沸石轉(zhuǎn)輪RTO
1.沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+RTO技術(shù)原理
本技術(shù)是沸石轉(zhuǎn)輪吸附同蓄熱式焚燒技術(shù)的組合工藝，凈化系統(tǒng)主要由三級干式過濾裝置、沸石轉(zhuǎn)輪濃縮吸附裝置、RTO、風(fēng)機(jī)、換熱器組成。該組合技術(shù)通過沸石轉(zhuǎn)輪的吸附濃縮使大風(fēng)量、低濃度有機(jī)廢氣濃縮為小風(fēng)量、高濃度濃縮氣體，高濃度濃縮氣再經(jīng)RTO高溫燃燒分解為CO2和H2O等無機(jī)成分。沸石轉(zhuǎn)輪濃縮裝置是利用吸附-脫附-濃縮三項(xiàng)連續(xù)變溫的吸附、脫附程序，通過轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)輪(被分割成吸附區(qū)、脫附區(qū)、冷卻區(qū))上同時(shí)完成VOCs的吸附、脫附再生。
2.沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+RTO簡介
案例所采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+RTO廢氣處理設(shè)備主要包括混合總管單元、三級干式過濾器、升溫調(diào)濕單元、沸石轉(zhuǎn)輪濃縮單元、蓄熱氧化爐單元。
2.1三級干式過濾器
三級干式漆霧過濾器能較*地去除粉塵、漆霧，氣體中0.5μm以上的塵凈化效率≧98%。它的原理是通過材料纖維改變漆霧顆粒的慣性力方向從而將其從廢氣中分離出來，材料逐漸加密的多重纖維經(jīng)增加撞擊率，提高過濾效率。過濾時(shí)能有效通過不同過濾材料組合，利用材料空間容納漆霧，達(dá)到更高的過濾效率是干式材料的*性能。
2.2沸石轉(zhuǎn)輪
沸石濃縮轉(zhuǎn)輪被分為吸附區(qū)、脫附區(qū)、冷卻區(qū)三個(gè)功能區(qū)，沸石分子篩轉(zhuǎn)輪在各個(gè)功能區(qū)域內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
在吸附區(qū)：廢氣通過前置的過濾器后，送至沸石分子篩轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)。有機(jī)廢氣中的VOCs被沸石分子篩吸附，未被吸附的廢氣在吸附風(fēng)機(jī)的帶動下，直接排入煙囪達(dá)標(biāo)排放。
在脫附區(qū)：沸石轉(zhuǎn)輪上吸附的VOCs，在脫附區(qū)被高溫逆向脫附、濃縮，脫附溫度約200℃，濃縮倍數(shù)一般為5～25倍。脫附氣在脫附風(fēng)機(jī)的帶動下進(jìn)入RTO焚化系統(tǒng)。
在冷卻區(qū)：為保證高的吸附效率，需對高溫脫附后的轉(zhuǎn)輪進(jìn)行冷卻。冷卻空氣冷卻轉(zhuǎn)輪吸附材后自身被預(yù)熱，作為脫附氣的源氣，再與來自RTO燃燒室來的高溫凈化氣換熱，溫度提升至180～200℃后逆向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪脫附區(qū)進(jìn)行高溫脫附。
2.3蓄熱氧化爐
采用三床式RTO。RTO蓄熱式氧化爐，是在高溫下將可燃廢氣氧化成對應(yīng)的氧化物和水，從而凈化廢氣，并回收廢氣分解時(shí)所釋放出來的熱量，廢氣分解效率達(dá)到99%以上，熱回收效率達(dá)到95%以上。主體結(jié)構(gòu)由燃燒室、陶瓷填料床和切換閥等組成。根據(jù)客戶實(shí)際需求，選擇不同的熱能回收方式和切換閥方式。
建設(shè)單位將調(diào)漆、噴涂廢氣收集后，經(jīng)過濾除漆霧、吸附濃縮后，引入RTO進(jìn)行焚燒處置。經(jīng)焚燒處理后的廢氣通過換熱后，廢氣高空排放。RTO可實(shí)現(xiàn)廢氣安全、穩(wěn)定地焚燒，在工作過程中需定期鼓入新鮮空氣用以維持燃燒，空氣中的氮在高溫條件下氧化會產(chǎn)生熱力型氮氧化物。
