廢氣治理及空氣凈化設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用
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1,工藝流程及說明
有機廢氣治理工程工藝流程主要包括三部分:有機廢氣吸附流程、活性炭脫附再生流程、電氣控制系統(tǒng),詳見工藝流程圖。生產(chǎn)車間有機廢氣由離心風機經(jīng)過管道進入有機廢氣凈化裝置。廢氣首先通過高效干式過濾器,去除廢氣中的塵雜,之后通過放置有蜂窩狀活性炭的活性炭吸附床,與蜂窩狀活性炭充分接觸,利用活性炭對有機物質(zhì)的強吸附性將氣體凈化實現(xiàn)達標排放。吸附床經(jīng)過一段時間的運行后會達到吸附飽和,此時開啟脫附再生系統(tǒng),對活性炭進行脫附再生,脫附出來的氣體通過催化燃燒裝置燃燒生成二氧化碳、水和部分的熱量等無害氣體。
(注:本工藝流程根據(jù)項目實際情況可為一吸一脫或多吸一脫,)
有機廢氣吸附流程:待處理的有機廢氣進入活性炭吸附床,根據(jù)風量的大小確定吸附床數(shù)量(可為一吸一脫或多吸一脫。),可通過閥門來切換,使氣體進入不同的吸附床,該吸附床是交替工作的,氣體進入吸附床后,氣體中的有機物質(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,凈化后的氣體再通過風機排向大氣。
電氣控制系統(tǒng):控制系統(tǒng)對系統(tǒng)中的風機、預(yù)熱器、溫度、電動閥門進行控制。當系統(tǒng)溫度達到預(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?shù)姆秶划敶呋驳臏囟冗^高時,開啟補冷風閥,向催化床系統(tǒng)內(nèi)補充新鮮空氣,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)中還有防火閥,可有效地防止火焰回串。當活性碳吸附床脫附時溫度過高時,自動啟用補冷風機降低系統(tǒng)溫度,溫度超過報警值,自動開啟火災(zāi)應(yīng)急自動噴淋系統(tǒng),確保系統(tǒng)安全,整個系統(tǒng)采用PLC自動控制。
2,設(shè)備說明
2.1吸附
去除塵雜后的廢氣,經(jīng)過合理的布風,使其均勻地通過固定吸附床內(nèi)的活性炭層的過流斷面,在一定的停留時間,由于活性炭表面與有機廢氣分子間相互引力的作用產(chǎn)生物理吸附(又稱范德華吸附),其特點是①吸附質(zhì)(有機廢氣)和吸附劑(活性炭)相互不發(fā)生反應(yīng),②過程進行較快,③吸附劑本身性質(zhì)在吸附過程中不變化,④吸附過程可逆;從而將廢氣中的有機成份吸附在活性炭的表面積,從而使廢氣得到凈化,凈化后的潔凈氣體通過風機及煙囪達標排放;每套裝置設(shè)三臺吸附床,即廢氣從兩臺吸附床經(jīng)過,另一臺處于脫附再生階段或備用階段,從而使吸附過程可連續(xù)進行,不影響車間生產(chǎn)。
2.2脫附--催化燃燒
達到飽和狀態(tài)的吸附床應(yīng)停止吸附,通過閥門切換進入脫附狀態(tài),過程如下:啟動脫附風機、開啟相應(yīng)閥門和電加熱器,對催化床內(nèi)部的催化劑進行預(yù)熱,同時產(chǎn)生一定量的熱空氣,當床層溫度達到設(shè)定值時將熱空氣送入吸附床,活性炭受熱解吸出高濃度的有機氣體,經(jīng)脫附風機引入催化燃燒床,在貴金屬催化劑的作用下于一個較低的溫度進行無焰催化燃燒,將有機成分轉(zhuǎn)化為無毒、無害的CO2 和H2O,同時釋放出大量的熱量,可維持催化燃燒所需的起燃溫度,使廢氣燃燒過程基本不需外加的能耗(電能),并將部分熱量回用于吸附床內(nèi)活性炭的解吸再生,從而大大降低了能耗。
當燃燒廢氣濃度較高、反應(yīng)溫度較高時,混流風機自動開啟,補充新鮮的冷空氣以降低溫度、確保催化燃燒床安全、高效運行
高端催化劑簡介
催化劑在整個催化燃燒中是核心技術(shù),采用第三代r-Al2O3蜂窩狀貴金屬催化劑。具有空速大,達到10000~40000h-1(空速是指單位體積內(nèi)(m3)處理有機廢氣的最大能力。在同等條件下,空速指標越大說明催化劑性能越強)。第三代r-Al2O3蜂窩狀貴金屬催化劑阻力較小,其值在100Pa左右。第三代r-Al2O3蜂窩狀貴金屬催化劑運用新技術(shù)新工藝,使催化劑表面貴金屬顆粒達到2~10nm,從而催化劑懸鍵增多,催化劑表面物理及化學(xué)吸附能力增大,體現(xiàn)催化劑活性活躍,催化劑啟燃溫度在較低情況下同樣達到優(yōu)良的催化效果。
綜合催化劑上述三大要素,第三代r-Al2O3蜂窩狀貴金屬催化劑啟燃溫度,一般在120℃~250℃。催化燃燒溫度控制在250℃~450℃,其催化凈化率穩(wěn)定在96%~99%。從而保證催化裝置的先進性、穩(wěn)定性、可靠性和安全性。
傳統(tǒng)顆粒狀催化劑,由于催化室內(nèi)為堆積放置,因此,空間縫隙較小,所以,阻力變大,一般在500~800Pa。
