同时处理VOCs和废活性炭的处理装置和净化系统的制作方法

本技术涉及大气污染和固体污染控制领域，具体而言，涉及一种同时处理vocs和废活性炭的处理装置和净化系统。

背景技术：

1、vocs是大气污染物的主要来源之一，不但会导致光化学反应，而且是臭氧和细颗粒物(pm2.5)污染的重要前体物。其防治技术可分为源头控制和末端治理，在末端治理中吸附法、燃烧法、生物净化法是常用的技术。其中吸附法和生物净化法对低浓度vocs气体比较适应，而中高浓度的vocs废气末端治理技术应用最广泛的是直接燃烧法(to)、蓄热式热氧化法(rto)和蓄热式催化氧化法(rco)等技术装置。为实现节能目的，rto装置和rco装置主要由转换阀、蓄热室及燃烧室组成。实际应用中，蓄热室多采用两室或多室。rto装置一般燃烧温度在760℃～1020℃，对燃烧器的材质要求高，投资较大，能耗和操作费用高且超温情况下容易产生热nox二次污染物；若vocs废气中含有芳烃及氯代芳烃，则在高温下燃烧易产生多环芳烃、二噁英等致癌物质。rco装置则是在rto装置的蓄热床上增加了铂、钯等贵技术催化剂层，催化剂降低了vocs氧化初始活化能，从而降低燃烧温度，只需预热至350℃～500℃，不会产生nox等二次污染。但rco装置所用催化剂价格昂贵、资源有限可持续性差，且对所处理的vocs中杂质含量尤其是硫含量要求极为严格，否则催化剂将中毒失活。

2、实际应用中，大多数to/rto/rco装置因vocs废气浓度不够高，在燃烧过程中往往需要消耗一定量的天然气等能源来补充热量以维持系统正常运转。另一方面，在一些产生低浓度vocs废气的工业园区，许多低浓度、非连续性的vocs废气气源都采用活性炭或活性焦等吸附剂来降低vocs废气的浓度从而实现vocs废气的达标排放。经过多次再生后的吸附饱和的活性炭/活性焦吸附剂因微孔结构破坏失效而成为危废，处理起来不仅花费一笔额外的危废处理费用，而且大量的废活性炭/废活性焦本身潜含的能量得不到有效回收，造成资源损耗和能量损耗，不利于低碳经济的发展。

3、此外，在工业园区往往还有各种水处理装置也需要用到活性炭吸附剂，同样面临着废活性炭的处理问题。因此，亟需开发出一种安全性高、能耗低、治理效率高、经济可行性强的vocs废气和含vocs活性焦炭的装置系统，以便于在一个区域内把高、中、低浓度vocs废气和废活性炭统筹考虑，形成系统解决方案，推动产业园区的绿色低碳发展。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种同时处理vocs和废活性炭的处理装置和净化系统，其能够把不同浓度的vocs废气净化到10mg/nm3以下，实现vocs废气超低排放的目的，同时亦可处理各种废活性炭或废活性焦，不仅解决了废活性炭/废活性焦等固体危废污染问题，还可使处理装置的燃料消耗降低，甚至不消耗燃料反过来产生水蒸汽热源。

2、本实用新型的实施例是这样实现的：

3、第一方面，本实用新型提供一种同时处理vocs和废活性炭的处理装置，其包括变径限定流化床反应器，所述变径限定流化床反应器包括变径限定流化床反应器下部的密相段和变径限定流化床反应器上部的稀相段，所述稀相段和所述密相段连接，且所述密相段的直径小于所述稀相段的直径；

4、还包括用于添加废活性炭和/或催化剂的加料器、分离器和过滤器，所述加料器与所述变径限定流化床反应器的所述密相段连接，所述分离器和过滤器均设置于所述变径限定流化床反应器的所述稀相段，并与所述稀相段连接，且所述分离器与所述过滤器连通。

5、在可选的实施方式中，所述处理装置还包括使得含氧气体、燃料气和vocs气体均匀分布在所述变径限定流化床反应器内的气体分布器，所述气体分布器设置于所述变径限定流化床反应器的密相段，并与其连接。

6、在可选的实施方式中，所述处理装置还包括对vocs进行换热加热的换热器，所述换热器的出口与所述变径限定流化床反应器的vocs气体进口连通，所述过滤器的出口与所述换热器的进气口连通。

