CN108939821B - 一种沸石转轮吸附浓缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沸石转轮吸附浓缩装置，包括依次连接的过滤器、主风机和筒式沸石转轮，筒式沸石转轮包括吸附区和脱附区，吸附区进口连接过滤器，出口分别连接烟囱和脱附风机入口，脱附区连接脱附装置，脱附区进口通过管道依次连接换热器和焚烧炉，换热器还分别通过管道连接沸石转轮脱附区的出口和焚烧风机，脱附区出口还通过焚烧风机连接到焚烧炉，换热器与焚烧风机间的管道上设有调节阀，在所述主风机与所述筒式沸石转轮之间设置有气流限定机构，所述气流限定机构用于将废气以恒定流量供给所述筒式沸石转轮。

Description

一种沸石转轮吸附浓缩装置

技术领域

本发明涉及一种沸石转轮吸附浓缩装置。

背景技术

在进行工业生产时，会产生大量含VOCs废气，VOCs的种类繁多、成分复杂、性质各异，但这些废气有些具有低浓度、大风量的特点，在很多情况下采用一种净化技术往往难以达到治理要求，且不经济。因此，利用不同单元治理技术的优势，采用组合治理工艺，不仅可满足排放要求，而且可降低净化设备的运行费用。

为解决上述问题，申请人在先公告了一种处理废气的分子筛吸附转轮***，该***能够解决上述问题，然而该***以及现有技术中的净化***却存在如下问题：

***中吸附转轮单位时间内处理废气的量是固定的，而利用风机供给转轮的量不稳定，当风机供给量超出转轮处理量时，造成废气净化效果不好。

发明内容

为了克服达到上述目的，本发明提供了一种沸石转轮吸附浓缩装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种沸石转轮吸附浓缩装置，包括依次连接的过滤器、主风机和筒式沸石转轮，筒式沸石转轮包括吸附区和脱附区，吸附区进口连接过滤器，出口分别连接烟囱和脱附风机入口，脱附区连接脱附装置，所述脱附装置包括脱附风机、换热器和焚烧炉，脱附区进口通过管道依次连接换热器和焚烧炉，换热器还分别通过管道连接沸石转轮脱附区的出口和焚烧风机，脱附区出口还通过焚烧风机连接到焚烧炉，换热器与焚烧风机间的管道上设有调节阀，过滤器上、脱附风机进口和烟囱出口处均设有检测装置，焚烧炉包括三个蓄热室和一个氧化室，氧化室设置在三个蓄热室顶端，三个蓄热室分别执行吸热、放热、清扫功能，轮流进行，所述蓄热室底端均通过中间管道连通至过滤器出口。其中：

在所述主风机与所述筒式沸石转轮之间设置有气流限定机构，所述气流限定机构用于将废气以恒定流量供给所述筒式沸石转轮。

在本发明的一个较佳实施例中，吸附区和脱附区之间、吸附转轮的筒体与外筒之间均装有密封条，密封条为耐高温、耐溶剂的氟橡胶密封材料制成。

在本发明的一个较佳实施例中，沸石转轮采用蜂窝状结构的吸附转轮，所述吸附区和脱附区内均设有均风板，均风板上设有若干均匀分布的通孔。

在本发明的一个较佳实施例中，吸附区和脱附区内均设有差压表。

在本发明的一个较佳实施例中，焚烧炉炉体内氧化室及蓄热室内保温层采用耐火硅酸铝纤维保温材料制成，耐热1200℃。

在本发明的一个较佳实施例中，耐火硅酸铝纤维外表面涂敷耐高温抹面。

本发明的有益效果是：通过增设气流限定机构能够提高供入筒式沸石转轮废气的流量的稳定性，进而提高筒式沸石转轮净化废气的效果。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是气流限定机构结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1和图2所示一种沸石转轮吸附浓缩装置，包括依次连接的过滤器1、主风机2和筒式沸石转轮3，过滤器1内设有过滤差压表101，实时监测过滤器内的压力，判断过滤器内的过滤材料是否需更换，过滤器主要是将气体中的粉尘净化，防止粉尘进入到下道工序，污染净化设备，影响处理效果。过滤材料采用中效过滤棉，将气体中5um以上的尘净化98%，本实施例中，沸石转轮是利用沸石分子筛作为吸附剂，沸石转轮3采用蜂窝状结构的吸附转轮，沸石转轮通过电机驱动每小时转动1-6转；其中：在所述主风机与所述筒式沸石转轮之间设置有气流限定机构100，所述气流限定机构100用于将废气以恒定流量供给所述筒式沸石转轮。

