旋转式气体吸附装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种旋转式气体吸附装置，包括具有多孔吸附结构的滚轮、用以将所述滚轮至少分隔为吸附区和脱附区的密封构件，所述密封构件位于所述滚轮的一侧并与滚轮的表面紧密接触，以构成围绕所述脱附区的密封空间，所述滚轮脱附区附近还进一步设置有一脱附面积调节装置，使得能够流经脱附气体的脱附区的面积可调。

Rotary gas adsorption device and its control method

The invention provides a rotary gas adsorption device, including roller, porous adsorption structure for separating the roller at least for adsorption desorption zone area and the sealing member, one side of the sealing member is positioned on the roller and roller surface and close contact with the sealed space around the the desorption, the desorption area near the roller is further provided with a desorption area adjusting device, which can flow through the desorption gas desorption area can be adjusted.

【技术实现步骤摘要】
旋转式气体吸附装置及其控制方法
本专利技术涉及废气处理领域，具体涉及一种含VOC成份的气体吸附和处理装置。
技术介绍
在半导体领域和化工领域存在许多会产生挥发性有机气体(VOC)的生产工艺，如半导体领域中需要涂覆的光刻胶，化工领域中油漆的制造和喷涂中均会产生大量的VOC。这些气体气味难闻，而且大量吸入人体危害身体健康，所以需要及时的处理。但是由于这些气体在空气中浓度很低，部分领域只有约15ppm，甚至更低，必须浓缩后才能进一步的处理。现有技术中最常见的是采用如图1所示的旋转式气体吸附装置，该吸附装置包括一个由多孔材料制成的滚轮20，其中多孔材料可以是由陶瓷材料或者活性炭等制成。一个固定的密封构件将转动中的滚轮2分隔为互相隔离的吸附区、脱附区和冷却区域，其中密封件由多个径向的密封条和位于滚轮外围的弧形密封条共同构成。一个处理气体管道一端通过一个风阀12连接到会产生VOC气体的施工空间，处理气体管道内设置有一个处理风机10，推动大量待处理气体以第一流量F1快速流入滚轮的第一端的吸附区，随后VOC成份被滚轮中的多孔材料表面吸附固定在滚轮中，处理后的清洁气体通过滚轮的第二端流出处理气体管道，被送回原有施工空间，使得施工空间内的空气质量满足工作人员需求。其中处理风机还将小部分处理气体分流并以第二流量F2送入一个冷却管道作为冷却气体，冷却气体管道通过一个第一密封端口将冷却气体送入滚轮，滚轮上被第一密封端口所围绕而构成滚轮上的冷却区域26，其中第一密封端口包括两个放射状的密封条27、25以及位于滚轮外缘的圆弧形密封条，这几个密封条围绕构成一个扇形的密封开口。这些密封条在靠近滚轮表面处包括一个与滚轮吸附材料紧贴的耐热弹性材料，如硅胶以减少高温气体的泄露。冷却气体管道还包括一个与第一密封端口相同的第二密封端口位于滚轮的第二端。用室温的冷却气体穿过冷却区域26后被加热到一定温度，如100-120度后经过第二密封端口排出滚轮并被送入脱附(regeneration)气体管道。脱附气体管道内设有一个脱附风机50用于驱动脱附气体流入吸附满VOC气体成份的滚轮20。脱附气体管道内还设置有一个加热装置30用于加热来自冷却气体管道的经过预加热的冷却气体，使得脱附气体的温度达到200-210度。加热后的脱附气体通过一个与所述第、第二密封端口类似的扇形的第四密封端口进入滚轮20的第二端表面，通过高温脱附气体加热第四密封端口围绕而成的脱附区24，脱附气体流入滚轮的脱附区24，加热脱附区中的多孔材料同时使得吸附在多孔材料表面的VOC成份吸热挥发，被脱附气体带走，滚轮也得到脱附可以在旋转到吸附区时再次进行吸附。富含VOC成份的脱附气体会经过位于滚轮的第一端的第三密封端口流出。其中第三密封端口具有与第四密封端口相同的结构并且与滚轮第一端表面紧贴，以防止脱附气体向外泄露，该第三密封端口与第一密封端口结构相同，包括两个放射状的密封条23、25和位于外部的圆弧形密封条。最终含有高浓度VOC成份的废气被一个排气装置40排出到外部或其它废气处理装置进行进一步处理。