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4环境治理解决方案废气处理
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VOCs简介

1、低浓度、大风量废气,宜采用沸石转轮吸附、活性炭吸附、减风增浓等浓缩技术,提高VOCs浓度后净化处理;

2、高浓度废气,优先进行溶剂回收,难以回收的,宜采用高温焚烧、催化燃烧等技术。

3、油气(溶剂)回收宜采用冷凝+吸附、吸附+吸收、膜分离+吸附等技术。

4、低温等离子、光催化、光氧化技术主要适用于恶臭异味等治理;

5、生物法主要适用于低浓度VOCs废气治理和恶臭异味治理。

6、非水溶性的VOCs废气禁止采用水或水溶液喷淋吸收处理。采用一次性活性炭吸附技术的,应定期更换活性炭,废旧活性炭应再生或处理处置。有条件的工业园区和产业集群等,推广集中喷涂、溶剂集中回收、活性炭集中再生等,加强资源共享,提高VOCs治理效率。

金属涂装废气中VOCs的组分比较复杂,主要成分有:甲苯、二甲苯、醋酸乙脂、环己酮、丁酮、异丙醇、丁醇等,针对铝涂装含VOCs 废气的处理,国内不少环保企业研发出多种设备及工艺,主要工艺方式有几种。

1 催化燃烧法

该法的工作原理是:利用废气中的VOCs 在催化剂的作用下可以有效降低氧化转化温度的特点,在设备内增加催化剂作为触媒来降低VOCs 的氧化转化温度。

首先将废气通过外来热源加热到催化起燃最低温度280导入到装有催化剂的催化床层,使得含有VOCs 的废气与催化剂充分接触,并保持足够的停留时间。被加热后的VOCs依靠催化剂中的活性成分铂Pt、钯Pd 的活性作用,使废气中的有机物转化氧化为无害的水和二氧化碳从而达到净化废气的目的。

该方法的缺点是随着设备周期的延长,催化剂的性能逐渐降低,处理效果也逐渐降低。同时,两倍的维护成本较高,非甲烷总烃的残留量超过了标准。

2.热力燃烧法

该法的工作原理是:利用废气中的VOCs 在高温下分子链容易被击破产生氧化转化的原理,直接采用外来热源将含有VOCs 的废气加热到最低氧化转化温度750。 首先把含有VOCs 的废气加热到最低氧化转化温度750,并且停留足够的分解时间,使废气中的VOCs 充分转化氧化为水和二氧化碳,从而达到净化废气的目的。 且在合适的条件下可进行余热利用,不仅净化废气保护环境,同时余热利用产生一定的经济效益。 该方法适用于任何废气温度的场合,废气VOCs 浓度在中、高低的场合均能获得较理想的处理效果,由于废气的裂解温度高,燃料消耗较多,对于热量不能充分利用的场合,造成运行成本高。

3.活性炭(碳纤维)吸附脱附

该法的工作原理:利用活性炭(碳纤维)内部微孔的物理吸附作用,把废气中的VOCs 吸附下来,从而达到净化废气的目的。 由于活性炭吸附只是把VOCs 吸附下来,并没有把VOCs 真正转化为无害的物质,并且吸附到一定程度会达到饱和,所以必须进行脱附再生。 脱附的方法有饱和蒸汽脱附溶剂溶剂回收法、常压过热蒸汽脱附催化净化法和直接催化燃烧热空气连续脱附。

采用活性炭吸附/脱附的方法适用于温度< 50且废气浓度<1,000mg/m3的场合。若废气温度较高,有机物分子热运动增强,则活性炭(碳纤维)的吸附效果明显下降;废气浓度较高则活性炭(碳纤维)会迅速饱和,则必须采用连续脱附的方式。该法的缺点是对酮类物质可以吸附但是再生效果很差,活性炭容易饱和,相对净化效率较底。

4.蓄热式热力燃烧

其废气处理的原理和热力燃烧方法相同。不同的是蓄热式方法安装了蓄热材料代替了热力燃烧方法的换热器,由于蓄热材料具有较大的传热面积和热容量,所以依靠对废气进气/排气方向的不断切换,从而使蓄热材料不断的吸收热量和放出热量,达到节能效果。 该方法的优点在于安装了蓄热材料有效提高了换热效率,通常高达95%以上,远高于普通热交换器的60%以下的换热效率,在较低的废气浓度时可达到最低的运行费用,废气浓度达到2g/m3 即可实现无功运行,是目前国际通用且能源消耗最低的新型处理VCOs 的工艺方法。

