(一)概述

CO型有機氣體吸附催化一體化是我公司積累近十年有機氣體治理的經(jīng)驗研制成功的節(jié)能、無二次污染的新型環(huán)保產(chǎn)品，經(jīng)眾多的用戶使用，該項處理技術(shù)成熟，已經(jīng)達(dá)到國內(nèi)同類產(chǎn)品的較先水平。

(二)用途

本凈化裝置主要用作涂裝、噴漆、家電、制鞋、塑料及各種化工車間里揮發(fā)或滲漏出有害廢氣的凈化及臭味的消除，宜適用于低濃度（≤200mg/m3）的不適宜采用直接燃燒或催化燃燒和回收處理的有機廢氣，尤其對大風(fēng)量的處理場所，可獲得滿意的經(jīng)濟效益和社會效益。

(三)原理

本凈化裝置是根據(jù)吸附（效率高）和催化燃燒（節(jié)能）兩個基本原理設(shè)計的，即吸附濃縮－催化燃燒法。

含有機物的廢氣經(jīng)風(fēng)機的作用，經(jīng)活性炭吸附層，有機物質(zhì)被活性炭的作用力吸附在其內(nèi)部，潔凈氣體被排出；經(jīng)一段時間后，活性炭達(dá)到飽和狀態(tài)時，停止吸附，此時有機物已經(jīng)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(jìn)入內(nèi)部循環(huán)，當(dāng)熱氣源達(dá)到有機物的沸點時，有機物從活性炭內(nèi)揮發(fā)出來，進(jìn)入催化室進(jìn)行催化分解成水和二氧化碳，同時釋放出熱量。利用釋放出的熱量再進(jìn)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)維持氧化自燃，尾氣再生、循環(huán)進(jìn)行，直到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，有機物得到分解處理。

(四)技術(shù)性能及特點

該設(shè)備設(shè)計原理，用材獨特，性能穩(wěn)定，操作簡單、無二次污染。設(shè)備占地面積小、重量輕。吸附床采用堆放式結(jié)構(gòu)，裝填方便，更換容易。

吸附有機物廢氣的活性炭床，可用催化燃燒處理廢氣產(chǎn)生的熱量進(jìn)行脫附再生，脫附后的氣體再送催化燃燒室凈化，不需要外加能量，運行費用低，節(jié)能效果顯著。

吸附箱采用蜂窩狀活性炭，阻力低，使用過程中的能耗僅為排風(fēng)機功率，不會給用戶增加費用。

五、設(shè)備組成

JJCO-XX系列活性炭吸附+脫附+催化燃燒VOCs廢氣治理系統(tǒng)是我公司積累多年來的廢氣治理經(jīng)驗，在吸收借鑒同行成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上研制成功的節(jié)能、無二次污染的新型系列產(chǎn)品。主要用于涂裝、印刷、機電、家電、制鞋、塑料及各種化工車間里揮發(fā)或泄漏出的有害有機廢氣的凈化及臭味的消除。 

本系統(tǒng)主要由五個系統(tǒng)模塊構(gòu)成：

1、預(yù)處理：干式過濾器。

2、吸附模塊：活性炭吸附箱、活性炭、進(jìn)出風(fēng)管道、主引風(fēng)機。

3、脫附+催化燃燒模塊：電加熱模組、板式換熱器、催化燃燒模組、貴催化劑、碳箱控制閥門組、脫附循環(huán)風(fēng)機、補冷風(fēng)機。

4、控制系統(tǒng)模塊：風(fēng)機變頻器、PLC控制單元、測溫及信號反饋單元。

5、保障模塊：催化床泄爆閥、吸附箱泄爆閥、集成控制系統(tǒng)。

1.預(yù)處理過濾模塊：

為防止活性炭堵塞，廢氣進(jìn)入設(shè)備前需增設(shè)干式過濾器進(jìn)行預(yù)處理，把廢氣中的雜質(zhì)及顆粒物進(jìn)行過濾，保證活性炭的使用壽命。

2.吸附模塊：

◆活性炭吸附箱：

活性炭吸附箱及活性炭是整個吸附模塊中十分重要的兩個部分，我公司設(shè)計的活性炭吸附箱增加了新型的均風(fēng)裝置，該均風(fēng)板采用激光高精度切割，利用圓孔自內(nèi)而外逐步擴大的擴散原理，強制進(jìn)入活性炭吸附箱的氣流向四周均布，能有效的將廢氣進(jìn)入活性炭箱內(nèi)的廢氣均勻分布，提高吸收效率，防止造成局部風(fēng)速過高，排放超標(biāo)的問題。（如圖3-1）活性炭托板我公司采用定制的高強度鍍鋅鋼格板，結(jié)構(gòu)強度高，使用壽命長，便于更換和拆卸。（如圖3-2）

