專利名稱：工業可揮發有機污染物自動化高效節能凈化系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于有機污染物凈化系統領域，尤其是一種工業可揮發有機污染物自動化高效節能凈化系統。
背景技術：
現有技術中應用吸附系統與脫附催化燃燒系統聯合組成的凈化系統實現對大風量低濃度工業可揮發有機污染物的治理，其主要結構包括吸附系統中的過濾器、阻火器、吸附床、吸附主風機以及脫附催化燃燒系統中的脫附電加熱器、催化燃燒床、混流換熱器、脫附循環風機以及電控箱，電控箱通過線路控制吸附系統以及脫附催化燃燒系統中各個設備以及電動閥門執行相應動作。吸附系統中的過濾器、阻火器、吸附床以及吸附主風機通過管道依次連接，實現對大風量低濃度工業可揮發有機污染物的吸附，吸附床中的吸附劑達到飽和后，通過閥門動作，將吸附床切換到脫附催化燃燒系統，脫附循環風機將空氣通過管道依次引入混流換熱器以及脫附電加熱器，經過升溫后的空氣進入吸附床實現脫附，脫附后的廢氣輸送進入催化燃燒床進行催化燃燒生成清潔達標的氣體，一部分清潔達標氣體排入大氣，另一部分清潔達標氣體進入混流換熱器提供熱能。該現有系統雖然能夠實現大風量低濃度工業可揮發有機污染物的處理，但存在如下問題1.由于通過脫附電加熱器升溫后的空氣在進入吸附床內要對吸附劑、吸附質以及吸附床金屬結構同時進行加熱，這樣吸附床金屬結構就消耗掉部分熱能，因而延長了脫附時間，降低了脫附效率，尤其是在北方的冬季，熱能損失較大，脫附時間更長，催化燃燒產生的余熱得不到充分利用還會加重對大氣環境的熱污染；2.在利用催化燃燒床排出的清潔達標高溫氣體的熱能時，由于采用混流換熱方式，高溫催化尾氣的存在降低了混合氣體的氧分壓，使參與催化反應的活性氧減少，催化劑活性降低，因而影響到催化氧化反應的持續穩定性和反應完全性，使凈化率降低、電加熱能耗增加；3.催化燃燒床的凈化率較低，催化劑使用壽命短，究其原因為工業可揮發有機污染物是從下方進入現有技術中的催化燃燒床，從上方排出，下層發生的催化燃燒對上層的催化床產生加熱作用，因而整體催化床上部區域容易因熱能積蓄而超過其允許的工作溫度，使催化劑失去活性，導致凈化率降低，催化劑使用壽命縮短；另外工業可揮發有機污染物催化燃燒過程自然對流方向是自下向上運行，經過催化燃燒床層時，廢氣開始加速上升， 導致廢氣與催化燃燒床層的接觸時間減少，導致凈化率降低。綜上所述三方面原因導致整個現有技術中的凈化系統能耗高、凈化率低、催化劑使用壽命縮短、脫附流程時間較長、凈化效率較低，運行成本較高。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能夠有效降低能耗、提高凈化率、延長催化劑使用壽命、縮短脫附流程時間、提高凈化效率，降低運行成本的工業可揮發有機污染物自動化高效節能凈化系統。本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的
