CN115501636B - Voc冷凝回收设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种VOC冷凝回收设备，包括预冷换热器、冷凝换热器、终冷换热器、冷源接入口、气流输入口、气流排放口、冷源排放口、及溶剂储存罐；气流输入口、预冷气流管、冷凝气流管、终冷气流管、冷凝冷气管、及气流排放口依次串联连通；冷源接入口、终冷冷源管、预冷冷源管、及冷源排放口依次串联连通；冷源接入口接入的冷源可以多次使用，净化形成的清洁气流的冷能在冷凝换热器中也能得到利用，从而使得冷能充分利用，节省能源；VOC气流依次经过冷凝气流管、终冷气流管、及冷凝冷气管，温度逐步降低，减轻温度降低过快导致的结霜现象，并使得有害物质能够更加全面地冷凝形成溶剂，处理效果好。

Description

VOC冷凝回收设备

技术领域

本发明涉及挥发性气体处理领域，特别涉及一种VOC冷凝回收设备。

背景技术

VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds）的英文缩写。普通意义上的VOC就是指挥发性有机物；但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。因而需要对VOC进行净化处理后再进行排放。

现有技术中，对VOC进行净化处理时，采用冷源将VOC中的有害物质冷凝并收集。再使用冷源与VOC气流进行热交换时，由于VOC气流温度降低过快，容易导致结霜现象，从而降低处理速度，甚至导致堵塞，影响VOC的净化处理；同时冷源使用一次后即排放，导致冷能利用不充分，造成浪费。

发明内容

本发明提供一种VOC冷凝回收设备，能够提高处理效果，并使得冷能充分利用。

本发明提供了一种VOC冷凝回收设备，用于对VOC气流进行冷凝回收，包括预冷换热器、冷凝换热器、终冷换热器、冷源接入口、气流输入口、气流排放口、冷源排放口、及溶剂储存罐；

所述预冷换热器包括预冷气流管及预冷冷源管，所述预冷气流管套设在所述预冷冷源管内；所述冷凝换热器包括冷凝气流管及冷凝冷气管，所述冷凝气流管套设在所述冷凝冷气管内；所述终冷换热器包括终冷气流管及终冷冷源管，所述终冷气流管套设在所述终冷冷源管内；

所述气流输入口用于接入VOC气流，所述气流排放口用于排出净化后的清洁气流；所述气流输入口、所述预冷气流管、所述冷凝气流管、所述终冷气流管、所述冷凝冷气管、及所述气流排放口依次串联连通；所述冷源接入口用于接入冷源，所述冷源排放口用于排出冷源，所述冷源接入口、所述终冷冷源管、所述预冷冷源管、及所述冷源排放口依次串联连通；

所述冷凝气流管、所述终冷气流管、及所述冷凝冷气管均连通至所述溶剂储存罐，以将所述VOC气流冷却后形成的溶剂引导至所述溶剂储存罐；

一所述冷凝换热器及一所述终冷换热器连接形成冷凝子***；所述冷凝子***为两个以上，位于同一冷凝子***内的冷凝气流管、终冷气流管、及冷凝冷气管依次串联连通；所有所述冷凝换热器内的所述冷凝气流管均连通至所述预冷气流管，所有所述冷凝冷气管均连通至所述预冷气流管，所有所述终冷冷源管的输入端均连通至所述冷源接入口、输出端均连通至所述预冷冷源管的输入端；

所述预冷气流管的输出口连接有主气流管，各所述冷凝气流管的输入口连接有子气流管，所有所述子气流管并联设置并均与主气流管连通；

同一所述冷凝子***内：所述冷凝冷气管与所述气流排放口之间设置有化霜三通阀；所述化霜三通阀的三个接口分别连通所述冷凝冷气管、所述气流排放口、另一所述冷凝子***的子气流管；所述化霜三通阀具有正常状态及化霜状态；当所述化霜三通阀处于正常状态下时，所述冷凝冷气管与所述气流排放口的管路经所述化霜三通阀连通，所述化霜三通阀与另一所述冷凝子***的子气流管之间的通道关闭；当所述化霜三通阀处于化霜状态下时，所述冷凝冷气管与另一冷凝子***的子气流管经所述化霜三通阀连通，所述化霜三通阀与所述气流排放口之间的通道关闭；所述终冷冷源管与冷源接入口之间设置有冷源阀门，所述冷源阀门具有连通状态及关闭状态；当所述冷源阀门处于连通状态时，所述终冷冷源管与所述冷源接入口经所述冷源阀门连通；当所述冷源阀门处于关闭状态时，所述终冷冷源管与所述冷源接入口经所述冷源阀门关闭；

当所述冷凝子***正常运行时，该所述冷凝子***内的冷源阀门处于连通状态、化霜三通阀处于正常状态；

当所述冷凝子***内发生结霜时，该所述冷凝子***内的冷源阀门处于关闭状态、化霜三通阀处于化霜状态。

本发明提供的VOC冷凝回收设备，冷源接入口接入的冷源可以多次使用，净化形成的清洁气流的冷能在冷凝换热器中也能得到利用，从而使得冷能充分利用，节省能源；VOC气流依次经过冷凝气流管、终冷气流管、及冷凝冷气管，温度逐步降低，减轻温度降低过快导致的结霜现象，并使得有害物质能够更加全面地冷凝形成溶剂，处理效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，下面描述中的附图仅为本发明的部分实施例相应的附图。

图1为本发明优选实施例提供的VOC冷凝回收设备的示意图；

图2为本发明优选实施例提供的VOC冷凝回收设备另一角度的示意图；

图3为图2中VOC冷凝回收设备隐藏设备壳体后的结构示意图；

图4为图3中VOC冷凝回收设备隐藏设备壳体后的分解示意图；

图5为图3中VOC冷凝回收设备隐藏设备壳体后另一角度的结构示意图；

图6为图3中VOC冷凝回收设备隐藏设备壳体后再一角度的结构示意图。

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楚、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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参见图1、图2、及图3所示，本发明优选实施例提供了一种VOC冷凝回收设备，用于对VOC气流进行冷凝回收，包括预冷换热器10、冷凝换热器、终冷换热器、冷源接入口41、气流输入口51、气流排放口52、冷源排放口42、溶剂储存罐60、及设备壳体900。冷源接入口41用于接入提供VOC气流冷凝的冷源，气流输入口51用于接入VOC气流，VOC气流经过预冷换热器10、冷凝换热器、终冷换热器后形成溶剂和清洁气流，溶剂进入溶剂储存罐60，清洁气流作为冷媒再次经过冷凝换热器后经气流排放口52排出，冷源使用过后经冷源排放口42排出。气流排放口52处设置有用于加快气流流出的鼓风机，以提高气流流动速度。

