吸附+催化燃燒工藝在涂裝廢氣處理中的問題和工藝優(yōu)化

涂裝行業(yè)作為VOCs廢氣重要來源之一，涂裝行業(yè)有效地開展有機(jī)廢氣治理工作。目前，適用于涂裝行業(yè)的廢氣處理技術(shù)尚處于不斷完善中，因此，根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)處理工藝中存在問題，提出優(yōu)化方案具有重要的意義。
一、涂裝行業(yè)VOCs廢氣排放特點(diǎn)及適用治理技術(shù)
1.1涂裝行業(yè)VOCs廢氣的排放特點(diǎn)
涂裝車間VOCs廢氣主要源自噴漆室、烘干室和晾干室的排氣。
1.2涂裝廢氣VOCs的常用治理技術(shù)
涂裝廢氣處理的特點(diǎn)是風(fēng)量大、濃度低、無回收價值，針對上述的特點(diǎn)，目前適用的工藝是吸附濃縮加脫附焚燒的工藝，這類工藝目前常用的工藝組合為沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱焚燒和活性炭吸附+催化燃燒兩種工藝。
（1）沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱焚燒
沸石轉(zhuǎn)輪吸附+蓄熱焚燒工藝是利用吸附劑沸石吸附大風(fēng)量、低濃度廢氣中的VOCs，然后采用小風(fēng)量高溫氣體將吸附在沸石中的VOCs脫附出來，脫附后的小風(fēng)量、高濃度的VOCs送到ＲTO內(nèi)，有機(jī)物在ＲTO內(nèi)被高溫氧化成CO2和H2O，達(dá)到凈化的目的。沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱焚燒組合工藝具有運(yùn)行穩(wěn)定、凈化效率高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，而缺點(diǎn)是設(shè)備投入大、運(yùn)行費(fèi)用高。該工藝適合應(yīng)用于噴漆量大、廢氣濃度大于250mg/m3、連續(xù)工作的涂裝企業(yè)。
（2）活性炭吸附+催化燃燒
活性炭吸附+催化燃燒工藝是利用吸附劑活性炭吸附大風(fēng)量、低濃度廢氣中的VOCs，然后從小風(fēng)量的高溫氣體對活性炭進(jìn)行脫附，脫附后的氣體送入催化燃燒爐內(nèi)進(jìn)行處理，使得廢氣得到凈化，使活性炭再生?；钚蕴课?催化燃燒組合工藝具有設(shè)備投資較低、凈化效率高、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，而缺點(diǎn)是占地面積大。

