一种能源回收型废气处理装置的制作方法

本实用新型涉及一种工业废气处理的技术解决方案，尤其涉及一种具备能源回收、主动节能调解能力的废气处理装置。

背景技术：

随着人们对环境保护的意识和标准日渐提高，催生环保相关行业迅速增长。各种新风环保净化技术也不断的应用到各行各业。目前针对工业生产过程中的各种废气处理方案较多，主要有喷淋过滤、活性炭吸附、催化燃烧、光氧催化分解、等离子催化分解、滤网过滤、静电吸附等。而各种方案各自具由明显的优缺点，因而根据污染物气体的组分，需要配置不同的净化方案进行综合化处理。但常规做法是按照最大净化需求量配置，自调节能力较差，具体列举如下。

1、传统的废气净化处理装置，主要针对相应国标或地方标准进行净化处理，处理直接达到相关排放标准即可。通常在净化效率上要求并不是很高，如《大气污染物排放标准》中规定1/2级一般颗粒物排放浓度为120mg/m³，但是如要达到优的空气指标，则一般颗粒物排放浓度是需要低于35μg/m³，之间相差甚大（此处以颗粒物为例，但不限于颗粒物一种）。为了保证设备投入成本和使用成本，一般不会采用过高的净化等级。

2、现有废气处理系统往往忽略了实际使用过程的便捷度以及能耗问题。如uv光氧催化分解法，虽然降解产物为水和二氧化碳等无毒或低毒产物，也没有耗材及二次污染物产生，但是其电耗较大，运行成本较高，变相提高了碳排放。

3、对于控制系统来说，一般针对不同废气处理方案独立运行且电路较复杂，对于使用者来说，容易发生忘记开设备或功能段启动不齐全，又或者忘记关设备，造成能源浪费。

4、传统废气处理系统运行过程中，针对处理前后的废气参数一般无检测，或检测数据单一，导致系统实际使用过程中不能够起到真正的净化、优排作用，实际成为了应付环保检查的摆设物品。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的旨在提出一种能源回收型废气处理装置，解决废气处理系统能耗控制优化、操作便利、多应用环境推广的问题。

本实用新型实现上述目的的技术解决方案是，一种能源回收型废气处理装置，基于新风口、排风口及其间的通风管路和风机搭接构成，其中通风管路包括室内环境中各自独立而设的回风管和新风管，回风管上分布设有两个以上的回风口，新风管上分布设有两个以上的送风口，其特征在于包括：

一体式废气净化单元，接设于回风管后段中且配置有至少包含uv光氧催化分解、低温等离子体净化、活性炭吸附、滤网过滤的组合净化段和分级电控箱；

热回收单元，在临近新风口的新风管、临近排风口的回风管交错处配置有热交换器；

监测单元，具有数个用于检测气流参数的复合型传感器组，各个复合型传感器组独立设于一体式废气净化单元前后管路、新风口、排风口、送风口、回风口，所述气流参数包含气流中污染物浓度、颗粒浓度、室内温湿度、室外温湿度及两种以上组合；

旁通管路，设有绕接一体式废气净化单元的第一通风支管和短接热回收单元外向的第二通风支管，且新风口、排风口及各通风支管上分布设有独立受控启闭的阀门；

及中央控制箱，具有接线互连的可编程处理器、人机交互界面、输入端口和输出端口，其中输入端口对接监测单元并接收各传感器所在部位气流参数的信号，输出端口分路对接分级电控箱、热回收单元和所有阀门。

上述能源回收型废气处理装置，进一步地，所述一体式废气净化单元中，uv光氧催化分解的净化段中设有10-16组均匀分布的uv灯，各组uv灯接入分级电控箱并独立受控启闭驱动。

上述能源回收型废气处理装置，进一步地，所述一体式废气净化单元中沿气流方向，在低温等离子体净化段之后交替分布设有臭氧催化还原网和蜂窝活性炭网，在靠近废气入口处依次设有粗效滤网、普通活性炭网，在靠近废气出口处设有h11滤网。