预冷换热器10包括预冷气流管101及预冷冷源管102，预冷气流管101套设在预冷冷源管102内，预冷气流管101与预冷冷源管102二者内部的气流可以在预冷换热器10中发生热交换。

一冷凝换热器及一终冷换热器连接形成冷凝子***，冷凝子***为两个。为了方便描述，两个冷凝子***分别为第一冷凝子***91和第二冷凝子***92，第一冷凝子***91包括第一冷凝换热器21和第一终冷换热器31。第二冷凝子***92包括第二冷凝换热器22和第二终冷换热器32。第一冷凝换热器21与第二冷凝换热器22的结构相同，第一、第二仅用于表示位于不同冷凝子***的冷凝换热器，以方便描述；第一终冷换热器31与第二终冷换热器32的结构相同，第一、第二仅用于表示位于不同冷凝子***的终冷换热器，以方便描述。

如图4所示，第一冷凝换热器21包括第一冷凝气流管211及第一冷凝冷气管212，第一冷凝气流管211套设在第一冷凝冷气管212内。第一终冷换热器31内设置有用于进行热交换的第一终冷气流管311及第一终冷冷源管312，第一终冷气流管套设在第一终冷冷源管312内。第一冷凝气流管211、第一终冷气流管311、第一冷凝冷气管212依次连通。

第二冷凝换热器22包括第二冷凝气流管221及第二冷凝冷气管222，第二冷凝气流管221套设在第二冷凝冷气管222内。第二终冷换热器32包括第二终冷气流管321及第二终冷冷源管322。第二终冷气流管321套设在第二终冷冷源管322内。第二冷凝气流管221、第二终冷气流管321、第二冷凝冷气管222依次连通。

气流输入口51用于接入VOC气流，气流排放口52用于排出清洁气流。预冷气流管101的输入端连通至气流输入口51。预冷气流管101至气流输入口51的管路上设置有截止阀、阻火器、温度传感器、及压力传感器等，利用截止阀可以控制VOC气流的开启接入或者暂停接入。阻火器可以避免发生火灾，温度传感器、压力传感器可以对输入的VOC气流的温度及压力进行实施检测。

第一冷凝气流管211上远离第一终冷气流管311的一端、第二冷凝气流管221上远离第二终冷气流管321的一端均连通至预冷气流管101的输出端。

第一终冷冷源管312及第二终冷冷源管322二者的输入端均连通至冷源接入口41、输出端均连通至预冷冷源管102的输入端，预冷冷源管102的输出端连通至冷源排放口42，冷源接入口41连接至冷源装置40，以接入冷源；冷源排放口42用于排出冷源。

VOC气流首先通过预冷气流管101，然后分为两股子气流，第一股子气流和第二股子气流，分别进入到第一冷凝气流管211与第二冷凝气流管221。冷源接入口41接入的冷源分成两股，分别进入第一终冷冷源管312和第二终冷冷源管322。

通过第一冷凝气流管211后的第一股子气流进入第一终冷气流管311，并在第一终冷气流管311内与第一终冷冷源管312内的冷源进行热交换。第一终冷冷源管312内输入的冷源为从冷源接入口41内直接接入的冷源，其温度处于最低状态，因而在第一终冷换热器31内，VOC气流的温度可以降至最低状态，使得VOC气流内的有害物质可以在第一终冷换热器31的第一终冷气流管311内充分冷凝形成溶剂，并形成第一股清洁气流。该清洁气流温度较低，将其引导至第一冷凝冷气管212，作为冷媒对第一冷凝气流管211内的VOC气流进行降温，可以充分冷能，再经过气流排放口52排出，以节省能源。

进入第二冷凝气流管221的第二股子气流的冷凝过程在第二冷凝子***中进行，与第一股子气流的冷凝过程类似。第二股子气流经第二冷凝气流管221进入第二终冷气流管321，与第二终冷冷源管322内的另一股冷源在第二终冷换热器32内进行热交换，生成溶剂及第二清洁气流，第二股清洁气流进入第二冷凝冷气管222，对第二冷凝气流管221内的第二股子气流进行降温。

两股冷源分别经过第一终冷冷源管312、第二终冷冷源管322进行热交换后，进行汇合后进入到预冷冷源管102，对预冷气流管101内的VOC气流进行初步降温，可以使得冷源接入口41接入的冷源在预冷换热器10中得到充分利用后再排出，以节省能源。

预冷气流管101套设在预冷冷源管102内，可以使得冷源包围在VOC气流四周，利于二者的热交换。进一步，预冷换热器10为缠绕管式换热器，VOC气流走管程，通过时间长，换热更充分，冷源走壳程，温均性更好。更具体地，预冷气流管101为并排设置的多个，并呈螺旋状设置于预冷冷源管102内；预冷气流管101设置为多个，增加预冷气流管101与冷源的接触面积，利于热交换。预冷气流管101呈螺旋状，使得VOC气流通过时间长，换热更充分。

预冷气流管101及预冷冷源管102均竖直设置，预冷气流管101的底端为输入端、顶端为输出端，预冷冷源管102的顶端为输入端、底端为输出端。VOC气流自下至上流动、冷源自上至下流动，进一步使得二者换热更充分。

预冷换热器10还包括预冷外壳103，预冷冷源管102套设在预冷外壳103内，利用预冷外壳103可以进行保温，避免冷能流失。预冷气流管101的输入端位于预冷外壳103的底端、输出端位于预冷外壳103的顶端；预冷冷源管102的输入端位于预冷外壳103的顶部侧壁上，预冷冷源管102的输出端位于预冷外壳103的底部侧壁上。