由于傳統(tǒng)顆粒狀催化劑,阻力在500~800Pa,再加上凈化系統(tǒng)阻力,一般選用高壓耐高溫風機,從而產(chǎn)生風機噪聲在90dB以上,造成噪聲二次污染。另外,耐高溫風機不宜采用隔音房,不然會影響風機正常運行。而蜂窩狀催化劑,屬于通孔型,其阻力在100Pa左右,加上凈化系統(tǒng)阻力,可選用中壓耐高溫風機,其噪音<85dB,符合環(huán)保要求,不產(chǎn)生噪聲污染現(xiàn)象。主要的是凈化系統(tǒng)暢通,避免了安全隱患。
序號 |
功 能 介 紹 |
1 |
能夠控制有機廢氣凈化裝置 |
2 |
能夠處理各閥門的開關(guān)定位問題 |
3 |
能夠在人機界面有運行狀態(tài)的顯示 |
4 |
能夠在人機界面上操作控制 |
5 |
具備在人機界面上進行參數(shù)修改功能 |
6 |
具備故障報警功能 |
7 |
具備手動、自動兩種操作功能選項 |
8 |
手動操作狀態(tài)時不可進行自動操作 |
9 |
自動操作狀態(tài)時不可進行手動操作 |
10 |
具備定時開關(guān)機功能 |
11 |
對溫度的控制應(yīng)具備自整定調(diào)諧功能,具備超溫報警功能 |
12 |
發(fā)生故障時應(yīng)能夠自我判斷并有相應(yīng)的故障保護措施 |
13 |
具備關(guān)鍵數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)可下載功能 |
14 |
自動運行時能夠做到無人值守操作 |
15 |
手動操作時,可對單體設(shè)備進行單車試機調(diào)試 |
16 |
具備密碼保護功能,非操作人員不能進行操作 |
17 |
具備誤操作自動保護功能 |
2.3電氣控制
該套活性炭吸附+熱風脫附濃縮+催化燃燒系統(tǒng)與機庫內(nèi)送、排風系統(tǒng)上聯(lián)動控制,且采取全自動化控制系統(tǒng),自控系統(tǒng)還備有手動操作模式,兩種模式可進行自由切換。全自動化控制采用PLC編程邏輯控制,配套電動無極限位調(diào)節(jié)閥、觸摸屏等,主要特點有:
(1)實現(xiàn)操作過程全自動,大大降低操作人員的勞動強度;
(2)實現(xiàn)處理設(shè)施的自動、連續(xù)、穩(wěn)定運行;
(3)采用觸摸屏使控制系統(tǒng)具有良好的人機界面和重要工作參數(shù)的實時記錄和儲存功能;
(4)采用PLC控制方式,便于調(diào)整設(shè)施的工作參數(shù);
(5)PLC和觸摸屏均采用國內(nèi)外知名品牌,同時系統(tǒng)配套精度很高的無極限位調(diào)節(jié)閥。
2.4系統(tǒng)特點及安全措施
2.5系統(tǒng)特點
(1)本案工藝技術(shù)為工藝先進,設(shè)施運行穩(wěn)定,故障率低,維護保養(yǎng)簡便,運行費用低。
(2)單套設(shè)施處理風量大,大大降低了設(shè)施的投資成本、運行費用和占地面積。
(3)所有設(shè)備均為按戶外型要求進行設(shè)計、制作,防風、防雨、防凍。
(4)注重安全使用性能,在設(shè)計中采取多重安全設(shè)施,杜絕發(fā)生安全事故;加熱器采用電加熱管,安全、高效。
(5)脫附—催化燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)精巧,熱風復(fù)式循環(huán)蓄熱系統(tǒng),熱效率高,能量損失少,實現(xiàn)了脫附吸熱與燃燒放熱的熱平衡,即燃燒過程不耗用外加電能,能耗特別低。
(6)催化燃燒效率高、凈化徹底。采用新型蜂窩載體+貴金屬催化劑,使起燃溫度低、燃燒徹底、安全無焰燃燒,產(chǎn)物無毒、無害;催化劑使用壽命長,廢棄物可回收利用。
(7)吸附床具有炭層多,分布均勻、穩(wěn)定、氣流壓降小,吸附性能好的優(yōu)異性能。
2.6安全措施
根據(jù)本項目廢氣特點,我司采用“干式過濾器—活性炭吸附—催化再生”凈化工藝,選用熱風脫附方式。PLC自控程序通過實時采集的溫度信號,自動調(diào)整各無極限位閥門的開度,通過變溫、變流量再生控制方式調(diào)控脫附系統(tǒng)的排熱量和補充新鮮空氣量,嚴格保證設(shè)施在安全的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運行,有機廢氣凈化裝置具有以下安全防范措施:
(1) 采用變溫、變流量再生控制方式,嚴格保證設(shè)施在安全的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運行;
(2)燃燒方式為催化燃燒,屬低溫無焰燃燒,無明火產(chǎn)生;
(3)嚴格控制系統(tǒng)中 “VOC” 氣體的濃度低于其爆炸下限1/4;
(4)在催化燃燒床的進氣管路設(shè)置濾塵阻火器;
(5)全系統(tǒng)設(shè)備和風管均良好接地,以消除靜電;
(6)催化和吸附裝置均有溫度報警系統(tǒng)并配有旁通,新空氣風管以便“飛溫”時引入空氣;
(7)系統(tǒng)保溫性能好,采用質(zhì)輕的硅酸鋁耐火纖維材料保溫;
(8)多重安全預(yù)警系統(tǒng):非穩(wěn)態(tài)控制、溫度預(yù)警、停機警報及故障應(yīng)急處置措施等。