一种双向轮换气体净化装置及方法与流程

1.本发明属于气体吸附净化技术领域，特别涉及一种双向轮换气体净化装置及方法。


背景技术：

2.随着经济社会的发展，世界各国普遍认识到环境保护对可持续发展的重要性，纷纷制定各种环保政策，特别是大气污染物控制及排放方面，由此带来气体净化技术的急速发展。其中，利用多孔材料对气体进行吸附净化是一种重要的手段，例如，利用金属氧化物净化沼气中的杂质气体(h2o、h2s等)；利用活性炭净化垃圾焚烧炉尾气中的二噁英等。气体净化技术的关键因素之一是高效气体净化装置的开发，然而目前普遍应用的气体净化装置主要为固定床式气体净化器，具有不能连续运行、适应性窄、吸附剂更换麻烦且利用率低、自动化程度低等缺点。
3.为此，中国专利cn202740909u提出了一种带备用净化装置的空气净化器，即通过设置备用净化装置，以解决在更换净化器时，装置无法运行的问题。然而，此方法还是没从根源上解决装置不能连续运行，需要专业人士定期更换净化器的问题。中国专利cn212348245u在此基础上提出了同时带有备用净化设备和可再生净化设备的气体净化装置，即切换净化设备时，另一个净化设备能够进行再生，从而避免对净化设备进行更换。然而，此方法缺点是吸附材料的再生效果有限，不能更换吸附材料，装置的适应性窄。此外，二种装置的净化器均为传统的固定床式，没能解决从气体从一端进入，从另一端排出，存在入口段吸附剂利用效能高，出口段吸附剂利用效能低，吸附剂利用不充分的缺点。因此，亟需开发一种新型气体净化装置。