预冷气流管101的底部设置有一级三通阀、一级缓存管、及一级单向阀（图中均未示出），一级三通阀的三个接口分别连通至气流输入口51、预冷气流管101的输入端、及一级缓存管的一端，一级单向阀连接在一级缓存管的另一端与溶剂储存罐60之间。

一级三通阀具有缓存状态及回收状态：当一级三通阀处于缓存状态时，气流输入口、预冷气流管101、及一级缓存管三者连通，一级单向阀处于关闭状态，一级缓存管用于缓存预冷气流管101中流出的溶剂；当一级三通阀处于回收状态时，一级三通阀与一级缓存管之间关闭，一级单向阀处于打开状态，以使一级缓存管内的溶剂流入溶剂储存罐60。通过一级三通阀与一级单向阀的配合，当一级缓存管内溶剂存满时，再将溶剂引导至溶剂储存罐60中，可以使得冷凝形成的溶剂进行自流回收，且避免VOC气流进入到溶剂储存罐60中。

第一冷凝换热器21与第二冷凝换热器22的结构相同，以第一冷凝换热器21为例进行说明。

第一冷凝换热器21为缠绕管式换热器，VOC气流走管程，通过时间长，换热更充分，清洁气流走壳程，温均性更好。更具体地，第一冷凝气流管211为并排设置的多个，并呈螺旋状设置于第一冷凝冷气管212内；第一冷凝气流管211设置为多个，增加冷凝气流管与清洁气流的接触面积，利于热交换。第一冷凝气流管211呈螺旋状，使得VOC气流通过时间长，换热更充分。

第一冷凝气流管211及第一冷凝冷气管212均竖直设置，第一冷凝气流管211的底端为输入端、顶端为输出端，第一冷凝冷气管212的顶端为输入端、底端为输出端。VOC气流自下至上流动、清洁气流自上至下流动，进一步使得二者换热更充分。

第一冷凝换热器21还包括冷凝外壳213，第一冷凝冷气管212套设在冷凝外壳213内，利用冷凝外壳213可以进行保温，避免冷能流失。第一冷凝气流管211的输入端位于冷凝外壳213的底端、输出端位于冷凝外壳213的顶端；第一冷凝冷气管212的输入端位于冷凝外壳213的顶部侧壁上，第一冷凝冷气管212的输出端位于冷凝外壳213的底部侧壁上。

第一冷凝气流管211的底部设置有二级三通阀、二级缓存管、及二级单向阀（图中均未示出），二级三通阀的三个接口分别连通至预冷气流管101的输出端、第一冷凝气流管211的输入端、及二级缓存管的一端，二级单向阀连接在二级缓存管的另一端与溶剂储存罐60之间。

二级三通阀具有缓存状态及回收状态：当二级三通阀处于缓存状态时，预冷气流管101、第一冷凝气流管211、及二级缓存管三者连通，二级单向阀处于关闭状态，二级缓存管用于缓存第一冷凝气流管211中流出的溶剂；当二级三通阀处于回收状态时，二级三通阀与二级缓存管之间关闭，二级单向阀处于打开状态，以使二级缓存管内的溶剂流入溶剂储存罐60。通过二级三通阀与二级单向阀的配合，当二级缓存管内溶剂存满时，再将溶剂引导至溶剂储存罐60中，可以使得冷凝形成的溶剂进行自流回收，且避免VOC气流进入到溶剂储存罐60中。

第一终冷换热器31与第二终冷换热器的结构相同，以第一终冷换热器31为例进行说明。

第一终冷换热器31为缠绕管式换热器，VOC气流走管程，通过时间长，换热更充分，冷源走壳程，温均性更好。更具体地，第一终冷气流管311为并排设置的多个，并呈螺旋状设置于第一终冷冷源管312内；第一终冷气流管311设置为多个，增加第一终冷气流管311与冷源的接触面积，利于热交换。第一终冷气流管311呈螺旋状，使得VOC气流通过时间长，换热更充分。

第一终冷气流管311及第一终冷冷源管312均竖直设置，第一终冷气流管311的底端为输入端、顶端为输出端，第一终冷冷源管312的顶端为输入端、底端为输出端。VOC气流自下至上流动、冷源自上至下流动，进一步使得二者换热更充分。

第一终冷换热器31还包括终冷外壳313，第一终冷冷源管312套设在终冷外壳313内，利用终冷外壳313可以进行保温，避免冷能流失。第一终冷气流管311的输入端位于终冷外壳313的底端、输出端位于终冷外壳313的顶端；第一终冷冷源管312的输入端位于终冷外壳313的顶部侧壁上，第一冷凝冷气管212的输出端位于终冷外壳313的底部侧壁上。

第一终冷气流管311的底部设置有三级三通阀、三级缓存管、及三级单向阀，三级三通阀的三个接口分别连通至第一冷凝气流管211、第一终冷气流管311、及三级缓存管的一端，三级单向阀连接在三级缓存管的另一端与溶剂储存罐60之间。

三级三通阀具有缓存状态及回收状态：当三级三通阀处于缓存状态时，第一冷凝气流管211的输出端、第一终冷气流管311的输入端、及三级缓存管三者连通，三级单向阀处于关闭状态，三级缓存管用于缓存终冷气流管中流出的溶剂；当三级三通阀处于回收状态时，三级三通阀与三级缓存管之间关闭，三级单向阀处于打开状态，以使三级缓存管内的溶剂流入溶剂储存罐60。通过三级三通阀与一级单向阀的配合，当三级缓存管内溶剂存满时，再将溶剂引导至溶剂储存罐60中，可以使得冷凝形成的溶剂进行自流回收，且避免VOC气流进入到溶剂储存罐60中。

第一终冷换热器31的体积大于第一冷凝换热器21的体积，使得第一终冷换热器31的热交换功效更大，以使得冷源的冷能得到充分利用，且使得VOC气流中的有害物质在第一终冷换热器31中能够充分冷凝形成溶剂。

