一种微波高能降解不同浓度VOCs有机废气的装置的制作方法

一种微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置
技术领域
1.本实用新型涉及环保技术领域，特别是涉及一种微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置。


背景技术：

2.目前，vocs有机废气的治理方法根据处理废气的浓度分为：中、低浓度治理技术和高浓度治理技术。中、低浓度治理的技术主要有光催化氧化法(含微波低温光催化氧化法)、生物法、等离子法及活性炭等方法。处理风量大、高浓度的vocs有机废气时主要采用rto(高温直接燃烧法)、rco(高温催化燃烧法)。然而实际生产运行中废气浓度大小波动非常之大，若采用中低浓度治理技术，浓度较高时，存在着处理效率低或者安全隐患的问题。若采用高浓度技术，浓度较低时，废气需要转变成小风量、更高浓度的废气，才易于进行处理，工艺复杂，投资高。目前为适应不同浓度废气治理，主要采用不同工艺及不同设备进行组合技术处理，这些处理方法在应用范围以及应用领域都有一定局限性。鲜有一种技术路线的工艺设备适应于不同浓度vocs有机废气。
3.综上所述，目前亟需设计一种克服上述及问题的微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，本实用新型提供了一种微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置，以解决现有技术中废气浓度波动带来的废气处理效率低、工艺复杂、投资高或安全隐患等问题。依托微波高能降解技术为核心，创造性提出一种可同时覆盖微波低温光催化氧化技术、微波rco(微波高温催化燃烧法)技术和微波rto(微波高温直接燃烧法)技术的方法，并研发相应一体化的微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置。
5.为了实现上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：
6.一种微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置，其包括：
7.厢房式一体化撬，其左右侧壁上分别设有进气管和出气管，所述进气管上设有浓度成分检测系统；
8.外壳，其通过结构框架安装于所述厢房式一体化撬的内部，所述进气管和出气管分别穿设于所述外壳的两侧；
9.内壳，其设在所述外壳的内部，所述内壳的腔体通过两个相互套接的分隔套筒划分为三个密封的环形腔，三个所述环形腔由外至内分别为低温腔室、中高温腔室以及高温腔室，所述低温腔室、中高温腔室以及高温腔室内分别设置催化载体；
10.进出气切换装置，其用于切换所述进气管和出气管与三个不同的腔室的连通，且能根据所述浓度成分检测系统检测到的气体浓度将所述进气管和出气管分别与对应的腔室连通；
11.还包括设于所述外壳侧壁的微波发生器组件以及设在所述内壳内的微波切换装置，所述微波切换装置用于切换连通所述微波发生器组件与三个不同的腔室；
12.所述微波发生器组件、微波切换装置以及浓度成分检测系统分别与设在所述厢房式一体化撬侧壁的控制系统电性连接。
13.优选的，所述进出气切换装置包括固定设在所述外壳上下两端的出气固定座和进气固定座，所述出气固定座和进气固定座的内部分别开设通气道，所述通气道靠近所述内壳的一侧间隔设有三个分别对应在三个腔室下端的切换口，两个所述通气道的外端分别与所述进气管和出气管密闭相连；
14.所述进气固定座的下端设有旋转电机，所述旋转电机的输出轴穿过所述进气固定座与所述内壳的下端中心固定连接；
15.所述低温腔室、中高温腔室以及高温腔室的上下两端分别设有导气孔一，三个腔室上的导气孔一分别在径向上错开设置，所述旋转电机带动所述内壳旋转不同角度时，任一所述切换口与其对应的腔室上的所述导气孔一上下连通。
16.优选的，所述微波发生器组件包括设在所述厢房式一体化撬内壁上的微波激励源以及周向间隔设在所述外壳侧壁的磁控管，所述磁控管的微波发射口嵌设在所述外壳的侧壁。
