一种安全高效的挥发性有机废气处理系统的制作方法

本实用新型涉及废气处理技术领域，更具体地，涉及一种安全高效的挥发性有机废气处理系统。

背景技术：

随着我国国民经济的飞速发展，工业排放的挥发性有机废气由于其量大、成分复杂等诸多因素对大气的污染日趋严重，已经越来越受到世界各国的广泛关注。催化燃烧反应技术是处理挥发性有机废气的一种方法。

常规的催化燃烧反应技术具有适用范围广、净化效率高、进气热值要求低等特点，但催化燃烧反应器在处理浓度过低的废气时，反应器会因为“熄火”无法运行。吸附床中使用的活性炭在脱附过程中，在高温下存在着火的风险，降低活性炭的再生质量，安全性能仍有待提高。挥发性有机废气燃烧产生的热量也没有得到充分利用，造成能源浪费。

技术实现要素：

本实用新型为克服上述现有技术所述的废气浓度低时熄火、燃烧不够彻底、存在着火风险和热量未充分利用的缺陷，提供一种安全高效的挥发性有机废气处理系统，提供的挥发性有机废气处理系统不易熄火，能够大概率降低着火风险，安全性能高，而且能够充分利用有机废气燃烧产生的热量。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种防火的挥发性有机废气处理系统，包括：

废气供应部件；

防火阀，所述防火阀的进气口与所述废气供应部件的出气口连通；

若干个并联设置的废气吸附装置，所述废气吸附装置设有吸附进气管、脱附进气管、吸附出气管和脱附出气管，所述吸附进气管、脱附进气管、吸附出气管和脱附出气管均设有吸脱附开关，所述吸附进气管与所述防火阀的出气口连通；所述吸附出气管的出气口设有第一排放管，所述第一排放管设有第一排放开关；

氮气保护系统，所述氮气保护系统的出气口与所述吸附出气管的出气口连通；

增压装置，所述增压装置的进气口与所述脱附出气管连通；

换热器，所述换热器设有废气进口、废气出口、热风进口和热风出口，所述换热器用于将热风与废气进行热交换，对废气进行预热；所述换热器的废气进口与防火阀的出气口、增压装置的出气口连通；

第一加热装置，所述第一加热装置的进气口与换热器的废气出口、增压装置的出气口连通；

催化燃烧反应器，所述催化燃烧反应器的进气口与第一加热装置的出气口连通；

第二加热装置，所述第二加热装置的进气口与催化燃烧反应器的出气口连通，所述第二加热装置的出气口与脱附进气管、换热器的热风进口连通。

本实用新型提供的挥发性有机废气处理系统通过废气吸附装置对有机废气进行吸附处理，然后再通过燃烧产生或第二加热装置产生的热风使废气吸附装置发生脱附得到脱附气，脱附气与废气供应部件提供的有机废气混合后进行燃烧处理。脱附气的浓度大于废气供应部件提供的有机废气的浓度，混合后的废气浓度适于催化燃烧反应器进行燃烧处理，催化燃烧反应器不易熄火。

而且，通过设置防火阀和氮气保护系统，能够大概率降低着火风险，保证活性炭的再生质量，显著提高整个系统的安全性能。

并且，混合废气在进入第一加热装置前，先进入换热器，混合废气通过换热器与燃烧后的热风进行热交换，从而实现对混合废气的预热，可以降低第一加热装置的能耗，如果温度足够甚至可以不启动第一加热装置，充分利用燃烧后的热风的热量，具有能量利用率高、节约能源的优点。

优选地，所述催化燃烧反应器内从进气口到出气口依次设有六层以上的催化剂床层，每层所述催化剂床层的两侧分别设有温度传感器。

催化燃烧反应器设有六层以上的催化剂床层，燃烧更加彻底。通过催化剂床层的温度传感器，及时感知催化剂床层的温度，若温度过高，则降低第一加热装置的加热功率；若温度过低，则升高第一加热装置的加热功率，使催化剂床层的温度保持在最佳范围内。

优选地，所述氮气保护系统包括依次连通的空气储罐、空气缓冲罐、用于制备氮气的吸附器、氮气缓冲罐和氮气储罐，所述吸附器的出气口与氮气缓冲罐的进气口之间设有单向阀；所述氮气储罐的出气口与吸附出气管的出气口连通。

