[發明專利]一種集成型有機廢氣處理裝置

在審

• 申請號: 201810203231.0
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108273344A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 姜輝;伍永強;張世紅;胡洪
• 申請（專利權）人: 張世紅
• 主分類號: B01D50/00
• 分類號: B01D50/00;B01D53/74;B01D53/86;B01D53/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種集成型有機廢氣處理裝置，其中，包括殼體，在殼體的側面上設有的進氣口，在殼體上端面或下端面設有的出氣口，在殼體內部設有由內部延伸到外部的旋轉主軸，在殼體外的旋轉主軸端部上設有的減速電機，在殼體內逐層依次設有的第一過濾筒、第二過濾筒和第三過濾筒，在第一過濾筒與第二過濾筒之間設有多個環狀間隔分布的等離子體和紫外線燈管，及在第二過濾筒與第三過濾筒之間設有的活性炭層。第一過濾筒上下端分別與殼體內部連接。第二過濾筒與第三過濾筒兩端分別設置有密封的上端蓋和下端蓋；所述的旋轉軸貫穿殼體、上端蓋和下端蓋。本發明具有廢氣處理效率高且徹底，及能耗低和使用壽命長的效果。

技術領域

本發明屬于空氣凈化設備領域，特別涉及一種集成型有機廢氣處理裝置。

背景技術

近20年來，隨著現代工業的迅速發展，使得每年向環境中排放的有毒有害廢氣大幅增多。由此產生的揮發性有機化合物(VOCs)的數量也急劇上升，VOCs已成為困擾世界各國的主要氣態污染物之一。大量排放的VOCs 對人類健康和生存環境造成極其嚴重的危害。假如VOCs在短時間或者長期存留于空氣中，一旦接觸到VOCs就會引發癌癥、眼睛發炎和呼吸困難。另外，VOCs主要活躍于流層臭氧和環境問題的大氣反應中，在這種污染物濃度低和環境中總量大的條件下，很難將VOCs從空氣中完全去除。因此，目前我國亟待開發資源化技術和綠色工藝，推進VOCs治理工作的進展。針對VOCs對環境和健康造成的不良影響，為限制廢氣的排放，各國相繼頒布了相應的制約法令。例如，荷蘭限定惡臭廢氣排放的《空氣質量大綱》；美國先后制定和通過的《清潔空氣法》和《清潔空氣修正案》，總共列出了189種有毒有害污染物。我國在對VOCs的認知過程中也進行了大量的法律管制，包括早先頒布的《大氣污染綜合排放標準》《環境空氣質量標準》及其他行業污染物排放標準等。對多種大氣污染物的最高允許排放速率和排放濃度，以及無組織排放監控濃度設定了限值。2000年后，我國頒布《中華人民共和國大氣污染防治法》和《中華人民共和國清潔生產促進法》，對工業廢氣的回收、處理和利用進一步嚴格化。國務院在2013年 9月發布的確定了我國管理者治理大氣污染的思路、措施和要求。2015年 5月環保部發布的6項最新大氣污染物排放標準進一步推進了VOCs的治理。總之，隨著人們對生存環境和生活質量要求的提高，VOCs的排放標準只會越發嚴格，這些環境政策的發展也推動著技術的進步。傳統上常用的VOCs末端治理技術有:吸收法、燃燒法、冷凝法、生物法、吸附法。吸收法中吸收劑的選擇至關重要，它由生產工藝和所處理VOCs的種類所決定。吸收效果對吸收劑性能的依賴性增加了選擇的難度。燃燒法處理VOCs的條件僅限于可燃或易高溫分解，通常噴涂、化工等行業采用此法。然而，燃燒VOCs氧化得到的產物，二氧化碳、水等小分子物質不能進行回收利用。冷凝法對進入反應器的VOCs體積分數要求較高，一般要求大于總廢氣體積的1％。而用此法處理低濃度VOCs廢氣會極大地增加運行成本，且處理效果不佳。因此，冷凝法經常作為VOCs處理工藝的預處理單元。生物法中微生物的存在形式可分為附著型和懸浮型2種。該法處理VOCs時具有易于管理、高去除率、廉價、無二次污染等優點。缺點有需要較大的占地面積，適應VOCs濃度和種類變化的能力較差。由于吸附法具有較高的去除率、廣泛的適用性、較強的選擇性等優點，所以廣泛應用在各行業的VOCs治理中。