VOC冷凝回收设备还包括设备壳体900，预冷换热器10，第一、第二冷凝换热器，第一、第二终冷换热器，及溶剂储存罐60均设置在设备壳体900内；冷源接入口41设置在设备壳体外。利用设备壳体，可以使得VOC气流的处理相对密闭的环境中，有效避免VOC气流的泄漏。进一步，设备壳体的内壁可以设置VOC感应器，以检测设备壳体内是否有VOC泄漏，以便及时中断处理进行维护。冷源接入口41设置在设备壳体900外，以便在冷源使用完后更换冷源装置40。气流输入口51、及气流排放口52均位于设备壳体900外，以便接入VOC气流及排放清洁气流，冷源排放口42位于设备壳体900内，以使得设备壳体900填充有二次利用过的冷源，使得整个设备内部处于温度较低环境中，以进一步充分利用冷能。冷源排放口42位于设备壳体900内的顶部处，以使得冷气下降，更充分利用冷能。

VOC气流在第一冷凝子***91、第二冷凝子***92内可能由于温度过低而在两个子***的管道内发生结霜，会影响VOC气流通过速度，亦会导致VOC气流无法充分进行热交换形成溶剂，VOC气流不能得到充分冷凝回收，造成环境污染，因而需要对结霜问题进行处理，以下是本实施例中的解决方案。

如图4、图5、图6所示，预冷气流管101的输出口连接有主气流管110，第一冷凝气流管211的输入口连接有第一子气流管111，第二冷凝气流管221的输入口连接有第二子气流管112，第一子气流管111与第二子气流管112并联设置并均与主气流管110连通。第一子气流管111、第二子气流管112、主气流管110之间可以通过分流三通阀113连接，利用分流三通阀113可以控制三个管路之间的通断，此处，三个管路也可以通过三通阀连接。

第一冷凝冷气管212与气流排放口52之间的管路上设置有第一化霜三通阀71，第一化霜三通阀71的三个接口分别连通第一冷凝冷气管212、气流排放口52、第二冷凝子***92的第二子气流管112。更具体地，第一化霜三通阀71可以通过第一化霜管连通至第二子气流管112，第二子气流管112的中部设置有三通管，该三通管与第一化霜管连通。

第一化霜三通阀71具有正常状态及化霜状态。

当第一化霜三通阀71处于正常状态下时，第一冷凝冷气管212与气流排放口52的管路经第一化霜三通阀71连通，第一化霜三通阀71与第二冷凝子***92的第二子气流管112之间关闭，此时，从第一冷凝冷气管212流出的气流可以经气流排放口52排放。

当第一化霜三通阀71处于化霜状态下时，第一冷凝冷气管212与第二冷凝子***92的第二子气流管112经第一化霜三通阀71连通，第一化霜三通阀71与气流排放口52之间关闭，此时，从第一冷凝冷气管212、第二子气流管112的气流均不会经气流排放口52排出，且VOC气流可以在第一冷凝冷气管212、第二子气流管112之间流通。

第二冷凝冷气管222与气流排放口52之间的管路上设置有第二化霜三通阀72，第二化霜三通阀72的三个接口分别连通第二冷凝冷气管222、气流排放口52、第一冷凝子***91的第一子气流管111。更具体地，第二化霜三通阀72可以通过第二化霜管连通至第一子气流管111，第一子气流管111的中部设置有三通管，该三通管与第二化霜管连通。

第二化霜三通阀72具有正常状态及化霜状态。当第二化霜三通阀72处于正常状态下时，第二冷凝冷气管222与气流排放口52的管路经第二化霜三通阀72连通，第二化霜三通阀72与第一冷凝子***91的第一子气流管111之间关闭，此时，从第二冷凝冷气管222流出的气流可以经气流排放口52排放。当第二化霜三通阀72处于化霜状态下时，第二冷凝冷气管222与第一冷凝子***91的第一子气流管111经第一化霜三通阀71连通，第二化霜三通阀72与气流排放口52之间关闭，此时，从第二冷凝冷气管222、第一子气流管111中的气流均不会经气流排放口52排出，且VOC气流可以在第二冷凝冷气管222、第一子气流管111之间流通。

第一终冷冷源管312与冷源接入口41之间设置有第一冷源阀门411，第一冷源阀门411用于控制第一终冷冷源管312与冷源接入口41之间的通断。第一冷源阀门411具有连通状态及关闭状态：当第一冷源阀门411处于连通状态时，第一终冷冷源管312与冷源接入口41经第一冷源阀门411连通，此时，冷源接入口41可以向第一终冷冷源管312中提供冷源；当第一冷源阀门411处于关闭状态时，第一终冷冷源管312与冷源接入口41经第一冷源阀门411关闭，此时，冷源接入口41中止向第一终冷冷源管312中提供冷源。

第二终冷冷源管322与冷源接入口41之间设置有第二冷源阀门412，第二冷源阀门412用于控制第二终冷冷源管322与冷源接入口41之间的通断。第二冷源阀门412具有连通状态及关闭状态：当第二冷源阀门412处于连通状态时，第二终冷冷源管322与冷源接入口41经第二冷源阀门412连通，此时，冷源接入口41可以向第二终冷冷源管322中提供冷源；当第二冷源阀门412处于关闭状态时，第二终冷冷源管322与冷源接入口41经第二冷源阀门412关闭，此时，冷源接入口41中止向第二终冷冷源管322中提供冷源。

当第一冷凝子***91正常运行时，第一冷源阀门411处于连通状态，第一化霜三通阀71处于正常状态。当第二冷凝子***92正常运行时，第二冷源阀门412处于连通状态，第二化霜三通阀72处于正常状态。

当第一冷凝子***91内发生结霜时，第一冷源阀门411处于关闭状态，第一化霜三通阀71处于化霜状态。此时，第一终冷冷源管312与冷源接入口41经第一冷源阀门411关闭，使得冷源接入口41不再向第一终冷冷源管312提供冷源，停止第一冷凝子***91的冷凝处理；第一冷凝冷气管212与气流排放口52之间经第一化霜三通阀71处于关闭状态，使得第一股清洁气流不能通过第一化霜三通阀71、气流排放口52排出；第二冷凝子***92的第二子气流管112与第一冷凝冷气管212之间经第一化霜三通阀71处于连通状态，以使VOC气流能够经第二冷凝子***92的第二子气流管112依次进入到第一冷凝冷气管212、第一终冷气流管311、第一冷凝气流管211进行化霜。

