TWI680794B - Voc處理系統、其控制器及其運行方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種揮發性有機化合物(VOC)之處理系統的運行方法，所述處理系統包括：吸附滾輪、加熱器、驅動風機、和多根連接到吸附滾輪上的不同區域的氣體管道，位於加熱器上游或下游之氣體管道的至少一閥門，所述VOC處理系統的運行方法包括：交替循環的第一工作階段和第二工作階段，在第一工作階段中將待處理氣體通入所述吸附滾輪的吸附區域，關斷或減小所述閥門使加熱器中沒有或只有少量氣流流過，輸入加熱器的功率為第一功率，使得加熱器內部溫度低於脫附溫度高於待機溫度；第二工作階段中待處理氣體持續通入所述吸附滾輪的吸附區域，開通所述閥門使得氣流流入所述加熱器並流入吸附滾輪上的脫附區域，輸入加熱器的功率為第二功率，使得輸出加熱器的氣流能夠脫附脫附區域中吸附的揮發性有機化合物(VOC)成分，其中所述第二功率大於第一功率，第一工作階段的時間長度大於第二工作階段的時間長度。

Description

VOC處理系統、其控制器及其運行方法

本發明涉及氣體清潔設備與方法，尤其涉及一種在加工過程中對揮發性有機氣體進行清潔的技術，其可在保持高效淨化氣體的同時，大幅節約能耗。

在塗敷工廠、半導體工廠或印刷工廠等中，使用大量的有機溶劑，有機溶劑容易揮發出氣態的揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds，簡稱VOC)至空氣中。眾所周知，從工廠排出到大氣中的VOC，與太陽光、臭氧等反應，形成有害的有機性微粒子，並且使大氣中的臭氧濃度增大等，對大氣環境產生很不好的影響，同時，也會對工廠內接觸VOC的工作人員的人身健康產生不利影響。因此，工業生產中產生的VOC要經過處理後才能排放到大氣中或進入工廠的車間裡循環使用。

習知技術中廣泛採用吸附法對含有VOC氣體進行處理，利用吸附劑多孔的性質，可將產業排氣中揮發性有機氣體、臭味或毒性氣體產生物理的吸附，而將之吸附於吸附劑的孔隙內，以達淨化產業排氣的目的。然而吸附劑在吸附飽和之後，必須經由再生的程序，將充填於吸附劑內的被吸附質(例如揮發性有機分子、高沸點化學物質等)去除，才可重複使用。其中吸附滾輪式吸附系統是近年來開發成功的一種連續式線上再生操作系統。如第1a圖所示，為習知技術的VOC氣體處理系統，包括一個吸附滾輪和複數個互相隔離的供氣管道實現廢氣的吸附淨化和VOC成分的濃縮和處理。其中VOC氣體處理系統包括 處理氣體進氣管道F0向滾輪中的吸附區域20通入含有VOC成分的待處理氣體，穿過吸附滾輪後藉由經過處理氣體排氣管道F1被輸送到需要淨化氣體的空間。其中處理氣體進氣管道F0上還串聯有一個處理風機10，用於驅動大量氣體流入吸附滾輪。冷卻氣體進氣管道F2a從處理氣體進氣管道F0上分流部分氣體穿過吸附滾輪的冷卻區域24，並經過冷卻氣體出氣管道F2b流入加熱器進行加熱，使得冷卻氣體被加熱到足夠對滾輪進行脫附的溫度如200度以上，形成脫附氣體。脫附氣體經過脫附進氣管道F3b流入吸附滾輪的脫附區域22，使得滾輪上吸附的VOC成分脫附，變成含高濃度VOC的廢氣，這些廢氣經過脫附排氣管道F3a和串聯在脫附排氣管道上的驅動風機30被送入下一步處理設備。第1b圖為第1a圖中吸附滾輪的側視圖，如圖所示吸附滾輪為圓柱形，滾輪被複數個互相隔離的氣體管道劃分成三個區域，其中面積最大的與處理氣體管道聯通的是吸附區域20，與冷卻氣體管道聯通的是冷卻區域24，與脫附氣體管道聯通的是脫附區域22。藉由驅動吸附滾輪以一定速度轉動，含有揮發性有機成分或毒性化合物的產業廢氣經吸附滾輪的吸附區域時，吸附滾輪上的吸附劑將揮發性有機物質或毒性物質吸附，而達廢氣淨化的目的。當吸附滾輪轉入脫附再生區域(也可稱解吸附區域)時，加熱裝置加熱一股再生氣流並將其輸送到脫附再生區域，用於將吸附滾輪表面的揮發性有機物質脫附出來，使吸附區域再生以便繼續使用，脫附出來的濃縮廢氣導入下一環節的濃縮焚化器進行燃燒分解，或導入冷凝器進行冷凝回收。為了能將再生氣流加熱到能夠解吸附揮發性有機物質的溫度，加熱裝置通常要提供較大的加熱功率(如幾十千瓦)，且由於工廠的揮發性有機物質全天都在產生，因此，持續加熱的加熱裝置會消耗大量的電能，增加工廠的成本。

