王文婷

（廣州巨邦環(huán)保工程設(shè)備有限公司 廣東廣州 510510）

引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車已成為人們出行不可代替的交通工具。汽車在生產(chǎn)過程中尤其噴漆過程中產(chǎn)生一定的廢氣污染。噴漆廢氣主要成分為甲苯、二甲苯、芳香烴等有機物質(zhì)。有機廢氣常用處理方法有：冷凝法、吸收法、吸附法、生物法、催化氧化法、低溫等離子法等。活性炭吸附技術(shù)對此類廢氣具有較好的處理效果，但易產(chǎn)生固廢污染，在此基礎(chǔ)上，建議使用活性炭吸附+催化燃燒脫附技術(shù)。

1 活性炭吸附+催化燃燒脫附技術(shù)

1.1 活性炭吸附原理

含有機物的廢氣經(jīng)風機送至活性炭塔，利用活性炭多微孔比表面積大的吸附能力強將有機物質(zhì)吸附在活性炭微孔內(nèi)，潔凈氣被排出；經(jīng)一段時間后，活性炭達到飽和狀態(tài)時，停止吸附，此時有機物已經(jīng)被濃縮在活性炭內(nèi)。再利用催化燃燒對飽和活性炭進行脫附再生，重新投入使用。

1.2 電催化氧化ECO工作原理

VOC-CO型有機氣體催化凈化裝置，是利用催化劑使有害氣體中的可燃組分在較低的溫度下氧化分解的凈化方法。對于CnHm和有機溶濟蒸汽氧化分解生成CO2和H2O并釋放出大量熱量。其反應方程式為：

該裝置主體結(jié)構(gòu)由凈化裝置主機、引風機、控制系統(tǒng)三大部分組成。其中凈化裝置包括：除塵阻火器、熱交換器、預熱器、催化燃燒室。

圖1 VOC-CO原理圖

2 應用設(shè)計

2.1 項目基本情況

廣州某一汽車有限公司，具有四個面漆房，排出的有機廢氣通過匯總風管接入廢氣處理設(shè)備，處理風量為80000m3/h；廢氣成分：三苯（苯、甲苯、二甲苯）以及顆粒物；VOCs濃度：＜200 mg/Nm3；進氣溫度：35℃；廢氣濕度：無（按常規(guī)空氣濕度設(shè)計）；工作節(jié)拍：24 小時/天。

2.2 工藝流程圖

本工程選用初效過濾器+中效過濾器+吸附床吸附+催化燃燒處理工藝。

圖2 工作流程圖

車間的廢氣經(jīng)由初效過濾器過濾后，由管道收集系統(tǒng)收集后，進入中效過濾器去除其中的顆粒物質(zhì)及噴漆渣霧，含有機物的廢氣經(jīng)風機的作用，經(jīng)活性炭吸附層，有機物質(zhì)被活性炭特有的作用力吸附在其內(nèi)部，潔凈氣被排出；經(jīng)一段時間后，活性炭達到飽和狀態(tài)時，停止吸附，此時有機物已經(jīng)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，進入內(nèi)部循環(huán)，當熱氣源達到有機物的沸點時，有機物從活性炭內(nèi)揮發(fā)出來，進入催化室進行催化分解成水和二氧化碳，同時釋放出能量。利用釋放出的能量再進入吸附床脫附時，此時加熱裝置完全停止工作，有機廢氣在催化燃燒室內(nèi)維持自燃，尾氣再生，循環(huán)進行，直到有機物完全從活性炭內(nèi)部分離，至催化室分解。活性炭得到了再生，有機物得到分解處理。

2.3 主要設(shè)備選型

2.3.1 活性炭吸附塔

廢氣成分主要為苯系物（苯、二甲苯、甲苯等），活性炭床單床處理風量為30000m3/h，按照連續(xù)運行方式設(shè)計則活性炭床數(shù)量為4臺，工作時始終有一臺活性炭床處于備用狀態(tài)?；钚蕴看苍O(shè)計空塔氣速0.8m/s，駐留時間為0.625s，按初始濃度200mg/m3計算則單床吸附周期為93.7h。