上述能源回收型废气处理装置，进一步地，所述一体式废气净化单元前后管路及其内部分净化段设有若干温度烟雾警报探头，且所有温度烟雾警报探头与输入端口信号对接。

上述能源回收型废气处理装置，进一步地，所述热回收单元中至少设有间壁式换热器、蓄热式换热器或热电半导体换热器中的一种，且热电半导体换热器的电控驱动端与中央控制箱的一路输出端口相对接。

上述能源回收型废气处理装置，进一步地，所述第一通风支管的一端与回风管、一体式废气净化单元的废气入口相接为三通，第一通风支管的另一端与排风口、一体式废气净化单元的废气出口相接为三通，且回风管与废气入口的连通向设有第一阀门，回风管与第一通风支管的连通向设有第二阀门，废气出口设有第三阀门；新风口设有第四阀门，排风口设有第五阀门，所述第二通风支管相接于第四阀门、第五阀门偏内侧的新风管、回风管之间连通，且第二通风支管设有第六阀门。

上述能源回收型废气处理装置，进一步地，所述中央控制箱通讯接入云平台，并远程交互包括监测单元气流参数、废气处理模式、各净化段驱动参数、风机驱动参数的数据或控制信号。

应用本实用新型废气处理的技术解决方案，具备实质性特点和进步性：该装置完善了管道各处的气流质量状态监测，并基于此提供自主控制的参数依据，使得各个净化段在废气处理中更准确地输出匹配的组合方式及其对应的运行参数、功率；而结合多路旁通循环，在解决废气防污染排放的同时实现了不同等级的能源回收目的，节省了装置能耗。

附图说明

图1是本实用新型废气处理装置应用于研磨加工场景下优选实施例的结构示意图。

图2是图1所示优选实施例中一体式废气净化单元的内部结构示意图。

图3是图1所示优选实施例的局部放大结构示意图。

图4是本实用新型装置于全新风废气处理模式下运行的状态简图。

图5是本实用新型装置于全新风循环模式下运行的状态简图。

图6是本实用新型装置于平衡送风循环模式下运行的状态简图。

图7是本实用新型装置于内循环模式下运行的状态简图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握，从而对本实用新型的保护范围做出更为清晰的界定。

有鉴于前述现有废气处理系统在处理方式上缺乏灵活性，且处理过程与能效利用率脱钩，造成能耗过大等诸多不足，本设计人针对废气处理现成方案中可被优化的部分积极加以研究创新，并提出了一种能源回收型废气处理装置，通过优化系统管路布置及管路中的气流监控，提高各种方法针对不同废气的综合处理效率和能源利用效率，同时便于作业人员上手及多应用环境推广。

为全方位兼顾细节地展示本设计创新的结构特征，先结合图1所示来理解其技术概述。该种能源回收型废气处理装置，按常规最基础的结构配置包括室内1环境下布设的通风管路2及其上分布而设新风口3、排风口4、送风口或回风口，当然还包括用于驱动管路中气流朝特定流向提供动力的风机。其中通风管路2包括室内环境中各自独立而设的回风管21和新风管22。该回风管21上分布设有两个以上的回风口23，该回风口通常分布于室内环境的较远端，并从大范围覆盖整个室内环境回收废气；而该新风管22上分布设有两个以上的送风口24，该送风口通常分布于较近端，以扩散方式向室内环境换气。从突破该传统结构配置的装置结构改良来看，主要涉及以下几个主要功能单元。

第一、作为废气处理的核心功能单元之一，接设于回风管21后段中的一体式废气净化单元5。根据常规工业生产环境中产生废气的不同主要成分，灵活配置并组合多个不同净化方式的净化段，例如，针对甲醛、苯系物等污染物，配置uv光氧催化分解段、低温等离子净化段、活性炭段；而针对烟尘颗粒，则配置布袋式除尘过滤段等。其中电控实现功能的净化段还分别接入分级电控箱，从而调节净化功能所需、适配净化要求的输出功率。

