CN106422622B - 一种含工业漆雾的VOCs预处理***和分离方法 - Google Patents

一种含工业漆雾的VOCs预处理***和分离方法 Download PDF

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Abstract

一种含工业漆雾的VOCs预处理***，包括叶轮式漆雾过滤装置、辅助收集漆雾气源装置、漆雾收集装置、二级过滤装置、旋风分离装置、送风机和换热器，VOCs进口与叶轮式漆雾过滤装置相连；叶轮式过滤装置出气口通过管道与二级过滤装置入口相连；二级过滤装置出口与旋风分离装置入口相连；旋风分离装置出气口通过管道与送风机进口相连；送风机出口通过管路连接至换热器；换热器还与二级过滤装置连接；叶轮式过滤装置下部通过风室同二级过滤装置相连。本发明很好地将过滤过程同漆雾收集过程衔接起来，可实现VOCs气体的高效净化，同时对过滤净化残留物进行回收，不会产生二次污染。

Description

一种含工业漆雾的VOCs预处理***和分离方法
技术领域
本发明涉及一种有机废气的处理***和分离方法，尤其是一种含工业漆雾的VOCs预处理***和方法，属于环保技术领域。
背景技术
漆雾是一种在喷涂行业广泛存在的复杂混合物，不合理的喷涂方法或设计不合理的喷涂工况往往会导致大量的漆雾；漆雾的产生不仅造成资源的大量浪费，而且还对VOCs(有机混合气体)的处理带来一定的困难；
当前喷涂工艺在人类生活中运用越来越广泛，然而喷涂工艺会产生大量对环境造成污染的有机混合气体(VOCs)，随着经济全球化的不断深入，我国已成为世界的制造工厂，巨大经济效益后面伴随的VOCs产量必将居高不下；受喷涂技术、喷涂方法以及所用喷涂原料各异等等因素的影响，喷涂空间产生的VOCs气体势必伴有部分漆雾，加之漆雾的粘度比较大，非常容易附着在物体表面而不方便清除；目前，国内外对低浓度VOCs比较盛行的两种处理办法是催化燃烧或浓缩处理后再燃烧，如果直接对其进行浓缩或者催化燃烧，随着处理的进行，漆雾将对后续VOCs催化燃烧过程或浓缩工艺产生巨大的影响，大大降低VOCs处理效率，甚至造成设备的停运，因此有效地将VOCs中的漆雾进行分离是保证后续安全、高效处理VOCs的必要条件。
就目前而言，本着节能减排的目标，处理漆雾的过程应该从如下三方面进行考虑：首先，必须解决漆雾与气流的分离问题；其次，必须能够很好地将分离出来的漆雾进行回收利用；最后，还应当考虑处理工艺的环保性和经济性。
近些年，针对漆雾的分离与收集，周小参申请的专利《一种多级式漆雾式捕集装置及捕集分离过喷物的方法》，该发明提供一种多级式漆雾捕集装置及其所应用的干式喷涂***，该漆雾捕集装置内垂直于空气流方向布置至少两种类型的漆雾捕集单元，漆雾捕集单元为整片结构且每个漆雾捕集单元都覆盖空气的流通截面；该方法能够极大地提高漆雾捕集装置对漆雾的捕集容纳能力和分离效果。
针对漆雾的分离与收集，蔡琦等人申请的专利《一种漆渣分离、再生***与方法》，该发明公开了一种漆渣分离、再生***，该***可以变废为宝，而且还避免了对环境的二次污染。
虽然上述发明能很好地将VOCs中的漆雾过滤，但周小参发明的漆雾捕集装置为一次性使用的产品，漆雾捕集装置达到捕集容纳极限之后，需要更换成新的漆雾捕集装置，且过滤后没能进一步提出对漆雾进行收集；另一方面蔡琦等人申请的发明在收集漆雾过程会产生大量的废水，且由于VOCs的沸点在90℃左右，在漆渣烘干过程，漆渣中的VOCs会先于H2O挥发，对环境造成一定的二次污染。