所以習知技術中VOC氣體處理系統的運行效果能夠得到保證，最嚴重的問題是能耗過高，如何用更少的能耗實現對空氣中VOC成分的吸附和脫附是業內急需解決的核心技術難題。

由於習知技術存在著上述問題，本發明提出使用按需再生和可以間歇加熱的VOC淨化裝置，其能有效的解決習知技術中存在的大量的高能耗的嚴重問題。

本發明藉由以下技術方案解決上述問題：所述的節能技術首次提出在連續運行和熱回收嚴密的除VOC設備中使用非連續運行的模式和實現這種模式的方法及裝置。實現按需再生和節能是藉由對再生風機風速和再生加熱器溫度的有效和及時的控制。不是所有現有除VOC設備在啟動設備和運行時都具備的功能。所述按需再生技術的關鍵是藉由具有在線監測的VOC探測器，連續監測設備的運行效率和能耗。所述的設備控制器要能高效地處理VOC探測器和多種探測器收集的參數，及時地調整和控制再生裝置的啟動、工作時間和再生的頻率等，使得整個除VOC設備高度智慧化。所述加熱器進風口和出風口的各種閥門(V3,V4)，以及在第一工作階段和第二工作階段轉換時可能用到的旁路三通閥門V3，都會起到控制在不同階段藉由加熱器的再生風量，達到按需加熱再生風量和控制加熱器在非再生階段的熱能流失。所述的加熱器的溫度不是所有現有除VOC設備在啟動設備後一直不變，而是可以在一個完整的再生週期，也就是包括升溫、恒溫和降溫的一個週期裡按設定的值有規律的變化，到達最有效的再生和最有效的節能。所述的再生風機的風量不是所有現有除VOC設備在啟動設備後一直不變，而是可以在一個完整的再生週期，也就是包括升溫、恒 溫和降溫的一個週期裡按設定的值有規律的變化，到達最有效的再生和最有效的節能。

應理解，這些發明內容僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明揭露的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等同形式同樣落於本申請所附的申請專利範圍。

10‧‧‧處理風機

30‧‧‧驅動風機

20‧‧‧吸附區域

22‧‧‧脫附區域

24‧‧‧冷卻區域

41、43‧‧‧濃度感應器

F0‧‧‧處理氣體進氣管道

F1‧‧‧處理氣體排氣管道

F2a‧‧‧冷卻氣體進氣管道

F2b‧‧‧冷卻氣體出氣管道

F3a‧‧‧脫附排氣管道

F3b‧‧‧脫附進氣管道

F41、F42‧‧‧分支管道

Ph‧‧‧高加熱功率

Pl‧‧‧功率

ta、tb、tc‧‧‧時刻

V3、V3’、V4‧‧‧閥門

藉由閱讀參照以下圖式對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：第1a圖是習知技術VOC處理系統的結構示意圖。

第1b圖是習知技術中吸附滾輪側視圖中區域劃分示意圖。

第2圖示出了本發明第一實施例VOC處理系統結構示意圖。

第3圖是本發明第一實施例中各管道中流量、加熱功率和加熱器內溫度變化示意圖。

第4圖示出了本發明第二實施例的VOC處理系統結構示意圖。

以下結合具體實施例及圖式，對本發明裝置及方法進行說明。需強調的是，這裡僅是示例性的闡述，不排除有其它利用本發明的實施方式。

發明人經過研究發現，習知技術中需要持續的利用加熱器加熱空氣以使得脫附區域22上的VOC成分脫附，是為了防止吸附滾輪上吸附的VOC成分過多積累達到飽和，導致吸附率下降，也就是部分待處理氣體中的VOC成分流過吸附滾輪的吸附區域20，沒有被有效吸附，而是經過處理氣體排氣管道F1流向了需要潔淨空氣的空間。經過發明人研究發現，實際上在待處理氣體濃度 很低且吸附滾輪的吸附和存儲能力很高的情況下，脫附區域22一定時間不進行脫附也不會導致吸附率降低。由於待處理氣體中VOC濃度會變化，吸附滾輪越厚雖然能提高吸附滾輪的存儲能力，但是也會帶來氣流阻力變大，需要更大體積的VOC處理系統以及更大功率的處理風機10，而且滾輪越厚在脫附過程中脫附區域中高溫氣體的流入端和流出端之間的溫差會更大，這會導致靠近脫附進氣管道F3b的吸附滾輪流入端的溫度很快到達目標溫度200度，但是靠近脫附排氣管道F3a的吸附滾輪流出端的溫度還在150度以下，無法完全脫附，基於上述原因吸附滾輪的厚度也就是吸附滾輪的吸附和存儲能力受限。習知技術中吸附滾輪的旋轉速度約為5轉/小時，也就是每12分鐘對整個吸附滾輪進行一次脫附，這個脫附週期是根據理論最大VOC濃度和最小滾輪吸附能力計算獲得的參數，能夠保證正常參數範圍內不會發生吸附率降低問題。但是在實際使用中，絕大部分應用場合中待處理氣體包含的VOC濃度遠低於理論最大值，吸附滾輪也可以選擇具有較大厚度的，所以習知技術中持續加熱獲得高溫氣體用於脫附會造成很大的能源浪費。

