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CN111545011A - 活性炭吸附脱附催化燃烧一体机及其工作方法 - Google Patents

活性炭吸附脱附催化燃烧一体机及其工作方法 Download PDF

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CN111545011A CN202010391876.9A CN202010391876A CN111545011A CN 111545011 A CN111545011 A CN 111545011A CN 202010391876 A CN202010391876 A CN 202010391876A CN 111545011 A CN111545011 A CN 111545011A
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刘树海
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Abstract

本发明公开了一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机及其工作方法，包括干式过滤箱、活性炭吸附净化装置、催化燃烧室、电控箱、排风烟囱、脱附风机和吸附风机，活性炭吸附净化装置上设有吸附进风口、吸附出风口、脱附进风口和脱附出风口，吸附进风口通过吸附进风管与干式过滤箱连接，吸附出风口通过吸附出风管与吸附风机的进风口连接，吸附风机的出风口连接排风烟囱，脱附进风口通过脱附进风管与催化燃烧室连接，脱附出风口通过脱附出风管与脱附风机的进风口连接，脱附风机的出风口与催化燃烧室连接。本发明采用双气路结构将两者连接起来，使得活性炭箱的活性炭在吸附饱和后可以直接被催化燃烧室进行脱附再生，节省资源，降低空气净化成本。

Description

活性炭吸附脱附催化燃烧一体机及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种空气净化设备，尤其涉及一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机及其工作方法。
背景技术
目前，常规的活性炭净化设备虽然可以很好的对废气进行净化，但是活性炭吸附饱和之后，要么直接废弃，要么采用专门的活性炭脱附设备进行脱附再生后继续使用，直接废弃的话，浪费活性炭；采用专门设备脱附设备的话，通常需要将活性炭吸附器和活性炭脱附装置以及催化燃烧装置全部单独设置，设备多，工艺流程复杂；两者都会造成资源浪费，增加空气净化成本。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种将催化燃烧室和多个活性炭箱集成在同一个设备中，并采用吸附管路和脱附管路相互配合的双气路结构将两者连接起来，使得活性炭箱的活性炭在吸附饱和后可以直接被催化燃烧室进行脱附再生，节省资源，降低空气净化成本的活性炭吸附脱附催化燃烧一体机及其工作方法。
本发明的技术方案：一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机，包括干式过滤箱、活性炭吸附净化装置、催化燃烧室、电控箱、排风烟囱、连接在活性炭吸附净化装置和催化燃烧室之间的脱附风机以及连接在活性炭吸附净化装置和排风烟囱之间的吸附风机，所述活性炭吸附净化装置上设有相互配合的吸附进风口和吸附出风口以及相互配合的脱附进风口和脱附出风口，所述吸附进风口通过吸附进风管与干式过滤箱连接，所述吸附出风口通过吸附出风管与吸附风机的进风口连接，吸附风机的出风口连接排风烟囱，所述脱附进风口通过脱附进风管与催化燃烧室连接，所述脱附出风口通过脱附出风管与脱附风机的进风口连接，脱附风机的出风口与催化燃烧室连接，所述脱附出风管上设有第一排风口，所述脱附进风管上设有第二排风口。
