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喷漆废气催化燃烧

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催化燃烧法(VOCs去除率高达98%)处理涂装喷漆厂废气

催化燃烧(CO)是典型的气一固相催化反应,其实质是活性氧参与深度氧化作用。在催化燃烧过程中,催化剂的作用是降低活化能,同时使反应物分子富集于表面提高了反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰燃烧,并氧化分解为水和二氧化碳,同时放出大量热能。

蓄热式催化燃烧法(RegenerativeCatalyticOxidation),简称RCO,也是近10余年内发展起来的新技术,净化率高,适应性强,能耗在燃烧法中较低,无二次污染,RCO设备可直接应用于中高浓度(500mg/m3-10000mg/m3)的有机废气净化;RCO设备也可应用于活性炭吸附浓缩催化燃烧系统,用于替代催化燃烧和加热器部分。该方法适用于同一生产线的所有工序,以及因原料和生产能力不同,有机废气组成、浓度或波动程度不同的场合。该方法的蓄热原理与RTO相似。其主要特点是催化剂在催化氧化过程中形成表面多孔结构,用于吸附反应物,使反应物在催化剂表面积累,使催化剂的效果最大化。催化剂降低活化能加速反应,使反应物分子在较低温度下无火焰燃烧,将有机污染物分解为水和二氧化碳,并释放出大量热量。与RTO相比,该方法不仅实现了全自动运行,而且一次性投资相对较低。

活性炭吸附法净化率可达95%以上,若无再生装置,则运行费用太高;液体吸收法净化率只有60%~80%,这种方法实际应用存在吸收效率不高、油雾夹带现象,一般难以达到国家排放标准,而且存在着二次污染问题;催化燃烧法净化率也可达95%,但适合于处理高浓度、小风量且废气温度较高的 有机废气 ,而喷漆废气中的“三苯”浓度一般低于300mg/m3,因此采用催化燃烧法处理也不合适。目前大部分工厂在处理喷漆废气时采用水帘洗涤装置或颗粒炭吸附法,水帘洗涤法处理后的喷漆废气一般达不到《大气污染物排放标准》GB16297-96中的标准。颗粒炭吸附法一般未采取再生措施,设施运行一定时间后需更换新炭,因此运行成本较高。

针对喷漆废气的特点,应业主的要求并结合企业现状认为采取吸附-催化燃烧法来处理“三苯”等有机废气比较合理,由于喷漆废气经水幕机洗涤后仍具有粘性并含有一定的水分,因此在吸附床前应增加预处理部分以除去漆物和水分。

催化燃烧废气处理装置的工艺流程及特点

1工艺流程

图1是采用除漆脱水装置结合活性炭纤维吸附-催化燃烧工艺处理喷漆废气的流程,由于整个系统集吸附-脱附-催化燃烧于一体。为保证系统的连续运行,吸附器采用多单元分流组合式结构,正常运行时,处在脱附状态的只有一个单元,而其它单元处于吸附或冷却状态;有机废气收集后经过滤器进入n-1个单元吸附,净化后气体排入空气。正常吸附前先将催化床燃烧室预热到300℃,一定时间后当某一单元内的活性炭纤维吸附饱和时,打开脱附阀门,用120℃热风进行脱附,解吸出的高浓度有机废气进到催化床燃烧分解为CO2和H2O,净化后高温气体通过列管热交换器预热脱附气体,少部分经烟囱排放,其余补充新鲜空气后作为脱附热风返回,停止电加热管预热,通过放空阀和补冷风机来实现整个催化燃烧系统热平衡。每个单元吸附和脱附时的蝶型气动阀门由PLC工业电脑可编程程序控制器按设定时差有序开关,整个电控装置分手动和自动两组,并配有自动报警系统。

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2净化装置特点

(1)由于喷漆废气经水幕机洗涤后仍具有粘性并含有一定水分,因此在吸附床前增加除漆装置和脱水装置。除漆装置过滤材料由多层金属过滤网、焦炭等组成,采用折板式结构,过滤风速采用0.4m/s,保证漆雾去除率达99%以上,并过滤片采用抽屉式结构,便于装卸和清洗。脱水装置由折板、岩棉等组成,过滤风速采用0.5m/s,可有效去除废气中的水分。为了保证吸附处理的连续性,除漆装置和脱水装置均采用一用一备。

(2)吸附剂采用的活性炭纤维性能优越:其比表面积大(1300~2500m2/g),微孔发达(微孔体积占总孔体积的80%左右),孔径分布广(20~200A),吸附容量大(比粒状活性炭大几倍至几十倍),吸附速度快(比颗粒活性碳要快2~3个数量级),而且再生容易快速(一般3~5min),脱附彻底,经多次吸附脱附后仍保持原有的吸附性能,特别是对ppm级的吸附质仍保持很高的吸附量(蜂窝碳或颗粒碳此时的吸附能力则大大降低),因此对有机废气的净化率高;同时因活性碳纤维耐热性能好(在空气中着火点达500℃以上),且吸附层很薄,不会产生类似颗粒碳或蜂窝碳吸附装置因热积蓄而易产生燃烧爆炸的危险。

(3)吸附床采用独特的“多单元分流组合式吸附床”,假设吸附床有n个单元,刚开始时是第1~第n-1个单元在吸附,第n个单元在脱附,一定时间后,切换为第2~第n个单元在吸附,第1个单元在脱附,如此反复循环运行。这样一方面保证生产的连续性,另一方面利用多单元的循环交替切换可使吸附剂用量大大减少,不但使吸附床的体积大大减少,而且高价炭纤维因使用量少也不会造成造价高的问题,因此设备量轻,投资小,占地少,结构紧凑。

(4)在催化燃烧床的进口以及贵金属催化剂层之间布置电加热管,结合内循环管路,可使床层的预热时间短(电加热管一般在开机时预热30min左右后停止加热,以后利用催化燃烧热来维持整个系统的热平衡),同时采用高效率的热交换器,并用高性能的轻质耐火材料保温,这样不仅使废气的催化燃烧彻底,同时热利用效率高,运行成本低。

(5)采用“PLC电脑可编程序控制器”,通过气动元件系统实现工艺过程的全部自动化,整个系统运行过程中电脑实行适时“记忆”,如遇突然停电等,电脑会记忆当时工作状态,待来电等电脑会自动指令延续上次的状态运行下去,这样可以避免出现某些单元过饱和现象,达到最佳治理效果,同时出现异常故障时电脑会指令自动停机并发出声光报警,因此,操作简单、安全、可靠,自动化水平较高,可实现无人操作。


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