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　　噴漆房廢氣處理使用催化燃燒設(shè)備案例

　　一、基本原理

　　本方案將蜂窩狀活性炭作為吸附劑，通過吸附凈化、脫附再生并濃縮揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)以及催化燃燒的原理，即將大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣通過蜂窩狀活性炭吸附實(shí)現(xiàn)空氣凈化的目標(biāo)。

　　在活性炭吸附飽和后，再通過熱空氣脫附使得活性炭再生，脫附得到的濃縮有機(jī)物被送到催化燃燒床進(jìn)行催化燃燒，內(nèi)部的有機(jī)物質(zhì)被氧化成為無害的CO2以及H2O。

　　燃燒后的熱廢氣通過熱交換器加熱冷空氣，熱交換后降溫氣體部分排放，部分用于蜂窩狀活性炭的脫附再生，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。整套設(shè)備含有預(yù)濾器、吸附床、催化燃燒床和風(fēng)機(jī)等設(shè)備。

　　相比其他有機(jī)廢氣處理方法，該方法是一種綜合處理模式，汲取了其他模式的優(yōu)勢(shì)，技術(shù)較為成熟可靠，對(duì)于處理大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣具有較大優(yōu)勢(shì)，在催化燃燒的作用下，凈化效果可以達(dá)到最佳。

　　二、處理工藝設(shè)計(jì)

　　2.1、預(yù)處理

　　對(duì)于有機(jī)廢氣，人們應(yīng)首先開展水噴淋，去除廢氣內(nèi)部的雜塵、可溶性有機(jī)物。噴淋后，氣體內(nèi)部具有大量水分和少量粉塵，為避免水分與粉塵影響活性炭吸附床的有效運(yùn)行，人們需要在處理時(shí)利用高效率的過濾器進(jìn)行過濾。

　　2.2、吸附操作

　　經(jīng)過預(yù)處理的有機(jī)廢氣，在風(fēng)機(jī)的作用下引入吸附床，將其均勻地分布在活性炭表面。依據(jù)分子間的范德華力，活性炭會(huì)將有機(jī)廢氣吸附在表面，這一過程耗時(shí)較少，但時(shí)間越長，吸附越徹底。

　　二者之間沒有現(xiàn)較大的化學(xué)反應(yīng)，而有機(jī)廢氣卻達(dá)到較高的凈化效果。經(jīng)過凈化后的潔凈廢氣可以達(dá)到相關(guān)大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，在風(fēng)機(jī)的作用下，其可以達(dá)到15m高排氣筒的排放標(biāo)準(zhǔn)。每套廢氣凈化處理系統(tǒng)含有個(gè)級(jí)別的吸附床，兩套用來吸附，一套用來脫附，三套設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)輪流操作。

　　2.3、脫附與催化燃燒

　　在活性炭吸附到飽和程度后，切換到脫附床，脫附需要外加的熱量，加熱裝置安裝在催化氧化床內(nèi)部，開啟后同時(shí)預(yù)熱催化劑。催化氧化床達(dá)到設(shè)定的溫度后，將熱空氣引入脫附床內(nèi)部，有機(jī)廢氣在加熱的作用下從活性炭表面全部解析出來。

　　高濃度的有機(jī)廢氣在外力的作用下進(jìn)入氧化床中，通過金屬鉑的催化作用，被燃燒分解為H2O與CO2，廢氣通過這一操作得到凈化。這一燃燒過程的特征為低溫、快速以及無焰，并產(chǎn)生較大的熱量，人們可以將活性炭再次回用到有機(jī)廢氣的脫附與燃燒氧化中，從而降低能源消耗。具體的反應(yīng)過程如圖1所示。

　　在有機(jī)廢氣濃度較大時(shí)，燃燒產(chǎn)生的熱量過多會(huì)導(dǎo)致催化氧化床的溫度較大，進(jìn)而影響整個(gè)廢氣治理系統(tǒng)的安全性、為此，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)含有冷空氣補(bǔ)充裝置，它可以引入新鮮空氣來降低反應(yīng)溫度，從而保證系統(tǒng)操作的安全性。

