目(mu)前，霧霾天(tian)氣(qi)(qi)時常(chang)發生，影響環(huan)境(jing)中的(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)質(zhi)量，揮發性有(you)(you)機物(wu)(簡稱VOCs)是(shi)污染(ran)環(huan)境(jing)質(zhi)量的(de)(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)[1,2]。VOCs是(shi)個成分(fen)多樣，特性不(bu)同(tong)，主要(yao)有(you)(you)苯(ben)、甲(jia)(jia)苯(ben)、二甲(jia)(jia)苯(ben)、苯(ben)乙(yi)烯、三(san)氯(lv)乙(yi)烯、三(san)氯(lv)甲(jia)(jia)烷、三(san)氯(lv)乙(yi)烷、二異氰酸酯(TDI)、二異氰甲(jia)(jia)苯(ben)酯等(deng)，正常(chang)情況下利用(yong)(yong)原有(you)(you)的(de)(de)單(dan)一(yi)的(de)(de)廢(fei)氣(qi)(qi)處理(li)模式無法達(da)到治理(li)要(yao)求的(de)(de)混合型氣(qi)(qi)體(ti)[3];VOCs產生大(da)致可(ke)以分(fen)為:工業(ye)企業(ye)排放、汽(qi)車尾氣(qi)(qi)排放、油品揮發、溶劑使用(yong)(yong)源、燃燒源等(deng)，因(yin)VOCs會對(dui)人體(ti)健(jian)康產生直接或間接傷害(hai)，且污染(ran)的(de)(de)范圍不(bu)僅是(shi)在(zai)排放地附(fu)近，也可(ke)通過(guo)氣(qi)(qi)流運(yun)動擴散(san)到一(yi)個城市和區域(yu)[4,5]。為了保護(hu)好(hao)大(da)氣(qi)(qi)環(huan)境(jing)，還我(wo)們一(yi)個健(jian)康的(de)(de)生活(huo)，控(kong)制(zhi)VOCs排放至關重(zhong)要(yao)，國家(jia)也意(yi)識到了治理(li)VOCs的(de)(de)重(zhong)要(yao)性，已經相應的(de)(de)出臺了一(yi)系列環(huan)保政策(ce)，針對(dui)VOCs治理(li)專項技術(shu)(shu)就應運(yun)而生，其中沸(fei)石轉輪吸附(fu)濃(nong)縮 熱空(kong)氣(qi)(qi)脫附(fu)催化氧化技術(shu)(shu)就是(shi)將多種(zhong)廢(fei)氣(qi)(qi)通過(guo)沸(fei)石轉輪進行(xing)吸附(fu)濃(nong)縮，同(tong)時再與(yu)催化燃燒組(zu)合的(de)(de)一(yi)種(zhong)新技術(shu)(shu)。

本技術是利用沸(fei)石吸附的面(mian)積大和不(bu)同(tong)溫(wen)度下分子間作用力(li)不(bu)同(tong)的原理，經(jing)催化(hua)燃燒后分解VOCs進行設計。