利用第一化霜三通阀71，可以使得未通过两个冷凝子***冷凝、且温度尚高的VOC气流在第一冷凝子***91内沿净化路线反向流动，依次通过第一冷凝子***91内的第一冷凝冷气管212、第一终冷气流管311、第一冷凝气流管211，以利用温度尚高的VOC气流进行化霜作业；用于化霜的VOC气流从第一冷凝气流管211流出后经第一子气流管111、第二子气流管112进入到第二冷凝子***92内，此时第二冷凝子***92处于正常工作状态，用于化霜的VCO气流可以在第二冷凝子***92内进行处理形成清洁气流后再排出。在第一冷凝子***91出现结霜时，利用第一冷源阀门411、第一化霜三通阀71及第二冷凝子***92可以保证VOC气流的不间断处理。

当第二冷凝子***92内发生结霜时，第二冷源阀门412处于关闭状态，第二化霜三通阀72处于化霜状态，此时可以对第二冷凝子***92进行化霜作业，VOC气流可以通过第一冷凝子***91继续处理，其化霜过程与第一冷凝子***91相似，此处不再进行赘述。

为了进一步提高化霜效果：第一终冷冷源管312及第二终冷冷源管322二者的输出口均连通至预冷冷源输送管33，预冷冷源输送管33与预冷冷源管102的输入口之间设置有预冷三通阀43，在第一终冷冷源管312及第二终冷冷源管322内进行过热交换的两股冷源气流汇合至预冷冷源输送管33中，经预冷冷源输送管33输送至预冷三通阀43，通过预冷三通阀43，预冷冷源输送管33内的冷源气流进入到预冷冷源管102中或者直接经冷源排放口42排放。

预冷三通阀43的三个接口分别连通至预冷冷源输送管33、预冷冷源管102的输入口、及冷源排放口42，预冷三通阀43具有预冷状态与排放状态。

当预冷三通阀43处于预冷状态下时，预冷冷源输送管33与预冷冷源管102的输入口之间经预冷三通阀43连通，预冷三通阀43与冷源排放口42之间关闭，此时，预冷冷源输送管33内的冷源气流进入到预冷冷源管102中对VOC气流进行预冷，而不会经过冷源排放口42外排。

当预冷三通阀43处于排放状态下时，预冷冷源输送管33与冷源排放口42之间经预冷三通阀43连通，预冷三通阀43与预冷冷源管102的输入口之间关闭，此时，进入预冷冷源输送管33的冷源气流不经过预冷冷源管102，而是通过冷源排放口42直接排放。

当第一冷凝子***91、第二冷凝子***92均正常运行时，预冷三通阀43处于预冷状态，以对冷源的冷能进行二次利用。当第一冷凝子***91、第二冷凝子***92中任一冷凝子***出现结霜现象时，预冷三通阀43处于排放状态，使得冷源装置40中的冷源不再进行二次利用，即不再通过预冷换热器10对VOC气流进行预冷，使得进入主气流管110的气流没有经过预冷、其温度相对经过预冷的气流温度较高，利用该VOC气流进入到发生结霜现象的冷凝子***中，可以提高化霜效率及化霜效果。

更进一步，VOC冷凝回收设备还可以包括化霜装置80，化霜装置80设置在主气流管110上，用于对进入各冷凝子***的VOC气流进行加热升温。当任一冷凝子***出现结霜现象时，可以开启化霜装置80，化霜装置80处于运行状态，化霜装置80对主气流管110内的VOC气流进行加热，提高进入冷凝子***内VOC气流温度，进而可以进一步提高化霜效率及化霜效果。此处，在其他实施例中，化霜装置80也可以设置在预冷气流管101与气流输入口51之间的管路上，能对进入各冷凝子***的VOC气流进行加热升温即可。

VOC冷凝回收设备还包括控制模块800，同一冷凝子***的冷凝冷气管202、终冷气流管301、冷凝气流管201三者中至少一个设置有结霜感应器，即，第一冷凝冷气管212、第一终冷气流管311、第一冷凝气流管211三者中至少一个上设置有结霜感应器，第二冷凝冷气管222、第二终冷气流管321、第二冷凝气流管221三者中至少一个上设置有用于感应结霜状态的结霜感应器。

结霜感应器、化霜装置80、第一化霜三通阀71、第二化霜三通阀72、第一冷源阀门411、第二冷源阀门412及预冷三通阀43均电连接至控制模块800，控制模块800用于接收结霜感应器的信号并控制化霜装置80、第一化霜三通阀71、第二化霜三通阀72、第一冷源阀门411、第二冷源阀门412、及预冷三通阀43等的状态。

控制模块800设置在设备壳体900外侧，以便使用者操作控制模块800。

结霜感应器可以为温度感应器、流量感应器、流速感应器、压力感应器中的一个或多个组合。当各冷凝子***内发生结霜现象时，冷凝冷气管202、终冷气流管301、冷凝气流管201三者管道内气流的温度、流量、压力均为发生变化，通过控制模块800检测气流的变化，如结霜感应器的感应信号超出结霜阈值，则表示该冷凝子***内产生结霜现象，则控制化霜装置80、化霜三通阀、冷源阀门、预冷三通阀43的状态改变。

结霜阈值包括第一阈值及第二阈值。结霜现象在第二阈值状态下相对第一阈值状态下严重。如结霜感应器为温度感应器，则结霜阈值为温度值，第一阈值大于第二阈值，即温度越低，结霜现象越严重。如结霜感应器为流量感应器，结霜阈值为单位时间内通过的流量值，第一阈值大于第二阈值，即单位时间内通过的流量越小，结霜现象越严重。如结霜感应器为流速感应器，结霜阈值为气流的流速值，第一阈值大于第二阈值，即流速越低，结霜现象越严重。如结霜感应器为压力感应器，结霜阈值为管道内的压力值，第一阈值小于第二阈值，即压力越大，结霜现象越严重。

以第一冷凝子***91为例，其发生结霜现象，当结霜感应器的感应信号超过第一阈值时，此时结霜现象不是很严重，控制模块800可以控制第一化霜三通阀71处于化霜状态、预冷三通阀43处于排放状态、第一冷源阀门411处于关闭状态，使得第一冷凝子***91停止冷凝，并将未经过预冷处理的VOC气流直接逆向通过第一冷凝子***91，对其进行化霜处理。