基於上述發現，發明人提出能夠進行間歇式脫附的VOC處理系統，以及相應的VOC處理系統運行方法。第2圖所示為為本發明的VOC處理系統，本發明VOC處理系統包括冷卻氣體出氣管道F2b以及VOC濃度感應器41和43。其中冷卻氣體出氣管道F2b包括兩個分支管道F41和F42，分支管道F41連接到脫附進氣管道F3b上的一個三通閥門V3，分支管道F42上串聯一個閥門V4，閥門V4下游聯通到加熱器。加熱器加熱來自分支管道F42的氣體後輸出高溫的脫附氣體，經過閥門V3進入吸附滾輪的脫附區域22。兩個濃度感應器中的濃度感應器41設置在處理氣體進氣管道F0內，能夠檢測輸入的待處理氣體中的VOC成分 濃度，濃度感應器43設置在處理氣體排氣管道F1中，用於檢測輸出的氣體中VOC成分濃度。

本發明VOC處理系統運行過程中包括一個第一工作階段和一個第二工作階段，第一工作階段中VOC處理系統只進行VOC成分吸附，不進行脫附；第二工作階段中，吸附滾輪上脫附區域對VOC成分的脫附和吸附區域對VOC成分的吸附同時執行。在第一工作階段中處理風機10驅動大量待處理氣體進入吸附滾輪的吸附區域20，兩個VOC濃度感應器檢測流入和流出吸附滾輪之吸附區域20的VOC成分濃度，同時關閉第2圖所示VOC處理系統中的閥門V3、V4，使得冷卻氣體進氣管道F2a、冷卻氣體出氣管道F2b、脫附排氣管道F3a以及脫附進氣管道F3b中沒有氣體流動，此時冷卻區域24沒有冷卻氣體流過，加熱器中也不需要輸入高功率用以加熱流過的氣體，加熱器兩端的兩個閥門V3、V4關閉使得加熱器中形成一個閉合的空間，只需要輸入很小的功率Pl就能保證加熱器中加熱絲維持一個足夠的熱啟動待機溫度(如210度)，在待機溫度下只要輸送高加熱功率Ph，就能在很短時間內使得加熱絲迅速達到300度至400度，加熱脫附氣體達到約200度。如果長時間待機過程中不維持較小的輸入功率Pl，使得加熱絲自然降溫到了室溫，需要半小時以上高功率加熱才能達到所需的高溫，回應速度太慢會導致部分吸附飽和的滾輪區域無法及時脫附，吸附率降低。

當待處理氣體中VOC濃度越高時，吸附滾輪飽和的時間也會越短，當飽和時間短到1小時至2小時，加熱器內加熱絲即使不輸入加熱功率，經過自然冷卻，加熱絲的溫度都還能保持在需要的熱啟動待機溫度(如210度)上，所以第一工作階段輸入的功率Pl可以是零。當VOC處理系統中吸附滾輪達到飽和時，滾輪的吸附率會緩慢下降，即使加熱器從室溫冷啟動加熱到脫附所需約 300度至400度的脫附溫度，耗時半個小時，其間被洩露的VOC成分質量也不大，對於環境要求不苛刻的應用可以接受。即使因為滾輪吸附發生飽和，導致部分VOC成分漏過了，在經過第二工作階段脫附後，還可以再次將這些含有少量VOC成分的氣體送入VOC處理系統進行吸附，所以待機溫度也可以包括接近室溫的冷啟動待機溫度，輸入功率Pl為零。待機溫度設置為冷啟動待機溫度(20度至100度)，由於第二工作階段中加熱速度慢，雖然有少量VOC成分洩露，但是由於大幅減少了第一工作階段的加熱功率，節能效果更好，而且洩露的部分還可以在後續的吸附過程中被完全吸附。所以短時間的吸附飽和並不會造成嚴重的影響，所以也能實現本發明的發明目的，屬於本發明的實施例。