在低(di)溫狀態下，大風(feng)量(liang)(liang)的吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)風(feng)機把車(che)間內的VOCs經過(guo)過(guo)濾箱過(guo)濾掉大顆粒物質(zhi)，而后(hou)(hou)(hou)經過(guo)沸(fei)石分(fen)子篩轉輪(lun)(lun)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)，通(tong)過(guo)沸(fei)石轉輪(lun)(lun)的氣(qi)(qi)體可直接排(pai)放;當吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)有大量(liang)(liang)VOCs的沸(fei)石轉輪(lun)(lun)進入高溫脫附(fu)(fu)(fu)(fu)區時(shi)(shi)，小風(feng)量(liang)(liang)的熱(re)空氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)體將沸(fei)石轉輪(lun)(lun)上的VOCs分(fen)子脫附(fu)(fu)(fu)(fu)出(chu)來(lai)轉換(huan)成(cheng)高濃度廢(fei)氣(qi)(qi)，利用(yong)(yong)脫附(fu)(fu)(fu)(fu)風(feng)機送(song)入后(hou)(hou)(hou)端(duan)的催(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)系(xi)統進行(xing)催(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)處理，分(fen)解產生(sheng)(sheng)的熱(re)量(liang)(liang)部分(fen)通(tong)過(guo)內部換(huan)熱(re)再次(ci)進入催(cui)化(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)系(xi)統，降低(di)能量(liang)(liang)損耗(hao)，部分(fen)分(fen)解后(hou)(hou)(hou)的氣(qi)(qi)體直接排(pai)放到空氣(qi)(qi)中(zhong)，在此過(guo)程(cheng)中(zhong)，電(dian)控系(xi)統嚴格控制催(cui)化(hua)(hua)(hua)產生(sheng)(sheng)的熱(re)量(liang)(liang)，當超過(guo)設定值(zhi)時(shi)(shi)通(tong)過(guo)調節脫附(fu)(fu)(fu)(fu)管路的自動閥門補冷風(feng)降低(di)廢(fei)氣(qi)(qi)濃度，減少熱(re)量(liang)(liang)的生(sheng)(sheng)成(cheng);兩部分(fen)子系(xi)統相互(hu)結(jie)合，反復循環，當無VOCs產生(sheng)(sheng)后(hou)(hou)(hou)可停止設備運行(xing)，同(tong)時(shi)(shi)為了設備的治理和安全，在停止催(cui)化(hua)(hua)(hua)氧化(hua)(hua)(hua)系(xi)統后(hou)(hou)(hou)需對該(gai)部分(fen)設備進行(xing)一(yi)個降溫，保(bao)護設備正常使用(yong)(yong)。

3.1 沸石分子篩轉輪吸附濃縮

沸(fei)石(shi)是一種晶體結構(gou)的礦石(shi)，而我們用到的沸(fei)石(shi)分子篩就屬于沸(fei)石(shi)的化合物(wu)。

沸(fei)石分(fen)(fen)子篩(shai)轉(zhuan)輪分(fen)(fen)為(wei)三(san)部分(fen)(fen):吸附區(qu)、脫附區(qu)和冷(leng)卻區(qu)，每個(ge)部分(fen)(fen)都(dou)是由耐(nai)熱、耐(nai)溶劑的密(mi)封材料分(fen)(fen)隔(ge)開來。沸(fei)石轉(zhuan)輪可以在各個(ge)功(gong)能區(qu)域內(nei)連續(xu)運轉(zhuan)，同(tong)步進行吸附脫附冷(leng)卻。

VOCs通過(guo)前端(duan)的過(guo)濾器進行初步過(guo)濾后(hou)(hou)，到沸石分(fen)子(zi)篩(shai)轉輪的吸(xi)附區(qu)(qu)。在吸(xi)附區(qu)(qu)(吸(xi)附區(qu)(qu)面(mian)積為S1)有機廢氣(qi)中VOCs被(bei)沸石分(fen)子(zi)篩(shai)吸(xi)附除(chu)去，有機廢氣(qi)被(bei)凈化(hua)后(hou)(hou)從沸石分(fen)子(zi)篩(shai)轉輪直接(jie)排(pai)出，通過(guo)煙囪(cong)進入(ru)空(kong)氣(qi)。

吸附(fu)(fu)(fu)(fu)在(zai)轉輪上的(de)VOCs，在(zai)脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)區經(jing)過約200℃小風(feng)量的(de)熱(re)風(feng)處(chu)理而被脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)、濃縮，濃縮倍數一般為5~25倍。濃縮倍數n=吸附(fu)(fu)(fu)(fu)面積*吸附(fu)(fu)(fu)(fu)速(su)度(du)(du)/脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)面積/脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)速(su)度(du)(du)。

脫附后的(de)沸石轉輪在冷(leng)卻區被冷(leng)卻。經過(guo)冷(leng)卻區的(de)空氣(qi)(qi)，經過(guo)加熱后作為再生空氣(qi)(qi)使用，達到(dao)(dao)節能(neng)的(de)效果。以上流程反復(fu)循環(huan)，達到(dao)(dao)廢氣(qi)(qi)凈化(hua)的(de)目的(de)。

