噴漆低濃度、大風(fēng)量有機廢氣處理工藝

近年來，隨著二氧化硫、氮氧化物減排工作的持續(xù)深入，工程減排的空間日益縮減，二氧化硫、氮氧化物排放得到有效控制。但是，對細顆粒物貢獻較大的揮發(fā)性有機物控制尚處于起步階段，現(xiàn)有污染控制力度難以滿足人民群眾對改善環(huán)境空氣質(zhì)量的迫切要求。

有機廢氣處理方法

揮發(fā)性有機物(簡稱VOCs)指常壓下沸點低于250oC，或者能夠以氣態(tài)分子的形態(tài)排放到空氣中的所有有機化合物(不包括甲烷)。按其化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以進一步分為：烷類、芳烴類、酯類、醛類和其他等。最常見的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯等等。室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機化合物濃度過高時很容易引起急性中毒，輕者會出現(xiàn)頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐、或呈酩醉狀;重者會出現(xiàn)肝中毒甚至很快昏迷，有的還可能有生命危險。長期居住在揮發(fā)性有機化合物污染的室內(nèi)，可引起慢性中毒，損害肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)、引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等。有的還可能引起內(nèi)分泌失調(diào)、影響性功能;苯和二甲苯還能損害系統(tǒng)，以至引發(fā)白血病。通常情況下這些揮發(fā)性氣體直接排放到大氣中后會直接形成大氣污染源。除此之外，它還可以經(jīng)過復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)，形成二次有機氣溶膠，進而危害人體健康。這也是形成PM2.5的重要前身之一。

目前，常見的有機廢氣治理方法主要有吸附法、吸收法、燃燒法、冷凝法、生物膜法、低溫等離子體法等幾類。吸附法是將有機氣體直接通過活性炭等吸附介質(zhì)，通過吸附介質(zhì)表面的微孔吸附各種有害氣體，從而達到凈化的目的;該方法有機廢氣凈化效率最高可達95%，工藝成熟、設(shè)備簡單、投資較小、操作方便，同時根據(jù)選用吸附介質(zhì)的不同可進行脫附再生，避免產(chǎn)生二次固體污染。吸收法可分為化學(xué)吸收和物理吸收，化學(xué)吸收主要應(yīng)用于化學(xué)活性較高的有機廢氣，物理吸收是選用具有較小揮發(fā)性的液體吸收劑，它與被吸收組分有較高的親和力，吸收飽和后經(jīng)加熱解析冷卻后重新使用。該法用于大氣量、溫度低、濃度低的廢氣，但液體吸收法凈化率只有60%～80%，在實際應(yīng)用存在吸收效率不高、油霧夾帶現(xiàn)象，一般難以達到國家排放標準，而且存在著二次污染問題。燃燒法分為直接燃燒法和催化燃燒法，直接燃燒法是利用燃氣或燃油等輔助燃料燃燒放出的熱量將混合氣體加熱到一定溫度(700—800℃)，駐留一定的時間，使可燃的有害氣體燃燒，該法工藝簡單、設(shè)備投資少，但能耗大、運行成本高。催化燃燒法是將廢氣加熱到200～300℃，經(jīng)過催化床燃燒，達到凈化目的，該法能耗低、凈化率高(95%一97%)、無二次污染、工藝簡單操作方便，適用于高溫、高濃度、小風(fēng)量的有機廢氣治理。冷凝法是將廢氣直接冷凝或吸附濃縮后冷凝，冷凝液經(jīng)分離回收有價值的有機物，常與吸收、吸附等凈化方式聯(lián)合使用。該法適用于濃度高、溫度低、風(fēng)量小的廢氣處理。但此措施投資大、能耗高、運行費用大。生物膜法是采用特定的微生物，以有機物作為能源和碳源進行生長代謝，從而將其分解為無毒的無機物(如CO和H2O)和低毒的有機物，該方法設(shè)備簡單、投資少、運行費用低、無二次污染，但反應(yīng)裝置占地面積較大，反應(yīng)時間較長。低溫等離子體法是利用介質(zhì)阻擋放電的非平衡態(tài)等離子體對常壓下流動態(tài)含有機化合物的廢氣進行處理，將其轉(zhuǎn)化為CO和H2O等物質(zhì)，從而達到凈化廢氣的目的。該法處理效率高，能量利用率高，設(shè)備簡單，投資少，但存在處理量小等缺點。

在實際應(yīng)用中，工程設(shè)計單位會根據(jù)公司的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)有機廢氣特征，結(jié)合已有的工程實例，在確保尾氣達標的前提下，盡可能采用簡單、成熟、可靠、處理效率高的處理工藝或者聯(lián)合處理工藝，達到功能可靠、經(jīng)濟合理、管理方便的治理目的。本文以常熟某噴涂企業(yè)為例，淺析活性炭吸附脫附+催化燃燒處理工藝在低濃度、大風(fēng)量有機廢氣治理中的應(yīng)用。

