本實(shí)用新型涉及對(duì)VOC氣體的凈化和吸附領(lǐng)域，特別涉及一種以液氮為冷源和氮源的車(chē)載式VOCs冷凝回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

揮發(fā)性工業(yè)有機(jī)廢氣（VOCs）是大氣環(huán)境污染的重要組成部分，其不但能夠直接危害人類(lèi)健康，還是PM2.5、臭氧等其他大氣污染源的主要前驅(qū)體。目前，對(duì)于VOCs氣體的處理辦法包括生物處理、蓄熱燃燒、等離子體催化、光催化等。但實(shí)際工程中上述技術(shù)往往受到投資成本、運(yùn)行費(fèi)用、場(chǎng)地條件的限制而難以廣泛應(yīng)用。相比之下采用物理吸附的方法對(duì)VOCs氣體進(jìn)行去除具有效率高、工藝簡(jiǎn)單、初期投資成本低、便于操作維護(hù)的特點(diǎn)。然而物理吸附用于有機(jī)廢氣去除時(shí)，吸附劑很快會(huì)達(dá)到飽和，進(jìn)而失去了VOCs氣體的去除能力，此時(shí)工業(yè)企業(yè)只能選擇更換吸附劑或者對(duì)其進(jìn)行原位脫附再生。如果更換吸附劑，需要將飽和的吸附劑交給有資質(zhì)的單位按固體廢物處理；如果對(duì)吸附劑進(jìn)行原位再生，企業(yè)還將對(duì)再生系統(tǒng)進(jìn)行投資建設(shè)，因此物理吸附技術(shù)雖然初期投資成本低，但后續(xù)的運(yùn)行費(fèi)用依然導(dǎo)致工業(yè)企業(yè)環(huán)境治理成本的增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提出一種以液氮為冷源和氮源的車(chē)載式VOCs冷凝回收系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)合理，能夠?qū)崿F(xiàn)吸附再生，具有成本低、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種以液氮為冷源和氮源的車(chē)載式VOCs冷凝回收系統(tǒng)，其技術(shù)要點(diǎn)是，包括液氮儲(chǔ)罐、第一開(kāi)關(guān)閥、第一熱電偶、第一三通閥、循環(huán)離心風(fēng)機(jī)、管道加熱器、第二熱電偶、第二三通閥、空氣冷卻器、第三熱電偶、液氮冷凝器及第三三通閥，液氮儲(chǔ)罐的氣體輸出端與依次安裝有第一開(kāi)關(guān)閥、第一熱電偶、第一三通閥、循環(huán)離心風(fēng)機(jī)、管道加熱器、第二熱電偶、第二三通閥、空氣冷凝器、第三熱電偶、液氮冷凝器、第三三通閥的管道連通后分成兩路，一路管道連接回液氮儲(chǔ)罐，另一路管道連接外界大氣，在管道加熱器與第二熱電偶之間連接VOCs吸附裝置。

在第一三通閥的第一輸入端與輸出端連通，第二三通閥的輸入端與第二輸出端連通，第三三通閥的輸入端和第二輸出端連通的情況下：

在液氮儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)置有輔助電加熱器，第一三通閥的第一輸入端與第一開(kāi)關(guān)閥之間的連接管道上安裝有第一熱電偶，第一三通閥的輸出端與依次安裝有循環(huán)離心風(fēng)機(jī)、管道加熱器、第二熱電偶和第二三通閥的管道連接；第二三通閥的輸入端連接第二熱電偶，第二三通閥的第二輸出端與依次安裝有空氣冷卻器、第三熱電偶、液氮冷凝器和第三三通閥的管道連接；與第三三通閥的輸入端連接的管道上安裝有液氮冷凝器，與第三三通閥的第二輸出端經(jīng)安裝有用于吸附VOCs氣體的活性碳罐的管道后、在與外界大氣端連接形成掃氣氣路，由輔助電加熱器產(chǎn)生的氮?dú)饨?jīng)液氮儲(chǔ)罐的氣體出口進(jìn)入掃氣氣路內(nèi)使管道內(nèi)氧氣被吹掃排空，并經(jīng)活性碳罐出口排入大氣。