7、在可选的实施方式中，所述处理装置还包括卸剂罐，所述卸剂罐与所述变径限定流化床反应器的密相段连通，以收集废弃的催化剂。

8、在可选的实施方式中，所述处理装置还包括向所述变径限定流化床反应器内通入含氧气体的压缩机，所述压缩机与所述变径限定流化床反应器的进气口连通。

9、在可选的实施方式中，所述处理装置还包括增压机，所述增压机的两端分别于所述压缩机和所述过滤器连通。

10、在可选的实施方式中，所述变径限定流化床反应器的vocs进气口、含氧气体的进气口以及燃料气的进气口不在一个位置。

11、在可选的实施方式中，所述处理装置还包括取热器，所述取热器设置于所述变径限定流化床反应器的密相段。

12、在可选的实施方式中，所述处理装置还包括vocs缓冲罐，所述vocs缓冲罐与所述换热器连通。

13、第二方面，本实用新型提供一种净化系统，其包括前述实施方式任一项所述的同时处理vocs和废活性炭的处理装置。

14、本实用新型实施例的有益效果是：该处理装置具有以下优点：(1)可以同时处理vocs废气和废活性炭两种污染物，活性炭氧化燃烧放出的热量直接补充给低浓度vocs废气氧化燃烧，可有效减少现有技术处理vocs废气所需要的天然气等能源。同时，在催化剂的作用下氧化燃烧温度控制在500℃～690℃，可以保证催化剂长周期运行而不失活。

15、(2)变径限定流化床反应器的密相流动床层始终保持大量催化剂颗粒处于流化运动状态，氧化燃烧放出的热量能瞬时被催化剂固体颗粒吸收并传递到整个反应器床层，从本质上保证了床层温度均匀分布，消除了因局部过热超温而产生热nox和二噁英等二次污染物的现象。

16、(3)通过设置分离器和过滤器能有效将催化剂和活性焦炭颗粒限定在反应器内部，保证了vocs废气和活性焦炭氧化燃烧后排放的净化气体固体颗粒pm远远低于国家标准规定的废气排放指标。

技术特征：

1.一种同时处理vocs和废活性炭的处理装置，其特征在于，其包括变径限定流化床反应器，所述变径限定流化床反应器包括变径限定流化床反应器下部的密相段和变径限定流化床反应器上部的稀相段，所述密相段和所述稀相段连接，且所述密相段的直径小于所述稀相段的直径；

2.根据权利要求1所述的同时处理vocs和废活性炭的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括使得含氧气体、燃料气和vocs气体均匀分布在所述变径限定流化床反应器内的气体分布器，所述气体分布器设置于所述变径限定流化床反应器的密相段，并与其连接。

3.根据权利要求1所述的同时处理vocs和废活性炭的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括对vocs进行换热加热的换热器，所述换热器的出口与所述变径限定流化床反应器的vocs气体进口连通，所述过滤器的出口与所述换热器的进气口连通。

4.根据权利要求1所述的同时处理vocs和废活性炭的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括卸剂罐，所述卸剂罐与所述变径限定流化床反应器的密相段连通，以收集废弃的催化剂。

5.根据权利要求1所述的同时处理vocs和废活性炭的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括向所述变径限定流化床反应器内通入含氧气体的压缩机，所述压缩机与所述变径限定流化床反应器的进气口连通。

6.根据权利要求5所述的同时处理vocs和废活性炭的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括增压机，所述增压机的两端分别与所述压缩机和所述过滤器连通。

7.根据权利要求1-6任一项所述的同时处理vocs和废活性炭的处理装置，其特征在于，所述变径限定流化床反应器的vocs进气口、含氧气体的进气口以及燃料气的进气口不在一个位置。

8.根据权利要求1-6任一项所述的同时处理vocs和废活性炭的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括取热器，所述取热器设置于所述变径限定流化床反应器的密相段。

9.根据权利要求3所述的同时处理vocs和废活性炭的处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括vocs缓冲罐，所述vocs缓冲罐与所述换热器连通。

10.一种净化系统，其特征在于，其包括权利要求1-9任一项所述的同时处理vocs和废活性炭的处理装置。

技术总结
本技术涉及大气污染和固体污染控制领域，具体而言，涉及一种同时处理VOCs和废活性炭的处理装置和净化系统。处理装置其包括变径限定流化床反应器、用于添加废活性炭和/或催化剂的加料器、分离器和过滤器，加料器与变径限定流化床反应器的密相段连接，分离器和过滤器均设置于变径限定流化床反应器的稀相段，并与稀相段连接，且分离器与过滤器连通。该装置能够把不同浓度的VOCs废气净化到10mg/Nm<supgt;3</supgt;以下，实现VOCs废气超低排放的目的，同时亦可处理各种废活性炭或废活性焦，不仅解决了废活性炭/废活性焦等固体危废污染问题，还可使处理装置的燃料消耗降低，甚至不消耗燃料反过来产生水蒸汽热源。

技术研发人员：张安民,张政学,闫龙
受保护的技术使用者：上海仟工能律科技有限公司
技术研发日：20230428
技术公布日：2024/3/12