蓄熱式焚燒爐的工作原理：將有機(jī)廢氣預(yù)熱至760℃以上，在燃燒室加熱升溫至800℃左右，使廢氣中的碳、氫、氧元素氧化分解成為無害的CO2和H2O；氧化時(shí)的高溫氣體的熱量被特制的陶瓷蓄熱體“貯存”起來，用于預(yù)熱新進(jìn)入的有機(jī)廢氣。從而節(jié)省升溫所需要的燃料消耗，降低運(yùn)行成本。
3.結(jié)論
沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+RTO工藝先采用轉(zhuǎn)輪吸附濃縮，降低了RTO設(shè)備廢氣處理量，使得RTO規(guī)模變小，降低了設(shè)備投資費(fèi)用；盡管有機(jī)廢氣濃度比較低，但經(jīng)濃縮后，有機(jī)廢氣濃度達(dá)到自持濃度以上，所以RTO除了開機(jī)預(yù)熱需要消耗天然氣(RTO輔助燃料)外，其他時(shí)間RTO輔助加熱系統(tǒng)無需開啟，同時(shí)脫附風(fēng)熱源來自于有機(jī)廢氣氧化釋放的熱能，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低。
由上分析可知，沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+RTO廢氣處理工藝，對于家具廠大風(fēng)量、低濃度噴漆廢氣有良好的去除效果，VOCS總?cè)コ蔬_(dá)到99.8%。具有運(yùn)行安全可靠，維護(hù)便捷的特點(diǎn)，可以根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)情況，靈活調(diào)節(jié)開停機(jī)時(shí)間，不需要額外人工操作。是噴涂類企業(yè)廢氣治理的優(yōu)選工藝！
沸石RTO
1 前言
目前，霧霾天氣時(shí)常發(fā)生，影響環(huán)境中的空氣質(zhì)量，揮發(fā)性有機(jī)物（簡稱VOCs）是污染環(huán)境質(zhì)量的重要因素[1,2]。VOCs是個(gè)成分多樣，特性不同，主要有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、、三氯乙烷、二異氰酸酯（TDI）、二異氰甲苯酯等，正常情況下利用原有的單一的廢氣處理模式無法達(dá)到治理要求的混合型氣體[3]；VOCs產(chǎn)生大致可以分為：工業(yè)企業(yè)排放、汽車尾氣排放、油品揮發(fā)、溶劑使用源、燃燒源等，因 VOCs會對人體健康產(chǎn)生直接或間接傷害，且污染的范圍不僅是在排放地附近，也可通過氣流運(yùn)動擴(kuò)散到一個(gè)城市和區(qū)域[4,5]。為了保護(hù)好大氣環(huán)境，還我們一個(gè)健康的生活，控制VOCs排放至關(guān)重要，國家也意識到了治理VOCs的重要性，已經(jīng)相應(yīng)的出臺了一系列環(huán)保政策，針對VOCs治理專項(xiàng)技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生，其中沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+熱空氣脫附催化氧化技術(shù)就是將多種廢氣通過沸石轉(zhuǎn)輪進(jìn)行吸附濃縮，同時(shí)再與催化燃燒組合的一種新技術(shù)。
2 治理原理
本技術(shù)是利用沸石吸附的面積大和不同溫度下分子間作用力不同的原理，經(jīng)催化燃燒后分解VOCs進(jìn)行設(shè)計(jì)。
