用于从气流中分离杂质的再生分离装置的制作方法

背景技术：

本发明涉及一种用于从气流(特别是一种工艺废气气流)中分离杂质的再生分离装置，并且尤其涉及一种转盘式再生分离装置。这种分离装置可以用于例如从含有溶剂的工艺废气中分离有机溶剂，例如用于工业表面处理厂。

传统的转盘式再生分离装置包括旋转分离单元，所述旋转分离单元包括：多个过滤块，其用于从在分离单元的径向方向上穿过过滤块的气流中吸附杂质；长方体外壳，其用于包含分离单元，在外壳的周壁与分离单元之间具有环形间隙。外壳具有设置在其周壁中的气流入口，该气流入口用于将气流引入到环形间隙中，并且分离装置进一步包括：再生系统，其用于通过再生流使旋转分离单元的过滤块再生，该再生流径向穿过过滤块以解吸吸附在其中的杂质。

如在us5,788,744a和us2018/0345205a1中所公开的，再生系统通常布置为与气流入口相对。本发明人发现，在这些传统的分离装置中，进入环形间隙的气流主要加载面对气流入口的旋转分离单元的前部，从而限制了分离单元的过滤效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种改进的转盘式再生分离装置，其具有更好的过滤效率。

该目的是通过独立权利要求的教导来实现的。本发明的特别优选的配置是从属权利要求的主题。

根据本发明，提供一种再生分离装置，该再生分离装置用于从气流中分离杂质，特别是从工艺废气气流中分离杂质，所述再生分离装置包括：旋转分离单元，所述旋转分离单元限定径向方向和周向方向，并且包括多个过滤块，该过滤块用于从在径向方向上穿过过滤块的气流中接收杂质；外壳，所述外壳用于包含旋转分离单元，在外壳的周壁与旋转分离单元之间具有环形间隙，其中，外壳具有设置在其周壁中用于将气流引入环形间隙中的气流入口；以及再生系统，所述再生系统用于通过再生流使旋转分离单元的过滤块再生，所述再生流在径向方向上穿过过滤块以去除接收在过滤块中的杂质，其中，气流入口和再生系统都定位在最大180度的同一圆周扇形区内。

将气流入口和再生系统都定位在最大180度的同一圆周扇形区内，即，定位在旋转分离装置的同一侧上，而不是彼此相对，为实现气流在环形间隙中的更均匀分布和旋转分离单元的过滤块的更均匀加载提供了各种可能性，从而导致分离单元的更好过滤效率，。提高过滤效率有助于减少杂质(例如有机溶剂)排放，并符合国家规定。

另外，建议的结构也为简化再生分离装置的结构提供了各种可能性。这种简化的结构降低了制造和维护的复杂性和成本。

气流入口和再生系统都定位在最大180度、优选地最大150度、更优选地最大120度的同一圆周扇形区内。在一些实施例中，它们定位在最大90度或最大45度的同一圆周扇形区内。在一些实施例中，它们相对彼此定位为在大约±5度之内。

优选地，再生流在与径向穿过过滤块的气流相反的径向方向上穿过旋转分离单元的过滤块。在这种情况下，再生流包括：再生流出口，其在面向外壳的周壁的分离单元的一侧上。因此，该再生流出口定位在与外壳周壁中的气流入口相同的最大180度的圆周扇形区内。

在旋转分离单元的过滤块中，包含在气流中的杂质(例如有机溶剂)在穿过过滤块时可以被物理附着。过滤块优选地被配置成吸附或吸收杂质等。为此目的，过滤块优选地包括活性炭、沸石或其他合适的过滤材料。再生流优选地是热空气，优选地在约140℃至450℃的温度范围内.

