VOC废气处理工艺
当前,VOC废气处理技术主要包括活性炭吸附浓缩•催化燃烧、沸石转轮及组合工艺、蓄热燃烧(RTO)、蓄热式催化燃烧(RCO)和冷凝法等。
活性炭吸附浓缩·催化燃烧
基本原理构造
活性炭吸附浓缩·催化净化是采用蜂窝状活性炭为吸附剂,结合吸附净化、脱附再生并浓缩和催化燃烧的原理,将大风量、低浓度的有机废气通过蜂窝状活性炭吸附、脱附浓缩为小风量、高浓度的废气。活性炭吸附一定时间后用热空气脱附使活性炭得到再生,脱附出浓缩的有机物被送往催化燃烧床进行催化燃烧,有机物被氧化成CO2及H2O,燃烧后的热废气通过热交换器加热冷空气,热交换后降温的气体部分排放,部分用于蜂窝状活性炭的脱附再生,达到废热利用和节能的目的。整套装置由预滤器、吸附床、催化燃烧床、阻燃器、相关的风机、阀门等组成。
工艺流程示意图

本装置根据吸附(效率高)和催化燃烧(节能)两个基本原理设计,采用双气路连续工作,一个催化燃烧室,两个或多个吸附床交替使用。先将有机废气用活性炭吸附,当快达到饱和时停止吸附,然后用热气流将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生;脱附下来的有机物已被浓缩(浓度较原来提高十倍以上)并送往催化燃烧室催化燃烧成二氧化碳及水蒸气排出。当有机废气的浓度达到2000PPm以上时,有机废气在催化床可维持自燃,不用外加热。燃烧后的尾气一部分排入大气,大部分被送往吸附床,用于活性炭再生。这样可满足燃烧和吸附所需的热能,达到节能的目的。再生后活性炭的可进入下次吸附;在脱附时,净化操作可用另一个吸附床进行,既适合于连续操作,也适合于间断操作。
沸石转轮及组合工艺
基本构造
沸石转轮可分为处理区、再生区、冷却区,浓缩转轮在各个区内连续运转。VOCs有机废气通过前置过滤器后,通过浓缩转轮装置的处理区。在处理区VOCs被吸附剂吸附去除,净化后的空气从浓缩转轮的处理区间排出。吸附于浓缩转轮中的有机废气VOCs,在再生区经热风处理而被脱附、浓缩到5-15倍的程度。浓缩转轮在冷却区被冷却,经过冷却区的空气,再经过加热后作为再生空气使用,达到节能的效果。
工艺原理

吸附浓缩:处理大风量含浓度低于800ppm、40℃温度以下的VOCs气体,通过转轮内的沸石被吸附,以系统抽气变频风机将干净尾气排入大气。吸附器为立式转轮(CTR)可提供大量的气体接触沸石表面积,转轮持续以每小时1~6转的速度旋转。提供95%以上的VOCs去除率。
脱附:转轮内VOCs被浓缩成饱和沸石区、再利用热交换器提供的热流(约200℃)来进行脱附,脱附完成后旋转至冷却区,以常温空气吹嘘冷却至常温、再旋转至吸附浓缩区。
氧化:脱附出高浓度VOCs气流,由脱附风机抽送至蓄热式焚化炉(RTO)或催化燃烧(CO)内燃烧焚化处理,排放出干净CO2(g)及H2O(g)至大气。燃烧室高温气流被引出至气对气热交换器,与常温空气进行热交换、升温至脱附温度的热流,供脱附使用达到省能目的。
蓄热燃烧(RTO)
RTO,是一种高效有机废气治理设备。其原理是在高温下将有机废气氧化成对应的氧化物和水,从而净化废气,废气净化效率达到99%以上,热回收效率达到95%以上。与传统的催化燃烧、直燃式热氧化炉(TO)相比,具有热效率高(≥95%)、运行成本低、能处理大风量中低浓度废气等特点,浓度稍高时,还可进行二次余热回收,大大降低生产运营成本。RTO主体结构由燃烧室、蓄热室和切换阀等组成。
工艺原理