17.优选的，所述微波切换装置包括均匀间隔开设在所述内壳侧壁的微波穿孔、均匀间隔穿设在所述内壳与最外层的所述分隔套筒之间的微波导管一以及均匀间隔穿设在所述内壳与最内层的所述分隔套筒之间的微波导管二，所述微波导管一将所述内壳的外侧与所述中高温腔室相连通，所述微波导管二将所述内壳的外侧与所述高温腔室相连通；
18.所述微波穿孔、微波导管一以及微波导管二在周向上错开设置，所述内壳旋转不同角度时，所述微波穿孔、微波导管一以及微波导管二可分别与所述磁控管的微波发射口相对应。
19.优选的，所述高温腔室内设置高温催化载体，所述高温催化载体与所述高温腔室的侧壁之间设置隔热保温层。
20.优选的，还包括设于所述出气管上的安全溢流阀以及气体安全报警器，所述气体安全报警器与所述控制系统电性连接。
21.优选的，所述进气管上还安装有过滤器、阻火器；
22.所述过滤器和阻火器分别与所述控制系统电性连接。
23.优选的，所述进气管和出气管上均安装有压力变送器和温度变送器；
24.所述压力变送器和温度变送器分别与所述控制系统电性连接。
25.优选的，还包括于所述厢房式一体化撬的外壁上的设备检修口和配电箱，所述控制系统安装在所述配电箱内。
26.优选的，所述厢房式一体化撬的底部设置撬装底座。
27.与现有技术相比，本实用新型产生的有益效果主要体现在：
28.本实用新型的微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置，其创新点在于：
29.1、本实用新型充分利用了微波在不同载体及不同温度区间上产生的不同特性。通过对有机废气进行按浓度进入不同腔体进行分级处理，将设备集成为一体化，适用各种复杂工况及不同浓度的废气，提高微波高能降解不同浓度vocs有机废气的整体效率。
30.2、本实用新型中低温腔室内采用微波低温光催化氧化技术，其克服了有极紫外灯废气处理过程中能量过低、短波紫外产生效率低的问题，以及设备需要根据不同处理能力进行重复设计的问题。利用微波能量驱动紫外灯发生光催化效应，对废气具有快速催化降解效果，可对中低浓度废气进行彻底的处理和净化并完全达标排放。
31.3、本实用新型中中高温腔室内采用微波rco(微波高温催化燃烧法)技术，其规避了传统催化燃烧法催化剂催化效果不稳定，受风速、温度等影响较大，废气浓度波动较大，会造成催化剂超温失活等现象。而且克服了传统催化燃烧废气处理设备耗能高、结构复杂的缺点。
32.4、本实用新型中高温腔室内采用微波rto(微波高温直接燃烧法)技术，其利用了微波的热效应和非热效应，以微波能加热，无需预热，瞬间升温，无热惯性，无明火，随时启动随时应用。克服了传统燃烧方式的火焰温度高，易使空气中的氧气与氮气发生相互作用生成nox，对环境造成污染的缺陷，避免了明火易发生安全事故等隐患，有效规避了设备耗能高、结构复杂的缺点。
33.5、相比现有的工艺组合设备，一次性投入低，运行费用低，能够适用各种恶劣环境，各种浓度及成分，耐高温、高湿，耐腐蚀，安全防爆。
34.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
35.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本实用新型的微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置的立体图；
37.图2是本实用新型的微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置的正视图；
38.图3是本实用新型的微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置的剖面图；
39.图4是本实用新型的微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置的外壳和内壳内部的整体结构示意图；
