[发明专利]间歇式低浓度挥发性有机物的吸附浓缩系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于油烟排放特性的间歇式低浓度VOCs吸附浓缩系统以及吸附浓缩方法，系统包括吸附风机、高效过滤器、一个以上冷却式吸附床、冷风风机和脱附风机，方法包括：抽吸油烟并过滤掉其中颗粒物，在冷却式吸附床吸附VOCs的同时冷却以提高其吸附容量，在吸附完成后加热以使VOCs解吸，从而得到高浓度、高温度、低风量的气体。本发明采用高效过滤器消除了颗粒物对冷却式吸附床的吸附能力的不良影响，采用疏水性分子筛降低了水分对VOCs的吸附竞争性，同时采用冷风风机提高了冷却式吸附床的吸附容量，能够得到高浓度、高温度、低风量的富含VOCs气体，大幅地提高了油烟中VOCs的清除效率，提高后续VOCs热氧化的燃烧效率，降低燃烧的成本与运行费用。

技术领域

本发明属于厨房油烟中挥发性有机物的处理技术领域，涉及一种用于油烟中挥发性有机物的吸附浓缩系统。

背景技术

食物的烹饪过程会产生200多种挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)，这会对生态系统和居民健康造成了严重威胁，因为烹饪烟气释放的VOCs在强光下与空气中的氮氧化物反应可能形成光化学烟雾，导致二次污染，而且烹饪过程中产生的VOCs也会对大气臭氧的表层产生显著影响；另外，烹饪过程产生的VOCs含有多种致癌物质，对人类健康造成严重影响。因此，治理烹饪油烟中的VOCs具有重要的意义。

无论是商业厨房的油烟还是住宅的集中排烟，其主要特点均为：风量大、VOCs浓度低、含有油性颗粒物和水分、排放时间不连续。目前除油烟的技术分为物理法和化学法，其中物理法包括：机械分离法、洗涤法、静电法、过滤法、吸附法等；化学法包括：热氧化法、催化氧化法等。只有热氧化法和催化氧化法等能完全去除VOCs，但是由于油烟风量大和VOCs浓度低的特点，采用上述方法将大大增加运行费用，因此，需对先对油烟VOCs进行浓缩，然后再去除。然而，现阶段针对大风量低浓度的有机废气(VOCs)的吸附浓缩方法例如沸石转轮、活性炭吸附箱等的浓缩比仅为10左右，难以满足厨房油烟的浓缩要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明基于吸附原理并结合厨房油烟的排放特性而提出一种基于油烟排放特性的间歇式低浓度挥发性有机物的吸附浓缩系统，其能够吸附和浓缩油烟中挥发性有机物，特别适用于具有低浓度VOCs的大风量油烟。该油烟的风量为15000m³/h(约30户)，其含有的VOCs的浓度最高仅为5ppm(约为18mg/m³)。本发明的吸附浓缩系统能够将大风量低浓度VOCs浓缩为小风量高浓度VOCs，浓缩比可达255，脱附风量仅为200m³/h。

本发明还提供了一种用于油烟中间歇式低浓度挥发性有机物的吸附浓缩方法。

本发明是基于以下考虑的：提升油烟中VOCs浓缩比的关键在于提高吸附量和脱附温度。由于脱附温度受限于能耗，不能无限提高。因此，本发明通过提高吸附床的吸附能力来提高浓缩比。除此之外，本发明充分利用厨房油烟排放的间隙性，采用超小风量脱附，大幅延长脱附时间，从而降低燃烧炉容量和负荷，并且降低了脱附阻力，节约了燃烧炉成本和燃烧运行能耗同时也降低了了脱附风机的运行能耗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于油烟排放特性的间歇式低浓度挥发性有机物的吸附浓缩系统，其包括：吸附风机、高效过滤器、至少一个冷却式吸附床、吸附出口、冷风风机、冷风出口、脱附风机和脱附出口。

其中，吸附风机对油烟提供抽吸力。

高效过滤器与吸附风机相连，用于过滤掉油烟中的颗粒物。

冷却式吸附床用于吸附过滤后的油烟中的挥发性有机物。

吸附出口用于排出吸附后的油烟。

冷风风机在吸附进行时提供用于冷却至少一个冷却式吸附床的冷风，冷风温度为室外气体温度。