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沸石转轮+催化燃烧

转轮浓缩+催化燃烧新技术

1、技术概述

针对现有各种低浓度***风量VOCs污染物处理方法存在的设备投资***、运行成本高、去除效率低的问题，***内企业开发了一种高效安全的低浓度***风量工业废气处理工艺。该方法的基本思路是采用吸附分离法对低浓度、***风量工业废气中的VOCs进行分离浓缩，对浓缩后的高浓度、小风量污染空气采用燃烧法进行分解净化，俗称吸附分离浓缩+燃烧分解净化法。蜂窝结构的吸附转轮安装在壳体内，壳体分为吸附、再生和冷却三个区域，由调速电机驱动，以每小时3-8转的速度缓慢旋转。

吸附、再生和冷却区分别与处理空气、冷却空气和再生空气导管相连。另外，为了防止各区域与吸附轮圆周和壳体之间漏气，在各区域隔板与吸附轮之间、吸附轮圆周与壳体之间安装耐高温、耐溶剂的氟橡胶密封材料。含有挥发性有机化合物的污染空气由鼓风机送到吸附轮的吸附区。当污染空气通过车轮蜂窝通道时，VOCs被吸附剂吸附，空气得到净化。随着吸附轮的转动，接近吸附饱和状态的吸附轮进入再生区。在与高温再生空气接触的过程中，挥发性有机化合物被脱附并进入再生空气，吸附轮被再生。再生后的吸附转轮经冷却区冷却后返回吸附区，完成吸附/脱附/冷却的循环过程。该工艺再生空气的风量一般仅为处理后风量的1/10，再生工艺出口空气中的VOCs浓度浓缩至处理后空气中的10倍，因此该工艺也称为VOCs浓缩去除工艺。

1号风机带动含有VOCs的废气通过转轮的A区，即吸附区。根据不同的目标，转轮中可以填充不同的吸附材料。吸附了VOCs的a区随着旋转轮的旋转到达b区进行脱附。吸附在转轮上的VOCs被流经传热1的高温气流脱附，通过传热2达到起燃温度，然后进入催化燃烧室进行催化氧化反应。由于转轮在脱附后需要吸附，在脱附区旁边设置冷却区C，用空气冷却，冷却后的暖空气通过传热1变成脱附用的热空气。在催化燃烧反应之后，热气流将部分热量传递给传热装置2和传热装置1，然后传递给空气。为了防止催化燃烧室的温度过高，提供了***三方冷却回路用于催化燃烧室的紧急冷却。整个系统由两个监控系统组成，PC1负责监控催化燃烧室和换热器的温度(内部设置电动辅助加热装置以平衡温度波动)，PC2负责根据实际情况控制风机和调节进气流量。PC2属于PC1的子级系统。当PC1监测到温度波动超过允许范围时，它会立即将信息传输到PC2，PC2会将接收到的信息转换为指令，并将其传输到每个风机。

2、新工艺的***点

(1)在吸附区建立旁路内循环。废气经吸附区吸附后达不到标准时，进入旁路内循环，再次进行吸附处理。这种旁路内循环的基本思路是消除现有的污染，吸收新的污染。

(2)建立冷却空气旁路。在复杂的工作条件下，挥发性有机化合物的浓度可能会突然增加。此时，一些冷却空气被引入吸附区以减少脱附空气量，并且在传热2之后补充新鲜空气以将进入催化反应器的空气量保持在预设范围内。这种旁路的基本思路是用新鲜空气稀释高浓度的VOCs，所以从效果上看，这种方法也会延长处理时间。