在各種吸附劑中，活性炭最適宜吸附VOCs，但是活性炭存在容易失活，易燃燒等缺點。這些技術存在運行成本高、資金投入大、運行周期長等缺點。因而有必要開創新的VOCs處理工藝和方法。近年來，低溫等離子體和光催化這2種技術在VOCs降解領域進展的如火如荼，得到了的普遍關注。考慮到經濟上和環境上的可持續性，低溫等離子體-紫外光催化聯合技術被視為是一種更具發展前景的VOCs去除技術，這種創新技術相較于傳統技術具有獨特的優勢(結合了2種技術的優點)。其中，低溫等離子處理VOCs技術原理：低溫等離子體是繼固態、液態、氣態之后的物質第四態，當外加電壓達到氣體的著火電壓時，氣體分子被擊穿，產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現低溫狀態，所以稱為低溫等離子體。通過高壓放電，獲得低溫等離子體，即產生大量高能電子，高能電子與氣體分子(原子)發生非彈性碰撞，將能量轉化為基態分子 (原子)的內能，使其激發、離解和電離，處于活化狀態。當電子的能量大于污染物分子的化學鍵鍵能時，發生斷裂，污染物分解；高能電子激勵所產生的O、OH和N自由基與VOCs分子中的H、F和Cl等發生置換反應, 由于O、OH又具有很強的氧化性，最終可以將VOCs轉換為CO2和H2O無害產物。UV紫外線催化光解強氧化處理VOCs技術原理：1)光催化：納米光催化劑TiO2在特定波長的光的照射下受激生成電子一空穴對(一種高能粒子)，這種電子一空穴對和周圍的水、氧氣發生作用后，就具有了極強的氧化－還原能力，能將空氣中醛類、烴類等污染物直接分解成無害無味的物質，以及破壞細菌的細胞壁，殺滅細菌并分解其絲網菌體，從而達到了消除空氣污染的目的。2)光束分解：利用特制的高能高臭氧UV 紫外線光束照射惡臭氣體，裂解惡臭氣體如：氨、三甲胺、硫化氫、甲硫氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC 類，苯、甲苯、二甲苯的分子鏈結構，使有機或無機高分子惡臭化合物分子鏈，在高能紫外線光束照射下，降解轉變成低分子化合物，如CO2、H2O 等。3)利用高能高臭氧。UV紫外線光束分解空氣中的氧分子產生游離氧，即活性氧，因游離氧所攜正負電子不平衡所以需與氧分子結合，進而產生臭氧。UV+O2→O-+O＊(活性氧)O+O2→O3(臭氧),眾所周知臭氧對有機物具有極強的氧化作用，對惡臭氣體及其它刺激性異味有立竿見影的清除效果。從原理上看，等離子體和紫外線技術的結合，在處理有機廢氣方面反應在常溫即可完成，反應徹底，不產生新的污染物，處理效率高，特別是在惡臭氣體方面，往往能達到90％以上的去除效果。但是，新技術的在實際應用中仍存在一系列亟待解決的問題，特別是在面臨諸多雜質多、氣量大、濃度低等工況時，等離子體-紫外線光催化聯合技術在能耗、處理效率、設備造價往往難以達到比較理想的效果。例如，目前常見的放電反應器電暈放電和介質阻擋放電的氣體壓強為105Pa，電場強度分別為5×104 和102-105，處理1000m3/h風量的設備功率往往在2-5kW；等離子體的產生采用的都是高壓電場放電，對于一些易燃易爆廢氣的處理存在危險性。目前常規專利技術存在的問題：①等離子電場部分，由于氣體處理量較大，為了保證必要的停留時間，往往需要有較長的處理通道，一般是設計多組串聯和增加電極長度，由此帶來設備功耗和造價的大幅度上升，以及放電不穩定等問題。②為控制運行成本，減少設備的投入，較少功率投入，減少有效處理通道長度，氣體在設備內部的停留時間無法保障，處理效果又達不到預期。③在紫外線光解部分，由于氣量大，為減小氣流阻力損失，濾網面積設置較大，對應的燈管數量較多，燈管間距以及燈管與催化劑間距較大，催化劑光照強度較低，處理效果較差。④催化劑載體一般采用蜂窩矩陣結構或者活性炭纖維制成的一層薄濾網，對有機廢氣的截留能力有限。⑤濾網采用即插式平板結構，周邊存在氣流短路的現象，影響處理效果。⑥氣體雜質較多時，最前端濾網堵塞嚴重。⑦低溫等離子體存在臭氧污染的問題。