在與活性碳罐的輸出端連接的管道上設(shè)置有用于檢測(cè)經(jīng)活性碳罐吸附后排出氧氣濃度的氧氣傳感器和排出VOCs氣體濃度的VOCs傳感器。

在第一三通閥的輸出端與第二輸入端連通、第二三通閥的輸入端與第一輸出端連通的情況下：

第一三通閥的輸出端與依次安裝有循環(huán)離心風(fēng)機(jī)、管道加熱器、第二電熱偶、第二三通閥的管道連接后，第二三通閥的第一輸出端與第一三通閥的第二輸入端之間的管道連通形成升溫脫附回路，管路內(nèi)的氣體被管道加熱器加熱，使VOCs吸附裝置中的VOCs氣體實(shí)現(xiàn)升溫?zé)崦摳健?/p>

在第一三通閥的第一輸入端和輸出端連通，第二三通閥的輸入端和第二輸出端連通，第三三通閥的輸入端和第一輸出端連通的情況下：

第一三通閥的第一輸入端與安裝有第一熱電偶的管道連接，第一三通閥的輸出端與依次安裝有循環(huán)離心風(fēng)機(jī)、管道加熱器、第二熱電偶、用于對(duì)含有VOCs高溫氮?dú)膺M(jìn)行一級(jí)冷卻的空氣冷卻器、第三熱電偶、液氮冷凝器的管道連通后，經(jīng)第三三通閥的輸入端和第一輸出端后與依次安裝有第四熱電偶、第四開(kāi)關(guān)閥的管道連接，再與液氮儲(chǔ)罐的氣體輸入端連接在一起；液氮儲(chǔ)罐的液體輸出端與液氮冷凝器之間的管道上還依次連接有用于抽取氮液進(jìn)行二級(jí)冷卻的液氮循環(huán)泵和第二開(kāi)關(guān)閥。

在液氮儲(chǔ)罐的氣體輸出端連接有壓力表。

在第二三通閥的第二輸出端與空氣冷卻器之間的管道上還安裝有VOCs傳感器。

在第一三通閥的輸出端與循環(huán)風(fēng)機(jī)之間的管道上還安裝有氣體流量劑。

VOCs吸附裝置通過(guò)不銹鋼軟管連接于循環(huán)離心風(fēng)機(jī)與第二熱電偶之間。

與液氮冷凝器的輸出端的管道上安裝有第三開(kāi)關(guān)閥。

本實(shí)用新型的有益效果：該以液氮為冷源和氮源的車(chē)載式VOCs冷凝回收系統(tǒng)，利用VOCs吸附裝置對(duì)工業(yè)廢氣中的有機(jī)污染物進(jìn)行吸附凈化，使企業(yè)滿(mǎn)足相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)VOCs吸附裝置飽和后，車(chē)載式VOCs冷凝回收系統(tǒng)與VOCs吸附裝置連接，系統(tǒng)切換至掃氣氣路，通過(guò)液氮蒸發(fā)發(fā)將系統(tǒng)內(nèi)部的氧氣排空到設(shè)定限制，防止升溫脫附過(guò)程中有機(jī)物燃燒爆炸；之后系統(tǒng)切換至升溫脫附回路，通過(guò)空氣加熱器將吸附裝置中飽和吸附劑含有的有機(jī)廢氣吹脫分離；最后系統(tǒng)切換至冷凝回收回路，將吹脫下的氣態(tài)有機(jī)物與液氮熱交換，實(shí)現(xiàn)冷凝液化收集。系統(tǒng)最終可將VOCs回收到車(chē)載系統(tǒng)內(nèi)并運(yùn)輸集中處理，同時(shí)使飽和的吸附裝置能夠原位再生利用。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，具有VOCs處理效率高、運(yùn)行成本低、能源消耗小的特點(diǎn)，可極大降低企業(yè)治理VOCs所需要的成本。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中以液氮為冷源和氮源的車(chē)載式VOCs冷凝回收系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖；

