一种UV光解废气净化系统论文和设计-李俊波

全文摘要

本实用新型提供了一种UV光解废气净化系统，包括UV光解装置、活性炭除味装置、除苯液喷淋塔、气雾分离器、吸附风机、烟囱和控制柜；除苯液喷淋塔进气口用于和工业废气出口连通，除苯液喷淋塔出气口和气雾分离器进气口连通，气雾分离器出气口和UV光解装置进气口连通，UV光解装置出气口和活性炭除味装置进气口连通，活性炭除味装置出气口和吸附风机连通，烟囱和吸附风机连通；除苯液喷淋塔、气雾分离器、UV光解装置、活性炭除味装置和吸附风机分别和控制柜连接，通过控制柜对上述装置分别进行控制。通过该净化系统，能够有效净化工业废气中的苯、甲苯和二甲苯，企业的前期投资成本较低，且净化后的气体能够持续达标。

主设计要求

1.一种UV光解废气净化系统，包括UV光解装置和活性炭除味装置，其特征在于：还包括除苯液喷淋塔和吸附风机，除苯液喷淋塔进气口用于和废气出口连通，除苯液喷淋塔出气口和UV光解装置进气口连通，UV光解装置出气口和活性炭除味装置进气口连通，活性炭除味装置出气口和吸附风机连通。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种UV光解废气净化系统，其特征在于，所述除苯液喷淋塔内沿竖直方向从下往上间设有三个喷淋装置，喷淋装置包括安装滤网、溶液管道、填料层和多个喷头，溶液管道安装在安装滤网底部，填料层铺设在安装滤网上表面，喷头均匀布置在溶液管道上且喷头朝下。

3.根据权利要求2所述的一种UV光解废气净化系统，其特征在于，除苯液喷淋塔进气口设于塔身侧壁下部，除苯液喷淋塔出气口设于塔身顶部。

4.根据权利要求3所述的一种UV光解废气净化系统，其特征在于，所述除苯液喷淋塔内底部为斜面，斜面和水平面的倾斜角度为3°～10°。

5.根据权利要求1所述的一种UV光解废气净化系统，其特征在于，还包括气雾分离器，用于将气体和水雾分离，气雾分离器连接在除苯液喷淋塔出气口和UV光解装置进气口之间。

6.根据权利要求5所述的一种UV光解废气净化系统，其特征在于，还包括控制柜，所述除苯液喷淋塔、气雾分离器、UV光解装置、活性炭除味装置和吸附风机分别和控制柜连接。

7.根据权利要求1所述的一种UV光解废气净化系统，其特征在于，所述活性炭除味装置内设有过滤棉和多个活性炭吸附模块，过滤棉安装在活性炭除味装置进气口处。

8.根据权利要求1所述的一种UV光解废气净化系统，其特征在于，还包括烟囱，烟囱和吸附风机连通。

9.根据权利要求8所述的一种UV光解废气净化系统，其特征在于，所述烟囱采用钢铁制成，烟囱竖直安装在地面上，在烟囱顶部安装有避雷针。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及工业废气净化领域，具体涉及一种UV光解废气净化系统。

背景技术

工业废气，是企业厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中产生的各种排入空气的含有污染物气体的总称，包括氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物H2S、VOC类，苯、甲苯和二甲苯等。工业废气排入大气，会污染空气，这些物质还可能通过不同的途径呼吸道进入人的体内，影响人的健康。

UV光解即紫外光照射技术，通过紫外灯管产生的170nm光谱与184.9nm光谱对废气成分进行照射，可以裂解废气中细菌的分子键，破坏细菌的核酸(DNA)，同时分解废气中的氧分子产生游离氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧，利用臭氧对废气进行氧化分解，主要用于杀菌、消毒等工况。

