沸石轉(zhuǎn)輪吸附催化燃燒廢氣處理新技術(shù)

 

目前經(jīng)常出現(xiàn)霧霾天氣，影響環(huán)境中的空氣質(zhì)量。揮發(fā)性有機物是污染環(huán)境質(zhì)量的重要因素。揮發(fā)性有機化合物種類繁多，成分復(fù)雜，性質(zhì)各異。在許多情況下，難以滿足處理要求，并且采用凈化技術(shù)不經(jīng)濟(jì)。VOCs是成分多樣、特性各異的混合氣體，主要包括苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、氯仿、三氯乙烷、二異氰酸酯(TDI)、二異氰基甲苯酯等。正常情況下，原有的單一廢氣處理模式無法滿足處理要求。VOCs的產(chǎn)生大致可分為工業(yè)企業(yè)排放、汽車尾氣排放、油品揮發(fā)、溶劑使用源、燃燒源等，因為VOCs可直接或間接危害人體健康，且污染范圍不僅在排放場所附近，還可通過氣流運動傳播到一個城市和地區(qū)。為了保護(hù)大氣環(huán)境，給我們帶來健康的生活，控制揮發(fā)性有機化合物的排放非常重要。國家也意識到控制VOCs的重要性，并相應(yīng)出臺了一系列環(huán)保政策。控制VOCs廢氣的特殊技術(shù)應(yīng)運而生，其中沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+熱風(fēng)脫附催化氧化技術(shù)是將多種廢氣同時與催化燃燒相結(jié)合的新技術(shù)。

 

蜂窩轉(zhuǎn)輪吸附+催化燃燒處理技術(shù)是日本于20世紀(jì)70年代發(fā)明的一種有機廢氣處理系統(tǒng)。吸附裝置是由分子篩、活性炭纖維或含碳材料制成的瓦楞紙板組成的蜂窩轉(zhuǎn)輪。吸附氣流和脫附氣流的流向相反，兩個過程同時進(jìn)行。這一制度是20世紀(jì)80年代初在中國引進(jìn)和復(fù)制的。但由于吸附元件(蜂窩轉(zhuǎn)輪)與關(guān)鍵部件技術(shù)上不相關(guān)，吸附脫附中的空氣竄漏問題還沒有得到根本解決，設(shè)備不穩(wěn)定，國內(nèi)使用較少，尚未推廣。

 

針對現(xiàn)有各種低濃度大風(fēng)量VOCs處理方法存在的設(shè)備投資大、運行成本高、去除效率低等問題，國內(nèi)企業(yè)開發(fā)了一種高效、安全的低VCOs濃度大風(fēng)量工業(yè)廢氣處理工藝。該方法的基本思路是采用吸附分離法對低濃度、大風(fēng)量工業(yè)廢氣中的VOCs進(jìn)行分離濃縮，對濃縮后的高濃度、小風(fēng)量污染空氣采用燃燒法進(jìn)行分解凈化，統(tǒng)稱為吸附分離濃縮+燃燒分解凈化法。蜂窩結(jié)構(gòu)的吸附轉(zhuǎn)輪安裝在分為吸附、再生和冷卻三個殼體內(nèi)，由調(diào)速電機驅(qū)動，以每小時3~8轉(zhuǎn)的速度緩慢轉(zhuǎn)輪。吸附、再生和冷卻區(qū)分別與處理空氣、冷卻空氣和再生空氣導(dǎo)管相連。此外，為了防止吸附輪圓周與外殼之間漏氣，在隔板與吸附輪之間以及吸附輪圓周與外殼之間安裝了耐高溫、耐溶劑的氟橡膠密封材料。含有揮發(fā)性有機化合物的污染空氣由鼓風(fēng)機送到吸附輪的吸附區(qū)。當(dāng)污染空氣通過車輪蜂窩通道時，VOCs被吸附劑吸附，空氣得到凈化。隨著吸附輪的轉(zhuǎn)動，接近吸附飽和狀態(tài)的吸附輪進(jìn)入再生區(qū)。在與高溫再生空氣接觸的過程中，揮發(fā)性有機化合物被脫附并進(jìn)入再生空氣，吸附輪被再生。再生后的吸附轉(zhuǎn)輪經(jīng)冷卻區(qū)冷卻后返回吸附區(qū)，完成吸附/脫附/冷卻的循環(huán)過程。該工藝再生空氣的風(fēng)量一般僅為處理后風(fēng)量的1/10，再生工藝出口空氣中的VOCs濃度濃縮至處理后空氣中的10倍，因此該工藝也稱為VOCS濃縮去除工藝。

