CN108452637A - 串联式转轮高效率净化***及串联式转轮高效率净化方法 - Google Patents

串联式转轮高效率净化***及串联式转轮高效率净化方法 Download PDF

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Abstract

一种串联式转轮高效率净化***，其包括一第一转轮、一第二转轮及一焚化设备。第一转轮具有一第一吸附区及一第一脱附区，第一吸附区用以吸附VOCs并送出一第一吸附处理气体；第一脱附区则供脱附VOCs并送出一第一脱附处理气体。第二转轮具有一第二吸附区及一第二脱附区，第二吸附区用以吸附第一吸附处理气体中的VOCs。焚化设备用以将第一脱附处理气体中的VOCs焚烧处理而生成一焚化后气体。本发明的特色在于，第一转轮的吸附端尾气会经由第二转轮进行第二次吸附处理，从而第二转轮吸附端尾气的VOCs浓度可大幅降低，达到高效率处理的目的。

Description

串联式转轮高效率净化***及串联式转轮高效率净化方法
技术领域
本发明关于一种挥发性有机化合物的处理***及方法，特别关于一种应用转轮及焚化设备的处理***及方法。
背景技术
有机溶剂在许多产业中被广泛使用，其中部份有机溶剂在室温下容易挥发成气体，因而被称为挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)，其中多数挥发性有机化合物具有生物毒性，因此对外排放前需要加以处理。
使用焚化设备将挥发性有机化合物焚化处理是一种常见的处理方式；其中，对于挥发性有机化合物含量较低的废气来源，还会经常搭配吸/脱附转轮对挥发性有机化合物进行浓缩处理。现有的高效率转轮对挥发性有机化合物的处理效率通常可达90-95％，其浓缩倍率通常可达10-25倍，亦即脱附气体所载有的挥发性有机化合物浓度较待处理气体高出10-25倍，这些脱附气体后续被导入焚化设备，而现有的焚化设备对挥发性有机化合物的处理效率则可达95-99％。然而，考虑脱附气体中含有浓缩倍率高达10-25倍的挥发性有机化合物，焚化设备之焚化尾气实际上仍含有不少挥发性有机化合物。
由于环保法规趋严，排放标准逐渐提高，既有的废气处理***已无法完全满足《空气污染物总量管制计划》的减量标准，因此如何提高挥发性有机化合物处理***的处理效率，实系值得本领域人士思量的。
另一方面，利用焚化设备焚化挥发性有机化合物废气后，仍会排出低浓度的挥发性有机化合物，且若处理含氮、含硫、含卤素或含高沸点之挥发性有机化合物，处理后还会产生氮氧化物、硫氧化物SOx或衍生粒状物SS等衍生污染物；但由空气质量监测数据显示，挥发性有机化合物及NOx、SOx或SS等衍生污染物有取代悬浮微粒成为影响空气污染指数(PSI)的主要污染物的现象，并为《空气污染物总量管制计划》的减量标准项目之一，故必须加强管制挥发性有机化合物及NOx、SOx或SS等衍生污染物的排放，此等需求也必须予以综合考虑。
为了对挥发性有机化合物进行有效处理，有人提出了TW M444870号「挥发性有机物二次浓缩处理***」新型专利，其为了改善以往利用焚化炉来处理第一转轮脱附端尾气(如其第一图)所产生的缺失，遂揭示了利用第二转轮(如其第二图))或更多转轮(如其第四图)来处理第一转轮脱附端尾气的技术，而第二转轮的脱附端尾气则仍透过焚化炉(其图面未绘示)加以处理；换言之，TW M444870所揭示的技术仍然涉及焚化炉的使用。然而，由于转轮对挥发性有机化合物的去除效率通常低于焚化炉，因此TW M444870虽然尝试利用第二转轮取代习用的焚化炉来处理第一转轮的脱附端尾气，但由于第二转轮的挥发性有机化合物去除效率较低，其吸附端尾气所含挥发性有机化合物浓度反而较其第一图所示焚化炉的焚化尾气还要高。也因此，TW M444870不但增加了设备成本(需增设额外的转轮)，其外排废气的挥发性有机化合物浓度却不降反升，显然并无法解决前文所提到的问题。
发明内容
有鉴于既有的挥发性有机化合物处理技术逐渐无法符合空气污染物总量管制计划的标准，本发明之主要目的即在于提供一种高效率的挥发性有机化合物处理***及方法。
为了达成上述及其他目的，本发明提供一种串联式转轮高效率净化***，其用以处理含挥发性有机化合物之待处理气体，且其包括一第一转轮、一第二转轮及一焚化设备。第一转轮具有一第一吸附区及一第一脱附区，第一吸附区供导入待处理气体，用以吸附待处理气体中至少一部份挥发性有机化合物并送出一第一吸附处理气体；第一脱附区则供导入一第一脱附气体，用以脱附第一转轮所吸附的挥发性有机化合物并送出一第一脱附处理气体。第二转轮具有一第二吸附区及一第二脱附区，第二吸附区供导入第一吸附处理气体，用以吸附第一吸附处理气体中的至少一部份挥发性有机化合物并送出一第二吸附处理气体；第二脱附区则供导入一第二脱附气体，用以脱附第二转轮所吸附的挥发性有机化合物并送出一第二脱附处理气体。焚化设备具有一焚化单元、一进气口及一排气口，进气口及排气口均连通焚化单元，进气口供导入第一脱附处理气体，焚化单元则用以将第一脱附处理气体中的挥发性有机化合物焚烧处理而生成一焚化后气体，排气口则用以排出至少一部份所述焚化后气体。
