CN114733319A - 一种颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备 - Google Patents
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Abstract
一种颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备，包括：筒式转轮结构主体和大风机；筒式转轮结构主体的中心与大风机进口相连接，大风机用于在筒式转轮结构主体的中心形成负压以驱动待处理有机废气的流动。筒式转轮结构主体包括：内壁、外壁、活性炭颗粒、上盖、底圈、中网、压力轴承和传动机构；活性炭颗粒和中网布置在内壁和外壁之间，传动机构在转轮设备工作时使得筒式转轮结构主体转动；而且内壁和外壁中形成有小于活性炭颗粒孔径的开口；传动机构在转轮设备工作时，待处理有机废气在大风机在筒式转轮结构主体的中心形成的负压的驱动下进入筒式转轮结构主体的中心，并依次经过转动中的筒式转轮结构主体的外壁和内壁，使活性炭颗粒对待处理有机废气进行高效处理。
Description
技术领域
本发明涉及废气治理领域，具体涉及一种颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备。
背景技术
传统废气浓缩转轮是一种扁圆型结构，其迎风面积是π*R(R表示扁圆型结构的半径)的平方，浓缩载体是沸石分子筛与纤维的波纹结构，广普性差，成本极高，而且该技术的主要知识产权匀在国外。
废气转轮是一种用于浓缩有机废气的装置，现有国家标准(2019-53)文件要求所有有机废气治理过程必须采用焚烧法，往往中低浓度废气是以几万立方至几十万立方存在的。浓度分到几十mg/m3-几百mg/m3，有燃值，但浓度较低且不能达标排放。如直接用高温热能裂解，能耗很高，企业根本无法承受，也不利于节能型社会建设。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种尤其对中低浓度废气治理效率高的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备。
根据本发明，提供了一种颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备，包括：筒式转轮结构主体和大风机；其中，筒式转轮结构主体的中心与大风机相连接，大风机用于在筒式转轮结构主体的中心形成负压以驱动待处理有机废气的流动。
优选地，筒式转轮结构主体包括：内壁、外壁、活性炭颗粒、上盖、底圈、中网、压力轴承和传动机构；上盖从上部覆盖在内壁和外壁上面，底圈从下部覆盖在内壁和外壁之间，中网用于支撑内壁与外壁的相对位置；活性炭颗粒和中网布置在内壁和外壁之间。
其中，传动机构在转轮设备工作时通过压力轴承使得筒式转轮结构主体转动；而且内壁和外壁中形成有小于活性炭颗粒孔径的开口；由此，在传动机构在转轮设备工作时，待处理有机废气在大风机在筒式转轮结构主体的中心形成的负压的驱动下进入筒式转轮结构主体的中心，并依次经过转动中的筒式转轮结构主体的外壁和内壁，使活性炭颗粒对待处理有机废气进行处理。
优选地，在传动机构在转轮设备工作时，在对筒式转轮结构主体进行热风脱附，以便得到小风量高浓度废气，有利于节能燃烧。
优选地，在筒式转轮之底部至上盖之间设有比重分配装置，使得所填活性炭颗粒的上下密度均衡。
优选地，转轮设备设置有红外接近开关控制筒式转轮结构主体的运行。
优选地，转轮设备设定脱附浓度控制筒式转轮结构主体的转速。
优选地，转轮设备基于脱附进气设定温度与脱附接受温度之间变化，设定脱附温度控制筒式转轮结构主体的安全运行。
优选地，转轮设备采用脱附浓度值设定来改变电机输入频率，设定筒式转轮结构主体的转动采用变频控制。
优选地，颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备还包括防火墙，防火墙布置在内壁与外壁之间，将内壁与外壁之间的空间划分成多个部分，防火墙的高度与筒式转轮结构主体的高度相等，防火墙的长度约与筒式转轮结构主体的壁间厚度相等。
