CN203355584U - 挥发性有机污染物废气的处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种挥发性有机污染物废气的处理设备，该设备包括有集气罩、干式过滤除尘装置、等离子体净化处理装置及臭氧氧化处理装置，所述集气罩设置于干式过滤除尘装置之前，用以收集含有有机污染物的废气，并将废气传输给干式过滤除尘装置进行除尘处理，所述干式过滤除尘装置之后设置有等离子体净化处理装置，等离子体净化处理装置对废气进行第一步净化，等离子体净化处理装置后设置有臭氧氧化处理装置，臭氧氧化处理装置对废气进行第二步净化。

Description

挥发性有机污染物废气的处理设备

技术领域

 本实用新型属于废气处理设备，尤其涉及一种挥发性有机污染物废气的处理设备。

背景技术

随着有机化工产品在工业生产中的广泛应用，进入大气中的有机污染物越来越多，主要是低沸点的挥发性有机化合物（volatile organic compounds，简称VOCs），即在常温下饱和蒸气压大于71Pa或常压下沸点低于260℃的有机化合物。VOCs主要来源于：石油化工、制药、印刷、造纸、粘结、涂料装饰和其他一些工艺,油漆、制鞋、喷漆、橡胶和塑料制品成型、感光胶片和显象管涂抹、表面防腐、交通运输、金属电镀和纺织等行业生产及储运过程中排放的最常见的一类污染物，同时，高校、研究所、检验检测机构实验室中各种化学试剂和药品的放置和使用过程，以及样品的挥发物、分析过程中间产物的泄漏及排空等，都会产生VOCs废气，包括各种烃类、卤代烃类、醇类、酮类、醛类、酚类、醚类、酸类、胺类、芳烃类、脂类等有机污染物。

这些污染物种类繁多，分布面广，是继颗粒物、二氧化硫和氮氧化物之后又一类不容忽视的大气污染物，它们的排放不仅造成了资源的极大浪费，且严重污染了环境。挥发性有机废气排放到大气中会引起光化学烟雾、臭氧层破坏等环境问题；大部分的VOCs还具有毒性、刺激性、甚至致癌作用，能损害血液成分和心血管***，引起胃肠道紊乱，诱发免疫***、内分泌***及造血***疾病，造成代谢缺陷，对人体健康造成严重的危害。VOCs的过量排放还会对农林和畜牧等行业造成危害。同时，随着工业的发展和人们生活水平的提高，VOCs的排放量与日俱增，并具有范围广、排放量大等特点。1990年，美国清洁空气法修正案列举了189种有毒有害气体，其中大部分是VOCs。开展VOCs的综合治理研究已成为当前国际环境的热点，因此，VOCs的处理越来越受到世界各国的重视，许多国家都颁布了相应的法令，限制VOCs的排放；为了应对有机废气对环境和人体健康日益严重的威胁，寻找一种经济的、高效的VOCs降解技术已刻不容缓。

目前国际国内治理VOCs废气的手段主要采用：1、吸附法；2、吸收法；3、直接燃烧法；4、催化燃烧法；5、生物法；6、回收污染物法；7、吸附-催化燃烧；8、光催化法等等，它们在不同程度上存在设备投资高，运行成本高，处理气量小，工作不稳定，占用空间大，处理效率不高，存在二次污染等等问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种挥发性有机污染物废气的处理设备，该设备能高效去除VOCs、无二次污染，且该设备能够适应多种污染环境，适应性强、处理量大。

本实用新型的另一个目的在于提供一种挥发性有机污染物废气的处理设备，该设备投资小、运行成本低、且设备体积小。

本实用新型是这样实现的：一种挥发性有机污染物废气的处理设备，其特征在于该设备包括有集气罩、干式过滤除尘装置、等离子体净化处理装置及臭氧氧化处理装置，所述集气罩设置于干式过滤除尘装置之前，用以收集含有有机污染物的废气，并将废气传输给干式过滤除尘装置进行除尘处理，所述干式过滤除尘装置之后设置有等离子体净化处理装置，等离子体净化处理装置对废气进行第一步净化，等离子体净化处理装置后设置有臭氧氧化处理装置，臭氧氧化处理装置对废气进行第二步净化。