技术实现要素：

4.本发明克服了现有技术气体净化装置适应性窄、自动化程度低以及吸附剂利用不充分的缺陷，提供了一种双向轮换气体净化装置及方法，该装置结构设计简单、操作方便、运行稳定、自动化程度高，可有效实现沼气、燃煤烟气、工业燃烧炉尾气等混合气体的连续高效净化。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种双向轮换气体净化装置，包括气体入口、气体出口、气体管道、左下切断阀、左上切断阀、右下切断阀、右上切断阀、下行床和星型阀，其中：
6.所述气体管道为环形，包括上、下、左、右四个区域，所述气体管道下区域开有所述气体入口，所述气体管道上区域开有所述气体出口，所述气体管道左区域的左右两侧分别设有左安装口和左气体出入口，所述气体管道右区域的左右两侧分别设有右气体出入口和右安装口，所述左安装口和左气体出入口的上下方分别设有左上切断阀和左下切断阀，所述右安装口和右气体出入口的上下方分别设有右上切断阀和右下切断阀；
7.所述下行床布置于所述气体管道围成的环形中心空区域，包括预装区、吸附区和
待排区，所述预装区位于所述下行床的上部，外界输送的新鲜吸附剂首先进入预装区，所述吸附区紧接着预装区，位于所述下行床的中部，包括左仓室、右仓室、左气体进出口、右气体进出口和过滤网，所述左仓室和右仓室并列设置于所述吸附区的中间，所述左仓室和右仓室的上下端设有三角形导流板，左右端分别设有所述过滤网，所述左仓室的左侧设有所述左气体进出口，所述右仓室的右侧设有所述右气体进出口；所述左气体进出口与所述气体管道的所述左气体出入口相连，所述右气体进出口与所述气体管道的所述右气体出入口相连，所述待排区紧跟着所述吸附区，位于所述下行床的下部，所述待排区底部设置有排出口，所述排出口与所述星型阀相连，由所述星型阀控制吸附剂的排出。
8.优选的，所述左安装口和右安装口均设置有有气体检测设备，包括气体检测器和压力传感器。
9.优选的，所述左气体进出口和右气体进出口设有梯形收缩口。
10.优选的，所述过滤网为金属过滤网或尼龙过滤网，所述过滤网的网孔小于吸附剂的最小粒径。
11.优选的，所述切断阀为电磁阀或电动阀。
12.根据本发明的另一方面，提供了一种利用上述装置实现沼气、工业燃烧炉尾气等气体净化方法，包括以下步骤：
13.步骤一：根据待净化气体性质选择吸附剂，关闭星型阀，将吸附剂送入所述下行床直至充满所述下行床。
14.步骤二：开启左下切断阀和右上切断阀，关闭左上切断阀和右下切断阀，从所述气体入口通入待净化气体，气体经所述气体管道左区域的所述左气体出入口进入所述下行床，所述下行床内的吸附剂对气体进行吸附净化，净化后的气体从所述下行床的右气体进出口排出。
15.步骤三：监测所述下行床左右两侧气体进出口的压力差，当压力差达到5kpa，开启星型阀，将待排区吸附饱和的吸附剂由所述下行床下方的所述星型阀控制排出，从而使得吸附区的吸附剂落入待排区，预装区的吸附剂落入吸附区，同时向所述下行床预装区补充新鲜的吸附剂，然后关闭左下切断阀和右上切断阀，开启左上切断阀和右下切断阀，从而使得待净化气体从右至左流经所述下行床并被床内的吸附剂净化，直至监测到所述下行床左右压力差再次达到5kpa。
16.步骤四：重复上述步骤二和步骤三直至所有气体完成净化。
17.优选的，其特征在于，所述的待净化气体包括沼气、燃煤烟气、工业燃烧炉尾气。
18.优选的，所述吸附剂为沸石分子筛、金属氧化物、活性炭、活性炭纤维或热解炭中的至少一种。
19.优选的，所述吸附剂为颗粒状，且粒径为1
‑
10mm。
20.上述技术方案进行气体吸附净化，其有益效果如下所示：
21.1.装置设计紧凑合理，吸附剂利用彻底，气体吸附效果好：如果针对待净化气体仅仅从一个方向进行吹扫，容易出现一侧吸附剂利用效能高，另一侧吸附剂利用效能低的缺点，通过左右切换待净化气体流动方向，完全可以实现全部吸附剂的彻底利用。具体而言，主要通过以下方法实现设计目的：其一，本装置采用待净化气体横向流动，吸附剂纵向流动，使得气体与吸附剂接触更为均匀，减小了吸附区长度，克服了吸附剂与待净化气体同向
流动时，入口段吸附剂利用效能高，出口段吸附剂利用效能低的缺点；其二，下行床设计预装区、吸附区和待排区，待净化气体从一侧流经下行床时，气体净化主要在吸附区完成，当装置监测到吸附剂已吸附饱和时，吸附区的吸附剂并不是直接排出，而是首先进行待排区，然后切换待净化气体流动方向，装置设计可使得气体除了流经吸附区，也可绕流经过待排区，从而使得待排区中原吸附区另一侧可能未被充分利用的吸附剂再次被利用，解决了气体单侧流动，气体出口侧吸附剂未被充分利用的问题；其三，吸附区通过设计两个仓室，可以降低单一仓室的流动阻力，提高吸附效果；仓室的左右两侧加设过滤网，防止吸附剂被待净化气体吹出带走，同时也可起到使吸附剂被横向气体吹扫附着在过滤网上，延缓吸附剂下行速度，提高吸附剂的利用效能；其四，仓室的上下两侧设计三角形导流板，既可以引导吸附剂落入和排出左右仓室，也能够起到引导待净化气体从左右仓室的上下侧绕流经过预装区和待排区，减小流动死区，提高吸附剂的利用效能。
22.2.装置适应性广：本装置对待净化气体和吸附剂无特殊要求，可根据待净化气体性质选择吸附剂，可实现沼气、燃煤烟气、工业燃烧炉尾气等气体的吸附净化，装置适应性广。