圖中序號(hào)說(shuō)明如下：1液氮儲(chǔ)罐、2輔助電加熱器、3壓力表、4開(kāi)關(guān)閥、5熱電偶、6三通閥、7氣體流量計(jì)、8循環(huán)離心風(fēng)機(jī)、9管道加熱器、10VOCs吸附裝置、11熱電偶、12三通閥、13VOCs傳感器、14空氣冷卻器、15熱電偶、16液氮冷凝器、17開(kāi)關(guān)閥、18液氮循環(huán)泵、19開(kāi)關(guān)閥、20三通閥、21活性碳罐、22氧傳感器、23VOCs傳感器、24熱電偶、25開(kāi)關(guān)閥。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖1和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例所采用的以液氮為冷源和氮源的車(chē)載式VOCs冷凝回收系統(tǒng)如圖1所示。該系統(tǒng)與VOCs吸附裝置相連接，分別構(gòu)成掃氣氣路、升溫脫附回路和冷凝回收回路。本實(shí)施例中通過(guò)控制管道上安裝的各閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)管路的切換，使系統(tǒng)處于不同工作模式。其基本回路包括液氮儲(chǔ)罐1、設(shè)置在管道上的開(kāi)關(guān)閥4、熱電偶5、三通閥6、循環(huán)離心風(fēng)機(jī)8、管道加熱器9、熱電偶11、三通閥12、空氣冷卻器14、熱電偶15、液氮冷凝器16及三通閥20，液氮儲(chǔ)罐1的氣體輸出端與設(shè)置有開(kāi)關(guān)閥4、熱電偶5、三通閥6、循環(huán)離心風(fēng)機(jī)8、管道加熱器9、熱電偶11、三通閥12、空氣冷卻器14、熱電偶15、液氮冷凝器16及三通閥20的管道連通，管道的一路輸出端連接外界大氣，另一路輸出端連接液氮儲(chǔ)罐1。在管道加熱器9與熱電偶11之間連接VOCs吸附裝置10。

實(shí)施例2：

實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于，當(dāng)設(shè)置在管道內(nèi)的三通閥6的6a端與6c 端連通且6b關(guān)閉，三通閥12的12a端口與12c端口連通且12b關(guān)閉，三通閥20的20a端與20c端連通且20b關(guān)閉，輔助電加熱器2開(kāi)啟，管道加熱器9關(guān)閉、空氣冷卻器14關(guān)閉時(shí)，構(gòu)成掃氣氣路，具體如下：

在液氮儲(chǔ)罐1內(nèi)裝置輔助電加熱器2，在開(kāi)關(guān)閥4與三通閥6的6a端之間的管道上連接熱電偶5，與三通閥6的6c 端連通的管道上依次安裝有氣體流量計(jì)7、循環(huán)離心風(fēng)機(jī)8、管道加熱器9和熱電偶11， VOCs吸附裝置10通過(guò)不銹鋼軟管與管道加熱器9和熱電偶11連接。熱電偶11設(shè)置在與三通閥12的12a端連通的管道上。與三通閥12的12c端連通的管道上依次連接VOCs傳感器13、空氣冷卻器14、熱電偶15和液氮冷凝器16。與三通閥20的20c端連通的管道上安裝有用于吸附VOCs氣體的活性碳罐21，該管道與大氣連通，形成掃氣氣路。由輔助電加熱器2加熱液氮后產(chǎn)生的氮?dú)饨?jīng)液氮儲(chǔ)罐1的氣體出口進(jìn)入上述排氣氣路內(nèi)使管道內(nèi)氧氣被吹掃排空，并經(jīng)活性碳罐21出口排入大氣。在活性碳罐21的輸出端設(shè)置有用于檢測(cè)經(jīng)活性碳罐吸附后排出氧氣濃度的氧氣傳感器22和排出VOCs氣體濃度的VOCs傳感器23。該過(guò)程主要目的是將氣路中的氧氣吹掃排空，同時(shí)利用活性碳罐21對(duì)吹掃出去的VOCs進(jìn)行吸附，以免造成二次污染。當(dāng)氧傳感器22測(cè)得的氧含量低于設(shè)定值時(shí)，車(chē)載式冷凝回收系統(tǒng)完成掃氣工作，進(jìn)入升溫脫附模式。

當(dāng)設(shè)置在管道上的三通閥6的6b端口與6c端口連通且6a端關(guān)閉，三通閥12的12a端口與12b端口連通且12c端關(guān)閉，三通閥20的20a端與20c端連通且20b端關(guān)閉，輔助電加熱器2關(guān)閉，管道加熱器9開(kāi)啟、空氣冷卻器14關(guān)閉、開(kāi)關(guān)閥19閉合、開(kāi)關(guān)閥17關(guān)閉的情況下，構(gòu)成升溫脫附回路，具體結(jié)構(gòu)如下：