 

1號風(fēng)機帶動含有VOCs的廢氣通過轉(zhuǎn)輪的A區(qū)，即吸附區(qū)。根據(jù)不同的日常標(biāo)準(zhǔn)，跑步巾中可以填充不同的吸附材料。a區(qū)吸附的VOCs隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動到達(dá)b區(qū)進(jìn)行脫附。吸附在轉(zhuǎn)輪上的VOCs被流經(jīng)傳熱1的高溫氣流脫附，通過傳熱2達(dá)到起燃溫度，然后進(jìn)入催化燃燒空間進(jìn)行催化氧化反應(yīng)。由于轉(zhuǎn)輪在脫附后需要吸附，在脫附區(qū)旁邊設(shè)置冷卻區(qū)C，用空氣冷卻，冷卻后的暖風(fēng)通過傳熱1變成脫附用的熱風(fēng)。在催化燃燒反應(yīng)之后，熱氣流將部分熱量傳遞給傳熱裝置2，傳熱裝置1被排放到空氣中。為了防止催化燃燒室的溫度過高，提供了第三方冷卻回路用于催化燃燒室的緊急冷卻。整個系統(tǒng)由兩個監(jiān)控系統(tǒng)組成，PC1負(fù)責(zé)監(jiān)控催化燃燒室和換熱器的溫度(內(nèi)部設(shè)置電動輔助加熱裝置，平衡溫度波動)，PC2負(fù)責(zé)控制風(fēng)機，根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量。PC2屬于PC1的子級系統(tǒng)。當(dāng)PC1監(jiān)測到溫度波動超過允許范圍時，它會立即將信息傳輸?shù)絧c2，pc2會將接收到的信息轉(zhuǎn)換為指令，并將其傳輸?shù)矫總€風(fēng)機。

 

(1)在吸附區(qū)建立旁路內(nèi)循環(huán)。廢氣在吸附區(qū)吸附后不達(dá)標(biāo)時，會在旁路爐內(nèi)循環(huán)，再次被吸附。旁路爐循環(huán)的基本思路是消除現(xiàn)有污染，吸收新污染。(2)建立冷支撐爐。在復(fù)雜的工作條件下，VCo的濃度可能會突然增加。此時，一些冷卻空氣被引入吸附區(qū)以減少脫附空氣量，并且在傳熱2之后補充新鮮空氣以將進(jìn)入催化反應(yīng)器的空氣量保持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。這種旁路爐的基本思路是用新鮮空氣稀釋高濃度的VOCS，所以從效果來看，這種方法也會延長處理時間。(3)與傳統(tǒng)工藝相比，整個系統(tǒng)采用引風(fēng)機設(shè)計，便于側(cè)爐的調(diào)節(jié)和控制。催化燃燒裝置冷卻風(fēng)機拆除，治標(biāo)不治本，改為控制轉(zhuǎn)輪內(nèi)VOCs濃度。(4)催化燃燒室取消電輔助加熱系統(tǒng)，通過傳熱將燃燒室溫度穩(wěn)定在500℃~600℃范圍內(nèi)。(5)如果轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速容易調(diào)節(jié)，可以在2的條件下適當(dāng)提高轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速，降低轉(zhuǎn)輪單位面積單位時間內(nèi)吸附的VOCs量，從而保證系統(tǒng)的安全性。

 

轉(zhuǎn)輪吸附+催化燃燒在處理大風(fēng)量、高濃度的VOCs時，可以基本凈化所有含VOCs的廢氣，還可以自調(diào)節(jié)處理后廢氣中VOCs組成和濃度的變化和波動，在適當(dāng)?shù)膹U氣濃度條件下，無需添加輔助燃料即可實現(xiàn)自加熱運行。

 

隨著國家和公民環(huán)保意識的不斷增強，對環(huán)境保護(hù)的治理要求也會越來越高；與此同時，轉(zhuǎn)輪和催化燃燒技術(shù)日益完善，未來將在更多行業(yè)得到應(yīng)用，VOCs廢氣處理效果將更加有效。