圖3-1

圖3-2

◆活性炭：

活性炭是一種主要由含碳材料制成的外觀呈黑色，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附能力強的一類微晶質(zhì)碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不見的微孔，1克活性炭材料中微孔，將其展開后表面積可高達(dá)800－1500㎡，特殊用途的更高。也就是說，在一個米粒大小的活性炭顆粒中，微孔的內(nèi)表面積可能相當(dāng)于一個客廳面積的大小。正是這些高度發(fā)達(dá)，如人體毛細(xì)血管般的孔隙結(jié)構(gòu)，使活性炭擁有了優(yōu)良的吸附性能。

活性炭吸附原理：利用分子之間相互吸附的作用力也叫“凡德瓦引力”。

雖然分子運動速度受溫度和材質(zhì)等原因的影響，但它在微環(huán)境下始終是不停運動的。由于分子之間擁有相互吸引的作用力，當(dāng)一個分子被活性炭內(nèi)孔捕捉進(jìn)入到活性炭內(nèi)孔隙中后，由于分子之間相互吸引的原因，會導(dǎo)致更多的分子不斷被吸引，直到添滿活性炭內(nèi)孔隙為止。

蜂窩狀活性炭：為一種新型環(huán)保吸附材料，通過將活性炭和輔助材料制成蜂窩狀方孔的過濾柱，達(dá)到產(chǎn)品體積密度小、比表面積大的目的，目前已經(jīng)大量應(yīng)用在低濃度、大風(fēng)量的各類有機廢氣凈化系統(tǒng)中。被處理廢氣在通過蜂窩活性炭方孔時能充分與活性碳接觸，吸附效率高，風(fēng)阻系數(shù)小，具有優(yōu)良的吸附、脫附性能和氣體動力學(xué)性能，可廣泛用于凈化處理含有甲苯、二甲苯、苯、等苯類、酚類、酯類、醇類、醛類等有機氣體、惡臭味氣體和含有微量重金屬的各類氣體。采用蜂窩狀活性炭的環(huán)保設(shè)備廢氣處理凈化效率高，吸附床體積小，設(shè)備能耗低，能夠降低造價和運行成本，凈化后的氣體完全滿足環(huán)保排放要求。

綜合衡量各方面因素，吸附劑選用蜂窩狀活性炭纖維能較好的滿足技術(shù)經(jīng)濟要求，其物理性能參數(shù)見表 3-1：

蜂窩活性炭技術(shù)參數(shù)：

3.脫附+催化燃燒模塊：

催化燃燒原理：脫附后的氣體經(jīng)阻火器、進(jìn)氣閥、換熱器、電加熱器（預(yù)熱器）升溫，使氣體溫度升至催化燃燒所需要的溫度，在催化床內(nèi)的催化劑的作用下分解成水和二氧化碳，同時放出大量的熱，使氣體溫度進(jìn)一步提高，高溫氣體再通過換熱器進(jìn)行部分熱量回收后，通過風(fēng)機排出。此外，通過控制風(fēng)機的流量可使氣體中有機物的濃度控制在一合適的范圍內(nèi)，該濃度燃燒放熱的熱量可維持系統(tǒng)運行需要的熱量，此時，催化床內(nèi)的燃燒器可停止，系統(tǒng)利用有機物燃燒放熱維持運行，節(jié)約運行費用。

催化燃燒爐（催化床）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點：

操作方便：設(shè)備工作時，實現(xiàn)自動控制。

能耗低：設(shè)備啟動僅需30-60分鐘升溫至起燃溫度（有機廢氣濃度較高時）耗能僅為風(fēng)機功率。

可靠：設(shè)備配有阻火系統(tǒng)、防爆泄壓系統(tǒng)、超溫報警系統(tǒng)及自控系統(tǒng)。

阻力小，凈化效率高：采用貴金屬鈀、鉑浸漬的蜂窩狀陶瓷載體催化劑，比表面積大。

占地面積小：僅為同行業(yè)同類產(chǎn)品的70%-80%，且設(shè)備基礎(chǔ)無特殊要求。

使用壽命長：催化劑一般4年更換，并且載體可再生。

催化劑：催化燃燒的催化劑是以鉑、鈀為主的貴金屬催化劑。貴金屬為活性組分的催化劑分為全金屬催化劑和以氧化鋁為載體的催化劑。全金屬催化劑是以鎳或鎳鉻合金為載體，將載體做成帶、片、丸、絲等形狀，采用化學(xué)鍍或電鍍的方法，將鉑、鈀等貴金屬沉積其上，然后做成便于裝卸的催化劑構(gòu)件。由氧化鋁作載體的貴金屬催化劑，一般是以陶瓷結(jié)構(gòu)作為支架，在陶瓷結(jié)構(gòu)上涂覆一層僅有0.13mm的α-氧化鋁薄層，而活性組分鉑、鈀就以微晶狀態(tài)沉積或分散在多孔的氧化鋁薄層中。