第一階段進行足夠長時間後，藉由檢測或計算數據可知吸附滾輪的吸附量已經或將要到達飽和的量，吸收效率下降到一定數值時就需要切換進入第二工作階段。可以藉由兩個VOC濃度感應器41、43來實現上述檢測，比如只利用濃度感應器41獲得流入的待處理氣體的VOC濃度，已知的流入氣體的流量，藉由對VOC濃度的積分或累加就可以推算出第一階段運行一定時間(ta)後吸附滾輪上的吸附的VOC成分質量，如果快要接近(飽和吸附質量的70%至90%)吸附滾輪的飽和吸附量，就可以由控制器控制各個閥門、加熱器開始動作切換工作模式。也可以藉由兩個濃度感應器41、43的濃度比值來計算得到吸附率(1-濃度感應器43的數值/濃度感應器41的數值)，當吸附率低於預設值，比如小於95%時說明吸附滾輪上出現部分吸附飽和，吸附率開始下降到影響吸附效果，所以此時也需要切換工作模式。在第一工作階段向第二工作階段轉換過程中，需要打開閥門V4，向加熱器中輸入高加熱功率Ph，同時切換閥門V3狀態使得來自加熱器的高溫氣體流過閥門V3，關斷與分支管道F41的連接，開啟驅動風機30使得 脫附氣體流通，實現對滾輪上脫附區域的脫附。此外還需要驅動滾輪緩慢旋轉，這樣脫附區域在旋轉過程中能夠使得整個滾輪得到均勻的脫附再生。

進入第二工作階段後加熱器輸出高溫的脫附氣體，這些高溫氣體使得積累在整個吸附滾輪的脫附區域22上的VOC成分得到脫附，同時吸附區域20上仍然在繼續吸附流經的待處理氣體中VOC成分，所以第二工作階段是與習知技術中VOC處理系統的工作方式接近，同時在滾輪上進行吸附和脫附。第二工作階段執行時間很短，只需要吸附滾輪旋轉至少一週，或者2週至3週，使得整個滾輪上均實現了脫附就可以再次切換進入第一工作階段了。第二工作階段中吸附滾輪的旋轉速度只要能保證完全脫附就可以，但是旋轉速度太慢也會導致加熱器中高功率輸入時間段太長，節能效果減弱，所以最佳的旋轉速度為3轉/小時至8轉/小時。

在從第二工作階段到第一工作階段轉換過程中，由於第二工作階段內脫附區域22會被高溫氣體加熱到較高溫度(大於180度)，無法直接進行吸附，所以需要在短時間內使冷卻氣體流過剛完成脫附的區域，所以需要控制三通閥門V3，使得冷卻氣體流過冷卻氣體進氣管道F2a、冷卻氣體出氣管道F2b、分支管道F41、閥門V3，經過脫附排氣管道F3a和脫附進氣管道F3b被排出，同時關閉閥門V4，使得加熱器兩端再次被關斷，形成閉合空間，減小或完全切斷輸入加熱器的功率使得加熱器內溫度逐漸降低至待機溫度。這樣只要吸附滾輪轉過很小角度，使得高溫的脫附區域22被充分冷卻後，就可以正常進行吸附了，此時就可以關閉閥門V3與分支管道F41的聯通，關閉驅動風機30，再次進入第一工作階段。

如第3圖所示是本發明在第一工作階段、第二工作階段和從第二工作階段向第一工作階段轉換的轉換步驟中各個參數的變化圖形。其中在ta時刻開通驅動風機30，向加熱器供應高加熱功率Ph，聯通閥門V4使得脫附氣體經過加熱器向吸附滾輪的脫附區域流動，閥門V3與分支管道F41的連接維持斷開狀態。在tb時刻停止向加熱器供應加熱功率，斷開閥門V4，開通閥門V3，使得脫附進氣管道F3b與分支管道F41的聯通，維持驅動風機30的運轉，直到tc時刻關閉閥門V3和驅動風機30。其中第一工作階段中吸附滾輪的旋轉速度只要大於零可以任意選擇，第二工作階段的旋轉速度不能太快，以能夠完全脫附吸附滾輪上積累的VOC成分為宜。

本發明中第一工作階段維持的時長受待處理氣體濃度和吸附滾輪吸附量的影響，但是由於有兩個VOC濃度感應器，可以使得第一工作階段的時間長度達到最大值，也就是極低功率Pl的維持待機溫度的時間達到最大，通常可以達到數個小時，甚至達到5小時以上。第二工作階段，也就是高加熱功率Ph加熱脫附的時間長度，只需要約10分鐘至30分鐘就能夠實現對整個吸附滾輪的完整脫附。維持待機溫度的功率Pl受加熱器外殼導熱參數的影響，加熱器通常外部都是隔熱材料製成，所以向外擴散很少，又沒有大量氣體流入帶走熱量，因此要維持加熱器內的待機溫度，功率Pl可以很低，功率Pl可以低於高加熱功率Ph的1/4甚至1/10。所以採用本發明的VOC處理系統和運行方式可以相對習知技術獲得極其顯著的節能效果。