蓄热式氧化炉(RTO)

其原理是在高温下将废气中的有机物(VOCs)氧化成对应的二氧化碳和水,从而净化废气,并回收废气分解时所释放出来的热量,三室RTO废气分解效率达到99%以上,热回收效率达到95%以上。RTO主体结构由燃烧室、蓄热室和切换阀等组成。根据客户实际需求,选择不同的热能回收方式和切换阀方式。

RTO是一种高效有机废气治理设备。与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉(TO)相比,具有热效率高(≥95%)、运行成本低、能处理大风量中低浓度废气等特点,浓度稍高时,还可进行二次余热回收,大大降低生产运营成本。

其原理是把有机废气加热到760摄氏度(具体需要看成分)以上,使废气中的VOC在氧化分解成二氧化碳和水。氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体,使陶瓷体升温而“蓄热”,此“蓄热”用于预热后续进入的有机废气。从而节省废气升温的燃料消耗。陶瓷蓄热室应分成两个(含两个)以上,每个蓄热室依次经历蓄热-放热-清扫等程序,周而复始,连续工作。蓄热室“放热”后应立即引入适量洁净空气对该蓄热室进行清扫(以保证VOC去除率在98%以上),只有待清扫完成后才能进入“蓄热”程序。否则残留的VOCS随烟气排放到烟囱从而降低处理效率。

适用废气

● 使用有机废气种类:烷烃、烯烃、、醇类、酮类、醚类、酯类、芳烃、苯类等碳氢化合物有机废气。

●有机物低浓度(同时满足低于25%LFL)、大风量

● 废气中含有多种有机成分、或有机成分经常发生变化

● 含有容易使催化剂中毒或活性衰退成分的废气

第一代RTO是单体式结构,以最简单的一进一出为风流导向。

第二代RTO是采用阀门切换式,也是最常见的一种 RTO。其由两个或多个陶瓷填充床, 通过阀门的切换, 改变气流的方向, 从而达到预热VOC 废气的目的。

第三代RTO采用旋转式分流导向,并把炉膛内蓄热体分成多个等份的单体密封单元,通过不停转动把VOC导向至各个蓄热体单元进行氧化。

第四代RTO是最新的治理供热一体化设备,简称BHI(Burning Heating Integrated),采用旋转式阀门分流,把多个蓄热式紧凑结合为一个燃烧室,内置换热器或热风调节装置,达到治理废气的同时满足供热需求。

优点:

●几乎可以处理所有含有机化合物的废气

●可以处理风量大、浓度低的有机废气

●处理有机废气流量的弹性很大(名义流量20%~120%)

●可以适应有机废气中VOC的组成和浓度的变化、波动

●对废气中夹带少量灰尘、固体颗粒不敏感

●在所有热力燃烧净化法中热效率最高(>95%)

●在合适的废气浓度条件下无需添加辅助燃料而实现自供热操作

●净化效率高(三室>99%)

●维护工作量少、操作安全可靠

●有机沉淀物可周期性的清除,蓄热体可更换

●整个装置的压力损失较小

●装置使用寿命长

5.RTO节能减排核心

利用RTO 节能减排的关键是优化印刷涂布机和涂装设备的进排气系统,提高有机废气的排放浓度,减少总排气量。因此,设备的无功损耗降低,设备投资减少,节能效果更明显。 因为,当排出的有机废气VOCs 浓度较大时,超出RTO无功运行平衡点(一般浓度在3g/m2)以上的热量,可回用到印刷涂布烘干箱上,还有从RTO 排出来处理后的气体(温度比进气高60以上),可通过热交换器预热新鲜空气,再把预热后气体送到烘箱,这样可大大节省加热烘箱的能耗,为企业创造很大的经济效益,实现节能减排,值得大力推广。 对于钢桶制造行业,排放浓度低于2.5g/m2,也可选用转轮或活性碳吸附浓度废气,再把浓缩完的气体适到RTO 燃烧。

6.结语

金属涂装线外排废气采用蓄热式焚烧工艺设备进行环保处理是非常合适和理想的,不仅处理效果优异,能够完全达标排放,而且运行能耗最省,是金属涂装企业环保处理的最优选择。

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