活性炭吸附、脫附催化燃燒設(shè)備工作原理

 
　　本廢氣凈化裝置是根據(jù)吸附（效率高）和催化燃燒（節(jié)能）兩個基本原理設(shè)計的，即吸附脫附-催化燃燒法。此方法綜合了吸附法及催化燃燒法的優(yōu)點，采用新型蜂窩狀活性炭吸附，在接近飽和后引入熱空氣進行脫附、解析，脫附后的高濃度VOCs有機廢氣引入催化燃燒床無焰燃燒，將其徹底凈化，熱氣體在系統(tǒng)中循環(huán)使用，大大降低能耗。本工藝具有運行穩(wěn)定可靠、運行成本低、維修方便等優(yōu)點。
 
1、基本原理：
 
　　含有機物的廢氣經(jīng)風機的作用，氣流通過活性炭吸附層，有機物質(zhì)被活性炭特有的吸附力截留在其內(nèi)部，潔凈氣體排出；經(jīng)過一段時間后，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，濃縮的有機物從活性炭內(nèi)揮發(fā)出來，進入催化室在貴金屬催化劑作用下進行無焰催化燃燒分解成CO2和H2O，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，直至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，有機物得到催化分解處理。
 
2、設(shè)備組成
 
　　（1）干式過濾器
 
　　為防止廢氣帶入的水氣和粉塵進入到活性炭吸附箱而使活性炭受潮和堵塞，導(dǎo)致吸附/脫附效果降低，因此，采用干式過濾器以確保吸附處理系統(tǒng)的氣源潔凈度達到97%可有效保障活性炭的吸附效果和工作壽命，從而減少運行成本。
 
　　（2）活性炭吸附凈化裝置
 
　　活性炭吸附床內(nèi)裝活性炭層及氣流分散器，用來吸附濃縮有機物分子，凈化后的潔凈氣體可達相關(guān)大氣污染物排放標準。活性炭采用抽屜式設(shè)計裝填，更換極其方便。活性炭吸附單元的單床設(shè)計風量為20000m3/h，每套凈化處理系統(tǒng)設(shè)有多套吸附單元，其中一套用于脫附，其余用于吸附，多套吸附單元輪流工作，由PLC自動控制切換。
 
　　活性炭采用熱力學(xué)性能優(yōu)異的蜂窩狀活性炭，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達，具有比表面積大，流體阻力小的優(yōu)點，其低阻低耗、高吸附率，非常適用于大風量、低濃度工業(yè)有機廢氣的凈化治理。例如：對噴漆房的甲醛、苯、甲苯和二甲苯等有毒有害廢氣的治理，具有顯著效果。
 
　　（3）RCO催化燃燒凈化裝置
 
　　濃縮脫附后的有機廢氣通過脫附風機引入催化燃燒室，在催化劑的作用下，使有機氣體在較低溫度，分解成無害的H2O和CO2，同事釋放能量，由熱交換裝置置換能量，循環(huán)利用的熱能用于維持設(shè)備自燃和為脫附氣體提供熱量，節(jié)能環(huán)保，降低設(shè)備運行成本。
 
　　（4）催化劑
 
　　以貴金屬Pd、Pt等為主要活性組分，貴金屬鉑和鈀具有高活性、高凈化率、耐高溫及使用壽命長的特點。
 
　　
（5）主排風機
 
　　主循環(huán)系統(tǒng)的主要部件之一，為有機廢氣流動提供動力，引導(dǎo)廢氣在設(shè)定的通道中運行。
 
　　（6）脫附風機
 
　　第二循環(huán)系統(tǒng)的另一主要部件，主要負責將熱氣流入脫附箱脫附有機物，同時又將有機物引入催化燃燒裝置進行氧化分解。
 
　　（7）氣動和電動閥
 
　　根據(jù)工況要求，在電器控制下實現(xiàn)管路切換及脫附時控制整個設(shè)備脫附溫度的必要元件。
 
　　（8）智能電控系統(tǒng)
 
　　設(shè)備的中心樞紐，采用PLC程序控制及HMI人機對話操作界面操控，保證各設(shè)備的自動運行，同時對各動力點起保護、監(jiān)控和控制作用。
 
3、工藝流程說明
 
　　本VOCs廢氣治理設(shè)備工藝流程主要包括四大系統(tǒng)：預(yù)處理（雜質(zhì)去除）、吸附氣體、脫附催化燃燒和控制系統(tǒng)。
 
（1）預(yù)處理：預(yù)處理主要用干式過濾器去除廢氣中的粉塵顆粒物和水氣，以防止雜質(zhì)影響活性炭的吸附效果。干式過濾器采用無紡布干式過濾棉和玻璃纖維網(wǎng)二級過濾設(shè)計，可高效除去氣體中的雜質(zhì)，凈化效率達97%以上。
 
（2）氣體吸附系統(tǒng)：經(jīng)過預(yù)處理后的廢氣進入活性炭吸附床，吸附床共有六個（吸附飽和后進行離線脫附），可通過氣動閥門來切換，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，凈化后的達標氣體再通過風機排向大氣。
 
（3）脫附-催化燃燒系統(tǒng)：吸附床吸附飽和后，新鮮空氣在脫附風機提供動力的作用下經(jīng)過二次換熱器達到100-120℃后進入飽和吸附箱，將濃縮的有機分子脫附進入催化燃燒裝置。高濃度的有機廢氣先通過一次換熱器預(yù)熱，再通過發(fā)熱管加熱區(qū)，使高濃度廢氣達到催化燃燒所需溫度（240-280℃），經(jīng)過催化區(qū)在催化劑作用下進行無焰燃燒分解H2O和CO并釋放大量熱2，反應(yīng)后的高溫潔凈氣體通過熱交換回收大部分熱能后排放至大氣。當有機廢氣濃度達到2000ppm以上時，催化燃燒啟動后，可維持自然，不需再外加能量，運行費用低，節(jié)能效果顯著。
 
　　系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有安控程序：當脫附溫度過高時可啟動補冷風機進行補冷，使脫附氣體溫度穩(wěn)定在一個合適的范圍內(nèi)。活性炭吸附床內(nèi)溫度超過報警值，自動啟用火災(zāi)應(yīng)急自動噴淋系統(tǒng)或氮氣應(yīng)急處理。
 
（4）控制系統(tǒng)：PLC自動控制系統(tǒng)對設(shè)備中的風機、預(yù)熱器、溫度和電動閥門等進行控制。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)中還有阻火器，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)急自動噴淋以及氮氣滅火系統(tǒng)，確保設(shè)備運行安全可靠。

 
　　PLC控制系統(tǒng)可實現(xiàn)以下智能化功能
 
　　l 具有自動、手動兩種操作方式，自動運行時具有連鎖功能
 
　　l 系統(tǒng)具有自我診斷功能，運行出現(xiàn)異常時會報警和自動停機
 
　　l 人機交互友好，控制面板顯示運行參數(shù)，可根據(jù)工藝要求改變控制參數(shù)
 
　　l 自動運行時可根據(jù)工藝條件退出運行