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一種工業可揮發有機污染物自動化高效節能凈化系統，包括過濾器、第一阻火器、 吸附床、吸附主風機、催化燃燒床、混流換熱器、脫附電加熱器、脫附循環風機以及電控箱， 過濾器、阻火器、吸附床以及吸附主風機通過管道依次連接，催化燃燒床第一出風口通過管道連接混流換熱器第一進風口，混流換熱器出風口通過脫附電加熱器以及吸附床連接脫附循環風機，其創新點在于(1)、吸附床包括進風擴口部、活性炭床體以及出風縮口部，活性炭床體相對的兩面分別連接進風擴口部以及出風縮口部，在進風擴口部上固裝有布風板，活性炭床體內設置多層活性炭隔板，其中活性炭床體相對兩側壁均設置為具有中空結構的側壁，活性炭隔板設置為具有中空結構的活性炭隔板，具有中空結構的活性炭隔板與具有中空結構的側壁連通，具有中空結構的兩側壁上分別設置有熱風進口以及熱風出口 ；O)、催化燃燒床第二出風口通過管道連接一板式換熱器的熱源風進口，該板式換熱器的第一熱源風出口通過一吸附床加熱風機連接吸附床具有中空結構的側壁熱風進 Π ；(3)、該板式換熱器設置有第一待加熱氣體進口，第一待加熱氣體出口、第二待加熱氣體進口以及第二待加熱氣體出口，其中第一待加熱氣體出口通過管道連接混流換熱器第二進風口，第二待加熱氣體進口連接脫附循環風機出口，第二待加熱氣體出口連接催化燃燒床進風口；(4)、電控箱通過預設程序及線路分別控制過濾器、第一阻火器、吸附床、吸附主風機、催化燃燒床、吸附床加熱風機、脫附電加熱器、脫附循環風機及所有閥門。而且，所述的催化燃燒床包括催化床體、進風口、出風口、催化電加熱器、布風板以及催化床層，其催化床體上端制有進風口，催化床體下端制有出風口，催化床體內從上至下依次設置有催化電加熱器、布風板以及催化床層，該催化床體外壁固裝耐高溫陶瓷纖維保溫層O而且，所述的催化床層包括催化劑載體以及催化劑，催化劑載體為蜂窩陶瓷體，催化劑為三氧化二鋁以及鉬、鈀。而且，所述的在板式換熱器的第二待加熱氣體出口與催化燃燒床進風口之間加裝
一第二阻火器。本發明的優點和有益效果為1、本凈化系統的吸附床包括進風擴口部、活性炭床體以及出風縮口部，活性炭床體相對的兩面分別連接進風擴口部以及出風縮口部，在進風擴口部上固裝有布風板，活性炭床體內設置多層活性炭隔板，其中活性炭床體相對兩側壁均設置為具有中空結構的側壁，活性炭隔板設置為具有中空結構的活性炭隔板，具有中空結構的活性炭隔板與具有中空結構的側壁連通，具有中空結構的兩側壁上分別設置有熱風進口以及熱風出口，催化燃燒床第二出風口通過管道連接一板式換熱器的熱風進口，該板式換熱器的第一熱風出口通過一吸附床加熱風機連接吸附床具有中空結構側壁的熱風進口 ；該種結構的熱風進口連接催化床尾氣出口，脫附過程利用催化尾氣加熱吸附床內部的金屬構件并通過傳導對流方式間接加熱吸附床內的吸附劑和吸附質，從而大幅縮短了脫附時間，減少了電能消耗，充分利用了催化燃燒過程產生的熱能，綠色環保，且大大降低了設備運行成本，提高了廢氣處理效率，并且可以有效解決在北方地區冬季氣溫低，脫附加熱時間延長，電能消耗增大，甚至使脫附流程不能正常運行的技術難題。2、本凈化系統采用板式換熱器，其設置有第一待加熱氣體進口，第一待加熱氣體出口、第二待加熱氣體進口以及第二待加熱氣體出口，其中第一待加熱氣體出口通過管道連接混流換熱器第二進風口，第二待加熱氣體進口連接脫附循環風機出口，第二待加熱氣體出口連接催化燃燒床進風口 ；該結構能夠有效對低溫空氣進行換熱，使低溫空氣達到脫附溫度，并提高了進入催化床的VOCs氣體中的氧含量，提高了催化燃燒凈化率和脫附效率，充分利用了催化燃燒熱能的同時降低了對環境的熱污染。