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    工業VOCs治理整體解決方案

    發布時間:
    2019/05/16
    瀏覽量

    一、項目概述

    近年來,我國大氣污染正在逐步由傳統的以SO2和 PM10為特征的煤煙型污染向以 PM2. 5和 O3為特征的復合型污染轉變。VOCs 作為形成 O3和 PM2. 5的重要前體物,其排放量上升正是造成大氣復合污染形勢日益嚴峻的重要原因之一。

     

    VOCs對人體的危害主要有兩個方面:

    1. 為其有害成分直接影響人體健康,

    2. VOCs會形成PM2.5前體物,從而間接影響人體健康。

     

    因此,《大氣污染防治行動計劃》“國十條”和大氣污染防治“十二五”規劃等相關文件提出綜合整治高 VOCs 排放行業的要求,并且明確了重點行業 VOCs 排放源的減排目標。

     

    安裝VOCs治理設施,對工業VOCs進行收集處理,是控制工業源VOCs排放的最主要方法之一。目前較為成熟的工業VOCs治理技術主要包括以回收VOCs為目的的吸收技術、吸附技術、冷凝技術和膜分離技術,以及以破壞VOCs為目的的燃燒技術、光化學技術、低溫等離子技術和生物處理技術等。

     

     根據當前工業VOCs污染特點,車佳科技設計、提供多種VOCs解決方案,包括技術方案整合,實地勘察,方案設計、產品制造、安裝、維護等。針對維護要求高的治理設施,安裝在線監測裝置或預報預警裝置,加強對治理設施的維護保養。

     


     

    二、設計標準

    GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》

    GB50054—1995《低壓配電設計規范》

    GB50055—1993《通用用電設備配電設計規范》

    GB2894—82《安全標志》

    GBJ93-86《工業自動化儀表工程施工及驗收規范》

    GB50236-98《現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范》

    GB4720-84《電控設備低壓電器電控設備》

    GBJ304—88《壓縮機、風機、泵安裝工程施工及驗收規范》

     


     

    三、VOCs治理技術

    根據大氣中VOCs產生的原理和VOCs的理化性質,其控制技術可以分為兩大類,過程控制和末端控制。過程控制是針對VOCs的生產過程,從VOCs的原理上減少VOCs的產生,一般通過工藝提升、技術改造和泄漏控制來實現。末端控制則是針對VOCs的化學特性,著力于VOCs廢氣的治理,利用燃燒、分解等方法來控制VOCs的排放。此外,根據實際情況,有組合技術和單一技術之分。

     


     

    四、組合技術方案-推薦使用

    1、沸石轉輪吸附濃縮+蓄熱式催化燃燒(RCO)技術

    技術原理圖

    適合苯類、酮類、酚類、醛類、醇類等多種有機物超標治理。

     

    沸石轉輪吸附濃縮技術原理

    其基本構造可分為處理區,再生區,冷卻區濃縮轉輪在各個區內連續運行。VOCs通過前置過濾器后,再通過濃縮轉輪裝置的處理區。在處理區VOCs被吸附劑吸附去除,凈化后的空氣從濃縮轉輪的處理區間排出。

     

    蓄熱式催化燃燒RCO原理

    該技術的原理是廢氣在250℃~400℃的溫度下,通過催化劑的作用將廢氣中的有機污染物氧化成無害的二氧化碳和水,同時,反應后的高溫煙氣進入特殊結構的陶瓷蓄熱體,絕大部分的熱量被蓄熱體吸收(95%以上),溫度降至接近進口的溫度后經煙筒排放,達到凈化廢氣的目的。

     

    優點

    1. 操作方便:設備工作時,實現自動控制。

    2. 能耗低:設備啟動,僅需15~30分鐘升溫至起燃溫度,耗能僅為風機功率,濃度較低時自動補償。

    3. 安全可靠:設備配有阻火除塵系統、防爆泄壓系統、超溫報警系統及先進自控系統。

    4. 阻力小。

    5. 凈化率高:采用當今先進的貴金屬鈀、鉑浸漬的蜂窩狀陶瓷載體催化劑,比表面積大。

    6. 吸附、脫附效率高,使原本高風量、低濃度的VOCs廢氣,轉換成低風量、高濃度的廢氣,濃縮倍數達到5-15倍,大大縮小后處理設備的規格,運行成本更低。

     


