吸附转轮的制作方法

本发明涉及vocs治理技术领域，尤其涉及用于vocs治理的吸附转轮。

背景技术：

随着我国工业快速发展，石化、印染等行业产生大量vocs(挥发性有机物)作为pm2.5和o3共同的前体物和参与物对大气产生多重环境效应，严重污染区域生态环境，危害人类身体健康和危及人类生存空间，vocs的安全、高效处理受到社会各界广泛关注与重视。

vocs治理广泛使用吸附法，与其它方法相比，吸附法具有工艺成熟、操作简单、净化效率高、能耗低等优点，因此吸附法常用于处理大风量、低浓度、间歇性有机废气。

现有采用分子筛吸附的处理装置无法实现废气余热回收，使得在高温条件下分子筛对废气吸附效率低，且处理装置存在使用寿命短、浓缩倍率低、能量浪费严重等性能缺陷，针对现有处理装置中存在的不足，本发明提出一种新型分子筛转轮装置及其运行方法，经过对装置整体结构和关键部件的优化改进，处理装置的性能缺陷及能量利用问题得到有效解决。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种吸附转轮。所述技术方案如下：

本发明的一个目的是提供了一种吸附转轮。

根据本发明的一个方面，提供了一种吸附转轮，所述吸附转轮包括壳体、废气进气口和出气口，其中，在所述壳体中设置有彼此连通的陶瓷换热器和转轮装置，所述陶瓷换热器与所述废气进气口连通，所述转轮装置与出气口连通，所述转轮装置包括多个立柱，所述多个立柱中的相邻的立柱之间设置有用于吸附废气中的挥发性有机物的至少一层分子筛模块。

具体地，所述转轮装置还包括驱动装置、回转轴承、底部圆盘和顶部圆盘，所述多个立柱固定在所述底座圆盘与顶部圆盘之间且沿所述底座圆盘的圆周方向间隔设置，所述回转轴承与所述底座圆盘驱动连接，所述驱动装置与所述回转轴承连接。

具体地，所述陶瓷换热器与所述转轮装置之间还通过换热管道连通，所述换热管道的一端与所述陶瓷换热器连接，所述换热管道的另一端依次插入所述壳体和所述转轮装置的内腔并将所述转轮装置包括吸附区和脱附区。

具体地，所述换热管道的另一端设置有滑轨，所述顶部圆盘和底部圆盘的形状设置为圆环形，在所述顶部圆盘和底部圆盘的内侧边缘处设置有与所述滑轨滑动连接的凸缘，

所述换热器管道与所述顶部圆盘、底部圆盘和所述至少一层分子筛模块中的一部分围绕形成了所述脱附区。

进一步地，所述出气口包括用于排放吸附所述挥发性有机物后获得的洁净气体的吸附区出气口和用于换热气体排出的脱附区出气口，

所述陶瓷换热器包括用于换热后废气排出的第一出气口和用于回收所述废气热量后的换热气体的第二出气口，所述第一出气口与所述壳体连接并与所述吸附区连通，所述第二出气口与所述换热管道连接。

进一步地，所述吸附区出气口的一端设置在所述转轮装置的内腔中，另一端沿所述转轮装置的纵长方向向外延伸至所述壳体外，

所述脱附区出气口的一端设置在所述脱附区中，另一端沿所述吸附转轮的纵长方向延伸至所述壳体外，

所述吸附区占所述至少一层分子筛模块中的所有分子筛模块的四分之三，所述脱附区占所述至少一层分子筛模块中的所有分子筛模块的四分之一。

进一步地，在所述换热管道中设置有用于将所述陶瓷换热器中的所述换热气体抽取至所述脱附区的轴流风机和用于加热所述换热气体的加热器，所述轴流风机靠近所述陶瓷换热器设置，所述加热器靠近所述第二出气口设置。