3、本凈化系統的催化燃燒床包括催化床體、進風口、出風口、催化電加熱器、布風板以及催化床層，其催化床體上端制有進風口，催化床體下端制有出風口，催化床體內從上至下依次設置有催化電加熱器、布風板以及催化床層，該催化床體外壁固裝耐高溫陶瓷纖維保溫層，該結構有效提高了廢氣與催化床層的接觸時間，避免了催化床上部的過熱，使各個催化床層之間溫度均衡，提高了催化凈化率，而且催化床體外壁的耐高溫陶瓷纖維能夠有效降低熱能損耗，提高催化燃燒效率和自持燃燒穩定性。4、本凈化系統在板式換熱器的第二待加熱氣體出口與催化燃燒床進風口之間加裝一第二阻火器，增加了系統的安全性以及可靠性，防止意外事故的發生。5、本發明系統結構簡單合理，能夠有效降低能耗、提高凈化率、延長催化劑使用壽命、縮短脫附流程時間、提高凈化效率，降低運行成本，是一種安全可靠的工業可揮發有機污染物自動化高效節能凈化系統。
圖1為本發明的工藝流程框圖；圖2為本發明吸附床的結構示意圖；圖3為圖2的右視圖(省略出風縮口部以及蜂窩狀活性炭)；圖4為圖2的俯視圖；圖5為本發明催化燃燒床的結構示意圖；圖6為圖5的俯視圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。一種工業可揮發有機污染物自動化高效節能凈化系統，包括過濾器、第一阻火器、 吸附床、吸附主風機、催化燃燒床、混流換熱器、脫附電加熱器、脫附循環風機以及電控箱， 過濾器、阻火器、吸附床以及吸附主風機通過管道依次連接，催化燃燒床第一出風口通過管道連接混流換熱器第一進風口，混流換熱器出風口通過脫附電加熱器以及吸附床連接脫附循環風機，其創新點在于(1)、吸附床包括進風擴口部12、活性炭床體5以及出風縮口部6，進風擴口部的小口徑端連接進風管1，該進風管可以通過三通以及閥門分別連接第一阻火器以及脫附電加熱器，出風縮口部的小口徑端連接出風管7，該出風管可以連接吸附主風機和脫附循環風機，出風縮口部下部開設有人孔8，該人孔安裝有換料門，活性炭床體上部開設有防爆泄壓口 3，活性炭床體相對的兩面分別連接進風擴口部以及出風縮口部，在進風擴口部上固裝有布風板11，該布風板可以根據現場的實際工況進行布置，其主要是將含有工業可揮發有機污染物的廢氣均勻引向活性炭隔板上的活性炭，活性炭床體內設置多層活性炭隔板，該活性炭隔板上放置蜂窩狀活性炭10，活性炭床體側壁上均布設置有測溫熱電阻連接件14，用于連接熱電阻，從而第一時間監測吸附床各部溫度數據，活性炭床體四角采用截面為矩形的鋼管作為支撐，方便活性炭床體的成型，為后續中空結構的連接打好基礎，活性炭床體相對兩側壁均設置為具有中空結構的側壁13，活性炭隔板設置為具有中空結構的活性炭隔板 9，具有中空結構的活性炭隔板與具有中空結構的側壁連通，具有中空結構的兩側壁上分別設置有熱風進口 2以及熱風出口 4，連通后的具有中空結構的活性炭隔板與具有中空結構的側壁能夠達到熱風從熱風進口進入在具有中空結構的活性炭隔板以及具有中空結構的側壁流動后從熱風出口排出，該熱風進口、熱風出口、具有中空結構的活性炭隔板以及具有中空結構的側壁結合起來主要用于引入催化燃燒尾氣加熱吸附床金屬結構。