一个驱动装置驱动滚轮20慢慢旋转，第一～第四密封端口扫过滚轮20两端所有表面，使得滚轮20上所有区域轮流实现气体吸附-脱附-滚轮冷却这样的循环，由于待处理气体的流量F1远大于冷却气体/脱附气体的流量F2，所以最后排出的废气中VOC浓度也相对待处理气体的增大到原来的F1/F2倍，典型的为20倍，最终实现对VOC气体的浓缩。如图2所示为图1中A处的侧视图，其中位于滚轮第二端的三个密封条27’、25’、23’共同构成第二和第四密封端口，27’、25’、23’三个密封条与位于滚轮第一端的27、25、23位置对应。脱附区24的两个密封条25’和23’互相在滚轮中心的旋转轴处相连，形成夹角θ1，冷却区域26的两个密封条27’和25’同样在滚轮中心的旋转轴处相连形成夹角θ2。夹角θ1、θ2的选择是需要精确计算的，因为夹角过大会导致脱附区和冷却区域的面积很大需要更高功率才能使得脱附区的多孔材料升温到足够温度，冷却区域也需要更多流量的冷却气体才能冷却更大面积的多孔材料，而冷却气体流量一旦变大则后端的加热装置必须要更高的功率才能使脱附气体温度达到200度。进一步的还会导致吸附区面积变小，气体处理量下降。而仅仅减小上述夹角θ1、θ2而不改变加热功率或转速也会导致脱附区中的多孔材料尚未达到脱附温度就被旋转到后续的冷却区域进行冷却了，无法实现本专利技术基本功能。所以经过长期测试，现有技术中普遍选用的夹角θ1、θ2都固定在了最佳的30度，这样使得加热功率不是太大，同时能保证滚轮能够顺利的脱附。除此之外其它多个参数，也具有相对固定的值，如浓缩比也就是F2/F1为20倍；转速V设定值V0为6转/小时，加热功率P0可以根据流入加热装置气体的流量F1和目标温度210度换算得到。所以，现有技术已经有了相对稳定的初始设定值：预设功率P0、预设转速V0、θ1的预设角度θ10和预设脱附气体流量F10，这些参数由滚轮本身的硬件特性决定，在不改变滚轮特性的情况下这些参数只能作小范围优化无法实现大幅度的改变。图3所示为参数设定选用上述预设值时脱附和冷却区域不同方位角上的温度分布示意图，其中横轴以密封条23’为起点，θ1的角度选取与θ2相同均为θ10，θ10为30度；纵轴为温度T，其中Ta表示大气温度(20度)，Tr表示能够脱附所有VOC气体的最低温度(180度)，Th表示加热装置的输出的脱附气体的温度(200-210度)。从图中可以看到对于加热功率为P0，脱附气体流量F2为F20，脱附区对应角度为θ10的扇形区域，同时以V0速度连续转动的滚轮来说从密封条23’到密封条27’之间不同方位角上的温度分布曲线是基本线性变化的。靠近密封条23’由于刚通过旋转进入能够被脱附气体加热的区域所以温度接近室温，随着滚轮缓慢转动脱附气体长时间加热滚轮，越靠近密封条25’滚轮上的温度越高。由于脱附气体是从滚轮的第二端(A端)流入，再在滚轮第一端(B端)流出的，所以位于两端的滚轮温度也存在差距，A端的温度首先在Pa位置处达到温度Tr，此时滚轮20位于B端多孔材料温度还远低于Tr，所以需要继续利用高温脱附气体加热直到B端也在Pb位置处达到Tr，维持B端温度Tr以上足够时间后实现对B端VOC成份的脱附。刚完成脱附的滚轮区域继续旋转经过密封条25’进入后续的冷却区域，滚轮A端和B端在冷却气体的连续冷却下温度逐渐下降，直到温度降低到适合再次进入吸附区进行VOC气体吸附。上述旋转式气体吸附装置能够很好的完成对施工空间的空气净化，但是还是存在严重的缺陷，能源消耗过大，其中大量的能量被用来加热脱附气体，所以运行成本高昂。为了减少旋转式气体吸附装置的功率消耗，最直接的方法是减少加热器加热功率，同时需要相应的减少脱附气体的流量以保证流入脱附区24的气体的温度仍然能够维持在足够高如TH，能够脱附滚轮上的各种VOC气体成份。下面以流量减为F20/2、功率减为P0/2同时转速V0不变为例也说明这种方案的运行结果。如图4所示为同步降低加热功率、脱附气体流量时脱附和冷却区域不同方位角上的温度分布示意图，图中可见由于实际通过脱附气体输入的热量减少了一半所以滚轮上的材料升温速度明显减小，滚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转式气体吸附装置，包括：具有多孔吸附结构的滚轮、用以将所述滚轮至少分隔为吸附区和脱附区的密封构件，所述密封构件与滚轮的表面紧密接触，以构成围绕所述脱附区的密封空间；脱附气体管道，与所述密封构件相连通，使得脱附气体流过所述滚轮上的脱附区；脱附区调节装置，用于调节能够流入脱附气体的脱附区面积，使得能够流入脱附气体的脱附区面积可变。

【技术特征摘要】