优选地，外壳是圆柱形外壳。圆柱形外壳能够使气流在环形间隙中的分布更均匀，从而导致分离单元的更好的过滤效率以及再生分离装置的简化的结构。

在一些实施例中，气流入口和再生系统可以在圆周方向上彼此重叠。在这种配置中，气流入口优选地被配置成将气流径向引入在外壳的周壁与旋转分离单元之间的环形间隙中。这样，再生系统(尤其是再生流出口)可以作为用于正面撞击的气流的分配器，使得气流进一步扩散到在分离单元与外壳的周壁之间的环形间隙中，从而导致气流通过过滤块的通道分布更均匀。

在一些其他实施例中，气流入口和再生系统可以布置成在圆周方向上彼此相邻。在这种配置中，气流入口优选地被配置成将气流在切向方向上引入在外壳的周壁与旋转分离单元之间的环形间隙中。由于切向流入的气流，气流不会正面撞击旋转分离单元，而是进一步流入在分离单元与外壳的周壁之间的环形间隙中，从而导致气流通过过滤块的通道分布更均匀。优选地，将气流在远离再生系统的切线方向上引入环形间隙中。这样，气流与再生流之间有更清晰的热分离，使得可以减少隔热措施。

在一些实施例中，外壳的周壁与旋转分离单元之间的环形间隙可以在径向方向上具有逐渐变窄的宽度，该宽度在远离气流入口的方向上变得更窄。优选地，这通过圆柱形外壳的圆柱轴线与旋转分离单元的旋转轴线彼此偏置来实现。由于环形间隙具有逐渐变窄的宽度，使气流进入过滤块的力在气流入口附近较低，并且随着距离气流入口的距离而增加。因此，气流进一步扩散到在分离单元与外壳的周壁之间的环形间隙中，从而导致气流通过过滤块的通道分布更均匀。

在一些实施例中，可以在气流入口中设置至少一个挡板以引导气流。优选地，根据气流入口的具体配置和位置，以一种方式引导气流，以支持以上讨论的效果，将气流进一步扩散到在分离单元与外壳的周壁之间的环形间隙中。

在一些实施例中，再生系统可以包括：再生流出口，其用于排出已穿过所述过滤块的所述再生流，所述再生流在所述圆周方向上被分成两个部分，用于排出第一部分再生流和第二部分再生流。优选地，该再生流出口包括被配置成以可变的方式控制两个部分的宽度的分配器。在例如us2017/0266606a1和us2018/0345205a1中详细公开了该配置的优选变体和效果。

在一些实施例中，旋转分离单元可以包括用于安装多个过滤块的转子保持架。结合本发明的构思，可以简化该转子保持架的结构。例如，与传统再生分离装置的转子保持架设计相比，它可以用较少的(例如仅三个)组件来制造。

在一些实施例中，旋转分离单元可以通过包括链条和链轮的驱动系统旋转。与例如通过在传统再生分离装置中经常使用的小齿轮驱动齿轮来驱动的齿轮底板相比，本发明的构思实现了这种简化的并且高效的驱动系统。

在一些实施例中，再生分离装置可以进一步包括冷却系统，该冷却系统用于引导冷却气流在径向方向上穿过过滤块，其中，该冷却系统在旋转分离单元的旋转方向上布置在再生系统与气流入口之间。通过该冷却系统，在再生过程之后，旋转分离单元的过滤块从升高的再生温度被冷却到适合从气流接收杂质的温度范围。

在一些实施例中，外壳可以仅包括两个门作为检查通道，其中，这两个门定位在与气流入口和再生系统相同的最大180度的圆周扇形区内。与传统再生分离装置相比，本发明的构思能够实现如此少量的检查通道，尤其是因为所有待检查的组件都布置在分离装置的同一侧上。

上述关于任何一个实施例的任何特征也可以与任何其他实施例或其他实施例的任何组合的一个或多个特征组合使用。

根据本发明的另一方面，一种用于从气流(特别是工艺废气气流)中分离杂质的系统包括根据本发明的以上讨论的再生分离装置和用于从再生流中提取杂质的清洁装置。

优选地，清洁装置被配置成用于再生热氧化(rto)、直接热氧化(to)、回热催化氧化(co)、再生催化氧化(rco)、冷凝等，或者包括具有燃烧装置的燃气轮机集合(gasturbineaggregate)，所述燃烧装置用于燃烧包含在再生流中的可燃成份。

