本实用新型涉及一种VOCs脱除装置，具体涉及一种吸附与蓄热式热力焚烧炉(RTO)VOCs 脱除装置。
背景技术：
挥发性有机化合物(VOCs)是一种具有毒性、致癌性和恶臭的物质，其与空气中的NOx 等物质可以形成光化学烟雾，一些卤烃类VOCs能够消耗大气层中臭氧，有些VOCs还可以产生温室效应。VOCs的来源包括石油炼制、有机化工、医药、食品、日用品、轮胎制造等VOCs 生产行业，以及包装印刷、机械制造、电子产品制造、交通设备制造、人造板与家具制造等以VOCs产品为原料的制造行业。不同行业VOCs排放的环境、排放的物质、排放特征等都不尽相同。
吸附法一般适用于中低浓度和温度的有机废气治理，通常选择活性炭为吸附剂。有机废气通过活性炭的吸附，可达到95％以上的净化率，设备简单、投资小，且活性炭是一种广谱的吸附材料，对大部分的有机废气都有很好的净化效果。目前的有机废气净化设施中，采用活性炭吸附的工艺由于经常需要更换活性炭以保证净化效果，运行费用高，已经越来越少应用于工程中。较多的工艺都是采取在线再生的方式对活性炭吸附的有机物进行脱附浓缩，再进行有机物回收，但回收装置的投资和运行成本较高，且往往产生二次污染。
蓄热氧化(RTO)技术以规整陶瓷材料作为蓄热体，通过蓄热室吸收废气氧化时的热量，并用这些热量来预热新进入的废气，从而有效降低废气处理后的热量排放，同时节约了废气氧化升温时的热量损耗，使废气在高温氧化过程中保持着较高的热效率(热效率95％左右)。该法对有机物的氧化温度高，一般在800℃左右，对大部分有机物的净化效率可达到98％以上，净化效率高。该装置结构简单、紧凑，体积小，热损失小，净化率高，无二次污染。
蓄热氧化(RTO)技术虽然具有较多的优点，但仅适用于高浓度低风量的VOCs气体的处理。如果单纯采用该法对大风量、低浓度有机废气进行治理，由于有机废气浓度较低，降解过程产生的热量不足以维持RTO本身的稳定燃烧，需要不断消耗燃料进行补燃，会造成运行费用巨大，另外大风量的RTO设备本体投资巨大，远远大于同等风量下吸附法的成本。
技术实现要素：
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可以对风量变化范围大、浓度范围变化大、温度范围大、污染物成分复杂的VOCs废气进行高效脱除的吸附与RTO联合VOCs 脱除装置。
为实现上述技术目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种吸附与RTO联合VOCs脱除装置，包括引风机、吸附冷却器、吸附冷却调节阀、吸附器A、吸附器B、蓄热室A、蓄热室B、燃烧室、燃烧器、脱附冷却器、脱附冷却调节阀、脱附风机、吸附入口、吸附出口、脱附入口、脱附出口、蓄热室入口和蓄热室出口；所述引风机与入口总管路连接,入口总管路之后管路分为两支，一支连接吸附器A和吸附器B，另一支连接蓄热室A和蓄热室B，所述吸附器A和吸附器B与蓄热室A和蓄热室B的出口管路相连并与烟囱连接；在进入吸附器A和吸附器B的管路上安装有吸附冷却器；所述吸附器A和吸附器B底端分别设有吸附入口，所述吸附器A和吸附器B顶端分别设有吸附出口；所述蓄热室A和蓄热室B底端的蓄热室出口管道汇总后与吸附器A和吸附器B之间通过脱附冷却器和脱附风机连接；所述脱附风机与吸附器A和吸附器B顶端的脱附入口相连；所述燃烧室设于蓄热室A和蓄热室B上面；所述脱附冷却器出口管路分为两支，一支与吸附器A和吸附器B 顶端的脱附入口相连，一支与吸附器A和吸附器B顶端的吸附出口管路汇总后连接烟囱。
作为优先：入口总管路上安装有气体浓度检测仪表和温度检测仪表；在吸附器A和吸附器B顶端出口汇总管路上安装有气体浓度检测仪表；在脱附冷却器与脱附风机之间的管道上安装有气体浓度检测仪表、温度检测仪表和脱附冷却调节阀,在脱附冷却器与蓄热室A和蓄热室B之间的管道上安装有温度检测仪表和脱附冷却调节阀；所述燃烧室安装有温度检测仪表和燃烧器。