两床RTO主体结构由高温氧化室、两个陶瓷蓄热体和四个切换阀门组成。当有机废气进入蓄热体1后,蓄热体1放热,有机废气被加热到800℃左右后在高温氧化室燃烧,燃烧后的高温洁净气体通过蓄热体2;蓄热体2吸热,高温气体则被蓄热体2冷却后,经过切换阀排放。经过一段时间,阀门切换,有机废气从蓄热体2进入,蓄热体2放热加热废气,废气被氧化燃烧后通过蓄热体1,蓄热体1吸热,高温气体被冷却后通过切换阀排放。这样周期性地切换,就可连续处理有机废气,同时无需或少量补充能量,达到节能效果。
对VOC排放浓度和排放速率要求较高的情况下,可设计三个或五个蓄热床,每个蓄热床依次进行蓄热—放热—清扫的循环过程。
对于高浓度(低于20%LEL)的有机气体,可对氧化后的热量进行二次余热回收,回收方式可以是:加热导热油、蒸汽、热水、热风、热风经过滤后直接回用等。
蓄热式催化燃烧(RCO)
RCO是采用低温氧化技术,即在贵金属催化剂作用下,将有机气体加热到分解温度使气体净化。它具有RTO高效回收能量的特点和催化反应的低温工作的优点,将催化剂置于蓄热材料的顶部,来使净化达到优,其热回收率高达95%。RCO系统性能优良的关键是使用专用的、浸渍在鞍状或是蜂窝状陶瓷上的贵金属或过渡金属催化剂,氧化发生在250-500℃低温,既降低了燃料消耗,又降低了设备造价。在高浓度低风量废气环境下使用效果最好。

废气经管道由风机送入热交换器,将废气加热到催化燃烧所需要的起始温度。经过预热的废气,通过催化剂层使之燃烧。由于催化剂的作用,催化燃烧法废气燃烧的起始温度约为250~300摄氏度,大大低于直接燃烧法的燃烧温度650~800摄氏度,高温气体再次进入热交换器,经换热冷却,最终以较低的温度经风机排入大气。
冷凝法
冷凝法是通过采用低温,使有机物组分冷却至露点以下,进行液化回收。其适用于处理高浓度废气,特别是含有害物单纯组分的废气;可作为燃烧与吸附净化的预处理;可处理含有大量水蒸汽的高温废气。该法所需设备和操作条件比较简单,回收物纯度高,但是,对废气的净化程度受冷凝温度的限制,要求净化程度高,或处理低浓度废气时,需要将废气冷却到很低的温度。
工艺原理

废气经预处理(降温、过滤等)后,进入活性炭吸附罐,吸附效率可达90%~95%,达标排放;当活性炭达到饱和后,停止吸入有机废气。利用热源气体(蒸汽或氮气)作为脱附介质,将废气从活性炭中脱附出,即活性炭再生。脱附出的废气经多级冷凝,由气态转为液态,即溶剂回收。
粉尘处理方法常用的主要有布袋除尘器方法、静电除尘器方法、湿式除尘器方法。
一.布袋除尘器方法
布袋除尘器是采用纺织的滤布或非纺织的毡制成滤袋,利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤,当含尘气体进入袋式除尘器,颗粒大、比重大的粉尘,由于重力的作用沉降下来,落入灰斗,含有较细小粉尘的气体在通过滤料时,粉尘被阻留,使气体得到废气处理。工艺流程原理

含尘气体由除尘器下部进气管道,经导流板进入灰斗时,由于导流板的碰撞和气体速度的降低等作用,粗粒粉尘将落入灰斗中,其余细小颗粒粉尘随气体进入滤袋室,由于滤料纤维及织物的惯性、扩散、阻隔、钩挂、静电等作用,粉尘被阻留在滤袋内,净化后的气体逸出袋外,经排气管排出。滤袋上的积灰用气体逆洗法去除,清除下来的粉尘下到灰斗,经双层卸灰阀排到输灰装置。滤袋上的积灰也可以采用喷吹脉冲气流的方法去除,从而达到清灰的目的,清除下来的粉尘由排灰装置排走。
二.电除尘器方法
静电除尘器是利用高压电场使烟气发生电离,气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。静电电除尘器由两大部分组成:一部分是电除尘器本体系统;另一部分是提供高压直流电的供电装置和低压自动控制系统。
工艺流程原理

含尘气体经过高压静电场时被电离为正离子和电子,电子奔向正极过程中遇到尘粒,使尘粒带负电吸附到正极被收集。然后采用吹逆向气流或振打方法清灰,使粉尘落入下方灰斗中达到清除气体中粉尘的目的。
三.湿式除尘器方法
湿式除尘器是使含尘气体与液体(一般为水)密切接触,利用水滴和颗粒的惯性碰撞或者利用水和粉尘的充分混合作用及其他作用捕集颗粒或使颗粒增大或留于固定容器内达到水和粉尘分离效果的装置。


重力喷雾洗涤器旋风洗涤器
先是利用高压离心风机的吸力,把含尘气体压到装有一定高度水的水槽中,水浴会把一部分灰尘吸附在水中。经均布分流后,气体从下往上流动,而高压喷头则由上向下喷洒水雾,捕集剩余部分的尘粒。其过滤效率可达85%以上。