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种可高效的去除、收集漆雾***和方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种含工业漆雾的VOCs预处理***，包括叶轮式漆雾过滤装置、辅助收集漆雾气源装置、漆雾收集装置、二级过滤装置、旋风分离装置、送风机和换热器，VOCs进口与叶轮式漆雾过滤装置相连；叶轮式漆雾过滤装置出气口通过管道与二级过滤装置入口相连；二级过滤装置出口与旋风分离装置入口相连；旋风分离装置出气口通过管道与送风机进口相连；送风机出口通过管路连接至换热器；换热器还与二级过滤装置连接；叶轮式漆雾过滤装置下部通过风室同二级过滤装置相连；辅助收集漆雾气源装置包括增压***和高压VOCs储气***，高压VOCs储气***一端与叶轮式漆雾过滤装置连接，另一端与增压***连接。增压***与送风机出口的管路连接。
优选的，所述的叶轮式漆雾过滤装置包括过滤腔、高速驱动电机、高压环形喷嘴、叶轮、混合风室、离合器和高压风室；叶轮通过离合器和高速驱动电机同轴相连并处于过滤腔内；高压风室与高压环形喷嘴相连；高压VOCs储气***与高压风室连接。漆雾收集出口与漆雾收集装置相连；混合风室处于过滤腔的旁边。
优选的，所述的高速驱动电机转速为3000r/min以上，叶轮式漆雾过滤装置前后进气、出气管口设有挡板。
优选的，所述的旋风分离装置的下端设有电动卸料阀；在旋风分离装置的出气口处设置漆雾浓度探测器。
优选的，在漆雾收集装置、二级过滤装置的进出口和旋风分离装置中设有料位计；漆雾收集装置中还设有防爆门。
优选的，所述的二级过滤装置包括床料松动***以及床料再生***；从连接送风机和换热器之间的管路引出至二级过滤装置中下部位的管路***构成床料松动***；从连接换热器和VOCs处理系的管路引出至二级过滤装置上部的管路***构成床料再生***；用成型生物质颗粒作为二级深度过滤床料，床料再生***和床料松动***的管路还包括调节门和单向阀。
一种含工业漆雾的VOCs分离方法，包括如下步骤：A)采用叶轮式漆雾过滤装置对喷涂VOCs混合气体中颗粒状漆雾进行沉降；B)经步骤A)进行沉降后的气体再通过二级过滤装置进行深度过滤，；C)经步骤B)深度过滤后的VOCs气体和少部分床料颗粒一同进入旋风分离装置进行气固分离；更进一步，过滤后的VOCs气体经过旋风分离装置上部排出，完成对VOCs中漆雾的过滤；D)经步骤C)分离后的气体经送风机的加压后进入换热设备与锅炉来热烟气换热，换热后作为锅炉燃烧用热空气待用。
优选的，C)步骤的气固分离后，所述的床料颗粒通过电动卸料阀再次被送往二级过滤装置。
优选的，A)步骤中，在叶轮式漆雾过滤装置叶轮上的漆雾需要收集的时候，将高压VOCs储气***中的高压空气通过叶轮周边的环形喷嘴气喷出，形成一层空气膜，然后启动高速电机，高速电机通过离合器的连接作用带动叶轮高速旋转，通过离心力的作用将漆雾从叶轮上脱落，并在高速压缩空气的作用下被带到漆雾收集装置中。
本发明一方面很好地将过滤过程同漆雾收集过程衔接起来，严格保证***输出气体所含VOCs的浓度值在时间上为恒定值，从而为后续VOCs处理***稳定、高效工作提供了必要条件；另一方面对漆雾脱除效率高，流动阻力小，加之床料获取方便、利用率高、床层阻力小且使用后的床料容易处理，不会产生二次污染；最后，漆雾收集方便、不会产生新的污染，且大大降低了漆雾粘附于壁面的机率，在很大程度实现了漆雾再回收利用。
同传统漆雾处理方式相比，本发明具有如下优点：
(01)该***操作简单、维护方便，一级采用叶轮式进行沉降，二级采用固定床进行过滤，漆雾去除效率高；
(02)该***采用二级过滤方式，大大降低二级过滤床料的负荷，从而提高床料的使用寿命；
(03)该***漆雾回收率高，且大约70％以上的漆雾能够回收再利用，小部分则和床料混合焚烧处理；
(04)该***叶轮式过滤器在漆雾收集过程中采用高速电机驱动，然而在正常工作的时侯仅依靠流动的气体撞击叶片而转动，因而更加节约电耗；