第4圖所示是本發明另一實施例的示意圖，基本結構與本發明第2圖所示的相同，主要區別在於沒有了分支管道F41，連接在脫附進氣管道F3b上的閥門V3’也不需要是三通閥門，雙通閥門就可以實現發明目的。這種結構的 VOC處理系統工作中沒有轉換步驟，在如第3圖所示的工作過程中，在tb時刻就同時關斷了驅動風機30、閥門V3、閥門V4和加熱器功率輸入，在tb時刻處於高溫狀態的吸附滾輪脫附區域22，在後續旋轉經過冷卻管道時沒有冷卻氣流進行冷卻，旋轉到達吸附區的一小段時間內因溫度過高會導致吸附率極低，但是待處理氣體本身也能帶走大量熱，所以這段時間很短，洩露的VOC量較小，少量VOC成分洩露這一缺點相對於極大幅度的節能這一技術優勢可以忽略不計。

此外，閥門V4除了可以設置在冷卻氣體出氣管道F2b上也可以設置在冷卻氣體進氣管道F2a上，只要能夠在第一工作階段停止向加熱器供氣就可以避免加熱器內熱量耗散，節約待機加熱功率。閥門V3也可以省略，只藉由對閥門V4和驅動風機30的控制就能實現加熱器內氣流的控制，在進入第一工作階段時關閉閥門V4和驅動風機30，此時加熱器內剩餘的熱量和高溫氣體一端被閥門V4關閉另一端沒有驅動力，只會緩慢擴散，散熱量較小，所以在待機的第一工作階段中仍然只需要少量功率就能維持加熱器內足夠的待機溫度，相對習知技術仍然具有極大的節能效果。

本發明中的閥門可以是手動開關的閥門，也可以電機、氣壓/液壓驅動的閥門。還可以是一個可以上翻的翻板，當氣流量很大時翻板被氣流推上，氣流流過加熱器到達吸附滾輪，當驅動風機30停止驅動時，由於重力作用翻板自動落下，實現阻斷氣流管道，所以採用翻板時可以不需要驅動閥門動作，只需要控制驅動風機30的驅動力就可以自動控制加熱器中氣流的流通/關斷或者流量大小。

本發明除了如第2圖和第4圖所述的實施例中，包括冷卻氣體進氣管道F2a和冷卻氣體出氣管道F2b，也可以省略該管道，加熱器直接從處理氣體 排氣管道F1抽取少量脫附氣體，或者從處理氣體進氣管道F0直接取氣，不需要流過冷卻區域24。此時吸附滾輪也只保留了吸附區域20和脫附區域22，不再有冷卻區域24。因為本發明中絕大部分時間內吸附滾輪都只進行吸附，不進行加熱脫附，只在第二工作階段的很短時間內進行一次脫附作業，吸附滾輪在短時間內沒有充分冷卻，導致剛完成加熱脫附的脫附區域轉動到處理氣體管道對應的吸附區域，因溫度過高無法進行有效吸附，最終使得VOC成分洩露，但是在整個工作週期(第一工作階段+第二工作階段)流過的空氣流量來說這些洩露的量比例很低，所以能夠接受，也是本發明有效的實施例。

本發明的冷卻氣體進氣管道F2a也可以連接到處理氣體排氣管道F1，這樣冷卻氣體進氣管道F2a就位於第2圖和第4圖中吸附滾輪的右側，來自處理氣體排氣管道F1的冷卻氣體流過吸附滾輪中的冷卻區域24後到達位於吸附滾輪左側的冷卻氣體出氣管道F2b，然後經過脫附進氣管道F3b進入同樣位於吸附滾輪左側的加熱器，藉由加熱後通入吸附滾輪左側的脫附區域，最後從吸附滾輪的右側流入脫附排氣管道F3a。所以本發明的冷卻氣體管道和脫附氣體管道可以根據需要選擇設置在吸附滾輪的任意一側，不局限在如第2圖和第4圖所示的結構，只要能夠在第一工作階段有效的關斷加熱器中的氣流，並且在第一工作階段執行一段時間後精確的判斷出工作狀態切換訊號，在第二工作階段中開通加熱器，使得吸附滾輪上不同區域同時進行VOC成分吸附和脫附，就能實現本發明節能降耗的目的。此外在第一工作階段中，閥門也可以不是完全關閉狀態，但是閥門的開度需要設置的很小，只有少量氣流會流過閥門以及加熱器，加熱器中輸入很少的功率，使得加熱器中輸出少量高溫氣體。所以，閥門開度保持在極小狀態的實施例，相對習知技術也能節約大量能量。在進入第二工作階段 時再將閥門開度調節至最大，同時加熱器中輸入高功率以加熱氣流對吸附滾輪進行充分脫附。

