废气治理装置的制作方法

本发明属于工业废气净化领域，具体涉及一种废气治理装置。

背景技术：

随着经济的快速发展，工业废气排放量巨大，且排放行业众多，如涂装、石油化工、包装印刷、家具制造等均会产生工业废气排放。工业废气种类繁多、成分复杂、性质各异，而且不同行业废气排放特点不同，尤其涂装行业普遍存在漆雾颗粒和有机废气共存的现象。常见的大气污染治理技术分为两大类，一是回收法，二是销毁法。回收法主要针对有回收利用价值的废气组分，而没有回收利用价值的废气往往采用销毁法，将废气直接进行销毁去除。常见的回收法包括：吸附法、吸收法、冷凝法和膜分离法等。常见的销毁法包括：吸附法、直接燃烧法、催化燃烧法、蓄热式热力氧化法和蓄热催化氧化法等。吸附法是采用吸附材料对废气进行吸附净化，待吸附材料饱和后需进行更换，而更换下来的吸附材料是危险废弃物，必须交由有资质的单位进行处置，因此该技术的运行维护费用较高，或者为吸附设备配置脱附系统，将吸附饱和的吸附材料进行脱附再生，这样一来，设备的初期投资费用较高。蓄热式(催化)氧化法适用于废气持续排放的工况，且初期投资和运行维护费用较高。

针对现行各种技术在各自处理低浓度、大风量的含颗粒污染物工业废气污染时存在的设备投资大、运行成本高、去除效率低等问题，出现了一种转轮浓缩+催化燃烧组合净化的工业废气组合处理工艺，但是现有的这种组合净化系统占地面积较大、余热未充分利用、使用范围有限，且预处理效率不高，影响后续废气治理的效果。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对现有转轮浓缩技术处理工业废气存在的设备效率低、占地面积较大、余热未充分利用的问题，提供一种新型的利用转轮浓缩吸附和脱附的废气治理装置。

本发明采用如下技术方案实现：

废气治理装置，包括依次对接连通的预处理段、吸附浓缩段以及脱附净化段；

所述预处理段与连接废气收集系统的装置入口对接，内部包括若干级过滤模块，对废气中颗粒物进行过滤；

所述吸附浓缩段包括对废气进行吸附净化的浓缩转轮，所述预处理段的出口与浓缩转轮的吸附区对接，所述浓缩转轮的出口端对接至系统风机，并通过系统风机连接的排气筒对净化后的废气进行排放；

所述脱附净化段包括换热器、脱附风机和催化燃烧机组；

所述预处理段的出口还与浓缩转轮的冷却区对接，并在所述冷却区和预处理段出口之间设置冷却区切换阀，所述冷却区的出口端对接至脱附净化段的换热器后，回流连接至所述浓缩转轮的脱附区对浓缩转轮进行脱附，脱附后的废气连接至脱附风机，并通过脱附风机输送至催化燃烧机组，所述催化燃烧机组的出口直接连接至排气筒以及通过换热器的换热介质通道连接至排气筒。

进一步的，所述过滤模块包括金属丝网过滤模块、dpa过滤模块、板式精密除雾模块、板式活性炭净化模块、f5级过滤模块、f6级过滤模块、f9级过滤模块、h10级过滤模块以及滤筒过滤模块中的至少两种。

进一步的，所述催化燃烧机组内部包括换热区、加热区和催化燃烧区，所述换热区内部包括分别连接催化燃烧入口和催化燃烧出口的换热区升温通道和换热区降温通道，所述加热区和催化燃烧区相互连通，所述换热区升温通道单独连通至加热区，所述换热区降温通道单独连通至催化燃烧区。

进一步的，所述催化燃烧机组内部的换热区位于底部，所述加热区位于换热区上方两侧，所述催化燃烧区位于加热区中间；

所述换热区内部采用平行的板式换热结构，内部的换热区升温通道和换热区降温通道交替错开设置，其中，所述换热区升温通道底部全部与催化燃烧入口连通，顶部统一汇接至加热区底部的换热区废气升温出口，所述换热区降温通道底部全部与催化燃烧出口连通，顶部统一汇接至催化燃烧区底部的换热区尾气降温入口。

进一步的，所述催化燃烧机组的外壁设有保温层。

进一步的，所述催化燃烧机组的催化燃烧区顶部设置有泄爆口。

在本发明的废气治理装置中，所述预处理段内还设有第一温度传感器，所述预处理段的箱体上设有第一新风入口和第一新风阀，所述第一温度传感器与第一新风阀反馈控制连接。

进一步的，所述浓缩转轮的脱附区和换热器之间还设有第二温度传感器，所述吸附浓缩段的箱体上设有与浓缩转轮的冷却区对接的第二新风入口和第二新风阀，所述第二温度传感器与第二新风阀反馈控制连接。

