喷漆房——活性炭吸附催化一体化设备

2023-03-28 13:42

一、净化系统运行工艺:


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二 . 废气特性


本项目废气处理源为喷涂时废气由液态的漆雾和气态的挥发性有机物两部分组成,漆雾颗粒微小、黏度大、易黏附于物质表面,净化有机废气前必须先除漆雾;挥发性有机物大多难溶于水;排放不连续:主要集中在喷涂作业时间段,不作业时废气浓度很低。

此次处理废气有风量大、有机物浓度低、含一定粘性漆雾及颗粒粉尘等特点。结合我司在同行业中的成功实践经验,拟采用“组合式过滤器+活性炭吸附+脱附催化燃烧再生”工艺来治理贵公司的有机废气,此工艺是利用催化燃烧反应热能脱附吸附在活性炭内有机溶剂。


三 . 排放标准


排放标准: 《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)标准二

《涂装作业安全规程—有机废气净化装置安全技术规定》(GB16297-1996)

《恶臭污染物排放标准》 GB14554-93

《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ2027-2013)


四.设备原理


4.1 高效干式过滤器

为了防止废气中水分和粉尘颗粒物进入到吸附净化装置系统,在活性炭吸附床前设置一道初效过滤器;一道高效过滤器。初效过滤器采用漆雾粘过滤,高效过滤采用玻璃丝纤维过滤材料,这种干式过滤材料是专门开发出来的适用空气净化特点的材料,由多层玻璃纤维复合而成,密度随着厚度逐渐增大。过滤时多层纤维对微小粒子起拦截、碰撞、扩散、吸收等作用,废气通过时将尘粒容纳在材料中。

我公司采用进口的专用过滤材料,具有净化效率高、杂质容量大、阻燃、过滤阻力低、使用寿命长、维护简单、无二次污染等特点,吸满尘粒的材料简单清理后(如拍打或吸尘)即可以多次回用。

采用金属网制成框加架,内夹过滤材料,过滤器安装在金属箱体内,定期更换。


4.2 吸附净化装置

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去除尘杂后的废气,经过合理的布风,使其均匀地通过固定吸附床内的活性炭层的过流断面,在一定的停留时间,由于活性炭表面与有机废气分子间相互引力的作用产生物理吸附(又称范德华吸附),其特点是:(1)吸附质(有机废气)和吸附剂(活性炭)相互不发生反应,(2)过程进行较快,(3)吸附剂本身性质在吸附过程中不变化,(4)吸附过程可逆;从而将废气中的有机成份吸附在活性炭的表面,从而使废气得到净化,净化后的洁净气体通过风机及烟囱达标排放;

活性炭吸附废气中的有机溶剂是非常适合的。活性炭具有疏水性,对有机溶剂有较高的吸附效率。另外,活性炭具有远比其他吸附剂高的比表面积,约为800~1200m2/g。因此,在净化有机溶剂废气中,多使用活性炭作为吸附剂。

反映活性炭吸附能力的重要参数是吸附容量。吸附容量是指在吸附平衡状态下,单位重量的活性炭所吸附的物质重量。吸附容量因气体中各种物质的化学特性、气体的温度、被吸附物质在气体中的浓度的不同而不同。对于同族化合物,分子量越大,沸点越高,吸附容量则越大。除低沸点碱性气体外,活性炭吸附容量大致在10~40%范围内,动态吸附值一般约为15%左右。

气体的温度和浓度对活性炭吸附性能的影响,在等温吸附的条件下,废气所含有害物质的浓度越高,活性炭的吸附率越高:对于不同温度的废气来说,废气的温度越低活性炭的吸附率越高。


4.3 脱附—催化燃烧

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达到饱和状态的吸附床应停止吸附,通过PLC程序控制阀门切换进入脱附状态,过程如下:启动脱附风机、开启相应阀门和电加热器,对催化燃烧床内部的催化剂进行预热,同时产生一定量的热空气,当床层温度达到设定值时将热空气送入吸附床,活性炭受热解析出高浓度的有机气体,经脱附风机引入热交换器,再进加热室将气体加热到催化燃烧所需要的起燃温度而进入催化燃烧床。由于贵金属催化剂的作用,废气燃烧的起始温度约为250-300℃,大大低于直接燃烧法的燃烧温度670-800℃,因此能耗远比直接燃烧法低。在催化剂的作用下将有机成分转化为无毒、无害的CO2
和H2O,同时释放出大量的热量,高温气体再次进入热交换器,预热解析出来的高浓度废气,可维持催化燃烧所需的起燃温度,使废气燃烧过程基本不需外加的能耗(电能),并将部分热量回用于吸附床内活性炭的解吸再生,从而大大降低了能耗。

反应方程式如下:

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催化燃烧是典型的气-固相催化反应,其实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化燃烧过程中,催化剂的作用是降低活化能,同时催化剂表面具有吸附作用,使反应物分子富集于表面提高了反应速率,加快了反应的进行。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰燃烧,并氧化分解为CO2和H2O,同时放出大量热能,从而达到去除废气中的有害物的方法。其反应过程为:

催化燃烧进气口安装一只在线监测仪一只补鲜阀,当脱附气体浓度接近1/4爆炸下限或炉体催化室温度超过设定上限时开启补鲜阀对进气源进行稀释,保护延长设备使用寿命防止意外发生。

本装置的主体结构由净化装置主机、锅炉引风机及电器控制元件组成。净化装置主机由换热器、预热室、催化床、阻火过滤器和防爆器组成的整体结构,炉体周边整体保温,保温层厚100mm,炉体外表温度≤环境温度+30℃。


五.施工图


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