优选地，筒式转轮结构主体还包括布置在筒式转轮结构主体内壁侧的第一区和布置在筒式转轮结构主体外壁侧的第二区，第一区和第二区之间区域时为脱附区；筒式转轮结构主体还包括布置在筒式转轮结构主体内壁侧的第三区和布置在筒式转轮结构主体外壁侧的第四区，第三区和第四区之间区域时为吹扫区，筒式转轮结构主体的除脱附区和吹扫区之外的区域为吹扫冷却区；其中在筒式转轮结构主体转动方向上，吹扫区位于脱附区的下游；其中，第一区在筒式转轮结构主体转动时向第二区区吹出热空气，第四区在筒式转轮结构主体转动时向第三区吹扫冷却空气。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备的示意图。
图2示意性的示出了根据本发明优选实施例的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备的筒式转轮结构主体的示意图。
图3示意性地示出了根据本发明优选实施例的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备的筒式转轮结构主体的工作状态示意图。
图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备的俯视示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
任何有机物都有一个特性，常温相对稳定，高温极易游离，根据本发明的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备正是采用此原理。
根据本发明的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备主要以有吸附能力的物质组成，当常温空气经过吸附物质的时候有机物就会被吸附在上面，所排出空气中的存在有机物就会被减量。在转轮热风吹扫就会产出高浓度废气，这样就会把低浓度大风量废气浓缩到小风量高浓度高燃值，稍给能量即自己燃烧。
根据本发明的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备采用(颗粒)活性炭为吸附、脱附的浓缩载体，材料易得且廉价，活性炭广普性好，其迎风面积为筒底周长*高度，由于迎风面积大，故而治理效率高，而且规避了国外转轮的所有技术节点。
迎风面积指的是，转轮为浓缩载体废气经过载体的表面积，即为迎风面积。在相同风量经过相同表面积时，即形成过帘风速，过帘风速越低，废气在载体中停留时间就越长，载体即截留的有害物质就越多。治理效率就越高。2
具体地，图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备的示意图。
如图1所示，根据本发明优选实施例的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备包括：筒式转轮结构主体100和大风机200。
其中，筒式转轮结构主体100的中心与大风机200相连接，大风机200用于在筒式转轮结构主体100的中心形成负压以驱动待处理有机废气的流动。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备的筒式转轮结构主体的示意图。
如图2所示，根据本发明优选实施例的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备的筒式转轮结构主体包括：内壁10、外壁20、活性炭颗粒30、上盖、底圈、中网、防火墙40、压力轴承、传动机构。
上盖从上部覆盖在内壁10和外壁20上面，底圈从下部覆盖在内壁10和外壁20之间，中网用于支撑内壁10与外壁20的相对位置。
活性炭颗粒30和中网40布置在内壁10和外壁20之间。
传动机构在转轮设备工作时通过压力轴承使得筒式转轮结构主体转动；而且内壁10和外壁20中形成有小于活性炭颗粒30孔径的开口；由此，在传动机构在转轮设备工作时，待处理有机废气在大风机200在筒式转轮结构主体100的中心形成的负压的驱动下进入筒式转轮结构主体100的中心，并依次经过转动中的筒式转轮结构主体的外壁20和内壁10，使活性炭颗粒30对待处理有机废气进行处理，如图3所示。
