目前，霧霾天氣時常發(fā)生，影響環(huán)境中的空氣質(zhì)量，揮發(fā)性有機物(簡稱VOCs)是污染環(huán)境質(zhì)量的重要因素[1,2]。VOCs是個成分多樣，特性不同，主要有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二異氰酸酯(TDI)、二異氰甲苯酯等，正常情況下利用原有的單一的廢氣處理模式無法達(dá)到治理要求的混合型氣體[3];VOCs產(chǎn)生大致可以分為:工業(yè)企業(yè)排放、汽車尾氣排放、油品揮發(fā)、溶劑使用源、燃燒源等，因VOCs會對人體健康產(chǎn)生直接或間接傷害，且污染的范圍不僅是在排放地附近，也可通過氣流運動擴(kuò)散到一個城市和區(qū)域[4,5]。為了保護(hù)好大氣環(huán)境，還我們一個健康的生活，控制VOCs排放至關(guān)重要，國家也意識到了治理VOCs的重要性，已經(jīng)相應(yīng)的出臺了一系列環(huán)保政策，針對VOCs治理專項技術(shù)就應(yīng)運而生，其中沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮 熱空氣脫附催化氧化技術(shù)就是將多種廢氣通過沸石轉(zhuǎn)輪進(jìn)行吸附濃縮，同時再與催化燃燒組合的一種新技術(shù)。

本技術(shù)是利用沸石吸附的面積大和不同溫度下分子間作用力不同的原理，經(jīng)催化燃燒后分解VOCs進(jìn)行設(shè)計。

在低溫狀態(tài)下，大風(fēng)量的吸附風(fēng)機把車間內(nèi)的VOCs經(jīng)過過濾箱過濾掉大顆粒物質(zhì)，而后經(jīng)過沸石分子篩轉(zhuǎn)輪吸附，通過沸石轉(zhuǎn)輪的氣體可直接排放;當(dāng)吸附有大量VOCs的沸石轉(zhuǎn)輪進(jìn)入高溫脫附區(qū)時，小風(fēng)量的熱空氣氣體將沸石轉(zhuǎn)輪上的VOCs分子脫附出來轉(zhuǎn)換成高濃度廢氣，利用脫附風(fēng)機送入后端的催化燃燒系統(tǒng)進(jìn)行催化燃燒處理，分解產(chǎn)生的熱量部分通過內(nèi)部換熱再次進(jìn)入催化燃燒系統(tǒng)，降低能量損耗，部分分解后的氣體直接排放到空氣中，在此過程中，電控系統(tǒng)嚴(yán)格控制催化產(chǎn)生的熱量，當(dāng)超過設(shè)定值時通過調(diào)節(jié)脫附管路的自動閥門補冷風(fēng)降低廢氣濃度，減少熱量的生成;兩部分子系統(tǒng)相互結(jié)合，反復(fù)循環(huán)，當(dāng)無VOCs產(chǎn)生后可停止設(shè)備運行，同時為了設(shè)備的治理和安全，在停止催化氧化系統(tǒng)后需對該部分設(shè)備進(jìn)行一個降溫，保護(hù)設(shè)備正常使用。

3.1 沸石分子篩轉(zhuǎn)輪吸附濃縮

沸石是一種晶體結(jié)構(gòu)的礦石，而我們用到的沸石分子篩就屬于沸石的化合物。

沸石分子篩轉(zhuǎn)輪分為三部分:吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)，每個部分都是由耐熱、耐溶劑的密封材料分隔開來。沸石轉(zhuǎn)輪可以在各個功能區(qū)域內(nèi)連續(xù)運轉(zhuǎn)，同步進(jìn)行吸附脫附冷卻。

VOCs通過前端的過濾器進(jìn)行初步過濾后，到沸石分子篩轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)。在吸附區(qū)(吸附區(qū)面積為S1)有機廢氣中VOCs被沸石分子篩吸附除去，有機廢氣被凈化后從沸石分子篩轉(zhuǎn)輪直接排出，通過煙囪進(jìn)入空氣。

吸附在轉(zhuǎn)輪上的VOCs，在脫附區(qū)經(jīng)過約200℃小風(fēng)量的熱風(fēng)處理而被脫附、濃縮，濃縮倍數(shù)一般為5~25倍。濃縮倍數(shù)n=吸附面積*吸附速度/脫附面積/脫附速度。

脫附后的沸石轉(zhuǎn)輪在冷卻區(qū)被冷卻。經(jīng)過冷卻區(qū)的空氣，經(jīng)過加熱后作為再生空氣使用，達(dá)到節(jié)能的效果。以上流程反復(fù)循環(huán)，達(dá)到廢氣凈化的目的。