为了达成上述及其他目的，本发明还提供一种串联式转轮高效率净化方法，其可应用于前述串联式转轮高效率净化***，且其包括下列作业程序：
第一吸附作业程序：导入一含挥发性有机化合物的待处理气体至该第一吸附区，并经该第一吸附区吸附至少一部份所述挥发性有机化合物后送出一第一吸附处理气体；
第二吸附作业程序：将所述第一吸附处理气体导入至该第二吸附区，并经该第二吸附区吸附至少一部份所述挥发性有机化合物后送出一第二吸附处理气体；
第一脱附作业程序：导入一第一脱附气体至该第一脱附区，该第一脱附气体将该第一转轮所吸附的挥发性有机化合物自该第一转轮脱附并送出一第一脱附处理气体；
第二脱附作业程序：导入一第二脱附气体至该第二脱附区，该第二脱附气体将该第二转轮所吸附的挥发性有机化合物自该第二转轮脱附并送出一第二脱附处理气体；以及
焚化作业程序：将该第一脱附处理气体经由该进气口导入该焚化单元，并经该焚化单元将第一脱附处理气体中的挥发性有机化合物焚烧处理而生成一焚化后气体，该焚化后气体的至少一部份经由该排气口排出。其中，该第一吸附作业程序、该第二吸附作业程序、该第一脱附作业程序及该第二脱附作业程序实质上系同时进行。
基于上述设计，本发明的特色在于，第一转轮的吸附端尾气(即第一吸附处理气体)会经由第二转轮进行第二次吸附处理，从而第二转轮吸附端尾气(即第二吸附处理气体)的挥发性有机化合物浓度可大幅低于习用技术的排放浓度，达到挥发性有机化合物高效率处理的目的。
在本发明的其他实施方式中，焚化设备所排出的焚化后气体被进一步导入第一或第二转轮的吸附端再次处理、或被导入第一或第二转轮的脱附端作为脱附气体，减少了焚化后气体对外排出的流量或甚至不对外排出，从而更进一步地降低了挥发性有机化合物的排出总量。
在本发明的其他实施方式中，焚化设备所排出的焚化后气体藉由再处理反应器进行再净化，从而进一步去除焚化后气体中的挥发性有机化合物、NOx、SOx或SS等衍生污染物的排放量。
附图说明
图1为本发明第一实施例的配置示意图。
图2为适用于本发明的转轮的前视示意图。
图3为本发明第二实施例的配置示意图。
图4为本发明第三实施例的配置示意图。
图5为本发明第四实施例的配置示意图。
图6为本发明第五实施例的配置示意图。
图7为适用于本发明的另一转轮的前视示意图。
图8为本发明第六实施例的配置示意图。
图9为本发明第七实施例的配置示意图。
图10为本发明第八实施例的配置示意图。
具体实施方式
上请参考图1，所绘示者为本发明串联式转轮高效率净化***(下称净化***1)的第一实施例，其包括一第一转轮10、一第二转轮20、一焚化设备30、一第一热交换器40、一第二热交换器50及一排放烟囱60，所述净化***1可用以处理含挥发性有机化合物的待处理气体，所述待处理气体的来源可为但不限于石化制程废气、使用有机溶剂的制程废气及燃烧废气，所含有的挥发性有机化合物可能是，但不限于，甲苯、二甲苯、对-二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、异丙醇(IPA)、醋酸丙二醇甲醚酯(PGMEA)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、三氯乙烯(TCE)、单乙醇胺(MEA)及二甲基亚砜(DMSO)，其他可能的挥发性有机化合物可能是烷类、芳烃类、烯类、卤代烃类、酯类、醛类及酮类化合物。
请搭配参考图2，第一转轮10工作时在一转动方向上转动，第一转轮10的轮面可依工作目的区分为一第一吸附区11、一第一脱附区12及一第一冷却隔离区13，其中第一冷却隔离区13介于第一吸附区11与第一脱附区12之间，使得第一转轮10所承载的吸附材料在工作时依序通过第一吸附区11、第一脱附区12及第一冷却隔离区13，所使用的吸附材料视所需吸附的挥发性有机化合物而定，吸附材料可为但不限于亲水性或殊水性的沸石、活性炭、活性氧化铝、硅胶或其组合，其中亲水性沸石例如为A 型、13X型或低硅铝比Y型沸石，殊水性沸石则例如为ZSM-5型、MCM型(Mobil composite of matter)或高硅铝比Y型沸石，所述MCM型沸石例如可为具六角晶状结构(hexagonal)的MCM-41、具立方结构(cubic)的MCM-48、具层状结构(lamellar)的MCM-50等M41S族沸石。
与第一转轮10相似，第二转轮20的轮面同样可依工作目的区分为一第二吸附区、一第二脱附区及一第二冷却隔离区，其前视示意图与图2相当，第二冷却隔离区介于第二吸附区与第二脱附区之间，使得第二转轮20所承载的吸附材料在工作时依序通过第二吸附区、第二脱附区及第二冷却隔离区，第二转轮可使用与第一转轮相同或相异的吸附材料，并视所需吸附的挥发性有机化合物而定。此外，第一、第二转轮10、20还可包括其他未实质参与吸、脱附作用的转轮支架、轮轴、支撑架等组件，惟图式中未绘示。
