基于活性炭与催化燃烧喷漆废气处理设备的研究与应用

来源：admin（传梦环保整理发布）时间：2020-01-22

摘要：产物喷漆与烤漆操纵会发生年夜量的有害气体,该出产工艺废气风量年夜、有机物浓度低。本文彩用进步前辈的工艺,设计出一套有用的处置方案,对有机废气进行周全的净化处置。该方案操纵新型活性炭吸附低浓度的有机废气,吸附饱和后操纵热空气加热,在贵金属催化感化下展开燃烧净化处置,将有机物转化为无害物资。成果表白,活性炭可以将有机废气有用吸附,实现净化操纵。

在部门产物的喷漆与烤漆出产进程中，会涌现年夜量的工艺尾气排放，这些尾气对天然情况的风险较年夜，给操纵工人的健康带来较年夜的威逼。具体来讲，喷漆、烤漆等工艺需要利用年夜量苯、甲苯、乙苯、乙酸乙酯等挥发性化合物，作为涂料溶剂和稀释剂等。这些有机溶剂在喷涂时不会吸附在工件概况，会全数挥发来空气中变成有机废气。这些废气具有沸点低、常温下轻易挥发等特点，对周边情况和操纵职员的身体健康发生较年夜的影响。

我国一些年夜城市的空气中挥发性有机物含量是美国城市的数倍，产业出产排放的有机废气已成为我国城市年夜气污染的首要身分。这些气体挥发时会发生刺激性气息，对操纵职员的身体风险很年夜，短时间接触后会激发恶心、头晕等，年夜量吸取后会侵害人体的内脏、神经系统等。是以，在产业出产勾当中，除摘用需要的防护办法外，还要尽可能避免有机废气的排放，周全搜集与净化有机废气。

1根基道理

本方案将蜂窝状活性炭作为吸附剂，经由过程吸附净化、脱附再生并浓缩挥发性有机物(VOCs)和催化燃烧的道理，行将年夜风量、低浓度的有机废气经由过程蜂窝状活性炭吸附实现空气净化的方针。在活性炭吸附饱和后，再经由过程热空气脱附使得活性炭再生，脱附获得的浓缩有机物被送来催化燃烧床进行催化燃烧，内部的有机物资被氧化成为无害的CO2和H2O。燃烧后的热废气经由过程热互换器加热冷空气，热互换后降温气体部门排放，部门用于蜂窝状活性炭的脱附再生，实现节能的方针。整套装备含有预滤器、吸附床、催化燃烧床和风机等装备。

比拟其他有机废气处置方式，该方式是一种综合处置模式，罗致了其他模式的上风，手艺较为成熟靠得住，对处置年夜风量、低浓度的有机废气具有较年夜上风，在催化燃烧的感化下，净化效验可以到达最好。

2处置工艺设计

2.1预处置

对有机废气，人们应第一展开水喷淋，往除废气内部的杂尘、可溶性有机物。喷淋后，气体内部具有年夜量水份和少许粉尘，为避免水份与粉尘影响活性炭吸附床的有用运行，人们需要在处置时操纵高效力的过滤器进行过滤。

2.2吸附操纵

颠末预处置的有机废气，在风机的感化下引进吸附床，将其平均地散布在活性炭概况。根据份子间的范德华力，活性炭会将有机废气吸附在概况，这一进程耗时较少，但时候越长，吸附越完全。两者之间没有现较年夜的化学反映，而有机废气却到达较高的净化效验。颠末净化后的干净废气可以到达相干年夜气污染物的排放尺度，在风机的感化下，其可以到达15m高排气筒的排放尺度。每套废气净化处置系统含有个级此外吸附床，两套用来吸附，一套用来脱附，三套装备可以实现轮换操纵。

2.3脱附与催化燃烧

具体的反映方程式为：

在活性炭吸附来饱和水平后，切换来脱附床，脱附需要外加的热量，加热装配安装在催化氧化床内部，开启后同时预热催化剂。催化氧化床到达设定的温度后，将热空气引进脱附床内部，有机废气在加热的感化下从活性炭概况全数解析出来。

高浓度的有机废气在外力的感化下进进氧化床中，经由过程金属铂的催化感化，被燃烧分化为H2O与CO2，废气经由过程这一操纵获得净化。这一燃烧进程的特点为低温、快速和无焰，并发生较年夜的热量，人们可以将活性炭再次回用来有机废气的脱附与燃烧氧化中，从而下降能源耗损。具体的反映进程似图1所示。

在有机废气浓度较年夜时，燃烧发生的热量过量会致使催化氧化床的温度较年夜，进而影响全部废气治理系统的平安性、为此，本文设计的系统含有冷空气弥补装配，它可以引进新颖空气来下降反映温度，从而包管系统操纵的平安性。