本实用新型设备通过干式过滤除尘装置对VOCs废气进行过滤除尘处理，以除去废气中的粉尘颗粒物，避免粉尘颗粒物对后续处理的影响，进一步通过等离子体净化处理装置对VOCs废气进行裂解净化处理：等离子体净化处理装置中，高能电子与气体分子、原子发生非弹性碰撞，将能量转换成基态分子、原子的内能，发生激发、离解和电离等一系列过程，使气体处于活化状态；在碰撞过程中产生了大量的O、OH、HO₂等自由基和活性粒子及氧化性极强的O₃，这些活性物种很容易与处于活化状态的气体发生化学反应，同时催化净化网上的催化剂可进一步将大部分O₃转化为氧离子（O-、O+）和氢氧基OH及活性氧物种（O^*、O₂ ^*等），这些粒子的活性比O₃更高，从而大大提高处理效率。O、OH、HO₂、O-、O+、O₃、活性氧物种（O^*、O₂ ^*等）等这些活性物种与有机物分子、破碎的有机物分子基团、等发生一系列反应，有机物分子最终被氧化降解为CO₂和H₂O或小分子的无害或低害物质。再利用臭氧氧化处理装置对气体中未被处理的逃逸的部分污染物、部分生成的中间产物进行完全氧化净化处理，从而使有机物分子最终被完全氧化降解为CO₂和H₂O或小分子的无害物质，避免了单独采用低温等离子体进行处理，有部分污染物逃逸及部分生成的中间产物未被处理，分解不完全不彻底的缺陷，本实用新型分解处理彻底，净化处理效率高，减少了挥发性有机污染物废气对环境的污染和人体健康的危害。

所述挥发性有机污染物废气的处理设备，集气罩、干式过滤除尘装置、等离子体净化处理装置及臭氧氧化处理装置分别通过管路连通。

所述干式过滤除尘装置具有封闭的干式过滤除尘箱体，过滤除尘箱体内设置有至少一层高级过滤纸、合成纤维无纺布等构成的过滤材料，过滤除尘箱体相对的两侧分别设置有用于废气进入箱体的箱体进口和用于除尘处理后废气流出的箱体出口。

所述等离子体净化处理装置具有一封闭的等离子体净化箱体，等离子体净化箱体上设置有进口和出口；等离子体净化箱体内设置有至少一组高能等离子体发生装置，且每个等离子体发生装置是由至少一个高能等离子体净化管构成，所述至少一个高能等离子体净化管间隔分层设置，同时，在每层高能等离子体净化管的间隔位置处、进口及出口处都设置有等离子体催化净化网。

上述每个高能等离子体净化管均呈垂直状态分层均匀排列，并固定在箱体内，或者所述高能等离子体净化管呈水平状态均匀分层设置，并固定在等离子体净化箱体内侧壁面上。

更进一步，上述等离子体催化净化网采用六边形蜂窝状铝基材结构，使该等离子体催化净化网左右通透、风阻极小。

所述臭氧氧化处理装置包括有臭氧发生器、氧化处理塔，臭氧发生器的空气进口与外界环境联通，用于将空气中的氧气输送到臭氧发生器中；臭氧发生器的臭氧输出口与氧化处理塔连通，氧化处理塔上分别设置有氧化处理塔进口和氧化处理塔出口。

更进一步，所述氧化净化塔内设置导流板，导流板横向设置于氧化净化塔内，一端固定于氧化净化塔壁上，一端横向伸出，延长废气在氧化净化塔内的停留时间，使得废气能在氧化净化塔内得到充分氧化处理。

且，所述导流板，具有复数个，交错设置于氧化净化塔内，以有效地增加废气在氧化净化塔内的停留时间。

所述挥发性有机污染物废气的处理设备，还设置有废气输送装置，所述的废气输送装置设置在干式过滤除尘装置前，或者设置在臭氧氧化处理装置后；通常情况下，所述的废气输送装置为风机或输送泵。