焚化设备30具有一焚化单元31、一进气口32及一排气口33。本发明中，适用的焚化设备包括但不限于恢复式直燃焚化炉、蓄热式直燃焚化炉及触媒式焚化炉，其中蓄热式直燃焚化炉常见者例如双槽式蓄热焚化炉、三槽式蓄热焚化炉及旋转阀式蓄热焚化炉。本实施例中，焚化设备30为一双槽式蓄热焚化炉，因此焚化单元31具有二蓄热槽311、312及连通于两蓄热槽311、312之间的燃烧室313，两蓄热槽311、312各具有一所述进气口32及排气口33，连结这些进气口32、33的管路设有控制阀组(未绘示)，让蓄热槽311、312其中一者仅开启进气口32，并让另一者仅开启排气口33，控制阀组则控制进气口32、排气口33的启闭而周期性地调整气流方向，使得气流可依序流经蓄热槽311、燃烧室313及蓄热槽312，或者依序流经蓄热槽312、燃烧室313及蓄热槽311。蓄热槽311、312内填充有热媒介质(heat media)，用以与流经焚化设备30的气体进行热交换，适用的热媒介质可为但不限于氧化铝陶瓷(Alumina Oxide Porcelain)、多孔性莫来石(Mullite)、堇青石(Cordierite)、多孔性堇青石及其他可蓄热的陶瓷或砾石。
第一、第二热交换器40、50是各别用于两股气体流的热交换，所述气体流的热交换是指使热量从热流体传递到冷流体，适用的热交换器可为但不限于卷板式热交换器、板式热交换器及管壳式热交换器。前述焚化设备30的一部份焚化后气体可***化单元31的燃烧室313分流至第一、第二热交换器40、50作为前述热流体。本实施例中，作为热流体的焚化后气体依序流经第一、第二热交换器40、50。
上述净化***1可应用于串联式转轮高效率净化方法(下称净化方法)，该净化方法包括下列作业程序：
第一吸附作业程序：将含挥发性有机化合物的待处理气体导入第一转轮10的第一吸附区11，经第一吸附区11内的吸附材料吸附至少一部份挥发性有机化合物，处理后的气体作为第一吸附处理气体由第一转轮10的另一侧送出。
第二吸附作业程序：将第一吸附处理气体再导入第二转轮20的第二吸附区，经第二吸附区内的吸附材料吸附至少一部份挥发性有机化合物，处理后的气体作为第二吸附处理气体由第二转轮20的另一侧送出。经由两次吸附处理后的第二吸附处理气体通常仅含有极微量的挥发性有机化合物，可藉由风机71抽往排放烟囱60或作其他应用。
第一脱附作业程序：第一转轮10的吸附材料在第一吸附作业程序中吸附了相当数量的挥发性有机化合物，因此本作业程序导入第一脱附气体至第一转轮10的第一脱附区12，使第一脱附气体可以将第一转轮10所吸附的挥发性有机化合物加以脱附，而后含有高浓度挥发性有机化合物的气体作为第一脱附处理气体自第一转轮10另一侧送出；为了提高脱附效率，第一脱附气体可被提升至较高的温度，因此本实施例中，第一脱附气体在进入第一脱附区12之前，更先被导入第一冷却隔离区13预热，而后再被导入第一热交换器40与焚化后气体进行热交换；本实施例中，第一脱附气体是由干净空气及一部份待处理气体组成，惟并不以此为限。
第二脱附作业程序：第二转轮20的吸附材料在第二吸附作业程序中吸附了相当数量的挥发性有机化合物，因此本作业程序导入第二脱附气体至第二转轮20的第二脱附区，使第二脱附气体可将第二转轮20所吸附的挥发性有机化合物加以脱附，而后含有较高浓度挥发性有机化合物的气体作为第二脱附处理气体自第二转轮20另一侧送出；为了提高脱附效率，第二脱附气体也可被提升至较高的温度，因此本实施例中，第二脱附气体在进入第二脱附区之前，更被导入第二冷却隔离区预热，而后再被导入第二热交换器50与焚化后气体进行热交换；本实施例中，第二脱附气体是由第一吸附处理气体的一部份分流而来；另外，由于第二脱附处理气体的挥发性有机化合物的含量与待处理气体相当，因此可与待处理气体合流后导入第一转轮10的第一吸附区11再次进行第一吸附作业程序，且第二脱附处理气体的余热可提升待处理气体进入第一吸附区11前的温度，降低相对湿度，并因此能使第一转轮10的挥发性有机化合物的去除率提高，此时第一转轮10较佳可使用疏水性沸石吸附材料。
焚化作业程序：含有高浓度挥发性有机化合物的第一脱附处理气体被另一风机72抽取而经由进气口32导入焚化单元31，经焚化单元31将第一脱附处理气体中的挥发性有机化合物焚烧处理后生成一焚化后气体，焚化后气体的一部份由排气口33排出，另一部份焚化后气体则***化单元31的燃烧室313分流作为热交换气体使用，热交换后的焚化后气体则再与自排气口33排出的焚化后气体合流，并经排放烟囱60排出或作其他应用。
基于转轮的工作特性，前述第一吸附作业程序、第二吸附作业程序、第一脱附作业程序及第二脱附作业程序实质上是同时发生的。在通常的情况中，焚化作业程序也是实质同时发生的。
