活性炭及催化燃燒涂裝廢氣處理設備的研究與應用

 

涂裝車間分為涂裝和烤漆兩部分操作會產(chǎn)生***量的有害氣體，生產(chǎn)過程中廢氣量***，有機物濃度低。采用先進的技術，設計了有效的處理方案，對有機廢氣進行綜合凈化。低濃度有機廢氣用新型活性炭吸附，吸附飽和后用熱空氣加熱，在貴金屬催化下進行燃燒凈化處理，將有機物轉化為無害物質(zhì)。結果表明，活性炭能有效吸附有機廢氣，實現(xiàn)凈化操作；在一些產(chǎn)品的涂裝、烤漆生產(chǎn)過程中，會排放***量的工藝尾氣，對自然環(huán)境造成極***的危害，對操作人員的健康構成極***的威脅。具體來說，涂裝、烤漆等工藝需要使用***量的苯、甲苯、乙苯、乙酸乙酯等揮發(fā)性化合物作為涂布溶劑和稀釋劑。這些有機溶劑在涂裝過程中不會吸附在工件表面，而是全部揮發(fā)到空氣中，成為有機廢氣。這些廢氣具有沸點低、常溫易揮發(fā)的***點，對周圍環(huán)境和操作人員的健康有很***影響。

 

涂裝廢氣催化燃燒處理工藝設計

 

1、預處理:對于有機廢氣，人們***先要進行水噴淋，去除廢氣中的外來粉塵和可溶性有機物。噴灑后，氣體中有***量水分和少量灰塵。為了避免水分和灰塵對活性炭吸附床有效運行的影響，人們需要在處理過程中使用高效過濾器進行過濾。

 

2、吸附操作:預處理后的有機廢氣在風機的作用下進入吸附床，均勻分布在活性炭表面。根據(jù)分子間的范德瓦爾斯力，活性炭可以將有機廢氣吸附在表面，所需時間較少，但時間越長，吸附越徹底。它們之間沒有主要的化學反應，但有機廢氣達到了較高的凈化效果。凈化后的清潔廢氣可達到相關空氣污染物的排放標準，在風機的作用下，可達到15m高排風道的排放標準。每套廢氣凈化處理系統(tǒng)包含三層吸附床，兩層用于吸附，一層用于脫附，三套設備可依次運行。

 

3、脫附和催化燃燒的具體反應方程式如下:活性炭吸附到飽和后，切換到脫附床，脫附需要額外的熱量。加熱裝置安裝在催化氧化床內(nèi)，催化劑開啟后同時預熱。催化氧化床達到設定溫度后，向脫附床中通入熱空氣，有機廢氣在加熱作用下從活性炭表面完全分解。高濃度有機廢氣在外力作用下進入氧化床，在金屬鉑的催化下燃燒分解為H2O和CO2，廢氣通過該操作得到凈化。這種燃燒過程的***點是低溫、高速、無焰，并產(chǎn)生***量的熱量。人們可以在有機廢氣的脫附和燃燒氧化中再次使用活性炭，從而降低能耗；當有機廢氣濃度較高時，燃燒產(chǎn)生的熱量過多會導致催化氧化床溫度升高，影響整個廢氣處理系統(tǒng)的安全性。因此，本文設計的系統(tǒng)中包含了冷風補充裝置，可以引入新鮮空氣來降低反應溫度，從而保證系統(tǒng)運行的安全性。

 

4、冷凝處理:水噴淋預處理后，將含有雜質(zhì)和有機物的廢水引入涂裝車間廢水處理池進行沉淀，去除***尺寸雜質(zhì)。含有機化合物的廢水呈弱酸性。為了減少廢水回用對設備的腐蝕，人們需要加入少量片狀堿進行中和反應，調(diào)節(jié)其酸堿度。廢水經(jīng)徹底凈化后，可在水噴淋預處理模塊中循環(huán)使用，污水處理單元基本無污水排放現(xiàn)象。作為危險廢物，污水離心分析的產(chǎn)品和沉淀產(chǎn)生的漆渣沉淀應委托有資質(zhì)的危險廢物處置單位按照***家有關危險廢物管理要求進行安全處理作業(yè)。

 

1漆霧過濾器:涂裝的廢氣主要出現(xiàn)在工件被涂抹的涂裝臺上，高壓空氣噴出的涂裝有一***部分停留在工件上，其他的則隨廢氣排出成為漆霧。漆霧粉塵含量低，顆粒小，***部分直徑小于10毫米。如果不進行處理，活性炭的微孔會很快被堵塞，失去原有的功能。因此，涂裝廢氣必須先進行粗過濾處理。

 