3.2 催化燃燒

催化氧化燃燒利用轉(zhuǎn)輪經(jīng)過脫附區(qū)后，VOCs 進(jìn)入脫附管路，經(jīng)過脫附風(fēng)機進(jìn)入換熱器換熱，催化燃燒產(chǎn)生的部分熱量經(jīng)過換熱被VOCs重新帶入催化燃燒器內(nèi)，加熱升溫進(jìn)行催化劑催化處理，催化燃燒技術(shù)可以在較低溫度(300℃~500℃)下實現(xiàn)對VOCs95%以上凈化效率，完全反應(yīng)后生成CO2和H2O，同時放出大量熱，產(chǎn)生的熱量一部分通過混合罐進(jìn)入轉(zhuǎn)輪脫附區(qū)對吸附在轉(zhuǎn)輪上的VOCs進(jìn)行脫附;一部分進(jìn)入換熱器換熱，換熱后的部分熱量通過煙囪排出，另一部分被經(jīng)過換熱器的VOCs重新帶入催化燃燒器。反復(fù)循環(huán)利用，可以最大限度的降低能量損耗，同時實現(xiàn)廢氣自我催化分解的效果。

3.3 電氣控制

沸石轉(zhuǎn)輪吸附-熱空氣脫附催化燃燒對VOCs治理的實現(xiàn)還需要一套相對應(yīng)的電控系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用PLC控制，具備設(shè)備自動/手動、本地/遠(yuǎn)程、吸附風(fēng)機風(fēng)速切換控制、同時還配備了設(shè)備工況監(jiān)視、流程畫面顯示、參數(shù)顯示及設(shè)置、報警顯示、自動連鎖保護(hù)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ�，并設(shè)有緊急停車，報警提示等功能。

PLC控制系統(tǒng)，對關(guān)鍵設(shè)備的運行狀態(tài)、關(guān)鍵點的溫度和壓力進(jìn)行監(jiān)測，便于評估設(shè)備的運行情況;共設(shè)有吸附風(fēng)機控制、沸石分子篩轉(zhuǎn)輪單元控制、脫附風(fēng)機控制、燃燒器催化氧化控制、安全應(yīng)急控制、電路保護(hù)等控制單元。手動控制只能單獨控制一個控制單元進(jìn)行操作，自動控制可以按照程序設(shè)定使整套設(shè)備進(jìn)行連續(xù)性運行，保證設(shè)備穩(wěn)定。

PLC自控系統(tǒng)包含以下幾個特點:

節(jié)能控制:設(shè)備啟動、停止、故障等不同狀態(tài)下，PLC 能夠自動執(zhí)行不同控制模式，最大化降低設(shè)備的待機能耗。

預(yù)警防護(hù):設(shè)備溫度、壓力等控制點發(fā)生異常時，發(fā)出聲光報警信號，并自動做應(yīng)急處理。

急停控制:設(shè)備PLC控制系統(tǒng)預(yù)留急停信號，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)緊急情況時作為優(yōu)先控制等級第一時間停止設(shè)備運行。

畫面監(jiān)控:實時監(jiān)測設(shè)備上各個信號點的運行狀態(tài)，通過畫面運行狀態(tài)對設(shè)備當(dāng)下的運行性能有直觀的了解。

企業(yè)現(xiàn)狀生產(chǎn)中，車間混粉工序中原輔材料中使用含有揮發(fā)性有機物。車間烘箱、混捏機、真空混勻機及干燥室等設(shè)備，這些設(shè)備都是在密閉空間中生產(chǎn)，產(chǎn)生的廢氣都是通過設(shè)備自身的廢氣收集管道排出，車間廢氣捕集效率為95%。車間工藝廢氣經(jīng)布袋除塵器處理后排放。通過除塵器的廢氣經(jīng)過沸石轉(zhuǎn)輪 熱空氣脫附催化燃燒裝置，經(jīng)電控系統(tǒng)最優(yōu)化的控制，在既可以處理廢氣又節(jié)能的狀態(tài)下，處理效果顯著。數(shù)據(jù)見表1。

表1 減排前后企業(yè)VOCs排放量對比

由表可知，減排前企業(yè)VOCs排放量為52.937t/a。增加了一套“沸石轉(zhuǎn)輪 熱空氣脫附催化燃燒裝置”對VOCs進(jìn)行減排治理;減排工作后，企業(yè)VOCs排放量為5.38t/a，企業(yè)VOCs削減量47.557t/a，削減百分比為89.8%�？芍�，VOCs減排后減排效果較明顯。

轉(zhuǎn)輪吸附 催化燃燒可以在處理大風(fēng)量、高濃度的VOCs時，基本上可以凈化所有含有VOCs的廢氣，也可以自我調(diào)節(jié)處理廢氣中VOCs的組成和濃度的變化、波動，在合適的廢氣濃度條件下無需添加輔助燃料而實現(xiàn)自供熱操作。

隨著國家和公民的環(huán)保意識越來越強，針對環(huán)保的治理要求也會越來越高;同時轉(zhuǎn)輪和催化燃燒的技術(shù)也在日益提高，未來會在更多的行業(yè)內(nèi)得到使用，VOCs治理的效果也將更加的有效。

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