活性炭吸脫附+催化燃燒

一、VOCs污染來源及其危害
環(huán)境中VOCs擁有來源廣，種類多的特征，國內(nèi)已經(jīng)監(jiān)測出的VOCs已經(jīng)有300多種，主要首要來自人類生產(chǎn)生活中，分布在建筑裝飾，有機化工，石油石化，包裝印刷，表面涂裝等行業(yè)。
二、常用的VOCs治理方法
VOCs污染如此嚴重，相應(yīng)法規(guī)標準陸續(xù)出臺，助推廢氣治理行業(yè)快速發(fā)展。各種含VOCs排放的廢氣處理技術(shù)得到運用，下面就介紹當(dāng)前主要的治理技術(shù)：
（1）UV高效光解凈化法
凈化技術(shù)原理：利用高能UV紫外線的光能裂解和氧化有機物質(zhì)的分子鏈，改變物質(zhì)結(jié)構(gòu)的原理。
適應(yīng)工況及凈化效率：小風(fēng)量，低濃度，不含粉塵的常溫廢氣，正常情況凈化效率為50%左右。
投資費用及運行費用：中高等投資，系統(tǒng)用電量大，運行維護成本較高。
（2）等離子凈化法
凈化技術(shù)原理：利用高壓電極發(fā)射的等離子及電子，裂解和氧化有機物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)。
適應(yīng)工況及凈化效率：小風(fēng)量，低濃度及濕度，不含粉塵的干燥常溫廢氣，正常情況凈化效率為40%左右。
投資費用及運行費用：中高等投資，系統(tǒng)用電量大，運行維護成本較高。
（3）活性炭吸附法
凈化技術(shù)原理：利用活性炭內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達，比表面積大，對各種有機物具有高效吸附能力原理。
適應(yīng)工況及凈化效率：各種風(fēng)量，低濃度及濕度，不含粉塵的干燥常溫廢氣，初期凈化效率可到90%，以后逐步衰減。
投資費用及運行費用：一次性投資相對較小，活性炭吸附飽和后要做危廢處理，后期處理費用高。
（4）直接燃燒法
凈化技術(shù)原理：利用有機物在高溫條件下的可燃性將其通過化學(xué)氧化反應(yīng)進行凈化的方法。
適應(yīng)工況及凈化效率：各種風(fēng)量，高濃度，不含粉塵的干燥廢氣，凈化效率可到99%以上。不適合處理含硅樹脂，硫，氯等物質(zhì)的有機廢氣。
投資費用及運行費用：一次性投資較大，運行費用需要視廢氣濃度確定，一般可以接受。
（5）催化燃燒法
凈化技術(shù)原理：利用催化劑的催化作用來降低有機物的化學(xué)氧化反應(yīng)的溫度條件，從而實現(xiàn)節(jié)能、安全的目的。
適應(yīng)工況及凈化效率：各種風(fēng)量，高濃度的干燥廢氣，凈化效率可到90%以上。不適合處理含硅樹脂，硫，氯等物質(zhì)的有機廢氣，一般進催化爐前需加中效干式過濾器。
投資費用及運行費用：中等投資，運行費用較高，催化劑的使用壽命約為8000小時，到期需更換。

三、活性炭吸附脫附+催化燃燒組成及運行剖析
1、活性炭箱的選型
炭箱里面活性炭的選擇非常重要，因為要反復(fù)經(jīng)過吸脫附，所以其質(zhì)量要比吸附即拋型活性炭要好，其使用時間可達8000小時。應(yīng)選用以優(yōu)質(zhì)無煙煤作為原料、經(jīng)過高溫石墨化預(yù)制，外形蜂窩狀為宜。蜂窩活性炭具有空氣動力性能好，床層阻力小，吸脫附速度快，適合處理大風(fēng)量，低濃度有機廢氣。