在一项数值模拟中，所述净化***1被导入2000SCMM(m3/min)的待处理气体，其中挥发性有机化合物含量为20ppmv，待处理气体与100SCMM的第二脱附处理气体合流后，其中1975SCMM被导入第一转轮10的第一吸附区进行第一吸附作业程序，125SCMM的待处理气体被导入第一脱附区作为第一脱附气体并进行第一脱附作业程序；其中，第一转轮10的挥发性有机化合物去除率为95％，浓缩倍率约为16倍，第二转轮20的挥发性有机化合物去除率为90％，浓缩倍率约为17倍，焚化设备30的挥发性有机化合物去除率为98％；在此条件下，1975SCMM的第一吸附处理气体的挥发性有机化合物含量可降为1ppmv，其中1875SCMM的第一吸附处理气体被导入第二转轮20的第二吸附区进行第二吸附作业程序，处理后的第二吸附处理气体的挥发性有机化合物含量可进一步降为0.1ppmv，并以1875SCMM的流量导入排放烟囱60；另一方面，100SCMM的第一吸附处理气体被导入第二转轮20的第二脱附区作为第二脱附气体并进行第二脱附作业程序，而后送出100SCMM的第二脱附处理气体，其挥发性有机化合物浓度约为17ppmv，并与待处理气体混合，使其温度提高并降低其相对湿度；此外，第一脱附作业程序所送出的第一脱附处理气体中，挥发性有机化合物的浓度约为320ppmv，并以125SCMM的流量导入焚化设备30进行焚化作业程序，其中15SCMM的高温焚化后气体被依序导向第一、第二热交换器40、50作为热交换之用，而后再与剩余的110SCMM焚化后气体合流，成为总流量125SCMM、挥发性有机化合物浓度约6.4ppmv的焚化后气体被送往排放烟囱，最后排放烟囱以总量2000SCMM、挥发性有机化合物浓度约0.5ppmv的排放尾气对外排放。换言之，本净化***的挥发性有机化合物总去除率可达97.5％，为相当优异的处理效率。
相较于习用净化***，本净化***及方法在不额外增加焚化设备的情况下，显著降低排放尾气的挥发性有机化合物浓度，且热能可充分回收，从而实现节能的效果。
请参考图3，所绘示者为本发明净化***的第二实施例，其与第一实施例所示者大部份雷同，差异之处在于，第二实施例的净化***100更包括一再净化反应器180及一臭氧供给单元190，臭氧供给单元190用以供给臭氧至焚化后气体，再净化反应器180具有一反应室181及一设于反应室181内的水供给单元182，水供给单元182例如为一喷雾器而可用以提高反应室181内的水气含量，反应室181中另可设有触媒吸附材183；藉此，可进行再净化作业程序，将臭氧导入反应室181，使臭氧与水气可在反应室181内作用而生成高活性的氢氧自由基，进而可将焚化后气体中可能存在的NOx(不溶于水)净化反应成硝酸(高水溶性)、或将可能存在的SOx(不溶于水)净化反应成硫酸(高水溶性)或将可能存在的高沸点有机悬浮微粒SS净化反应成二氧化碳及水，最后送出一净化后气体。
在一项数值模拟中，焚化后气体原含有4.24ppmv的挥发性有机化合物、100ppmv的NOx、5ppmv的SOx及1mg/Nm3的SS，经再净化处理后可净化为仅含0.424ppmv的挥发性有机化合物、20ppmv的NOx、0.5ppmv的SOx及0.5mg/Nm3的SS。藉此，更进一步降低排放尾气的空气污染物浓度。
请参考图4，为本发明净化***的第三实施例，该净化***200与第一实施例的主要差异在于，含低浓度挥发性有机化合物的焚化后气体常规下将与待处理气体合流，焚化后气体的余热可用以提升待处理气体的温度，降低其相对湿度，且后续被导入第一转轮210的第一吸附区再次进行第一吸附作业程序时，可具有较高的吸附效率。换言之，常规下仅有经第二转轮220处理后的第二吸附处理气体会对外排放，焚化后气体则不对外排出，藉此能再进一步降低排放尾气的挥发性有机化合物的含量。
在一项数值模拟中，所述净化***200被导入2000SCMM的待处理气体，其中挥发性有机化合物含量为20ppmv，待处理气体与100SCMM的第二脱附处理气体以及125SCMM的焚化后气体合流后，挥发性有机化合物的浓度约为17.6ppmv，其中2100SCMM被导入第一转轮210的第一吸附区进行第一吸附作业程序，125SCMM的待处理气体被导入第一脱附区作为第一脱附气体并进行第一脱附作业程序；其中，第一转轮210的挥发性有机化合物去除率为95％，浓缩倍率约为18倍，第二转轮220的挥发性有机化合物去除率为90％，浓缩倍率约为19倍，焚化设备230的挥发性有机化合物去除率为98％；在此条件下，2100SCMM的第一吸附处理气体的挥发性有机化合物含量可降为0.88ppmv，其中2000SCMM的第一吸附处理气体被导入第二转轮220的第二吸附区进行第二吸附作业程序，处理后的第二吸附处理气体的挥发性有机化合物含量可进一步降为约0.09ppmv，并以2000SCMM的流量导入排放烟囱260；另一方面，100SCMM的第一吸附处理气体被导入第二转轮220的第二脱附区作为第二脱附气体并进行第二脱附作业程序，而后送出100SCMM的第二脱附处理气体，其挥发性有机化合物浓度约为17ppmv，并与待处理气体混合，使其温度提高并降低其相对湿度；此外，第一脱附作业程序所送出的第一脱附处理气体中，挥发性有机化合物的浓度约为320ppmv，并以125SCMM的流量导入焚化设备230进行焚化作业程序，其中15SCMM的高温焚化后气体被依序导向第一、第二热交换器240、250作为热交换之用，而后再与剩余的110SCMM焚化后气体合流，成为总流量125SCMM、挥发性有机化合物浓度约6.4ppmv的焚化后气体，而后再与待处理气体混合再次处理。
最终，排放烟囱以总量2000SCMM、挥发性有机化合物浓度约0.09ppmv的排放尾气对外排放，亦即本净化***的挥发性有机化合物总去除率可达99.5％以上，为非常优异的处理效率。