本实用新型能高效处理挥发性有机污染物。不仅能高效去除VOCs，还能高效去除无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物，以及各种高浓度恶臭废气，特别是VOCs净化处理效率最高可达99%以上，比单独采用低温等离子体裂解处理的净化处理效率提高26%以上，且无二次污染；该设备能够适应多种污染环境，适应性强、处理量大，适应各种浓度、各种风量、不同种类挥发性有机污染物废气的净化处理。

附图说明

图1是本实用新型所实施设备结构示意图。

图2是本实用新型所实施等离子体净化处理装置结构示意图。

图3是本实用新型所实施臭氧氧化处理装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型技术方案进行详细说明：

图1是本实用新型设备实施例的结构示意图。如图1所示，本实用新型所实现的挥发性有机污染物废气的处理设备，包括依次通过管路2连通的集气罩1、干式过滤除尘装置4、等离子体净化处理装置7、臭氧氧化处理装置。其中，集气罩1设置于干式过滤除尘装置4之前，用以收集含有有机污染物的废气，并将废气传输给干式过滤除尘装置4进行除尘处理；在干式过滤除尘装置4之前还设置有控制阀门3，以对输入的废气进行控制；干式过滤除尘装置4之后设置有等离子体净化处理装置7，等离子体净化处理装置7对废气进行第一步净化，等离子体净化处理装置7后设置有臭氧氧化处理装置，臭氧氧化处理装置对废气进行第二步净化。

臭氧氧化处理装置包括有臭氧发生器5、氧化净化塔8，臭氧发生器5的臭氧出口通过管路2与氧化净化塔8连通，且在臭氧发生器5、氧化净化塔8之间设置有风机6。

在氧化净化塔8后的管路2上设置有离心抽风机9，离心抽风机9连接排放筒10，以将净化处理过的气体排放到大气中。

图2是本实用新型等离子体净化处理装置结构示意图。如图2所示，等离子体净化处理装置7具有封闭的等离子体净化箱体71，等离子体净化箱体7上设置有进口和出口（常规设置，故未标明）；等离子体净化箱体71内设置有多组高能等离子体发生装置72（根据废气处理的需要设置高能等离子体发生装置72的数量，一般情况下设置4-6组），等离子体发生装置72是由一个或多个高能等离子体净化管73组成。

而且，多个高能等离子体净化管73间隔分层设置，在高能等离子体净化管73的每层间隔位置处、等离子体净化箱体71的进口及出口都设置有等离子体催化净化网（常规设置，故未标明）。图2所示，每个高能等离子体净化管73都竖直分层均匀排列，并固定在等离子体净化箱体71内。在其它的实施方式中，高能等离子体净化管也可以水平均匀分层设置。

本实施例的高能等离子体净化管73采用AC220V交变电源，功率为40~100W可调，高压交变电作用于高能等离子体净化管73，产生高能活性等离子体，在毫秒级的时间内即可将废气处理净化，适合于连续不间断运行处理。等离子体净化箱体71相对的两侧分别设置有用于废气进入箱体的箱体进口和用于净化处理后废气流出的箱体出口，在等离子体净化箱体的箱体进口、中间、及箱体出口都设置有多层催化净化网，本实施例的催化净化网上的催化剂为MnO₂，催化剂MnO₂以γ－Al₂O₃为载体浸渍涂覆到催化净化网上，该催化净化网采用六边形蜂窝状铝基材结构，左右通透风阻极小，在等离子体净化处理的过程中，会产生一定的臭氧O₃，在催化剂作用下可将O₃转变为氧离子（O-、O+）和氢氧基OH及活性氧物种（O^*、O₂ ^*等），且这些粒子的活性比O₃更高，从而大大提高处理效率。

图3结合图1所示，为本实用新型所实施的臭氧氧化处理装置结构示意图，图中所示，臭氧氧化处理装置包括臭氧发生器5、氧化净化塔8，臭氧发生器5的臭氧出口通过管路2与氧化净化塔8连通，臭氧发生器的空气进口则与外界环境接通，用于将空气中的氧气输送到臭氧发生器5中，为了满足臭氧发生器中的氧气量，在臭氧发生器5其后具有风机6（也可以是输送泵，例如真空泵）。臭氧发生器5采用高压放电式臭氧发生器，一定频率的高压电流制造高压电晕电场，使电场内或电场周围空气中的氧分子发生电化学反应，从而制造臭氧。而且在本实用新型的实施中，风机6和臭氧发生器5均采用变频控制，可以根据不同废气处理情况，自动调节臭氧产生量，既达到最佳处理效果，又降低能耗。