空气储罐中的空气经空气缓冲罐后进入吸附器，从而分离得到氮气，制得的氮气经单向阀进入氮气缓冲罐，然后进入氮气储罐。氮气储罐中的氮气能够通过吸附出气管进入废气吸附装置，从而降低着火风险，保证活性炭的再生质量，显著提高整个系统的安全性能。

优选地，所述氮气保护系统还包括冷却器和过滤器，所述冷却器的进气口与空气储罐的出气口连通，所述冷却器的出气口与过滤器的进气口连通，所述过滤器的出气口与空气缓冲罐的进气口连通。

优选地，所述空气缓冲罐、氮气缓冲罐和氮气储罐均设有泄压阀。

优选地，所述废气供应部件包括引风机和过滤装置；所述引风机的进气口与废气源连通，所述引风机的出气口与过滤装置的进气口连通；所述过滤装置的出气口与防火阀的进气口连通。

优选地，还包括浓度调配器，所述浓度调配器的进气口与脱附出气管连通，所述浓度调配器的出气口与增压装置的进气口连通；

所述换热器的废气进口与防火阀的出气口、增压装置的出气口通过废气管道、脱附气管道和混合气管道连通，所述废气管道的进气口与防火阀的出气口连通，所述脱附气管道的进气口与增压装置的出气口连通，所述废气管道和脱附气管道的出气口与混合气管道的进气口连通，所述混合气管道的出气口与换热器的废气进口连通；所述废气管道设有废气开关和废气流量计；所述脱附气管道设有脱附气流量计；

所述第二加热装置的出气口与脱附进气管通过脱附热风管道连通，所述脱附热风管道设有脱附热风开关和脱附热风流量计；所述第二加热装置的出气口通过热风管道与换热器的热风进口连通，所述热风管道设有热风开关；

所述吸附出气管、脱附出气管、脱附气管道、混合气管道和第二加热装置的出气口均设有浓度传感器。

上述挥发性有机废气处理系统通过脱附热风开关、脱附热风流量计和第二排放开关调节脱附热风的流量，脱附热风进入待脱附的废气吸附装置中。依据脱附气管道和混合气管道的浓度传感器反馈的浓度，通过废气开关、废气流量计、浓度调配器、脱附气流量计从而调控混合废气的浓度，使混合废气的浓度处于更加适于催化燃烧反应器燃烧处理的浓度范围，更加不易熄火，燃烧更加彻底。

通过吸附出气管的浓度传感器判断吸附后的气体是否可以直接排放。通过脱附出气管道的浓度传感器判断脱附是否完成，如脱附完成，则可以用于吸附处理挥发性有机废气。通过第二加热装置的出气口的浓度传感器判断燃烧处理后的废气是否能够直接排放。

优选地，所述混合气管道设有混合气开关。

优选地，所述换热器的热风出口设有第二排放管，所述第二排放管设有第二排放开关。

优选地，所述第二加热装置的出气口设有第三排放管，所述第三排放管设有第三排放开关。

优选地，所述废气吸附装置的吸脱附开关均为电磁阀；所述挥发性有机废气处理系统还包括控制模块，所述控制模块与吸脱附开关电连接，所述控制模块与吸附出气管和脱附出气管的浓度传感器电连接。通过控制模块实现全自动控制废气吸附装置进行吸附或脱附。

优选地，所述控制模块为PLC控制器

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的挥发性有机废气处理系统通过吸附-脱附过程获得的有机废气浓度适于催化燃烧反应器进行燃烧处理，催化燃烧反应器不易熄火，还通过设置防火阀和氮气保护系统，保证活性炭的再生质量，显著提高整个系统的安全性能，而且通过换热器充分利用有机废气燃烧产生的热量，具有能量利用率高、节约能源的优点。另外，通过浓度调配器和系统各个开关的调节，使混合废气的浓度更加适于本实用新型中的催化燃烧反应器进行燃烧处理。

附图说明

图1为实施例1的挥发性有机废气处理系统的示意图。

图2为实施例1的挥发性有机废气处理系统的废气吸附装置的示意图。

图3为实施例2的挥发性有机废气处理系统的示意图。

图4为实施例2的挥发性有机废气处理系统的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

实施例1

一种挥发性有机废气处理系统，如图1～2所示，包括：废气供应部件1，防火阀K1，两个并联设置的废气吸附装置，氮气保护系统3，增压装置4，换热器5，第一加热装置6，催化燃烧反应器7和第二加热装置8。废气吸附装置包括第一废气吸附装置21和第二废气吸附装置22。