在低溫狀態(tài)下，大風(fēng)量的吸附風(fēng)機(jī)把車間內(nèi)的VOCs經(jīng)過過濾箱過濾掉大顆粒物質(zhì)，而后經(jīng)過沸石分子篩轉(zhuǎn)輪吸附，通過沸石轉(zhuǎn)輪的氣體可直接排放；當(dāng)吸附有大量VOCs的沸石轉(zhuǎn)輪進(jìn)入高溫脫附區(qū)時(shí)，小風(fēng)量的熱空氣氣體將沸石轉(zhuǎn)輪上的VOCs分子脫附出來轉(zhuǎn)換成高濃度廢氣，利用脫附風(fēng)機(jī)送入后端的催化燃燒系統(tǒng)進(jìn)行催化燃燒處理，分解產(chǎn)生的熱量部分通過內(nèi)部換熱再次進(jìn)入催化燃燒系統(tǒng)，降低能量損耗，部分分解后的氣體直接排放到空氣中，在此過程中，電控系統(tǒng)嚴(yán)格控制催化產(chǎn)生的熱量，當(dāng)超過設(shè)定值時(shí)通過調(diào)節(jié)脫附管路的自動閥門補(bǔ)冷風(fēng)降低廢氣濃度，減少熱量的生成；兩部分子系統(tǒng)相互結(jié)合，反復(fù)循環(huán)，當(dāng)無 VOCs產(chǎn)生后可停止設(shè)備運(yùn)行，同時(shí)為了設(shè)備的治理和安全，在停止催化氧化系統(tǒng)后需對該部分設(shè)備進(jìn)行一個(gè)降溫，保護(hù)設(shè)備正常使用。
3 廢氣處理過程
3.1 沸石分子篩轉(zhuǎn)輪吸附濃縮
沸石是一種晶體結(jié)構(gòu)的礦石，而我們用到的沸石分子篩就屬于沸石的化合物。
沸石分子篩轉(zhuǎn)輪分為三部分：吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)，每個(gè)部分都是由耐熱、耐溶劑的密封材料分隔開來。沸石轉(zhuǎn)輪可以在各個(gè)功能區(qū)域內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同步進(jìn)行吸附脫附冷卻。
VOCs通過前端的過濾器進(jìn)行初步過濾后，到沸石分子篩轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)。在吸附區(qū)（吸附區(qū)面積為S1）有機(jī)廢氣中 VOCs被沸石分子篩吸附除去，有機(jī)廢氣被凈化后從沸石分子篩轉(zhuǎn)輪直接排出，通過煙囪進(jìn)入空氣。
吸附在轉(zhuǎn)輪上的VOCs，在脫附區(qū)經(jīng)過約 200℃小風(fēng)量的熱風(fēng)處理而被脫附、濃縮，濃縮倍數(shù)一般為5~25倍。濃縮倍數(shù) n=吸附面積*吸附速度/脫附面積/脫附速度。
脫附后的沸石轉(zhuǎn)輪在冷卻區(qū)被冷卻。經(jīng)過冷卻區(qū)的空氣，經(jīng)過加熱后作為再生空氣使用，達(dá)到節(jié)能的效果。以上流程反復(fù)循環(huán)，達(dá)到廢氣凈化的目的。
3.2 催化燃燒
催化氧化燃燒利用轉(zhuǎn)輪經(jīng)過脫附區(qū)后，VOCs進(jìn)入脫附管路，經(jīng)過脫附風(fēng)機(jī)進(jìn)入換熱器換熱，催化燃燒產(chǎn)生的部分熱量經(jīng)過換熱被VOCs重新帶入催化燃燒器內(nèi)，加熱升溫進(jìn)行催化劑催化處理，催化燃燒技術(shù)可以在較低溫度（300℃~500℃）下實(shí)現(xiàn)對VOCs95%以上凈化效率，*反應(yīng)后生成CO2和H2O，同時(shí)放出大量熱，產(chǎn)生的熱量一部分通過混合罐進(jìn)入轉(zhuǎn)輪脫附區(qū)對吸附在轉(zhuǎn)輪上的VOCs進(jìn)行脫附；一部分進(jìn)入換熱器換熱，換熱后的部分熱量通過煙囪排出，另一部分被經(jīng)過換熱器的VOCs重新帶入催化燃燒器。反復(fù)循環(huán)利用，可以限度的降低能量損耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢氣自我催化分解的效果。
3.3 電氣控制