1.一种旋转式气体吸附装置，包括：具有多孔吸附结构的滚轮、用以将所述滚轮至少分隔为吸附区和脱附区的密封构件，所述密封构件与滚轮的表面紧密接触，以构成围绕所述脱附区的密封空间；脱附气体管道，与所述密封构件相连通，使得脱附气体流过所述滚轮上的脱附区；脱附区调节装置，用于调节能够流入脱附气体的脱附区面积，使得能够流入脱附气体的脱附区面积可变。2.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置为可活动地配置在所述脱附区附近的一气体遮挡元件，用以至少部分地遮挡所述脱附区，使得能够流经脱附气体的脱附区的面积减少；所述气体遮挡元件可以在不同位置之间移动，使得能够流经脱附气体的脱附区域的面积或位置相应变化。3.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置由耐高温的弹性材料制成。4.如权利要求2所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置至少部分地嵌入所述脱附区所形成的密封空间，并且所述脱附区调节装置的至少部分表面与所述滚轮的表面紧贴。5.如权利要求2所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置与所述滚轮的表面之间还设置有一弹性密封元件，以阻止脱附气体流入所述脱附区调节装置与所述滚轮之间的区域。6.如权利要求2所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置为可拆卸地或不可拆卸地配置在所述脱附区附近。7.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区的密封构件整体呈一扇形，包括一对径向密封条和呈弧形状的外周密封条，所述脱附区调节装置为一整体呈一扇形的板体，至少部分地覆盖由所述径向密封条和外周密封条所包围的区域。8.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附气体管道与所述密封构件形状匹配，并且互相气体连通，所述脱附区调节装置为可拆卸地配置在所述脱附气体管道上。9.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置同时作用为一密封元件，其由耐高温的弹性材料制成，所述脱附区调节装置的表面与所述滚轮的表面直接接触。10.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，构成所述脱附区的密封构件包括不可动部分和可动部分，其中所述可动部分的密封构件构成所述脱附区调节装置，其可沿滚轮的表面相对移动，以使所述脱附区域的面积可调。11.如权利要求11所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述可动部分的密封构件进一步与一隔板刚性连接，以使该可动部分的密封构件可同所述隔板一起移动。12.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述可动部分的密封构件进一步与一隔板柔性连接，所述可动部分的密封构件可沿滚轮表面移动，所述隔板保持位置不变。13.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述脱附区调节装置为设置在所述脱附气体管道内的隔板，所述隔板将所述脱附气体管道分隔为互相隔离的至少两个子气体通道，其中每一个子气体通道均允许脱附气体流通并到达所述脱附区。14.如权利要求13所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述隔板为可活动地设置在所述脱附气体管道内，并且其位置可调，以实现某一子气体通道输送的加热气体在滚轮上形成的脱附区域面积的改变。15.如权利要求13所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，所述旋转式气体吸附装置还包括一脱附气体供应装置，其包括一加热装置，所述脱附气体供应装置可选择地向所述至少两个以上子气体通道的至少一个或全部子气体通道输送加热气体，用于将加热气体经一个或多个子气体通道输送到具有多孔吸附结构的滚轮内部。16.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述加热气体供应装置与所述脱附气体管道之间设置一选择阀门，所述选择阀门可选择性地将加热气体输送到至少一子气体通道。17.如权利要求1所述的旋转式气体吸附装置，其特征在于，还包括控制器，用于根据所述脱附面积的变化来调整和控制旋转式气体吸附装置的运行参数，所述运行参数包括滚轮的转速，待处理气体的流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹志尧，周品良，张任戎，范文远，周宁，刘汝春，张宜东，罗力，
申请(专利权)人：中微惠创科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31