一种喷漆废气处理装置的制作方法

本实用新型涉及废气处理技术领域，具体涉及一种喷漆废气处理装置。

背景技术：

随着环境保护力度的不断加大，有效控制vocs污染物排放已成为废气处理行业普遍关注的技术难点。众所周知，在工业生产中获得成功应用的有机废气净化技术主要有吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法、生化法、低温等离子法、光催化氧化法和燃烧法。由于工业有机废气风量大、浓度低、成分复杂，同时含有颗粒物污染物，使用单一的处理技术存在设备投资大、运行成本高、净化效率低等问题，因此出现了组合处理工艺技术。

例如吸附浓缩+催化燃烧法。该组合处理工艺采用活性炭对低浓度的vocs废气进行吸附浓缩，用催化氧化炉燃烧浓缩产生的高浓度有机废气，最后再利用燃烧的产生的余热对活性炭进行脱附再生，实现了vocs的有效处理，同时减少了能源的消耗。受整机运输的限制，现有采用一体式吸附浓缩+催化燃烧设备无法全面满足大风量处理需求；另外，实际的情况中，废气的浓度往往会有波动，若是废气浓度突增，现在的技术方案无法将废气完全净化，导致排放不达标。

有鉴于此，亟待针对现有喷漆废气处理装置进行优化设计，以在有效控制系统系统运行成本的基础上，提高设备的可适用范围。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种喷漆废气处理装置，通过整机结构优化，能够有效兼顾系统运行成本及工况适用范围。

本实用新型提供的喷漆废气处理装置，沿废气处理路径，包括依次可拆卸连接的预处理模块、吸附模块、催化模块和排气模块；其中，所述预处理模块用于预先处理废气所含颗粒物，所述吸附模块包括多个活性炭床，所述活性炭床具有分隔形成的进气腔和出气腔，在所述进气腔与所述出气腔通流位置处配置具有脱附通路的炭床，所述进气腔的吸附入口通过吸附入口管道与所述预处理模块的预处理废气出口连通，所述出气腔的吸附出口通过吸附出口管道与排气筒连通；所述催化模块包括依次配置的催化燃烧炉和气体混合器；所述催化燃烧炉通过脱附出口管道与多个所述活性炭床的脱附出口连通，所述催化燃烧炉的排出口可分别与所述排气筒和所述气体混合器连通，所述气体混合器的出口通过脱附入口管道与多个所述活性炭床的脱附入口连通；所述排气模块包括所述排气筒；其中，各模块之间通过相适配的连接法兰实现所述可拆卸连接。

优选地，所述脱附入口管道还连通至所述预处理模块的除湿气体管道。

优选地，所述预处理模块包括依次配置的气固混合器和粉尘收集器；所述气固混合器与所述预处理模块的所述废气源入口连通，以混合废气与石灰粉；所述粉尘收集器下方设置有石粉储存器，以收集所述粉尘收集器过滤的废气颗粒物；所述预处理废气出口位于所述粉尘收集器的上方。

优选地，所述预处理模块具有管状框架，所述除湿气体管道形成于所述管状框架。

优选地，相邻的两个活性炭床中，位于上游侧的所述活性炭床的进气腔可与位于下游侧的所述活性炭床的出气腔通过开关阀连通；所述活性炭床配置为：采用间壁分隔形成所述进气腔和所述出气腔，并在所述脱附通路上间隔设置有多层所述炭床，每层所述炭床底部设置有管状支架，所述管状支架形成与所述脱附入口连通的部分所述脱附入口管道。

优选地，所述进气腔的所述吸附入口和所述出气腔的所述吸附出口均与所述活性炭床外部的汇集阀腔连通，所述汇集阀腔具有分别与所述吸附入口管道和所述吸附出口管道连通的两个接口，且第一接口和第二接口的开口方向相垂直；所述汇集阀腔中设置有“t”字型阀板，所述“t”字型阀板铰接于阀腔侧壁以在连通工作位和截止工作位之间切换，并配置为：位于截止工作位的所述“t”字型阀板，其水平板封堵所述第一接口或所述第二接口，其竖直板分隔所述吸附入口和所述吸附出口；位于连通工作位的所述“t”字型阀板，其水平板分隔所述吸附入口和所述吸附出口，其竖直板封堵分隔所述第一接口和所述第二接口。