本发明将催化燃烧室和活性炭箱集成在同一个设备中，并采用吸附管路和脱附管路相互配合的双气路结构将两者连接起来，使得活性炭箱的活性炭在吸附饱和后可以直接被催化燃烧室进行脱附再生，节省资源，降低空气净化成本。
优选地，所述脱附进风管的中部连接有一补冷风管，所述补冷风管的另一端连接有补冷风机。
当脱附气体温度(脱附进风管内的气体温度)过高时可启动补冷风机进行补冷,使脱附气体温度稳定在一个合适的范围内。
优选地，所述催化燃烧室内设有气流通道以及配合气流通道的、阻火器、换热器、预热器和催化床,进入催化燃烧室内的气体顺着气流通道依次经过阻火器粗滤、换热器换热、预热器加热和催化床催化燃烧后再次经过换热器换热后从催化燃烧室的出风口出去。
催化燃烧室的工作过程如下：脱附气体首先经过催化燃烧室阻火器粗滤，然后再经过换热器换热，然后进入预热器,在电加热器的作用下,使气体温度提高到280℃左右,再通过催化床,有机物质在催化剂的作用下燃烧,被分解为CO2和H2O,同时放出大量的热，气体温度进一部提高,该高温气体再次通过换热器，与进来的冷风换热,回收一部分热量。从换热器出来的气体分两部分:大部分通过第二排风口直接排空；小部分做为热气流通过脱附进风管进入活性炭箱对活性炭进行脱附。
优选地，所述吸附进风口位于活性炭吸附净化装置的顶部，所述吸附出风口位于活性炭吸附净化装置的底部，所述脱附进风口位于活性炭吸附净化装置的前侧，所述脱附出风口位于活性炭吸附净化装置的后侧。
该种结构确保活性炭箱的吸附进出风和脱附进出风均平稳可靠。
优选地，所述活性炭吸附净化装置包括支撑架和多个并排设置在支撑架上的活性炭箱，所述吸附出风管穿入支撑架底部分别与每个活性炭箱的吸附出风口连接，所述吸附进风管分别与每个活性炭箱的吸附进风口连接。
该种结构确保一体机整体结构紧凑，吸附进风管和吸附出风管的连接牢固可靠，通风顺畅。
优选地，每个活性炭箱的脱附进风口通过一脱附进风支管连接脱附进风管，每个活性炭箱的脱附出风口通过一脱附出风支管连接脱附出风管。
该种结构确保吸附进风管和吸附出风管的连接牢固可靠，通风顺畅。
优选地，所述第一排风口靠近活性炭箱，所述第二排风口靠近催化燃烧室，催化燃烧室的进风口位于催化燃烧室的后侧，催化燃烧室的出风口位于催化燃烧室的前侧。
本发明中第一排风口主要用于当催化燃烧室检修时，脱附出风管上的气体可以直接排出；第二排风口方便催化燃烧室处理完的气体直接排出。
优选地，所述催化燃烧室的进风口设有进风闸板阀，所述催化燃烧室的出风口设有出风闸板阀。
该种结构确保催化燃烧室的进出风稳定可靠。
优选地，所述干式过滤箱的顶部设有进风孔，干式过滤箱的正面设有多个过滤箱门，所述活性炭箱上设有活性炭箱门，所述支撑架上设有配合活性炭箱的扶手梯。
一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机的工作方法，步骤如下：
1)有机废气从进风孔进入干式过滤箱内进行初步过滤后，在吸附风机的作用下，通过吸附进风管从吸附进出风口处进入活性炭箱，活性炭箱内的活性炭对废气进行吸附净化，吸附净化完成后，从吸附出风口出去通过吸附出风管送到排风烟囱排放；
2)当活性炭吸附快达到饱和时停止吸附，在脱附风机的作用下，催化燃烧室内的热气流通过脱附进风管从脱附进风孔进入活性炭箱，将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生；
3)脱附下来的有机物已被浓缩并从脱附出风口送出通过脱附出风管送往催化燃烧室催化燃烧成二氧化碳及水蒸气大部分从第二排风口排出，一小部分作为热气流通过脱附进风管从脱附进风孔进入活性炭箱。
本发明将催化燃烧室和活性炭箱集成在同一个设备中，并采用吸附管路和脱附管路相互配合的双气路结构将两者连接起来，使得活性炭箱的活性炭在吸附饱和后可以直接被催化燃烧室进行脱附再生，节省资源，降低空气净化成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的正面示意图；