针对工业废气，目前有以下几种净化方式：1、UV光解技术+活性炭净化；2、直接高温焚烧TO；3、蓄热高温焚烧RTO；4、蓄热催化燃烧RCO(3、4前端可以采用沸石转轮进行浓缩)。目前，我国大多数地区的中小企业一直在采用第一种净化方式，因为前期投资成本低，但是这种方式很难持续达标，主要是很多化工、喷涂行业里的苯系物无法达标分解或降解，例如，苯、甲苯和二甲苯，而且活性炭饱和后二次危废的处置成本也高。第二种和第三种、第四种净化方式虽然完全达标，但是前期投入成本很高，一般的企业无法承受成本。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是：设计一种UV光解废气净化系统，能够有效净化工业废气中的苯、甲苯和二甲苯，企业的前期投资成本较低，且净化后的气体能够持续达标。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种UV光解废气净化系统，包括UV光解装置和活性炭除味装置，还包括除苯液喷淋塔和吸附风机，除苯液喷淋塔进气口用于和废气出口连通，除苯液喷淋塔出气口和UV光解装置进气口连通，UV光解装置出气口和活性炭除味装置进气口连通，活性炭除味装置出气口和吸附风机连通。

进一步地，所述除苯液喷淋塔内沿竖直方向从下往上间设有三个喷淋装置，喷淋装置包括安装滤网、溶液管道、填料层和多个喷头，溶液管道安装在安装滤网底部，填料层铺设在安装滤网上表面，喷头均匀布置在溶液管道上且喷头朝下。

进一步地，除苯液喷淋塔进气口设于塔身侧壁下部，除苯液喷淋塔出气口设于塔身顶部。

进一步地，所述除苯液喷淋塔内底部为斜面，斜面和水平面的倾斜角度为3°～10°。

进一步地，还包括气雾分离器，用于将气体和水雾分离，气雾分离器连接在除苯液喷淋塔出气口和UV光解装置进气口之间。

进一步地，还包括控制柜，所述除苯液喷淋塔、气雾分离器、UV光解装置、活性炭除味装置和吸附风机分别和控制柜连接。

进一步地，所述活性炭除味装置内设有过滤棉和多个活性炭吸附模块，过滤棉安装在活性炭除味装置进气口处。

进一步地，还包括烟囱，烟囱和吸附风机连通。

进一步地，所述烟囱采用钢铁制成，烟囱竖直安装在地面上，在烟囱顶部安装有避雷针。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型公开的UV光解废气净化系统，通过除苯液喷淋塔来对工业废气中的苯系物进行高效去除，苯系物主要包括苯、甲苯和二甲苯，可以将400mg\/m^{3<\/sup>以下的三苯物质有效地吸收，去除率分别是：苯为80％，甲苯为80％，二甲苯为90％以上，这样就减小了UV光解装置和活性炭除味装置的净化压力，缓解了活性炭的饱和时间。通过该净化系统，能够有效净化工业废气中的苯、甲苯和二甲苯，企业的前期投资成本较低，且净化后的气体能够持续达标。}

附图说明

图1为本发明实施例中的UV光解废气净化系统的系统框图；

图2为本发明实施例中除苯液喷淋塔的结构示意图；

图3为本发明实施例中气雾分离器的结构示意图；

图4为本发明实施例中UV光解装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中活性炭除味装置的结构示意图；

图6为本发明实施例中吸附风机和烟囱的结构示意图；

图7为本发明实施例中控制柜示意图；

图8为本发明实施例中的UV光解废气净化的步骤流程图；

图9为本发明实施例中柠檬酸钠溶液浓度影响甲苯吸收效率的曲线图；

图10为本发明实施例中工业废气进风量不同影响三苯吸收效率的曲线图；

图11为本发明实施例中工业废气进气浓度影响三苯吸收效率的曲线图；

图12为本发明实施例中部分化学分子的结合能列表。

附图标记：

1、安装滤网；2、溶液管道；3、填料层；4、喷头；5、除苯液喷淋塔进气口；6、除苯液喷淋塔出气口；7、排液口；8、斜面；9、除苯液；10、气雾分离器进气口；11、气雾分离器出气口；12、UV光解装置进气口；13、UV光解装置出气口；14、活性炭除味装置进气口；15、活性炭除味装置出气口；16、过滤棉；17、活性炭吸附模块；18、吸附风机；19、烟囱；20、避雷针；21、触摸屏。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例：