优选地，所述吸附入口管道、所述吸附出口管道、所述脱附入口管道和所述脱附出口管道由一个管道分隔形成，其管道主体沿废气处理路径设置，并配置为：在与所述催化模块的对接处形成内凹台阶面，所述脱附入口管道和所述脱附出口管道的接口位于所述内凹台阶面；在与所述排气模块的对接处形成竖向延伸的竖直管段，所述吸附出口管道的接口位于所述竖直管段的管壁。

优选地，所述炭床的吸附材料上游侧配置有导流孔板。

优选地，所述预处理模块还包括设置在所述粉尘收集器与所述气固混合器之间的喷粉机。

优选地，所述催化模块的所述催化燃烧炉集成有换热器，所述脱附出口管道通过所述换热器的换热通路连通至所述催化燃烧炉的入口，所述催化燃烧炉的出口与所述换热器的热源通路的入口连通，且由所述热源通路的出口形成所述催化燃烧炉的所述排出口。

优选地，所述吸附出口管道通过设置在所述排气模块的主风机与所述排气筒连通，所述脱附出口管道通过设置在所述催化模块的脱附风机与所述换热器连通，所述气体混合器的补气口设置有补冷风机；所述气体混合器的出口还可连通至所述脱附风机的上游端通路。

优选地，所述排气筒包括多段可拆卸连接的筒体，其中位于底部的底段筒体与所述排气模块的底部支架铰接，以在竖起工作位和转运工作位之间切换。

优选地，各模块的本体底部采用均布载荷结构，且各模块的本体上均设置吊耳。

与现有技术相比，本实用新型另辟蹊径提出了一种整机模块化的喷漆废气处理装置，各模块之间通过相适配的连接法兰实现可拆卸连接，设备整体具有集成度高、结构紧凑、占地面积小的特点；本方案采用模块化设计，可基于不同处理风量进行组装适配，具有较好的可适应性。同时在方便运输的基础上，易于进行检修维护。其中，催化模块的催化燃烧炉排出口可分别与排气筒和气体混合器连通，气体混合器的出口通过脱附入口管道与所述活性炭床的脱附入口连通，这样，部分处理后的高温气体可复用作为活性炭床的高温脱附气体，可进一步降低系统脱附运行成本，该部分高温气体经由气体混合器与外界空气混合降温，能够完全规避气温过高导致活性炭闷燃的问题出现。

在本实用新型的优选方案中，其脱附入口管道还连通至预处理模块的除湿气体管道，也就是说，除部分作为活性炭床的高温脱附气体外，催化模块排出的高温气体还可用于预处理模块处降低废气相对湿度。如此设置，可进一步降低热损，充分利用了系统热能，从而有效提高能量利用率。

在本实用新型的另一优选方案中，其预处理模块的管状框架，用于构建除湿气体管道；其吸附模块的每层炭床底部的管状支架，用于形成与脱附入口连通的部分脱附入口管道。如此设置，模块的本体结构用于构建相应的介质管道，在满足产品处理功能的基础上，结构更加紧凑，成本更低；另一方面，利用管状框架提供预处理除湿气体，利用多层炭床的底部管状支架实现多层脱附，使得气体的分布较为均匀，可进一步提高系统的脱附和除湿效果。

在本实用新型的再一优选方案中，吸附模块的相邻两个活性炭床中，位于上游侧的活性炭床的进气腔可与位于下游侧的活性炭床的出气腔通过开关阀连通；由此，可实现各炭床串并联切换的结构，并联模式下可提高系统的净化效率，在废气浓度突增的使用工况，可将活性炭床切换串联模式，通过多级吸附确保排放达标，从而满足不同的使用工况。

在本实用新型的又一优选方案中，活性炭床的吸附入口和吸附出口均与外部汇集阀腔连通，汇集阀腔中设置有一可在连通工作位和截止工作位之间切换的“t”字型阀板，具体地，位于截止工作位时，其水平板封堵连通吸附入口管道的第一接口或封堵吸附出口管道的第二接口，其竖直板分隔吸附入口和吸附出口，此时两路均处于非导通状态；位于连通工作位时，其水平板分隔吸附入口和吸附出口，其竖直板封堵分隔第一接口和第二接口，此时两路分别处于导通状态。如此设置，本方案将吸附入口和吸附出口合并采用一个“t”字型阀板进行控制，减少了阀门的数量，且使得系统更易维护，并可降低系统泄漏率。