第二、作为本实用新型引入创新功能之一的热回收单元，其在临近新风口3的新风管22、临近排风口4的回风管21交错处配置有热交换器6。该热交换器的可选种类较多且均为流质非接触式，可以包括被动式热转移的间壁式换热器、蓄热式换热器，或者主动式回收热量的热电半导体换热器，且热电半导体换热器的电控驱动端与中央控制箱的一路输出端口相对接。

第三，装置完善而设的监测单元，具有数个用于检测气流参数的复合型传感器组，各个复合型传感器组独立设于一体式废气净化单元前后管路、新风口、排风口、送风口、回风口。此处监测单元所用的并非单一检测项目的普通传感器，而是选用高精度的复合型传感器组，其配置有：honeywellhpm系列pm2.5&pm10传感器，honeywellscthwa43sns温湿度传感器，winsonmh-410dco2传感器，dwyerms-111压差变送器，华控hs-fg08风速传感器等，其中气流参数包含气流中污染物浓度、颗粒浓度、室内温湿度、室外温湿度及两种以上组合，以此作为进行废气处理各净化段控制、运行模式切换、故障判断的参考依据。

第四、作为本实用新型引入创新功能之二的旁通管路，设有绕接一体式废气净化单元5的第一通风支管81和短接热回收单元外向的第二通风支管82，且新风口、排风口及各通风支管上分布设有独立受控启闭的阀门83，其主要用于在不同环境情况下改善调整室内气流的循环路径，甚至在一体式废气净化单元维护或室内环境尚可的情况下可以绕道循环换气。

第五、中央控制箱9，作为常规此类废气处理系统控制器的升级，其具有接线互连的可编程处理器、人机交互界面、输入端口和输出端口（未图示细化）。该中央控制箱作为工业系统控制的基础硬件，主要用于数据处理和信息交互，例如各种小型工控主机、工控pc均可适用。其中输入端口对接监测单元并接收各传感器所在部位气流参数的信号，而输出端口分路对接分级电控箱、热回收单元和所有阀门，籍此实现切换工作模态。

为理解该装置结构改良在工作环境下新风换气并节能减排的实现方式，以下针对一间恒温恒湿研磨工作室进行废气处理的实施例，沿用图1至图3所示的结构示意图，细节详述其特征。该装置配置有一台主动式热交换器和一台综合废气处理的一体式废气净化单元。

首先、从能源回收的角度来理解，该热交换器6通过专线92接入中央控制箱并受控进行主动换热。关于中央控制箱控制信号的输出方式和时段后文详述，本部分旨在说明通过该热交换器，无论装置处于何种运行模式下，均能高效回收随回风管排出气流中的热能，并从新风管源头加热其中的新鲜空气，由此能够显著降低室内空调负荷，减少能源浪费。并且该部分能源回收定位接近于室内外换气的临界点，既能有效防止室内热量外排，又能使得换气过程受极端恶劣冷热天气下室外温湿度的影响变小。

其次，从废气处理的角度来理解，该一体式废气净化单元5以下简称净化单元，其主要用于针对研磨工作室空气中的污染成分进行综合净化。为此，如图2所示的内部结构示意图可见（实际视角方向与图1、图3所示相反），该净化单元配置了较为齐全的多处理方式的净化段。具体从废气入口5a至废气出口5b，依次设有粗效滤网51、普通活性炭网52、uv光氧催化分解段53、二氧化钛催化网54、低温等离子净化段55、臭氧催化还原网56、蜂窝活性炭网57、臭氧催化还原网56、h11高效滤网58。并且，上述uv光氧催化分解段53中配置设有阵列状均匀分布的16组uv灯，各组uv灯接入分级电控箱并独立受控启闭驱动。利用uv光氧催化分解技术和低温等离子净化技术相结合，能产生大量臭氧并对恶臭及有机废气具有强氧化性，从而生成水和二氧化碳等无毒或低毒分子，能有效清除气态异味污染物。但臭氧本身如果浓度过高也将成为大气污染的威胁，故在后端设置多道针对臭氧的催化还原网，从而保证通过净化单元外排的空气不会形成二次污染。而且，蜂窝活性炭网还可吸附固定住少量未能完全分解的大分子有机物及臭氧，增加其滞留时间，使其分解为无害的小分子，而后自然脱附。而通过靠前设置的粗效滤网和靠尾设置的高效滤网能有效拦截颗粒污染，拦截率有望提高达99.9%以上，保障排气中颗粒物浓度达到优级，更有利于净化后的空气回收再利用。

