一種淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔的使用方法與流程
2023-12-05 22:10:06
本發明涉及揮發性有機化合物廢氣治理技術領域，具體涉及一種淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔的使用方法。
背景技術：
工業排放的氣態汙染物是大氣環境汙染物的主要來源，其中揮發性有機化合物廢氣(VOCs)是對環境都具有嚴重危害作用的氣態汙染物，同時也是影響工作場所中操作人員的健康的職業病危害因素的來源，它廣泛來源於油漆、塗料、塗裝、潤滑油、橡膠等化學工業。由於其對人體和自然環境的巨大破壞作用，國家出臺了相關法律法規對其治理和排放進行嚴格控制。有機廢氣治理技術目前常用的處理方法有燃燒法、化學氧化法、化學吸收法、吸附法、生物法等。其中吸附法是一種常用的有機廢氣淨化有效方法，是利用各種固體吸附劑（如活性炭、活性炭纖維、分子篩等）對排放廢氣中的汙染物進行吸附淨化的方法。吸附法設備簡單、適用範圍廣、淨化效率高，是一種傳統的廢氣治理技術，也是目前應用最廣的治理技術，但是吸附劑吸附VOCs飽和後，需要更換吸附劑，那麼就需要停止生產來配合完成，而化工企業一般為連續生產，停車對正常生產的產品質量、成本影響非常大，為此需要能夠滿足連續生產所需的淨化裝置。中國發明專利（專利申請號為201210077796.1，專利名稱為一種用於大風量VOCs廢氣治理的電熱式淨化濾芯）公開了一種用於大風量VOCs廢氣治理的電熱式淨化濾芯，包括圍護結構和其內部裝填的吸附床層，其特徵在於：所述的電熱式淨化濾芯外觀為進風面、出風面平行的箱式多面體結構，進風面、出風面為一層或多層的多孔篩板或篩網，所述的圍護結構包括密封部分和上述的進風面、出風面；吸附床層由活性炭網眼布或多孔活性炭纖維布通過平面壓緊疊加而成，吸附床層任意兩個相對端面或與之接近位置設有電極A和電極B，可對吸附床層通入電流，吸附床層中設有電偶，在電熱升溫過程中測試吸附床層的溫度；或者，所述的電熱式淨化濾芯外觀為圓柱體，圍護結構由內筒體、端蓋和外筒體組成，內筒體和外筒體分別為進風面和出風面，內筒體是一端封閉的中空多孔圓柱體，其上緊密纏繞活性炭網眼布或多孔活性炭纖維布形成吸附床層，外筒體由一層或多層網狀或多孔材料製成，以端蓋為電極或在吸附床層上下端面或與之接近位置設置電極A和電極B，可對吸附床層通入電流，吸附床層中設置電偶，在電熱升溫過程中測試吸附床層的溫度；所述的活性炭網眼布網眼形狀為圓形、橢圓形或多邊形，縱向任意相鄰的兩個孔的內徑大於其孔壁，採用縱向緊密纏繞或平面壓緊疊加的方式形成吸附床層；或橫向上任意相鄰的兩個孔的內徑大於其孔壁，採用橫向緊密纏繞或平面壓緊疊加的方式形成吸附床層；所述的多孔活性炭纖維布，孔的形狀為圓形、橢圓形或多邊形，縱向任意相鄰的兩個孔的內徑大於其孔間距，採用縱向緊密纏繞或平面壓緊疊加的方式形成吸附床層；或橫向上任意相鄰的兩個孔的內徑大於其孔間距，採用橫向緊密纏繞或平面壓緊疊加的方式形成吸附床層；或者，所述的多孔活性炭纖維布，孔的形狀為長條形、X形、十字形、新月形、弧形、L形中的一種或多種，沿縱向成行循環出現，任意一孔與其相鄰行中位置最接近的孔在縱橫兩個方向上的投影都有重合，採用縱向或橫向緊密纏繞或平面壓緊疊加的方式形成吸附床層；或僅在橫向上的投影有重合，且孔在橫向上的投影長度大於橫向相鄰兩孔間在縱向上的投影距離，或僅在縱向上的投影有重合，且孔在縱向上的投影長度大於縱向相鄰兩孔間在橫向上的投影距離，採用縱向和橫向交替緊密纏繞或平面壓緊疊加的方式形成吸附床層。