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活性炭吸脫附與催化燃燒裝置的組合廢氣處理工藝

文章出處:責任編輯:人氣:-發表時間:2019-10-16 08:56【

目前我國各地大氣污染污染狀況還不容樂觀,尤其是有機廢氣污染。隨著國家對大氣環境污染越來越重視,相關的環保產業也隨之不斷壯大和發展,針對有機廢氣處理設備也呈現出多種多樣,廠家也越來越多,各自也有各自的特點。

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對于客戶來說,一般處理廢氣的原理可以理解,但是是否能夠達到預期的處理效果,確有所顧慮。對于設計單位來說,怎樣為客戶提供一套既可靠又經濟的處理設備才是關鍵。結合以往的實際工作經驗和案例,此次淺談就活性炭處理工藝與催化燃燒處理工藝,在設計與實際使用過程中遇到的一些問題和注意點進行探討。

常見的有機廢氣處理工藝有:活性炭/棉吸附、生物洗滌吸收、等離子、光催化氧化、冷凝回收、催化燃燒、熱力焚燒等。但選擇哪種合適有效的處理工藝,就需要根據實際情況進行工藝比選。正常情況下,首先需要考慮廢氣中的污染成分、產生濃度、廢氣排放量,其次就是要考慮需要的去除效率,在了解上述兩方面的基礎上,再考慮采用何種工藝。但具體采用哪種工藝合適,還需要進一步對廢氣的溫度、濕度、污染因子特性(熔點、沸點、易燃易爆性、水溶性、是否含有鹵素、黏性)以及非有機性污染因子(如:顆粒物)等,做進一步的分析。同時也要兼顧處理工藝的安全性、經濟性以及穩定性等。

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催化燃燒是利用貴金屬催化劑降低廢氣中有機物的活化能,使有機物在較低的溫度(一般在250~300oC左右,不同成分的有機物,其催化燃燒溫度不一樣)下發生無火焰燃燒。其原理是廢氣經過催化劑時,先被吸附至催化劑表面,然后在一定的溫度下發生催化燃燒,達到凈化的目的。目前有機廢氣處理中常用的催化一般為蜂窩狀鈀金屬催化劑和鉑金屬催化劑,催化燃燒方式有電加熱和燃氣加熱,燃燒類型有直接催化燃燒(CO)和蓄熱式催化燃燒(RCO)。催化燃燒一般適用于小風量、高濃度、高溫的氣態有機物,且廢氣中不能含有硫、鉛、汞、砷及鹵素可使催化劑中毒的因子。

實際應用中,活性炭吸附與催化燃燒,兩者除了可以單獨使用外,也可以組合使用。組合使用主要利用兩者之間具有互補性的特點:活性炭吸附適用于大風量、低濃度廢氣,催化燃燒適用于小風量、高濃度廢氣,且活性炭在高溫下被吸附的有機物能夠脫附出來。

從另一個角度看,此組合工藝可視為活性炭的現場再生利用工藝,既減少了活性炭吸附飽和后的更換處置成本,同時定期的濃縮脫附也避免了因活性炭吸附飽和未及時更換造成的超標排放風險。隨著催化燃燒廢氣處理中應用逐漸增多,相關技術也已趨于成熟。在設計方面,主要是以下幾個關鍵點:一是加熱熱交換與尾氣熱回收熱交換的設計,二是對催化劑填料層的設計和催化劑選型,三是對設備運行控制和安全控制設計。

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目前氣體加熱、熱交換、催化劑填料層的設計,都可以查閱相關資料進行設計計算,但將這些設備組合為一個系統進行設計,現就系統在實際工程使用中,發現的一些問題歸納如下:活性炭升溫和催化燃燒室升溫控制。在使用脫附+催化燃燒時,應將催化燃燒室溫度升至工作溫度后,然后再對活性炭進行逐步升溫脫附;而有些廠家設計在催化燃燒室的溫度沒有達到設計溫度時,就開始對活性炭進行升溫脫附,此種情況造成脫附出的廢氣無法有效的經過催化燃燒室燃燒;

催化燃燒室預熱:催化室預熱時,未對流動的氣流進行動態加熱,而是對催化室內的空氣進行靜態加熱,導致一旦廢氣進入催化燃燒室,其催化室溫度急速下降,造成達不到催化燃燒的溫度;利用催化燃燒的熱部分尾氣作為活性炭脫附氣體。催化燃燒的尾氣溫度較高,一般300℃左右,為降低能耗,部分廠家設計是利用處理后的尾氣作為脫附熱氣。活性炭碳的脫附溫度只需要80—90℃,利用尾氣前必需先對尾氣進行降溫處理,若不能將溫度降至設計范圍,就會存在活性炭著火的風險;而且脫附產生的有機廢氣是濃縮廢氣,其濃度較高,與高溫氣體接觸也會存在爆炸的風險。如果采用燃氣加熱,燃氣燃燒產生的廢氣和燃氣本身所含部分因子,也會對活性炭、催化劑造成不利影響;再有燃氣使用若控制不好,天然氣未燃燒直接進入催化裝置,一旦點火也會發生爆炸,其風險相比電加熱更大。

綜上所述,對活性炭吸脫附與催化燃燒組合工藝,設計時應采取相應對策避免上述問題的發生,從安全角度考慮,加熱系統采用電加熱,對脫附氣體采用新風,其安全系數更高;從經濟角度考慮,一般采用燃氣加熱,脫附氣體采用尾氣;但采用何種方式還需現場具體情況來確定。若單獨使用催化燃燒工藝,其不需要脫附加熱,相應風險也比組合工藝會降低很多,至于采用哪種方式加熱,也需要結合企業實際情況來確定。單獨使用活性炭工藝,其運行存在主要風險是活性炭的更換周期,目前還沒有簡單有效的方法去確定,只能在設計時按照經驗和計算參數給定一個建議值。




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