CN105126537B - 一种废气吸附装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废气吸附装置及其工作方法，包括前置多孔总面板、吸附床和后置多孔总面板；所述前置多孔总面板、吸附床和后置多孔总面板依次按照气流流通的方向重叠对齐，并相互之间相对固定设置，其内部形成气流通过的密封通道，所述吸附床内填充设有蜂窝状分子筛，所述前置多孔总面板和后置多孔总面板上分别布置有对应的吸附孔、脱附孔和冷却孔。工作时，通过气流的交替实现与固定床的相对运动，实现吸附床的均匀吸附工作。没有部件之间的相对运动与摩擦，既保证了装置的气密性，又能够使吸附、脱附同时进行，工作效率高，吸附效果明显。
Description
技术领域
本发明属于工业废气治理技术领域，具体涉及一种废气吸附装置及其工作方法。
背景技术
大气污染是我国目前最突出的环境问题之一，工业废气是大气污染物的重要来源。大量工业废气排入大气，使大气环境质量下降，给人体健康带来了严重危害，给国民经济造成了巨大损失。
随着我国国民经济的迅速发展，特别是化学工业和制造业的发展，工业挥发性有机化合物(VOCs)的排放量不断增加，对生态环境造成了前所未有的影响，目前已经成为我国重点城市(群)和局部区域大气复合污染治理的首要目标。因此，继除尘、脱硫、脱硝和机动车污染治理以后，工业VOCs的污染控制问题已经成为目前我国控制大气污染的最为重要的方向。
目前针对工业VOCs吸附方法主要有两类：固定床法(如公开号CN103480233A的专利)、转轮法(如公开号为CN204469501U的专利)。按吸附材料分主要有三类：活性炭(如公开号为CN103585854A的专利)、活性碳纤维(如公开号为CN1608710A的专利)、分子筛(如公开号CN101139088A为的专利)，并在此技术基础上进行吸附材料与吸附方法的组合，从而衍生出了多种组合方式。这些方法虽然能在一定程度上对VOCs进行吸附，但都存在各自的不足。
活性炭、活性碳纤维易燃，因而不适用于高沸点的VOCs吸附，且再生一般采用水蒸气或者惰性气体(通常为N2)，再生成本高昂。活性炭纤维吸附、脱附速率快，但单位体积活性炭纤维吸附的VOCs质量低，这就使得活性碳纤维吸附设备体积都很庞大。分子筛具有耐高温、吸附容量大、稳定性好、可用热空气再生的特点，是继活性炭、活性碳纤维之后理想的VOCs吸附材料，因而目前用分子筛吸附VOCs的设备居多。
从方法上考虑，固定床法通常是2个以上的固定床同时工作，吸附脱附交替进行。然而实际工况中常常出现VOCs浓度波动情况，这就使固定床吸附法不能连续操作，延缓了治理时间。而转轮法则通过转轮的持续转动，实现吸附、脱附同时进行，大大节省了治理时间。然而相对于固定床法，转轮吸附法存在气密性不足的问题。转轮在转动的过程中与密封用的橡胶不断摩擦，使得吸附区、脱附区的VOCs容易发生漏风或串风，从而影响治理效果。虽然近期公开了一种旋转密封吸附装置的专利(公开号为CN104648511A)，但其结构复杂，不利于后期拆卸维护。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对现有工业废气吸附治理技术存在的不足，提供一种新型的废气吸附装置及其工作方法，通过固定吸附床而使气流交替，实现与“转轮吸附”同样的效果，是一种优于固定床法与转轮法的新方法。
本发明采用如下技术方案实现：
一种废气吸附装置，包括前置多孔总面板1、吸附床2和后置多孔总面板3；
所述前置多孔总面板1、吸附床2和后置多孔总面板3依次按照气流流通的方向重叠对齐，并相互之间相对固定设置，前置多孔总面板1和吸附床2之间、吸附床2和后置多孔总面板3之间的接触面连通，周边连接缝分别通过外密封条密封；
所述吸附床2内填充设有蜂窝状分子筛，所述前置多孔总面板1和后置多孔总面板3上分别布置有吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123，形成气流流通的通道，所述前置多孔总面板1和后置多孔总面板3上吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123分别连接相应的管路。
进一步的，所述前置多孔总面板1和后置多孔总面板3上的吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123之间的位置分别一一对应。