     

    2、等離子催化氧化技術

    技術原理圖

    適合苯系物、酯類、惡臭物質等多種有機物超標治理。

     

    第一階段:廢氣激發、離解活化

    當外加電壓達到氣體的放電電壓時,氣體被擊穿,產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體,利用高能粒子與氣體分子(原子)發生非彈性碰撞,將能量轉換成基態分子(原子)的內能,發生激發、離解、電離等一系列過程,使氣體處于低溫活化狀態。

     

    第二階段:活化廢氣催化氧化分解

    采用高能射線照射稀有金屬氧化物,活化廢氣在金屬氧化物表面發生催化氧化反應,利用廢氣中的氧氣與廢氣反應生成水和二氧化碳,實現廢氣的凈化。

     

    優點

    1. 能耗低:可在室溫下與催化劑反應,且無需加熱,極大地節約了能源;

    2. 成本低:設備投資少,運行成本低安全穩定,維護方便,使用壽命長;

    3. 占地面積?。涸O備體積小,結構緊湊,安裝工期短;

    4. 無二次污染:不產生副產物,催化劑可選擇性的降解等離子反應中所產生的副產物。

     


     

    3、復合型催化氧化技術

    技術原理圖

    適合芳烴類、醇類、酮類、 醚類、油氣等多種有機物超標治理。

     

    UV光量子光解技術原理

    采用高能射線照射在氧分子上,會產生活性很高的氧原子及臭氧;同時有機物分子曝露在高能射線中,會產生有機物斷鏈,生成活性小分子有機物;活性很強的小分子有機物分子與氧原子、臭氧反應生成水及二氧化碳。

     

    紫外光催化氧化技術原理

    采用波長254nm的紫外光射線照射某些稀有金屬氧化物(催化劑)表面,有機物分子及氧分子會在催化劑作用下生成水及二氧化碳。

     

    高級氧化劑技術原理

    霧化高級氧化劑,增強了設備內部的氧化能力,提高了設備效率,最終與有機物生成水及二氧化碳。

    復合型催化氧化設備綜合運用UV光量子光解、光催化氧化、高級氧化劑等多種技術凈化廢氣,可實現多種有機物的高效處理,使有機物尾氣達標排放。具有占地小、安全、無二次污染、能耗低、適應性強、效率高等特點。

     

    優點

    1. 高效:廢氣去除效率高,可達90%以上

    2. 安全:常溫反應,不添加任何有毒物質

    3. 無二次污染:凈化及運行過程不產生廢水、廢渣等

    4. 適應性強:-20℃-70℃溫度下均可工作,可適應不同濃度組分的廢氣凈化

    5. 運維簡單、費用低:遇故障自動報警,運行費用低,低耗節能

    6. 防腐耐用:設備采用304不銹鋼,防腐性能高,壽命長達15年

     


     

    4、活性炭吸附燃燒技術

    技術原理圖

    適合酮類、醚類、酯類、芳烴、苯類等多種物質超標治理。

     

    活性炭吸附原理

    活性炭吸附其原理是是由于吸附劑和吸附質分子間的作用力引起的。吸附主要靠分子間的范德華力,把吸附質吸附在吸附劑表面,從而起到吸附濃縮的作用。

     

    沸石轉輪吸附濃縮技術原理

    其基本構造可分為處理區,再生區,冷卻區濃縮轉輪在各個區內連續運行。VOCs通過前置過濾器后,再通過濃縮轉輪裝置的處理區。在處理區VOCs被吸附劑吸附去除,凈化后的空氣從濃縮轉輪的處理區間排出。

     

    蓄熱式熱氧化技術原理

    其原理是把有機廢氣加熱到760-1000攝氏度,使廢氣中的VOCs在氧化分解成二氧化碳和水。氧化產生的高溫氣體流經特制的陶瓷蓄熱體,使陶瓷體升溫而“蓄熱”,此“蓄熱”用于預熱后續進入的有機廢氣,從而節省廢氣升溫的燃料消耗。

     

    優點

    1. 幾乎可以處理所有含有機化合物的廢氣

    2. 可以處理風量大、濃度低的有機廢氣

    3. 處理有機廢氣流量的彈性很大(名義流量20%~120%)