二、活性炭吸附+催化燃燒組合工藝存在的問題及優(yōu)化措施
2.1活性炭吸附劑存在的問題及優(yōu)化措施
用于處理涂裝VOCs廢氣的活性炭一般采用蜂窩活性炭，選擇活性炭時除了需要考慮比表面積、碘值和體密度外，還需對其硬度和防水性進(jìn)行優(yōu)化。
（1）提高蜂窩活性炭的硬度
存在問題。普通的蜂窩活性炭在填裝時容易破碎，運(yùn)行時易發(fā)生氣流沖蝕，導(dǎo)致活性炭受損，且掉落的炭渣會堵塞下層的通道，從而導(dǎo)致吸附床通風(fēng)阻力增大，減小了吸附劑的有效利用率。
優(yōu)化措施。采用高硬度的蜂窩活性炭吸附劑，不僅填裝時不易發(fā)生破碎，而且運(yùn)行不易發(fā)生氣流沖蝕，從而保證了吸附劑在吸附床中的完整性和高效利用率，也可延長吸附劑的使用壽命。
（2）采用防水型蜂窩活性炭
存在問題?；钚蕴吭谖絍OCs的同時，也會吸附廢氣中的水分子。水分子在活性炭中大量聚集；用高溫氣體脫附時，首先會將水分子脫附下來，蒸發(fā)出來的水分子在炭箱內(nèi)壁上會冷凝聚集成水滴，回落到活性炭表面，當(dāng)選用不防水的普通活性炭時，下落的水滴會侵蝕碳層，造成碳層出現(xiàn)大量面積較大的孔洞，孔洞中的氣流阻力很小，未經(jīng)吸附處理的廢氣從孔洞逃逸，降低吸附床層的吸附效率，導(dǎo)致系統(tǒng)排氣不能達(dá)標(biāo)。
優(yōu)化措施。選用防水型蜂窩活性炭，采用特殊的工藝制造而成，即使浸泡到水里也能保持形狀的完整性，即使有水滴掉落下來，炭層也不會形成孔洞，確保吸附劑在整個使用過程中的完整性，從而避免氣體短路的問題。
2.2活性炭吸附床存在的問題及優(yōu)化措施
（1）耐高溫防腐處理
當(dāng)吸附床進(jìn)入脫附狀態(tài)時，吸附床內(nèi)部處于高溫、高濕狀態(tài)；當(dāng)吸附床采用碳鋼材質(zhì)時，需要對吸附床的內(nèi)表面進(jìn)行耐高溫（大于250℃）防腐處理，不僅延長設(shè)備的使用壽命，也避免銹皮、銹渣掉落到炭層上導(dǎo)致吸附劑堵塞，進(jìn)而影響整體吸附效率的問題。
（2）進(jìn)行保溫處理
通過對吸附床進(jìn)行保溫處理，不但可以有效減少脫附時的熱量損耗，保證脫附效果，也可以防止吸附床外表面燙傷工作人員。此外，當(dāng)設(shè)備在炎熱的夏季運(yùn)行時，如果吸附床不做保溫，受到環(huán)境溫度、日曬等因素的影響，吸附床內(nèi)也會有較大的溫升，從而影響吸附效率。
2.3催化燃燒爐存在的問題及優(yōu)化措施
催化燃燒爐是讓有機(jī)物進(jìn)行無害化處理的裝置，是活性炭吸附+催化燃燒工藝的重要組成部分，但是普遍存在凈化效率低、運(yùn)行費(fèi)用高、使用壽命短等問題，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計是十分必要的。
（1）殼體采用SUS304材質(zhì)
目前市場上催化燃燒爐普遍采用碳鋼材質(zhì)，而催化燃燒爐長期在300℃～400℃之間運(yùn)行，通常會出現(xiàn)爐體受熱變形、焊口開裂、內(nèi)表面銹蝕嚴(yán)重、銹皮/銹渣掉到催化劑上，使催化劑失活等問題。由此可見，設(shè)備選用碳鋼材質(zhì)是導(dǎo)致催化燃燒爐凈化效率低、使用壽命短的主要原因。
因此，在選擇催化燃燒爐的殼體材質(zhì)時需要考慮耐高溫和耐腐蝕性，采用SUS304材質(zhì)即可有效避免上述問題的發(fā)生。
（2）提高換熱器的換熱效率
催化燃燒爐通常采用碳鋼材質(zhì)的板式換熱器，易發(fā)生銹蝕問題，銹皮脫落后會堵塞換熱器，將導(dǎo)致?lián)Q熱器的阻力增加以及換熱效率的降低。而在高溫區(qū)運(yùn)行的換熱器容易發(fā)生熱變形、焊口開裂的情況，從而導(dǎo)致設(shè)備的進(jìn)氣和出氣相互串氣，嚴(yán)重影響了催化燃燒爐的凈化效率和換熱效率。
換熱器采用SUS304材質(zhì)，可有效避免上述問題的發(fā)生，延長了設(shè)備的使用壽命。換熱器作為催化燃燒爐熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備，應(yīng)盡可能地增大換熱面積，提高換熱效率，有利于維持爐溫的穩(wěn)定，可有效降低催化燃燒爐的運(yùn)行費(fèi)用。
2.4吸附/脫附閥存在的問題及優(yōu)化措施
吸附床的吸附/脫附閥普遍采用電動式多葉閥，這種閥存在泄漏量大、故障率高等問題。較大的泄漏量會造成脫附與吸附環(huán)節(jié)之間竄氣的情況，增加了吸附劑的處理負(fù)荷，影響凈化效率，而較高的故障率也無法保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
吸附/脫附閥可采用氣動式提升閥，閥體采用SUS304材質(zhì)，由耐高溫硅膠密封條密封，此類閥門不但穩(wěn)定性高，而且接近于零泄漏。
2.5脫附溫度存在的問題及優(yōu)化措施
吸附質(zhì)脫附難易程度受其沸點(diǎn)影響明顯，高沸點(diǎn)吸附質(zhì)因與吸附劑之間存在更強(qiáng)的作用力而難以脫附。目前市場上運(yùn)行的脫附溫度通常在100℃左右，這個溫度很難將高沸點(diǎn)有機(jī)物脫附下來，如涂裝行業(yè)中常用的稀釋劑二甲苯的沸點(diǎn)在137℃～140℃，很難在目前的脫附溫度下脫附下來。脫附溫度低是活性炭吸附效率衰減快、使用壽命短的主要原因。

來源：環(huán)保