2吸附劑選擇及參數(shù)設定:活性炭比表面積***，吸附能力強，成本低。是目前常用的VOCs污染吸附劑。粉末狀態(tài)的活性炭不方便更換。活性炭纖維具有規(guī)則的微L結構，吸附容量***，易脫落，成本高。蜂窩活性炭風速高、阻力小，可用于***風量低濃度廢氣的吸附。本文選用蜂窩狀活性炭，吸附床結構采用抽屜式組裝方式，使用時便于裝填和拆卸。

 

催化燃燒設計:

 

1.換熱器:換熱器結構復雜。為了降低生產(chǎn)成本，方便后續(xù)安裝，本文采用了一種結構簡單的固定管板換熱器，冷氣通過殼體，熱氣通過管程。

 

2.電加熱室:加熱室僅提供啟動時預熱氣體所需的熱量，苯催化燃燒后可***量預熱使用，因此所需的熱能較低，可通過電加熱實現(xiàn)，無需天然氣或液化石油氣額外加熱。

 

3.保溫模塊的處理:一體化催化燃燒設備內(nèi)部溫度遠高于常溫，需要增加保溫處理，避免對工人造成傷害。保溫棉使用的材料為硅酸鋁纖維氈，根據(jù)燃燒室可能出現(xiàn)的400oC溫度設計，保溫棉厚度為64 mm。

 

4.阻火器的設計:阻火器由許多小通道或間隙組成，當火焰進入這些小通道時，形成許多小的火焰流。由于通道或孔隙的傳熱面積***，火焰通過通道壁換熱后溫度會下降，火焰會有一定程度的熄滅。阻火器是用于防止燃燒氣體或易燃液體擴散蒸發(fā)火焰的裝置。在VOCs催化燃燒的反應器中，如果有火星，會出現(xiàn)氣體火焰，然后整個管網(wǎng)燃燒，所以阻火器的作用很***。阻火器外殼的尺寸與流體阻力直接相關。一般情況下，殼體的直徑約為配合使用的管道直徑的4倍，即D=4d。本文根據(jù)規(guī)范設計，采用明火的開口端和封閉端進行點火。該方案采用無焰燃燒方式。如果采用D=4d，阻火器會過***。根據(jù)實際操作要求，本文設計的數(shù)據(jù)為D=2d，角度為60°。阻火器為1mm不銹鋼材質(zhì)，管徑500mm×200mm，擴散角60o，外殼前半部高度250×sin60o=433mm。

 

RCO催化燃燒處理技術:催化燃燒處理技術借助催化劑實現(xiàn)了揮發(fā)性有機化合物在低溫下的完全氧化，達到了工業(yè)廢氣凈化處理的效果。該技術廣泛應用于化工、涂裝行業(yè)和涂裝生產(chǎn)行業(yè)。目前，有許多類型的設備可供企業(yè)選擇。催化燃燒處理設備主要由預熱裝置、催化燃燒裝置、煙道、電加熱裝置、余熱回收裝置等組成。在早期的生產(chǎn)中，氧化鋁通常被用作貴金屬催化劑，但由于價格昂貴，它逐漸被其他催化劑所取代。目前，我***已經(jīng)開發(fā)出催化效果******的稀土催化劑，我***稀土資源豐富。在催化燃燒處理廢氣的過程中，應注意安全問題。設備運行過程中，揮發(fā)性有機廢氣會與高溫空氣混合，容易引起爆炸。因此，在使用催化燃燒凈化技術時，應嚴格控制有機物與空氣的混合比例，使混合比例控制在爆炸范圍的下限。

 

引進先進的生產(chǎn)模式:涂裝行業(yè)的運營包括兩個方面，一是涂裝生產(chǎn)，二是樹脂合成，相關生產(chǎn)設備包括窯爐、化工設備、制漆設備等，都將排放有機廢氣，其中制漆裝置排放的有機廢氣難以處理，其***點是廢氣量***、濃度低，也是全行業(yè)關注的焦點。為了使廢氣排放達標，涂裝行業(yè)必須停止傳統(tǒng)的粗放管理模式，積極引進先進技術和環(huán)保設備，通過科學管理贏得環(huán)境效益。具體做法包括:選擇封閉式生產(chǎn)模式，采用科學的生產(chǎn)管理模式；一是采用新型高效活性炭，吸附床結構穩(wěn)定合理，吸附效果******提高。其次，鉑金屬進行催化燃燒，將有機廢氣分解為無毒無害的H2O和CO2，實現(xiàn)高效徹底的凈化。***三，燃燒過程溫度低且安全，燃燒過程中產(chǎn)生的熱量可以回收利用，熱量損失少，能耗******降低；系統(tǒng)設備的設計和安裝采用各種措施消除安全隱患，操作簡單，便于后期使用和管理。