在本实用新型的再一优选方案中，吸附入口管道、吸附出口管道、脱附入口管道和脱附出口管道由一个管道分隔形成，也就是说，该一体机的吸附管道采用共管道的结构，简化了管道布置；在进一步提高设备集成度的基础上，可缩短管程，有效减少了系统热损及设备的体积。

附图说明

图1为具体实施方式所述喷漆废气处理装置的流程原理图；

图2为具体实施方式所述喷漆废气处理装置的主视图；

图3为具体实施方式所述喷漆废气处理装置的后视图；

图4为图1中所示喷漆废气处理装置的内部结构示意图；

图5为具体实施方式所述喷漆废气处理装置的模块间连接法兰的装配关系示意图；

图6为具体实施方式所述喷漆废气处理装置的仰视图；

图7为具体实施方式中所述预处理模块的结构示意图；

图8为具体实施方式中所述活性炭床的结构示意图；

图9为具体实施方式中所述管状支架的结构示意图；

图10为具体实施方式中所述导流孔板的结构示意图；

图11为具体实施方式中所述一体管道的整体结构示意图；

图12为图11的a向视图；

图13为图12的b-b剖视图；

图14示出了具体实施方式中所述“t”字型阀板的位置切换过程图；

图15示出了具体实施方式中所述底段筒体与底部支架的铰接关系示意图。

图中：

预处理模块10、气固混合器11、粉尘收集器12、石粉储存器13、喷粉机14、管状框架15、废气源入口101、预处理废气出口102、除湿气体管道103；

吸附模块20、活性炭床21、进气腔211、吸附入口2111、出气腔212、吸附出口2121、炭床213、导流孔板2131、吸附入口管道214、吸附出口管道215、开关阀216、管状支架217、脱附入口218、脱附出口219、汇集阀腔22、第一接口221、第二接口222、“t”字型阀板23、水平板231、竖直板232；

催化模块30、催化燃烧炉31、气体混合器32、脱附出口管道33、脱附入口管道34、换热器35、补冷风机36、脱附风机37；

排气模块40、排气筒41、底段筒体411、底部支架412、主风机42；

连接法兰50、均布载荷结构60、管道70、内凹台阶面701、竖直管段702。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

不失一般性，本实施方式以图中所示喷漆废气处理装置作为描述主体，详细说明本申请提出的整机模块化改进方案。工作过程中，废气依次经由预处理模块、吸附模块、催化模块和排气模块，完成废气处理并排入大气中。

请参见图1-4，其中，图1为本实施方式所述喷漆废气处理装置的流程原理图，图2和图3分别为该喷漆废气处理装置的主、后视图，图4示出了该喷漆废气处理装置的内部结构。

本方案提供的喷漆废气处理装置采用整机模块化设计，如图所示，沿废气处理路径，包括依次可拆卸连接的预处理模块10、吸附模块20、催化模块30和排气模块40。处理过程中，喷气废气进入预处理模块10预先处理废气所含颗粒物，以降低废气中颗粒物的含量，避免堵塞后续吸附模块20；然后，经预处理的废气进入吸附模块20，净化后的气体从排气模块40进行排放，其脱附废气进入催化模块30进行处理；接下来，处理后的高温气体可作为吸附模块20的高温脱附气体，或者作为预处理模块10的降低废气相对湿度的除湿气体，当然也可以根据实际情况直接经由排气模块40完成排放。

各模块之间通过相适配的连接法兰实现所述可拆卸连接，设备整体具有集成度高、结构紧凑、占地面积小的特点；基于不同处理风量进行组装适配，具有较好的可适应性。同时，在方便运输的基础上，易于进行检修维护。具体请一并参见图5，该图示出了模块之间连接法兰50的装配关系。图中所示的连接法兰50位于模块内部，应当理解，该连接法兰50也可根据实际需要设置在模块外部，只要能够快速实现模块间的准确对接并采用螺纹紧固件进行固定，均在本申请请求保护的范围内。