本发明的上述再生分离装置和本发明的上述系统可以以特别有利的方式用于处理工件表面的工业表面处理厂中。优选地，它们可以用在喷漆厂对车辆部件(例如特别是车身)进行喷漆，其中有机溶剂应与喷漆废气分离。此外，本发明可以有利地用于清洁装载有可氧化污染物的排放气体/废气的所有情况，例如用于矿井气体、来自沼气或废物焚烧厂的废气、来自装载有少量voc的印刷厂或塑料加工厂的空气等。

附图说明

通过以下参考附图的描述，本发明的上述和其他特征将变得更明显，其中：

图1是示出根据本发明的再生分离装置的原理的示意性俯视图；

图2是示出作为比较的传统再生分离装置的原理的示意性俯视图；

图3是根据本发明第一实施例的再生分离装置的示意性俯视图；

图4是根据本发明第一实施例的再生分离装置的透视图；

图4a是根据本发明的图4的再生装置的变体的透视图；

图5示出了图4所示的再生分离装置的旋转分离单元的细节；

图6和图6a各自示出了分别在图4和图4a中所示的再生分离装置的旋转分离单元的驱动系统的细节；

图7是根据本发明第二实施例的再生分离装置的示意性俯视图；

图8是根据本发明第三实施例的再生分离装置的示意性俯视图；

图9是图8所示的再生分离装置的示意性透视图；以及

图10是根据本发明第四实施例的再生分离装置的示意性俯视图。

具体实施方式

首先，参考图1解释本发明构思的原理。为了更好地理解，还将本发明构思与图2所示的传统构思进行比较。

为了分离杂质(例如有机溶剂)，工艺废气气流(例如含有溶剂的喷漆废气)被引导到分离装置。在分离装置中被清洁的工艺废气气流被排出并作为所谓的清洁空气被输出到环境中，或返回到工艺中。

分离装置10是转盘式再生分离装置，其包括圆柱形外壳11，所述外壳具有周壁12和中心圆柱轴线13。分离装置10进一步包括旋转分离单元14，所述旋转分离单元包括多个过滤块15，并且具有旋转轴线19和旋转方向20。旋转分离单元14还限定了径向方向18r和周向方向18c。如图1所示，在外壳11的周壁12与旋转分离单元14之间形成环形间隙16。

外壳11包括：气流入口22，其用于将工艺废气气流23引入周壁12与旋转分离单元14之间的环形间隙16中。气流23从该环形间隙16在径向方向18r上穿过旋转分离单元14的过滤块15。旋转分离单元14的过滤块15被配置成从气流23吸附或吸收杂质。过滤块15可以包括例如活性炭或沸石作为过滤材料。过滤块15可以由挤压材料形成，并且可以包括例如在us5,693,123a中公开的平行流道。在穿过过滤块15之后，清洁空气经由气流出口24排出，所述气流出口例如定位在外壳11的顶侧的中间区域中。

如图1所示，分离装置10进一步具有再生系统，所述再生系统包括：再生流入口26，其用于引入再生流(例如热空气)27；和再生流出口28，其用于在再生流已穿过旋转分离单元14的过滤块15之后将该再生流排出。再生流入口26定位在例如外壳11的顶侧的中间区域中，并且再生流出口28定位在旋转分离单元14的外侧上，面向外壳11的周壁12。因此，再生流27在与径向穿过过滤块15的气流23相反的径向方向18r上穿过旋转分离单元14的过滤块15。再生流27解吸来自过滤块15的杂质，这些杂质已被过滤块15从气流23中吸附。

优选地，分离装置10进一步具有冷却系统，所述冷却系统包括用于引入冷却气流31的冷却气流入口30和用于排出冷却气流31的冷却气流出口32。冷却气流出口32定位在例如外壳11的顶侧的中间区域中，并且冷却气流入口32定位在旋转分离单元14的外侧上，面向外壳11的周壁12。因此，冷却气流31在与穿过过滤块15的再生流27相反的径向方向18r上穿过旋转分离单元14的过滤块15。冷却系统设置在再生系统旁边，特别是在旋转分离单元14的旋转方向20上的再生系统之后，以在再生过程之后冷却过滤块15。