防火阀K1的进气口与废气供应部件1的出气口连通。

并联设置的第一废气吸附装置21和第二废气吸附装置22组成吸脱附系统2。第一废气吸附装置21设有第一吸附进气管211、第一脱附进气管213、第一吸附出气管212和第一脱附出气管214，第一吸附进气管211、第一脱附进气管213、第一吸附出气管212和第一脱附出气管214均设有吸脱附开关，第一吸附进气管 211与防火阀K1的出气口连通。第二废气吸附装置22设有第二吸附进气管221、第二脱附进气管223、第二吸附出气管222和第二脱附出气管224，第二吸附进气管221、第二脱附进气管223、第二吸附出气管222和第二脱附出气管224均设有吸脱附开关，第二吸附进气管221与防火阀K1的出气口连通。吸附进气管包括第一吸附进气管211和第二吸附进气管221。脱附进气管包括第一脱附进气管213和第二脱附进气管223。吸附出气管包括第一吸附出气管212和第二吸附出气管222。脱附出气管包括第一脱附出气管214和第二脱附出气管224。

第一吸附出气管212和第二吸附出气管222的出气口设有第一排放管91，第一排放管91设有第一排放开关K2。

氮气保护系统3的出气口与第一吸附出气管212和第二吸附出气管222的出气口连通。氮气保护系统3包括依次连通的空气储罐31、冷却器32、过滤器33、空气缓冲罐34、用于制备氮气的吸附器35、氮气缓冲罐36和氮气储罐37，吸附器35的出气口与氮气缓冲罐36的进气口之间设有单向阀；氮气储罐37的出气口与吸附出气管212和第二吸附出气管222的出气口连通。空气缓冲罐34、氮气缓冲罐36和氮气储罐37均设有泄压阀。

增压装置4的进气口与第一脱附出气管214和第二脱附出气管224连通。

换热器5设有废气进口、废气出口、热风进口和热风出口，换热器5用于将热风与废气进行热交换，对废气进行预热；换热器5的废气进口与防火阀K1的出气口、增压装置4的出气口连通。

第一加热装置6的进气口与换热器5的废气出口、增压装置4的出气口连通。

催化燃烧反应器7内从进气口到出气口依次设有六层的催化剂床层71，每层催化剂床层71的两侧分别设有温度传感器72；催化燃烧反应器72的进气口与第一加热装置6的出气口连通。

第二加热装置8的进气口与催化燃烧反应器7的出气口连通，第二加热装置7的出气口与第一脱附进气管213、第二脱附进气管223、换热器5的热风进口连通。

废气供应部件1包括引风机11和过滤装置12；引风机11的进气口与废气源连通，引风机11的出气口与过滤装置12的进气口连通；过滤装置12的出气口与防火阀K1的进气口连通。

废气吸附装置的吸附/脱附工作原理：

如果第一废气吸附装置21饱和了，不能再吸附处理废气，则需要对第一废气吸附装置21进行脱附，并替换第二废气吸附装置22进行吸附处理废气。此时，关闭第一吸附进气管211和第一吸附出气管212上的吸脱附开关，打开第一脱附进气管213和第一脱附出气管214上的吸脱附开关，第一废气吸附装置21进行开始进行脱附处理。打开第二吸附进气管221和第二吸附出气管222上的吸脱附开关，关闭第二脱附进气管223和第二脱附出气管224上的吸脱附开关，此时第二废气吸附装置22进行吸附。

本实用新型提供的挥发性有机废气处理系统通过废气吸附装置对有机废气进行吸附处理，然后再通过燃烧产生或第二加热装置8产生的热风使废气吸附装置发生脱附得到脱附气，脱附气与废气供应部件1提供的有机废气混合后进行燃烧处理。脱附气的浓度大于废气供应部件1提供的有机废气的浓度，混合后的废气浓度适于催化燃烧反应器7进行燃烧处理，催化燃烧反应器7不易熄火。