需要说明的是，上述各模块的本体底部优选采用均布载荷结构60，以减少土建的成本，有效降低装置对场地放置要求。请一并参见图6，该图为本实施方式所述喷漆废气处理装置的仰视图。这里，该均布载荷结构60可以采用不同的结构形式，例如但不限于图中所示的纵向筋板，显然，在不明显增加制造成本的基础上，满足底部载荷均布的功能需要均可。

为了便于装置各模块的拼接和吊装运输，也可以在各模块的本体上分别设置吊耳(图中未示出)，可大幅减少现场施工调试的工作量和成本，节省工期，以及后期的运行维护成本。

其中，用于预先处理废气所含颗粒物的预处理模块10，可以根据具体工况选配不同形式的预处理。例如但不限于图7所示优选方案。

该预处理模块10为框架结构，包括依次配置的气固混合器11和粉尘收集器12；气固混合器11与预处理模块10的废气源入口101连通，以将待处理废气与石灰粉充分混合，达到降低漆雾的粘度和废气的湿度的作用；再经过粉尘收集器12对废气中颗粒物进行过滤处理，粉尘收集器12可以优选设有若干低温布袋/滤筒除尘器，除尘器配置有脉冲清吹装置进行清灰；该粉尘收集器12下方设置有石粉储存器13，石粉储存器13和粉尘收集器12相连通，以收集所述粉尘收集器12过滤下来的废气颗粒物；完成预处理的废气，经由位于粉尘收集器12上方的预处理废气出口102，进入吸附模块20的吸附通路。

本方案中的预处理技术利用了石灰粉的除湿和黏附作用，可有效降低进入活性炭吸附系统的喷漆废气的漆雾含量和水气含量，大大减少了干式过滤材料的更换频率，具有高效、低耗的特点。该预处理模块10中的石灰粉还可进一步回收利用。如图1和图7所示，预处理模块10还包括设置在粉尘收集器12与气固混合器11之间的喷粉机14，该喷粉机14优选采用循环泵提供动力，以循环利用石灰粉，降低运行成本。

具体地，预处理模块10的框架结构可采用管状框架15，例如但不限于采用方管型材，除起到设备的支撑作用外，还可作为除湿气体的通道使用；也就是说，预处理模块10的除湿气体管道103可形成于该管状框架15内腔，具体将除湿气体接口与相应的方管骨架进行连通，并对相应的方管骨架开若干出口气口(图中未示出)，即可实现气流均布效果，进而提高预处理的除湿效果。由此利用管状框架15构建除湿气体管道103，在满足产品处理功能的基础上，结构更加紧凑，成本更低。

其中，用于对低浓度废气进行吸附浓缩的吸附模块20，包括多个活性炭床21，每个活性炭床21具有吸附出、入口和脱附出、入口，内部分隔形成的进气腔211和出气腔212。具体地，在进气腔211与出气腔212通流位置处配置具有脱附通路的炭床213，进气腔211的吸附入口2111通过吸附入口管道214与预处理模块10的预处理废气出口102连通，出气腔212的吸附出口2121通过吸附出口管道215与排气筒41连通；经由脱附通路上活性炭床21净化后的气体从排气筒41进行排放。

结合图1所示，相邻的两个活性炭床21中，位于上游侧的活性炭床21的进气腔211可与位于下游侧的活性炭床21的出气腔212通过开关阀216连通；如此设置，可实现各炭床串并联切换的结构，开关阀216截止导通的并联模式下，可提高系统的净化效率；在废气浓度出现大波动时，废气浓度突增的使用工况，可将开关阀216打开导通，此时各活性炭床21切换串联模式，通过多级吸附确保排放达标，从而满足不同的使用工况。当然，具体可辅以各脱附通路上的相应设置的开关阀进行相应活性炭床21的调定。

请一并参见图8，该图示出本方案中活性炭床的结构示意图。

可以理解的是，活性炭床21内进气腔211和出气腔212分隔可以采用不同结构形式。例如但不限于图8中所示采用间壁分隔的优选示例。除分隔形成进气腔211和出气腔212外，该方式通过隔板分隔成左中右三个相互连通区域，以利于炭床213整体布局。