请参考图5，所绘示者为本发明净化***的第四实施例，该净化***400与第三实施例的主要差异在于，省略了第二热交换器，且第二吸附处理气体的一部份分流，并与热交换后的焚化后气体合流作为第二脱附气体，随后被导入第二转轮420的第二脱附区进行第二脱附作业程序。本实施例的优点在于，进一步节省了一座热交换器的建置及维护成本，且更充分地利用热能，实现节能的目的。
在一项数值模拟中，所述净化***400被导入2000SCMM的待处理气体，其中挥发性有机化合物含量为20ppmv，待处理气体与115SCMM的第二脱附处理气体以及110SCMM的焚化后气体合流后，挥发性有机化合物的浓度约为17.6ppmv，其中2100SCMM被导入第一转轮410的第一吸附区进行第一吸附作业程序，125SCMM的待处理气体被导入第一脱附区作为第一脱附气体并进行第一脱附作业程序；其中，第一转轮410的挥发性有机化合物去除率为95％，浓缩倍率约为18倍，第二转轮420的挥发性有机化合物去除率为90％，浓缩倍率约为19倍，焚化设备430的挥发性有机化合物去除率为98％；在此条件下，2100SCMM的第一吸附处理气体的挥发性有机化合物含量可降为0.88ppmv，随后被导入第二转轮420的第二吸附区进行第二吸附作业程序，处理后的第二吸附处理气体的挥发性有机化合物含量可进一步降为约0.09ppmv，并以2000SCMM的流量导入排放烟囱460；另一方面，100SCMM的第二吸附处理气体与15SCMM经热交换处理的焚化后气体合流作为第二脱附气体，并被导入第二转轮420的第二脱附区进行第二脱附作业程序，而后送出115SCMM的第二脱附处理气体，其挥发性有机化合物浓度约为17ppmv，而后再与与待处理气体混合，使其温度提高并降低其相对湿度；此外，第一脱附作业程序所送出的第一脱附处理气体中，挥发性有机化合物的浓度约为320ppmv，并以125SCMM的流量导入焚化设备430进行焚化作业程序，其中15SCMM的高温焚化后气体被导向第一热交换器440作为热交换之用，而后再与前述100SCMM的第二吸附处理气体合流作为第二脱附气体。另一方面，剩余的110 SCMM、挥发性有机化合物浓度约6.4ppmv的焚化后气体与待处理气体混合而再次导入第一转轮410进行第一吸附作业程序。
最终，排放烟囱以总量2000SCMM、挥发性有机化合物浓度约0.09ppmv的排放尾气对外排放，亦即本实施例在省略一座热交换器之后，仍可达到与第三实施例相似的高效率处理水平。
请参考图6，所绘示者为本发明净化***的第五实施例，该净化***500包括一第一转轮510、一第二转轮520、一焚化设备530、一热交换器540、一再净化反应器550及一臭氧供给单元560。
请搭配参考图7，第一转轮510工作时在一转动方向上转动，第一转轮510的轮面可依工作目的区分为一第一吸附区511及一第一脱附区512，使得第一转轮510所承载的吸附材料在工作时依序通过第一吸附区511及第一脱附区512。本实施例中，第一转轮510实质上仅由第一吸附区511及第一脱附区512组成，而不包括冷却隔离区，惟第一转轮510还可包括其他未实质参与吸、脱附作用的转轮支架、轮轴、支撑架等组件，惟图式中未绘示。
第二转轮520可依工作目的区分为一第二吸附区、一第二脱附区及一第二冷却隔离区，其前视示意图与图2相当，第二冷却隔离区介于第二吸附区与第二脱附区之间，使得第二转轮520所承载的吸附材料在工作时依序通过第二吸附区、第二脱附区及第二冷却隔离区。
焚化设备530具有一焚化单元531、一进气口532及一排气口533。本实施例中，焚化设备530为一旋转阀式蓄热焚化炉，因此焚化单元531包括一旋转阀5311、多个填充有蓄热材料的蓄热槽5312及一燃烧室5313，蓄热槽5312连通于旋转阀5311及燃烧室5313之间，进气口532及排气口533则设于旋转阀5311。
热交换器540是用于两股气体流的热交换，所述气体流的热交换是指使热量从热流体传递到冷流体，前述焚化设备530的一部份焚化后气体可***化单元531的燃烧室5313分流至热交换器540作为前述热流体。
臭氧供给单元560用以供给臭氧至焚化后气体，再净化反应器550具有一反应室551及一设于反应室551内的水供给单元552，水供给单元552例如为一喷雾器而可用以提高反应室551内的水气含量，反应室551中另可设有触媒吸附材553。
上述净化***500可应用于下述净化方法，该净化方法包括下列作业程序：
第一吸附作业程序：将含挥发性有机化合物的待处理气体导入第一转轮510的第一吸附区511，经第一吸附区511内的吸附材料吸附至少一部份挥发性有机化合物，处理后的气体作为第一吸附处理气体由第一转轮510的另一侧送出。
第二吸附作业程序：将第一吸附处理气体再导入第二转轮520的第二吸附区，经第二吸附区内的吸附材料吸附至少一部份挥发性有机化合物，处理后的气体作为第二吸附处理气体由第二转轮520的另一侧送出。经由两次吸附处理后的第二吸附处理气体通常仅含有极微量的挥发性有机化合物，可藉由风机571抽往排放烟囱或作其他应用。