表1 活性炭設(shè)備選型（單臺設(shè)備）

2.3.2 CO催化氧化爐裝置

（1）阻火除塵器：將設(shè)備和廢氣源之間的危險阻隔開來，保證處理設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備之間的安全，同時除去廢氣源中的粉塵。（2）熱交換器：將有機氣體分解后的熱能和廢氣源冷氣流進行冷熱交換，置換熱能，提高廢氣源的溫度。當廢氣濃度達到一定值時，通過熱交換器的作用，可以保證設(shè)備在無運行功率（或低功率）的狀態(tài)下正常運轉(zhuǎn)，是催化凈化裝置中對廢氣源進行第一次溫度提升裝置，也是設(shè)備中節(jié)能設(shè)施之一。（3）預熱室：廢氣源在進入催化燃燒室之前，經(jīng)溫度檢測儀檢測，溫度達不到催化反應的條件，由布置在預熱室內(nèi)的電加熱系統(tǒng)進行溫度的第二次提升。（4）催化反應室：達到溫度條件的有機廢氣進入第一級催化反應室；第一催化反應室內(nèi)裝蜂窩狀催化劑，中間分插電加熱組件，利用紅外線輻射原理，使蜂窩狀催化劑溫度達到反應溫度，使部份有機物進行分解，釋放出能量，直接使廢氣溫度提升，是本設(shè)備設(shè)計的第三溫度提升處，也叫催化升溫；溫度提升后的有機氣體進入催化固定床，內(nèi)置蜂窩狀催化劑，滿足反應條件的有機氣體在此完全分解，廢氣變成潔凈氣體。（5）主排風機：選用國內(nèi)名牌優(yōu)質(zhì)通用風機，耐高溫低轉(zhuǎn)速，保證工作效果同時保證風機噪聲不超過 85dB，沒有二次污染，是整個裝置氣流運轉(zhuǎn)的動力源。

2.4 設(shè)備安全設(shè)置

在設(shè)備的進口設(shè)置了阻火除塵裝置，將生產(chǎn)線和處理設(shè)備之間的任何危險斷開，同時處理廢氣源中的灰塵，保證廢氣的潔凈度。裝置正常運轉(zhuǎn)。阻火器應能有效地防止火焰通過。在催化反應室內(nèi)設(shè)置了泄壓口，當設(shè)備內(nèi)部的壓力30-80Kpa之間時，自動泄壓，使設(shè)備始終在安全狀態(tài)下運行。裝置的金屬外殼應有明顯的接地標志，金屬殼體或可能帶電的金屬部位（包括因絕絕緣損壞可能帶電的金屬件）與接地螺釘間的電阻不大于0.1歐姆。裝置的絕緣電阻不小于2MΩ。裝置的帶電部分與外殼之間應能承受頻率為50HZ，電壓為2000V。持續(xù)1min的耐壓試驗，不得發(fā)生擊穿和閃絡(luò)現(xiàn)象。電加熱組件可以根據(jù)廢氣的溫度起伏，自動控制補償和停止；當反應溫度出現(xiàn)高溫時，自動停止電加熱的電源，溫度降低后會自動起動，恢復正常工作。控制系統(tǒng)上顯示廢氣預熱溫和氣體反應溫度，可以清楚了解氣體氧化分解效果。可以從控制系統(tǒng)中了解電加熱組件工作狀態(tài)及電加熱組件的完好狀態(tài)，電源均有良好地接地和保護措施。整個系統(tǒng)為負壓工作方式，廢氣不存在外溢現(xiàn)象。設(shè)備外表面用絕緣保溫材料進行保溫，使表面的外殼溫升為46-50℃，整個設(shè)備的絕緣電阻小于 2MΩ。

2.5 運行費用

（1）電力消耗費用

e1=吸附凈化部分105kw×24小時×0.8元/度×80%=1612.8元/天。

e2= 脫附部分（100kw/3+7.5kw+2.2kw）×6小時×0.8元/度×80%=165.248 元/天。

（2）耗材活性炭更換費用

e3=124800 元÷（3×330 天/年）=126.06 元/天。

（3）過濾袋更換費用

e4=37.6只×20元÷（7天更換一次）=107.42元/天。（4）催化劑更換費用

e5=70000元÷8000小時×6小時/天=52.5元/天。

（5）日運行費用統(tǒng)計

日運行總費用=（e1+e2+e3+e4+e5）×2=4128.056 元/天。

2.6 運行結(jié)果

經(jīng)調(diào)試后，有機廢氣各指標均能達標排放。

結(jié)語

（1）汽車噴漆廢氣對環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響，目前的處理方法，活性炭吸附-催化燃燒法具有較好的處理效果。

（2）此處理工藝在廣州一工廠進行運用，具有較理想的處理效果，處理后廢氣均能達標排放。