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催化燃烧技术处理VOCs喷漆废气技术说明

文章出处:未知 人气:发表时间:2020-05-11
       喷漆工位漆雾废气经干式喷漆柜处理后,固体颗粒残留很少一部分,相对洁净的有机废气再经催化燃烧前处理吸附,然后进入吸附单元进行吸附和浓缩,基本达到饱和状态后对吸附单元进行加热来脱附有机废气,吸附单元的活性炭因此也可实现再生。脱附出来的废气进入催化氧化床进行燃烧,由于催化剂的作用,燃烧过程低温、快速、无焰,废气因而得到净化。燃烧产生的热气体可进行回收循环使用,再次回用于脱附环节和燃烧氧化过程。该处理方法具体流程包括预处理、吸附、脱附-催化燃烧三个过程,工艺流程如图示意。



吸附浓缩+催化燃烧工艺流程图


1、预处理
涂装过程少量油漆被废气带走,经空气冷凝形成漆雾粉尘。这些粉尘具有粒径小、废气中含量少等特点,大部分在10um以下,若这些废气直接进入活性炭进行吸附,将导致活性炭微孔堵塞,最终将导致活性炭失活。因此,废气必须经过过滤处理才能进入后续吸附阶段。

2、吸附装置(吸附单元)
吸附单元的核心是活性炭,本公司采用的是碘值900—1200的优质防水活性炭,从而保证了吸附单元的稳定性。
经过预处理后的有机废气,在风机的作用下引入吸附单元,将其均匀的分布在活性炭的表面,依靠活性炭复杂的内部结构体系及超强大的表面积,活性炭将有机废气吸附在其表面,此过程耗时较少,但时间越长吸附越彻底(设计风速不超过0.8m/s)。并且两者之间不会发生化学反应,有机废气由此而达到净化的效果。净化后的洁净气体可达到相关大气污染物排放法律标准。每套废气净化处理系统设有多套吸附单元,其中一套用于脱附,其余用于吸附,多台吸附单元轮流工作,有plc自动控制切换。

3、脱附-催化燃烧
催化燃烧法是利用催化剂做中间体,使有机气体在较低的温度下,变成无害的水和二氧化碳气体,即:
CnHm+(n+1/4m)O2催化剂200300nCO2+1/2mH2O
当吸附单元的活性炭吸附至饱和的程度后,该吸附单元切换为脱附单元,脱附需要外加热量,加热装置设在燃烧炉内,将其开启后同时预热催化剂,燃烧炉达到设定温度后将热空气引入脱附床,有机废气在加热作用下从活性炭表面解吸出来。由于温度会使活性炭内部结构会变化,所以在吸附脱附单元都设置热电偶温度传感器,温度偏高时及时调节补冷风系统,即能保证最优的脱附效果,又给活性炭提供一个安全的工作环境,即使温度传感器发生异常,吸附单元还设置有物理消防设施。

高浓度的有机废气在脱附风机作用下进入燃烧炉,在贵金属铂合金的催化作用下,燃烧分解为水和二氧化碳,废气由此而得到净化。该燃烧过程低温、快速、无焰,并伴随产生大量的热量,可再次回用于有机废气的脱附过程和燃烧氧化过程,因此能够显著的减少能源消耗成本。

当有机废气浓度较大时,燃烧产生的热量过多会导致催化氧化床温度过高,影响整套废气治理系统的安全性,因此系统配有冷空气补充装置引入新鲜空气来降低反应温度,保证设备的安全性。

4、活性炭吸附净化装置
吸附箱采用碳钢制作,表面涂装,内部装有一定量的活性炭,并设置高温检测装置,当含有机物的废气经风机的作用,经过活性炭吸附层(整齐堆放),有机物质被活性炭特有的作用力截留在其内部,洁净气体排出;经过一段时间后,活性炭达到饱和状态时,停止吸附,此时有机物已被浓缩在活性炭内。如图5.4所示。
1、吸附箱体外壳采用Q235 t=2mm钢板制成,外部连续焊接,无气泡、夹渣等现象,整体美观;
2、内部循环管道采用t=1.2mm镀锌钢板制作,折边卡口连接,整体美观,密封性能好,法兰采用螺栓连接;
3、废气收集管道采用t=1.2mm镀锌钢板制作,折边卡口连接,整体美观,密封性能好,法兰采用螺栓连接(贵方风机出口至我公司处理设备之间);
4、蜂窝状活性炭性能参数见表5.5。

