专利名称：工业可挥发有机污染物高效节能净化系统的制作方法
技术领域：
本发明属于有机污染物净化系统领域，尤其是一种工业可挥发有机污染物高效节能净化系统。
背景技术：
现有技术中应用吸附系统与脱附催化燃烧系统联合组成的净化系统实现对大风量低浓度工业可挥发有机污染物的治理，其主要结构包括吸附系统中的过滤器、阻火器、吸附床、吸附主风机以及脱附催化燃烧系统中的脱附电加热器、催化燃烧床、混流换热器、脱附循环风机。吸附系统中的过滤器、阻火器、吸附床以及吸附主风机通过管道依次连接，实现对大风量低浓度工业可挥发有机污染物的吸附，吸附床中的吸附剂达到饱和后，通过阀门动作，将吸附床切换到脱附催化燃烧系统，脱附循环风机将空气通过管道依次引入混流换热器以及脱附电加热器，经过升温后的空气进入吸附床实现脱附，脱附后的废气输送进入催化燃烧床进行催化燃烧生成清洁达标的气体，一部分清洁达标气体排入大气，另一部分清洁达标气体进入混流换热器提供热能。该现有系统虽然能够实现大风量低浓度工业可挥发有机污染物的处理，但存在如下问题1.由于通过脱附电加热器升温后的空气在进入吸附床内要对吸附剂、吸附质以及吸附床金属结构同时进行加热，这样吸附床金属结构就消耗掉部分热能，因而延长了脱附时间，降低了脱附效率，尤其是在北方的冬季，热能损失较大，脱附时间更长，催化燃烧产生的余热得不到充分利用还会加重对大气环境的热污染；2.在利用催化燃烧床排出的清洁达标高温气体的热能时，由于采用混流换热方式，高温催化尾气的存在降低了混合气体的氧分压，使参与催化反应的活性氧减少，催化剂活性降低，因而影响到催化氧化反应的持续稳定性和反应完全性，使净化率降低、电加热能耗增加；3.催化燃烧床的净化率较低，催化剂使用寿命短，究其原因为工业可挥发有机污染物是从下方进入现有技术中的催化燃烧床，从上方排出，下层发生的催化燃烧对上层的催化床产生加热作用，因而整体催化床上部区域容易因热能积蓄而超过其允许的工作温度，使催化剂失去活性，导致净化率降低，催化剂使用寿命缩短；另外工业可挥发有机污染物催化燃烧过程自然对流方向是自下向上运行，经过催化燃烧床层时，废气开始加速上升，导致废气与催化燃烧床层的接触时间减少，导致净化率降低。综上所述三方面原因导致整个现有技术中的净化系统能耗高、净化率低、催化剂使用寿命缩短、脱附流程时间较长、净化效率较低，运行成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够有效降低能耗、提高净化率、延长催化剂使用寿命、缩短脱附流程时间、提高净化效率，降低运行成本的工业可挥发有机污染物高效节能净化系统。本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的一种工业可挥发有机污染物高效节能净化系统，包括过滤器、第一阻火器、吸附床、吸附主风机、催化燃烧床、混流换热器、脱附电加热器以及脱附循环风机，过滤器、阻火器、吸附床以及吸附主风机通过管道依次连接，催化燃烧床第一出风口通过管道连接混流换热器第一进风口，混流换热器出风口通过脱附电加热器以及吸附床连接脱附循环风机， 其创新点在于(1)、吸附床包括进风扩口部、活性炭床体以及出风缩口部，活性炭床体相对的两面分别连接进风扩口部以及出风缩口部，在进风扩口部上固装有布风板，活性炭床体内设置多层活性炭隔板，其中活性炭床体相对两侧壁均设置为具有中空结构的侧壁，活性炭隔板设置为具有中空结构的活性炭隔板，具有中空结构的活性炭隔板与具有中空结构的侧壁连通，具有中空结构的两侧壁上分别设置有热风进口以及热风出口 ；O)、催化燃烧床第二出风口通过管道连接一板式换热器的热源风进口，该板式换热器的第一热源风出口通过一吸附床加热风机连接吸附床具有中空结构的侧壁热风进 Π ；(3)、该板式换热器设置有第一待加热气体进口，第一待加热气体出口、第二待加热气体进口以及第二待加热气体出口，其中第一待加热气体出口通过管道连接混流换热器第二进风口，第二待加热气体进口连接脱附循环风机出口，第二待加热气体出口连接催化燃烧床进风口。