導(dǎo)讀：對已運(yùn)行的有機(jī)廢氣治理工程運(yùn)行情況的進(jìn)行分析研究,并對采用吸附濃縮-催化燃燒工藝處理低濃度大風(fēng)量的有機(jī)廢氣工程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測,得出其最佳條件為：吸附時(shí)間18h,空床氣速0.8m/s,吸附容量1.9%;解吸溫度100～120℃,解吸時(shí)間4h。該工程實(shí)例的監(jiān)測結(jié)果表明,催化燃燒的TVOC去除效率保持在99%以上,同時(shí),該工藝對廢氣中甲苯、二甲苯和TVOC的總?cè)コ史謩e能達(dá)到98.3%、99.6%和97.7%。
隨著近年來我國化工行業(yè)的快速發(fā)展，有機(jī)化工產(chǎn)品的應(yīng)用日漸廣泛，低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣的排放現(xiàn)象也越來越多，其含有的易揮發(fā)有機(jī)化合物(volatileorganiccompunds，VOCs)，尤其是含苯系物，不僅對人體健康造成嚴(yán)重危害，而且影響自然環(huán)境，因此對VOCs的有效處理顯得尤為重要。在低濃度、大風(fēng)量含VOCs的有機(jī)廢氣處理工程中，吸附濃縮一催化燃燒工藝作為目前最實(shí)用的實(shí)用治理技術(shù)被廣泛應(yīng)用，該工藝中吸附解吸、催化燃燒的設(shè)計(jì)決定了設(shè)備能否穩(wěn)定、低成本的運(yùn)行。通過對吳江某噴涂有機(jī)廢氣工程實(shí)例中的運(yùn)行參數(shù)及監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析對比，研究了吸附濃縮一催化燃燒工藝在工程實(shí)例中的運(yùn)行條件和處理效果。
1工藝流程
工程采用活性炭吸附解吸與低溫催化燃燒相結(jié)合的主體工藝來處理直接噴涂有機(jī)廢氣，工藝流程如圖1，設(shè)計(jì)處理風(fēng)量為65000m/h，分2套設(shè)備進(jìn)行處理。為保證系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，吸附系統(tǒng)采用多單元分流組合式吸附床，每套系統(tǒng)包括A、B、C和D4個(gè)吸附箱，規(guī)格3000mm×3000mm×3000mm，均裝有緊急降溫噴淋水裝置，布風(fēng)裝置，均風(fēng)板裝在吸附箱廢氣進(jìn)口一面，吸附箱上大氣動(dòng)閥門連接在一根主管道上，從而實(shí)現(xiàn)3吸1脫。所有進(jìn)出氣口閥門全部采用密封閥門，由氣缸帶動(dòng)前后運(yùn)動(dòng)。所有電磁閥安裝在一個(gè)控制盒內(nèi)，在每個(gè)控制電磁閥上均標(biāo)有相對應(yīng)的識(shí)別號碼。
壓縮空氣口安裝了復(fù)合式空氣過濾減壓閥，可以根據(jù)氣缸的壓力要求調(diào)整壓力，同時(shí)將空氣的水份進(jìn)行過濾，以保證進(jìn)入氣缸的壓縮空氣盡可能地減少水分，延長缸的使用壽命。電磁閥采用進(jìn)口SMC產(chǎn)品，保證開啟次數(shù)在100萬次以上，電磁閥的形式為二位五通，排氣口安裝了截留閥，保證氣缸運(yùn)行時(shí)速度和緩沖。一只電磁閥控制2只氣缸即吸附箱進(jìn)口或出口閥門同時(shí)開關(guān)，主氣路進(jìn)出氣閥門開，脫附氣路進(jìn)出氣閥門關(guān)閉。吸附箱頂部設(shè)有一檢修門，用來更換活性碳;門采用鉸鏈加手動(dòng)鎖緊裝置對門進(jìn)行密封。
運(yùn)行時(shí)，只有一個(gè)單元處于解吸或冷卻狀態(tài)，其余處于吸附狀態(tài)，通過吸附系統(tǒng)的達(dá)標(biāo)氣體，經(jīng)15m高排氣管排人大氣。在解吸過程前預(yù)熱催化燃燒系統(tǒng)，為解吸提供熱源，解吸出來的高濃度廢氣在催化燃燒系統(tǒng)反應(yīng)，生成HO和CO的無害化氣體。凈化后的高溫氣體部分用來提供解吸溫度，實(shí)現(xiàn)熱量循環(huán)利用，工程采用PCL電腦程序來控制整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行，并配有相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)和保護(hù)程序。
