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吸附+催化燃燒工藝在涂裝廢氣處理中的問題和工藝優化

文章出處：鑫藍環保鑫藍動態網責任編輯：蔡作者：蔡人氣：-發表時間：2023-08-21 00:00:00【大中小】

涂裝行業作為VOCs廢氣重要來源之一，涂裝行業有效地開展有機廢氣治理工作。目前，適用于涂裝行業的廢氣處理技術尚處于不斷完善中，因此，根據實際工程經驗總結處理工藝中存在問題，提出優化方案具有重要的意義。

2涂裝行業VOCs廢氣排放特點及適用治理技術

2.1涂裝行業VOCs廢氣的排放特點

涂裝車間VOCs廢氣主要源自噴漆室、烘干室和晾干室的排氣。

2.2涂裝廢氣VOCs的常用治理技術

涂裝廢氣處理的特點是風量大、濃度低、無回收價值，針對上述的特點，目前適用的工藝是吸附濃縮加脫附焚燒的工藝，這類工藝目前常用的工藝組合為沸石轉輪+蓄熱焚燒和活性炭吸附+催化燃燒兩種工藝。

（1）沸石轉輪+蓄熱焚燒

沸石轉輪吸附+蓄熱焚燒工藝是利用吸附劑沸石吸附大風量、低濃度廢氣中的VOCs，然后采用小風量高溫氣體將吸附在沸石中的VOCs脫附出來，脫附后的小風量、高濃度的VOCs送到ＲTO內，有機物在ＲTO內被高溫氧化成CO2和H2O，達到凈化的目的。沸石轉輪+蓄熱焚燒組合工藝具有運行穩定、凈化效率高、使用壽命長等優點，而缺點是設備投入大、運行費用高。該工藝適合應用于噴漆量大、廢氣濃度大于250mg/m3、連續工作的涂裝企業。

（2）活性炭吸附+催化燃燒

活性炭吸附+催化燃燒工藝是利用吸附劑活性炭吸附大風量、低濃度廢氣中的VOCs，然后從小風量的高溫氣體對活性炭進行脫附，脫附后的氣體送入催化燃燒爐內進行處理，使得廢氣得到凈化，使活性炭再生。活性炭吸附+催化燃燒組合工藝具有設備投資較低、凈化效率高、運行費用低等優點，而缺點是占地面積大。

3活性炭吸附+催化燃燒組合工藝存在的問題及優化措施

3.1活性炭吸附劑存在的問題及優化措施

用于處理涂裝VOCs廢氣的活性炭一般采用蜂窩活性炭，選擇活性炭時除了需要考慮比表面積、碘值和體密度外，還需對其硬度和防水性進行優化。

（1）提高蜂窩活性炭的硬度

存在問題。普通的蜂窩活性炭在填裝時容易破碎，運行時易發生氣流沖蝕，導致活性炭受損，且掉落的炭渣會堵塞下層的通道，從而導致吸附床通風阻力增大，減小了吸附劑的有效利用率。

優化措施。采用高硬度的蜂窩活性炭吸附劑，不僅填裝時不易發生破碎，而且運行不易發生氣流沖蝕，從而保證了吸附劑在吸附床中的完整性和高效利用率，也可延長吸附劑的使用壽命。

（2）采用防水型蜂窩活性炭

存在問題。活性炭在吸附VOCs的同時，也會吸附廢氣中的水分子。水分子在活性炭中大量聚集；用高溫氣體脫附時，首先會將水分子脫附下來，蒸發出來的水分子在炭箱內壁上會冷凝聚集成水滴，回落到活性炭表面，當選用不防水的普通活性炭時，下落的水滴會侵蝕碳層，造成碳層出現大量面積較大的孔洞，孔洞中的氣流阻力很小，未經吸附處理的廢氣從孔洞逃逸，降低吸附床層的吸附效率，導致系統排氣不能達標。

優化措施。選用防水型蜂窩活性炭，采用特殊的工藝制造而成，即使浸泡到水里也能保持形狀的完整性，即使有水滴掉落下來，炭層也不會形成孔洞，確保吸附劑在整個使用過程中的完整性，從而避免氣體短路的問題。

3.2活性炭吸附床存在的問題及優化措施

（1）耐高溫防腐處理

當吸附床進入脫附狀態時，吸附床內部處于高溫、高濕狀態；當吸附床采用碳鋼材質時，需要對吸附床的內表面進行耐高溫（大于250℃）防腐處理，不僅延長設備的使用壽命，也避免銹皮、銹渣掉落到炭層上導致吸附劑堵塞，進而影響整體吸附效率的問題。

（2）進行保溫處理

通過對吸附床進行保溫處理，不但可以有效減少脫附時的熱量損耗，保證脫附效果，也可以防止吸附床外表面燙傷工作人員。此外，當設備在炎熱的夏季運行時，如果吸附床不做保溫，受到環境溫度、日曬等因素的影響，吸附床內也會有較大的溫升，從而影響吸附效率。

3.3催化燃燒爐存在的問題及優化措施

催化燃燒爐是讓有機物進行無害化處理的裝置，是活性炭吸附+催化燃燒工藝的重要組成部分，但是普遍存在凈化效率低、運行費用高、使用壽命短等問題，對其進行優化設計是十分必要的。

（1）殼體采用SUS304材質

目前市場上催化燃燒爐普遍采用碳鋼材質，而催化燃燒爐長期在300℃～400℃之間運行，通常會出現爐體受熱變形、焊口開裂、內表面銹蝕嚴重、銹皮/銹渣掉到催化劑上，使催化劑失活等問題。由此可見，設備選用碳鋼材質是導致催化燃燒爐凈化效率低、使用壽命短的主要原因。

因此，在選擇催化燃燒爐的殼體材質時需要考慮耐高溫和耐腐蝕性，采用SUS304材質即可有效避免上述問題的發生。

（2）提高換熱器的換熱效率

催化燃燒爐通常采用碳鋼材質的板式換熱器，易發生銹蝕問題，銹皮脫落后會堵塞換熱器，將導致換熱器的阻力增加以及換熱效率的降低。而在高溫區運行的換熱器容易發生熱變形、焊口開裂的情況，從而導致設備的進氣和出氣相互串氣，嚴重影響了催化燃燒爐的凈化效率和換熱效率。

換熱器采用SUS304材質，可有效避免上述問題的發生，延長了設備的使用壽命。換熱器作為催化燃燒爐熱量傳遞的節能設備，應盡可能地增大換熱面積，提高換熱效率，有利于維持爐溫的穩定，可有效降低催化燃燒爐的運行費用。

3.4吸附/脫附閥存在的問題及優化措施

吸附床的吸附/脫附閥普遍采用電動式多葉閥，這種閥存在泄漏量大、故障率高等問題。較大的泄漏量會造成脫附與吸附環節之間竄氣的情況，增加了吸附劑的處理負荷，影響凈化效率，而較高的故障率也無法保證系統的穩定運行。

吸附/脫附閥可采用氣動式提升閥，閥體采用SUS304材質，由耐高溫硅膠密封條密封，此類閥門不但穩定性高，而且接近于零泄漏。

3.5脫附溫度存在的問題及優化措施

吸附質脫附難易程度受其沸點影響明顯，高沸點吸附質因與吸附劑之間存在更強的作用力而難以脫附。目前市場上運行的脫附溫度通常在100℃左右，這個溫度很難將高沸點有機物脫附下來，如涂裝行業中常用的稀釋劑二甲苯的沸點在137℃～140℃，很難在目前的脫附溫度下脫附下來。脫附溫度低是活性炭吸附效率衰減快、使用壽命短的主要原因。

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