而且，所述的催化燃烧床包括催化床体、进风口、出风口、催化电加热器、布风板以及催化床层，其催化床体上端制有进风口，催化床体下端制有出风口，催化床体内从上至下依次设置有催化电加热器、布风板以及催化床层，该催化床体外壁固装耐高温陶瓷纤维保
温层ο而且，所述的催化床层包括催化剂载体以及催化剂，催化剂载体为蜂窝陶瓷体，催化剂为三氧化二铝以及钼、鈀。而且，所述的在板式换热器的第二待加热气体出口与催化燃烧床进风口之间加装
一第二阻火器。本发明的优点和有益效果为1、本净化系统的吸附床包括进风扩口部、活性炭床体以及出风缩口部，活性炭床体相对的两面分别连接进风扩口部以及出风缩口部，在进风扩口部上固装有布风板，活性炭床体内设置多层活性炭隔板，其中活性炭床体相对两侧壁均设置为具有中空结构的侧壁，活性炭隔板设置为具有中空结构的活性炭隔板，具有中空结构的活性炭隔板与具有中空结构的侧壁连通，具有中空结构的两侧壁上分别设置有热风进口以及热风出口，催化燃烧床第二出风口通过管道连接一板式换热器的热风进口，该板式换热器的第一热风出口通过一吸附床加热风机连接吸附床具有中空结构侧壁的热风进口 ；该种结构的热风进口连接催化床尾气出口，脱附过程利用催化尾气加热吸附床内部的金属构件并通过传导对流方式间接加热吸附床内的吸附剂和吸附质，从而大幅缩短了脱附时间，减少了电能消耗，充分利用了催化燃烧过程产生的热能，绿色环保，且大大降低了设备运行成本，提高了废气处理效率，并且可以有效解决在北方地区冬季气温低，脱附加热时间延长，电能消耗增大，甚至使脱附流程不能正常运行的技术难题。2、本净化系统采用板式换热器，其设置有第一待加热气体进口，第一待加热气体出口、第二待加热气体进口以及第二待加热气体出口，其中第一待加热气体出口通过管道连接混流换热器第二进风口，第二待加热气体进口连接脱附循环风机出口，第二待加热气体出口连接催化燃烧床进风口 ；该结构能够有效对低温空气进行换热，使低温空气达到脱附温度，并提高了进入催化床的VOCs气体中的氧含量，提高了催化燃烧净化率和脱附效率，充分利用了催化燃烧热能的同时降低了对环境的热污染。3、本净化系统的催化燃烧床包括催化床体、进风口、出风口、催化电加热器、布风板以及催化床层，其催化床体上端制有进风口，催化床体下端制有出风口，催化床体内从上至下依次设置有催化电加热器、布风板以及催化床层，该催化床体外壁固装耐高温陶瓷纤维保温层，该结构有效提高了废气与催化床层的接触时间，避免了催化床上部的过热，使各个催化床层之间温度均衡，提高了催化净化率，而且催化床体外壁的耐高温陶瓷纤维能够有效降低热能损耗，提高催化燃烧效率和自持燃烧稳定性。4、本净化系统在板式换热器的第二待加热气体出口与催化燃烧床进风口之间加装一第二阻火器，增加了系统的安全性以及可靠性，防止意外事故的发生。5、本发明系统结构简单合理，能够有效降低能耗、提高净化率、延长催化剂使用寿命、缩短脱附流程时间、提高净化效率，降低运行成本，是一种安全可靠的工业可挥发有机污染物高效节能净化系统。