进一步的，所述前置多孔总面板1和后置多孔总面板3为圆形面板，所述吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123按照同心圆的排列方式均匀排列。
进一步的，所述吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123的孔径沿径向方向逐渐缩小，并且每圈排列的孔数相同。
优选的方案，所述吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123沿径向方向或圆周方向交替布置。
另一优选的方案，所述吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123沿径向和圆周方向均交替布置。
作为本发明的进一步扩展方案，所述前置多孔总面板1、吸附床2和后置多孔总面板3分别分为若干一一对应的扇形子模块，同在前置多孔总面板1、吸附床2或后置多孔总面板3上的子模块之间分别通过内隔离密封条密封。
本发明还公开了一种废气吸附工作方法，采用上述的废气吸附装置，其中，所述前置多孔总面板1和后置多孔总面板3上的吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123之间交替连通，分别实现吸附床进行吸附、脱附和冷却工作，所述吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123连接的管路分别由统一的阀门进行分类控制。
对应本发明的扩展方案，在其采用的废气吸附工作方案中，其中，所述前置多孔总面板1上的子模块和后置多孔总面板3上对应的子模块交替工作，其中，至少有三块前置多孔总面板1上的子模块和后置多孔总面板3上对应的子模块同时工作，每块工作的子模块上对应只连通吸附孔121、脱附孔122或冷却孔123中的一种，并且前置多孔总面板1上的子模块和后置多孔总面板3上的吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123同时都有连通。
进一步的，所述前置多孔总面板1上的子模块和后置多孔总面板3上的子模块按照沿顺时针或逆时针方向交替工作，每个子模块上的吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123分别由统一的阀门进行分类控制。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明的废气吸附装置的吸附床和前置多孔总面板以及后置多孔总面板之间不需要转动，避免了传统转轮吸附中因转动而造成的各区间(吸附区、脱附区、冷却区)漏风。传统转轮吸附装置中的密封条与转轮之间既要压合紧密又不能压合过紧。压合紧密是为了防止各区间漏风，而压合过紧则转轮与密封条间的滑动摩擦力大，能耗高、磨损大。
2、本发明的废气吸附装置的各部件之间相对固定设置，不需要考虑吸附床与密封条间的滑动摩擦，热脱附温度可进一步提高，适用范围较传统转轮更广。传统转轮的密封条具有润滑、耐高温性质，然而目前传统转轮采用的密封条存在着“润滑性与耐高温性不能兼顾”的不足，所以多是在密封橡胶的基础上配合具有润滑性的涂层材料使用。而本发明的废气吸附装置不需要考虑滑动摩擦，可采用耐高温性更好的其他材料作为隔离密封条，拓展了本发明专利的温度适用范围。
3、本发明中前置多孔总面板、吸附床和后置多孔总面板采用多块子模块形式，子模块便于替换。传统转轮吸附模块由2-4块子模块胶粘拼装而成，外延(圆周方向)以铁皮箍住并配以链条或齿轮传动。若转轮局部失活或损坏，则更换时要先卸链条或齿轮、再拆铁皮、最后清除子模块间的粘胶。替换上新的子模块后需重新胶粘、以铁皮箍住、再安装链条或齿轮。而本发明中的吸附子模块替换时只需打开前置多孔总面板、替换失活吸附子模块、关闭前置多孔总面板即可。
由上所述，本发明通过气流的交替实现与固定床的相对运动，实现吸附床的均匀吸附工作，既保证了装置的气密性(没有转轮与密封橡胶的相对运动与摩擦)，又能够使吸附、脱附以及冷却同时进行，工作效率高，吸附效果明显。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为实施例1中的废气吸附装置的主视图。
图2为实施例1中的废气吸附装置的前置多孔总面板的平面示意图。
图3为实施例1中的废气吸附装置的吸附床的平面示意图。
图4为实施例1中的废气吸附装置的内部剖视图。
图5为实施例1中的废气吸附装置的前置多孔子模块的孔分布示意图。