具体地，所述至少一层分子筛模块包括内层分子筛模块和外层分子筛模块，所述内层分子筛模块和外层分子筛模块沿所述底座圆盘的径向方向布置。

进一步地，在所述内腔中还设置有用于更换所述至少一层分子筛模块的移动推杆装置和用于测定所述挥发性有机物的浓度的传感器，所述传感器与所述移动推杆装置信号连接。

优选地，所述立柱为旋转式立柱，所述旋转式立柱带动一侧的所述内层分子筛模块和所述外层分子筛模块旋转。

根据本发明的吸附转轮具有以下优点中的至少一个：

(1)本发明提供的吸附转轮具有设计紧凑，结构简单，占地面积小，通过余热回收维持装置自运转，能量利用效率高等特点；

(2)本发明提供的吸附转轮中吸附材料分子筛具有可以模块化组装易更换，方便运输，比热容小，吸纳热量少，浓缩倍率高，吸附效率高，运行稳定，能耗低等优点；

(3)本发明提供的吸附转轮中的多层分子筛模块的设计提高了对vocs的吸附效率；

(4)本发明提供的吸附转轮中对换热管道的设计提高了利用回收热量对分子筛模块进行脱附的效率；

(5)本发明提供的吸附转轮中采用移动推杆装置与浓度传感器的配合可以实现自动更换分子筛模块，避免了人工在高温中更换分子筛模块的危险。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的吸附转轮的结构示意图；

图2是图1所示的转轮装置的结构示意图。

其中，100吸附转轮，10壳体，11废气进气口，12第一出气口，13第二出气口，14陶瓷换热器，15换热管道，16吸附区出气口，17脱附区出气口，18轴流风机，19加热器，20转轮装置，21立柱，22内层分子筛模块，23外层分子筛模块，24顶部圆盘，25底部圆盘，26回转轴承。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

如图1所示，本发明提供的吸附转轮100包括壳体10、废气进气口11、第一出气口12、第二出气口13、陶瓷换热器14以及转轮装置20。其中，陶瓷换热器14和转轮装置20被设置在壳体10中。废气进气口11设置在壳体10的靠近陶瓷换热器14的一侧上，且与陶瓷换热器14连通。第一出气口12和第二出气口13是陶瓷换热器14的两个出气口，第一出气口12与转轮装置20连通。在使用时，温度高达80℃～200℃的废气从废气进气口11进入陶瓷换热器14并在此处进行热量交换。换热后的废气温度降至30℃～60℃，并通过第一出气口12进入转轮装置20中。由于分子筛(将在下文中详述)的最佳吸附温度介于20℃～60℃，经换热后废气恰好处于分子筛的最佳吸附温度范围内，由此提高了分子筛吸附效率，同时也实现了余热回收。具体地，壳体10为密封壳体，陶瓷换热器14采用碳化硅材料制成。

结合图1和图2所示，在一个示例中，转轮装置20包括多个立柱21，内层分子筛模块22、外层分子筛模块23、顶部圆盘24、底部圆盘25、回转轴承26和驱动装置(未示出)。多个立柱21间隔地设置在顶部圆盘24和底部圆盘25之间，且多个立柱21沿底部圆盘25的圆周方向排列，使得多个立柱21、顶部圆盘24和底部圆盘25彼此围绕形成了圆筒型转轮。驱动装置驱动回转轴承26旋转，由此带动了设置在回转轴承26上的圆筒型转轮旋转。在一个示例中，转轮装置20的转速为2-4转/小时。

在一个示例中，为了提高转轮装置中分子筛对废气中的vocs(即挥发性有机物)的吸附效率，在彼此相邻的两个立柱21之间均装填有两层分子筛模块，分别为内层分子筛模块22和外层分子筛模块23。本领域技术人员应当明白，也可以装填1层、3层或者更多层分子筛模块。在另一个示例中，内层分子筛模块22和外层分子筛模块23还可以根据需要均设计成上下两层的模式。本领域技术人员可以根据实际的需要来选择分子筛模块的装填层数。