與三通閥6的6c端連通的管道上依次設(shè)置有循環(huán)離心風(fēng)機(jī)8、管道加熱器9、VOCs吸附裝置、電熱偶11和三通閥12，與三通閥12的12a端連通的管道上連接有熱電偶11，三通閥12的12b端與三通閥6的6b端之間的管道連通，形成升溫脫附回路，管道內(nèi)的氣體被管道加熱器9加熱，使VOCs吸附裝置中的VOCs氣體實(shí)現(xiàn)升溫?zé)崦摳?。?chē)載式冷凝回收系統(tǒng)處于升溫脫附模式時(shí)，氮?dú)庠谏郎孛摳交芈分忻芊庋h(huán)加熱，而減少了氮?dú)獾氖褂昧俊．?dāng)?shù)獨(dú)馍郎夭⒈３衷谠O(shè)定的溫度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)吸附裝置中VOCs的熱脫附，該過(guò)程運(yùn)行一段時(shí)間后，車(chē)載式冷凝回收系統(tǒng)完成升溫脫附工作，進(jìn)入冷凝回收模式。

當(dāng)設(shè)置在管道內(nèi)的三通閥6的6a端與6c 端連通且6b端關(guān)閉，三通閥12的12a端口與12c端口連通且12b端關(guān)閉，三通閥20的20a端與20b端連通且20c端關(guān)閉，輔助電加熱器2關(guān)閉，循環(huán)離心風(fēng)機(jī)8開(kāi)啟，管道加熱器9關(guān)閉、空氣冷卻器14開(kāi)啟、開(kāi)關(guān)閥17開(kāi)啟、氮液循環(huán)泵18啟動(dòng)，開(kāi)關(guān)閥19閉合，開(kāi)關(guān)閥25啟動(dòng)的情況下構(gòu)成冷凝回收回路，具體結(jié)構(gòu)如下：

在液氮儲(chǔ)罐1的氣體輸出端連接有壓力表3。與液氮儲(chǔ)罐1的氣體輸出端連通的管道上依次設(shè)置有開(kāi)關(guān)閥4、熱電偶5及三通閥6，與三通閥6的6c端連通的管道上依次連接氣體流量計(jì)7、循環(huán)離心風(fēng)機(jī)8、管道加熱器9、與熱電偶11和三通閥12，其中，VOCs吸附裝置10通過(guò)不銹鋼軟管連接于管道加熱器9與熱電偶11之間。

與三通閥12的12a端連通的管道上連接熱電偶11，與三通閥12的12c端連通的管道上依次連接有VOCs傳感器13、空氣冷凝器14、熱電偶15、液氮冷凝器16和三通閥20，三通閥20的20b端與液氮儲(chǔ)罐1的氣體輸入端之間的管道上依次連接由熱電偶24和開(kāi)關(guān)閥25。液氮儲(chǔ)罐1的液體輸出端與液氮冷凝器16之間的管道上依次連接有液氮循環(huán)泵18和開(kāi)關(guān)閥17。

升溫脫附過(guò)程中產(chǎn)生的含VOCs高溫氮?dú)猓扔煽諝饫鋮s器14進(jìn)行一級(jí)冷卻。而液氮儲(chǔ)罐1中的液氮由液氮循環(huán)泵18經(jīng)開(kāi)關(guān)閥17泵入到液氮冷凝器16，與空氣冷卻器14排出的氣體進(jìn)行二級(jí)深度冷凝后回流至液氮儲(chǔ)罐1。經(jīng)過(guò)兩級(jí)冷凝后，升溫脫附氮?dú)庵械腣OCs可完全冷卻液化，并積液于液氮冷凝器16中。冷凝去除VOCs后的氮?dú)饨?jīng)三通閥20、熱電偶24、開(kāi)關(guān)閥25回至液氮儲(chǔ)罐1，再由離心風(fēng)機(jī)8抽取驅(qū)動(dòng)，于冷凝回收回路中循環(huán)利用。當(dāng)VOCs傳感器13的濃度示數(shù)達(dá)到設(shè)定要求時(shí)，系統(tǒng)工作完成，開(kāi)啟開(kāi)關(guān)閥19可將液相VOCs收集。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。