如图1所示，分离装置10具有分离区s和再生区r以及冷却区c，每个区被配置成扇形，再生区r的面积的尺寸明显小于分离区s的面积，并且冷却区c的面积的尺寸小于再生区r的面积。分离装置10连续操作。即，旋转分离单元14及其过滤块15在旋转方向20上连续地一个接一个地通过分离区s、再生区r和冷却区c。

本领域技术人员已知此类再生分离装置的功能、操作和应用性(例如，参见us2017/0266606a1、us2018/0345205a1、us5,788,744a、us5,693,123a)。因此，这里省略对其更详细的描述。

根据本发明，气流入口22和再生系统(特别是再生流出口28)都定位在旋转分离单元14/分离装置10的同一侧上，即定位在最大180度的相同圆周扇形区内。如果存在，冷却系统(特别是冷却气流出口32)也与气流入口22和再生系统一样定位在旋转分离单元14/分离装置10的同一侧上。

气流入口22和再生系统26、28都定位在旋转分离单元14的同一侧上导致气流23更均匀地分布在环形间隙中，并且更均匀地加载到过滤块15中。因此，可以实现旋转分离单元14的更好的过滤效率。

为了进行比较，图2中示出了传统分离装置的构思。对应的组件用与图1中相同的附图符号加上撇号进行标记。

图1所示的本发明构思与图2所示的传统构思之间的主要区别在于外壳的设计以及再生系统和冷却系统的位置。在传统分离装置10'中，外壳11'形成为立方形的(而不是圆柱形的)。再生系统26'、28'和冷却系统30'、32'彼此相邻地布置在分离装置10'的与气流入口22'相对的一侧上(而不是定位在同一侧上)。因此，进入外壳11'的周壁12'与旋转分离单元14'之间的环形间隙16'的气流23'正面撞击分离单元14'，使得分离单元14'面向气流入口22'的前部比其后部加载/饱和更多杂质。

现在参见图3至图6，更详细地举例解释了本发明分离装置10的第一实施例。

在本实施例中，外壳11和旋转分离单元14彼此同轴地布置，即，外壳11的圆柱轴线13与旋转分离单元14的旋转轴线19彼此重合。因此，环形间隙16在整个圆周上具有恒定的宽度。

此外，在本实施例中，气流入口22与再生系统和冷却系统重叠。尤其是，再生流出口28和冷却气流入口30在圆周方向18c上定位在气流入口22的区域之内。结果，经由气流入口22进入环形间隙16的工艺废气气流23撞击再生流出口28和冷却气流入口30，使得其在两个方向上(在旋转分离单元14的旋转方向上和与旋转分离单元14的旋转方向相反的方向上)转移，更远地进入环形间隙16中。因此，气流23在环形间隙16中分布更均匀。

与传统分离装置相比，作为本发明构思的结果，可以在某些方面简化分离装置10的结构。

如图5所示，旋转分离单元14包括用于安装多个过滤块15的转子保持架38。该转子保持架38例如仅用三个组件38a、38b、38c制造。

此外，与需要例如大约四十八个密封件的传统设计相比，所需的垂直密封件的数量可以减少到例如十个。

如图4和图6所示，仅需要两个门36作为检查通道。由于所有入口22、30和出口28都布置在分离装置10的同一侧上，因此所有操作和停机维护都可以从分离装置10的一侧进行，从而使通道设计更简单。相比之下，在具有长方体外壳11'的传统分离装置10'中，需要多个检修舱口和门。

此外，可以简化用于使旋转分离单元14旋转的驱动系统的结构。如图6所示，驱动系统由链条44形成，所述链条被链轮45驱动，所述链轮被驱动机构46驱动。旋转分离单元14的转子保持架38由中心轴箱40和一些支撑轴承42支撑。驱动系统的该结构比例如传统分离装置中使用的小齿轮驱动的齿轮底板更简单。