在使用時如果需要給本吸附裝置快速降溫，以提高使用效率，還可以從熱風進口直接通過三通以及風機引入空氣進行冷卻，從而更快速地從脫附過程進入再吸附過程；O)、催化燃燒床第二出風口通過管道連接一板式換熱器的熱源風進口，該板式換熱器的第一熱源風出口通過一吸附床加熱風機連接吸附床具有中空結構的側壁熱風進口， 板式換熱器設置有第二熱風出口，用于直接排放經過熱交換的達標氣體；(3)、該板式換熱器設置有第一待加熱氣體進口，第一待加熱氣體出口、第二待加熱氣體進口以及第二待加熱氣體出口，其中第一待加熱氣體出口通過管道連接混流換熱器第二進風口，第二待加熱氣體進口連接脫附循環風機出口，第二待加熱氣體出口連接催化燃燒床進風口，在板式換熱器的第二待加熱氣體出口與催化燃燒床進風口之間加裝一第二阻火器；所述的催化床體21、進風口 15、出風口 20、電加熱器16、布風板17以及催化床層 18，催化床體外壁固裝有保溫層19，該保溫層為耐高溫陶瓷纖維，出風口設置為3個，催化床層包括催化劑載體以及催化劑，催化劑載體為蜂窩陶瓷載體，催化劑為三氧化二鋁以及鉬、鈀，三氧化二鋁為一載，鉬、鈀為二載，其催化床體上端制有進風口，催化床體下端制有出風口，催化床體內從上至下依次設置有電加熱器、布風板以及催化床層，催化燃燒床設置第三出風口用于直接排放達標氣體。(4)、電控箱通過預設程序及線路分別控制過濾器、第一阻火器、吸附床、吸附主風機、催化燃燒床、吸附床加熱風機、脫附電加熱器、脫附循環風機以及第二阻火器，本系統在吸附系統過濾器前的工業可揮發有機污染物的廢氣源收集主管道中設置微差壓變送器用于監控集氣總管內與大氣的壓力差，差壓信號傳輸到電控箱中，當集氣總管內的氣壓高于大氣壓力且高于設定值時，控制系統將自動調整吸附主風機輸出功率，防止廠房內通風換氣系統排風不暢，當集氣總管內氣體壓力低于大氣壓力時，控制系統將自動降低吸附主風機輸出功率，這樣設計可以有效適應廢氣排放系統不斷變化的工況，并有效節約電能。本發明在使用時，工業可揮發有機污染物的廢氣源通過管道依次經過過濾器、第一阻火器到達吸附床，工業可揮發有機污染物的廢氣經過吸附床處理后的氣體可以達到排放標準直接排放，當吸附床上的蜂窩狀活性炭達到飽和后，電控箱通過預設程序以及線路控制相應吸附設備切換進入脫附流程，啟動脫附催化燃燒系統，打開脫附循環風機新鮮空氣從管道新風進口進入通過混流換熱器以及脫附電加熱器進入吸附床進行脫附，脫附后的氣體通過板式換熱器以及第二阻火器進入催化燃燒床進行催化燃燒凈化，從催化燃燒床中出來的尾氣已經達到排放標準，為實現余熱利用、節能降耗，將該高溫尾氣繼續引入板式換熱器以及混流換熱器提供熱源，這時從新風進口進入的新鮮空氣首先可以通過板式換熱器進行熱交換，再通過混流換熱器輔助加熱進入吸附床，由于流過混流換熱器的空氣已經達到了脫附要求的溫度，所以可以關閉脫附電加熱器，也就是說剛開始啟動脫附催化燃燒系統時，需要開啟脫附電加熱器，催化燃燒過程啟動成功并穩定后，即可以關閉脫附電加熱器，節省電能，另外催化燃燒床排出的尾氣通過板式換熱器后溫度仍在100°c左右，通過吸附床加熱風機直接將其送入吸附床熱風進口，該熱風從具有中空結構的活性炭隔板以及具有中空結構的側壁內流動，從熱風出口排出，通過直接加熱吸附床內的金屬結構，使吸附床脫附升溫速度加快，通過充分利用催化燃燒余熱實現節能降耗，在北方地區冬季運行時效果尤為顯著。