优选地，在传动机构在转轮设备工作时，在对筒式转轮结构主体进行热风脱附，以便得到小风量高浓度废气，有利于节能燃烧。
筒式转轮结构中包括有吸附能力的物质--活性炭颗粒30，当常温空气经过吸附物质的时候，有机物就会被吸附在上面，所排出空气中的存在有机物就会被减量。在转轮热风吹扫就会产出高浓度废气，这样就会把大风量低浓度废气浓缩到小风量高浓度高燃值，稍给能量即自己燃烧。
转轮设备的外型为筒式转轮结构主体，因中心为负压，废气由外而内完成吸附，内壁与外壁之间厚度例如可以以进气浓度为基础而设定。大致可分为250-350mm之间。
例如，内壁和外壁可以通过冲孔不锈钢制作，内壁和外壁的孔经可以根据所填活性炭颗粒直径而定。
优选地，在筒式转轮之底部至上盖之间设有比重分配装置，使得所填活性炭颗粒的上下密度均衡，由内外壁之间的比重分配装置完成。
优选地，可以设置红外接近开关控制筒式转轮结构主体的运行。
优选地，可以设定脱附浓度控制筒式转轮结构主体的转速。
优选地，可以基于脱附进气设定温度与脱附接受温度之间变化，设定脱附温度控制筒式转轮结构主体的完全运行。
优选地，可以采用脱附浓度值设定来改变电机输入频率，设定筒式转轮结构主体的转动采用变频控制。
优选地，在筒式转轮之底部至上盖之间设有比重分配装置，使得所填活性炭颗粒的上下密度均衡，由内外壁之间的比重分配装置完成。
在优选实施例中，如图1所示，本发明还提供了作为防火安全***的防火墙40，防火墙布置在内壁10与外壁20之间将内壁10与外壁20之间的空间划分成多个部分，防火墙的高度与筒式转轮结构主体的高度相等，防火墙的长度约与筒式转轮结构主体的壁间厚度相等(例如，该厚度可能约50mm)，防火墙在脱附浓缩时防止将温度传导至两侧。
根据本发明优选实施例的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备可用于油漆喷涂、包装印刷、电子电器、涂料生产、化工、医药等有机废气挥发的应用场景等领域的废气处理。
活性炭筒式转轮浓缩+燃烧***设备，有效的解决了大风量中低浓度有机废气在治理领域的所有难题，是一种既能满足新一轮环保要求又能使广大用户买得起、用得起的好产品，实为双碳双控产业升级的新方式、新途径。
图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备的俯视示意图。
如图4所示的进一步的优选实施例中，筒式转轮结构主体还包括布置在筒式转轮结构主体内壁侧的第一区61和布置在筒式转轮结构主体外壁侧的第二区62，第一区61和第二区62之间区域时为脱附区；筒式转轮结构主体还包括布置在筒式转轮结构主体内壁侧的第三区63和布置在筒式转轮结构主体外壁侧的第四区64，第三区63和第四区64之间区域时为吹扫区，筒式转轮结构主体的除脱附区和吹扫区之外的区域为吹扫冷却区；其中在筒式转轮结构主体转动方向上，吹扫区位于脱附区的下游；其中，第一区61在筒式转轮结构主体转动时向第二区62区吹出热空气，第四区64在筒式转轮结构主体转动时向第三区63吹扫冷却空气。
具体而言，依据转轮直径大小而定约有10-25区不等，分别由防火墙隔开，吸附区为多个区、脱附区为一区、吹扫区为一区、吹扫区紧挨着脱附区；转轮脱附时转轮会缓慢转动，每区会依次经过脱附区、吹扫冷却区完成吸附、脱附、吹扫冷却再吸附之过程。
举例来说，转轮每转一圈例如约2-6小时，其旋转速度主要是依据初次调试时获得浓度值而设定，稳定且适合燃烧的浓度值非常重要。当转轮每毫米经过第一区61和第二区62之间区域时，第一区61向第二区62区吹出热空气，第二区62即接收到高浓度小风量有机废气(此工艺名脱附浓缩)。活性炭随即也完成再生，脱附温度依据废气因子之沸点而定。然后将高浓度小风量废气送至燃烧炉焚烧。燃烧后废气再通过换热***再将热能移至由第一区61向第二区62脱附浓缩之热能。脱附空气采用吸扫后任有余温的空气。
经过脱附区的碳虽然已获得再生(脱出吸附物质后碳即恢复原有特性—再生)，但其本身温度较高，无法再次吸附有机物。此时需要吹扫冷却，冷却至常温，完全恢复至碳本来特性，吹扫区吹扫空气采自于转轮中的空气，即第四区64在筒式转轮结构主体转动时向第三区63吹扫冷却空气。