作为优先：所述吸附冷却器的冷却水采用工业水，脱附冷却器的冷却水采用除盐水。
作为优先：所述吸附器A和吸附器B的吸附剂采用活性炭颗粒。
作为优先：所述蓄热室A和蓄热室B内装有陶瓷材料为载体的高温蓄热元件。
作为优先：所述燃烧器与燃料管路和补燃空气管路相连。
本实用新型具有以下的特点和有益效果：
(1)工艺集成度高，操作灵活，适用范围广
本实用新型集成了吸附技术与RTO技术的优点，不仅可以处理大风量、低浓度的含VOCs 废气，也可以处理小风量，高浓度的含VOCs废气。针对不同风量、浓度、温度的废气，通过装置内吸附、脱附、燃烧控制切换，都可以有效进行脱除，适用于废气来源多样，废气种类复杂，废气温度、浓度变化范围大的含VOCs废气脱除。
(2)自动化程度高，运行稳定，VOCs脱除效率高
本实用新型对含VOCs废气的浓度、温度进行实时监控，通过对工艺关键环节设置自动控制设备，可以实现吸附器切换、吸附与脱附切换、燃烧温度控制、废气温度控制等主要过程的自动化。同时，通过自动化的控制逻辑连锁，使吸附、脱附、热力燃烧设备均工作在最佳状态，也实现了不间断连续操作，保证整套装置具有较高的可用率和VOCs脱除效率。
(3)二次污染少，能耗低，运行成本低
本实用新型将RTO燃烧阶段产生的热量用于活性炭脱附，不使用蒸汽脱附，物料和能源消耗低。采用RTO工艺对脱附产物进行高效脱除，相比脱附产物回收工艺，处理工艺简单，降低了运行成本。同时避免了副产物回收过程中挥发性物质无组织排放、废水处理等环节所产生的二次污染。另外，经过脱附冷却器的冷却水吸收高温气体的热量后，升温为热水或蒸发为蒸汽，可以供给其他热用户，实现能量的梯级高效利用，节能效果显著。
附图说明
图1是本实用新型的工艺流程图；
附图标记说明：引风机1、吸附冷却器2、吸附冷却调节阀3、吸附器A4、吸附器B5、蓄热室A6、蓄热室B7、燃烧室8、燃烧器9、脱附冷却器10、脱附冷却调节阀11、脱附风机 12、吸附入口13、吸附出口14、脱附入口15、脱附出口16、蓄热室入口17、蓄热室出口18。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
如图1所示，所述的吸附与RTO联合VOCs脱除装置可以对风量变化范围大、浓度范围变化大、温度范围大、污染物成分复杂的VOCs废气进行高效脱除。所述吸附与RTO联合VOCs 脱除装置包括引风机1、吸附冷却器2、吸附冷却调节阀3、吸附器A4、吸附器B5、蓄热室A6、蓄热室B7、燃烧室8、燃烧器9、脱附冷却器10、脱附冷却调节阀11、脱附风机12、吸附入口13、吸附出口14、脱附入口15、脱附出口16、蓄热室入口17和蓄热室出口18。
含VOCs的废气经引风机1进入装置，在入口总管路上安装有气体浓度检测仪表和温度检测仪表。总管之后管路分为两支，一支连接吸附器A4和吸附器B5，废气可进入吸附器A4和吸附器B5进行吸附脱除；一支连接蓄热室A6和蓄热室B7，废气可进入蓄热室A6和蓄热室 B7和燃烧室8进行热力燃烧进行脱除。吸附器A4和吸附器B5与蓄热室A6和蓄热室B7出口管路最终合并，最后经烟囱排放。
在进入吸附器A4和吸附器B5的管路上安装有吸附冷却器2、吸附冷却调节阀3。当废气温度过高时，通过调节吸附冷却调节阀3，控制冷却水的流量，从而控制经过吸附冷却器2 后废气的温度。所述吸附冷却器2的冷却水采用工业水。
所述吸附器A4和吸附器B5的规格和容量相同，吸附剂采用活性炭颗粒，废气从吸附器 A4和吸附器B5底端吸附入口13进入，从顶端吸附出口14流出。在吸附器A4和吸附器B5 的顶端出口汇总管路上安装有气体浓度检测仪表。运行时，吸附器A4进行吸附操作，吸附器 B5备用。当废气中VOCs浓度超过设定值时，废气切换到吸附器B5进行吸附操作，吸附器A4 进行脱附操作。