3.2 催化燃燒

催(cui)化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)燃燒利用(yong)轉(zhuan)輪(lun)經過(guo)脫(tuo)附(fu)區后，VOCs 進入(ru)脫(tuo)附(fu)管路(lu)，經過(guo)脫(tuo)附(fu)風機(ji)進入(ru)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)器(qi)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)，催(cui)化(hua)(hua)燃燒產生的(de)(de)部分(fen)熱(re)(re)量(liang)經過(guo)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)被VOCs重(zhong)新帶入(ru)催(cui)化(hua)(hua)燃燒器(qi)內，加熱(re)(re)升溫進行(xing)催(cui)化(hua)(hua)劑催(cui)化(hua)(hua)處理，催(cui)化(hua)(hua)燃燒技術可(ke)以(yi)在較低(di)溫度(300℃~500℃)下實(shi)現對VOCs95%以(yi)上凈化(hua)(hua)效率，完(wan)全反應后生成CO2和H2O，同時(shi)放(fang)出(chu)大量(liang)熱(re)(re)，產生的(de)(de)熱(re)(re)量(liang)一部分(fen)通過(guo)混(hun)合罐進入(ru)轉(zhuan)輪(lun)脫(tuo)附(fu)區對吸(xi)附(fu)在轉(zhuan)輪(lun)上的(de)(de)VOCs進行(xing)脫(tuo)附(fu);一部分(fen)進入(ru)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)器(qi)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)，換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)后的(de)(de)部分(fen)熱(re)(re)量(liang)通過(guo)煙囪排出(chu)，另一部分(fen)被經過(guo)換(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)器(qi)的(de)(de)VOCs重(zhong)新帶入(ru)催(cui)化(hua)(hua)燃燒器(qi)。反復循(xun)環利用(yong)，可(ke)以(yi)最大限度的(de)(de)降(jiang)低(di)能(neng)量(liang)損耗(hao)，同時(shi)實(shi)現廢氣自我催(cui)化(hua)(hua)分(fen)解的(de)(de)效果。

3.3 電氣控制

沸石(shi)轉輪吸附(fu)-熱空氣脫附(fu)催化燃燒(shao)對VOCs治(zhi)理的實現(xian)還需要一套相對應(ying)的電控(kong)系統(tong)，控(kong)制(zhi)系統(tong)采用PLC控(kong)制(zhi)，具備(bei)(bei)設(she)(she)備(bei)(bei)自(zi)(zi)動(dong)/手動(dong)、本地/遠程(cheng)(cheng)、吸附(fu)風機風速切換(huan)控(kong)制(zhi)、同時(shi)還配備(bei)(bei)了設(she)(she)備(bei)(bei)工(gong)況監(jian)視、流程(cheng)(cheng)畫面顯(xian)(xian)示、參數(shu)顯(xian)(xian)示及設(she)(she)置、報警(jing)顯(xian)(xian)示、自(zi)(zi)動(dong)連(lian)鎖保護、數(shu)據(ju)顯(xian)(xian)示、數(shu)據(ju)傳輸等(deng)功(gong)能，并設(she)(she)有(you)緊(jin)急(ji)停車(che)，報警(jing)提示等(deng)功(gong)能。

PLC控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)系統，對關(guan)(guan)鍵(jian)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)的(de)運行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)態、關(guan)(guan)鍵(jian)點的(de)溫度和壓力(li)進行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)監(jian)測，便(bian)于評(ping)估設(she)(she)(she)備(bei)(bei)的(de)運行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)情況;共設(she)(she)(she)有吸附(fu)風(feng)機控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)、沸石(shi)分(fen)子(zi)篩轉(zhuan)輪單元(yuan)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)、脫附(fu)風(feng)機控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)、燃燒器催(cui)化氧化控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)、安全應急控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)、電(dian)路保護等控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)單元(yuan)。手動控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)只能單獨控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)一(yi)個控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)單元(yuan)進行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)操作，自(zi)動控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)可以按照程(cheng)序設(she)(she)(she)定使整套設(she)(she)(she)備(bei)(bei)進行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)連續性運行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，保證設(she)(she)(she)備(bei)(bei)穩定。

PLC自控系統包含以下幾個特點:

節能控制(zhi):設(she)備(bei)啟動(dong)、停止、故障等不(bu)同(tong)狀態下，PLC 能夠自動(dong)執(zhi)行不(bu)同(tong)控制(zhi)模式(shi)，最大化降低設(she)備(bei)的待機能耗。