图3为本发明的俯视示意图；
图4为本发明中催化燃烧室的流程示意图；
图中1.活性炭箱，2.催化燃烧室，3.电控箱，4.脱附风机，5.吸附风机，6.吸附进风管，7.吸附出风管，8.脱附进风管，9.脱附出风管，10.干式过滤箱，11.补冷风管，12.补冷风机，13.吸附进风口，14.吸附出风口，15.脱附进风口，16.脱附出风口，17.进风闸板阀，18.出风闸板阀，19.排风烟囱，20.进风孔，21.脱附进风支管，22.脱附出风支管，23.支撑架，24.过滤箱门，25.活性炭箱门，26.扶手梯，27.第一排风口，28.第二排风口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。
如图1-4所示，一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机，包括干式过滤箱10、活性炭吸附净化装置、催化燃烧室2、电控箱3、排风烟囱19、连接在活性炭吸附净化装置和催化燃烧室2之间的脱附风机4以及连接在活性炭吸附净化装置和排风烟囱19之间的吸附风机5，活性炭吸附净化装置上设有相互配合的吸附进风口13和吸附出风口14以及相互配合的脱附进风口15和脱附出风口16，吸附进风口13通过吸附进风管6与干式过滤箱10连接，吸附出风口14通过吸附出风管7与吸附风机5的进风口连接，吸附风机5的出风口连接排风烟囱19，脱附进风口15通过脱附进风管8与催化燃烧室2连接，脱附出风口16通过脱附出风管9与脱附风机4的进风口连接，脱附风机4的出风口与催化燃烧室2连接，脱附出风管16上设有第一排风口27，脱附进风管15上设有第二排风口28。脱附进风管8的中部连接有一补冷风管11，补冷风管11的另一端连接有补冷风机12。催化燃烧室2内设有气流通道以及配合气流通道的阻火器、换热器、预热器和催化燃烧结构,进入催化燃烧室内的气体顺着气流通道依次经过阻火器粗滤、换热器换热、预热器加热和催化燃烧结构催化燃烧后再次经过换热器换热后从催化燃烧室2的出风口出去。吸附进风口13位于活性炭吸附净化装置的顶部，吸附出风口14位于活性炭吸附净化装置的底部，脱附进风口15位于活性炭吸附净化装置的前侧，脱附出风口16位于活性炭吸附净化装置的后侧。活性炭吸附净化装置包括支撑架23和多个并排设置在支撑架23上的活性炭箱1，吸附出风管7穿入支撑架23底部分别与每个活性炭箱1的吸附出风口14连接，吸附进风管6分别与每个活性炭箱1的吸附进风口13连接。每个活性炭箱1的脱附进风口15通过一脱附进风支管21连接脱附进风管8，每个活性炭箱1的脱附出风口16通过一脱附出风支管22连接脱附出风管9。第一排风口27靠近活性炭箱1，第二排风口28靠近催化燃烧室2，催化燃烧室2的进风口位于催化燃烧室2的后侧，催化燃烧室2的出风口位于催化燃烧室2的前侧。催化燃烧室2的进风口设有进风闸板阀17，催化燃烧室2的出风口设有出风闸板阀18。干式过滤箱10的顶部设有进风孔20，干式过滤箱10的正面设有多个过滤箱门24，活性炭箱1上设有活性炭箱门25，支撑架23上设有配合活性炭箱1的扶手梯26。
一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机的工作方法，步骤如下：
1)有机废气从进风孔进入干式过滤箱内进行初步过滤后，在吸附风机的作用下，通过吸附进风管从吸附进出风口处进入活性炭箱，活性炭箱内的活性炭对废气进行吸附净化，吸附净化完成后，从吸附出风口出去通过吸附出风管送到排风烟囱排放；
2)当活性炭吸附快达到饱和时停止吸附，在脱附风机的作用下，催化燃烧室内的热气流通过脱附进风管从脱附进风孔进入活性炭箱，将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生；