表5.5蜂窝状活性炭性能参数

规格 体密度 比表面积 吸苯量 脱附温度 使用寿命
100*100*100mm 380~450Kg/m³ >700㎡/g ≥25% <120℃ ≥2年
 
 

催化燃烧炉内部主要由高效换热器、不锈钢炉膛、隔离式加热器以及装载有催化剂的催化燃烧室等组成,炉体外部包裹隔热棉保温,外部结构由Q235碳钢板制作。催化燃烧装置如图5.6所示。
图5.6催化燃烧装置


有机废气焚烧温度如果超过800℃,废气将会完全分解成CO2和H2O,但是在高温状态下,设备容易变形,热量损耗高,设备损耗大。在使用贵金属铂和钯做为催化剂,在催化剂参与反应时,能够将有机废气催化氧化反应温度从800℃降低到250℃左右,同时发出大量热能。陶瓷蜂窝状载体催化剂性能参数见表5.7所示。

表5.7催化剂性能参数

规格 体积密度 设计空速 比表面积 活性温度 使用寿命
100*100*40mm 600Kg/m³ 1.5×104/h 43㎡/g 210℃ ≥10000h
 
先打开催化燃烧床电加热器加热气流送入活性炭吸附床,脱附出来的有机溶剂再经加热室中加热,逐步上升到250~300℃的反应温度,再进入催化燃烧室,于催化剂的作用下,有机废气氧化分解并释放大量热,在理想条件下催化反应温度可达到500~550℃,热气流过上层的热交换器将热量释放给刚进入催化床的脱附气流,使其达到催化反应温度,这时可以关闭电加热装置,实现热平衡,节约了能源。
燃烧炉内部装有温控探头、顶部有专用防爆口。当燃烧炉内温度超高时,防爆口能自动破裂,并将气体泄压,同时会补冷风降温,维护车间生产设备安全。

1、设备外部框架采用Q235 t=2mm碳钢板制作,表面涂装,整体美观;
2、设备面板采用Q235 t=1.5mm碳钢板制作,表面,整体美观;
3、设备保温采用80kg/m³岩棉保温,保温厚度为80mm,保温效果优秀;
4、催化燃烧燃烧室采用Q235 t=10mm碳钢板制成,整体耐温性能良好;
5、换热器采用Q235 t=1.2mm碳钢板制成,外部连续焊接,内部密封性能好,换热效率高;
6、 设备连接风管采用Q235 t=1.2mm碳钢板制成,外部连续焊接,整体美观;

6、主要设备技术参数

经过干式过滤器过滤后的废气进入放置有蜂窝状活性炭的吸附单元,经过使用一段时间后,其中的一个吸附单元的活性炭达到饱和,系统自动切换到备用单元,并将饱和的吸附单元关闭隔离,并启动吸附单元再生过程,将饱和的吸附单元活性炭里的有机废气脱附出来,并在催化剂的作用下燃烧并转化成二氧化碳及水蒸气,再生后的活性炭吸附单元作为备用床,等下个吸附床饱和后轮换,这样可保证系统的连续运行。系统内装有阻火器、温度监测仪等,由PLC自动控制每套的吸附和催化燃烧过程。其有机废气净化装置技术参数如下。

7、电气控制
全自动化控制采用PLC编程逻辑控制,配套电(气)动无级限位调节阀、触摸屏等,详见图6.1所示。
 


6.1电控系统

1)实现操作过程全自动,大大降低操作人员的劳动强度;

2)实现处理设施的自动、连续、稳定运行;

3)采用触摸屏使控制系统具有良好的人机界面和重要工作参数的实时记录和储存功能;

4)采用PLC控制方式,便于调整设施的工作参数;