中國發明專利（專利申請號為201510779318.9，專利名稱為一種複合式VOCs吸附濃縮轉輪及其使用方法）公開了一種複合式VOCs吸附濃縮轉輪及其使用方法，其特徵在於：它是由分子篩轉輪和蜂窩活性炭轉輪同軸、同直徑對接而成的，所述蜂窩活性炭轉輪位於VOCs進口側，每個轉輪上布設有吸附區、脫附區和冷卻區，在兩個轉輪的對接處設置有隔離環，所述隔離環用於將兩個轉輪的吸附區、脫附區和冷卻區隔開，並重新布風、降低風阻；所述分子篩轉輪是通過噴塗、淋洗或浸漬的方式將VOCs吸附劑附著在蜂窩狀的轉輪體上得到的。
現有技術一針對大風量VOCs廢氣治理實際問題提出圍護結構和進風面、出風面為一層或多層的多孔篩板或篩網裝填的吸附床層的電熱式淨化濾芯技術解決方案，但是在吸附VOCs廢氣飽和後在正常生產中如何更換電熱式淨化濾芯沒有提出解決方案；現有技術二針對VOCs廢氣治理實際問題提出採用分子篩轉輪和蜂窩活性炭轉輪對VOCs廢氣吸附、脫附、濃縮、燃燒的技術解決方案，由於VOCs廢氣通常攜帶顆粒物，由於顆粒物為固體不能通過脫附、濃縮後經引風機抽離送往燃燒裝置，只能在吸附劑（活性炭粉、塗層等）越集越多，最後堵塞淨化裝置，由上述的現有技術可知，未能在保證連續生產條件下持續淨化VOCs廢氣提出完善的技術解決方案。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明的目的是提供一種淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔的使用方法，其特徵是：
步驟一，首先在實驗室收集模擬現場工況下吸附劑吸附VOCs廢氣至飽和的相關數據，可用1L的注射器從生產現場抽取廢氣樣品，為使廢氣樣品具有代表性，應間隔1小時持續抽取不低於8個廢氣樣品，用天平稱取100g吸附劑填充至空玻璃管內，空玻璃管一端接氣袋，另一端接已採樣的注射器，然後向填充了吸附劑的玻璃管勻速注入廢氣，觀察玻璃管吸附劑填料變化，待2/3吸附劑填料長度有油漬出現時，按國標方法每注射1L廢氣樣品就檢測氣袋內的氣體濃度，最後根據國家標準允許排放的VOCs廢氣濃度判斷吸附劑飽和點，獲得吸附劑用量、VOCs廢氣濃度、總量之間的相關數據，據此作出工作曲線，為指導淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔設計提供依據。
步驟二，從吸附劑入口進入的吸附劑填料經安裝在塔體頂部的犁耙分布，均勻攤播到轉動的螺旋階梯翅片上，螺旋階梯翅片一端繞中心柱逐片螺旋臺階式安裝固定，另一端由固定鏈固結，中心柱頂端由安裝在塔體頂部的軸承座定位，底端與支撐架組件連接，支撐架組件定位安裝在轉盤體上在塔體內，塔體通過支撐柱固定在承臺上，託輥組件安裝在承臺上，承託轉盤體並使其繞塔體中心線轉動，轉盤體通過中心柱帶動螺旋階梯翅片轉動，使吸附劑填料在塔體內螺旋向下輸送至轉盤體。
步驟三，VOCs廢氣從排渣轉盤組件底部的VOCs廢氣進口進入，經布風塔組件均勻出風后在螺旋階梯翅片的引導下螺旋上升，與吸附劑接觸傳質，經淨化後的尾氣經塔體組件的排氣筒排放到大氣中，同時VOCs廢氣經布風塔組件中的瓦柵間隙快速流出，能夠把落下的吸附VOCs廢氣固體廢氣物沿基座斜面吹掃至轉盤體，刮渣刀組件把固體廢棄物經排渣口排出。