(05)过滤器中漆雾收集过程采用压缩空气将飞往壁面的漆雾颗粒托起，可有效避免漆雾粘在周围壁面；
(06)二级过滤床料前半程为固定床处于整体式缓慢下移过程，有助于充分加热使得床料再生；在后半程处于流态化状态，增大了床料的孔隙率，降低了过滤阻力；
(07)二级过滤床料中生物质密度相对较小、来源丰富，相比矿物燃料更易于流化，有效降低电耗；且生物质在流化过程中不易磨损，产生的细微颗粒大大减少，方便分离；
(08)长时间使用后的带有漆雾床料能够用于集中燃烧处理，相比传统的处理方式会大降低处理费用和提高能量利用率；
(09)该***有效地将不易分离的混合流体转变为易分离的气固两相流动，从二级过滤装置出来带出来的部分床料颗粒能够通过旋风分离装置有效分离、沉降；
(10)该装置采用从送风机出口引出的部分高压VOCs混合气体作为床料的松动风和流化风，避免引入新鲜空气和增加新的风机，降低电耗和噪音；
(11)该***能够从换热器后的VOCs气流中引入一部分作为床料再生气使用；可有效使床料上粘附的漆雾中有机物深度挥发以及能够很好地将床料进行干燥，避免床料结块、搭桥造成流动阻力过大；
(12)直接对过滤后的低浓度VOCs气体压缩存储作为辅助收集漆雾的气体源，确保在漆雾收集过程和过滤过程期间经过滤***输出的VOCs浓度值维持在一个稳定范围内，为后续VOCs处理***的稳定运行提供了必要条件；
(13)该***能够有效地将喷涂空间中的漆雾进行分离，并不需要添加额外的溶剂，既保证在漆雾收集过程中VOCs出口浓度基本维持恒定，又降低了处理成本，并不会对环境造成二次污染；
附图说明
图1是本发明VOCs预处理***的结构示意图。
图2是叶轮式漆雾过滤装置的结构示意图。
图中：：1-叶轮式漆雾过滤装置；2-二级过滤装置；3-旋风分离装置；4-送风机；5-换热器；6-增压***；7-高压VOCs储气***；8-漆雾收集装置；S1-叶轮式漆雾过滤装置进口挡板；S2-叶轮式漆雾过滤装置出口挡板；s3-叶轮式漆雾过滤装置漆雾收集装置高压气体出口挡板；CA-飞轮装置；FM-高速驱动电机；MV-电动卸料阀；TV1～TV5、TV11、TV12-调节阀；AV～AV4逆止阀；P1～P6、P11、P12-管路；A-风室；B-高压环形喷嘴；C:-漆雾收集出口；D-漆雾收集后的高压VOCs混合风室；W-叶轮；H-过滤腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示：一种含工业漆雾的VOCs预处理***，包括叶轮式漆雾过滤装置1、辅助收集漆雾气源装置、漆雾收集装置8、二级过滤装置2、旋风分离装置3、送风机4和换热器5，VOCs进口与叶轮式漆雾过滤装置1相连；叶轮式漆雾过滤装置1出气口通过管道与二级过滤装置2入口相连；二级过滤装置2出口与旋风分离装置3入口相连；旋风分离装置3出气口通过管道与送风机4进口相连；送风机4出口通过管路连接至换热器5；换热器5还与二级过滤装置2连接；叶轮式漆雾过滤装置1下部通过风室A同二级过滤装置2相连；辅助收集漆雾气源装置包括增压***6和高压VOCs储气***7，高压VOCs储气***7一端与叶轮式漆雾过滤装置1连接，另一端与增压***6连接。增压***6与送风机4出口的管路连接。送风机4为变频风机，使***能够适应负荷变化需要，降低电耗
如图2所示：所述的叶轮式漆雾过滤装置包括过滤腔H、高速驱动电机FM、高压环形喷嘴B、叶轮W、漆雾收集后的高压VOCs混合风室D、离合器和过滤后的高压VOCs风室A；叶轮W通过离合器和高速驱动电机FM同轴相连并处于过滤腔H内；过滤后的高压VOCs风室A与高压环形喷嘴B相连；高压VOCs储气***7与过滤后的高压VOCs风室A连接。漆雾收集出口与漆雾收集装置8相连；漆雾收集后的高压VOCs混合风室D处于过滤腔H的旁边。
所述的高速驱动电机转速为3000r/min以上，叶轮式漆雾过滤装置前后进气、出气管口设有挡板S1和S2。