3)脱附下来的有机物已被浓缩并从脱附出风口送出通过脱附出风管送往催化燃烧室催化燃烧成二氧化碳及水蒸气大部分从第二排风口排出，一小部分作为热气流通过脱附进风管从脱附进风孔进入活性炭箱。
本发明根据吸附脱附(效率高)和催化燃烧(节能)两个基本原理设计，采用双气路连续工作，一个催化燃烧室，一个吸附/脱附一体床(活性炭吸附净化装置)。
本发明中催化燃烧室的主要作用：
1)内部加热元件产生热能后,通过脱附风机和脱附进风管将热空气吹入活性炭床,使活性炭箱内吸附饱和后的活性炭升温；
2)经过吸附工作后的活性炭在温度变化后,有机物从活性炭中气化解析出来,在脱附风机负压引导下有机物通过脱附管道进入催化燃烧室再次升温并与填装在催化燃烧室内部的贵金属催化剂发生化学反应,有机物得到二次分解净化；
3)当催化床温度达到250-300℃时,有机物即可开始反应,利用废气燃烧产生的热空气循环使用,反应后的热量达到一定值时加热元件可以停止工作(即为无功率运行状态)；
4)活性炭脱附后的小风量、高浓度有机废气先进入换热器进行换热,实现对余热的回收,换热器后通过加热器(采用多组电加热管进行加热)对废气进步升温,升温后的有机废气达到废气在催化剂作用下的起燃温度。废气进入催化燃烧室,在催化剂的作用下,高温裂解成CO2和H2O,有机成分得到净化,同时有机废气裂解释放出热量使气体温度进一步升高,净化后的尾气经过两级换热器实现余热的回收利用。催化燃烧的预热废气加热采用无污染、运行稳定的电加热方式,电热管分成多组、由电控箱自动控制,电控箱采用PLC与系统温度联锁控制,当废气温度低于一定温度时(可设定)电热管会自动接通电源给废气加热,当废气温度高于一定温度时(可设定)电热管会自动断开一组、二组、多组或全部电源以节约电能及达到安全运行。当脱附气体中的废气浓度达到2000mg/m3左右,基本可以实现热量的自平衡,不需要开启电加热,达到节约能源的目的。催化燃烧反应是典型的气一固相催化反应,其实质是在一定温度下,共同吸附于催化剂表面的有机物(VOCs)与来自空气中的氧发生催化氧化反应,彻底氧化分解成无害的CO2和H2O,并释放反应热的过程。借助催化剂可大幅降低有机物的起燃温度,进行无焰燃烧,减少预热能耗及NOx的生成。
5)活性炭脱附再生流程:当吸附床(活性炭箱)内的活性炭吸附饱和后,可启动脱附风机对该吸附床脱附,脱附气体首先经过催化床中的换热器，然后进入催化床中的预热器,在电加热器的作用下,使气体温度提高到280℃左右,再通过催化剂,有机物质在催化剂的作用下燃烧,被分解为CO2和H2O,同时放出大量的热，气体温度进一部提高,该高温气体再次通过换热器，与进来的冷风换热,回收-部分热量。从换热器出来的气体分两部分:一部分直接排空；另一部分进入吸附床对活性炭进行脱附。当脱附温度过高时可启动补冷风机进行补冷,使脱附气体温度稳定在一个合适的范围内。
本发明的适用范围如下：
1.汽车4S店、家具厂、钢构厂等喷涂作业废气处理配套使用。
2.涂装、印刷、机电、家电、制鞋、塑料及各种化工车间里挥发或泄漏出的有害有机废气的净化及臭味的消除。
3.最适用较低浓度的、不宜直接燃烧或催化燃烧和吸附回收处理的有机废气，尤其是对大风量低浓度的处理场合，均可获得满意的经济效益和社会效益。
本发明的技术优点如下：
1.结构设计紧凑合理，重量轻，占地面积小。
2.性能稳定，安全可靠，配有阻火器、泄爆口，运行时出现异常情况将报警并自动停机。
3.节能省力，无二次污染。吸附床采用抽屉式结构，装填方便，便于更换。
4.耗电量小，催化燃烧室采用蜂窝陶瓷状为载体的贵金属催化剂，阻力小，活性高。当有机废气浓度达到2000mg/m3以上时，可维持自燃。

Claims (10)