發明人發現，要解決連續生產條件下持續淨化VOCs廢氣技術問題，需要把吸附劑填料持續不斷與VOCs廢氣保持相際接觸，並在飽和時及時脫離接觸，可以把螺旋輸送與塔反應工作原理有效的結合起來，利用螺旋輸送能夠很好解決密封條件下吸附劑持續移動和塔反應器有相際接觸面積大、傳質效率較高的優點，設計螺旋階梯翅片塔用於淨化VOCs廢氣。螺旋階梯翅片繞中心柱螺旋臺階逐片螺旋臺階式安裝固定，螺旋階梯翅片之間的空隙供VOCs廢氣自下由上穿行流動，而吸附劑由塔體上端進入均勻攤播到轉動的螺旋階梯翅片上，在塔體內螺旋向下輸送，與VOCs廢氣有效接觸傳質，可以根據VOCs廢氣的濃度，通過調整中心柱的轉速和吸附劑的進料量，實現吸附劑的高效利用和持續淨化VOCs廢氣的目標。
發明人發現，螺旋階梯翅片對VOCs廢氣具有導流作用，VOCs廢氣從塔體下部進入，在螺旋階梯翅片的引導下螺旋上升，實質上增加了VOCs廢氣在塔體內停留時間，從而增加了與吸附劑接觸傳質的時間，提高了吸附劑的淨化效率的同時也使塔體設計高度降低，節約的淨化裝置的造價。
發明人發現，螺旋階梯翅片塔實質上也是螺旋輸送裝置，能夠把吸附VOCs廢氣的固體廢棄物經排渣轉盤組件排出，不會堵塞淨化裝置和增加通風阻力，降低了通風裝置能耗。
發明人發現，VOCs廢氣經布風塔組件中的瓦柵間隙向塔體均勻布風，並經瓦柵間隙時流速較快，能夠把落下的吸附VOCs廢氣固體廢氣物沿塔斜面吹掃至轉盤體,不容易堵塞通風孔。
相對於現有技術，本發明至少含有以下優點：第一，把螺旋輸送與塔反應工作原理有效的結合起來，利用螺旋輸送能夠很好解決密封條件下吸附劑持續移動和塔反應器有相際接觸面積大、傳質效率較高的優點，能夠實現吸附劑填料持續不斷與VOCs廢氣保持相際接觸，並在飽和時及時脫離接觸，解決連續生產條件下持續淨化VOCs廢氣技術問題；第二，螺旋階梯翅片繞中心柱螺旋臺階逐片螺旋臺階式安裝固定，螺旋階梯翅片之間的空隙供VOCs廢氣自下由上穿行流動，而吸附劑由塔體上端進入均勻攤播到轉動的螺旋階梯翅片上，在塔體內螺旋向下輸送，與VOCs廢氣有效接觸傳質，可以根據VOCs廢氣的濃度，通過調整中心柱的轉速和吸附劑的進料量，實現吸附劑的高效利用和持續淨化VOCs廢氣的目標；第三，發明人發現，螺旋階梯翅片塔實質上也是螺旋輸送裝置，能夠把吸附VOCs廢氣的固體廢棄物經排渣轉盤組件排出，不會堵塞淨化裝置和增加通風阻力，降低了通風裝置能耗；第四，螺旋階梯翅片對VOCs廢氣具有導流作用，VOCs廢氣從塔體下部進入，在螺旋階梯翅片的引導下螺旋上升，實質上增加了VOCs廢氣在塔體內停留時間，從而增加了與吸附劑接觸傳質的時間，提高了吸附劑的淨化效率的同時也使塔體設計高度降低，節約的淨化裝置的造價；第五，VOCs廢氣經布風塔組件中的瓦柵間隙向塔體均勻布風，並經瓦柵間隙時流速較快，能夠把落下的吸附VOCs廢氣固體廢氣物沿塔斜面吹掃至轉盤體,不容易堵塞通風孔；第六，始終在密閉的裝置中運行，避免了汙染物的排放，並能夠實現固體廢棄物集中收集儲存，為進一步有效利用了吸附VOCs廢氣固體廢棄物的剩餘熱值，實現資源節約和減少汙染物排放做了很好的基礎工作。
附圖說明
圖1為一種淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔的使用方法的主視結構示意圖。
圖2為一種淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔的使用方法的俯視結構示意圖。
圖3為一種淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔的使用方法的A局部放大結構示意圖。