在一个示例中，分子筛模块可以采用现有的任何类型的分子筛，分子筛模块的形状根据相邻两个立柱之间形状来确定。立柱的数量和转轮装置的尺寸可以根据实际处理的废气的风量来设定，例如可以根据需要将转轮装置分为分区、18分区、20分区、24分区等。本领域技术人员也可以根据需要分为其它数量的分区。在一个示例中，分子筛模块的填装数量通过彼此相邻的立柱之间的距离来确定。

在一个示例中，立柱21设计为旋转式立柱。所述驱动装置还驱动所述旋转式立柱旋转。旋转式立柱带动其的一侧的内层分子筛模块22和外层分子筛模块23旋转，即旋转式立柱带动其的沿转轮装置转动的顺时针方向的同侧的或沿转轮装置转动的逆时针方向的同侧的内层分子筛模块和外层分子筛模块同时旋转。也可以说，旋转式立柱带动其的左侧的内层分子筛模块22和外层分子筛模块23同时旋转或带动其的右侧的内层分子筛模块22和外层分子筛模块23同时旋转。本领域技术人员可以根据需要将旋转式立柱设计为可以同时带动两侧的内层分子筛模块和外层分子筛模块同时转动，此时相邻立柱之间需要装填两个内层分子筛模块和两个外层分子筛模块。本领域技术人员可以根据需要进行选择。

在一个示例中，旋转式立柱可以设计成多层旋转式立柱，每层旋转式立柱的设计、以及与相应的内、外层分子筛模块的设计的结构和原理均与立柱21的设计以及与对应的内层分子筛模块22和外层分子筛模块23的设计的结构和原理完全相同，在此不再赘述。

在一个示例中，旋转式立柱可以设计在吸附区和/或脱附区。相邻两层的旋转式立柱之间间隔的距离至少为与相邻两个旋转式立柱之间的间距，例如还可以是相邻两个旋转式立柱之间的间距的2倍。本领域技术人员可以根据实际的内层分子筛模块和外层分子筛模块以及立柱的设计来进行相应的设计和调整。本示例仅是一种说明性示例，本领域技术人员不应当理解为对本示例的一种限制。

在一个示例中，旋转式立柱的转速可以设计为与转轮装置20相同的转速，例如2-4转/小时。也可以设计成与转轮装置20转速不同的转速，例如12转/小时、1转/小时。本领域技术人员可以根据风量、根据对分子筛模块吸附vocs的饱和度等进行相应的设计。例如，随着分子筛模块中所吸附的vocs量逐渐增大，可以将分子筛模块中的vocs浓度的信号传递给控制模块(未示出)，该控制模块将该减慢转速的信号传递给驱动装置，由此逐渐减慢旋转式立柱的转速。本领域技术人员可以根据实际需要进行相应的调整。

在一个示例中，顶部圆盘24和底部圆盘25的形状设置为圆环形。陶瓷换热器14与转轮装置20之间还设置有换热管道15。换热管道15的第一端与第二出气口13连接，第二端插入转轮装置20的内腔中。在换热管道15的第二端的端口外缘设置有滑轨(未示出)，相应地在顶部圆盘24和底部圆盘25的内表面处分别沿顶部圆盘24和底部圆盘25的圆周方向设置有与该滑轨相配合滑动连接的凸缘(未示出)，即换热管道15的第二端的端口外缘的上侧的滑轨与顶部圆盘24的凸缘滑动连接，同样地换热管道15的第二端的端口外缘的下侧的滑轨与底部圆盘25的凸缘。这样使得当转轮装置20在高速转动时，换热管道15将不会与转轮装置20同时转动，由此实现了换热管道15在转轮装置20中位置是固定的。

本领域技术人员可以知道，根据转轮装置的实际应用，也可以将滑轨设计在顶部圆盘24的内表面和/或外表面，也可以将滑轨设计在底部圆盘25的内表面和/或外表面。相应地，凸缘可以设计在换热管道15上。本领域可以根据需要进行相应的选择，只要能够实现换热管道15与顶部圆盘24和底部圆盘25滑动连接即可。

在一个示例中，换热管道15中设置有轴流风机18、加热器19(例如电加热套管)和温度传感器(未示出)。轴流风机18靠近陶瓷换热器14设置，加热器19靠近所述第二出气口13设置。