碳本身是一种非常有效的吸附有机物的材料，也是一种有很强吸热功能的材料。
当第一区61吹出设定温度热风时，第二区62就会接收到稍低与设定温度的热风，如果接收到与设定温度相同的数值时，整个脱附***会关闭加热程序，温度正常后即复原程序。如果第二区62接收到高于设定温度数值时，转轮会启动仅对脱附区左右各一区，共三区喷淋***，此时防火墙起到隔离温度的功能。
如果此时温度仁持续上升时，整个设备会切断电源(消防***除外)，同时整个转轮(设备)启动喷淋消防***。
一台浓缩焚烧型环保设备非常耗能，主要表现在：一台获得负压能量的大风机，约占整台设备总能耗1/3，其余能耗即焚烧能耗约占设备总能耗2/3。以国外沸石分子筛转轮为代表的产品其主要吸附材料沸石粉作为吸附基质，且与玻璃波纹纤维纸状相结合，沸石粉附着量有很少，故而必须边吸附边脱附边燃烧。(又称实时脱附)且燃烧能耗很高。因非满勤生产导致进气浓度不稳定时能耗更高。可见，这就是实时旋转、实时脱附和实时燃烧。
活性炭吸附效率及广普性相比沸石分子筛要高很多，采用活性炭制作的转轮其活性炭吸附基质填充量是沸石转轮之沸石粉的几十倍，因此活性炭转轮有着非常好的有机物暂存功能。
活性炭转轮中心设有浓度检测，检测值依据当地环保排放标准设定。当中心所排气体VOCs浓度达到或接近设定值时，转轮即开始选择脱附再生—焚烧—再吸附。此工艺称之为适时脱附焚烧工艺，非常适合满勤与非满勤生产，相比传统沸石转轮而定，脱附浓度值非常稳定，稳定的脱附值非常有利于高燃烧效率无需实时脱附，无需实时焚烧，因此更节能且排放更稳定、更适合于节能型社会建设。
总体上，本发明至少具有如下优势：
技术的先进性
①中低浓度废气经活性碳(分子筛)筒式转轮吸附后匀低于普通的排放标准。
②活性碳(分子筛)筒式转轮在吸附过程中同时具备自清洁功能-----适时脱符，适时脱附时间由末端排放浓度设定值来控制，排放设定值可随着省标排放浓度许可值即时调整。
③活性炭(分子筛)筒式转轮适时单体连续旋转式脱附工艺不仅能确保有非常高的浓缩倍率而且适应满勤生产与非满勤生产带来的进气浓度不均衡之痛点。确保长期有着非常稳定的脱符值，有利于后段燃烧高效率。
④整套设备运行能耗相比其它设备相似工艺节能50％以上。
工艺的适用性
①活性碳(分子筛)筒式转轮的工艺适应性主要以下几点：
活性碳(分子筛)筒式转轮有着所有转轮的共性，单体连续旋转脱符工艺。而传统转轮在进气浓度稳定之前题下，才有着稳定的脱附值，有利于后期较高的燃烧效率及节能运行。
②在已经知VOCs吸附材料中，碳，有着比任何吸附材料都高得多的吸附净化效率，且广普性也优于其它吸附材料。
③活性碳(分子筛)筒式转轮有着比其它转轮吸附材料及表面超倍之填充量。
④活性碳(分子筛)筒式转轮因其设计迎风面时：圆底周长*高，为原始迎风面，过滤面积超大，过帘风速很低，过滤效率极高，因此适用性极强，而传统转轮的迎风面是πR的平方。
***运行的可行性：
筒式活性碳(分子筛)转轮运行非常可靠
①首先筒式活性碳(分子筛)转轮因其独特的设计，有着很高的废气治理能力。
②筒式活性碳(分子筛)转轮脱符周期受末端排放设定值参数控制，故而排放数值更可靠，更精准，更适应满勤与非满勤之实际生产实况。
③筒式活性碳(分子筛)转轮，碳层厚度约300mm左右，脱附温度即便大于等于150度时，也绝无自燃可能，另设双重安全保护更放心。
④因其热风穿透碳层仅需5分钟即可，无温度累积，而且自净效果更高，碳床使用周期更长。
设备可维护性
①筒式活性碳(分子筛)转轮在VOCs治理过程中仅需按运维提示更换活性碳及过滤棉，活性碳更换周期为10-24月/次，过滤棉为被动过滤段，更换周期受前置过滤设备性能而定。
运行能耗及成本节约性
①筒式活性碳(分子筛)转轮运行能耗成本极低，由于活性碳作为吸附填充料，每万立方废气仅需一立方碳，综合成本小于一万元，远远低于传统转轮维护成本。
②应其末端排放值指导脱附运行，仅需适时脱附，无需实时燃烧，仅需传统工艺二分之一运行能耗。
性能价格比的经济性
筒式活性碳(分子筛)转轮VOCs治理设备性价比较高
①处理效率高，对中低浓度废气治理浓缩倍率高，脱附值稳定，催化燃烧稳定，标配在线检测，可长效达标。
②与同类产品相比，采用适时脱附技术，更适应满勤与非满勤生产实况，每万立方/每月节能万元以上。
