吸附+催化燃烧工艺在涂装废弃净化处理中的问题和工艺优化

  涂装行业作为VOCs废气重要来源之一，涂装行业有效地开展有机废气治理工作。目前，适用于涂装行业的废气处理技术尚处于逐渐完备中，因此，结合实际工程经验总结处理工艺中有一定的问题，提出优化方案具备极其重大的意义。

  涂装废弃净化处理的特点是风量大、浓度低、无回收价值，针对上述的特点，目前适用的工艺是吸附浓缩加脱附焚烧的工艺，这类工艺目前常用的工艺组合为沸石转轮+蓄热焚烧和活性炭吸附+催化燃烧两种工艺。

  沸石转轮吸附+蓄热焚烧工艺是利用吸附剂沸石吸附大风量、低浓度废气中的VOCs，然后采用小风量高温气体将吸附在沸石中的VOCs脱附出来，脱附后的小风量、高浓度的VOCs送到ＲTO内，有机物在ＲTO内被高温氧化成CO2和H2O，达到净化的目的。沸石转轮+蓄热焚烧组合工艺具有运行稳定、净化效率高、常规使用的寿命长等优点，而缺点是设备投入大、运行的成本高。该工艺适合应用于喷漆量大、废气浓度大于250mg/m3、持续工作的涂装企业。

  活性炭吸附+催化燃烧工艺是利用吸附剂活性炭吸附大风量、低浓度废气中的VOCs，然后从小风量的高温气体对活性炭进行脱附，脱附后的气体送入催化燃烧炉内做处理，使得废气得到净化，使活性炭再生。活性炭吸附+催化燃烧组合工艺具有设备投资较低、净化效率高、运行的成本低等优点，而缺点是占地面积大。

  用于处理涂装VOCs废气的活性炭一般都会采用蜂窝活性炭，选择活性炭时除了需要仔细考虑比表面积、碘值和体密度外，还需对其硬度和防水性进行优化。

  存在问题。普通的蜂窝活性炭在填装时容易破碎，运行时易发生气流冲蚀，导致活性炭受损，且掉落的炭渣会堵塞下层的通道，因此导致吸附床通风阻力增大，减小了吸附剂的有效利用率。

  优化措施。采用高硬度的蜂窝活性炭吸附剂，不仅填装时不易发生破碎，而且运行不易发生气流冲蚀，来保证了吸附剂在吸附床中的完整性和高效利用率，也可延长吸附剂的使用寿命。

  存在问题。活性炭在吸附VOCs的同时，也会吸附废气中的水分子。水分子在活性炭中大量聚集；用高温气体脱附时，首先会将水分子脱附下来，蒸发出来的水分子在炭箱内壁上会冷凝聚集成水滴，回落到活性炭表面，当选用不防水的普通活性炭时，下落的水滴会侵蚀碳层，造成碳层出现大量面积较大的孔洞，孔洞中的气流阻力很小，未经吸附处理的废气从孔洞逃逸，降低吸附床层的吸附效率，导致系统排气不能达标。

  优化措施。选用防水型蜂窝活性炭，采取了特殊的工艺制造而成，即使浸泡到水里也能保持形状的完整性，即使有水滴掉落下来，炭层也不会形成孔洞，确保吸附剂在整个使用的过程中的完整性，从而避免气体短路的问题。

  当吸附床进入脱附状态时，吸附床内部处于高温、高湿状态；当吸附床采用碳钢材质时，需要对吸附床的内表明上进行耐高温（大于250℃）防腐处理，不仅延长设备的常规使用的寿命，也避免锈皮、锈渣掉落到炭层上导致吸附剂堵塞，进而影响整体吸附效率的问题。

  通过对吸附床进行保温处理，不仅能有实际效果的减少脱附时的热量损耗，保证脱附效果，也可以有效的预防吸附床外表面烫伤工作人员。此外，当设备在炎热的夏季运行时，如果吸附床不做保温，受到环境和温度、日晒等因素的影响，吸附床内也会有较大的温升，进而影响吸附效率。

  催化燃烧炉是让有机物进行无害化处理的装置，是活性炭吸附+催化燃烧工艺的重要组成部分，但是普遍存在净化效率低、运行的成本高、常规使用的寿命短等问题，对其来优化设计是十分必要的。

  目前市场上催化燃烧炉普遍采用碳钢材质，而催化燃烧炉长期在300℃～400℃之间运行，通常会出现炉体受热变形、焊口开裂、内表面锈蚀严重、锈皮/锈渣掉到催化剂上，使催化剂失活等问题。由此可见，设备选用碳钢材质是导致催化燃烧炉净化效率低、常规使用的寿命短的主要原因。

  因此，在选择催化燃烧炉的壳体材质时需要仔细考虑耐高温和抵抗腐蚀能力，采用SUS304材质即可有很大成效避免以上问题的发生。

  催化燃烧炉一般会用碳钢材质的板式换热器，易发生锈蚀问题，锈皮脱落后会堵塞换热器，将导致换热器的阻力增加以及换热效率的降低。而在高温区运行的换热器易发生热变形、焊口开裂的情况，因此导致设备的进气和出气相互串气，严重影响了催化燃烧炉的净化效率和换热效率。

  换热器采用SUS304材质，可有很大成效避免以上问题的发生，延长了设备的常规使用的寿命。换热器作为催化燃烧炉热量传递的节能设备，应尽可能地增大换热面积，提高换热效率，有利于维持炉温的稳定，可大大降低催化燃烧炉的运行费用。

  吸附床的吸附/脱附阀普遍采用电动式多叶阀，这种阀存在泄漏量大、故障率高等问题。较大的泄漏量会造成脱附与吸附环节之间窜气的情况，增加了吸附剂的处理负荷，影响净化效率，而较高的故障率也没办法保证系统的稳定运行。

  吸附/脱附阀可采用气动式提升阀，阀体采用SUS304材质，由耐高温硅胶密封条密封，此类阀门不但稳定性高，而且接近于零泄漏。

  吸附质脱附难易程度受其沸点影响明显，高沸点吸附质因与吸附剂之间有更强的作用力而难以脱附。目前市场上运行的脱附温度通常在100℃左右，这个温度很难将高沸点有机物脱附下来，如涂装行业中常用的稀释剂二甲苯的沸点在137℃～140℃，很难在目前的脱附温度下脱附下来。脱附温度低是活性炭吸附效率衰减快、常规使用的寿命短的主要原因。

  鑫蓝环保科技（昆山）有限公司多年来专注于涂装废弃净化处理设计、制造和安装。我们产品有RTO蓄热焚烧、RCO蓄热催化燃烧、TO直燃炉、CO炉、有机废气处理设备、冷凝回收、防爆除尘器、酸碱废气处理、滤筒除尘器、布袋除尘器、单机除尘器、仓顶除尘器、旋风除尘器、喷淋塔、活性炭吸附箱、静电除油设备等。