图6为实施例1中的废气吸附装置的前置多孔子模块的孔及管道连接示意图。
图7为实施例1中的废气吸附装置的工作流程示意图。
图8为实施例2中的废气吸附装置前置多孔总面板的孔分布示意图。
图9为实施例3中的废气吸附装置前置多孔总面板的孔分布示意图。
图中标号：
1-前置多孔总面板，11-前置内隔离密封条，12-前置多孔子模块，13-前置外密封条，121-吸附孔、122-脱附孔、123-冷却孔，1211-吸附管道，1221-脱附管道，1231-冷却管道；
2-吸附床，21-吸附床内隔离密封条，22-吸附子模块，23-吸附床外密封条；
3-后置多孔总面板，31-后置内隔离密封条，32-后置多孔子模块，33-后置外密封条。
具体实施方式
实施例1
参见图1至图4，废气吸附装置包括前置多孔总面板1、吸附床2和后置多孔总面板3，前置多孔总面板1、吸附床2和后置多孔总面板3均为圆形，前置多孔总面板1、吸附床2和后置多孔总面板3依次按照气流流通的方向重叠对齐，并相互之间相对固定设置，前置多孔总面板1、吸附床2和后置多孔总面板3的周边分别设有前置外密封条13、吸附床外密封条23和后置外密封条33，将前置多孔总面板1和吸附床2之间、吸附床2和后置多孔总面板3之间的接触面连通，周边连接缝分别通过外密封条密封，使前置多孔总面板1、吸附床2和后置多孔总面板3之间形成气流流通的通道；吸附床2内填充设有蜂窝状分子筛，前置多孔总面板1和后置多孔总面板3上分别布置有吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123，形成气流流通的通道，前置多孔总面板1和后置多孔总面板3上吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123分别连接相应的管路，吸附床2的蜂窝状分子筛能吸附空气中的废气，吸附后的吸附床在热气流吹扫下能够将吸附的废气脱附出来以用于后续处理，并通过冷空气冷却进行循环吸附，即吸附孔、脱附孔和冷却孔分别作用。
在本实施例中，前置多孔总面板1、吸附床2和后置多孔总面板3分别分为若干一一对应的扇形子模块，如图5和图6所示，同在前置多孔总面板1、吸附床2或后置多孔总面板3上的子模块之间分别通过前置内隔离密封条密封，在前置多孔总面板1上的前置多孔子模块12之间通过前置内隔离密封条11密封，吸附床2的吸附子模块22之间通过吸附床内隔离密封条21密封，后置多孔总面板3上的后置多孔子模块32之间通过后置内隔离密封条31密封，使每个对应的子模块之间均形成单独的流通通道。
具体如图5和图6所示，前置多孔总面板1和后置多孔总面板3上的吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123之间的位置分别一一对应，即后置多孔总面板3的结构与前置多孔总面板1完全一致。前置多孔总面板1和后置多孔总面板3为圆形面板，吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123按照同心圆的排列方式均匀排列，为了能均匀分布吸附孔、脱附孔和冷却孔，合理有效利用面积，吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123的孔径沿径向方向逐渐缩小，并且每圈排列的孔数相同。在本实施例中，吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123沿径向和圆周方向均交替布置，每块前置多孔子模块12和后置多孔子模块32上设置的孔分布均一致。
前置多孔总面板1，吸附床2，后置多孔总面板3三者装配成整体结构时按照子模块一一对应的方式，将各内隔离密封条和外密封条紧密结合，确保气流通过废气吸附装置内部的气密性。在废气吸附装置工作时，控制所述前置多孔总面板1上的子模块和对应的后置多孔总面板3上的子模块交替工作，其中，至少有三块前置多孔总面板1上的子模块和后置多孔总面板3上对应的子模块同时工作，每块工作的子模块上对应只连通吸附孔121、脱附孔122或冷却孔123中的一种，并且保证前置多孔总面板1和后置多孔总面板3所述吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123同时都有连通。前置多孔总面板1上的子模块和后置多孔总面板3上的子模块按照沿顺时针或逆时针方向交替工作，每个子模块上的吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123分别由统一的阀门进行分类控制。