本發明提供另一實施例，在第一工作階段中加熱器兩端藉由閥門切斷，同時脫附進氣管道F3b藉由其它管道聯通到處理氣體進氣管道F0，使得脫附進氣管道F3b內輸入待處理氣體，這些待處理氣體流入吸附滾輪的脫附區，此時脫附區能夠吸附流過的VOC成分，所以此時脫附區域22實際功能是吸附VOC。同樣的，冷卻氣體進氣管道F2a和冷卻氣體出氣管道F2b中也可以在第一工作階段中長期流入待處理氣體，使得冷卻區域24的實際功效也是吸附VOC氣體。因為本發明的第一工作階段中可以將加熱器兩端的進氣和出氣管道藉由閥門切斷，整個吸附滾輪上的三個區域脫附區域22、冷卻區域24、吸附區域20都能夠同時作為吸附區域，也就是本發明具有更大的吸附面積，相比習知技術只能在吸附區20吸附，本發明單位時間內能夠處理更多氣體。上述經過冷卻區域24和脫附區域22處理後的空氣，流經各自獨立管道聯通到處理氣體排氣管道F1，最終被排到需要潔淨空氣的空間。

本發明上述實施例中藉由加熱器上游或下游的閥門V4、V3在第一工作階段中關閉加熱器中的氣流，同樣的上述閥門也可以直接集成在加熱器內部，只要能夠在本發明第一工作階段中減小或者完全關閉加熱器的氣流就能實現本發明大幅節約能源的目標。

本發明為了實現減小加熱器中的氣流也可以不設置閥門，藉由控制脫附氣體排氣管道中的驅動風機30的轉速來控制加熱器下游的氣壓，使得受處理風機10影響的加熱器上游進氣管道的壓力與加熱器下游脫附進氣管道F3b中的氣壓接近，這樣就能使得加熱器中流過的氣流很小，從而減緩加熱器中熱 量的耗散速度。在第二工作階段中驅動風機30具有較大的轉速，使得脫附排氣管道F3a和脫附進氣管道F3b中氣壓低於加熱器上游進氣管道中的氣壓，較大流量的脫附氣體氣流流過加熱器、吸附滾輪、脫附氣體排氣管道被排出。在第一工作階段中驅動風機30的轉速較小，其產生的低壓與加熱器上游進氣管道中的壓力接近，所以只有很小流量的氣體會流過加熱器，所以在沒有閥門的情況下加熱器中的熱量耗散也可以很少，也能夠實現本發明節能的目的。

本發明中的控制器能夠根據VOC處理系統中設置的VOC濃度感應器監控吸附滾輪的吸附狀態，一旦發現VOC氣體的吸附率下降了，就說明吸附滾輪開始飽和了，VOC處理系統就要從第一工作階段轉換到第二工作階段。在兩個工作階段轉換過程中，控制器需要輸出第一控制訊號以控制加熱器中的加熱功率從第一工作階段中的待機功率大幅增加到第二工作階段的脫附功率，以在第二工作階段完成對吸附滾輪的脫附。控制器還要同時輸出第二控制訊號以控制加熱器中的氣流，其中第一工作階段中的氣流可以很小或者基本沒有氣流，在第二工作階段中需要具有足夠氣流以完成對吸附滾輪的脫附。其中第二控制訊號可以控制位於加熱器上游或下游管道中的閥門也可以控制加熱器本身集成的閥門，以使得流過加熱器的氣流大幅變化。第二控制訊號也可以控制位於加熱器上游或者下游管道中的一個驅動風機的轉速，藉由對驅動風機的控制使得加熱器上游或者下游管道中的翻板形閥門自動開關，或者加熱器上下游氣壓接近，這種藉由控制驅動風機的方式也能間接控制加熱器中的氣流量。

儘管本發明的內容已經藉由上述較佳地實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀 了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。

ta、tb、tc‧‧‧時刻

Claims (20)