图1为本发明的工艺流程框图；图2为本发明吸附床的结构示意图；图3为图2的右视图(省略出风缩口部以及蜂窝状活性炭)；图4为图2的俯视图；图5为本发明催化燃烧床的结构示意图；图6为图5的俯视图。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。一种工业可挥发有机污染物高效节能净化系统，包括过滤器、第一阻火器、吸附床、吸附主风机、催化燃烧床、混流换热器、脱附电加热器以及脱附循环风机，过滤器、阻火器、吸附床以及吸附主风机通过管道依次连接，催化燃烧床第一出风口通过管道连接混流换热器第一进风口，混流换热器出风口通过脱附电加热器以及吸附床连接脱附循环风机， 其创新点在于(1)、吸附床包括进风扩口部12、活性炭床体5以及出风缩口部6，进风扩口部的小口径端连接进风管1，该进风管可以通过三通以及阀门分别连接第一阻火器以及脱附电加热器，出风缩口部的小口径端连接出风管7，该出风管可以连接吸附主风机和脱附循环风机，出风缩口部下部开设有人孔8，该人孔安装有换料门，活性炭床体上部开设有防爆泄压口 3，活性炭床体相对的两面分别连接进风扩口部以及出风缩口部，在进风扩口部上固装有布风板11，该布风板可以根据现场的实际工况进行布置，其主要是将含有工业可挥发有机污染物的废气均勻引向活性炭隔板上的活性炭，活性炭床体内设置多层活性炭隔板，该活性炭隔板上放置蜂窝状活性炭10，活性炭床体侧壁上均布设置有测温热电阻连接件14，用于连接热电阻，从而第一时间监测吸附床各部温度数据，活性炭床体四角采用截面为矩形的钢管作为支撑，方便活性炭床体的成型，为后续结构的连接打好基础，活性炭床体相对两侧壁均设置为具有中空结构的侧壁13，活性炭隔板设置为具有中空结构的活性炭隔板9， 具有中空结构的活性炭隔板与具有中空结构的侧壁连通，具有中空结构的两侧壁上分别设置有热风进口 2以及热风出口 4，连通后的具有中空结构的活性炭隔板与具有中空结构的侧壁能够达到热风从热风进口进入在具有中空结构的活性炭隔板以及具有中空结构的侧壁流动后从热风出口排出，该热风进口、热风出口、具有中空结构的活性炭隔板以及具有中空结构的侧壁结合起来主要用于引入催化燃烧尾气加热吸附床金属结构。在使用时如果需要给本吸附装置快速降温，以提高使用效率，还可以从热风进口直接通过三通以及风机引入空气进行冷却，从而更快速地从脱附过程进入再吸附过程；O)、催化燃烧床第二出风口通过管道连接一板式换热器的热源风进口，该板式换热器的第一热源风出口通过一吸附床加热风机连接吸附床具有中空结构的侧壁热风进口， 板式换热器设置有第二热风出口，用于直接排放经过热交换的达标气体；(3)、该板式换热器设置有第一待加热气体进口，第一待加热气体出口、第二待加热气体进口以及第二待加热气体出口，其中第一待加热气体出口通过管道连接混流换热器第二进风口，第二待加热气体进口连接脱附循环风机出口，第二待加热气体出口连接催化燃烧床进风口，在板式换热器的第二待加热气体出口与催化燃烧床进风口之间加装一第二阻火器；所述的催化床体21、进风口 15、出风口 20、电加热器16、布风板17以及催化床层 18，催化床体外壁固装有保温层19，该保温层为耐高温陶瓷纤维，出风口设置为3个，催化床层包括催化剂载体以及催化剂，催化剂载体为蜂窝陶瓷载体，催化剂为三氧化二铝以及钼、鈀，三氧化二铝为一载，钼、鈀为二载，其催化床体上端制有进风口，催化床体下端制有出风口，催化床体内从上至下依次设置有电加热器、布风板以及催化床层，催化燃烧床设置第三出风口用于直接排出达标气体。本发明在使用时，工业可挥发有机污染物的废气源通过管道依次经过过滤器、第一阻火器到达吸附床，工业可挥发有机污染物的废气经过吸附床处理后的气体可以达到排放标准直接排放，当吸附床上的蜂窝状活性炭达到饱和后，电控箱通过预设程序以及线路控制相应吸附设备切换进入脱附流程，启动脱附催化燃烧系统，打开脱附循环风机新鲜空气从管道新风进口进入通过混流换热器以及脱附电加热器进入吸附床进行脱附，脱附后的气体通过板式换热器以及第二阻火器进入催化燃烧床进行催化燃烧净化，从催化燃烧床中出来的尾气已经达到排放标准，为实