旋轉輪

工程環境空氣中，有機廢氣的排除，一直是空氣處理工作的難題。旋轉輪設備，套用到有機廢氣處理工程的吸附和脫附工序中，實現吸附工序設備和脫附工序設備的一體化，將兩個工序的有效結合，做到工序連續、不間斷地自動切換。

基本介紹

• 中文名：旋轉輪
• 外文名：swiveling wheel
• 用途：工業廢氣處理

簡介

隨著人們生活水平的提高，為避開夏季炎熱的氣候，堂館建築、辦公大樓、商場超市均引進大容量中央空調。然而，長時間相對封閉的室內空調環境，在其給人們營造涼爽舒服的同時，也凝聚了能產生多項疾病的有機廢氣。工程環境空氣中，有機廢氣直接影響周邊人們生活與工作的質量，有效排除有機廢氣的設備研究，一直是環保工程技術人員探討的難題。迴旋輪設備改造套用，創出了一條既能吸附又能脫附處理有機廢氣的一體化設計的路子。

有機廢氣處理轉輪內部結構改造要求

為了使傳統的轉輪設備套用到有機廢氣處理的吸附和脫附工序中，將轉輪的內部改造成適合工序的結構。轉輪內部的密封系統均布分割為 8個、10 個、12 個或16 個區域，各區域都為單獨的脫吸附室，區域之間不連通。區域內部裝填能處理有機廢氣的吸附材料，如蜂窩碳、纖維碳或顆粒碳等。轉輪沿中軸在做緩慢連續旋轉，以保證整個過程的脫附和吸附同時進行。以均布分割為12 個區域的轉輪為例，如圖1 所示。

連續的8 個區域為吸附區域，1 個區域為脫附區域，由吸附區向脫附區方向轉動，進脫附區前的 1個區域為過渡區，出脫附區的第一個區域為過渡區，第二個區域為冷卻區。轉輪在旋轉的過程中，脫附和吸附的區域在不斷的變換。

改造後的轉輪處理有機廢氣原理

當要處理的有機廢氣進入轉輪 240℃扇形的吸附區域時，廢氣中的有機污染分子被轉輪內的吸附劑吸收，沿著旋轉方向，第一吸附區旋轉到第八吸附區時，該區域的轉輪因吸收了一定量的污染有機分子而趨向飽和；隨著轉輪的轉動，該區域經過渡區後進脫附區進行熱風脫附處理。脫附的過程，熱風同時對吸附材料進行加熱。當轉到冷卻區時，主要對吸附材料進行冷卻處理，使吸附材料恢復吸附功能。整個轉輪饒著中心軸旋轉，在脫吸附的氣體流向始終保持不變情況下，實現脫吸附區域的不間斷連續工作。

有機廢氣處理轉輪改造後各項參數的分析

設備的驅動採用變頻可調節馬達。通過調節旋轉周期T 小時，即調節吸附區域的工作時間。假定每個吸附區域的吸附時間 T吸/h，脫附時間T脫/h。以均布分割為12 區域的轉輪的結構為例，旋轉周期與脫、吸附時間之間的關係如下：

T吸=2/3T；

T脫=1/12T；

假定吸附材料吸附的飽和時間 T飽/h，吸附飽和調節係數 λ（λ=0.5～0.9）。

T飽=T吸/λ。

假定完全脫附時間 T全小時，脫附調節係數 τ（τ=0.9～0.98）。

T全=τT脫假定單區吸附材料有效吸附面積 G/m²，吸附材料厚度L/m。單周期內，有效吸附材料的體積W吸/m³，有效脫附處理的體積 W脫/m³。吸附材料飽和吸附率為η（kg/m³）。飽和吸附總量為 H飽/kg, 單周期內允許通過轉輪吸附區的有機物總量為 H允/kg。其參數的相互關係如下：

W吸=8GL；

W脫=GL;

H飽=ηW吸；

H允=λH飽。

處理廢氣吸附風量為 M（m³/h），脫附風量M1（m³/h），廢氣平均含污率 δ（kg/m³）。那么單周期內允許通過轉輪吸附區的有機物總量為 H允與處理量和旋轉周期的關係如下：H允=δMT。

適合吸附材料工作的有機廢氣的流速範圍是V_MIN（m/s）到V_MAX（m/s），假定吸附區流速為V吸（m/s）。其關係如下：

V吸=450m/GT；

V_MIN≤V吸≤V_MAX。

適合脫附流速範圍是 V1_MIN（m/s）到V1_MAX（m/s）。假定吸附區流速為 V脫（m/s）。其關係如下：

V脫=3600 M1/（GT）；

V1_MIN≤V脫≤V1_MAX。

在轉輪設備設計時，待處理廢氣的吸附風量、廢氣含污率及吸附材料飽和吸附率為定量範圍。滿足吸附的各個參數範圍的條件下，實現吸附的近飽和工作的同時，還必須滿足脫附區的完全脫附。設計時，轉輪的旋轉周期為可調節的。為保證脫吸附的平衡，必須在調節旋轉周期時，相應調節脫附的風量。滿足的參數關係如下：

M/M1=64 V吸/V脫

對於不同分區的轉輪，各個參數之間的關係不是全部一樣的。具體通過調節就可得出有關的關係式。通過上述的關係式，能夠計算出有效吸附、脫附的過風面積，吸附材料的裝填量，轉輪的旋轉周期，吸附及脫附的過風速度，脫附風量，轉輪的內外直徑，轉輪的厚度等參數的許可範圍。轉輪驅動採用變頻控制，脫附風量採用可調性的，其目的是在廢氣的總量發生變化或廢氣的濃度發生變化時，通過調節轉輪的旋轉周期來改變脫附和吸附的時間，達到脫附和吸附能連續和平衡。

有機廢氣處理轉輪的工作流程

有機廢氣經過濾後進入吸附單元，完成吸附後由吸附風機排出（見圖2）。

脫附風機帶動兩路氣，一路為乾淨空氣，還有一路為有機廢氣對冷卻區進行冷卻後，相當於加熱的廢氣。兩路氣體匯合併經加熱器加熱到脫附要求的溫度後進脫附區，對吸附材料進行脫附處理後，由脫附風機排出到燃燒室或回收單元做進一步處理。

迴旋轉輪設備套用在有機廢氣處理上的意義

從轉輪工作流程示意圖上，可以清楚看到，設備的結構比較簡單。關鍵是實現了有機廢氣處理工藝中吸附和脫附兩個單元的有效整合，不需要停機就能在吸附和脫附兩工序上進行連續的、不間斷地自動切換。不需要有備用吸附床，實現了設備的一體化。迴旋轉輪結構，目前已比較成熟，該設備易於操作，運行可靠，操控方式先進；適合處理的有機廢氣量的範圍廣，從 5000～100000m³/h 都能有效處理；設備的運行費低廉，節省能耗；可以連續長期運轉，無需更換吸附材料，機械部分也沒有經常需要更換的易損件。它的運行維護，非常簡便可靠。

通過系統分析可以確定，將迴旋轉輪設備套用到有機廢氣處理的吸附工序和脫附工序上，實現吸附工序設備和脫附工序設備的一體化。將兩個工序有效結合，做到兩工序連續、不間斷自動切換，達到設備最佳化設計的目的。真正為有機廢氣的處理，提供有效的優良設備。