1. 一種揮發性有機化合物(VOC)處理系統，其包括：吸附滾輪，係可轉動且包括吸附區域、脫附區域和冷卻區域；處理風機，係藉由處理氣體進氣管道將含VOC成分的處理氣體輸送至該吸附區域的第一端，處理氣體排氣管道連接到該吸附區域的第二端，輸出淨化後的該處理氣體；加熱器，係包括氣流輸入端連接到進氣管道，該加熱器進一步包括氣流輸出端，藉由脫附氣體進氣管道連接到該脫附區域的一端，脫附氣體排氣管道連接到該脫附區域的另一端，用以排出具有高濃度VOC的脫附氣體；第一VOC濃度感應器，係設置在該處理氣體進氣管道或該處理氣體排氣管道；以及控制器，係接收來自該第一VOC濃度感應器的濃度訊號，並根據該濃度訊號控制該加熱器在第一工作階段和第二工作階段具有不同的加熱功率，其中該第二工作階段輸入的第二加熱功率能夠使該加熱器輸出的氣流流入該脫附區域，並脫附該吸附滾輪上的VOC成分，該第一工作階段輸入的第一加熱功率低於該第二加熱功率，使得該加熱器內的溫度維持在待機溫度；其中該加熱器上游的該進氣管道、該加熱器下游的該脫附氣體進氣管道、該脫附氣體排氣管道中至少設置第一閥門，該控制器控制該第一閥門在該第二工作階段時具有第一開度，使得流過該第一閥門的氣體具有第一流量，在該第一工作階段時具有第二開度，使得該脫附氣體停止流動或流量小於該第一流量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之VOC處理系統，其中該加熱器上游的該進氣管道包括冷卻氣體進氣管道連接到該吸附滾輪之該冷卻區域的一端，冷卻氣體排氣管道連接在該吸附滾輪之該冷卻區域的另一端和該加熱器的該氣流輸入端之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之VOC處理系統，其中該第一閥門設置在該冷卻氣體進氣管道或該冷卻氣體排氣管道上，該控制器控制該第一閥門在該第一工作階段關斷，使得該加熱器在該第一工作階段中沒有氣流流過。
4. 如申請專利範圍第3項所述之VOC處理系統，其進一步包括第二閥門位於位於該脫附氣體進氣管道上，該第一閥門位於該冷卻氣體進氣管道或該冷卻氣體排氣管道上，在該第一工作階段中處於關閉狀態的該第一閥門及該第二閥門使得該加熱器內形成閉合空間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之VOC處理系統，其中該冷卻氣體排氣管道上進一步包括分支管道聯通到該第二閥門，該第二閥門為三通閥門。
6. 如申請專利範圍第1項所述之VOC處理系統，其中該脫附氣體排氣管道上進一步設置有用於排放該脫附氣體的驅動風機，控制該驅動風機在該第一工作階段具有第一轉速，在該第二工作階段具有第二轉速，其中該第一轉速低於該第二轉速，使得該第一工作階段中該加熱器下游的該脫附氣體進氣管道和該加熱器上游的該進氣管道具有接近的氣壓。
7. 如申請專利範圍第6項所述之VOC處理系統，其中該加熱器上游的該進氣管道或下游的該脫附氣體進氣管道、該脫附氣體排氣管道中至少設置第一閥門，該第一閥門為翻板，在該第二工作階段中，該翻 板被該驅動風機驅動的氣流推動上翻，在該第一工作階段中，該驅動風機關閉該翻板關閉氣流管道。
8. 如申請專利範圍第1項所述之VOC處理系統，其進一步包括第二VOC濃度感應器，該第一VOC濃度感應器和該第二VOC濃度感應器之一設置在該處理氣體進氣管道，另一個設置在該處理氣體排氣管道中，該控制器接收來自該第一VOC濃度感應器和該第二VOC濃度感應器的濃度訊息，根據該第一VOC濃度感應器和該第二VOC濃度感應器的濃度訊息確定該第一工作階段的執行時間長度。
9. 一種VOC處理系統之運行方法，該處理系統包括：吸附滾輪、加熱器、驅動風機、控制器和多根連接到該吸附滾輪上的不同區域的氣體管道，其中該氣體管道中包括至少一閥門，該VOC處理系統之運行方法包括：交替循環的第一工作階段和第二工作階段；在該第一工作階段中將待處理氣體通入該吸附滾輪的吸附區域，控制該閥門使該加熱器中沒有氣流流過或者以第一流量氣流流過，輸入該加熱器的功率為第一功率，使得該加熱器內部溫度低於脫附溫度高於待機溫度；以及在該第二工作階段中該待處理氣體持續通入該吸附滾輪的該吸附區域，控制該閥門使得具有第二流量的氣流流入該加熱器，並流入該吸附滾輪上的脫附區域，輸入該加熱器的功率為第二功率，該加熱器輸出的氣流能夠使得該脫附區域中吸附的VOC成分脫附，其中該第二功率大於該第一功率，該第一工作階段的時間長度大於該第二工作階段的時間長度，該第一流量小於該第二流量。