預警(jing)防(fang)護(hu):設(she)備溫度、壓力等(deng)控制(zhi)點發生(sheng)異(yi)常時，發出聲光(guang)報警(jing)信號，并自動做應急處(chu)理。

急(ji)(ji)停(ting)控制(zhi)(zhi):設(she)(she)備(bei)(bei)PLC控制(zhi)(zhi)系(xi)統預留急(ji)(ji)停(ting)信號，當設(she)(she)備(bei)(bei)出現緊(jin)急(ji)(ji)情況時作為(wei)優先控制(zhi)(zhi)等級第一時間停(ting)止設(she)(she)備(bei)(bei)運(yun)行(xing)。

畫面監控:實時(shi)監測設備上(shang)各個信號點的運(yun)(yun)行(xing)狀態(tai)，通過畫面運(yun)(yun)行(xing)狀態(tai)對設備當下的運(yun)(yun)行(xing)性能有直觀的了解。

企業現狀(zhuang)(zhuang)生(sheng)產(chan)(chan)中(zhong)，車間(jian)混(hun)(hun)粉工序中(zhong)原(yuan)輔材料(liao)中(zhong)使用含(han)有揮發性有機物。車間(jian)烘箱、混(hun)(hun)捏(nie)機、真空混(hun)(hun)勻機及干燥室等設備，這些設備都(dou)是(shi)在(zai)密閉空間(jian)中(zhong)生(sheng)產(chan)(chan)，產(chan)(chan)生(sheng)的(de)廢氣(qi)(qi)(qi)都(dou)是(shi)通(tong)過設備自身(shen)的(de)廢氣(qi)(qi)(qi)收集管道排出(chu)，車間(jian)廢氣(qi)(qi)(qi)捕集效(xiao)率為(wei)95%。車間(jian)工藝廢氣(qi)(qi)(qi)經(jing)布(bu)袋除塵器(qi)處(chu)(chu)理后排放(fang)。通(tong)過除塵器(qi)的(de)廢氣(qi)(qi)(qi)經(jing)過沸石轉輪 熱空氣(qi)(qi)(qi)脫附(fu)催化燃燒(shao)裝(zhuang)置(zhi)，經(jing)電控(kong)系(xi)統最優化的(de)控(kong)制，在(zai)既可以處(chu)(chu)理廢氣(qi)(qi)(qi)又節能(neng)的(de)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)下(xia)，處(chu)(chu)理效(xiao)果顯著。數據見表1。

表1 減排前后企業VOCs排放量對比

由(you)表可(ke)知，減(jian)排(pai)(pai)前企業(ye)(ye)VOCs排(pai)(pai)放(fang)量(liang)(liang)為(wei)52.937t/a。增加了一套“沸石轉輪(lun) 熱空氣脫(tuo)附(fu)催化燃燒裝(zhuang)置”對(dui)VOCs進行減(jian)排(pai)(pai)治理;減(jian)排(pai)(pai)工作后，企業(ye)(ye)VOCs排(pai)(pai)放(fang)量(liang)(liang)為(wei)5.38t/a，企業(ye)(ye)VOCs削減(jian)量(liang)(liang)47.557t/a，削減(jian)百(bai)分(fen)比為(wei)89.8%。可(ke)知，VOCs減(jian)排(pai)(pai)后減(jian)排(pai)(pai)效果較(jiao)明顯。

轉輪吸附 催化(hua)燃燒可(ke)以在處(chu)理(li)大(da)風量(liang)、高濃度的VOCs時，基本上可(ke)以凈化(hua)所有含有VOCs的廢氣，也可(ke)以自(zi)我調節處(chu)理(li)廢氣中VOCs的組成(cheng)和(he)濃度的變化(hua)、波動，在合適的廢氣濃度條件下無需添加輔助燃料而(er)實現(xian)自(zi)供(gong)熱操作(zuo)。

隨著國家(jia)和公(gong)民(min)的(de)環保意識越(yue)來越(yue)強(qiang)，針(zhen)對環保的(de)治(zhi)理要求也會越(yue)來越(yue)高(gao);同時(shi)轉輪和催化燃燒的(de)技術也在(zai)日益(yi)提高(gao)，未(wei)來會在(zai)更(geng)多的(de)行(xing)業內得到使用，VOCs治(zhi)理的(de)效果也將更(geng)加的(de)有(you)效。

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