如图2所示，所述气流限定机构100包括外筒10，外筒10内形成有一个密闭腔，外筒10上形成有进气孔13和出气孔14，其上具有进气孔13和出气孔14，且进气孔13与出气孔14之间形成有废气流通的气体管道43。固定体20设置于密闭腔中，并占据密封腔一定空间，该固定体20通过紧固件70等紧固件与外筒10固定连接。旋转体30也设置于密闭腔室中，并能够相对固定体20转动，且与固定体20将密封腔划分出第一压腔41和第二压腔42，且第一压腔41与气体管道43连通，以当废气通过进气孔13呼出气体时，废气能够通过气体管道43进入第一压腔41中。偏置机构50用于为旋转体30在第一方向转动提供作用力。阻尼机构80连接至出气孔14以使从出气孔14流出的气体经过阻尼机构80，且阻尼机构80与第二压腔42之间形成有压力比对流道44。在本发明中，该阻尼机构80是这样的：该阻尼机构80提供出一个节流口，当从出气孔14流出的气体经过该节流口时，气体的压力会下降，也就是说，从出气孔14流出的气体在未经过阻尼机构80时的压力大于气体经过阻尼机构80后的压力；在本发明中，由于阻尼机构80与第二压腔42通过压力比对流道44连通，从而使得第二压腔42中的气体压力等于（或基本等于）经过阻尼机构80流出的气体的压力，并且，由于筒式沸石转轮3与阻尼机构80连通，筒式沸石转轮3内的气体的压力与经过阻尼机构80流出的气体的压力相同，因此，第二压腔42中的气体的压力与筒式沸石转轮3内的气体的压力实时相等（或基本相等）。其中，在本发明中，通过旋转体30的转动来改变经由进气孔13进入气体管道43的气体的流量的通流面积S1（所谓通流面积为限定气体流量的参数，在流体学领域为公知概念，在此不在赘述）（实际上，进气孔13中的气体经过该通流面积后，其压力也会下降，即，气体经过通流面积S1前的压力P0大于经过通流面积S1后的压力P1）。具体地，改变通流面积S1的方式为：当旋转体30在第一方向转动时，限定经由进气孔13进入气体管道43的气体的流量的通流面积S1增大，当旋转体30在与第一方向相反的第二方向转动时，限定经由进气孔13进入气体管道43的气体管道43的通流面积S1减小。在本发明中，位于第一压腔41内的气体对旋转体30的作用方向与第二方向一致，位于第二压腔42内的气体对旋转体30的作用方向与第一方向一致；位于第一压腔41内的气体对旋转体30的作用面积与位于第二压腔42内的气体对旋转体30的作用面积大致相等。

由于出气孔14进入阻尼机构80前的压力P1与从节流口流出的气体的压力P2之差基本保持不变，且由于阻尼机构80所确定的节流口不会发生改变，因此，通过节流口的气体的流量保持基本恒定，即：从阻尼机构80流出并流入筒式沸石转轮3中的气流的流量基本保持恒定，进而解决了进入筒式沸石转轮3不稳定，导致筒式沸石转轮3净化废气效果不好的问题。