参见图7，具体说明本实施例净化废气的工作方法如下：
本实施例中将前置多孔面板1和后置多孔面板3分别等分成8份，并分别按照a、b、c、d、e、f、g、h进行编号，以便于详细说明工作方式
步骤1：下半部分的前置多孔子模块12c-12f的吸附孔121工作将废气引入吸附床2对应的吸附子模块22c-22f中。同时12a的脱附孔122工作将脱附用热气流引入吸附床2对应的吸附子模块22a区域中，对吸附子模块22a进行脱附。同时12h的冷却孔123工作将冷却用气流引入吸附床2对应的吸附子模块22h中，对吸附子模块22h进行冷却，后置多孔子模块32c-32f各孔的工作时间及开孔规则与前置多孔子模块12c-12f一致。
步骤2：前置多孔子模块12d-12g的吸附孔121工作将废气引入吸附床2对应的吸附子模块22d-22g中。同时12b的脱附孔122工作将脱附用热气流引入吸附床2对应的吸附子模块22b中，对吸附子模块22b进行脱附。同时12a的冷却孔123工作将冷却用气流引入吸附床2对应的吸附子模块22a中，对吸附子模块22a进行冷却。后置多孔子模块32d-32g各孔的工作时间及开孔规则与前置多孔子模块12d-12g一致。
步骤3：前置多孔子模块12e-12h的吸附孔121工作将废气引入吸附床2对应的吸附子模块22e-22h中。同时12c的脱附孔122工作将脱附用热气流引入吸附床2对应的吸附子模块22c中，对吸附子模块22c进行脱附。同时12b的冷却孔123工作将冷却用气流引入吸附床2对应的吸附子模块22b中，对吸附子模块22b进行冷却。后置多孔子模块32e-32h各孔的工作时间及开孔规则与前置多孔子模块12e-12h一致。
步骤4：前置多孔子模块12f-12a的吸附孔121工作将废气引入吸附床2对应的吸附子模块22f-22a中。同时12d的脱附孔122工作将脱附用热气流引入吸附床2对应的吸附子模块22d中，对吸附子模块22d进行脱附。同时12c的冷却孔123工作将冷却用气流引入吸附床2对应的吸附子模块22c中，对吸附子模块22c进行冷却。后置多孔子模块32f-32a各孔的工作时间及开孔规则与前置多孔子模块12f-12a一致。
步骤5：前置多孔子模块12g-12b的吸附孔121工作将废气引入吸附床2对应的吸附子模块22g-22b中。同时12e的脱附孔122工作将脱附用热气流引入吸附床2对应的吸附子模块22e中，对吸附子模块22e进行脱附。同时12d的冷却孔123工作将冷却用气流引入吸附床2对应的吸附子模块22d中，对吸附子模块22d进行冷却。后置多孔子模块32g-32b各孔的工作时间及开孔规则与前置多孔子模块12g-12b一致。
步骤6：前置多孔子模块12h-12c的吸附孔121工作将废气引入吸附床2对应的吸附子模块22h-22c中。同时12f的脱附孔122工作将脱附用热气流引入吸附床2对应的吸附子模块22f中，对吸附子模块22f进行脱附。同时12e的冷却孔123工作将冷却用气流引入吸附床2对应的吸附子模块22e中，对吸附子模块22e进行冷却。后置多孔子模块32h-32c各孔的工作时间及开孔规则与前置多孔子模块12g-12b一致。
步骤7：前置多孔子模块12a-12d的吸附孔121工作将废气引入吸附床2对应的吸附子模块22a-22d中。同时12g的脱附孔122工作将脱附用热气流引入吸附床2对应的吸附子模块22g中，对吸附子模块22g进行脱附。同时12f的冷却孔123工作将冷却用气流引入吸附床2对应的吸附子模块22f中，对吸附子模块22f进行冷却。后置多孔子模块32a-32d各孔的工作时间及开孔规则与前置多孔子模块12a-12d一致。
步骤8：前置多孔子模块12b-12e的吸附孔121工作将废气引入吸附床2对应的吸附子模块22b-22e中。同时12h的脱附孔122工作将脱附用热气流引入吸附床2对应的吸附子模块22h中，对吸附子模块22h进行脱附。同时12g的冷却孔123工作将冷却用气流引入吸附床2对应的吸附子模块22g中，对吸附子模块22g进行冷却。后置多孔子模块32b-32e各孔的工作时间及开孔规则与前置多孔子模块12b-12e一致。
图7中仅表示出第一步到第四步的工作示意，第五步到第八步的工作示意以此类推，重复步骤1-8的操作进入下一个循环。