在其它实施方式中，管路2上用于对臭氧发生器提供空气的风机6也可以不设置，具体根据现场处理情况而定，如废气气量较大、浓度较高，则应设置风机6，以提供充足的空气用于产生臭氧。

参阅图3，氧化净化塔8上分别设置有氧化净化塔进口81和氧化净化塔出口82，同时在氧化净化塔8内设置导流板83，导流板83可以设置多块，交错设置于氧化净化塔8内，延长废气在氧化净化塔内的停留时间，使得废气能在氧化净化塔内得到充分氧化处理。

工作过程：启动设备，等离子体净化处理装置、臭氧氧化处理装置启动后，集气罩1将收集要处理的VOCs废气进入到干式过滤除尘装置4，先进行除尘处理，除尘过后的废气再进入等离子体净化处理装置7的等离子体净化箱体71内，在等离子体净化箱体进口、中间、出口处设置有多层催化净化网，在箱体内利用高能等离子体净化管（采用AC220V交变电源，功率为40~100W可调），瞬间对VOCs废气分子进行裂解净化处理：低温等离子体中的高能电子与气体分子、原子发生非弹性碰撞，将能量转换成基态分子、原子的内能，发生激发、离解和电离等一系列过程，使气体处于活化状态；在碰撞过程中产生了大量的O、OH、HO₂等自由基和活性粒子及氧化性极强的O₃，这些活性物种很容易与处于活化状态的气体发生化学反应，同时催化净化网上的催化剂可进一步将大部分O₃转化为氧离子（O-、O+）和氢氧基OH及活性氧物种（O^*、O₂ ^*等），这些粒子的活性比O₃更高，从而大大提高处理效率。O、OH、HO₂、O-、O+、O₃、与活性氧物种（O^*、O₂ ^*等）等这些活性物种与有机物分子、破碎的有机物分子基团、等发生一系列反应，有机物分子最终被氧化降解为CO₂和H₂O或小分子的无害或低害物质。再利用臭氧氧化处理装置对气体中未被处理的逃逸的部分污染物、部分生成的中间产物进行完全氧化净化处理，从而使有机物分子最终被完全氧化降解为CO₂和H₂O或小分子的无害物质，本实用新型分解处理彻底，净化处理效率高，减少了挥发性有机污染物废气对环境的污染和人体健康的危害，最后再经排放筒达标排放。

本实用新型对石油化工、制药、印刷、造纸、粘结、涂料装饰和其他一些工艺，油漆、制鞋、喷漆、橡胶和塑料制品成型、感光胶片和显象管涂抹、表面防腐、交通运输、金属电镀和纺织等行业生产及储运过程中排放的VOCs进行净化处理，对甲苯、二甲苯、非甲烷总烃类等VOCs废气的净化处理效率达到99%以上。