下面描述内容以下本发明的其他部件的结构、作用以及效果。

筒式沸石转轮3包括吸附区和脱附区，吸附区进口连接过滤器1，出口分别连接烟囱6和脱附风机7入口，吸附区根据气体的浓度及净化效率确定风速，废气通过疏水性沸石转轮浓缩后，能被吸附于沸石中，达到净化废气的目的。经过沸石吸附后的废气，去除废气中挥发性的有机物，净化后的废气直接通过烟囱排放到大气中，转轮持续以每小时1-6转的速度旋转，同时将吸附的挥发性有机物传送至脱附区；脱附区连接脱附装置，脱附装置包括脱附风机7、换热器8和焚烧炉5，脱附区进口通过管道依次连接换热器8和焚烧炉5，换热器8还分别通过管道连接沸石转轮脱附区的出口和焚烧风机4，脱附区出口还通过焚烧风机4连接到焚烧炉6，脱附区中利用一经过换热器出来的小股加热气体将挥发性有机物进行脱附，吸附了有机物质的转轮在此区内脱附，吸附在转轮上的有机物被分离、脱附，脱附后的沸石转轮通过冷却区再次旋转至吸附区，持续吸附挥发性有机气体，脱附过程中产生的有机废气进入焚烧炉燃烧进行处理；换热器8与焚烧风机4间的管道上设有调节阀9，现较之前在焚烧炉箱体的高温泄温口上安装高温泄温阀，由于在此处安装阀门对阀门的耐高温和保温要求高，在使用过程中容易出现故障，本***中在换热器8与焚烧风机4间的管道上安装调节阀9，此段的温度只有150°左右，一般阀门都能胜任，减少制造成本；过滤器内、脱附风机进口和烟囱出口处均设有检测装置10，便于对此步骤中的废气含量进行抽检和实时检测；

焚烧炉5包括三个蓄热室和一个氧化室，氧化室设置在三个蓄热室顶端，氧化室顶端连接燃料和空气，为氧化燃烧提供条件，热室内均设有陶瓷蓄热体三个蓄热室分别执行吸热、放热、清扫功能，轮流进行。焚烧炉包括蓄热室一501、蓄热室二502、蓄热室三503和三个蓄热室顶端的氧化室504组成，三个蓄热室分别执行吸热、放热、清扫功能，三个蓄热室分别由对应的进气阀（F1、F2、F3）、出气阀（F4、F5、F6）和中间阀（F7、F8、F9）控制，且F1、F5和F9为一组，F2、F6和F7为一组，F3、F4和F8为一组，每组发明同时开启或关闭，三组阀门轮流开启，有机浓缩废气经F1在蓄热室一进行蓄热后进入氧化室氧化燃烧，燃烧后废气经蓄热室二的F5排出至烟囱，同时蓄热室三通过中间管道连接至过滤器，即利用过滤器后的一部分气体对蓄热室三进行吹扫，经陶瓷蓄热体内的杂质吹出，避免陶瓷蓄热体堵塞，保证废气顺利通过陶瓷蓄热体，保证蓄热效果,为下一步骤的蓄热做准备。然后切换另外一组阀门，如此往复，废气温度的高低取决于陶瓷体体积、废气流速和陶瓷体的几何结构。

本***中的阀门均采用气动阀，所有阀门均连接至压缩空气储气罐。

有机废气在氧化室中由燃烧器加热升温至氧化温度760～820℃左右，使其中的VOC成分分解成二氧化碳和水。由于废气已在蓄热室内预热，燃料耗量大为减少。氧化室有两个作用：一是保证废气能达到设定的氧化温度，二是保证有足够的停留时间使废气中的VOC充分氧化，本***的停留时间≥1sec。

焚烧炉5外筒由碳钢板制造，外表面设H型钢加强筋，内部炉栅采用304不锈钢，结构强度大，延长使用寿命。

吸附区和脱附区之间、吸附转轮的筒体与外筒之间均装有密封条303，所述密封条为耐高温、耐溶剂的氟橡胶密封材料制成。

沸石转轮采用蜂窝状结构的吸附转轮，所述吸附区和脱附区内均设有均风板，均风板上设有若干均匀分布的通孔。

吸附区和脱附区内均设有差压表，监测吸附区和脱附区内转轮的吸附和脱附情况，及时更换沸石，保证吸附和脱附效果。

焚烧炉炉体内氧化室及蓄热室内保温层采用耐火硅酸铝纤维保温材料制成，耐热1200℃，有耐火硅酸铝纤维外表面涂敷耐高温抹面，有利于延长焚烧炉的使用寿命。

主风机出口和脱附区出口处均设有温度探测器11，实时监测温度，保证各部件的稳定运行。脱附区入口处设有均风板12，均风板12上设有若干均匀分布的通孔，提高沸石转轮的整体的吸附能力。沸石转轮筒式沸石转轮上设有若干检修孔，便于对沸石转轮检修。