圖4為一種淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔的使用方法的B-B剖面結構示意圖。
圖5為一種淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔的使用方法的C局部放大結構示意圖。
圖6為一種淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔的使用方法的D局部放大結構示意圖。
圖7為一種淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔的使用方法的E局部放大結構示意圖。
1－排氣筒 2－犁耙 3－吸附劑入口 4－螺旋階梯翅片 5－固定鏈
6－中心柱 7－塔體 8－塔體組件 9－支撐柱 10－排渣轉盤組件
11－託輥組件 12－布風塔組件 13－支撐架組件
14－VOCs廢氣進口 15－轉盤體 16－刮渣刀組件 17－排渣口
18－軸承座 19－承臺 20－瓦柵 21－基座。
具體實施方式
下面結合附圖與具體實施例對本發明做進一步的說明。
如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示，一種淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔的使用方法，其特徵是：
步驟一，首先在實驗室收集模擬現場工況下吸附劑吸附VOCs廢氣至飽和的相關數據，可用1L的注射器從生產現場抽取廢氣樣品，為使廢氣樣品具有代表性，應間隔1小時持續抽取不低於8個廢氣樣品，用天平稱取100g吸附劑填充至空玻璃管內，空玻璃管一端接氣袋，另一端接已採樣的注射器，然後向填充了吸附劑的玻璃管勻速注入廢氣，觀察玻璃管吸附劑填料變化，待2/3吸附劑填料長度有油漬出現時，按國標方法每注射1L廢氣樣品就檢測氣袋內的氣體濃度，最後根據國家標準允許排放的VOCs廢氣濃度判斷吸附劑飽和點，獲得吸附劑用量、VOCs廢氣濃度、總量之間的相關數據，據此作出工作曲線，為指導淨化VOCs廢氣螺旋階梯翅片塔設計提供依據。
步驟二，從吸附劑入口3進入的吸附劑填料經安裝在塔體7頂部的犁耙2分布，均勻攤播到轉動的螺旋階梯翅片4上，螺旋階梯翅片4一端繞中心柱6逐片螺旋臺階式安裝固定，另一端由固定鏈5固結，中心柱6頂端由安裝在塔體7頂部的軸承座18定位，底端與支撐架組件13連接，支撐架組件13定位安裝在轉盤體15上在塔體7內，塔體7通過支撐柱9固定在承臺19上，託輥組件11安裝在承臺19上，承託轉盤體15並使其繞塔體7中心線轉動，轉盤體15通過中心柱6帶動螺旋階梯翅片4轉動，使吸附劑填料在塔體7內螺旋向下輸送至轉盤體15。
步驟三，VOCs廢氣從排渣轉盤組件10底部的VOCs廢氣進口14進入，經布風塔組件12均勻出風后在螺旋階梯翅片4的引導下螺旋上升，與吸附劑接觸傳質，經淨化後的尾氣經塔體組件8的排氣筒1排放到大氣中，同時VOCs廢氣經布風塔組件12中的瓦柵20間隙快速流出，能夠把落下的吸附VOCs廢氣固體廢氣物沿基座21斜面吹掃至轉盤體15，刮渣刀組件16把固體廢棄物經排渣口17排出。
根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發明並不局限於上面揭示和描述的具體實施方式，對本發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本發明構成任何限制。