權利要求
1.一種工業可揮發有機污染物自動化高效節能凈化系統，包括過濾器、第一阻火器、吸附床、吸附主風機、催化燃燒床、混流換熱器、脫附電加熱器、脫附循環風機以及電控箱，過濾器、阻火器、吸附床以及吸附主風機通過管道依次連接，催化燃燒床第一出風口通過管道連接混流換熱器第一進風口，混流換熱器出風口通過脫附電加熱器以及吸附床連接脫附循環風機，其特征在于(1)、吸附床包括進風擴口部、活性炭床體以及出風縮口部，活性炭床體相對的兩面分別連接進風擴口部以及出風縮口部，在進風擴口部上固裝有布風板，活性炭床體內設置多層活性炭隔板，其中活性炭床體相對兩側壁均設置為具有中空結構的側壁，活性炭隔板設置為具有中空結構的活性炭隔板，具有中空結構的活性炭隔板與具有中空結構的側壁連通，具有中空結構的兩側壁上分別設置有熱風進口以及熱風出口；O)、催化燃燒床第二出風口通過管道連接一板式換熱器的熱源風進口，該板式換熱器的第一熱源風出口通過一吸附床加熱風機連接吸附床具有中空結構的側壁熱風進口；(3)、該板式換熱器設置有第一待加熱氣體進口，第一待加熱氣體出口、第二待加熱氣體進口以及第二待加熱氣體出口，其中第一待加熱氣體出口通過管道連接混流換熱器第二進風口，第二待加熱氣體進口連接脫附循環風機出口，第二待加熱氣體出口連接催化燃燒床進風口 ；G)、電控箱通過預設程序及線路分別控制過濾器、第一阻火器、吸附床、吸附主風機、 催化燃燒床、吸附床加熱風機、脫附電加熱器、脫附循環風機。
2.根據權利要求1所述的工業可揮發有機污染物自動化高效節能凈化系統，其特征在于所述的催化燃燒床包括催化床體、進風口、出風口、催化電加熱器、布風板以及催化床層，其催化床體上端制有進風口，催化床體下端制有出風口，催化床體內從上至下依次設置有催化電加熱器、布風板以及催化床層，該催化床體外壁固裝耐高溫陶瓷纖維保溫層。
3.根據權利要求2所述的工業可揮發有機污染物自動化高效節能凈化系統，其特征在于所述的催化床層包括催化劑載體以及催化劑，催化劑載體為蜂窩陶瓷體，催化劑為三氧化二鋁以及鉬、鈀。
4.根據權利要求1所述的工業可揮發有機污染物自動化高效節能凈化系統，其特征在于所述的在板式換熱器的第二待加熱氣體出口與催化燃燒床進風口之間加裝一第二阻火器。
全文摘要
本發明涉及一種工業可揮發有機污染物自動化高效節能凈化系統，其(1)吸附床的活性炭床體相對兩側壁均設置為具有中空結構的側壁，活性炭隔板設置為具有中空結構的活性炭隔板，具有中空結構的活性炭隔板與具有中空結構的側壁連通，具有中空結構的兩側壁上分別設置有熱風進口以及熱風出口；(2)催化燃燒床連接一板式換熱器，該板式換熱器通過吸附床加熱風機連接吸附床具有中空結構的側壁熱風進口。本發明系統結構簡單合理，能夠有效降低能耗、提高凈化率、延長催化劑使用壽命、縮短脫附流程時間、提高凈化效率，降低運行成本，是一種安全可靠的工業可揮發有機污染物自動化高效節能凈化系統。
文檔編號F23G7/07GK102172461SQ20111007301
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月25日 優先權日2011年3月25日
發明者馮炘, 劉光明, 劉宗瑜, 周艷, 岳俊杰, 朱殿興, 李玲 申請人:天津理工大學