5PLC和触摸屏均采用国内外知名品牌,同时系统配套精度很高的无极限位调节阀。


图6.2PLC自动控制流程图

如图6.2所示系统中设置了多个温度控制点,以确保设备安全温度的运行。如:T1为进入吸附单元的脱附气温度,设定上限为90℃,当T1超过90℃时首先会声光报警,系统自动将脱附风机停止,电加热热源关闭,补冷风机正常运行,并开大排热阀门和补冷阀门,此时系统以最大冷风量进行降温,待T1温度下降至<85℃,脱附风机将自动开启,系统恢复正常运行。

设备特点
1、采用PLC全自动化控制方式,特设电脑触摸屏实时监控、记录,系统设有自动监视记录读取系统,用电脑及连接线可随时得到设备运行的有关数据,包括时间、脱附温度、燃烧温度等。

2、全套设备结构紧凑,布局合理,外形美观大方。
3、注重安全使用性能,在设计中采取多重安全设施,杜绝发生安全事故;加热器采用远红外翅片式电加热管,安全、高效。
4、脱附—催化燃烧系统结构精巧,采用热风复式循环蓄热系统,热效率高,能量损失少,实现了脱附吸热与燃烧放热的热平衡,即燃烧过程不耗用外加电能,因此能耗特别低。
5、采用新型吸附材料—蜂窝状活性炭,动力学性能好,吸附、脱附速率快,脱附解析完全,再生吸附率衰减慢,使用寿命长。
6、催化燃烧效率高、净化彻底。由于采用新型蜂窝状贵金属催化剂,使起燃温度低、燃烧彻底、安全无焰燃烧,产物无毒、无害。
7、吸附床气流分布均匀,装炭、检修、更换方便,内设气流分布器,使炭层截面积内气体均匀通过,不短路或穿透炭层,使吸附效果更佳。

 

8、安全措施

由于该净化系统处理的是易燃易爆气体,本设计采取以下安全措施,确保系统安全运行:
1、设置高效过滤阻火器,使得设备在高效过滤的同时能起到阻火作用,双效一体。
2、脱附-催化燃烧系统同吸附系统相对独立(单床体在整个系统运行中只能仅处于吸附状态或脱附状态),完全避免了脱附-催化燃烧系统工作时对吸附系统及管路的冲击,从而杜绝了“倒灌”现象的发生。
3、燃烧方式为催化燃烧,属低温无焰燃烧,绝对无明火产生。
4、严格控制系统中废气“VOC”浓度低于爆炸下限1/4(约10g/m3),当废气浓度过高时,有警报鸣响并打开新风阀(参见脱附工艺流程图),立即降低浓度,避免安全隐患。
5、催化装置、吸附装置均设有防爆膜片。
6、净化系统设有旁通阀,确保车间通风效果,方便应急维修;系统设有开始调试和应急状态下的手动系统,确保生产正常进行。
7、设备内设置多点温控点,同时设有自动报警系统。
8、设备设有安全防火阀,当设备工作过程中温度超高时,关闭除直排阀外其它风阀切断设备与车间的通路,风机停止运转并立即充入惰性气体防意外发生。
9、夏日高温状况下,通风降温同时充入惰性气体,避免活性炭自然氧化反应的条件。
10、采用换热新鲜热风均匀进入吸附箱对活性炭脱附再生;
11、全系统设备和风管均良好接地,以消除静电,并按有关规范要求安装避雷系统。
12、预热管采用远红外加热管。
13、催化和吸附装置均有温度报警系统,并配有旁通新鲜空气风管以便“飞温”时引入空气。
14、采用保温性能好、质轻的耐火纤维材料保温。
 
 
广东大辰环境工程有限公司简介
 
广东大辰环境工程有限公司是专业环保设备制造厂家,全国数十家大型环保公司指定设备供应商。公司专注环保事业十余年,目前已发展成为华南地区优秀的集研发设计、制造安装、销售及服务于一体的高新环保设备生产企业。通过ISO9001:2000质量体系认证、ISO14000环境体系认证、中国环境保护产品认证(CEP认证),荣获“中国环境工程行业百强企业”;“中国环保VOCS 行业催化燃烧十大品牌”; “VOCS催化燃烧云计算智能自动控制系统V1.0”计算机软件著作权登记证书等。公司注册资金1000万元人民币,占地面积5000m2,主营废气环保设备,年产值5000万元,主要产品有:RCO、CO催化燃烧装置、治理废气的UV光解净化器、等离子净化器、等。
 

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