16连接于电驱动制冷机14，第二换热器16的制冷温度低于第一换热器15的制冷温度。第二出气管路3连通于第一换热器15的热流道，第一换热器15和第二换热器16的热流道连通。
43.如图1所示，热驱动制冷机热端131连接于燃烧室11，热驱动制冷机冷端132连接于第一换热器15。电驱动制冷机热端141连接于燃气发电装置12，电驱动制冷机冷端142连接于第二换热器16。由于电驱动制冷机14能够达到的最低温度低于热驱动制冷机13，从而可以控制第二换热器16的制冷温度低于第一换热器15的制冷温度。
44.其中，第一换热器15和第二换热器16优先采用气固换热形式，也可采用中间载冷媒的换热形式。在一些实施例中，第一换热器15的冷媒可以是氨水或溴化锂水溶液等，第二换热器16的冷媒可以是氦气。
45.其中，第一换热器15和第二换热器16可以采用间壁式换热器，优选的，第一换热器15和第二换热器16为管翅式换热器。
46.第二出气管路3中的废气首先流入第一换热器15，经第一换热器15冷凝而去除部
分挥发性有机物后，从第一换热器15的热流道流入第二换热器16的热流道，经第二换热器16冷凝再次去除部分挥发性有机物后，得到的干净废气通过废气排气口22排入外界。
47.在上述实施例的基础上，可选的，在本实用新型的一些实施例中，换热器还包括第三换热器17，第三换热器17的制冷温度高于第一换热器15。第二出气管路3连通于第三换热器17的热流道，第三换热器17的热流道连通于第一换热器15的热流道。
48.可以理解，第三换热器17、第一换热器15和第二换热器16的制冷温度依次降低，第三换热器17可以作为预冷换热器，第一换热器15可以作为中冷换热器，第二换热器16可以作为深冷换热器。
49.第二出气管路3通过第三换热器17连通于第一换热器15和第二换热器16。第二出气管路3中的废气依次流经第三换热器17、第一换热器15和第二换热器16的热流道，经过三次冷凝后，干净废气从第二换热器16的热流道流向废气排气口22。
50.其中，第三换热器17可以通过多种方式获取冷量。比如，第三换热器17可以通过外界供能获取冷量，或者，在一些实施例中，第三换热器17设有冷流道。第二换热器16的热流道连通于第三换热器17的冷流道，第三换热器17的冷流道连通于外界。
51.可以理解，废气经过第一换热器15和第二换热器16的冷凝后，具有低于第三换热器17制冷温度的较低温度。则可以设置第二换热器16的热流道通过第三换热器17的冷流道连通于废气排气口22，经第二换热器16冷凝后的干净废气首先流入第三换热器17的冷流道，然后从第三换热器17的冷流道流入废气排气口22而被排入外界。
52.从而，第三换热器17直接以经过充分冷凝的干净废气作为冷媒，可以回收干净废气中的冷量。经第二出气管路3排入冷凝单元的废气依次经过第三换热器17、第一换热器15、第二换热器16并再次经过第三换热器17而排入室外，在第三换热器17中，经过充分冷凝的干净废气通过第三换热器17与未经过冷凝的废气发生热交换，从而利用经过充分冷凝的干净废气的冷量为未经过冷凝的废气预冷。
53.其中，第三换热器17为间壁式换热器，优选的，第三换热器17为管壳式换热器。
54.本实用新型实施例提供的挥发性有机物回收系统具有三级冷凝结构，第三换热器17充分回收冷量；第一换热器15可以通过控制制冷温度实现废气中水分的去除，并且冷凝回收大部分挥发性有机物；第二换热器16通过控制制冷温度进一步确保干净废气中挥发性有机物浓度满足排放要求。
55.在上述实施例的基础上，可以理解，冷凝单元还包括气液分离装置和冷凝液回收装置21。气液分离装置与换热器一一对应，气液分离装置连通于换热器相对于第二出气管路3的下游，气液分离装置连通于冷凝液回收装置21。
56.其中，可以理解，本实用新型提供的挥发性有机物回收系统的冷凝单元可以包括一个或多个换热器，多个换热器分别由多组互相连接的能量转换装置和制冷装置提供冷量，多个换热器的热流道依次连通，第二出气管路3内的废气依次经过多个换热器的热流道而逐级冷凝。
57.从而，气液分离装置与换热器一一对应，每一换热器的下游均安装有一个气液分离装置，多个换热器和多个气液分离装置交替串联依次连通。
58.并且，每个气液分离装置均连通于冷凝液回收装置21。具体的，气液分离装置设有气液混合物进口、气体出口和液体出口，每个气液分离装置的液体出口均连通于冷凝液回
收装置21，气液混合物进口连通于对应的换热器，气体出口连通于下游的换热器。从而第二出气管路3内的废气依次经过各换热器，其中的挥发性有机物等杂质被冷凝形成冷凝液，冷凝液通过换热器下游的气液分离装置的液体出口收集于冷凝液回收装置21，剩余的废气通过换热器下游的气液分离装置的气体出口流入下一个换热器的热流道。
59.具体的，如图1所示，在一个实施例中，换热器包括第三换热器17、第一换热器15和第二换热器16，则气液分离装置包括第三气液分离装置20、第一气液分离装置18和第二气液分离装置19。第二出气管路3连通于第三换热器17，第三气液分离装置20连通于第三换热器17下游，第一换热器15连通于第三换热器17下游，第一气液分离装置18连通于第一换热器15下游，第二换热器16连通于第一气液分离装置18下游，第二气液分离装置19连通于第二换热器16下游，并且第二气液分离装置19的下游回连于第三换热器17的冷流道，冷流道下游连通于废气排气口22。
60.并且，第一气液分离装置18、第二气液分离装置19和第三气液分离装置20的液体出口均连通于冷凝液回收装置21。
61.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。