    4. 可以適應有機廢氣中VOCs的組成和濃度的變化、波動

    5. 對廢氣中夾帶少量灰塵、固體顆粒不敏感

    6. 在所有熱力燃燒凈化法中熱效率最高(>95%)

    7. 在合適的廢氣濃度條件下無需添加輔助燃料而實現自供熱操作

    8. 維護工作量少、操作安全可靠

    9. 有機沉淀物可周期性的清楚,蓄熱體可更換

    10. 整個裝置的壓力損失較小

    11. 裝置使用壽命長

     


     

    5、生物過濾法技術原理

    技術原理圖

    適合甲苯、乙苯、甲醇、甲酸等多種有機物超標治理。

     

    生物過濾原理

    生物過濾法的基本原理:生物過濾法是指將廢氣先通過增濕塔增濕,然后通入填充有填料如土壤、堆肥、泥煤、樹皮、珍珠巖、活性炭等的生物過濾器中,與在填料上所附著生長的生物膜(微生物)接觸,被微生物所吸附降解, 最終轉化為簡單的無機物。

     

    增濕塔

    原理:普遍應用于現代新型水泥干法工藝生產中,窯尾煙氣進入電除塵器以前都要向煙氣中噴入適量的水霧,水分應以霧狀分布在煙氣中并附著在粉塵表面,此時的粉塵易被電除塵器補集。

     

    優點

    處理能力大,操作方便,工藝簡單,能耗少,運行費用低,具有較強的緩沖能力;菌種繁殖代謝快,不會隨流動相流失。

     


     

    五、單一技術方案

    1、蓄熱式熱力焚化爐技術(RTO)

    技術原理

    RTO工作原理流程圖

     

    旋轉式RTO工藝流程圖

     

    把有機廢氣加熱到760-1000攝氏度,使廢氣中的VOCs在氧化分解成二氧化碳和水。氧化產生的高溫氣體流經特制的陶瓷蓄熱體,使陶瓷體升溫而“蓄熱”,此“蓄熱”用于預熱后續進入的有機廢氣,從而節省廢氣升溫的燃料消耗。陶瓷蓄熱體應分成兩個(含兩個)以上的區或室,每個蓄熱室依次經歷蓄熱-放熱-清掃等程序,周而復始,連續工作。蓄熱室“放熱”后應立即引入部分已處理合格的潔凈排氣對該蓄熱室進行清掃(以保證VOC 去除率在95%以上),只有待清掃完成后才能進入“蓄熱”程序。

     

    優點

    1. 幾乎可以處理所有含有機化合物的廢氣

    2. 可以處理風量大、濃度低的有機廢氣

    3. 處理有機廢氣流量的彈性很大(名義流量20%~120%)

    4. 可以適應有機廢氣中VOCs的組成和濃度的變化、波動

    5. 對廢氣中夾帶少量灰塵、固體顆粒不敏感

    6. 在所有熱力燃燒凈化法中熱效率最高(>95%)

    7. 在合適的廢氣濃度條件下無需添加輔助燃料而實現自供熱操作

    8. 凈化效率高(三室>99%)

    9. 維護工作量少、操作安全可靠

    10. 有機沉淀物可周期性的清楚,蓄熱體可更換

    11. 整個裝置的壓力損失較小

    12. 裝置使用壽命長

     


     

    2、蓄熱式催化燃燒技術(RTO)

    技術原理

    技術原理圖

    RCO是一種新的催化技術,它具有RTO高效回收能量的特點和催化反應的低溫工作的優點,將催化劑置于蓄熱材料的頂部,來使凈化達到最優,其熱回收率高達95%。

    其原理是通過催化劑對VOC分子的吸附,提高了反應物的濃度,其次催化氧化階段降低反應的活化能,提高了反應速率。借助催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度下,發生無氧燃燒,分解成CO2和H2O,釋放出大量熱量,能耗較小,某些情況下達到起燃溫度后無需外界供熱,反應溫度在250-400℃。既降低了燃料消耗,又降低了設備造價?,F在,有的國家已經開始使用RCO技術取代CO進行有機廢氣的凈化處理,很多RTO設備也已經開始轉變成RCO,這樣可以消減操作費用達33%-50%。經反應后,有毒的HC化合物轉化為無毒的CO2和H2O,從而使污染得到治理。