(3)与传统工艺相比，整个系统采用引风机设计，便于旁路的调节和控制。催化燃烧装置冷却风机拆除，治标不治本，改为控制转轮内VOCs浓度。

(4)将电辅助加热系统从催化燃烧室中拆除，改由传热2将空气加热到VOCs的着火温度，利用放热反应将催化燃烧室温度稳定在500℃ ~ 600℃范围内。

(5)如果转轮的转速容易调节，可以在2的条件下适当提高转轮的转速，降低转轮单位面积单位时间内吸附的VOCs量，从而保证系统的安全性。

车轮吸附的影响因素

在确定吸附材料时，影响转轮装置吸附性能的主要因素是吸附浓缩-催化燃烧过程流程图参数和转轮进气参数。进气负荷在一定范围内的变化可以通过转轮的运行参数如转速、浓度比和再生空气温度来调节，以保持预定的性能；林等将蜂窝转轮应用于液晶显示器行业废气处理。在处理高排放浓度时，进气速度降低到1.5m/s，浓缩比降低到8，转速提高到6.5r/h，再生空气温度提高到220℃，系统的去除率可达90%以上，***速度由再生空气热容量和吸附剂热容量之间的平衡决定。

1.浓度比

低流量的浓缩气体是在转轮内通过吸附-脱附得到的，因此浓缩比是转轮性能的一个重要指标，定义为入口气流与再生气流的比值f。低浓度比虽然可以保证较高的去除效率，但也随着再生空气流量的增加而增加脱附能耗，浓缩气体浓度也随着脱附空气流量的增加而降低。当浓度比由14降至6时，甲苯出口浓度仅由4.7mg/m3降至1.5mg/m3，但浓缩后甲苯浓度由1345mg/m3降至576mg/m3。如此低的浓度不利于随后的燃烧或冷凝单元处理。因此，在保证系统设定的去除率的前提下，合理选择浓度比非常重要。在工程应用中，浓缩比应同时考虑效率和能耗。对于高浓度废气，可选择低浓度比，以保证去除率；对于低浓度废气，适当选择高浓度比有利于提高系统的整体能效比。

2.转轮的转速

吸附和脱附在转轮运行周期内同步进行，相互影响，共同决定转轮的去除效率，转速是指吸附和脱附时间的长短。当转速低于***转速时，相应的运行周期变长，其脱附区再生充分，但其相对吸附量λ随着转速n的降低而降低，说明吸附区曲线在温度分布曲线上明显降低，这是吸附放热较少造成的，反映了吸附速率的降低。当转速***于***转速时，温度曲线表明只有一小部分脱附区前段可以加热到再生温度，因此***转速是脱附和吸附的***平衡。***转速本质上是对吸附和脱附时间的控制，从而达到转轮的***去除率。在实际应用中，由于多种因素的影响，转轮的转速可以控制在一个区间值内，以匹配其他参数的变化。

3.再生空气温度

吸附剂的脱附再生存在一个***征温度(***清洗温度)，高于该温度可以获得更快的脱附速率，并且可以消耗更少的脱附空气量。

4.进气参数

在实际工程中，有机废气一般含有水分，有些相对湿度甚至达到80%。然而，水分在吸附时可能与污染物竞争，占据转轮的吸附空间，降低污染物的去除效率，因此防潮性是衡量吸附性能的重要指标之一。

在某些条件下，***转速与进气流量成正比。当进气流量增加时，转速应相应增加。如果转速不按流量增加，则操作值低于***转速，其相对吸附量λ随着转速n的减小而减小，在温度分布曲线上，吸附面积曲线明显减小，反映出吸附速率的减小。因此，对于高浓度有机废气，有必要控制低进气流量，或相应提高转速。

转轮吸附浓缩+催化燃烧的要点

吸附分离浓缩+燃烧分解净化法的核心技术是高效吸附分离浓缩工艺和蜂窝状结构的吸附转轮。

1.型沸石的选择及其性能研究

在疏水性沸石转轮的开发中，加工成波纹状和平板状的陶瓷纤维纸需要用无机粘结剂粘结在一起，卷成蜂窝状结构的转轮，在蜂窝孔道表面涂覆疏水性分子筛制成吸附转轮，可用于工业废气中VOCs的净化过程。

2.转轮工艺参数和结构***化

浓缩比:低流量的浓缩气体是通过转轮的吸附-脱附作用获得的，因此浓缩比是转轮性能的一个重要指标，定义为进口气流与再生气流的比值f。

转轮转速:吸附和脱附在转轮运行周期内同步进行，相互影响，共同决定转轮的去除效率，转速是指吸附和脱附时间的长短。