进一步的，所述浓缩转轮的脱附区和脱附风机之间还设有检测脱附气体浓度的浓度传感器，所述脱附净化段的箱体上设有对接至脱附风机的第三新风入口和第三新风阀，所述浓度传感器与第三新风阀反馈控制连接。

进一步的，所述催化燃烧机组的出口设有第三温度传感器，所述催化燃烧机组的出口与换热器之间通过比例调节阀连接，所述第三温度传感器与比例调节阀反馈控制连接。

本发明具有如下有益效果：

1)高效预处理，采用高精度多级过滤模块，对废气进行中高精度过滤，使得进入吸附浓缩段的颗粒物粉尘浓度≤1mg/m³。

2)占地面积小，本发明的预处理段箱体和废气浓缩净化段箱体、废气脱附净化段箱体间采用一体化设计，且预处理段采用模块化设计，结构紧凑、占地面积小。

3)余热充分利用，催化燃烧装置出来的气体温度往往高达一两百度，本发明通过在其后设置换热器，将催化燃烧装置出来的高温气体的余热予以充分利用，对冷却区出口气体进行换热升温，以预热冷却区出口气体送入脱附区，对浓缩转轮脱附区的吸附材料进行脱附。

4)催化燃烧净化采用防中毒高效低温催化剂，在较低温度(200-300℃)下达到较高净化效率(≥95％)，且能耐受卤素等组分。

5)适用范围广，可以适应各种含颗粒污染物及有机废气组分和浓度的变化、波动。

6)灵活性和通用性强，本发明预处理段采用同一尺寸的模块化设计，可灵活增减模块数量，也可进行不同过滤方式的组合。

由上所述，本发明集预处理、废气吸附浓缩、脱附净化于一体，结构紧凑、占地面积小、净化效率高、能耗低、运行成本低，可广泛应用于中小风量、低浓度及浓度波动废气的净化，设备维护方便快捷，具有广泛的应用价值。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的废气吸附装置的流程框图。

图2为实施例中的废气吸附装置的一种预处理段内部布置方案。

图3为实施例中的废气吸附装置的另一种预处理段内部布置方案。

图4为实施例中的催化燃烧机组内部结构示意图。

图5a、5b为实施例中的催化燃烧机组换热区的外部示意图。

图6为实施例中的催化燃烧机组换热区的俯视图。

图7为实施例中的催化燃烧机组换热区的左视图。

图8为实施例中的催化燃烧机组换热区的右视图。

图中标号：1-废气收集系统，2-装置入口，3-第一新风入口，4-第一新风阀，5-第一温度传感器，6-预处理段箱体，7-预处理段，8-吸附浓缩段箱体，9-冷却区切换阀，10-浓缩转轮，11-第二新风阀，12-浓度传感器，13-第二新风入口，14-脱附净化段箱体，15-系统风机，16-排气筒，17-换热器，18-比例调节阀，19-第二温度传感器，20-第三温度传感器，21-脱附风机，22-催化燃烧机组，23-第三新风阀，24-第三新风入口，25-装置出口，26-检修门；

61-过滤模块安装板，62-g2级金属丝网过滤模块，63-dpa过滤模块，64-板式精密除雾模块，65-板式活性炭净化模块，66-f6级过滤模块，67-h10级过滤模块，68-f5级过滤模块，69-滤筒过滤模块，70-f9级过滤模块；

211-泄爆口，212-吊耳，213-保温层，214-加热区，215-催化剂，216-催化燃烧区，217-换热区，218-催化燃烧出口，219-催化燃烧入口，220-换热区废气升温出口，221-换热区尾气降温入口，222-换热区升温通道，223-换热区降温通道。

具体实施方式

实施例

参见图1，图示中的流程框图介绍了本发明的废气吸附装置的具体实施方案，该装置整体包括一体化连接的预处理段箱体6、吸附浓缩段箱体8和脱附净化段箱体14，其中预处理段箱体6内部设置对废气进行过滤的预处理段7，吸附浓缩段箱体8内部设置对废气进行吸附净化的吸附浓缩段，主要采用浓缩转轮10进行废气吸附净化，脱附净化段箱体14内部设置对净化后的废气进行排放的系统风机15和排气筒16，以及对浓缩转轮10进行脱附的脱附净化段，具体包括脱附风机21、催化燃烧机组22和换热器17。