现余热利用、节能降耗，将该高温尾气继续引入板式换热器以及混流换热器提供热源，这时从新风进口进入的新鲜空气首先可以通过板式换热器进行热交换，再通过混流换热器辅助加热进入吸附床，由于流过混流换热器的空气已经达到了脱附要求的温度，所以可以关闭脱附电加热器，也就是说刚开始启动脱附催化燃烧系统时，需要开启脱附电加热器，催化燃烧过程启动成功并稳定后，即可以关闭脱附电加热器，节省电能，另外催化燃烧床排出的尾气通过板式换热器后温度仍在100°c左右，通过吸附床加热风机直接将其送入吸附床热风进口，该热风从具有中空结构的活性炭隔板以及具有中空结构的侧壁内流动，从热风出口排出，通过直接加热吸附床内的金属结构，使吸附床脱附升温速度加快，通过充分利用催化燃烧余热实现节能降耗，在北方地区冬季运行时效果尤为显著。
权利要求
1.一种工业可挥发有机污染物高效节能净化系统，包括过滤器、第一阻火器、吸附床、 吸附主风机、催化燃烧床、混流换热器、脱附电加热器以及脱附循环风机，过滤器、阻火器、 吸附床以及吸附主风机通过管道依次连接，催化燃烧床第一出风口通过管道连接混流换热器第一进风口，混流换热器出风口通过脱附电加热器以及吸附床连接脱附循环风机，其特征在于(1)、吸附床包括进风扩口部、活性炭床体以及出风缩口部，活性炭床体相对的两面分别连接进风扩口部以及出风缩口部，在进风扩口部上固装有布风板，活性炭床体内设置多层活性炭隔板，其中活性炭床体相对两侧壁均设置为具有中空结构的侧壁，活性炭隔板设置为具有中空结构的活性炭隔板，具有中空结构的活性炭隔板与具有中空结构的侧壁连通，具有中空结构的两侧壁上分别设置有热风进口以及热风出口；(2)、催化燃烧床第二出风口通过管道连接一板式换热器的热源风进口，该板式换热器的第一热源风出口通过一吸附床加热风机连接吸附床具有中空结构的侧壁热风进口 ；(3)、该板式换热器设置有第一待加热气体进口，第一待加热气体出口、第二待加热气体进口以及第二待加热气体出口，其中第一待加热气体出口通过管道连接混流换热器第二进风口，第二待加热气体进口连接脱附循环风机出口，第二待加热气体出口连接催化燃烧床进风口。
2.根据权利要求1所述的工业可挥发有机污染物高效节能净化系统，其特征在于所述的催化燃烧床包括催化床体、进风口、出风口、催化电加热器、布风板以及催化床层，其催化床体上端制有进风口，催化床体下端制有出风口，催化床体内从上至下依次设置有催化电加热器、布风板以及催化床层，该催化床体外壁固装耐高温陶瓷纤维保温层。
3.根据权利要求2所述的工业可挥发有机污染物高效节能净化系统，其特征在于所述的催化床层包括催化剂载体以及催化剂，催化剂载体为蜂窝陶瓷体，催化剂为三氧化二铝以及钼、鈀。
4.根据权利要求1所述的工业可挥发有机污染物高效节能净化系统，其特征在于所述的在板式换热器的第二待加热气体出口与催化燃烧床进风口之间加装一第二阻火器。
全文摘要
本发明涉及一种工业可挥发有机污染物高效节能净化系统，其(1)吸附床具有中空结构的活性炭隔板与具有中空结构的侧壁连通，具有中空结构的两侧壁上分别设置有热风进口以及热风出口；(2)催化燃烧床连接一板式换热器，该板式换热器通过吸附床加热风机连接吸附床具有中空结构的侧壁热风进口。本发明系统结构简单合理，能够有效降低能耗、提高净化率、延长催化剂使用寿命、缩短脱附流程时间、提高净化效率，降低运行成本，是一种安全可靠的工业可挥发有机污染物高效节能净化系统。
文档编号B01D53/04GK102172462SQ20111007301
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者冯炘, 刘光明, 刘宗瑜, 周艳, 岳俊杰, 朱殿兴, 李玲 申请人:天津理工大学