所述蓄热室A6和蓄热室B7内装有陶瓷材料为载体的高温蓄热元件。所述蓄热室A6和蓄热室B7的废气出口管道汇总后与吸附器A4和吸附器B5之间通过脱附冷却器10、脱附风机 12连接。在脱附冷却器10与脱附风机12、蓄热室A6和蓄热室B7之间的管道上分别安装有温度检测仪表和脱附冷却调节阀11。通过调节脱附冷却调节阀11，控制冷却水的流量，以控制经过脱附冷却器10的废气温度。脱附冷却器10的冷却水采用除盐水。
所述脱附风机12与吸附器A4和吸附器B5顶端的脱附入口15相连，废气经过脱附风机 12，进入吸附器A4和吸附器B5，从吸附器A4和吸附器B5底端的脱附出口16流出，汇总后分别进入两个蓄热室入口17，经过蓄热室A6和蓄热室B7升温后进入燃烧室8进行热力燃烧脱除。燃烧室8安装有温度检测仪表和燃烧器9。所述燃烧器9与燃料管路和补燃空气管路相连。
在脱附冷却器10与脱附风机12之间安装有气体浓度检测仪表。所述脱附冷却器10出口管路分为两支，一支与吸附器A4和吸附器B5顶端的脱附入口15相连，一支与吸附器A4和吸附器B5顶端的吸附出口14管路汇总后进入烟囱。
装置运行过程：
所述吸附与RTO联合VOCs脱除装置运行主要分为吸附和脱附燃烧两个过程。
在吸附阶段，吸附器A4和吸附器B5以吸附器A4进行吸附操作，吸附器B5备用或脱附操作为例。当进入引风机1前的废气中VOCs浓度超过5000mg/m3时，废气经引风机1后进入蓄热室A6后，在燃烧室8进行热力燃烧后脱除VOCs；当进入引风机1前的废气中VOCs污染物浓度低于5000mg/m3时，废气经引风机1后，进入吸附器A4进行吸附脱除VOCs后，经烟囱排放。
当废气温度高于50℃时，吸附冷却调节阀3开启，通过控制冷却水的流量，使经过吸附冷却器2的废气温度不超过50℃，保证后续较高的吸附脱除效率。当废气中VOCs浓度超过设定值(一般为国家环保排放标准限值)时，可认为吸附器A4中活性炭已经接近饱和，需要脱附，此时废气切换到吸附器B5进行吸附操作，吸附器A4进行脱附操作。
在脱附燃烧操作阶段，脱附风机12开启，抽取蓄热室A6中的热风，进入吸附器A4顶端脱附入口15中，将其中活性炭所吸附的VOCs进行热脱附，含VOCs的高浓度废气从吸附器 A4底端脱附出口16流出，进入蓄热室B7的蓄热室入口17，在蓄热室B7内与其中的高温蓄热元件进行热交换后，气体被加热至800℃以上，进入燃烧室8的VOCs进行热力燃烧被脱除，同时产生大量热。燃烧后的气体经过蓄热室A6，与其中的蓄热元件进行热交换，气体温度降低，蓄热元件温度升高。当从蓄热室A6出来的气体温度高于300℃时，开启脱附冷却调节阀 11。通过调节阀门开度，控制冷却水的流量，使经过脱附冷却器10的废气温度不超过300℃，保证后续活性炭不自燃。从蓄热室A6出来的气体经过脱附冷却器10后的气体温度一般控制在200℃～300℃之间，再经过脱附风机12，进入吸附器A4，所述吸附器A4继续进行脱附操作。如此循环，当从蓄热室A6出来的废气中VOCs浓度低于设定值(一般为国家环保排放标准限值)时，不再进行脱附操作，将废气切换进入烟囱管路排放。
当吸附器B5中的活性炭吸附接近饱和，需要脱附时，废气切换到吸附器A4进行吸附操作，吸附器B5进行脱附操作。此时脱附风机12从蓄热室B7抽取热风，吸附器B5进行热脱附，脱附后含VOCs的高浓度废气从吸附器B5底端脱附出口16流出，进入蓄热室A6的蓄热室入口17，换热升温后进入燃烧室8进行热力燃烧而脱除VOCs，产生热量。高温气体与蓄热室B7的蓄热元件进行热量交换后，从蓄热室出口18出后来经过脱附冷却器10再次进入吸附器B5的顶端脱附入口15。如此循环，当从蓄热室B7出来的废气中VOCs浓度低于设定值(一般为国家环保排放标准限值)时，不再进行脱附操作，将废气切换进入烟囱管路排放。
按照上述步骤，进行吸附与脱附两个过程，同时进行吸附器A4、吸附器B5和蓄热室A6、蓄热室B7之间的切换，保证整个VOCs脱除过程可以进行连续操作。
当燃烧室8温度低于800℃时，通入燃料和补燃空气，开启燃烧器9，维持燃烧室8的温度始终高于800℃，保证废气中的VOCs能够充分进行热力燃烧而被脱除。