为了获得更好的净化效果，可在脱附通路上间隔设置有多层炭床213，每层炭床213底部设置有管状支架217，该管状支架217形成与脱附入口218连通的部分脱附入口管道，在相应的管状支架217上开设若干出气口2171，实现炭床脱附气体的均布效果，提高脱附效果。请参见图9，该图示出了管状支架的结构示意图。例如但不限于，该管状支架217的主体结构采用方管型材，除起到设备的支撑作用外，利用管状支架217内腔作为脱附气体的通道使用；也即，模块的本体结构用于构建相应的介质管道，在满足产品处理功能的基础上，最大限度地紧凑结构，降低成本。

为了进一步控制内部空间占用，在炭床213的吸附材料的上游侧配置导流孔板2131，以保证气流的均布于每个炭床213的吸附材料，相比于传统喇叭口的形式，能够有效减小设备的体积。请一并参见图10，该图示出了导流孔板的结构示意图。

可以理解的是，每层炭床213的设置数量可根据设备处理要求进行确定，例如但不限于，图中所示每层设置的两个炭床213。

其中，用于处理高浓度有机废气的催化模块30，包括依次配置的催化燃烧炉31和气体混合器32；具体地，催化燃烧炉31通过脱附出口管道33与多个活性炭床21的脱附出口219连通，催化燃烧炉31的排出口可与排气筒41连通，以便经由催化燃烧炉31处理后的高温气体选择性排入大气。

作为优选，其中的气体混合器32集成在脱附入口管道34内，可进一步提高系统的空间利用率。另外，催化模块30可集成电控系统，包括传感器、执行器、控制单元。控制单元通过传感器收集所需的信号，并进行存储、分析处理后向执行器发出指令。所述的控制单元具有一键启停系统及大屏数据管理、展示的功能，实现数据的实时监测、管理及可视化分析，并能灵活设置不同用户的系统管理权限。电控系统通过合理的布局，将其集成在一体机设备内部，同时电控系统的控制界面设置在一体机的侧部便于操作检修和调试，以及电控系统的散热。

另外，催化燃烧炉31的排出口还可与气体混合器32连通，该气体混合器32的出口通过脱附入口管道34与多个活性炭床21的脱附入口218连通；这样，部分处理后的高温气体可复用作为活性炭床21的高温脱附气体，可进一步降低系统脱附运行成本，该部分高温气体经由气体混合器32与外界空气混合降温，能够完全规避气温过高导致吸附模块20的活性炭产生闷燃现象。作为优选，在气体混合器32的补气口设置有补冷风机36，在高温气体温度过高时，能够快速补入外部大气进行降低，以确保复用过程的安全可靠性。

此外，催化模块30的催化燃烧炉31集成有换热器35，相应地，催化模块30的脱附出口管道33通过换热器35的换热通路连通至催化燃烧炉31的入口，也即，废气输送至换热器35中加热后进入催化燃烧炉31进行处理；该催化燃烧炉31的出口可与换热器35的热源通路的入口连通，且由热源通路的出口形成催化燃烧炉31的排出口，由此，处理后的高温气体作为换热器35的热源加热活性炭床21脱附出口219的废气。

这里，脱附出口管道33通过设置在催化模块30的脱附风机37与换热器35连通，以提高高浓度有机废气的处理效率。本方案中，气体混合器32的出口还可连通至脱附风机37的上游端通路，以利用相对低一些的气体对进入换热器35的待处理高浓度有机废气进行预加温。

其中，用于完成装置排放的排气模块40包括前述排气筒41，为了能够及时高效完成气体处理排放，该排气模块40还包括一主风机42；结合图1所示，主风机42配置在吸附出口管道215与排气筒41之间，并可根据实际工况的排放量进行调速。

为了进一步提高能量利用率，作为优选，脱附入口管道34还连通至预处理模块10的除湿气体管道103。也就是说，除部分作为活性炭床21的高温脱附气体外，催化模块30排出的高温气体还可用于预处理模块10处降低废气相对湿度。如此设置，可进一步降低热损，充分利用系统热能。

