涂裝行業(yè)作為VOCs廢氣重要來源之一,涂裝行業(yè)有效地開展有機廢氣治理工作。目前,適用于涂裝行業(yè)的廢氣處理技術(shù)尚處于不斷完善中,因此,根據(jù)實際工程經(jīng)驗總結(jié)處理工藝中存在問題,提出優(yōu)化方案具有重要的意義。
2涂裝行業(yè)VOCs廢氣排放特點及適用治理技術(shù)
2.1涂裝行業(yè)VOCs廢氣的排放特點
涂裝車間VOCs廢氣主要源自噴漆室、烘干室和晾干室的排氣。
2.2涂裝廢氣VOCs的常用治理技術(shù)
涂裝廢氣處理的特點是風量大、濃度低、無回收價值,針對上述的特點,目前適用的工藝是吸附濃縮加脫附焚燒的工藝,這類工藝目前常用的工藝組合為沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱焚燒和活性炭吸附+催化燃燒兩種工藝。
(1)沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱焚燒
沸石轉(zhuǎn)輪吸附+蓄熱焚燒工藝是利用吸附劑沸石吸附大風量、低濃度廢氣中的VOCs,然后采用小風量高溫氣體將吸附在沸石中的VOCs脫附出來,脫附后的小風量、高濃度的VOCs送到RTO內(nèi),有機物在RTO內(nèi)被高溫氧化成CO2和H2O,達到凈化的目的。沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱焚燒組合工藝具有運行穩(wěn)定、凈化效率高、使用壽命長等優(yōu)點,而缺點是設(shè)備投入大、運行費用高。該工藝適合應(yīng)用于噴漆量大、廢氣濃度大于250mg/m3、連續(xù)工作的涂裝企業(yè)。
(2)活性炭吸附+催化燃燒
活性炭吸附+催化燃燒工藝是利用吸附劑活性炭吸附大風量、低濃度廢氣中的VOCs,然后從小風量的高溫氣體對活性炭進行脫附,脫附后的氣體送入催化燃燒爐內(nèi)進行處理,使得廢氣得到凈化,使活性炭再生?;钚蕴课?催化燃燒組合工藝具有設(shè)備投資較低、凈化效率高、運行費用低等優(yōu)點,而缺點是占地面積大。
3活性炭吸附+催化燃燒組合工藝存在的問題及優(yōu)化措施
3.1活性炭吸附劑存在的問題及優(yōu)化措施
用于處理涂裝VOCs廢氣的活性炭一般采用蜂窩活性炭,選擇活性炭時除了需要考慮比表面積、碘值和體密度外,還需對其硬度和防水性進行優(yōu)化。
(1)提高蜂窩活性炭的硬度
存在問題。普通的蜂窩活性炭在填裝時容易破碎,運行時易發(fā)生氣流沖蝕,導(dǎo)致活性炭受損,且掉落的炭渣會堵塞下層的通道,從而導(dǎo)致吸附床通風阻力增大,減小了吸附劑的有效利用率。
優(yōu)化措施。采用高硬度的蜂窩活性炭吸附劑,不僅填裝時不易發(fā)生破碎,而且運行不易發(fā)生氣流沖蝕,從而保證了吸附劑在吸附床中的完整性和高效利用率,也可延長吸附劑的使用壽命。
(2)采用防水型蜂窩活性炭
存在問題?;钚蕴吭谖?/font>VOCs的同時,也會吸附廢氣中的水分子。水分子在活性炭中大量聚集;用高溫氣體脫附時,首先會將水分子脫附下來,蒸發(fā)出來的水分子在炭箱內(nèi)壁上會冷凝聚集成水滴,回落到活性炭表面,當選用不防水的普通活性炭時,下落的水滴會侵蝕碳層,造成碳層出現(xiàn)大量面積較大的孔洞,孔洞中的氣流阻力很小,未經(jīng)吸附處理的廢氣從孔洞逃逸,降低吸附床層的吸附效率,導(dǎo)致系統(tǒng)排氣不能達標。
優(yōu)化措施。選用防水型蜂窩活性炭,采用特殊的工藝制造而成,即使浸泡到水里也能保持形狀的完整性,即使有水滴掉落下來,炭層也不會形成孔洞,確保吸附劑在整個使用過程中的完整性,從而避免氣體短路的問題。