吸附区和脱附区内均连接设有差压表，便于实时监测吸附区和脱附区，实时掌握沸石的吸附和脱附状态，及时判断沸石是否存在堵塞状况，便于及时更换沸石，确保沸石对废气的吸附和脱附效果。

经粉尘过滤装置去除粉尘、颗粒物后的有机废气流过浓缩沸石转轮时，其中的有机物在沸石转轮吸附区域会被吸附下来，经过吸附净化后的废气排放到大气中，一小部分废气(约占处理风量的5%~15%)经换热器被加热到180℃左右的脱附温度后，流入脱附区，脱附区有机物从吸附剂即沸石上脱离到加热的气流中，转轮得以再生，脱附后的高浓度VOCs被送入 焚烧炉高温焚烧，反应后的高温烟气进入规整蜂窝陶瓷蓄热体，95%的热量被蓄热体吸收并“储存”起来。蓄热体温度升高后，通过切换阀或旋转装置切换气流流向，分别进行蓄热和放热，实现热量的有效回收利用，采用蓄热式焚烧技术，与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉相比，具有净化效率高（高达99%以上）、热效率高(≥95%)、运行成本低等特点，浓度稍高时，还可进行二次余热回收，大大降低运营成本。

需要强调的是：以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种沸石转轮吸附浓缩装置，其特征在于：包括依次连接的过滤器、主风机和筒式沸石转轮，所述筒式沸石转轮包括吸附区和脱附区，所述吸附区进口连接过滤器，出口分别连接烟囱和脱附风机入口，所述脱附区连接脱附装置，所述脱附装置包括脱附风机、换热器和焚烧炉，所述脱附区进口通过管道依次连接换热器和焚烧炉，所述换热器还分别通过管道连接沸石转轮脱附区的出口和焚烧风机，脱附区出口还通过焚烧风机连接到焚烧炉，所述换热器与焚烧风机间的管道上设有调节阀，所述过滤器上、脱附风机进口和烟囱出口处均设有检测装置，所述焚烧炉包括三个蓄热室和一个氧化室，氧化室设置在三个蓄热室顶端，三个蓄热室分别执行吸热、放热、清扫功能，轮流进行，所述蓄热室底端均通过中间管道连通至过滤器出口；其中：

在所述主风机与所述筒式沸石转轮之间设置有气流限定机构，所述气流限定机构用于将废气以恒定流量供给所述筒式沸石转轮；

所述气流限定机构包括外筒，外筒内形成有一个密闭腔，外筒上形成有进气孔和出气孔，且进气孔与出气孔之间形成有废气流通的气体管道；

在密封腔内设置有固定体，所述固定体占据密封腔一定空间，固定体通过紧固件与外筒固定连接；

在密封腔内设置有旋转体，旋转体能够相对固定体转动，且与固定体将密封腔划分出第一压腔和第二压腔，且第一压腔与气体管道连通，

在旋转体的中心设置有偏置机构，偏置机构用于为旋转体在第一方向转动提供作用力，当旋转体在第一方向转动时，经由进气孔进入气体管道的气体的流量的通流面积增大；

在出气孔内连接有阻尼机构，使从出气孔流出的气体经过阻尼机构，且阻尼机构与第二压腔之间形成有压力比对流道。

2.根据权利要求1所述沸石转轮吸附浓缩装置，其特征在于：所述吸附区和脱附区之间、吸附转轮的筒体与外筒之间均装有密封条，所述密封条为耐高温、耐溶剂的氟橡胶密封材料制成。

3.根据权利要求1所述沸石转轮吸附浓缩装置，其特征在于：所述沸石转轮采用蜂窝状结构的吸附转轮，所述吸附区和脱附区内均设有均风板。

4.根据权利要求1-3任一权利要求所述沸石转轮吸附浓缩装置，其特征在于：所述吸附区和脱附区内均设有差压表。

5.根据权利要求1所述沸石转轮吸附浓缩装置，其特征在于：

所述焚烧炉炉体内的氧化室及蓄热室内设置有保温层；

所述焚烧炉炉体内氧化室及蓄热室内保温层采用耐火硅酸铝纤维保温材料制成，耐热1200℃。

6.根据权利要求5所述沸石转轮吸附浓缩装置，其特征在于：所述耐火硅酸铝纤维外表面涂敷耐高温抹面。