第一脱附作业程序：第一转轮510的吸附材料在第一吸附作业程序中吸附了相当数量的挥发性有机化合物，因此本作业程序导入第一脱附气体至第一转轮510的第一脱附区512，使第一脱附气体可以将第一转轮510所吸附的挥发性有机化合物加以脱附，而后含有高浓度挥发性有机化合物的气体作为第一脱附处理气体自第一转轮510另一侧送出。
第二脱附作业程序：第二转轮520的吸附材料在第二吸附作业程序中吸附了相当数量的挥发性有机化合物，因此本作业程序导入第二脱附气体至第二转轮520的第二脱附区，使第二脱附气体可将第二转轮520所吸附的挥发性有机化合物加以脱附，而后含有较高浓度挥发性有机化合物的气体作为第二脱附处理气体自第二转轮520另一侧送出；为了提高脱附效率，第二脱附气体可被提升至较高的温度，因此本实施例中，第二脱附气体在进入第二脱附区之前，更被导入第二冷却隔离区预热，而后再被导入热交换器540与焚化后气体进行热交换；本实施例中，第二脱附气体是由第一吸附处理气体的一部份分流而来，而第二脱附处理气体因仍具有较高的温度，因此可直接被导入第一转轮510的第一脱附区512作为第一脱附气体使用。
焚化作业程序：含有高浓度挥发性有机化合物的第一脱附处理气体被另一风机572抽取而经由进气口532导入焚化单元531，经焚化单元531将第一脱附处理气体中的挥发性有机化合物焚烧处理后生成一焚化后气体，焚化后气体的一部份由排气口533排出，另一部份焚化后气体则***化单元531的燃烧室5313分流作为热交换气体使用，通过热交换器540的焚化后气体含有少量的挥发性有机化合物，因此可被导往第一转轮510的第一吸附区511再次处理，所述焚化后气体导入第一转轮510之前并可先与待处理气体混合。
再净化作业程序：将臭氧导入反应室551，使臭氧与水气可在反应室551内作用而生成高活性的氢氧自由基，进而可将焚化后气体中可能存在的NOx(不溶于水)净化反应成硝酸(高水溶性)、或将可能存在的SOx(不溶于水)净化反应成硫酸(高水溶性)或将可能存在的高沸点有机悬浮微粒SS净化反应成二氧化碳及水，最后送出一净化后气体。
基于转轮的工作特性，前述第一吸附作业程序、第二吸附作业程序、第一脱附作业程序及第二脱附作业程序实质上是同时发生的。在通常的情况中，焚化作业程序及再净化作业程序也是实质同时发生的。
基于前述设计，本实施例第二转轮520所送出的第二吸附处理气体及再净化反应室550所送出的净化后气体都仅含有微量的挥发性有机化合物，可直接作为排放尾气对外排放。相较于习用净化***，本净化***及方法在不额外增加焚化设备的情况下，大幅降低了排放尾气的挥发性有机化合物浓度，且热能可充分回收，实现节能的效果。
请参考图8，所绘示者为本发明净化***的第六实施例，本实施例的净化***600与第五实施例大部份雷同，差异之处在于，流经热交换器640的焚化后气体不再导向第一转轮610的第一吸附区，且净化***600更包括一温度计671、一控制阀672及一控制器673，控制器673分别与温度计671及控制阀672讯号连接，温度计671用以侦测第一脱附气体的温度，控制阀672则用以调整热交换后的焚化后气体合流至第二脱附处理气体的流量，控制器673则根据温度计671所感测的温度而控制控制阀672调整前述流量，而其中未与第二脱附处理气体合流的焚化后气体则与自排气口633排出的焚化后气体合流。
据此，倘若温度计671测得第一脱附气体的温度低于默认工作温度时，控制器673会控制控制阀672，使控制阀调高焚化后气体流向第二脱附处理气体的流量，由于焚化后气体的温度高于第二脱附处理气体的温度，因此经流量调整后的第一脱附气体的温度可得提升，直到升温至默认工作温度。
请参考图9，所绘示者为本发明净化***的第七实施例，本实施例的净化***700与第二实施例大部份雷同，其主要差异在于，焚化设备730为一三槽式蓄热焚化炉，且流经第一热交换器740的焚化后气体不再导向另一热交换器，而直接与自排气口733排出的焚化后气体合流；取而代之地，净化***700另包括一用以升高第二脱附气体温度的升温设备770，升温设备770可为但不限于其他形式的热交换器，其热源可为蒸气、热油、热空气或电热。
请参考图10，所绘示者为本发明净化***的第八实施例，本实施例的净化***800与第七实施例大部份雷同，其主要差异在于，其焚化后气体与第一吸附处理气体合流后，被导入第二转轮820的第二吸附区进行第二吸附作业程序，藉此进一步降低挥发性有机化合物浓度后，才对外排放。
最后，必须再次说明的是，本发明于前揭实施例中所揭露的构成组件仅为举例说明，并非用来限制本案之范围，其他等效组件的替代或变化，亦应为本案之申请专利范围所涵盖。

Claims (41)

1.一种串联式转轮高效率净化***，用以处理含挥发性有机化合物之待处理气体，包括：
一第一转轮，具有一第一吸附区及一第一脱附区，该第一吸附区供导入所述待处理气体，用以吸附所述待处理气体中的至少一部份挥发性有机化合物并送出一第一吸附处理气体；该第一脱附区供导入一第一脱附气体，用以脱附该第一转轮所吸附的挥发性有机化合物并送出一第一脱附处理气体；
一第二转轮，具有一第二吸附区及一第二脱附区，该第二吸附区供导入所述第一吸附处理气体，用以吸附第一吸附处理气体中的至少一部份挥发性有机化合物并送出一第二吸附处理气体；该第二脱附区供导入一第二脱附气体，用以脱附该第二转轮所吸附的挥发性有机化合物并送出一第二脱附处理气体；以及