我公司催化劑選用國內(nèi)一線品牌——斐騰鉑金屬催化劑產(chǎn)品

電加熱模組和板式換熱器：電加熱模組是催化床加熱廢氣的主要設(shè)備，我公司選用興泰集團(tuán)的翅片式電加熱器作為加熱裝置，材質(zhì)為304不銹鋼+烤黃工藝處理，散熱均勻，熱轉(zhuǎn)換效率高，使用壽命長。（如圖3-3）板式換熱器采用多通道折流式板式換熱器模組，換熱效率高，材質(zhì)為304不銹鋼，耐高溫，不易變形。（如圖3-4）

圖3-3

圖3-4

4.控制系統(tǒng)模塊：

1)控制技術(shù)總述

本系統(tǒng)PLC采用SIEMENS公司SIMATIC S7-200SMART系列，對催化燃燒爐CO進(jìn)行集中控制，同時，配置人機界面（10寸中文觸摸屏），對整個系統(tǒng)運行工況進(jìn)行實時監(jiān)控。

CO催化燃燒爐內(nèi)的高溫傳感器返饋氧化室內(nèi)的溫度信號提供給燃燒機，以便燃燒機的大小火的控制，使氧化室內(nèi)的溫度保持穩(wěn)定；當(dāng)氧化室內(nèi)的溫度超過上限溫度，系統(tǒng)將自動報警，燃燒機閥組將自動切斷天然氣燃料供給，當(dāng)氧化室內(nèi)的溫度低于下限溫度，燃燒機會自動補償。

CO氧化室內(nèi)的壓力傳感器返饋氧化室內(nèi)的壓力信號提供給PLC，當(dāng)氧化室內(nèi)的壓力出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)會自動報警。

CO 脫附風(fēng)機采用變頻控制，風(fēng)機的頻率（實際處理風(fēng)量）和生產(chǎn)線的使用狀況信號連鎖，從而保證CO的廢氣處理量和生產(chǎn)線的實際廢氣排放風(fēng)量吻合。

2)人機界面

人機界面觸摸屏。

控制柜安裝人機界面（HMI）設(shè)備一臺，現(xiàn)場操作顯示、故障報警、運行參數(shù)顯示、控制參數(shù)設(shè)定及設(shè)備控制。

觸摸屏上顯示工藝過程、閥門位置、風(fēng)機狀態(tài)、燃燒器狀態(tài)、系統(tǒng)狀態(tài)、各種信息、溫度曲線等。

3)電氣控制柜

?采用國產(chǎn)高品質(zhì)控制柜。

?控制箱/柜優(yōu)先底部進(jìn)出線，控制柜帶底座。

?穿線管采用鍍鋅鋼管，控制柜、線管橋架、設(shè)備外殼接地。

?控制柜內(nèi)預(yù)留220V/10A三孔的維修插座一個。

4) 風(fēng)機控制

?廢氣主引風(fēng)機采用變頻器進(jìn)行控制，根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)風(fēng)量。

?脫附風(fēng)機采用變頻器控制，與溫度超溫報警連鎖。

5) 加熱功率控制

?采用智能型電壓調(diào)整器控制分組控制電加熱器功率節(jié)能。

5.保障系統(tǒng)模塊：

“主動預(yù)防”措施：

（1）進(jìn)氣端設(shè)置稀釋閥，用于在廢氣濃度過高CO溫度突然增加等情況下自動開啟補入冷空氣稀釋、降溫。

  （2）設(shè)計之前的技術(shù)調(diào)研及項目針對性設(shè)計

在控制系統(tǒng)設(shè)計之前，我公司會安排技術(shù)人員與貴公司結(jié)合，充分了解貴公司的生產(chǎn)作業(yè)情況，多次不同時間段的測量VOC含量，區(qū)分出有可能導(dǎo)致VOC含量增加的生產(chǎn)作業(yè)情況和時間段，再將情況匯總后與貴公司交流確認(rèn)，可在CO控制系統(tǒng)程序中設(shè)計對應(yīng)的控制策略，比如可在VOC含量突然增加的生產(chǎn)作業(yè)工序或者時間段，暫時將VOC排空等手段，避免高濃度的VOC進(jìn)入CO。

“被動響應(yīng)”方面：

當(dāng)VOC含量變高進(jìn)入CO后，可通過如下措施來解決：

（1）多點檢測氧化室溫度，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時，即開啟超溫閥進(jìn)行放散，并連鎖停機；（泄爆閥）

（2）管路設(shè)置阻火器和泄爆口，保證企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備；（防爆膜片）

（3）CO安裝泄爆口，保證氧化設(shè)備自身。（泄爆閥）