3.2活性炭吸附床存在的問題及優(yōu)化措施
(1)耐高溫防腐處理
當吸附床進入脫附狀態(tài)時,吸附床內(nèi)部處于高溫、高濕狀態(tài);當吸附床采用碳鋼材質(zhì)時,需要對吸附床的內(nèi)表面進行耐高溫(大于250℃)防腐處理,不僅延長設(shè)備的使用壽命,也避免銹皮、銹渣掉落到炭層上導(dǎo)致吸附劑堵塞,進而影響整體吸附效率的問題。
(2)進行保溫處理
通過對吸附床進行保溫處理,不但可以有效減少脫附時的熱量損耗,保證脫附效果,也可以防止吸附床外表面燙傷工作人員。此外,當設(shè)備在炎熱的夏季運行時,如果吸附床不做保溫,受到環(huán)境溫度、日曬等因素的影響,吸附床內(nèi)也會有較大的溫升,從而影響吸附效率。
3.3催化燃燒爐存在的問題及優(yōu)化措施
催化燃燒爐是讓有機物進行無害化處理的裝置,是活性炭吸附+催化燃燒工藝的重要組成部分,但是普遍存在凈化效率低、運行費用高、使用壽命短等問題,對其進行優(yōu)化設(shè)計是十分必要的。
(1)殼體采用SUS304材質(zhì)
目前市場上催化燃燒爐普遍采用碳鋼材質(zhì),而催化燃燒爐長期在300℃~400℃之間運行,通常會出現(xiàn)爐體受熱變形、焊口開裂、內(nèi)表面銹蝕嚴重、銹皮/銹渣掉到催化劑上,使催化劑失活等問題。由此可見,設(shè)備選用碳鋼材質(zhì)是導(dǎo)致催化燃燒爐凈化效率低、使用壽命短的主要原因。
因此,在選擇催化燃燒爐的殼體材質(zhì)時需要考慮耐高溫和耐腐蝕性,采用SUS304材質(zhì)即可有效避免上述問題的發(fā)生。
(2)提高換熱器的換熱效率
催化燃燒爐通常采用碳鋼材質(zhì)的板式換熱器,易發(fā)生銹蝕問題,銹皮脫落后會堵塞換熱器,將導(dǎo)致?lián)Q熱器的阻力增加以及換熱效率的降低。而在高溫區(qū)運行的換熱器容易發(fā)生熱變形、焊口開裂的情況,從而導(dǎo)致設(shè)備的進氣和出氣相互串氣,嚴重影響了催化燃燒爐的凈化效率和換熱效率。
換熱器采用SUS304材質(zhì),可有效避免上述問題的發(fā)生,延長了設(shè)備的使用壽命。換熱器作為催化燃燒爐熱量傳遞的節(jié)能設(shè)備,應(yīng)盡可能地增大換熱面積,提高換熱效率,有利于維持爐溫的穩(wěn)定,可有效降低催化燃燒爐的運行費用。
3.4吸附/脫附閥存在的問題及優(yōu)化措施
吸附床的吸附/脫附閥普遍采用電動式多葉閥,這種閥存在泄漏量大、故障率高等問題。較大的泄漏量會造成脫附與吸附環(huán)節(jié)之間竄氣的情況,增加了吸附劑的處理負荷,影響凈化效率,而較高的故障率也無法保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
吸附/脫附閥可采用氣動式提升閥,閥體采用SUS304材質(zhì),由耐高溫硅膠密封條密封,此類閥門不但穩(wěn)定性高,而且接近于零泄漏。
3.5脫附溫度存在的問題及優(yōu)化措施
吸附質(zhì)脫附難易程度受其沸點影響明顯,高沸點吸附質(zhì)因與吸附劑之間存在更強的作用力而難以脫附。目前市場上運行的脫附溫度通常在100℃左右,這個溫度很難將高沸點有機物脫附下來,如涂裝行業(yè)中常用的稀釋劑二甲苯的沸點在137℃~140℃,很難在目前的脫附溫度下脫附下來。脫附溫度低是活性炭吸附效率衰減快、使用壽命短的主要原因。
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