轴流风机18将陶瓷换热器14中换热后的换热气体抽出，此时温度传感器感测换热管道15中的换热气体的温度。当温度传感器感测到换热气体的温度较低时，例如温度低于200℃时，温度传感器将信号传递至电加热套管，此时电加热套管启动并开始加热换热管道15中的换热气体。当温度高达200℃～300℃时，温度传感器将信号传递至电加热套管，此时电加热套管停止加热。之后换热管道15将加热后的换热气体输送至脱附区，由此实现了转轮吸附-脱附自运转过程。本领域技术人员可以明白，加热器还可以设计为其它加热的装置或构件，只要能够实现对换热气体加热即可。

在一个示例中，换热管道15的第二端中的换热气体经过与该换热管道15的第二端相对应的内层分子筛模块22的部分以及外层分子筛模块23的部分共同构成了脱附区，其余为吸附区。在使用时，转轮装置20转动，此时对应于换热管道的第二端的分子筛模块即位于脱附区，此时分子筛模块进行脱附处理。随着转轮装置20的转动，多个分子筛模块依次离开脱附区，进入吸附区，每个分子筛模块对废气进行循环吸附处理。在一个示例中，吸附区和脱附区的风速低于4米/秒。

在一个示例中，吸附转轮还设计有吸附区出气口16和脱附区出气口17。吸附区出气口17从转轮装置20的内腔中沿其纵长方向向上延伸至壳体10外。脱附区出气口17将脱附区中的脱附后的气体排出吸附转轮100，且该脱附区出气口17沿吸附转轮100的纵长方向延伸至壳体10外。在使用中，当vocs废气进入吸附区后，分子筛模块将该废气中的vocs成分吸附浓缩，将获得的洁净气体从转轮装置20的中心位置处的吸附区出气口16排空，当分子筛模块转动到脱附区时通过换热气体进行脱附，由此达到浓缩效果。之后该脱附区的换热气体从脱附区出气口17排出到之后的催化流化床进行集中处理。

在一个示例中，吸附区占所述至少一层分子筛模块中的所有分子筛模块的四分之三，所述脱附区占所述至少一层分子筛模块中的所有分子筛模块的四分之一。本领域技术人员可以明白，吸附区与脱附区的大小可以根据实际需要进行相应地调整，例如吸附区占三分之二，脱附区占三分之一等。在一个示例中，脱附区中设置有用于保温的保温板(未示出)。例如可以设置在换热管道的另一端的端口处的内壁上。

在一个示例中，在转轮装置的内腔中设置有移动推杆装置(未示出)和浓度传感器(未示出)。浓度传感器的探头朝向吸附区的分子筛模块设置。根据实际运行工况使用一段时间后，浓度传感器感测到内腔中的洁净气体中的vocs浓度高于10mg/m³时，此时分子筛模块已经达到吸附饱和的态，浓度传感器将信号传递至移动推杆装置(即信号连接)，移动推杆装置将内层分子筛模块推放在外侧位置，并将传送入内腔中的新的分子筛模块放到内侧位置，这样可以达到自动更换分子筛模块。

根据本发明的吸附转轮具有以下优点中的至少一个：

(1)本发明提供的吸附转轮具有设计紧凑，结构简单，占地面积小，通过余热回收维持装置自运转，能量利用效率高等特点；

(2)本发明提供的吸附转轮中吸附材料分子筛具有可以模块化组装易更换，方便运输，比热容小，吸纳热量少，浓缩倍率高，吸附效率高，运行稳定，能耗低等优点；

(3)本发明提供的吸附转轮中的多层分子筛模块的设计提高了对vocs的吸附效率；

(4)本发明提供的吸附转轮中对换热管道的设计提高了利用回收热量对分子筛模块进行脱附的效率；

(5)本发明提供的吸附转轮中采用移动推杆装置与浓度传感器的配合可以实现自动更换分子筛模块，避免了人工在高温中更换分子筛模块的危险。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。