所述的旋风分离装置3的下端设有电动卸料阀MV；在旋风分离装置3的出气口处设置漆雾浓度探测器。
在漆雾收集装置8、二级过滤装置2的进出口和旋风分离装置3中设有料位计；漆雾收集装置中还设有防爆门，在***各相应管路中还应设置压力表、调节阀和逆止阀；。
所述的二级过滤装置2包括床料松动***以及床料再生***；从风机出口管路通过管路***和二级过滤装置相连，用于对床料进行松动；从换热器出口的管路通过管路***和二级过滤装置相连，保证床料的再生以及增大床料的孔隙率；从连接送风机和换热器之间的管路引出至二级过滤装置中下部位的管路***构成床料松动***；从连接换热器和VOCs处理系的管路引出至二级过滤装置上部的管路***构成床料再生***；用成型生物质颗粒作为二级深度过滤床料，床料再生***和床料松动***的管路还包括调节门和单向阀。
一种含工业漆雾的VOCs分离方法，包括如下步骤：A)采用叶轮式漆雾过滤装置对喷涂VOCs混合气体中颗粒状漆雾进行沉降；B)经步骤A)进行沉降后的气体再通过二级过滤装置进行深度过滤C)经步骤B)深度过滤后的VOCs气体和少部分床料颗粒一同进入旋风分离装置进行气固分离；更进一步，过滤后的VOCs气体经过旋风分离装置上部排出，完成对VOCs中漆雾的过滤；D)经步骤C)分离后的气体经送风机的加压后进入换热设备与锅炉来热烟气换热，换热后作为锅炉燃烧用热空气待用。C)步骤的气固分离后，所述的床料颗粒通过电动卸料阀再次被送往二级过滤装置。
A)步骤中，在叶轮式漆雾过滤装置叶轮上的漆雾需要收集的时候，将高压VOCs储气***中的高压空气通过叶轮周边的环形喷嘴气喷出，形成一层空气膜，然后启动高速电机，高速电机通过离合器的连接作用带动叶轮高速旋转，通过离心力的作用将漆雾从叶轮上脱落，并在高速压缩空气的作用下被带到漆雾收集装置中。
喷涂VOCs气体经过如图1所示进口进入空气叶轮式漆雾过滤装置，通过与叶轮之间的碰撞作用将混合气体中颗粒状的漆雾进行沉降；对经叶轮式漆雾过滤装置过滤后的气体再通过二级过滤装置进行深度过滤除去漆雾后的VOCs气体和少部分床料颗粒一同进入旋风分离装置进行气固分离；固体床料通过电动卸料阀再次被送往二级过滤装置；过滤后的VOCs气体经过旋风分离装置上部排出，完成对VOCs中漆雾的过滤；经分离后的VOCs气体经送风机的加压后进入换热设备换热，最后再进入VOCs废气焚烧处理***；二级过滤装置中的成型木屑颗粒床料还应包括从风机的出口管路通过管路P1引出一部分用于对床料进行松动作用；另一方面还应包括从换热器出口通过管路P2引出一部分作为工作部分过滤床料加热再生使用，使得床料上的漆雾在随床料缓慢循环过程中不断被干燥并使漆雾中的VOCs深度析出；VOCs增压***和高压VOCs储气***在对VOCs过滤期间开启，从送风机出口的管路上连接一根P3引出小部分VOCs进行储存和加压，为漆雾收集过程提供充足的高压气体源；在对叶轮沉降下来的大块漆雾进行脱出过程期间，VOCs增压***和高压VOCs储气***停止工作。
在叶轮上的漆雾需要收集的时候，关闭叶轮式漆雾过滤装置的进出口挡板S1、S2，打开漆雾收集装置到二级过滤装置进口管路的通道上的挡板S3，打开管路P5上的出口阀TV5,高压空气通过叶轮周边的环形喷嘴将空气喷出，形成一层空气膜；进一步启动高速电机FM，高速电机FM通过飞轮CA的连接作用带动叶轮W高速旋转，通过离心力的作用将漆雾从叶轮上脱落，形成的气膜阻止从叶轮上甩出来的漆雾颗粒与壁面接触并在高压空气的作用下被带到漆雾收集装置。