40.图5是本实用新型的微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置的外壳和内壳内部的俯视剖开图；
41.附图标记说明：
42.1、厢房式一体化撬；11、进气管；12、出气管；13、过滤器；14、阻火器；15、压力变送器；16、温度变送器；17、安全溢流阀；18、配电箱；19、设备检修口；20、撬装底座；
43.2、浓度成分检测系统；
44.3、外壳；31、结构框架；
45.4、内壳；41、分隔套筒；411、隔热保温层；42、低温腔室；43、中高温腔室；44、高温腔室；45、催化载体；451、微波无极紫外灯管；452、催化剂载体；453、高温催化载体；46、导气孔一；
46.5、进出气切换装置；51、出气固定座；52、进气固定座；53、通气道；54、切换口；55、旋转电机；
47.6、控制系统；
48.7、微波发生器组件；71、微波激励源；72、磁控管；
49.8、微波切换装置；81、微波穿孔；82、微波导管一；83、微波导管二；9、气体安全报警器。
具体实施方式
50.为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
51.如图1-5所示，本实用新型的微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置，其包括：
52.厢房式一体化撬1，其左右侧壁上分别设有进气管11和出气管12，所述进气管11上设有浓度成分检测系统2；
53.外壳3，其通过结构框架31安装于所述厢房式一体化撬1的内部，所述进气管11和出气管12分别穿设于所述外壳3的两侧；
54.内壳4，其设在所述外壳3的内部，所述内壳4的腔体通过两个相互套接的分隔套筒41划分为三个密封的环形腔，三个所述环形腔由外至内分别为低温腔室42、中高温腔室43以及高温腔室44，所述低温腔室42、中高温腔室43以及高温腔室44内分别设置催化载体45；两个分隔套筒41焊接在所述内壳4的内部，三者形成整体结构件。
55.其中，低温腔室42通常低于100℃，属于微波低温光催化氧化腔室，内部载体为微波无极紫外灯管451，无极紫外灯管的波长主要为254nm和185nm，其中185nm波长紫外光输出率为6-26％，主要利用微波能量驱动无极紫外灯管发生光催化效应，对废气具有快速催化降解效果，可处理中低浓vocs有机废气；中高温腔室43通常为300～500℃，属于微波rco(微波高温催化燃烧)腔室，内部催化剂载体452为高温贵金属催化剂等，催化剂能够与vocs有机废气进行催化反应并使得挥发性有机物中的可燃物质氧化分解，催化剂其可以是贵金属催化剂、金属氧化物催化剂、贵金属-过渡金属氧化物催化剂等。催化载体可以是金属氧化物载体、分子筛载体、玻璃载体、陶瓷载体、活性炭等。可处理高浓度催化剂不宜中毒的vocs有机废气；高温腔室44通常在800℃及以上，属于微波rto(微波高温直接燃烧)腔室，内部载体为高温催化载体453，可处理各种适宜燃烧的高浓废气。温度检测模块对各腔室的参数实时检测，可通过控制系统6进行动态反馈调节加热温度。
56.进出气切换装置5，其用于切换所述进气管11和出气管12与三个不同的腔室的连通，且能根据所述浓度成分检测系统2检测到的气体浓度将所述进气管11和出气管12分别与对应的腔室连通；
57.具体是，当废气从进气管11进入后，浓度成分检测系统2可以检测气体浓度，进出气切换装置5根据浓度成分检测系统2检测到的气体的浓度将气体切换进入对应的处理腔室，即将进气管11与符合处理该浓度废气的腔室进行连通，也能将出气管12与相应的废气处理腔室进行连通，以便进行排气。
58.还包括设于所述外壳3侧壁的微波发生器组件7以及设在所述内壳4内的微波切换装置8，所述微波切换装置8用于切换连通所述微波发生器组件7与三个不同的腔室；
59.具体地，微波发生器组件7用于产生微波，微波切换装置8能将微波发生器组件7与需要进行废气处理的腔室进行连通，使微波进入该腔室，以便进行催化反应，进行废气催化处理。