各个箱体内部的预处理段、吸附浓缩段以及脱附净化段之间依次连通，具体方案如下：预处理段箱体6与连接废气收集系统1的装置入口2对接，废气收集系统1为现有废气收集设备，本实施例在此不做过多说明，在预处理段箱体6的内部设置多级过滤模块安装板61，通过过滤模块安装板61安装多级不同的过滤模块，对废气中颗粒物进行多级过滤。

结合参见图2和图3，其展示了两种预处理段7的过滤模块的布置方案，其中，图2中的预处理箱体6是针对粘性漆雾颗粒污染物的工况采用六级组合过滤方式，具体的过滤模块包括分别安装在过滤模块安装板61上的g2级金属丝网过滤模块62、dpa过滤模块63、板式精密除雾模块64、板式活性炭净化模块65、f6级过滤模块66、h10级过滤模块67。

图3的预处理箱体6时针对粉尘或快干式漆雾颗粒物的工况采用四级组合过滤方式，具体的过滤模块包括分别安装在过滤模块安装板61上的g2级金属丝网过滤模块62、f5级过滤模块68、滤筒过滤模块69、f9级过滤模块70。无论是图2还是图3中的预处理段结构，其预处理段箱体6的箱体表面均设有检修门26，便于对内部过滤模块进行检修更换。g2级金属丝网过滤模块62都要配置喷淋系统，可进行反冲洗，确保可长期稳定使用；喷淋系统直接采用自来水喷淋(针对易冲洗的粉尘颗粒等)，也可根据工况添加药剂，如针对粘性漆雾颗粒物，可在喷淋水中添加漆雾捕捉剂或漆雾改性消黏剂，将漆雾的粘性予以去除，使其无法黏附在过滤模块上，以免造成过滤模块的堵塞，影响过滤模块的使命。预处理段箱体6内的各种过滤模块尺寸一致，确保通用性，可根据工况灵活增减模块数量，以及进行不同过滤方式的组合。过滤模块安装板61间距为300mm或400mm，也可根据具体工况进行调整。两种过滤组合方式都能确保进入浓缩转轮的颗粒物浓度≤1mg/m³。

吸附浓缩段箱体8内部的浓缩转轮10具有吸附区、冷却区和脱附区，其中浓缩转轮10的吸附区与预处理段箱体6的出口通过管路直接连通，经过预处理段过滤净化后的废气可以直接进入浓缩转轮10的吸附区，通过浓缩转轮内部的吸附材料对废气进行吸附净化。浓缩转轮10的出口端对接至脱附净化段箱体14内部的系统风机15，由系统风机15提供废气从废气收集系统1到预处理段箱体到浓缩转轮10的气流负压，然后通过系统风机15将经过净化后的废气进入与系统风机出风口对接的排气筒16，排气筒16与装置出口25连接，从装置出口25进行达标排放。

同时，预处理段箱体6的出风口还并联一条管路对接至浓缩转轮10的冷却区，并在该并联管路上设置冷却区切换阀9，该冷却区切换阀9常态为关闭状态。浓缩转轮10的冷却区的出口端通过管路对接至脱附净化段箱体14内的换热器17后，利用换热器17对该部分气体进行换热升温，然后通过管路回流连接至浓缩转轮10的脱附区，通过切换打开冷却区切换阀9，利用通过预处理后的废气加热对浓缩转轮10进行脱附，浓缩转轮10的脱附区出口端通过管路连接至脱附净化段箱体14内的脱附风机21，利用脱附风机21提供脱附过程中的负压，并将脱附后的废气输送到与脱附风机21连接的催化燃烧机组22内，将脱附出来的高浓度废气进行催化燃烧净化。催化燃烧机组22的出口分出两条管路，其中一条管路直接连接至排气筒16，将催化燃烧净化后的废气进行达标排放，另外一条管路连接至换热器17的换热介质通道，利用废气催化燃烧产生的余热对脱附气体进行加热，换热后的气体通过管路再次连接至排气筒16进行排放。

浓缩转轮10可采用盘式转轮或者筒式转轮，浓缩转轮10内部的吸附材料可采用沸石分子筛、活性炭或大孔吸附树脂，关于浓缩转轮10的具体结构和工作原理属于常规现有技术，本实施例在此不对其具体结构进行说明。

在本实施例的废气治理装置中，预处理段箱体6的装置入口2处还设有第一温度传感器5，预处理段箱体6上设有第一新风入口3和第一新风阀4，第一新风阀4采用电控阀门，第一温度传感器5与第一新风阀4的控制模块反馈连接，通过第一温度传感器5检测进入预处理段箱体的废气温度，如果温度过高，则控制第一新风阀4打开通入部分的新风混合降低废气温度。