总之，本实用新型的具有以下有益效果：1、设备可以每天24小时连续工作，并且运行稳定可靠。2、能耗低、运行成本低：可在室温下与催化剂反应，无需加热，极大地节约了能源，净化设备无任何机械动作，无噪音，无需专人管理和日常维护，只需作定期检查，净化设备能耗低，（每处理1000立方米/小时，仅耗电约0.26度电能），本实用新型净化设备风阻极低，一般小于150pa，可节约大量排风动力能耗。3、使用便利：设计时可以根据风量变化以及现场条件进行调节。4、废气无需预处理：VOCs废气无需进行特殊的预处理，如加温等，并且设备工作环境温度在-35℃-95℃之间都可以正常运行。5、设备占地面积小，自重轻：适合于布置紧凑、场地狭小等特殊场合。6、适用于处理各种浓度、各种风量的废气，尤其适于处理有气味及低浓度大风量的气体：净化设备自动化可控程度高，采用PLC自动控制，可根据VOCs废气排放成分、浓度、气量对净化处理设备输出功率及净化效率进行自动调控，如自动开启不同根数的等离子体净化管的数量、自动调节臭氧发生器的输出功率，既达到废气最佳净化处理效果，又大大降低了能耗，实现环保效益、经济效益的双赢。7、不产生放射物。8、本实用新型的设备能彻底裂解、氧化处理VOCs废气中有毒有害物质，不产生副产物，催化剂适应性强，且可选择性地降解等离子体反应中所产生的副产物，同时再利用臭氧氧化处理装置对气体中部分未被处理的逃逸的污染物、生成的中间产物进行完全氧化净化处理，从而使污染物分子最终被完全氧化降解为CO₂和H₂O或小分子的无害物质，VOCs废气净化处理后，气体完全达到无害化高标准排放，无废弃物、废水等中间产物排放，不产生二次污染。

以上所述，仅为本实用新型列举的实施例而已，不能以此限定本实用新型实施的包含范围。凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种挥发性有机污染物废气的处理设备，其特征在于该设备包括有集气罩、干式过滤除尘装置、等离子体净化处理装置及臭氧氧化处理装置，所述集气罩设置于干式过滤除尘装置之前，所述干式过滤除尘装置之后设置有等离子体净化处理装置，等离子体净化处理装置后设置有臭氧氧化处理装置。

2.如权利要求1所述的挥发性有机污染物废气的处理设备，其特征在于所述集气罩、干式过滤除尘装置、等离子体净化处理装置及臭氧氧化处理装置分别通过管路连通。

3.如权利要求1所述的挥发性有机污染物废气的处理设备，其特征在于所述干式过滤除尘装置具有封闭的干式过滤除尘箱体，过滤除尘箱体内设置有至少一层高级过滤纸、合成纤维无纺布构成的过滤材料，过滤除尘箱体相对的两侧分别设置有用于废气进入箱体的箱体进口和用于除尘处理后废气流出的箱体出口。

4.如权利要求1所述的挥发性有机污染物废气的处理设备，其特征在于所述等离子体净化处理装置具有一封闭的等离子体净化箱体，等离子体净化箱体上设置有进口和出口；等离子体净化箱体内设置有至少一组高能等离子体发生装置，且每个等离子体发生装置是由至少一个高能等离子体净化管构成，所述至少一个高能等离子体净化管间隔分层设置，同时，在每层高能等离子体净化管的间隔位置处、进口及出口处都设置有等离子体催化净化网。

5.如权利要求4所述的挥发性有机污染物废气的处理设备，其特征在于上述每个高能等离子体净化管均呈垂直状态分层均匀排列，并固定在箱体内，或者所述高能等离子体净化管呈水平状态均匀分层设置，并固定在等离子体净化箱体内侧壁面上。

6.如权利要求4所述的挥发性有机污染物废气的处理设备，其特征在于上述等离子体催化净化网采用六边形蜂窝状铝基材结构。

7.如权利要求1所述的挥发性有机污染物废气的处理设备，其特征在于臭氧氧化处理装置包括有臭氧发生器、氧化处理塔，臭氧发生器的空气进口与外界环境联通，用于将空气中的氧气输送到臭氧发生器中；臭氧发生器的臭氧输出口与氧化处理塔连通，氧化处理塔上分别设置有氧化处理塔进口和氧化处理塔出口。

8.如权利要求7所述的挥发性有机污染物废气的处理设备，其特征在于所述氧化净化塔内设置导流板，导流板横向设置于氧化净化塔内，一端固定于氧化净化塔壁上，一端横向伸出。

9.如权利要求8所述的挥发性有机污染物废气的处理设备，其特征在于所述导流板，具有复数个，交错设置于氧化净化塔内。

10.如权利要求1所述的挥发性有机污染物废气的处理设备，其特征在于所述挥发性有机污染物废气的处理设备，还设置有废气输送装置，所述的废气输送装置设置在干式过滤除尘装置前，或者设置在臭氧氧化处理装置后。

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