1.一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于：其包括干式过滤箱、活性炭吸附净化装置、催化燃烧室、电控箱、排风烟囱、连接在活性炭吸附净化装置和催化燃烧室之间的脱附风机以及连接在活性炭吸附净化装置和排风烟囱之间的吸附风机，所述活性炭吸附净化装置上设有相互配合的吸附进风口和吸附出风口以及相互配合的脱附进风口和脱附出风口，所述吸附进风口通过吸附进风管与干式过滤箱连接，所述吸附出风口通过吸附出风管与吸附风机的进风口连接，吸附风机的出风口连接排风烟囱，所述脱附进风口通过脱附进风管与催化燃烧室连接，所述脱附出风口通过脱附出风管与脱附风机的进风口连接，脱附风机的出风口与催化燃烧室连接，所述脱附出风管上设有第一排风口，所述脱附进风管上设有第二排风口。
2.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于：所述脱附进风管的中部连接有一补冷风管，所述补冷风管的另一端连接有补冷风机。
3.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于：所述催化燃烧室内设有气流通道以及配合气流通道的阻火器、换热器、预热器和催化燃烧结构,进入催化燃烧室内的气体顺着气流通道依次经过阻火器粗滤、换热器换热、预热器加热和催化燃烧结构催化燃烧后再次经过换热器换热后从催化燃烧室的出风口出去。
4.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于：所述吸附进风口位于活性炭吸附净化装置的顶部，所述吸附出风口位于活性炭吸附净化装置的底部，所述脱附进风口位于活性炭吸附净化装置的前侧，所述脱附出风口位于活性炭吸附净化装置的后侧。
5.根据权利要求2所述的一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于：所述活性炭吸附净化装置包括支撑架和多个并排设置在支撑架上的活性炭箱，所述吸附出风管穿入支撑架底部分别与每个活性炭箱的吸附出风口连接，所述吸附进风管分别与每个活性炭箱的吸附进风口连接。
6.根据权利要求5所述的一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于：每个活性炭箱的脱附进风口通过一脱附进风支管连接脱附进风管，每个活性炭箱的脱附出风口通过一脱附出风支管连接脱附出风管。
7.根据权利要求2所述的一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于：所述第一排风口靠近活性炭箱，所述第二排风口靠近催化燃烧室，催化燃烧室的进风口位于催化燃烧室的后侧，催化燃烧室的出风口位于催化燃烧室的前侧。
8.根据权利要求7所述的一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于：所述催化燃烧室的进风口设有进风闸板阀，所述催化燃烧室的出风口设有出风闸板阀。
9.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附脱附催化燃烧一体机，其特征在于：所述干式过滤箱的顶部设有进风孔，干式过滤箱的正面设有多个过滤箱门，所述活性炭箱上设有活性炭箱门，所述支撑架上设有配合活性炭箱的扶手梯。
10.一种如权利要求1所述的活性炭吸附脱附催化燃烧一体机的工作方法，其特征在于：其步骤如下：
1)有机废气从进风孔进入干式过滤箱内进行初步过滤后，在吸附风机的作用下，通过吸附进风管从吸附进出风口处进入活性炭箱，活性炭箱内的活性炭对废气进行吸附净化，吸附净化完成后，从吸附出风口出去通过吸附出风管送到排风烟囱排放；
2)当活性炭吸附快达到饱和时停止吸附，在脱附风机的作用下，催化燃烧室内的热气流通过脱附进风管从脱附进风孔进入活性炭箱，将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生；
3)脱附下来的有机物已被浓缩并从脱附出风口送出通过脱附出风管送往催化燃烧室催化燃烧成二氧化碳及水蒸气大部分从第二排风口排出，一小部分作为热气流通过脱附进风管从脱附进风孔进入活性炭箱。
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