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(jī)物是污染環(huán)境質(zhì)量的重要因素。揮發(fā)性有機(jī)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(wú)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?yàn)閂OCs可直接或間接危害人體健康，且污染范圍不僅在排放場(chǎng)所附近，還可通過(guò)氣流運(yùn)動(dòng)傳播到一個(gè)城市和地區(qū)。為了保護(hù)大氣環(huán)境，給我們帶來(lái)健康的生活，控制揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放非常重要。國(guó)家也意識(shí)到控制VOCs的重要性，并相應(yīng)出臺(tái)了一系列環(huán)保政策?？刂芕OCs廢氣的特殊技術(shù)應(yīng)運(yùn)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(shí)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(jī)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(gè)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行。這一制度是20世紀(jì)80年代初在中國(guó)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(wèn)題還沒(méi)有得到根本解決，設(shè)備不穩(wěn)定，國(guó)內(nèi)使用較少，尚未推廣。
針對(duì)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(yùn)行成本高、去除效率低等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)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(duì)低濃度、大風(fēng)量工業(yè)廢氣中的VOCs進(jìn)行分離濃縮，對(duì)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(gè)殼體內(nèi)，由調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以每小時(shí)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(jī)化合物的污染空氣由鼓風(fēng)機(jī)送到吸附輪的吸附區(qū)。當(dāng)污染空氣通過(guò)車輪蜂窩通道時(shí)，VOCs被吸附劑吸附，空氣得到凈化。隨著吸附輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，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(guò)程中，揮發(fā)性有機(jī)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(guò)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(hào)風(fēng)機(jī)帶動(dòng)含有VOCs的廢氣通過(guò)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(dòng)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(guò)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(guò)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(guò)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(gè)系統(tǒng)由兩個(gè)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(dòng)輔助加熱裝置，平衡溫度波動(dòng))，PC2負(fù)責(zé)控制風(fēng)機(jī)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量。PC2屬于PC1的子級(jí)系統(tǒng)。當(dāng)PC1監(jiān)測(cè)到溫度波動(dòng)超過(guò)允許范圍時(shí)，它會(huì)立即將信息傳輸?shù)絧c2，pc2會(huì)將接收到的信息轉(zhuǎn)換為指令，并將其傳輸?shù)矫總€(gè)風(fēng)機(jī)。
(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(shí)，會(huì)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(huì)突然增加。此時(shí)，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(bǔ)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(lái)看，這種方法也會(huì)延長(zhǎng)處理時(shí)間。(3)與傳統(tǒng)工藝相比，整個(gè)系統(tǒng)采用引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，便于側(cè)爐的調(diào)節(jié)和控制。催化燃燒裝置冷卻風(fēng)機(jī)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(guò)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(shí)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(shí)，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(dòng)，在適當(dāng)?shù)膹U氣濃度條件下，無(wú)需添加輔助燃料即可實(shí)現(xiàn)自加熱運(yùn)行。
隨著國(guó)家和公民環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，對(duì)環(huán)境保護(hù)的治理要求也會(huì)越來(lái)越高；與此同時(shí)，轉(zhuǎn)輪和催化燃燒技術(shù)日益完善，未來(lái)將在更多行業(yè)得到應(yīng)用，VOCs廢氣處理效果將更加有效。