　　三、各個(gè)組成模塊的操作方法

　　3.1、漆霧過濾器

　　噴漆廢氣主要出現(xiàn)在工件涂抹的噴漆工作臺(tái)，高壓空氣噴射的油漆很多停留在工件上，其他都隨廢氣排，變成漆霧。這些漆霧粉塵含量較低，顆粒較小，絕大部分直徑小于10mm。如果不處理會(huì)很快堵塞活性炭的微孔，使其失去原有的功能。因此，噴漆廢氣必須先進(jìn)行粗過濾處理。

　　3.2、吸附劑的選擇與參數(shù)設(shè)定

　　活性炭具有比表面大、吸附能力強(qiáng)以及成本較低等優(yōu)勢(shì)，它是目前VOCs污染常見的吸附劑。粉末狀態(tài)的活性炭更換不方便，活性炭纖維含有規(guī)則的微孑L結(jié)構(gòu)，具有較大的吸附容量，同時(shí)容易脫落，成本較高。蜂窩狀的活性炭風(fēng)速高，阻力小，可以應(yīng)用到大風(fēng)量的低濃度廢氣吸附中。本文選擇蜂窩狀活性炭，吸附床的結(jié)構(gòu)采用的為抽屜式的組裝模式，便于使用時(shí)的填裝與拆卸。

　　3.3、催化燃燒設(shè)計(jì)

　　3.3.1、換熱器

　　換熱器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，為了降低生產(chǎn)成本，方便后續(xù)安裝，本文采用結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的固定式管板式換熱器，冷氣體走殼體，熱氣體走管程。

　　3.3.2、電加熱室

　　在本方案中，加熱室僅僅提供開機(jī)時(shí)預(yù)熱氣體需要的熱量，苯催化燃燒后有大量的預(yù)熱可以利用，因此需要的熱功率較低，通過電加熱即可，不需要天然氣或液化石油氣的額外加熱。

　　3.3.3、保溫模塊的處理

　　催化燃燒一體化設(shè)備內(nèi)部的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常溫，需要增加保溫處理避免對(duì)工作人員造成傷害。保溫利用的保溫棉采用的材料為硅酸鋁纖維氈，依據(jù)燃燒室可能出現(xiàn)的最高溫度400度來設(shè)計(jì)，保溫棉的厚度取值為64mm。

　　3.4、阻火器的設(shè)計(jì)

　　阻火器是由許多細(xì)小通道或孑L隙組成的，當(dāng)火焰進(jìn)入這些細(xì)小通道后就形成許多細(xì)小的火焰流。由于通道或孔隙的傳熱面積很大，火焰通過通道壁進(jìn)行熱交換后，溫度下降，到一定程度時(shí)火焰即熄滅。

　　阻火器是用來阻止燃燒的氣體或者是易燃性液體蒸發(fā)火焰蔓延的設(shè)備，在VOCs催化燃燒的反應(yīng)器中，如果有火星的話會(huì)引發(fā)氣體火焰出現(xiàn)進(jìn)而促使整個(gè)管網(wǎng)燃燒，所以阻火器的作用較大。

　　阻火器的殼體尺寸大小與流體阻力有直接關(guān)系，通常殼體直徑為配合使用的管道直徑的4倍左右，即D=4d。

　　本文依據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)，利用明火開口端和閉口端進(jìn)行點(diǎn)火，本方案采用無火燃燒方式，如果依據(jù)D=4d的話，阻火器會(huì)過大，依據(jù)實(shí)際的操作需求，本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)取值為D=2d，角度為60o。

　　阻火器采用的為1mm不銹鋼，管道直徑為500mm×200mm，擴(kuò)散的角度為60o，殼體前半部分的高度取值為250×sin60o=433mm。

　　小結(jié)：

　　本方案采用吸附一催化燃燒法處理噴漆廢氣，首先利用過濾器去除漆霧，之后通過系統(tǒng)控制，利用蜂窩狀活性炭吸附床對(duì)其開展連續(xù)吸附，同時(shí)對(duì)吸附飽和的活性炭開展脫附。

　　通過80%熱風(fēng)吹脫的作用，將大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣濃縮為小風(fēng)量、高濃度的有機(jī)廢氣，同時(shí)利用催化燃燒室將有機(jī)氣體轉(zhuǎn)化為CO2以及H2O，并保持穩(wěn)定的自燃燒。

　　實(shí)踐證明，這種處理模式同傳統(tǒng)的工藝相比，具有凈化效率高、無二次污染以及運(yùn)行成本低等優(yōu)勢(shì)。