10. 如申請專利範圍第9項所述之運行方法，其中VOC處理系統進一步包括VOC濃度感應器，根據該VOC濃度感應器的輸出濃度訊號，從該第一工作階段轉換到該第二工作階段。
11. 如申請專利範圍第10項所述之運行方法，其中VOC濃度感應器測取該吸附滾輪上該吸附區域流入氣體的VOC濃度數值和該吸附區域流出氣體的VOC濃度數值，當該流出氣體的VOC濃度數值與該流入氣體的VOC濃度數值的比值大於預設值時，切換進入該第二工作階段。
12. 如申請專利範圍第10項所述之運行方法，在該第二工作階段向該第一工作階段轉換過程中進一步包括轉換步驟，該轉換步驟關閉該閥門或者減小該閥門開度使得該加熱器中沒有氣流或者流量小於等於該第二流量，輸入該加熱器的功率小於等於該第一功率，同時氣流流過該吸附滾輪上的冷卻區域，使得該吸附滾輪被冷卻到能夠吸附VOC成分的溫度。
13. 如申請專利範圍第10項所述之運行方法，其中該第一工作階段的時間長度大於該第二工作階段的時間長度的2倍以上。
14. 如申請專利範圍第10項所述之運行方法，其中該第二功率大於該第一功率4倍。
15. 如申請專利範圍第10項所述之運行方法，其中該第一工作階段中，控制該驅動風機停止運行，或低於該第一工作階段中的運轉速度，使得該加熱器上游或下游管道中的該閥門自動關斷，該閥門為翻板形。
16. 如申請專利範圍第10項所述之運行方法，在該第一工作階段中，關斷該閥門，使得該加熱器中沒有氣流流過，同時該待處理氣體持續流入該吸附滾輪的該脫附區域或冷卻區域。
17. 一種VOC處理系統的運行方法，該VOC處理系統包括：吸附滾輪、加熱器、處理氣體驅動風機、脫附氣體驅動風機、控制器和多根連接到吸附滾輪上的不同區域的氣體管道，該VOC處理系統的運行方法包括：交替循環的第一工作階段和第二工作階段；在該第一工作階段中，該處理氣體驅動風機驅動待處理氣體，使得該待處理氣體通入該吸附滾輪的吸附區域，控制該脫附氣體驅動風機具有第一轉速，該第一轉速使得該加熱器中氣流具有第一流量，輸入該加熱器的功率為第一功率，使得該加熱器內部溫度低於脫附溫度高於待機溫度；以及在該第二工作階段中，該待處理氣體持續通入該吸附滾輪的該吸附區域，控制該脫附氣體驅動風機具有第二轉速，該第二轉速使得具有第二流量的氣流流入該加熱器，並流入該吸附滾輪上的脫附區域，輸入該加熱器的功率為第二功率，該加熱器輸出的氣流具有脫附溫度，能夠使得該脫附區域中吸附的VOC成分脫附，其中該第二功率大於該第一功率，該第一工作階段的時間長度大於該第二工作階段的時間長度，該第一流量小於該第二流量，該第一轉速小於該第二轉速。
18. 一種用於VOC處理系統的控制器，該VOC處理系統包括：吸附滾輪、加熱器、驅動風機、VOC濃度感應裝置和多根連接到該吸附滾輪上的不同區域的氣體管道，該控制器包括至少一訊號輸入端，用於接收來自該VOC處理系統中該VOC濃度感應裝置的VOC濃度訊號，該控制器根據該VOC濃度訊號控制該VOC處理系統工作在第一工作階段和第二工作階段之 間交替循環，該控制器進一步包括第一控制訊號輸出端及第二控制訊號輸出端：該第一控制訊號輸出端用於輸出加熱器功率訊號，該加熱器根據該加熱器功率訊號在該第一工作階段和該第二工作階段中分別輸出第一加熱功率和第二加熱功率；以及該第二控制訊號輸出端用於輸出加熱器流量訊號，該加熱器流量訊號用於控制該加熱器中的氣流，使得流過該加熱器的氣流在該第一工作階段和該第二工作階段分別具有第一流量和第二流量，其中該第一加熱功率小於該第二加熱功率，該第一流量小於該第二流量；其中該加熱器流量控制訊號輸出到該VOC處理系統中的閥門，使得該閥門開度變化，該閥門位於該加熱器上游或下游的管道或該加熱器中。
19. 如申請專利範圍第18項所述之控制器，其中該吸附滾輪包括吸附區域和脫附區域，脫附管道與該吸附滾輪之脫附區域相連接，加熱器流量控制訊號輸出到該脫附管道中的該驅動風機，使得該驅動風機在該第一工作階段和該第二工作階段具有第一轉速和第二轉速，其中該第一轉速小於該第二轉速。
20. 如申請專利範圍第18項所述之控制器，其中該VOC處理系統包括處理氣體進氣管道和處理氣體排氣管道，該VOC濃度感應裝置包括位於該處理氣體進氣管道和該處理氣體排氣管道中的第一VOC濃度感應器和第二VOC濃度感應器，該控制器根據該第一VOC濃度感應器和該第二VOC濃度感應器輸入的VOC濃度訊號判斷該吸附滾 輪的飽和程度，確定VOC處理系統從該第一工作階段向該第二工作階段轉換時刻。

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