沸石轉(zhuǎn)輪吸附－熱空氣脫附催化燃燒對VOCs治理的實(shí)現(xiàn)還需要一套相對應(yīng)的電控系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用PLC控制，具備設(shè)備自動手動、本地 遠(yuǎn)程、吸附風(fēng)機(jī)風(fēng)速切換控制、同時(shí)還配備了設(shè)備工況監(jiān)視、流程畫面顯示、參數(shù)顯示及設(shè)置、報(bào)警顯示、自動連鎖保護(hù)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，并設(shè)有緊急停車，報(bào)警提示等功能。
PLC控制系統(tǒng)，對關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、關(guān)鍵點(diǎn)的溫度和壓力進(jìn)行監(jiān)測，便于評估設(shè)備的運(yùn)行情況；共設(shè)有吸附風(fēng)機(jī)控制、沸石分子篩轉(zhuǎn)輪單元控制、脫附風(fēng)機(jī)控制、燃燒器催化氧化控制、安全應(yīng)急控制、電路保護(hù)等控制單元。手動控制只能單獨(dú)控制一個(gè)控制單元進(jìn)行操作，自動控制可以按照程序設(shè)定使整套設(shè)備進(jìn)行連續(xù)性運(yùn)行，保證設(shè)備穩(wěn)定。
PLC自控系統(tǒng)包含以下幾個(gè)特點(diǎn)：
節(jié)能控制：設(shè)備啟動、停止、故障等不同狀態(tài)下，PLC能夠自動執(zhí)行不同控制模式，降低設(shè)備的待機(jī)能耗。
預(yù)警防護(hù)：設(shè)備溫度、壓力等控制點(diǎn)發(fā)生異常時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號，并自動做應(yīng)急處理。
急停控制：設(shè)備 PLC控制系統(tǒng)預(yù)留急停信號，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)緊急情況時(shí)作為優(yōu)先控制等級時(shí)間停止設(shè)備運(yùn)行。
畫面監(jiān)控：實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備上各個(gè)信號點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，通過畫面運(yùn)行狀態(tài)對設(shè)備當(dāng)下的運(yùn)行性能有直觀的了解。
4 廢氣處理效果
企業(yè)現(xiàn)狀生產(chǎn)中，車間混粉工序中原輔材料中使用含有揮發(fā)性有機(jī)物。車間烘箱、混捏機(jī)、真空混勻機(jī)及干燥室等設(shè)備，這些設(shè)備都是在密閉空間中生產(chǎn)，產(chǎn)生的廢氣都是通過設(shè)備自身的廢氣收集管道排出，車間廢氣捕集效率為 95%。車間工藝廢氣經(jīng)布袋除塵器處理后排放。通過除塵器的廢氣經(jīng)過沸石轉(zhuǎn)輪+熱空氣脫附催化燃燒裝置，經(jīng)電控系統(tǒng)化的控制，在既可以處理廢氣又節(jié)能的狀態(tài)下，處理。數(shù)據(jù)見表1
由表可知，減排前企業(yè)VOCs排放量為 52.937t/a。增加了一套“沸石轉(zhuǎn)輪+熱空氣脫附催化燃燒裝置”對VOCs進(jìn)行減排治理；減排工作后，企業(yè)VOCs排放量為 5.38t/a，企業(yè) VOCs削減量47.557t/a，削減百分比為 89.8%?？芍?，VOCs減排后減排效果較明顯。
5 總結(jié)
轉(zhuǎn)輪吸附+催化燃燒可以在處理大風(fēng)量、高濃度的VOCs時(shí)，基本上可以凈化所有含有VOCs的廢氣，也可以自我調(diào)節(jié)處理廢氣中VOCs的組成和濃度的變化、波動，在合適的廢氣濃度條件