2.4污水处置

水喷淋预处置以后，含有杂质与有机物的废水被引进喷漆车间的污水处置池内展开沉淀，往除年夜颗粒的杂物。含有有机物的废水出现出弱酸性，为下降污水回用对装备的侵蚀，人们需要添加少许片碱，展开中和反映，调剂其酸碱度。在颠末较为完全的净化后，废水可以轮回操纵，可以再次用于水喷淋预处置模块，污水处置单位根基没有污水外排现象。污水离心阐发的产品和沉淀发生的漆渣沉淀物作为危险废料，根据国度的相干危险烧毁物的治理要求，应托付具有天资的危险废料措置单元展开平安处置操纵。

本方案具有浩繁上风。第一，摘用新型高效的活性炭，吸附床布局稳固、公道，吸附效验年夜幅度晋升其次，经由过程金属铂展开催化燃烧，将有机废气分化为无毒无害的H2O与CO2，实现高效的完全净化;再次，燃烧进程温度较低、平安，燃烧进程发生的热量可以轮回利用，热量缺失较少，能耗年夜幅度下降;最后，系统装备的设计安装摘用多种办法来杜尽平安隐患，操纵简单，便于后期的利用和治理。

3各个构成模块的操纵方式

3.1漆雾过滤器

喷漆废气首要涌现在工件涂抹的喷漆工作台，高压空气喷射的油漆良多逗留在工件上，其他都随废气排，酿成漆雾。这些漆雾粉尘含量较低，颗粒较小，尽年夜部门直径小于10mm。似果不处置会很快梗塞活性炭的微孔，使其掉往原本的功能。是以，喷漆废气必需进步前辈行粗过滤处置。

3.2吸附剂的挑选与参数设定

活性炭具有比概况年夜、吸附能力强和本钱较低等上风，它是今朝VOCs污染常见的吸附剂。粉末状况的活性炭改换不便利，活性炭纤维含有法则的微孑L布局，具有较年夜的吸附容量，同时轻易脱落，本钱较高。蜂窝状的活性炭风速高，阻力小，可以利用来年夜风量的低浓度废气吸附中。本文挑选蜂窝状活性炭，吸附床的布局摘用的为抽屉式的组装模式，便于利用时的填装与拆卸。

3.3催化燃烧设计

3.3.1换热器

换热器的布局较为复杂，为了下降出产本钱，便利后续安装，本文彩用布局较为简单的固定式管板式换热器，寒气体走壳体，热气体走管程。

3.3.2电加热室

在本方案中，加热室仅仅供给开机时预热气体需要的热量，苯催化燃烧后有年夜量的预热可以操纵，是以需要的热功率较低，经由过程电加热便可，不需要自然气或液化石油气的额外加热。

3.3.3保温模块的处置

催化燃烧一体化装备内部的温度远远高于常温，需要增添保温处置避免对工作职员造成危险。保温操纵的保温棉摘用的材料为硅酸铝纤维毡，根据燃烧室可能涌现的最高温度400oC来设计，保温棉的厚度取值为64mm。

3.4阻火器的设计

阻火器是由很多藐小通道或孑L隙构成的，当火焰进进这些藐小通道后就构成很多藐小的火焰流。因为通道或孔隙的传热面积很年夜，火焰经由过程通道壁进行热互换后，温度降落，来必然水平时火焰即熄灭。阻火器是用来禁止燃烧的气体或是易燃性液体蒸发火焰舒展的装备，在VOCs催化燃烧的反映器中，似果有火星的话会激发气体火焰涌现进而促使全部管网燃烧，所以阻火器的感化较年夜。阻火器的壳体尺寸年夜小与流体阻力有直接关系，凡是壳体直径为共同利用的管道直径的4倍摆布，即D=4d。本文根据规范设计，操纵明火启齿端和杜口端进行焚烧，本方案摘用无火燃烧体例，似果根据D=4d的话，阻火器会过年夜，根据现实的操纵需求，本文设计的数据取值为D=2d，角度为60o。阻火器摘用的为1mm不锈钢，管道直径为500mm×200mm，分散的角度为60o，壳体前半部门的高度取值为250×sin60o=433mm。

4结语

本方案摘用吸附一催化燃烧法处置喷漆废气，第一操纵过滤器往除漆雾，以后经由过程系统节制，操纵蜂窝状活性炭吸附床对其展开持续吸附，同时对吸附饱和的活性炭展开脱附。经由过程80%热风吹脱的感化，将年夜风量、低浓度的有机废气浓缩为小风量、高浓度的有机废气，同时操纵催化燃烧室将有机气体转化为CO2和H2O，并连结稳固的自燃烧。实践证实，这类处置模式同传统的工艺比拟，具有净化效力高、无二次污染和运行本钱低等上风。

原题目:基于活性炭与催化燃烧喷漆废气处置装备的研究与利用