60.所述微波发生器组件7、微波切换装置8以及浓度成分检测系统2分别与设在所述厢房式一体化撬1侧壁的控制系统6电性连接。
61.如图3、图4和图5所示，所述进出气切换装置5包括固定设在所述外壳3上下两端的出气固定座51和进气固定座52，所述出气固定座51和进气固定座52的内部分别开设通气道53，所述通气道53靠近所述内壳4的一侧间隔设有三个分别对应在三个腔室下端的切换口54，两个所述通气道53的外端分别与所述进气管11和出气管12密闭相连；
62.所述进气固定座52的下端设有旋转电机55，所述旋转电机55的输出轴穿过所述进气固定座52与所述内壳4的下端中心固定连接；
63.所述低温腔室42、中高温腔室43以及高温腔室44的上下两端分别设有导气孔一46，三个腔室上的导气孔一46分别在径向上错开设置，所述旋转电机55带动所述内壳4旋转不同角度时，任一所述切换口54与其对应的腔室上的所述导气孔一46上下连通。
64.在本实用新型中，在切换进出气腔室时，旋转电机55带动内壳4旋转一定角度，直到所需腔室上下端的导气孔一46与其对应的切换口54上下相连通，则旋转电机55停止旋转，此时，进气管11与所需腔室内部相连通，能将气体输送至对应的腔室内从而实现催化处理。优选地，旋转电机55的控制器与控制系统6相连，控制系统6能根据浓度成分检测系统2检测到的气体的浓度来控制旋转电机55旋转，从而实现腔室的自动切换。
65.如图3所示，所述微波发生器组件7包括设在所述厢房式一体化撬1内壁上的微波激励源71以及周向间隔设在所述外壳3侧壁的磁控管72，所述磁控管72的微波发射口嵌设在所述外壳3的侧壁。磁控管72交错布局，每个磁控管72皆用于产生微波，以激励所述每个腔室处理废气的载体。废气被切换到适合的腔室后进行处理。
66.所述微波切换装置8包括均匀间隔开设在所述内壳4侧壁的微波穿孔81、均匀间隔穿设在所述内壳4与最外层的所述分隔套筒41之间的微波导管一82以及均匀间隔穿设在所述内壳4与最内层的所述分隔套筒41之间的微波导管二83，所述微波导管一82将所述内壳4的外侧与所述中高温腔室43相连通，所述微波导管二83将所述内壳4的外侧与所述高温腔室44相连通；
67.所述微波穿孔81、微波导管一82以及微波导管二83在周向上错开设置，所述内壳4旋转不同角度时，所述微波穿孔81、微波导管一82以及微波导管二83可分别与所述磁控管72的微波发射口相对应。
68.具体地，当浓度成分检测系统2检测到低浓度废气时，旋转电机55带动内壳4旋转时，进气管11和出气管12与低温腔室42相连通，内壳4相对外壳3旋转，最终外壳3侧壁的磁控管72的微波发射口与内壳4侧壁的微波穿孔81相对接，而微波导管一82和微波导管二83恰好与磁控管72的微波发射口错开，因此，微波只穿入低温腔室42内，并不会穿入其他腔室，使低浓度废气在低温腔室42进行微波催化处理；同理，进气管11与中高温腔室43相连通时，微波导管一82与外壳3侧壁的磁控管72的微波发射口相互对应，而微波导管二83和微波
穿孔81与微波发射口错开，因此，微波不会穿入高温腔室44和低温腔室42内，而进入中高温腔室43内的废气被催化处理；微波穿入高温腔室44内的原理与穿入中高温腔室43和低温腔室42内的原理相同，在此不再赘述。所述微波发生器组件7和所述微波切换装置8可根据系统检测的废气的浓度参数，将微波传输到对应腔室。需要说明的是，旋转电机55带动内壳4旋转，能同时切换气体和微波进入相同的腔室。
69.所述高温腔室44内设置高温催化载体453，所述高温催化载体453与所述高温腔室44的侧壁之间设置隔热保温层411。所述隔热保温层411采用耐高温材料制成，能避免高温扩散至中高温腔室和低温腔室，同时延长各腔室的使用寿命。
70.所述内壳4的最外层设置保温隔热材料，如保温棉，能有效避免腔室内温度流失。
71.还包括设于所述出气管12上的安全溢流阀17以及气体安全报警器9，所述气体安全报警器9与所述控制系统6电性连接。安全溢流阀17和气体安全报警器7对非正常工作做安全保证。
72.所述进气管11上还安装有过滤器13、阻火器14；
