催化燃燒法(VOCs去除率高達98%)處理涂裝噴漆廠廢氣

催化燃燒（CO）是典型的氣一固相催化反應，其實質是活性氧參與深度氧化作用。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低活化能，同時使反應物分子富集于表面提高了反應速率。借助催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度條件下，發生無焰燃燒，并氧化分解為水和二氧化碳，同時放出大量熱能。

蓄熱式催化燃燒法(RegenerativeCatalyticOxidation)，簡稱RCO，也是近10余年內發展起來的新技術，凈化率高，適應性強，能耗在燃燒法中較低，無二次污染，RCO設備可直接應用于中高濃度（500mg/m3-10000mg/m3）的有機廢氣凈化；RCO設備也可應用于活性炭吸附濃縮催化燃燒系統，用于替代催化燃燒和加熱器部分。該方法適用于同一生產線的所有工序，以及因原料和生產能力不同，有機廢氣組成、濃度或波動程度不同的場合。該方法的蓄熱原理與RTO相似。其主要特點是催化劑在催化氧化過程中形成表面多孔結構，用于吸附反應物，使反應物在催化劑表面積累，使催化劑的效果最大化。催化劑降低活化能加速反應，使反應物分子在較低溫度下無火焰燃燒，將有機污染物分解為水和二氧化碳，并釋放出大量熱量。與RTO相比，該方法不僅實現了全自動運行，而且一次性投資相對較低。

活性炭吸附法凈化率可達95%以上,若無再生裝置,則運行費用太高;液體吸收法凈化率只有60%~80%,這種方法實際應用存在吸收效率不高、油霧夾帶現象,一般難以達到國家排放標準,而且存在著二次污染問題;催化燃燒法凈化率也可達95%,但適合于處理高濃度、小風量且廢氣溫度較高的 有機廢氣 ,而噴漆廢氣中的“三苯”濃度一般低于300mg/m3,因此采用催化燃燒法處理也不合適。目前大部分工廠在處理噴漆廢氣時采用水簾洗滌裝置或顆粒炭吸附法,水簾洗滌法處理后的噴漆廢氣一般達不到《大氣污染物排放標準》GB16297-96中的標準。顆粒炭吸附法一般未采取再生措施,設施運行一定時間后需更換新炭,因此運行成本較高。

針對噴漆廢氣的特點,應業主的要求并結合企業現狀認為采取吸附-催化燃燒法來處理“三苯”等有機廢氣比較合理,由于噴漆廢氣經水幕機洗滌后仍具有粘性并含有一定的水分,因此在吸附床前應增加預處理部分以除去漆物和水分。

催化燃燒廢氣處理裝置的工藝流程及特點

1工藝流程

圖1是采用除漆脫水裝置結合活性炭纖維吸附-催化燃燒工藝處理噴漆廢氣的流程,由于整個系統集吸附-脫附-催化燃燒于一體。為保證系統的連續運行,吸附器采用多單元分流組合式結構,正常運行時,處在脫附狀態的只有一個單元,而其它單元處于吸附或冷卻狀態;有機廢氣收集后經過濾器進入n-1個單元吸附,凈化后氣體排入空氣。正常吸附前先將催化床燃燒室預熱到300℃,一定時間后當某一單元內的活性炭纖維吸附飽和時,打開脫附閥門,用120℃熱風進行脫附,解吸出的高濃度有機廢氣進到催化床燃燒分解為CO2和H2O,凈化后高溫氣體通過列管熱交換器預熱脫附氣體,少部分經煙囪排放,其余補充新鮮空氣后作為脫附熱風返回,停止電加熱管預熱,通過放空閥和補冷風機來實現整個催化燃燒系統熱平衡。每個單元吸附和脫附時的蝶型氣動閥門由PLC工業電腦可編程程序控制器按設定時差有序開關,整個電控裝置分手動和自動兩組,并配有自動報警系統。

2凈化裝置特點

(1)由于噴漆廢氣經水幕機洗滌后仍具有粘性并含有一定水分,因此在吸附床前增加除漆裝置和脫水裝置。除漆裝置過濾材料由多層金屬過濾網、焦炭等組成,采用折板式結構,過濾風速采用0.4m/s,保證漆霧去除率達99%以上,并過濾片采用抽屜式結構,便于裝卸和清洗。脫水裝置由折板、巖棉等組成,過濾風速采用0.5m/s,可有效去除廢氣中的水分。為了保證吸附處理的連續性,除漆裝置和脫水裝置均采用一用一備。

(2)吸附劑采用的活性炭纖維性能優越:其比表面積大(1300~2500m2/g),微孔發達(微孔體積占總孔體積的80%左右),孔徑分布廣(20~200A),吸附容量大(比粒狀活性炭大幾倍至幾十倍),吸附速度快(比顆?；钚蕴家?~3個數量級),而且再生容易快速(一般3~5min),脫附徹底,經多次吸附脫附后仍保持原有的吸附性能,特別是對ppm級的吸附質仍保持很高的吸附量(蜂窩碳或顆粒碳此時的吸附能力則大大降低),因此對有機廢氣的凈化率高;同時因活性碳纖維耐熱性能好(在空氣中著火點達500℃以上),且吸附層很薄,不會產生類似顆粒碳或蜂窩碳吸附裝置因熱積蓄而易產生燃燒爆炸的危險。

(3)吸附床采用獨特的“多單元分流組合式吸附床”,假設吸附床有n個單元,剛開始時是第1~第n-1個單元在吸附,第n個單元在脫附,一定時間后,切換為第2~第n個單元在吸附,第1個單元在脫附,如此反復循環運行。這樣一方面保證生產的連續性,另一方面利用多單元的循環交替切換可使吸附劑用量大大減少,不但使吸附床的體積大大減少,而且高價炭纖維因使用量少也不會造成造價高的問題,因此設備量輕,投資小,占地少,結構緊湊。

(4)在催化燃燒床的進口以及貴金屬催化劑層之間布置電加熱管,結合內循環管路,可使床層的預熱時間短(電加熱管一般在開機時預熱30min左右后停止加熱,以后利用催化燃燒熱來維持整個系統的熱平衡),同時采用高效率的熱交換器,并用高性能的輕質耐火材料保溫,這樣不僅使廢氣的催化燃燒徹底,同時熱利用效率高,運行成本低。

(5)采用“PLC電腦可編程序控制器”,通過氣動元件系統實現工藝過程的全部自動化,整個系統運行過程中電腦實行適時“記憶”,如遇突然停電等,電腦會記憶當時工作狀態,待來電等電腦會自動指令延續上次的狀態運行下去,這樣可以避免出現某些單元過飽和現象,達到最佳治理效果,同時出現異常故障時電腦會指令自動停機并發出聲光報警,因此,操作簡單、安全、可靠,自動化水平較高,可實現無人操作。

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