上面讨论的图4和图6示例性地示出了本发明分离装置10的第一实施例的第一变体，其中，外壳11和旋转分离单元14安装在多边形底座34上，其中，底座34的边缘优选地从圆柱形外壳11的周壁12突出。此外，图4a和图6a示例性地示出了本发明分离装置10的第一实施例的第二变体，其中，外壳11和旋转分离单元14安装在圆形底座34上，其中，底座34的边缘可以位于圆柱形外壳11的周壁12下方或从其突出。

图7示意性地示出了根据本发明构思的分离装置10的第二实施例。

根据本实施例的分离装置10与第一实施例的不同之处在于，圆柱形外壳11的圆柱轴线13与旋转分离单元14的旋转轴线19偏置。因此，外壳11的周壁12与旋转分离单元14之间的环形间隙16在径向方向18r上具有逐渐变窄的宽度，该宽度在远离气流入口22的方向上变得更窄。

逐渐变窄的间隙16(特别是均匀地逐渐变窄的间隙16)改进了气流23朝向过滤块15的流动引导。在气流入口22附近的区域中，由于环形间隙16的相对大的宽度，流入分离单元14的过滤块15中的流体约束相当小。因此，气流23的较大部分被引导到环形间隙16中更远。气流23进入过滤块15中的均匀流动分布允许分离装置10的更有效操作。

图8和图9示意性地示出了根据本发明构思的分离装置10的第三实施例。

根据本实施例的分离装置10与第一实施例和第二实施例的区别尤其在于，气流入口22在圆周方向18c上与再生系统(入口26和出口28)和冷却系统(入口30和出口32)偏置，使得气流入口22和再生系统26、28定位在最大约45度的同一圆周扇形区中，并且气流入口22被配置成在切向方向(而不是正面)上将气流23引入环形间隙16中。环形间隙16在整个分离区上连续地逐渐变窄，从而使进入过滤块15中的气流23更均匀。

在本实施例中，气流23未撞击再生流出口28。因此，可以在“冷”过滤/吸附与“热”再生/解吸之间实现更清晰的热分离。因此，可以减少隔热措施。

图10示意性地示出了根据本发明构思的分离装置10的第四实施例。

根据本实施例的分离装置10与第三实施例的不同在于，在气流入口22中设置用于引导气流23的至少一个挡板50。通过该至少一个挡板50，可以影响和改进进入环形间隙16中和在环形间隙16中的气流23的流动引导，以实现进入过滤块15中的气流23的更均匀分布。

可选地，挡板50可以被配置成以可变的方式被控制。此外，可选地，气流入口23可以被配置成使得可以以可变的方式控制流动区域。

上面讨论的分离装置10的实施例可以用在包括用于从再生流27中提取杂质的清洁装置和分离装置10的系统中。例如，在us2017/0266606a1中公开了这样的系统。

在以上实施例中，再生系统包括：一个再生流出口28，其用于排出已经穿过过滤块15的整个再生流27。在实施例的变体中，再生流出口28可以在圆周方向18c上分成两个部分，用于排出第一部分再生流和第二部分再生流。在本配置中，再生流出口28优选地包括分配器，该分配器被配置成以可变的方式控制这两个部分的宽度。例如在us2017/0266606a1中详细讨论了这种再生系统的特征和效果。

上述实施例应理解为本发明实施例的说明性示例。鉴于本文的公开内容，本发明的其他实施例对于本领域技术人员将变得显而易见。本发明的范围不受以上讨论的示例性实施例的限制，而仅受以下权利要求的限制。

附图标记列表

10分离装置

11(圆柱形)外壳

1211的周壁

13圆柱轴线

14旋转分离单元

15过滤块

16环形间隙

18c圆周方向

18r径向方向

1914的旋转轴线

2014的旋转方向

22用于引入气流的气流入口

23气流，尤其是工艺废气气流

24用于排出清洁空气的气流出口

26用于引入再生流的再生流入口

27再生流

28用于排出再生流的再生流出口

30用于引入冷却气流的冷却气流入口

31冷却气流

32用于排出冷却气流的冷却气流出口

34底座

36作为检查通道的门

38转子保持架

38a,b,c转子保持架的部分

40轴箱

42支撑轴承

44链条

45链轮

46驱动机构

50挡板/空气引导板