在漆雾收集完毕后，关闭高速电机FM，逐渐打开叶轮式漆雾过滤装置出口挡板S2，逐渐关闭漆雾收集装置到二级过滤装置进口管路的通道上的挡板S3；进一步缓慢开启叶轮式漆雾过滤装置进口挡板S1，逐渐关小压缩空气至叶轮式漆雾过滤装置管路P5上的阀门TV5；***由漆雾收集过程恢复到VOCs过滤过程；待二级过滤装置床层压降升高到规定之后，应该缓慢有序地进行床料的更换，以保证床层阻力在规定范围内且有效脱除漆雾；喷涂工业漆雾的处理在VOCs气体过滤、漆雾收集、再到VOCs气体过滤、再到漆雾收集过程中无限循环完成。

Claims (8)

1.一种含工业漆雾的VOCs预处理***，其特征在于：包括叶轮式漆雾过滤装置、辅助收集漆雾气源装置、漆雾收集装置、二级过滤装置、旋风分离装置、送风机和换热器，VOCs进口与叶轮式漆雾过滤装置相连；所述的叶轮式漆雾过滤装置包括过滤腔、高速驱动电机、高压环形喷嘴、叶轮、混合风室、离合器和高压风室；叶轮通过离合器和高速驱动电机同轴相连并处于过滤腔内；高压风室与高压环形喷嘴相连；高压VOCs储气***与高压风室连接，漆雾收集出口与漆雾收集装置相连；混合风室处于过滤腔的旁边，叶轮式漆雾过滤装置出气口通过管道与二级过滤装置入口相连；二级过滤装置出口与旋风分离装置入口相连；旋风分离装置出气口通过管道与送风机进口相连；送风机出口通过管路连接至换热器；换热器还与二级过滤装置连接；叶轮式漆雾过滤装置通过高压风室同二级过滤装置相连；辅助收集漆雾气源装置包括增压***和高压VOCs储气***，高压VOCs储气***一端与叶轮式漆雾过滤装置连接，另一端与增压***连接，增压***与送风机出口的管路连接。
2.如权利要求1所述的一种含工业漆雾的VOCs预处理***，其特征在于：所述的高速驱动电机转速为3000r/min以上。
3.如权利要求1所述的一种含工业漆雾的VOCs预处理***，其特征在于：所述叶轮式漆雾过滤装置前后进气、出气管口设有挡板。
4.如权利要求1所述的一种含工业漆雾的VOCs预处理***，其特征在于：所述的旋风分离装置的下端设有电动卸料阀；在旋风分离装置的出气口处设置漆雾浓度探测器。
5.如权利要求1所述的一种含工业漆雾的VOCs预处理***，其特征在于：在漆雾收集装置、二级过滤装置的进出口和旋风分离装置中设有料位计；漆雾收集装置中还设有防爆门。
6.如权利要求1所述的一种含工业漆雾的VOCs预处理***，其特征在于：所述的二级过滤装置包括床料松动***以及床料再生***；从连接送风机和换热器之间的管路引出至二级过滤装置中下部位的管路***构成床料松动***，为二级过滤装置中的成型生物质颗粒提供流化松动风；从连接换热器至二级过滤装置上部的管路***构成床料再生***；用成型生物质颗粒作为二级深度过滤床料，床料再生***和床料松动***的管路还包括调节门和单向阀。
7.一种含工业漆雾的VOCs分离方法，其特征在于：包括如下步骤：A)采用叶轮式漆雾过滤装置对喷涂VOCs混合气体中颗粒状漆雾进行沉降，在叶轮式漆雾过滤装置叶轮上的漆雾需要收集的时候，将高压VOCs储气***中的高压空气通过叶轮周边的环形喷嘴气喷出，形成一层空气膜，然后启动高速电机，高速电机通过离合器的连接作用带动叶轮高速旋转，通过离心力的作用将漆雾从叶轮上脱落，并在高速压缩空气的作用下被带到漆雾收集装置中；B)经步骤A)进行沉降后的气体再通过二级过滤装置进行深度过滤；C)经步骤B)深度过滤后的VOCs气体和少部分被携带的床料颗粒一同进入旋风分离装置进行气固分离；过滤净化后的VOCs气体经过旋风分离装置上部排出，完成对VOCs中漆雾的过滤和净化；D)经步骤C)分离后的气体经送风机的加压后进入换热设备与锅炉来热烟气换热，换热后作为锅炉燃烧用热空气待用。
8.如权利要求7所述的一种含工业漆雾的VOCs分离方法，其特征在于：B)步骤的二级过滤装置中，在流化松动风的作用下，成型生物质颗粒在二级过滤装置中成流态化状态；C)步骤的气固分离后，所述的床料颗粒通过电动卸料阀再次被送往二级过滤装置。
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