浓缩转轮10的脱附区和换热器17之间的管路上还设有第二温度传感器19，吸附浓缩段箱体8上设有与浓缩转轮10的冷却区对接的第二新风入口13和第二新风阀11，第二新风阀11采用电控阀门，第二温度传感器19与第二新风阀11的控制模块反馈连接，通过第二温度传感器19检测换热器换热后进入浓缩转轮10进行脱附的气体温度，如果进行脱附的气体温度过高，则控制第二新风阀11打开通入部分新风与预处理段的废气一同混合，降低脱附气体温度。可以看出，冷却区的冷却风来源有两种，一是直接利用进气废气，二是利用外部新风，即打开第二新风阀11，由第二新风入口13补冷风，两种冷却方式由冷却区入口切换阀9进行切换。

浓缩转轮10的脱附区和脱附风机21之间的管路上还设有检测脱附气体浓度的浓度传感器12，脱附净化段箱体14上设有对接至脱附风机21进风口的第三新风入口24和第三新风阀23，第三新风阀23采用电控阀门，浓度传感器12与第三新风阀23的控制单元反馈连接，通过浓度传感器12检测脱附后的废气浓度，如果进入催化燃烧机组的脱附废气浓度过高，则控制第三新风阀23打开通入部分新风与脱附废气进行混合，降低脱附废气的浓度。

催化燃烧机组22的出口设有第三温度传感器20，催化燃烧机组22的出口与换热器17之间的管路上设置比例调节阀18，比例调节阀18为电动阀门，可调节进入换热器17的气流开度，通过第三温度传感器20检测催化燃烧后的烟气温度，当烟气温度过高时，可以通过调大比例调节阀18的开度来平衡分别进入换热器17和直接通过排气筒排放的风量。

结合参见图4-8，本实施例的催化燃烧机组22包括换热区217、加热区214和催化燃烧区216，在换热区217内部设置有换热区升温通道222和换热区降温通道223，其中换热区升温通道222与催化燃烧机组22的催化燃烧入口219连通，换热区降温通道223与催化燃烧机组22的催化燃烧出口218连通，同时换热区升温通道222单独连通至加热区214，换热区降温通道223单独连通至催化燃烧区216，加热区214和催化燃烧区216相互连通，加热区214内部设有对加热部件，催化燃烧区216内部通过催化剂抽屉设置催化剂215，便于催化剂215安装及更换，本实施例的催化剂215采用防中毒低温高效催化剂，如云南省贵金属新材料控股集团有限公司或杭州凯明催化剂股份有限公司的抗卤素催化剂，也可采用多种催化剂进行组合使用。进入脱附后的废气从催化燃烧入口219进入换热区217进行换热预热，然后通过换热区升温通道222进入加热区214进行加热升温，达到催化燃烧温度的废气进入催化燃烧区216，在催化剂215的存在条件下，进行低温高效氧化净化，而后生产无毒无害的高温气体，净化后的气体进入换热区217的换热区降温通道223，利用催化燃烧后的烟气热量对换热区升温通道内的废气进行预热，最后从催化燃烧出口218排出，气体流动方向如图4中的箭头所指方向所示。

本实施例的催化燃烧机组22内部，换热区217位于机组底部，加热区214位于换热区217上方两侧，催化燃烧区216位于加热区214的中间。换热区217内部采用平行设置的板式换热结构，包括若干平行的换热通道，换热区升温通道222和换热区降温通道223按照这些平行通道交替错开设置，其中，换热区升温通道222底部全部与催化燃烧入口219连通，顶部统一汇接至加热区214底部的换热区废气升温出口220，进入催化燃烧机组内部的废气沿加热区升温通道222向上进入加热区214内部，换热区降温通道223底部全部与催化燃烧出口218连通，顶部统一汇接至催化燃烧区216底部的换热区尾气降温入口221，催化燃烧后的高温烟气沿换热区降温通道223向下进入换热区，与换热区升温通道222内部的废气流向相反。气体升温流动方向如图6-8中双线箭头所指方向所示，气体降温流动方向如图6-8中单线箭头所指方向所示。

为了避免催化燃烧机组22内部的温度外泄，催化燃烧机组22的外壁设有保温层213，在催化燃烧机组22的顶部对称设有吊耳212，便于催化燃烧机组22的吊装，催化燃烧机组22顶部对应催化燃烧区216的位置还设有泄爆口211，防止催化燃烧区216内部因为高温高压发生爆炸。

以上仅为本发明具体实施案例说明，不能以此限定本发明的权利保护范围。凡根据本发明申请权利要求书及说明书内容所作的等效变化与修改，皆在本发明保护的范围内。