73.所述过滤器13和阻火器14分别与所述控制系统6电性连接。
74.所述进气管11和出气管12上均安装有压力变送器15和温度变送器16；
75.所述压力变送器15和温度变送器16分别与所述控制系统6电性连接。
76.还包括于所述厢房式一体化撬1的外壁上的设备检修口19和配电箱18，所述控制系统6安装在所述配电箱18内。设备检修口19便于工作人员对装置内部进行检修和维护；配电箱18用于为各个电器元件进行供电，保证其正常工作运转。
77.所述厢房式一体化撬1的底部设置撬装底座20。
78.本实用新型的一种微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置，通过在微波腔体里设置多层级内腔室能将微波能量更集中的传输到不同腔室，通过不同载体产生的物理化学效应对废气进行处理，适用各种复杂工况及不同浓度的废气，耐高温、高湿，耐腐蚀，安全防爆，可操作性强，成本优势明显，提高了微波高能降解不同浓度vocs有机废气的整体效率。
79.本实用新型目的重点在于保护：1.一种技术路线(微波)及设备(微波)解决不同组合工艺设备才能达到的效果。2.微波高能降解设备一体化，通过内部布局及进气切换到相对应的微波低温光催化氧化腔室、微波rco(微波高温催化燃烧)腔室及微波rto(微波高温直接燃烧)腔室进行处理，达到处理不同浓度及成分的气体的目的。3.实现了微波光催化氧化设备、微波rco(微波高温催化燃烧)设备及微波rto(微波高温直接燃烧)设备一体化。4.本实用新型意欲覆盖单一微波低温光催化氧化技术、微波rco(微波高温催化燃烧法)和微波rto(微波高温直接燃烧法)带来的实际应用中的短板和弊端。
80.本实用新型的一种微波高能降解不同浓度vocs有机废气的装置，其包括如下步骤：
81.1.不同浓度vocs有机废气通过收集系统管路进入装置进气管，浓度成分检测系统检测判定废气适合进入的处理腔室。其中，所述外壳和内壳的横向截面呈多边形或圆形；
82.2.所述外壳外部表面设置可产生微波的多个微波发生器组件，所述微波发生器交错布局，每个所述微波发生器皆用于产生微波，以激励每个腔室处理废气的载体。废气被切换到适合的腔室后进行处理。
83.3.所述内壳的腔体从外到内依次按环形空间分为：外层低温腔室：通常低于100℃，属于微波低温光催化氧化腔室，内部载体为微波无极紫外灯管，设置于所述最外层低温区腔体的内部，无极紫外灯管的波长主要为254nm和185nm，其中185nm波长紫外光输出率为6-26％，主要利用微波能量驱动无极紫外灯管发生光催化效应，对废气具有快速催化降解效果，可处理中低浓vocs有机废气。
84.4.所述内壳的腔体从外到内依次按环形空间分为：中间层中高温腔室：通常为300～500℃，属于微波rco(微波高温催化燃烧)腔室，内部催化剂载体为高温贵金属催化剂等，设置于所述中间层中高温区腔体的内部，其中，催化剂能够与vocs有机废气进行催化反应并使得挥发性有机物中的可燃物质氧化分解，催化剂其可以是贵金属催化剂、金属氧化物催化剂、贵金属-过渡金属氧化物催化剂等。催化载体可以是金属氧化物载体、分子筛载体、玻璃载体、陶瓷载体、活性炭等。可处理高浓度催化剂不宜中毒的vocs有机废气。
85.5.所述内壳的腔体从外到内依次按环形空间分为：内层高温腔室：通常在800℃及以上，属于微波rto(微波高温直接燃烧)腔室，内部载体为高温催化载体，处理各种适宜燃烧的高浓废气。
86.6.所述微波发生器可根据系统检测的浓度参数，将微波传输到对应腔室。
87.7.温度检测模块对腔体参数实时检测，可通过控制系统进行动态反馈调节加热温度。
88.8.所述安全泄压装置对非正常工作做安全保证。
89.9.所述进出气切换装置可将不同浓度及成分的气体切换至适宜的腔室中进行催化处理并排出。
90.10.所述控制系统控制微波发生器组件及废气处理系统，可基地远程双控制，完全实现无人值守。
91.上面结合实施例对本实用新型做了进一步的叙述，但本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。