在上述工作过程中，前置多孔总面板1上的子模块和后置多孔总面板3上的子模块是按照沿顺时针交替工作，其中每个子模块上的吸附孔121同时在相连的四个子模块上连通工作，脱附孔122和冷却孔123分别同时在一个子模块上连通工作。在实际应用过程中，也可根据具体的废气排放情况，采用不同的子模块分布数量和方式，或采用逆时针进行交替工作。
实施例2
参见图8，本实施例中的吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123单独沿圆周方向布置，即若干个吸附孔圈、脱附孔圈和冷却孔圈成同心圆方式布置。
本实施例中的吸附过程可根据实施例1中的形式，将前置多孔总面板1、吸附床2和后置多孔总面板3等分成若干子模块，并按照实施例1的工作方式进行废气吸附。也可以以前置多孔总面板1、吸附床2和后置多孔总面板3的为整体模块进行吸附、脱附和冷却工作的交替，即前置多孔总面板1和后置多孔总面板3上的吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123分别交替对应连通，分别实现吸附床进行吸附、脱附和冷却工作，吸附孔121、脱附孔122或冷却孔123连接的管路分别由统一的阀门分类控制。
实施例3
参见图9，本实施例中的吸附孔121、脱附孔122和冷却孔123均单独沿径向直线布置，即若干根径向的吸附孔直线、脱附孔直线以及冷却孔直线以装置中心向四周发散布置。其废气吸附的工作方法与实施例2相同。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种废气吸附装置，其特征在于：包括前置多孔总面板(1)、吸附床(2)和后置多孔总面板(3)；
所述前置多孔总面板(1)、吸附床(2)和后置多孔总面板(3)依次按照气流流通的方向重叠对齐，并相互之间相对固定设置，前置多孔总面板(1)和吸附床(2)之间、吸附床(2)和后置多孔总面板(3)之间的接触面连通，周边连接缝分别通过外密封条密封；
所述吸附床(2)内填充设有蜂窝状分子筛，所述前置多孔总面板(1)和后置多孔总面板(3)上分别布置有吸附孔(121)、脱附孔(122)和冷却孔(123)，形成气流流通的通道，所述前置多孔总面板(1)和后置多孔总面板(3)上吸附孔(121)、脱附孔(122)和冷却孔(123)分别连接相应的管路
所述吸附孔(121)、脱附孔(122)和冷却孔(123)沿径向方向或沿径向方向和圆周方向交替布置。
2.根据权利要求1所述的一种废气吸附装置，所述前置多孔总面板(1)和后置多孔总面板(3)上的吸附孔(121)、脱附孔(122)和冷却孔(123)之间的位置分别一一对应。
3.根据权利要求2所述的一种废气吸附装置，所述前置多孔总面板(1)和后置多孔总面板(3)为圆形面板，所述吸附孔(121)、脱附孔(122)和冷却孔(123)按照同心圆的排列方式均匀排列。
4.根据权利要求3所述的一种废气吸附装置，所述吸附孔(121)、脱附孔(122)和冷却孔(123)的孔径沿径向方向逐渐缩小，并且每圈排列的孔数相同。
5.根据权利要求4所述的一种废气吸附装置，所述前置多孔总面板(1)、吸附床(2)和后置多孔总面板(3)分别分为若干一一对应的扇形子模块，前置多孔总面板(1)、吸附床(2)或后置多孔总面板(3)上的子模块之间分别通过内隔离密封条密封。
6.一种废气吸附工作方法，其特征在于：采用权利要求1-5中任一项的废气吸附装置，其中，所述前置多孔总面板(1)和后置多孔总面板(3)上的吸附孔(121)、脱附孔(122)和冷却孔(123)之间交替连通，分别实现吸附床进行吸附、脱附和冷却工作，所述吸附孔(121)、脱附孔(122)和冷却孔(123)连接的管路分别由统一的阀门进行分类控制。
7.一种废气吸附工作方法，其特征在于：采用权利要求1-5中任一项的废气吸附装置，其中，所述前置多孔总面板(1)上的子模块和对应的后置多孔总面板(3)上的子模块交替工作，其中，至少有三块前置多孔总面板(1)上的子模块和后置多孔总面板(3)上对应的子模块同时工作，每块工作的子模块上对应只连通吸附孔(121)、脱附孔(122)或冷却孔(123)中的一种，并且所述吸附孔(121)、脱附孔(122)和冷却孔(123)同时都有连通。
8.根据权利要求7所述的一种废气吸附工作方法，所述前置多孔总面板(1)上的子模块和后置多孔总面板(3)上的子模块按照沿顺时针或逆时针方向交替工作，每个子模块上的吸附孔(121)、脱附孔(122)和冷却孔(123)分别由统一的阀门进行分类控制。
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