碳床宜選用3mm厚鋼板焊接，內(nèi)外需做防銹處理，且外敷保溫棉，保溫厚度宜根據(jù)實際情況確定。空床氣速越大，碳床飽和時間越短，吸附氣速宜取1.2～1.8m/s?；钚蕴恳话阍诶锩娣笤O(shè)4~5層，層與層之間留有100～150mm空隙方便檢修及維護。
2、催化爐的選型
催化劑種類很多，目前VOCs處理一般選用較多的是蜂窩式貴金屬催化劑，催化劑的裝填量一般根據(jù)廢氣量和空速比決定，當(dāng)然也與催化床層數(shù)有關(guān)系，一般設(shè)置4~5層為宜?？紤]到經(jīng)濟性與實用性，催化劑空速比選擇在10000h-1～15000h-1之間?？账俦仍礁?，成本就越高，反之亦然。催化劑的活性溫度在350℃左右，對有機廢氣處理效率可達97%，溫度越高活性越好，但超過600℃會造成貴金屬涂層的損壞。
催化床層預(yù)熱一般采用電加熱。如果采用燃燒器，需要與催化劑保持一定距離，以免對催化劑造成損害?，F(xiàn)在催化爐較為普遍的做法是將催化床與換熱器做在一起，比較緊湊，方便運輸。
3、活性炭吸附脫附+催化燃燒工作原理
該組合運行流程為：低濃度VOCs有機廢氣進若干個活性炭箱，被活性炭充分吸附，凈化后有機廢氣直接從煙囪排出。吸附飽和的活性炭箱停止進入廢氣，來自催化燃燒爐的高溫潔凈氣體進入碳箱進行脫附，脫附出來的高濃度有機廢氣，進入催化燃燒爐凈化（由于是高濃度有機廢氣，所以運行費用很低），處理后的高濃有機廢氣被分解為潔凈氣體，通過煙囪排走。脫附完成的碳箱處于待命狀態(tài)，待其他碳箱吸附飽和開始脫附時候，其立即開始吸附工作，如此重復(fù)。
4、活性炭吸附脫附+催化燃燒運行的安全問題及相應(yīng)措施
該種組合工藝，由于處理高效，運行穩(wěn)定，投資成本低，在涂裝、噴漆、化工等行業(yè)，得到大量應(yīng)用。
在實際運用也暴露出了一些問題，主要有：
（1）活性炭易發(fā)生堵塞；
（2）催化燃燒爐溫度過高，進活性炭箱脫附的潔凈氣體溫度不好控制，易發(fā)生火災(zāi)；
（3）脫附濃度不好控制，容易造成催化爐溫度偏高；
針對以上出現(xiàn)的問題，作者根據(jù)長期積累的經(jīng)驗，可以采取以下措施：
（1）在進活性炭箱前放置干式過濾器（G4+F8精度），可以過濾一些顆粒及漆霧，防止堵塞活性炭。
（2）在進活性炭箱的脫附管路設(shè)置熱電偶測溫，且開設(shè)新風(fēng)口，配備新風(fēng)風(fēng)機，測溫元件與風(fēng)機連鎖，自動運行.
（3）在脫附管路回路，增設(shè)新風(fēng)口稀釋高濃度廢氣。增加新風(fēng)閥及濃度檢測儀，濃度檢測儀與新風(fēng)閥通過PLC連鎖自動控制。同時由于催化爐為負壓運行，因此催化爐主風(fēng)機在選型時就應(yīng)該加大風(fēng)量。
如果發(fā)生安全事故，作者認為還可以增加以下設(shè)置，避免事故擴大：
（1）將活性炭箱接入消防噴淋水，如果活性炭燃燒起來，通過噴淋可以迅速滅火，有條件還可以采用充氮保護，需要購買制氮機，可以視情況定；
（2）催化爐增設(shè)防爆口，防爆膜可以用薄的不銹鋼代替。即便催化爐溫度過高，壓力過大，也可以通過防爆口立刻排出，對催化爐本事沒有影響，可以快速修復(fù)。
來源：環(huán)保