此外，于该净化单元内腔一角集成设有分级电控箱59，可以实施为足够组数的开关箱体。该分级电控箱59通过专线91接入中央控制箱9并协同控制输出驱动信号，可以开关该uv灯用于净化作业的组数，当污染强度偏高时可以采取全开uv灯分解污染物，当污染强度小到可被忽略时则可以将uv灯全部关闭，具体启闭组数和状态灵活适配、以此类推。

而且，该一体式废气净化单元5前后管路及其内部分净化段设有若干温度烟雾警报探头，且所有温度烟雾警报探头与输入端口信号对接。从而保障设备正常有序地运行，在意外及故障发生时，能够及时报警、切断电源，保证生产安全。

再者，上述旁通管路如图3所示更具体地，其中第一通风支管81的一端与回风管21、一体式废气净化单元的废气入口5a相接为三通，第一通风支管81的另一端与排风口4、一体式废气净化单元的废气出口5b相接为三通，且回风管21与废气入口5a的连通向设有第一阀门83a，回风管21与第一通风支管81的连通向设有第二阀门83b，废气出口5b处设有第三阀门83c；新风口3设有第四阀门83d，排风口4设有第五阀门83e，而第二通风支管82相接于第四阀门、第五阀门偏内侧的新风管22、回风管21之间连通，具体位于热回收单元与第四、第五阀门之间，且第二通风支管82设有第六阀门83f。由此，在不同的废气处理对象状态和室内外温湿度状态下通过控制各个阀门的启闭，可以改变通风管路中的流向，切换装置运行模式（以下详述），从而优化能源消耗。

最后，上述中央控制箱除具备工控主机的基础功能：包括传感信号接入、对净化效率及温湿度等参数进行检测，人机交互输入编程、预设阈值，依据相关参数和设定程序实施调整系统运行模式，面向各单元输出控制信号，呈现系统运行状态等之外，还可以通过互联网通讯接入云平台，并远程交互包括监测单元气流参数、废气处理模式、各净化段驱动参数、风机驱动参数的数据或控制信号。

基于上述实施例的硬件介绍，以下通过该装置不同状态下各运行模式的实用性特征，进一步理解其由于传统废气处理装置的优点。从技术原理来看，该装置利用监测单元实时监控多点分布的气流参数，利用一体式废气净化单元以组合净化方式分解污染物并滤除烟尘颗粒，利用热回收单元以非混合方式对回风管中能源回收再利用于新风管，并利用中央控制箱预设一组以上阈值并自行计算、控制切换不同的废气处理模式。

第一、全新风废气处理模式，作为一种常规运行模式适用于室外温湿度环境适宜的气候条件，而针对加工作业的室内异味及污染状况较严重，特定污染物超标的情况下。该气流循环路径必须经过一体式废气净化单元，且完全利用室外新鲜空气和室内余热实现能源回收的新风换气。该模式的运行条件可以通过新风口和室内回风口各点所设传感器的气流参数汇总，并由中央控制箱判断介于所预设的阈值区间后得出。由此通过输出端口控制开启第一、第三、第四、第五阀门、关闭第二、第六阀门，从而关断两个通风支管，室内废气从回风口收集、沿回风管经一体式废气净化单元除味除尘处理、经热回收单元回收能量后，由排风口向室外排放，而室外空气沿新风管经热回收单元后向室内送风；其中根据一体式废气净化单元两端所设的传感器所得的气流参数，适配其中uv光氧催化分解段、低温等离子净化段的启闭状态和运行功率，达到净化处理要求的前提下实现能效优化。该模式下，能有效提高异味及污染气体的稀释速率，并将处理达标后的气体高空排放；同时回收排气中的热量（或者冷量，以室内作业要求环境指标为定），降低室内空调系统的能耗。