当结霜感应器的感应信号超过第二阈值时，此时结霜现象较为严重，或者，经过上述化霜处理效果在一定时间内未达到预期，控制模块800可以进一步在上述基础上控制化霜装置80处于运行状态，对VOC气流进行加热后，使其逆向通过第二冷凝子***92，以提高化霜效果。

主气流管110上可以设置化霜温度感应器，以检测化霜装置80的加热效果，化霜温度感应器可以电连接至控制模块800，根据化霜温度感应器的信号控制化霜装置80的加热功率。

此处，可以理解的，作为其他的实施方式，也可以不设置第一阈值、第二阈值，当发生结霜现象时，控制模块800直接控制第一化霜三通阀71处于化霜状态、预冷三通阀43处于排放状态、第一冷源阀门411处于关闭状态、化霜装置80处于运行状态，以提高化霜速度。

在出现第一冷凝子***91出现结霜状态时，首先控制第一化霜三通阀71处于化霜状态、然后再控制第一冷源阀门411处于关闭状态，以避免第一冷源阀门411后，未净化处理的VOC气流通过第一化霜三通阀71排出。

本实施例中，主气流管110与第一子气流管111、第二子气流管112之间通过分流三通阀113连接。分流三通阀113具有分流状态及净化状态。

当分流三通阀113处于分流状态时，主气流管110与第一子气流管111、第二子气流管112三者均导通，以使得VOC气流能够通过分流三通阀113分成两股分别进入到第一子气流管111与第二子气流管112。

当分流三通阀113处于净化状态时，主气流管110与完成化霜的冷凝子***的子气流管之间经分流三通阀113连通，分流三通阀113与未发生结霜现象的冷凝子***的子气流管之间关闭。

例如，当第一冷凝子***91内发生结霜并完成化霜处理步骤后，其内部管路恢复正常，此时，控制第一冷源阀门411处于打开状态、分流三通阀113处于净化状态、化霜装置80处于关闭状态，使第一化霜三通阀71保持化霜状态，主气流管110与第一子气流管111之间连通，并与第二子气流管112之间断开，使得主气流管110的VOC气流经第一子气流管111进入到第一冷凝子***91进行净化处理，处理后的清洁气流可以经第一化霜三通阀71进入到第二冷凝子***92中，使得第一冷凝冷气管残留的用于化霜的VOC气流在第二冷凝子***92中进行净化处理。运行一段时间后，此时，第一冷凝冷气管中不再有未经处理的VOC气流，再控制第一化霜三通阀71处于正常状态，使第一冷凝子***恢复正常运行。

此处，可以通过结霜感应器的信号是否恢复正常来判断是否完成化霜作业。

在本实施例中，通过控制模块800来控制预冷三通阀、化霜装置、化霜三通阀、及冷源阀门等部件的状态切换，在其他实施例中，也可以通过手动方式对这些部件进行手动操作，结霜感应器可以连接有声光报警装置，以提示操作者对上述部件进行操作处理。

在上述实施方式中，通过分流三通阀113来清除第一冷凝冷气管212残留的用于化霜的VOC气流，此处，也可以在第一化霜三通阀与第二子气流管之间设置气流换向装置，通过控制第一化霜三通阀与第二子气流管之间气流流向来清理用于化霜的VOC气流。例如，在消除第一冷凝子***的结霜时，控制气流换向装置，使得气流的流动方向为自第二子气流管至第一化霜三通阀，以将用于化霜的VOC气流引导至第一冷凝子***内；当结霜消除时，切换气流换向装置，使得气流的流动方向为自第一化霜三通阀至第二子气流管，以使得用于化霜的VOC气流进入第二子气流管中，经第二冷凝子***进行净化处理。

在上述实施方式中，冷凝子***为两个，当然在其他实施例中，冷凝子***也可以为一个、三个或者更多。冷凝子***为一个时，冷凝换热器与终冷换热器均为一个，由于VOC气流逐级降温，结霜现象概率较低，即可以不必设计化霜的各个部件。

结合前述实施例可以看出，当冷凝子***为两个以上时，位于同一冷凝子***内的冷凝气流管、终冷气流管、及冷凝冷气管依次串联连通；所有冷凝换热器内冷凝气流管均连通至预冷气流管，所有冷凝换热器内冷凝冷气管均连通至预冷气流管，所有终冷换热器内的终冷冷源管均连通至冷源装置；各冷凝冷气管的输入口连接有子气流管，所有子气流管并联设置并均与主气流管连通；冷凝子***的化霜三通阀、子气流管可以依次循环连接，以通过其他冷凝子***的子气流管向发生结霜现象的冷凝子***的化霜三通阀及其管输送VOC气流，对其进行化霜处理。

例如，当冷凝子***为三个时，即在第二实施例的基础上还包括第三冷凝子***，第一冷凝子***91的第一化霜三通阀71的一个接口连通至第二冷凝子***92的第二子气流管112，第二冷凝子***92的第二化霜三通阀72的一个接口连通至第三冷凝子***的第三子气流管，第三冷凝子***的第三化霜三通阀的一个接口连通至第一冷凝子***91的第一子气流管111。如此，当第一冷凝子***91发生结霜时，可以利用第二子气流管112的VOC气流对第一冷凝子***91内的各管道进行化霜处理；当第二冷凝子***92发生结霜时，可以利用第三子气流管的VOC气流对第二冷凝子***92内的各管道进行化霜处理；当第三冷凝子***发生结霜时，可以利用第一子气流管111的VOC气流对第三冷凝子***内的各管道进行化霜处理。当冷凝子***为四个以上时，与三个时相类似，可以依次循环连接，使得一个或两个冷凝子***发生结霜时，都可以有效进行化霜处理。