而且，使用的催化燃烧反应器7设有六层以上的催化剂床层71，燃烧更加彻底。通过催化剂床层71的温度传感器72，及时感知催化剂床层71的温度，若温度过高，则降低第一加热装置6的加热功率；若温度过低，则升高第一加热装置6的加热功率，使催化剂床层71的温度保持在最佳范围内。

并且，通过设置防火阀K1和氮气保护系统3，能够大概率降低着火风险。空气储罐31中的空气经冷却器32、过滤器33和空气缓冲罐34后进入吸附器35，从而分离空气得到氮气，制得的氮气经单向阀K7进入氮气缓冲罐36，然后进入氮气储罐37。氮气储罐37中的氮气能够通过吸附出气管进入废气吸附装置，从而降低着火风险，保证活性炭的再生质量，显著提高整个系统的安全性能。

混合废气在进入第一加热装置6前，先进入换热器5，混合废气通过换热器 5与燃烧后的热风进行热交换，从而实现对混合废气的预热，可以降低第一加热装置6的能耗，如果温度足够甚至可以不启动第一加热装置6，充分利用燃烧后的热风的热量，具有能量利用率高、节约能源的优点。

实施例2

本实施例为本实用新型的挥发性有机废气处理系统的第二实施例，如图3～4 所示，如图3所示，本实施例与实施例1的区别如下：

挥发性有机废气处理系统还包括浓度调配器41，浓度调配器41的进气口与第一脱附出气管214和第二脱附出气管224连通，浓度调配器41的出气口与增压装置4的进气口连通。

换热器5的废气进口与防火阀K1的出气口、增压装置4的出气口通过废气管道92、脱附气管道93和混合气管道94连通，废气管道92的进气口与防火阀 K1的出气口连通，脱附气管道93的进气口与增压装置4的出气口连通，废气管道92和脱附气管道93的出气口与混合气管道94的进气口连通，混合气管道94 的出气口与换热器5的废气进口连通。废气管道92设有废气开关K3和废气流量计L1。脱附气管道93设有脱附气流量计L2。混合气管道94设有混合气开关 K4。

第二加热装置7的出气口与第一脱附进气管213和第二脱附进气管223通过脱附热风管道95连通，脱附热风管道95设有脱附热风开关K5和脱附热风流量计L3。第二加热装置7的出气口通过热风管道96与换热器5的热风进口连通，热风管道96设有热风开关K6。

换热器5的热风出口设有第二排放管97，第二排放管97设有第二排放开关 K7。第二加热装置8的出气口设有第三排放管98，第三排放管98设有第三排放开关K8。

第一排放管91、废气管道92、脱附气管道93、混合气管道94、脱附热风管道95、热风管道96、第二排放管97和第三排放管道98组成本挥发性有机废气处理系统的管道系统9。

吸附出气管、脱附出气管、脱附气管道93、混合气管道94和第二加热装置 8的出气口依次设有第一浓度传感器N1、第二浓度传感器N2、第三浓度传感器 N3、第四浓度传感器N4、第五浓度传感器N5。

第一废气吸附装置21和第二废气吸附装置22的吸脱附开关均为电磁阀。挥发性有机废气处理系统还包括控制模块，控制模块与吸脱附开关电连接，控制模块还与吸附出气管和脱附出气管的第一浓度传感器N1和第二浓度传感器N2电连接。通过吸附出气管的第一浓度传感器N1判断吸附后的气体是否可以直接排放。通过脱附出气管的第二浓度传感器N2判断脱附是否完成，如脱附完成，则可以用于吸附处理挥发性有机废气。通过控制模块，实现第一废气吸附装置21 和第二废气吸附装置22自动进行吸脱附切换。控制模块为PLC控制器。

通过第二加热装置8的出气口的第五浓度传感器N5判断燃烧处理后的废气是否能够直接排放。

本实施例的挥发性有机废气处理系统通过脱附热风开关K5、脱附热风流量计L3、热风开关K6和第三排放开关K8调节进入待脱附的废气吸附装置的脱附热风的流量。依据脱附气管道93和混合气管道94的第三浓度传感器N3和第四浓度传感器N4反馈的浓度，通过废气开关K3、废气流量计L1、浓度调配器41 和脱附气流量计L2调控混合废气的浓度，使混合废气的浓度处于更加适于催化燃烧反应器7燃烧处理的浓度范围，催化燃烧反应器7更加不易熄火，燃烧更加彻底。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。