有機廢氣處理應(yīng)用實例

該噴涂企業(yè)主要進行汽車表面涂裝，廢氣產(chǎn)生源主要為噴涂、流平和烘干過程中產(chǎn)生的廢氣，主要成分為甲苯、二甲苯等有機廢氣，噴涂、流平工序設(shè)計總風(fēng)量為280000m3/h，屬低濃度、大風(fēng)量有機廢氣，烘干工序設(shè)計總風(fēng)量為6000m3/h，濃度相對較高。根據(jù)其有機廢氣特征，選用活性炭吸附脫附+催化燃燒處理工藝進行處理，噴涂、流平工序廢氣進入活性炭吸附塔，有機廢氣吸附在活性炭內(nèi)，廢氣得以凈化后達標排放，凈化效率可達92%，活性炭吸附飽和以后采用熱空氣對活性炭脫附，脫附出來的高濃度廢氣進入催化燃燒床進行燃燒，使其得到凈化，廢氣處理達到相應(yīng)排放標準。烘干廢氣由于溫度較高(溫度大于40℃不利于活性炭吸附)，且濃度較高，直接采用催化燃燒工藝進行治理，催化燃燒處理效率98%，燃燒后的廢氣通過換熱器后排出，節(jié)能高達70%以上，運行能耗低，廢氣能達到相應(yīng)排放標準。工藝流程如圖1所示。

此系統(tǒng)工藝流程分為三個部分：吸附氣體流程、催化凈化流程、脫附氣體流程。

吸附氣體流程：噴涂廢氣中含有一定量的漆霧，為避免活性炭失活，采用干式過濾器預(yù)處理，經(jīng)過濾器過濾后的有機廢氣由風(fēng)管引出后進活性炭吸附器，氣體進入吸附塔后，氣體中的有機物質(zhì)被活性炭吸附而著附在活性炭的表面，從而使氣體得以凈化，凈化后的氣體再通過風(fēng)機排向大氣。

催化氣體流程：烘干室氣體由風(fēng)管匯總引入催化燃燒床，氣體首先經(jīng)過催化床中的換熱器，然后進入催化床中的預(yù)熱器，在電加熱器的作用下，使氣體溫度提高到300℃左右，再通過催化劑，有機物質(zhì)在催化劑的作用下燃燒，被分解為CO和H2O，同時放出大量的熱，氣體溫度進一部提高，該高溫氣體再次通過換熱器，與進來的冷風(fēng)換熱，回收一部分熱量后由風(fēng)機作用直接排人大氣。

脫附氣體流程：當吸附床吸附飽和后，停止吸附主風(fēng)機，原有的烘干室廢氣處理系統(tǒng)一催化凈化裝置通過閥門切換改為脫附狀態(tài)，關(guān)閉吸附塔進出口閥門。啟動脫附風(fēng)機對該吸附床脫附，脫附氣體首先經(jīng)過催化床中的換熱器，然后進入催化床中的預(yù)熱器，在電加熱器的作用下，使氣體溫度提高到300℃左右，再通過催化劑，有機物質(zhì)在催化劑的作用下燃燒，被分解為CO和H2O，同時放出大量的熱，氣體溫度進一部提高，該高溫氣體再次通過換熱器，與進來的冷風(fēng)換熱，回收一部分熱量脫附。從換熱器出來的氣體分兩部分：一部分直接排空;另一部分進入吸附塔對活性炭進行脫附。當脫附溫度過高時可啟動補冷風(fēng)機進行補冷，使脫附氣體溫度穩(wěn)定在一個合適的范圍內(nèi)?；钚蕴课剿?nèi)溫度超過報警值，自動啟用火災(zāi)應(yīng)急自動噴淋系統(tǒng)。脫附氣體流程在不進行生產(chǎn)的周日進行，避免與吸附氣體流程和催化氣體流程沖突，保證生產(chǎn)的正常進行。

根據(jù)該廠的實際運行情況來看，該治理工藝性能穩(wěn)定、操作簡單、安全可靠、無二次污染、設(shè)備占地面積小?；钚蕴课矫摳较到y(tǒng)將低濃度、大風(fēng)量有機廢氣轉(zhuǎn)變?yōu)楦邼舛取⑿★L(fēng)量的有機廢氣，大大降低了催化燃燒的能耗。新型蜂窩狀活性炭吸附材料熱力學(xué)性能好、低阻低耗、高吸附率，極適合在大風(fēng)量下使用。催化燃燒床采用陶瓷蜂窩體的貴金屬催化劑，阻力小，低壓風(fēng)機就可以正常運轉(zhuǎn)，不但能耗少而且噪音低。吸附有機廢氣的活性炭吸附床可用催化燃燒處理廢氣生產(chǎn)的熱量進行脫附再生，脫附后的氣體再送人催化燃燒床燃燒凈化，不需要外加能量，運行費用低，節(jié)能效果好。該治理設(shè)施可為其他同類企業(yè)低濃度、大風(fēng)量有機廢氣的治理提供一個可靠有效的參考。

活性炭吸附脫附加催化燃燒處理工藝將活性炭吸附法和催化燃燒法串聯(lián)使用，繼承了雙方的優(yōu)點又避免了各自的不足，特別適用于低濃度、大風(fēng)量有機廢氣的治理，該方法技術(shù)成熟、、安全可靠、處理效率高、投資運行成本低，有機廢氣經(jīng)治理后可穩(wěn)定達標排放，可作為有效的揮發(fā)性有機物污染控制技術(shù)進行推廣。

來源：東莞市中仁環(huán)?？萍加邢薰?/span>