本发明VOC冷凝回收设备对VOC气流的处理过程如下。

将VOC气流依次进行一级预冷处理、二级冷凝处理、三级终冷处理，并最终生成清洁气流，VOC气流在一级预冷处理、二级冷凝处理、三级终冷处理中生成溶剂并进行收集。一级预冷处理在预冷换热器10中进行，二级冷凝处理在第一、第二冷凝换热器中进行，三级终冷处理在第一、第二终冷换热器中进行。溶剂回收至溶剂储存罐60。VOC气流的温度逐渐降低，可以减少过快降温导致的结霜。清洁气流作为二次冷凝处理的冷媒，可以充分利用清洁气流的冷能，提高冷能利用率。

三级终冷处理中冷媒为冷源，该冷源为自冷源装置40中直接引出的冷源。冷源为液氮，冷源装置40可以为液氮罐。冷源经过三级终冷处理后形成二次冷源，即从第一、第二终冷冷源管内流出的气流为二次冷源，二次冷源作为一级预冷处理的冷媒；清洁气流作为二级冷凝处理的冷媒。在第一、第二终冷装置中，冷源位于第一、第二终冷冷源管道内，经过热交换后形成二次冷源，并引导至预冷换热器内作为一级预冷处理的冷媒，使得冷源可以二次利用，提高冷能利用率。

VOC气流进行一级预冷处理后，进行第一次分流，以分为两股以上子气流分别依次进行二级冷凝处理、三级终冷处理；即分别进入各冷凝子***中进行处理。例如，VOC气流进行一级预冷处理后，从预冷换热器10中流出，分成两股子气流，分别第一股子气流和第二股子气流，第一股子气流进入第一冷凝子***91，第二股子气流进行第二冷凝子***92。各子气流在其冷凝子***的冷凝回收过程中，依次通过的路线为其净化路线。例如，第一股子气流在第一冷凝子***91的冷凝回收中，第一股子气流的净化路线为第一冷凝气流管211、第一终冷气流管及第一冷凝气流管211。

当其中一股子气流净化处理过程中出现结霜现象时，关闭该股子气流的排放通道，并中断该股子气流的三级终冷处理中的冷源提供，将另一股子气流进行第二次分流，以分出一股化霜气流，化霜气流沿该股子气流的净化路线逆向流动以进行化霜处理，直到结霜现象消除。

例如，第一股子气流在第一冷凝子***91内发生结霜现象时，将第一股子气流的排放通道关闭，停止第一股子气流的排放，即控制第一化霜三通阀71处于化霜状态；中断三级终冷处理中第一终冷换热器31的冷源提供，即关闭第一冷源阀门411，使得冷源不能进入到第一终冷换热器31内的第一终冷冷源管，进而实现该三级终冷处理中冷源的提供。

将第二股子气流进行第二次分流，分出第一股化霜气流，该第一股化霜沿该股第一子气流的净化路线逆向流动以进行化霜处理，即依次通过第一冷凝气流管、第一终冷气流管311及第一冷凝气流管211。由于第一股化霜气流未经过第二冷凝子***92的净化处理，其温度尚处于较高状态，可以对第一冷凝子***91的各管路进行升温，进而达到化霜的目的。

为了提高化霜效果，将经过三级终冷处理后形成的二次冷源直接排放，中断一级预冷处理的冷媒提供，即关闭第一终冷冷源管312与预冷冷源管102之间的管路，将第一终冷冷源管312直接连通至冷源排放口42，使得第一终冷冷源管312内流出的二次冷源直接排放，不再进行二次利用。以使得VOC气流跳过一级预冷处理，其温度不会降低，从而可以以较高的温度对第一冷凝子***91进行化霜处理。进一步，在第一股子气流发生结霜现象时，对第一次分流之前的VOC气流进行加热处理，以使得逆向进入第一冷凝子***91的VOC气流温度更高，从而加快化霜效率。该步骤中，可以在主气流管110、或者进入一级预冷处理之前通过化霜装置80对VOC气流进行加热升温处理。

此处，中断一级预冷处理的冷媒提供，对第一次分流之前的VOC气流进行加热处理，两个处理过程可以同时进行，或者择一进行。

在结霜现象消除后，恢复VOC气流的正常运行。为了避免未净化的VOC气流排出，当结霜现象消除后，关闭VOC气流与另一股子气流之间的分流管，以中止供应化霜气流；恢复消除结霜的子气流的三级终冷处理中冷源供应，消除结霜的子气流沿净化路线流动以进行净化处理，净化后的清洁气流沿化霜气流的逆向路线进入到另一股子气流的净化路线。运行预设时长后，打开消除结霜的子气流的排放通道，关闭化霜气流逆向进入二级冷凝处理的管，最后再恢复VOC气流与另一股子气流之间的分流管。

更具体的，例如第一冷凝子***91的结霜现象消除后，关闭VOC气流与第二股子气流之间的分流管，使得第二股子气流不会再分形成第一化霜气流。第一股子气流沿自身的净化路线流动进入到第一冷凝子***91内进行净化处理，形成清洁气流，该清洁气流沿第一化霜气流的逆向路线进入到第二股子气流的净化路线，即进入到第二冷凝子***92中。运行预设时长后，可以确保第一冷凝冷气管212内没有未净化的第一化霜气流，再打开第一股子气流的排放通道，同时关闭第一化霜气流进入第一冷凝换热器21的管，最后再打开VOC气流与第二股自气流之间的分流管，此时，恢复VOC气流的正常处理，化霜处理完成。

当第二股子气流中发生结霜现象时，将第一股子气流进行第二次分流，以分出第二股化霜气流，以第二股化霜气流对第二股子气流的净化管进行化霜处理，其过程与第一股子气流中发生结霜现象时的处理相同，此处不再赘述。

综上，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种VOC冷凝回收设备，用于对VOC气流进行冷凝回收，其特征在于，包括预冷换热器、冷凝换热器、终冷换热器、冷源接入口、气流输入口、气流排放口、冷源排放口、及溶剂储存罐；

所述预冷换热器包括预冷气流管及预冷冷源管，所述预冷气流管套设在所述预冷冷源管内；所述冷凝换热器包括冷凝气流管及冷凝冷气管，所述冷凝气流管套设在所述冷凝冷气管内；所述终冷换热器包括终冷气流管及终冷冷源管，所述终冷气流管套设在所述终冷冷源管内；