参照图1～图7，一种UV光解废气净化系统，包括UV光解装置、活性炭除味装置、除苯液喷淋塔、气雾分离器、吸附风机、烟囱和控制柜。除苯液喷淋塔进气口5用于和工业废气出口连通，除苯液喷淋塔出气口6和气雾分离器进气口10连通，气雾分离器出气口11和UV光解装置进气口12连通，UV光解装置出气口13和活性炭除味装置进气口14连通，活性炭除味装置出气口15和吸附风机18连通，烟囱19和吸附风机连通。除苯液喷淋塔、气雾分离器、UV光解装置、活性炭除味装置和吸附风机分别和控制柜连接，通过控制柜的触摸屏21对上述装置分别进行控制。

上述UV光解废气净化系统的工作过程如下：

含有苯、甲苯和二甲苯的工业废气从除苯液喷淋塔进气口进入除苯液喷淋塔，在除苯液喷淋塔内沿竖直方向从下往上间设有三个喷淋装置，喷淋装置包括安装滤网1、溶液管道2、填料层3和多个喷头4，溶液管道安装在安装滤网底部，填料层铺设在安装滤网上表面，喷头均匀布置在溶液管道上且喷头朝下，喷头喷洒除苯液9，除苯液会吸收工业废气中的苯、甲苯和二甲苯；去除三苯物质后的工业废气经气雾分离之后，再用UV光解装置对废气进行光解，然后再用活性炭除味装置去除废气中的异味，最后通过吸附风机和烟囱排放到大气中。

具体实施时，将除苯液喷淋塔进气口设于塔身侧壁下部，除苯液喷淋塔出气口设于塔身顶部；除苯液喷淋塔内底部设为斜面8，斜面和水平面的倾斜角度为3°～10°，优选5°；在塔身侧壁底部还设有排液口7，用于排出废液；在活性炭除味装置内设有过滤棉16和多个活性炭吸附模块17，过滤棉安装在活性炭除味装置进气口处；烟囱采用钢铁制成，烟囱竖直安装在地面上，在烟囱顶部安装有避雷针20。UV光解装置主要包括微波发生器、离子臭氧发生器、控制箱、中效过滤、二氧化钛光触媒和外箱体。UV光解的原理如下：利用特制的高能高臭氧UV紫外线光束照射有机气体及空气中的氧分子，裂解有机气体的分子键，并分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，UV+O2→O-+O＊(活性氧)O+O2→O3(臭氧)。游离状态的污染物分子与臭氧氧化结合成小分子无害或低害的化合物，如CO2、H2O等。从而达到净化气体的效果。净化能力可达99％。

反应工程式：1、UV+高分子有机物→低分子有机物

2、UV+空气(O2)→O3

3、低分子有机物+O3→CO2+H2O+N2

参照图8，一种UV光解废气净化方法，包括以下步骤：

S1：将工业废气送入除苯液喷淋塔，通过喷淋装置去除工业废气中的苯、甲苯和二甲苯；

S2：用气雾分离器对除苯后的工业废气进行气雾分离，并将分离后的工业废气送入UV光解装置；

S3：通过UV光解装置对除苯后的工业废气进行UV光解，并将UV光解后的气体送入活性炭除味装置；

S4：通过活性炭除味装置去除光解后气体中的异味，然后通过吸附风机和烟囱进行排放。

其中，喷淋装置喷淋的除苯液为废机油、柠檬酸钠溶液和乙酸钠溶液中的一种，优选柠檬酸钠溶液。废机油、柠檬酸钠和乙酸钠对三苯废气的吸收效果最好，但是废机油成分复杂，再生处理难度较大；柠檬酸和乙酸钠吸收液成分少，再生难度比较小；而乙酸钠的吸收效果没有柠檬酸钠高，所以最终选定柠檬酸钠作为添加剂来处理三苯有机废气。

其中，柠檬酸钠溶液的浓度为1％～15％。参照图9，可以看出柠檬酸钠溶液的浓度越高，三苯的吸收效果越好，0％、l％、3％的柠檬酸钠溶液吸收效果最高只有47％、54％、61％，而5％、8％和10％的柠檬酸钠溶液平均吸收效果为72.8％、73.2％和74％。单从吸收效果来考虑，10％的柠檬酸钠溶液是最理想的，但是从吸收剂的成本和吸收效果上来综合考虑，5％的柠檬酸钠溶液是最理想的。