另外，还可针对管道集成度作进一步优化。本方案中，吸附入口管道214、吸附出口管道215、脱附入口管道33和脱附出口管道34由一个管道70分隔形成，请一并参见图11-13，其中，图11为该一体管道的整体结构示意图，图12为图11的a向视图，图13为图12的b-b剖视图。

结合图2所示，其管道70主体沿废气处理路径设置，并配置为：在与催化模块30的对接处形成内凹台阶面701，脱附入口管道33和脱附出口管道34的接口位于内凹台阶面701；在与排气模块40的对接处形成竖向延伸的竖直管段702，吸附出口管道215的接口位于竖直管段702的管壁。由此，该一体机的吸附管道采用共管道的结构，简化了管道布置；此外，为保证脱附温度，还可对脱附管道增设内保温层。

这样，该一体式管道设计兼顾了模块间组装关系，模块组装完成后即可实现各功能管路的对接连通。结合图2所示，该一体式管道70也作为一体机设备的外护壁板使用。与现有技术相比，可进一步提高设备集成度，并可有效缩短管程，为减少系统热损及设备体积提供了良好的技术保障。

进一步地，本方案针对活性炭床吸附出入口的阀配置作了进一步改进。请参见图8，该活性炭床21进气腔211的吸附入口2111和出气腔212的吸附出口2121均与活性炭床21外部的汇集阀腔22连通，该汇集阀腔22具有分别用于与吸附入口管道214和吸附出口管道215连通的两个接口，且第一接口221和第二接口222的开口方向相垂直；在该汇集阀腔22中设置有“t”字型阀板23，“t”字型阀板铰接于汇集阀腔22的阀腔侧壁，以在连通工作位和截止工作位之间切换，请一并参见图14，该图示出了该“t”字型阀板的位置切换过程图。

结合图14的右侧图示，位于截止工作位的“t”字型阀板23，其水平板231封堵第一接口221，其竖直板232分隔吸附入口2111和吸附出口2121，此时两路均处于非导通状态；结合图14的左侧图示，位于连通工作位的“t”字型阀板23，其水平板231分隔吸附入口2111和吸附出口2121，其竖直板232封堵分隔第一接口231和第二接口232，此时两路分别处于导通状态。如此设置，本方案将吸附入口2111和吸附出口2121合并采用一个“t”字型阀板23进行控制，减少了阀门的数量，且使得系统更易维护，并可降低系统泄漏率。

当然，“t”字型阀板23的封堵关系，也可采用这样的设计，位于截止工作位时，其水平板231封堵第二接口222(图示未示出)，同样可达成两路均处于非导通状态的功能需要。

众所周知，待运输模块的分体尺寸直接影响其转场运输。基于便于运输的需求，本方案的排气筒41可包括多段可拆卸连接的筒体，以避免排气筒41长度较长影响运输性能的问题。具体地，其中位于底部的底段筒体411与排气模块40的底部支架412铰接，以在竖起工作位和转运工作位之间切换。请一并参见图15，该图示出了底段筒体411与底部支架412铰接关系示意图。

结合图15所示，该装置的排气筒41采用分段和底段筒体411采用转轴铰接的设计；也就是说，其底段筒体411集成在装置排气模块40上，该段筒体通过转轴的设计使得具备在立面上转动的功能；在此基础上，每段筒体可设有对接法兰(图中未示出)。如此设置，不仅能解决排气筒因长度问题集成在装置上不便运输的问题，同时简化了排气筒的定位安装工作。

需要说明的是，本实施方式提供的上述实施例，其预处理、吸附及催化燃烧模块的具体实现方式非本申请的核心发明点所在，本领域技术人员能够基于现有技术实现，故本文不再赘述。

综上所述的一体机装置方案，在结构上采用模块化设计，设备集成度高，结构紧凑，便于运输，占地面积小，并实现设备体积小也能做到检修维护方便简单的功能。装置支架采用均布载荷结构，可以减少土建的成本，有效降低装置对场地放置要求。装置模块设有对接法兰和吊耳，只需将设备模块使用螺栓拼接就位好后，对接废气源管道即可使用，做到现场无焊接，有效降低了现场安装调试的工作量，减少了生产和施工成本及后期运行维护费用，同时具有高净化效率(≥98％)，具有广泛的应用价值。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。