所述气流输入口用于接入VOC气流，所述气流排放口用于排出净化后的清洁气流；所述气流输入口、所述预冷气流管、所述冷凝气流管、所述终冷气流管、所述冷凝冷气管、及所述气流排放口依次串联连通；所述冷源接入口用于接入冷源，所述冷源排放口用于排出冷源，所述冷源接入口、所述终冷冷源管、所述预冷冷源管、及所述冷源排放口依次串联连通；

所述冷凝气流管、所述终冷气流管、及所述冷凝冷气管均连通至所述溶剂储存罐，以将所述VOC气流冷却后形成的溶剂引导至所述溶剂储存罐；

一所述冷凝换热器及一所述终冷换热器连接形成冷凝子***；所述冷凝子***为两个以上，位于同一冷凝子***内的冷凝气流管、终冷气流管、及冷凝冷气管依次串联连通；所有所述冷凝换热器内的所述冷凝气流管均连通至所述预冷气流管，所有所述冷凝冷气管均连通至所述预冷气流管，所有所述终冷冷源管的输入端均连通至所述冷源接入口、输出端均连通至所述预冷冷源管的输入端；

所述预冷气流管的输出口连接有主气流管，各所述冷凝气流管的输入口连接有子气流管，所有所述子气流管并联设置并均与主气流管连通；

同一所述冷凝子***内：所述冷凝冷气管与所述气流排放口之间设置有化霜三通阀；所述化霜三通阀的三个接口分别连通所述冷凝冷气管、所述气流排放口、另一所述冷凝子***的子气流管；所述化霜三通阀具有正常状态及化霜状态；当所述化霜三通阀处于正常状态下时，所述冷凝冷气管与所述气流排放口的管路经所述化霜三通阀连通，所述化霜三通阀与另一所述冷凝子***的子气流管之间的通道关闭；当所述化霜三通阀处于化霜状态下时，所述冷凝冷气管与另一冷凝子***的子气流管经所述化霜三通阀连通，所述化霜三通阀与所述气流排放口之间的通道关闭；所述终冷冷源管与冷源接入口之间设置有冷源阀门，所述冷源阀门具有连通状态及关闭状态；当所述冷源阀门处于连通状态时，所述终冷冷源管与所述冷源接入口经所述冷源阀门连通；当所述冷源阀门处于关闭状态时，所述终冷冷源管与所述冷源接入口经所述冷源阀门关闭；

当所述冷凝子***正常运行时，该所述冷凝子***内的冷源阀门处于连通状态、化霜三通阀处于正常状态；

当所述冷凝子***内发生结霜时，该所述冷凝子***内的冷源阀门处于关闭状态、化霜三通阀处于化霜状态。

2.根据权利要求1所述的VOC冷凝回收设备，其特征在于，所述预冷换热器、所述冷凝换热器、及所述终冷换热器均为缠绕管式换热器。

3.根据权利要求1所述的VOC冷凝回收设备，其特征在于，所述预冷气流管及所述预冷冷源管均竖直设置，所述预冷气流管的底部设置有一级三通阀、一级缓存管、及一级单向阀，所述一级三通阀的三个接口分别连通至所述气流输入口、所述预冷气流管、及所述一级缓存管的一端，所述一级单向阀连接在所述一级缓存管的另一端与所述溶剂储存罐之间；

所述一级三通阀具有缓存状态及回收状态：当所述一级三通阀处于缓存状态时，所述气流输入口、所述预冷气流管、及所述一级缓存管三者连通，所述一级单向阀处于关闭状态，所述一级缓存管用于缓存所述预冷气流管中流出的溶剂；当所述一级三通阀处于回收状态时，所述一级三通阀与所述一级缓存管之间关闭，所述一级单向阀处于打开状态，以使所述一级缓存管内的溶剂流入所述溶剂储存罐。

4.根据权利要求1所述的VOC冷凝回收设备，其特征在于，所述终冷换热器的体积大于所述冷凝换热器的体积。

5.根据权利要求1所述的VOC冷凝回收设备，其特征在于，所述VOC冷凝回收设备还包括设备壳体，所述预冷换热器、所述冷凝换热器、所述终冷换热器、所述冷源排放口、及所述溶剂储存罐均设置在所述设备壳体内；所述冷源接入口、所述气流输入口、及所述气流排放口均设置在所述设备壳体外。

6.根据权利要求1所述的VOC冷凝回收设备，其特征在于，所有所述终冷冷源管的输出口均连通至预冷冷源输送管，所述预冷冷源输送管与所述预冷冷源管的输入口之间设置有预冷三通阀，所述预冷三通阀的三个接口分别连通至所述预冷冷源输送管、所述预冷冷源管的输入口、及所述冷源排放口，所述预冷三通阀具有预冷状态与排放状态；

当所述预冷三通阀处于预冷状态下时，所述预冷冷源输送管与所述预冷冷源管的输入口之间经所述预冷三通阀连通，所述预冷三通阀与所述冷源排放口之间关闭；

当所述预冷三通阀处于排放状态下时，所述预冷冷源输送管与所述冷源排放口之间经所述预冷三通阀连通，所述预冷三通阀与所述预冷冷源管的输入口之间关闭；

当所述冷凝子***正常运行时，所述预冷三通阀处于预冷状态；当所述冷凝子***内发生结霜时，所述预冷三通阀处于排放状态。

7.根据权利要求6所述的VOC冷凝回收设备，其特征在于，所述VOC冷凝回收设备还包括化霜装置，所述化霜装置用于对进入各所述冷凝子***的VOC气流进行加热升温；

所述化霜装置设置在主气流管上，或者，所述化霜装置设置在所述预冷气流管与所述气流输入口之间的管路上。

8.根据权利要求7所述的VOC冷凝回收设备，其特征在于，所述VOC冷凝回收设备还包括控制模块，同一冷凝子***的冷凝冷气管、终冷气流管、冷凝气流管三者中至少一个设置有用于感应结霜状态的结霜感应器；

所述结霜感应器、所述预冷三通阀、所述化霜装置、所有所述化霜三通阀、及所有所述冷源阀门均电连接至所述控制模块，所述控制模块用于接收所述结霜感应器的信号并控制所述预冷三通阀、所述化霜装置、所有所述化霜三通阀、及所有所述冷源阀门的状态。