第二、全新风循环模式，针对性地适用于室外温湿度环境适宜的气候条件，且该加工作业的室内异味严重，但全无污染物超标或污染物浓度极低的情况下。该气流循环路径则可以绕过一体式废气净化单元，其余同全新风废气处理模式，而中央控制箱的系统判断依据也如上所述通过与污染物浓度的下限阈值比较得出。由此通过输出端口控制开启第二、第四、第五阀门、关闭第一、第三、第六阀门，从而接通第一通风支管并关断第二通风支管，室内废气从回风口收集、沿回风管和第一通风支管绕开一体式废气净化单元、经热回收单元回收能量后，由排风口向室外排放，而室外空气沿新风管经热回收单元后向室内送风。该模式下净化设备保持待机状态，在节省能耗的同时有效延长了各净化段中相应耗材的使用寿命，能有效提高异味的稀释速率，其余同上。

第三、平衡送风循环模式，针对性地适用于室外天气状态较恶劣，例如pm2.5浓度较高，气温相对极端或暴雨；而加工作业的室内异味及污染状况较严重，特定污染物超标的情况下。该气流循环路径必须经过一体式废气净化单元，且利用处理后的空气部分回收利用、与另一部分室外新鲜空气和室内余热实现能源回收的新风换气。该模式运行条件为新风口的室外气流参数介于常规值与上限阈值之间，其判断过程省略。通过输出端口控制开启第一、第三阀门，关闭第二阀门，部分开启第四、第五、第六阀门，从而关断第一通风支管并部分接通第二通风支管、新风口和排风口。其中部分开启的范围根据室外空气质量优劣而定，回收利用处理后空气的比例与室外空气优质程度成反比。室内废气从回风口收集、沿回风管经一体式废气净化单元除味除尘处理、经热回收单元回收能量后，一部分通过排风口向室外排放，另一部分通过第二通风支管与室外空气汇流入新风管，再沿新风管经热回收单元后向室内送风。该模式下降低了新风负荷，并提高了能源的回收利用率。

第四、内循环模式，针对室内废气污染并不是非常严重或经处理后可以达到较优水平，以及室内人员分布密度较低，二氧化碳浓度水平较低时，不需要额外引入新风。或者相对室外为极端恶劣天气，污染严重、温湿度极端等情况，为避免外界空气对室内空气造成污染影响，适用该模式。通过输出端口控制开启第一、第三、第六阀门，关闭第二、第四、第五阀门，从而控制关断第一通风支管、新风口和排风口并完全接通第二通风支管，室内废气从回风口收集、沿回风管经一体式废气净化单元除味除尘处理、经热回收单元回收能量后，直接通过第二通风支管返回新风管，再沿新风管经热回收单元后向室内送风。

综上关于本实用新型废气处理装置的实施例详述可见，本方案较之于传统此类系统具有诸多优点，逐条分述如下。

该装置中配置有多组空气参数监测模块，实时监测装置及室内外各处的工作状态，并为控制主机自动控制提供参数依据，保证了安全性和工作效率。

该装置设置有多路旁通循环，针对不同室内外环境状态和空气质量，切换不同的循环路径，提高了灵活性及实用性，并实现各不同等级的能源回收目的，在解决企业污染净化的同时节省了能耗。

该装置由中央控制箱进行控制，可做设备联动控制，净化系统启动与室内机台联动，也可手动控制，其启停模式采用一键启动，在完成初始系统设定后不需要操作人员进行额外复杂的操作；运行过程中，根据各处气流参数变化，自行调整运行模式及运行功率，并可连接云平台，实现远程数据监测与分析，并不断更新各运行参数，实现更优的能源管理。

该装置中的净化单元采用自由组合式结构设计，可依据净化需求自由组合各种不同功能的净化段，并由中央控制箱控制，可依据净化效果调整设备的净化段及各自的输出功率，既可保证净化效率，又能够有效降低能耗。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。