活性炭吸附、脫附催化燃燒設(shè)備工作原理

 
　　本廢氣凈化裝置是根據(jù)吸附（效率高）和催化燃燒（節(jié)能）兩個基本原理設(shè)計的，即吸附脫附-催化燃燒法。此方法綜合了吸附法及催化燃燒法的優(yōu)點(diǎn)，采用新型蜂窩狀活性炭吸附，在接近飽和后引入熱空氣進(jìn)行脫附、解析，脫附后的高濃度VOCs有機(jī)廢氣引入催化燃燒床無焰燃燒，將其徹底凈化，熱氣體在系統(tǒng)中循環(huán)使用，大大降低能耗。本工藝具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、運(yùn)行成本低、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。
 
1、基本原理：
 
　　含有機(jī)物的廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)的作用，氣流通過活性炭吸附層，有機(jī)物質(zhì)被活性炭特有的吸附力截留在其內(nèi)部，潔凈氣體排出；經(jīng)過一段時間后，活性炭達(dá)到飽和狀態(tài)時，停止吸附，此時有機(jī)物已被濃縮在活性炭內(nèi)。
 
　　催化凈化裝置內(nèi)設(shè)加熱室，啟動加熱裝置，進(jìn)入內(nèi)部循環(huán)，當(dāng)熱氣源達(dá)到有機(jī)物的沸點(diǎn)時，濃縮的有機(jī)物從活性炭內(nèi)揮發(fā)出來，進(jìn)入催化室在貴金屬催化劑作用下進(jìn)行無焰催化燃燒分解成CO2和H2O，同時釋放出能量。
 
　　利用釋放出的能量再進(jìn)入吸附床脫附時，此時加熱裝置完全停止工作，有機(jī)廢氣在催化燃燒室內(nèi)維持自燃，尾氣再生，循環(huán)進(jìn)行，直至有機(jī)物完全從活性炭內(nèi)部分離，至催化室分解。活性炭得到了再生，有機(jī)物得到催化分解處理。
 
2、設(shè)備組成
 
　?。?）干式過濾器
 
　　為防止廢氣帶入的水氣和粉塵進(jìn)入到活性炭吸附箱而使活性炭受潮和堵塞，導(dǎo)致吸附/脫附效果降低，因此，采用干式過濾器以確保吸附處理系統(tǒng)的氣源潔凈度達(dá)到97%可有效保障活性炭的吸附效果和工作壽命，從而減少運(yùn)行成本。
 
　?。?）活性炭吸附凈化裝置
 
　　活性炭吸附床內(nèi)裝活性炭層及氣流分散器，用來吸附濃縮有機(jī)物分子，凈化后的潔凈氣體可達(dá)相關(guān)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。活性炭采用抽屜式設(shè)計裝填，更換極其方便。活性炭吸附單元的單床設(shè)計風(fēng)量為20000m3/h，每套凈化處理系統(tǒng)設(shè)有多套吸附單元，其中一套用于脫附，其余用于吸附，多套吸附單元輪流工作，由PLC自動控制切換。
 
　　活性炭采用熱力學(xué)性能優(yōu)異的蜂窩狀活性炭，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，具有比表面積大，流體阻力小的優(yōu)點(diǎn)，其低阻低耗、高吸附率，非常適用于大風(fēng)量、低濃度工業(yè)有機(jī)廢氣的凈化治理。例如：對噴漆房的甲醛、苯、甲苯和二甲苯等有毒有害廢氣的治理，具有顯著效果。
 
　?。?）RCO催化燃燒凈化裝置
 
　　濃縮脫附后的有機(jī)廢氣通過脫附風(fēng)機(jī)引入催化燃燒室，在催化劑的作用下，使有機(jī)氣體在較低溫度，分解成無害的H2O和CO2，同事釋放能量，由熱交換裝置置換能量，循環(huán)利用的熱能用于維持設(shè)備自燃和為脫附氣體提供熱量，節(jié)能環(huán)保，降低設(shè)備運(yùn)行成本。
 
　　（4）催化劑
 
　　以貴金屬Pd、Pt等為主要活性組分，貴金屬鉑和鈀具有高活性、高凈化率、耐高溫及使用壽命長的特點(diǎn)。
 
　　
（5）主排風(fēng)機(jī)
 
　　主循環(huán)系統(tǒng)的主要部件之一，為有機(jī)廢氣流動提供動力，引導(dǎo)廢氣在設(shè)定的通道中運(yùn)行。
 
　?。?）脫附風(fēng)機(jī)
 
　　第二循環(huán)系統(tǒng)的另一主要部件，主要負(fù)責(zé)將熱氣流入脫附箱脫附有機(jī)物，同時又將有機(jī)物引入催化燃燒裝置進(jìn)行氧化分解。
 