一焚化设备，具有一焚化单元、一进气口及一排气口，该进气口及排气口均连通该焚化单元，该进气口供导入所述第一脱附处理气体，该焚化单元用以将第一脱附处理气体中的挥发性有机化合物焚烧处理而生成一焚化后气体，该排气口用以排出至少一部份所述焚化后气体，且至少一部份所述焚化后气体被导入该第一吸附区、该第一脱附区、该第二吸附区或该第二脱附区。
2.如权利要求1所述的串联式转轮高效率净化***，其中所述第一吸附处理气体之一部份分流作为所述第二脱附气体。
3.如权利要求1所述的串联式转轮高效率净化***，其中该第二脱附区所送出的第二脱附处理气体被导入该第一转轮的第一吸附区。
4.如权利要求1所述的串联式转轮高效率净化***，其中该第一转轮更具有一介于该第一吸附区及第一脱附区之间的第一冷却隔离区，所述第一脱附气体在导入该第一脱附区之间先被导入该第一冷却隔离区。
5.如权利要求1所述的串联式转轮高效率净化***，其中该第二转轮更具有一介于该第二吸附区及第二脱附区之间的第二冷却隔离区，所述第二脱附气体在导入该第二脱附区之间先被导入该第二冷却隔离区。
6.如权利要求1所述的串联式转轮高效率净化***，更包括一第一热交换器，所述焚化后气体的一部份自该焚化单元送出并流经该第一热交换器，所述第一脱附气体在导入该第一脱附区之前先被导入该第一热交换器并与所述焚化后气体进行热交换。
7.如权利要求6所述的串联式转轮高效率净化***，更包括一第二热交换器，所述焚化后气体的一部份自该焚化单元送出并流经该第二热交换器，所述第二脱附气体在导入该第二脱附区之前先被导入该第二热交换器并与所述焚化后气体进行热交换。
8.如权利要求7所述的串联式转轮高效率净化***，其中自该焚化单元送出的焚化后气体依序流经该第一、第二热交换器。
9.如权利要求7或8所述的串联式转轮高效率净化***，其中流经所述第一、第二热交换器至少其中一者的焚化后气体再与自该排气口排出的焚化后气体合流。
10.如权利要求1所述的串联式转轮高效率净化***，其中所述焚化后气体被导入该第一转轮的第一吸附区。
11.如权利要求9所述的串联式转轮高效率净化***，其中所述合流后的焚化后气体被导入该第一转轮的第一吸附区。
12.如权利要求1或5所述的串联式转轮高效率净化***，其中所述第二吸附处理气体之一部份分流作为所述第二脱附气体。
13.如权利要求1所述的串联式转轮高效率净化***，其中所述焚化后气体的一部份自该焚化单元送出，所述第一、第二吸附处理气体其中一者的一部份分流后与所述自该焚化单元送出的焚化后气体合流而作为所述第二脱附气体。
14.如权利要求1所述的串联式转轮高效率净化***，所述第二脱附处理气体被导入该第一脱附区而作为所述第一脱附气体。
15.如权利要求14所述的串联式转轮高效率净化***，更包括一热交换器，所述焚化后气体的一部份自该焚化单元送出并流经该热交换器，所述第二脱附气体在导入该第二脱附区之前先被导入该热交换器并与所述焚化后气体进行热交换。
16.如权利要求1所述的串联式转轮高效率净化***，更包括一热交换器，所述焚化后气体的一部份自该焚化单元送出并流经该热交换器，所述第二脱附气体在导入该第二脱附区之前先被导入该热交换器并与所述焚化后气体进行热交换，热交换后的焚化后气体的至少一部份与所述第二脱附处理气体合流并被导入该第一脱附区而作为所述第一脱附气体。
17.如权利要求16所述的串联式转轮高效率净化***，更包括一温度计、一控制阀及一控制器，该控制器与该温度计及该控制阀讯号连接，该温度计用以侦测所述第一脱附气体的温度，该控制阀用以调整所述焚化后气体合流至第二脱附处理气体的流量，该控制器用以根据该温度计所感测的温度而控制该控制阀调整所述流量。
18.如权利要求1所述的串联式转轮高效率净化***，更包括一升温设备，用以提高所述第二脱附气体的温度。
19.如权利要求14至17中任一者所述的串联式转轮高效率净化***，其中该第一转轮实质由该吸附区及该脱附区组成。
20.如权利要求1所述的串联式转轮高效率净化***，更包括一再净化反应器及一臭氧供给单元，该臭氧供给单元用以供给臭氧至所述焚化后气体，该再净化反应器具有一反应室而供导入所述含臭氧的焚化后气体，用以将含臭氧的焚化后气体再净化并送出一净化后气体。
21.如权利要求20所述的串联式转轮高效率净化***，其中该再净化反应器更具有一水供给单元，用以提高该反应室内的水气含量。
22.一种串联式转轮高效率净化方法，应用于一串联式转轮高效率净化***，该串联式转轮高效率净化***包括一第一转轮、一第二转轮及一焚化设备，该第一转轮具有一第一吸附区及一第一脱附区，该第二转轮具有一第二吸附区及一第二脱附区，该焚化设备具有一焚化单元、一进气口及一排气口，该进气口及该排气口均连通于该焚化单元，该串联式转轮高效率净化方法包括下列作业程序：
第一吸附作业程序：导入一含挥发性有机化合物的待处理气体至该第一吸附区，并经该第一吸附区吸附至少一部份所述挥发性有机化合物后送出一第一吸附处理气体；
第二吸附作业程序：将所述第一吸附处理气体导入至该第二吸附区，并经该第二吸附区吸附至少一部份所述挥发性有机化合物后送出一第二吸附处理气体；