参照图10，可以看出，把三苯废气的进气风量改为20L\/min，其他试验条件不变的情况下，甲苯的去除率随进气量的减小而增加。5％柠檬酸钠溶液对三苯废气的去除率分别是：苯为82.53％，甲苯为85.55％，二甲苯为100％。三苯废气的进气风量对吸收效率有显著的影响，风量越小，吸收效率越好。因为风量越小，三苯废气在吸收反应塔的停留时间越长，也就是废气与吸收液的接触时间长，有利于吸收液对三苯废气的吸收。

其中，工业废气的进气浓度为100mg\/L～400mg\/L。参照图11，可以看出，随着进气浓度的升高，吸收效率越好，但是浓度增加到500mg\/m3的时候，吸收效率反而降低。产生这种现象的可能是：溶剂在吸收液体的过程存在着气膜控制，当浓度过高时，溶剂吸收气体就不受气膜控制了。

参照图2，喷淋装置包括安装滤网、溶液管道、填料层和多个喷头，溶液管道安装在安装滤网底部，填料层铺设在安装滤网上表面，喷头均匀布置在溶液管道上且喷头朝下。填料层为Q-PAC填料或者NCPAC填料。填料也是影响吸收效率的一个重要因素，填料越小，吸收效果越好。这种现象可能是因为：增大填料的直径，而使填料与吸收液的接触表面积减少，从而使去除率下降。

其中，柠檬酸钠溶液的PH值为6～9。柠檬酸钠溶液的pH值对吸收效率有一定的影响，pH值或高或都降低柠檬酸钠对三苯废气的去除，pH值为7～8之间的去除率最好。

其中，除苯液喷淋塔的工况温度为5摄氏度～15摄氏度，温度对吸收效率有显著的影响温度越高，吸收效率越低。

具体实施时，紫外线波长主要为170nm及184.9nm，光子能量分别为742KJ\/mol和647KJ\/mol。要裂解切断污染物质分子的分子键，就要使用发出比污染物质分子的结合能强的光子能。参照图12，列出了主要的化学分子的结合能。由图12中可知，大多数化学物质的分子结合能比170nm及184.9nm波长紫外线的光子能量低，所以，本UV高效光解净化器能分解除碳，钙，金属外的大多数化学物质。

上述UV光解废气净化方法的优势：

a、高效除恶臭：能高效去除挥发性有机物(VOC)、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物，以及各种恶臭味，脱臭效率最高可达99％以上，脱臭效果大大超过国家1993年颁布的恶臭污染物排放标准(GB14554-93)和1996年颁布的《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)。

b、无需添加任何物质：只需要设置相应的排风管道和排风动力，使恶臭\/工业废气通过本设备进行分解净化，无需添加任何物质参与化学反应。

c、适应性强：UV高效光解净化器可适应高浓度，大气量，不同工业废气物质的脱臭、净化处理，可每天24小时连续工作，运行稳定可靠。

d、运行成本低：UV高效光解净化器无任何机械动作，无噪音，无需专人管理和日常维护，只需作定期检查，本设备能耗低，设备风阻极低＜50pa,可节约大量排风动力能耗。

e、无需预处理：有机气体无需进行特殊的预处理，如加温、加湿等,设备工作环境温度在摄氏-30℃－95℃之间，湿度在30％－98％、PH值在2-13之间均可正常工作。

f、设备占地面积小，自重轻：适合于布置紧凑、场地狭小等特殊条件，设备占地面积＜1.2平方米\/处理10000m3\/h风量。

g、优质进口材料制造：防火、防腐蚀性能高，设备性能安全稳定，采用不锈钢材质，设备使用寿命在十五年以上。

h、环保高科技专利产品：采用国际上最先进技术理念，通过专家及我公司工程技术人员长期反复的试验，开发研制出的，具有完全自主知识产权的高科技环保净化产品可彻底分解工业废气中有毒有害物质，并能达到完美的脱臭、净化效果，经分解后的工业废气，可完全达到无害化排放，不产生二次污染，同时达到高效消毒杀菌的作用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的保护范围当中。

设计图

一种UV光解废气净化系统论文和设计

一种UV光解废气净化系统论文和设计-李俊波

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