③仅需更换活性碳，且更换周期较长，相比沸石转轮更换仅需百分之五成本。
④因其强大的治理能力可确保排放达标同时，可保证排放速率，为新一轮双90规定提供设备保障，为未来碳排放总量核定或交易实施奠定基础。
需要说明的是，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备，其特征在于包括：筒式转轮结构主体和大风机；其中，筒式转轮结构主体的中心与大风机相连接，大风机用于在筒式转轮结构主体的中心形成负压以驱动待处理有机废气的流动。
2.根据权利要求1所述的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备，其特征在于，筒式转轮结构主体包括：内壁、外壁、活性炭颗粒、上盖、底圈、中网、压力轴承和传动机构；上盖从上部覆盖在内壁和外壁之间，底圈从下部覆盖在内壁和外壁之间，中网用于支撑内壁与外壁的相对位置；活性炭颗粒和中网布置在内壁和外壁之间；
其中，传动机构在转轮设备工作时通过压力轴承使得筒式转轮结构主体转动；而且内壁和外壁中形成有小于活性炭颗粒孔径的开口；由此，在传动机构在转轮设备工作时，待处理有机废气在大风机在筒式转轮结构主体的中心形成的负压的驱动下进入筒式转轮结构主体的中心，并依次经过转动中的筒式转轮结构主体的外壁和内壁，使活性炭颗粒对待处理有机废气进行处理。
3.根据权利要求1或2所述的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备，其特征在于，在传动机构在转轮设备工作时，在对筒式转轮结构主体脱附段进行热风吹扫，取得小风量高浓度浓缩废气，便于节能高效燃烧。
4.根据权利要求1或2所述的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备，其特征在于，在筒式转轮之底部至上盖之间设有比重分配装置，使得所填活性炭颗粒的上下密度均衡。
5.根据权利要求1或2所述的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备，其特征在于，转轮设备设置有红外接近开关控制筒式转轮结构主体的运行。
6.根据权利要求1或2所述的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备，其特征在于，转轮设备设定脱附浓度控制筒式转轮结构主体的转速。
7.根据权利要求1或2所述的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备，其特征在于，转轮设备基于脱附进气设定温度与脱附接受温度之间变化，设定脱附温度控制筒式转轮结构主体的安全运行。
8.根据权利要求1或2所述的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备，其特征在于，转轮设备采用脱附浓度值设定来改变电机输入频率，设定筒式转轮结构主体的转动采用变频控制。
9.根据权利要求1或2所述的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备，其特征在于还包括防火墙，防火墙布置在内壁与外壁之间将内壁与外壁之间的空间划分成多个部分，防火墙的高度与筒式转轮结构主体的高度相等，防火墙的长度约与筒式转轮结构主体的壁间厚度相等。
10.根据权利要求1或2所述的颗粒活性炭治理有机废气的转轮设备，其特征在于，筒式转轮结构主体还包括布置在筒式转轮结构主体内壁侧的第一区和布置在筒式转轮结构主体外壁侧的第二区，第一区和第二区之间区域时为脱附区；筒式转轮结构主体还包括布置在筒式转轮结构主体内壁侧的第三区和布置在筒式转轮结构主体外壁侧的第四区，第三区和第四区之间区域时为吹扫区，筒式转轮结构主体的除脱附区和吹扫区之外的区域为吹扫冷却区；其中在筒式转轮结构主体转动方向上，吹扫区位于脱附区的下游；其中，第一区在筒式转轮结构主体转动时向第二区区吹出热空气，第四区在筒式转轮结构主体转动时向第三区吹扫冷却空气。
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