第一脱附作业程序：导入一第一脱附气体至该第一脱附区，该第一脱附气体将该第一转轮所吸附的挥发性有机化合物自该第一转轮脱附并送出一第一脱附处理气体；
第二脱附作业程序：导入一第二脱附气体至该第二脱附区，该第二脱附气体将该第二转轮所吸附的挥发性有机化合物自该第二转轮脱附并送出一第二脱附处理气体；以及
焚化作业程序：将该第一脱附处理气体经由该进气口导入该焚化单元，并经该焚化单元将第一脱附处理气体中的挥发性有机化合物焚烧处理而生成一焚化后气体，该焚化后气体的至少一部份经由该排气口排出，且至少一部份所述焚化后气体被导入该第一吸附区、该第一脱附区、该第二吸附区或该第二脱附区；
其中，该第一吸附作业程序、该第二吸附作业程序、该第一脱附作业程序及该第二脱附作业程序实质上同时进行。
23.如权利要求22所述的串联式转轮高效率净化方法，其中所述第一吸附处理气体之一部份分流作为所述第二脱附气体。
24.如权利要求22所述的串联式转轮高效率净化方法，其中该第二脱附区所送出的第二脱附处理气体被导入该第一转轮的第一吸附区。
25.如权利要求22所述的串联式转轮高效率净化方法，其中该第一转轮更具有一介于该第一吸附区及第一脱附区之间的第一冷却隔离区，所述第一脱附气体在导入该第一脱附区之间先被导入该第一冷却隔离区。
26.如权利要求22所述的串联式转轮高效率净化方法，其中该第二转轮更具有一介于该第二吸附区及第二脱附区之间的第二冷却隔离区，所述第二脱附气体在导入该第二脱附区之间先被导入该第二冷却隔离区。
27.如权利要求22所述的串联式转轮高效率净化方法，其中该串联式转轮高效率净化***更包括一第一热交换器，所述焚化后气体的一部份自该焚化单元送出并导入该第一热交换器，所述第一脱附气体在导入该第一脱附区之前先被导入该第一热交换器并与所述焚化后气体进行热交换。
28.如权利要求27所述的串联式转轮高效率净化方法，其中该串联式转轮高效率净化***更包括一第二热交换器，所述焚化后气体的一部份自该焚化单元送出并导入该第二热交换器，所述第二脱附气体在导入该第二脱附区之前先被导入该第二热交换器并与所述焚化后气体进行热交换。
29.如权利要求28所述的串联式转轮高效率净化方法，其中自该焚化单元送出的焚化后气体依序流经该第一、第二热交换器。
30.如权利要求28或29所述的串联式转轮高效率净化方法，其中流经所述第一、第二热交换器至少其中一者的焚化后气体再与自该排气口排出的焚化后气体合流。
31.如权利要求22所述的串联式转轮高效率净化方法，其中所述焚化后气体被导入该第一转轮的第一吸附区。
32.如权利要求30所述的串联式转轮高效率净化方法，其中所述合流后的焚化后气体被导入该第一转轮的第一吸附区。
33.如权利要求22或26所述的串联式转轮高效率净化方法，其中所述第二吸附处理气体之一部份分流作为所述第二脱附气体。
34.如权利要求22所述的串联式转轮高效率净化方法，其中所述焚化后气体的一部份自该焚化单元送出，所述第一、第二吸附处理气体其中一者的一部份分流后与所述自该焚化单元送出的焚化后气体合流而作为所述第二脱附气体。
35.如权利要求22所述的串联式转轮高效率净化方法，其中所述第二脱附处理气体被导入该第一脱附区而作为所述第一脱附气体。
36.如权利要求35所述的串联式转轮高效率净化方法，其中该串联式转轮高效率净化***更包括一热交换器，所述焚化后气体的一部份自该焚化单元送出并导入该热交换器，所述第二脱附气体在备导入该第二脱附区之前先被导入该热交换器并与所述焚化后气体进行热交换。
37.如权利要求22所述的串联式转轮高效率净化方法，其中该串联式转轮高效率净化***更包括一热交换器，将所述焚化后气体的一部份自该焚化单元送出并导入该热交换器，所述第二脱附气体在备导入该第二脱附区之前先被导入该热交换器并与所述焚化后气体进行热交换；
其中，热交换后的焚化后气体的至少一部份与所述第二脱附处理气体合流并被导入该第一脱附区而作为所述第一脱附气体。
38.如权利要求37所述的串联式转轮高效率净化方法，其中该串联式转轮高效率净化***更包括一温度计、一控制阀及一控制器，该控制器与该温度计及该控制阀讯号连接，该温度计用以侦测所述第一脱附气体的温度，该控制阀用以调整所述焚化后气体合流至第二脱附处理气体的流量，且该控制器根据该温度计所感测的温度而控制该控制阀调整所述流量。
39.如权利要求35至38中任一项所述的串联式转轮高效率净化方法，其中该第一转轮实质由该吸附区及该脱附区组成。
40.如权利要求22所述的串联式转轮高效率净化方法，其中该串联式转轮高效率净化***更包括一再净化反应器及一臭氧供给单元，该再净化反应器具有一反应室，该串联式转轮高效率净化方法更包括：
再净化作业程序：该臭氧供给单元供给臭氧至所述焚化后气体，将含有臭氧的焚化后气体导入该反应室进行再净化并送出一净化后气体。
41.如权利要求40所述的串联式转轮高效率净化方法，其中该再净化反应器更具有一水供给单元，用以在再净化作业程序中提高该反应室内的水气含量。
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