2吸附系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的確定
在吸附過程中，活性炭類型、吸附時(shí)間及空床氣速均對吸附效果產(chǎn)生重要影響，因此在工程調(diào)試階段，甲苯和TVOC平均濃度分別為96.6mg/m和113.0mg/m，活性炭體積為5.4m。的條件下，以甲苯為研究對象，對不同條件下的吸附效果進(jìn)行了研究，確定其最佳吸附條件。
2.1分析方法
2.1.1氣相濃度測定方法
TVOC濃度采用TVOC在線濃度檢測儀(華瑞)測定，甲苯、二甲苯采用GC一1100氣相色譜分析儀測定固定床吸附器進(jìn)出口濃度，進(jìn)而分析蜂窩狀活性炭的吸一脫附性能。
2.1.2定量計(jì)算方法
研究選取廢氣中含量最多的甲苯作為研究對象，并且選取濃度較高的一套設(shè)備進(jìn)行調(diào)試實(shí)驗(yàn)，來確定活性炭吸附量和吸附率。通過測定不同吸附時(shí)問下甲苯的出口濃度，得到吸附過程穿透曲線，求出穿透曲線與橫坐標(biāo)時(shí)間(s)圍成的積分面積S，然后再按式(1)計(jì)算出不同吸附時(shí)間下，蜂窩狀活性炭對甲苯的平衡吸附量，其中吸附過程穿透曲線和積分面積S均由Origin7.5軟件獲得.
Q=(C0×t—S)×u×A×60(1)
6催化燃燒設(shè)計(jì)費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用
催化燃燒反應(yīng)器成本22.5萬元，儀表線路、地基等其他配套設(shè)施1.2萬元，貴金屬催化劑18.3萬(每3年更換)，共計(jì)成本42.1萬元，由于本工程采用熱量循環(huán)使用，低溫催化燃燒，具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，并且設(shè)備在正常運(yùn)行后，其費(fèi)用主要來自于人工費(fèi)、風(fēng)機(jī)低頻運(yùn)行費(fèi)和催化劑更換費(fèi)用，設(shè)備24h運(yùn)行，每天用電量619.6kW/h，年運(yùn)行300d，以當(dāng)?shù)厝斯べM(fèi)200元/d，工業(yè)用電單價(jià)0.81元/度計(jì)，貴金屬催化劑費(fèi)用6.1萬元/年，年運(yùn)行費(fèi)用27.16萬元，折合每l000m有機(jī)廢氣的運(yùn)行費(fèi)用為4.71元，6h用電量如表2所示。
7結(jié)論
采用活性炭吸附濃縮一催化燃燒工藝處理大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣，工程實(shí)例研究表明：
(1)對于以甲苯、二甲苯為主的低濃度有機(jī)廢氣(含量100mg/m左右)，其吸附最佳條件為18h，空床氣速0.8m/s，蜂窩狀活性炭的吸附率在95%以上，在吸附出口濃度低于1.50mg/m情況下，吸附率(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為1.9%。在解吸過程中，解析溫度選取100～120℃，時(shí)間4h，可以保證后續(xù)工序的平穩(wěn)運(yùn)行。
(2)采用催化燃燒處理濃縮后的有機(jī)廢氣，解吸氣體TVOC濃度最高達(dá)到232mg/m，且前后具有較大的差距，出口TVOC濃度與解吸氣體TVOC濃度成正比關(guān)系，催化燃燒的去除效率均在99%以上，去除效率均達(dá)到排放要求。
(3)催化燃燒系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用27.16萬元，折合每1000m有機(jī)廢氣的運(yùn)行費(fèi)用為4.71元。采用蜂窩狀活性炭吸附濃縮一催化燃燒工藝處理低濃度、大風(fēng)量噴涂有機(jī)廢氣，其甲苯、二甲苯、TVOC的去除率分別為98.3%、99.6%和97.7%，取得良好的去除效果。
來源:《環(huán)境工程學(xué)報(bào)》 作者:李蕾 王學(xué)華等
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