23.3.装置可以长时间连续运行，操作简单、自动化程度高：本装置实时监测下行床左右两侧压差，通过电磁控制切断阀的开启与关闭，进而控制待净化气体流动方向，同时吸附剂的进入与排出也可通过电控实现，装置操作简单，自动化程度高，可长时间连续运行。
附图说明
24.图1为本发明实施例提供的双向轮换气体净化装置的结构示意图；
25.图2为图1所示双向轮换气体净化装置的下行床的剖视图；
26.[主要元件符号说明]
[0027]1‑
气体入口；2
‑
气体出口；3
‑
气体管道；31
‑
左安装口；32
‑
左气体出入口；33
‑
右安装口；34
‑
右气体出入口；4
‑
左下切断阀；5
‑
左上切断阀；6
‑
右下切断阀；7
‑
右上切断阀；8
‑
下行床；81
‑
左仓室；82
‑
右仓室；83
‑
左气体进出口；84
‑
右气体进出口；85
‑
过滤网；9
‑
星型阀。
具体实施方式
[0028]
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0029]
本发明针对现有的问题，提供一种双向轮换气体净化装置及方法，所述装置设计精巧，操作维护简单，自动化程度高，可实现沼气、燃煤烟气、工业燃烧炉尾气等多种气体的高效吸附净化。
[0030]
为了实现上述技术方案，如图1所示，本发明的实施例提供了一种双向轮换气体净化装置，包括气体入口1、气体出口2、气体管道3、左安装口31、左气体出入口32、右安装口33、右气体出入口34、左下切断阀4、左上切断阀5、右下切断阀6、右上切断阀7和下行床8；其中：
[0031]
所述气体管道3为环形，分为上、下、左、右四个区域，其中，所述气体管道3的下区域设有所述气体入口1，所述气体管道的上区域设有所述气体出口2，所述气体管道3的左区域中部管路的左右两侧分别设有所述左安装口31和左气体出入口32，所述气体管道3的右
区域中部管路的左右两侧分别设有所述右气体出入口34和右安装口33，所述左安装口31和左气体出入口32的上下两侧管路安装有所述左上切断阀5和左下切断阀4，所述右安装口33和右气体出入口34的上下两侧管路安装有所述右上切断阀7和右下切断阀6，作为可选方式，所述左安装口31和右安装口33安装有气体检测器和压力传感器，所述气体管道3围成的环形中心空区域布置有所述下行床8，所述下行床8的左右两侧分别与所述气体管道3的左气体出入口32和右气体出入口34相连。
[0032]
如图2进一步所示的双向轮换气体净化装置的下行床剖视图，包括预装区、吸附区和待排区，所述预装区位于所述下行床8的上部，外界输送的新鲜吸附剂首先进入预装区，所述吸附区紧接着所述预装区，位于所述下行床8的中部，包括左仓室81、右仓室82、左气体进出口83、右气体进出口84和过滤网85，所述左仓室81和右仓室82设置于所述吸附区的中间，所述左仓室81和右仓室82的左右两侧分别设有所述左气体进出口83和右气体进出口84，所述左气体进出口83和右气体进出口84分别设有梯形收缩口，所述左仓室81和所述右仓室82的左右侧安装有所述过滤网85，作为可选方式，所述过滤网85为金属过滤网或尼龙过滤网，其主要作用为防止吸附剂被待净化气体吹走带出所述下行床8，所述待排区紧跟着所述吸附区，位于所述下行床的下部，所述待排区底部设置有排出口，所述排出口下方还设有控制吸附剂排出的星型阀9。
[0033]
上述双向轮换气体净化装置的具体使用方法，包括如下步骤：
[0034]
步骤一：根据待净化气体性质选择吸附剂，关闭星型阀9，将吸附剂送入所述下行床8直至充满所述下行床。
[0035]
步骤二：开启左下切断阀4和右上切断阀7关闭左上切断阀5和右下切断阀6，从所述气体入口1通入待净化气体，气体经所述气体管道3的所述左气体出入口32进入所述下行床8，所述下行床8内的吸附剂对气体进行吸附净化，净化后的气体从所述下行床8的所述右气体进出口84排出。
[0036]
步骤三：监测所述下行床8左右两侧气体进出口的压力差，当压力差达到5kpa，开启星型阀9，将待排区吸附饱和的吸附剂由所述下行床8下方的所述星型阀9控制排出，从而使得吸附区的吸附剂落入待排区，预装区的吸附剂落入吸附区，同时向所述预装区补充新鲜的吸附剂，关闭左下切断阀4和右上切断阀7，开启左上切断阀5和右下切断阀6，从而使得待净化气体从右至左流经所述下行床8并被床内的吸附剂净化，直至监测到所述下行床左右压力差再次达到5kpa。
[0037]
步骤四：重复上述步骤二和步骤三直至所有气体完成净化。
[0038]
对于上述的本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识未作过多描述；各实施例采用递进的方式描述，各实施例中所涉及到的技术特征在彼此之间不构成冲突的前提下可以相互组合，各实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0039]
在本发明的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不应理解为对本发明的限制；除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上
述术语在本发明中的具体含义。
[0040]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为落入本发明的保护范围。