　?。?）氣動和電動閥
 
　　根據(jù)工況要求，在電器控制下實(shí)現(xiàn)管路切換及脫附時控制整個設(shè)備脫附溫度的必要元件。
 
　　（8）智能電控系統(tǒng)
 
　　設(shè)備的中心樞紐，采用PLC程序控制及HMI人機(jī)對話操作界面操控，保證各設(shè)備的自動運(yùn)行，同時對各動力點(diǎn)起保護(hù)、監(jiān)控和控制作用。
 
3、工藝流程說明
 
　　本VOCs廢氣治理設(shè)備工藝流程主要包括四大系統(tǒng)：預(yù)處理（雜質(zhì)去除）、吸附氣體、脫附催化燃燒和控制系統(tǒng)。
 
（1）預(yù)處理：預(yù)處理主要用干式過濾器去除廢氣中的粉塵顆粒物和水氣，以防止雜質(zhì)影響活性炭的吸附效果。干式過濾器采用無紡布干式過濾棉和玻璃纖維網(wǎng)二級過濾設(shè)計，可高效除去氣體中的雜質(zhì)，凈化效率達(dá)97%以上。
 
（2）氣體吸附系統(tǒng)：經(jīng)過預(yù)處理后的廢氣進(jìn)入活性炭吸附床，吸附床共有六個（吸附飽和后進(jìn)行離線脫附），可通過氣動閥門來切換，使氣體進(jìn)入不同的吸附床，該吸附床是交替工作的，氣體進(jìn)入吸附床后，氣體中的有機(jī)物質(zhì)被活性炭吸附而著附在活性炭的表面，從而使氣體得以凈化，凈化后的達(dá)標(biāo)氣體再通過風(fēng)機(jī)排向大氣。
 
（3）脫附-催化燃燒系統(tǒng)：吸附床吸附飽和后，新鮮空氣在脫附風(fēng)機(jī)提供動力的作用下經(jīng)過二次換熱器達(dá)到100-120℃后進(jìn)入飽和吸附箱，將濃縮的有機(jī)分子脫附進(jìn)入催化燃燒裝置。高濃度的有機(jī)廢氣先通過一次換熱器預(yù)熱，再通過發(fā)熱管加熱區(qū)，使高濃度廢氣達(dá)到催化燃燒所需溫度（240-280℃），經(jīng)過催化區(qū)在催化劑作用下進(jìn)行無焰燃燒分解H2O和CO并釋放大量熱2，反應(yīng)后的高溫潔凈氣體通過熱交換回收大部分熱能后排放至大氣。當(dāng)有機(jī)廢氣濃度達(dá)到2000ppm以上時，催化燃燒啟動后，可維持自然，不需再外加能量，運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)能效果顯著。
 
　　系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有安控程序：當(dāng)脫附溫度過高時可啟動補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)冷，使脫附氣體溫度穩(wěn)定在一個合適的范圍內(nèi)。活性炭吸附床內(nèi)溫度超過報警值，自動啟用火災(zāi)應(yīng)急自動噴淋系統(tǒng)或氮?dú)鈶?yīng)急處理。
 
（4）控制系統(tǒng)：PLC自動控制系統(tǒng)對設(shè)備中的風(fēng)機(jī)、預(yù)熱器、溫度和電動閥門等進(jìn)行控制。當(dāng)系統(tǒng)溫度達(dá)到預(yù)定的催化溫度時，系統(tǒng)自動停止預(yù)熱器的加熱，當(dāng)溫度不夠時，系統(tǒng)又重新啟動預(yù)熱器，使催化溫度維持在一個適當(dāng)?shù)姆秶划?dāng)催化床的溫度過高時，開啟補(bǔ)冷風(fēng)閥，向催化床系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充新鮮空氣，可有效地控制催化床的溫度，防止催化床的溫度過高。此外，系統(tǒng)中還有阻火器，可有效地防止火焰回串。當(dāng)活性碳吸附床脫附時溫度過高時，自動啟用補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)降低系統(tǒng)溫度，溫度超過報警值，自動開啟火災(zāi)應(yīng)急自動噴淋以及氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)，確保設(shè)備運(yùn)行安全可靠。

 
　　PLC控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下智能化功能
 
　　l 具有自動、手動兩種操作方式，自動運(yùn)行時具有連鎖功能
 
　　l 系統(tǒng)具有自我診斷功能，運(yùn)行出現(xiàn)異常時會報警和自動停機(jī)
 
　　l 人機(jī)交互友好，控制面板顯示運(yùn)行參數(shù)，可根據(jù)工藝要求改變控制參數(shù)
 
　　l 自動運(yùn)行時可根據(jù)工藝條件退出運(yùn)行