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　　噴漆房廢氣處理使用催化燃燒設備案例

　　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)性有機物(VOCs)以及催化燃燒的原理，即將大風量、低濃度的有機廢氣通過蜂窩狀活性炭吸附實現(xiàn)空氣凈化的目標。

　　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物被送到催化燃燒床進行催化燃燒，內(nèi)部的有機物質(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，實現(xiàn)節(jié)能的目標。整套設備含有預濾器、吸附床、催化燃燒床和風機等設備。

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

　　二、處理工藝設計

　　2.1、預處理

　　對于有機廢氣，人們應首先開展水噴淋，去除廢氣內(nèi)部的雜塵、可溶性有機物。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行，人們需要在處理時利用高效率的過濾器進行過濾。

　　2.2、吸附操作

　　經(jīng)過預處理的有機廢氣，在風機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，活性炭會將有機廢氣吸附在表面，這一過程耗時較少，但時間越長，吸附越徹底。

　　二者之間沒有現(xiàn)較大的化學反應，而有機廢氣卻達到較高的凈化效果。經(jīng)過凈化后的潔凈廢氣可以達到相關大氣污染物的排放標準，在風機的作用下，其可以達到15m高排氣筒的排放標準。每套廢氣凈化處理系統(tǒng)含有個級別的吸附床，兩套用來吸附，一套用來脫附，三套設備可以實現(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，開啟后同時預熱催化劑。催化氧化床達到設定的溫度后，將熱空氣引入脫附床內(nèi)部，有機廢氣在加熱的作用下從活性炭表面全部解析出來。

　　高濃度的有機廢氣在外力的作用下進入氧化床中，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廢氣的脫附與燃燒氧化中，從而降低能源消耗。具體的反應過程如圖1所示。

　　在有機廢氣濃度較大時，燃燒產(chǎn)生的熱量過多會導致催化氧化床的溫度較大，進而影響整個廢氣治理系統(tǒng)的安全性、為此，本文設計的系統(tǒng)含有冷空氣補充裝置，它可以引入新鮮空氣來降低反應溫度，從而保證系統(tǒng)操作的安全性。

　　三、各個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，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，噴漆廢氣必須先進行粗過濾處理。

　　3.2、吸附劑的選擇與參數(shù)設定

　　活性炭具有比表面大、吸附能力強以及成本較低等優(yōu)勢，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結構，具有較大的吸附容量，同時容易脫落，成本較高。蜂窩狀的活性炭風速高，阻力小，可以應用到大風量的低濃度廢氣吸附中。本文選擇蜂窩狀活性炭，吸附床的結構采用的為抽屜式的組裝模式，便于使用時的填裝與拆卸。

　　3.3、催化燃燒設計

　　3.3.1、換熱器

　　換熱器的結構較為復雜，為了降低生產(chǎn)成本，方便后續(xù)安裝，本文采用結構較為簡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時預熱氣體需要的熱量，苯催化燃燒后有大量的預熱可以利用，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

　　催化燃燒一體化設備內(nèi)部的溫度遠遠高于常溫，需要增加保溫處理避免對工作人員造成傷害。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度來設計，保溫棉的厚度取值為64mm。

　　3.4、阻火器的設計

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

　　阻火器是用來阻止燃燒的氣體或者是易燃性液體蒸發(fā)火焰蔓延的設備，在VOCs催化燃燒的反應器中，如果有火星的話會引發(fā)氣體火焰出現(xiàn)進而促使整個管網(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)范設計，利用明火開口端和閉口端進行點火，本方案采用無火燃燒方式，如果依據(jù)D=4d的話，阻火器會過大，依據(jù)實際的操作需求，本文設計的數(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，擴散的角度為60o，殼體前半部分的高度取值為250×sin60o=433mm。

　　小結：

　　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其開展連續(xù)吸附，同時對吸附飽和的活性炭開展脫附。

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

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