     

    優點

    1. 操作方便:設備工作時,實現自動控制。

    2. 能耗低:設備啟動,僅需15~30分鐘升溫至起燃溫度,耗能僅為風機功率,濃度較低時自動補償。

    3. 安全可靠:設備配有阻火除塵系統、防爆泄壓系統、超溫報警系統及先進自控系統。阻力小。

    4. 凈化率高:采用當今先進的貴金屬鈀、鉑浸漬的蜂窩狀陶瓷載體催化劑,比表面積大。

     


     

    3、沸石轉輪吸附濃縮技術

    技術原理

    技術原理圖

    沸石轉輪吸附濃縮是將低濃度,大風量的廢氣濃縮成高濃度,小風量的廢氣,從而減少設備的投入費用和運行成本,提高VOCs廢氣的高效率處理。

    其基本構造可分為處理區,再生區,冷卻區濃縮轉輪在各個區內連續運行。VOCs通過前置過濾器后,再通過濃縮轉輪裝置的處理區。在處理區VOCs被吸附劑吸附去除,凈化后的空氣從濃縮轉輪的處理區間排出。

     

    優點

    1. 吸附、脫附效率高。

    2. 沸石轉輪吸附VOCs所產生的壓降極低,可大大減少電力能耗。

    3. 使原本高風量、低濃度的VOCs廢氣,轉換成低風量、高濃度的廢氣,濃縮倍數達到5-15倍,大大縮小后處理設備的規格,運行成本更低。

    4. 整體系統采用模組化設計,具備了最小的空間需求,且提供了持續性及無人化的操控模式。

    5. 系統自動化控制,單鍵啟動,操作簡單,并可搭配人機界面監控重要操作數據。

     

    沸石轉輪裝置應用領域

    凹版印刷行業的有機廢氣處理、半導體制造業的有機廢氣處理,鋰電池制造業的有機廢氣處理、涂裝行業的有機廢氣處理、化工行業的有機廢氣處理、制藥行業的有機廢氣處理  、食品行業的有機廢氣處理  、薄膜行業的有機廢氣處理、家電行業的有機廢氣處理。

     


     

    4、催化劑焚燒技術

    技術原理

    技術原理圖

    有機廢氣先通過熱交換器預熱到200~400℃,再進入燃燒室,通過催化劑床時,碳氫化合物的分子和混合氣體中的氧分子分別被吸附在催化劑的表面而活化。由于表面吸附降低了反應的活化能,碳氫化合物與氧分子在較低的溫度下迅速氧化,產生二氧化碳和水。

    催化燃燒反應的關鍵是選擇合適的催化劑。對催化劑的要求是:活性高,特別要低溫活性好,以便在盡可能低的溫度下開始反應。燃燒反應是放熱反應,釋放出大量的熱可使催化劑的表面達到 500~1000℃的高溫,而催化劑容易因熔融而降低活性,所以要求催化劑能耐高溫。

     

    優點

    1. 可以降低有機廢氣的起始燃燒溫度。例如甲醇、甲醛在以氧化鋁為載體的Pt催化劑(Pt/Al2O3)的作用下,室溫下就開始燃燒,而直接燃燒法起始燃燒點通常為300~600℃。

    2. 燃燒不受碳氫化合物濃度的限制。

    3. 基本上不會造成二次污染。

    4. 設備較簡單,投資少,見效快。

     


     

    5、活性炭吸附技術

    技術原理

    技術原理圖

    由于吸附劑和吸附質分子間的作用力引起的。吸附主要靠分子間的范德華力,把吸附質吸附在吸附劑表面,是可逆過程,只能暫時阻擋污染而不能消除分解污染物?;钚蕴客庥^為粉末或顆粒狀,活性炭中微孔對活性炭吸附量起著支配作用,中孔和大孔一般為吸附質分子進入通道,在通道內的擴散討程的快慢也會影響吸附量的大小。

     

    優點

    1. 適用于低濃度的各種污染物;

    2. 活性炭價格不高,能源消耗低,應用起來比較經濟;

    3. 通過脫附冷凝可回收溶劑有機物;

    4. 應用方便,只與空氣相接觸就可以發揮作用;

    5. 活性炭具有良好的耐酸堿和耐熱性,化學穩定性較高

     


     

    6、生物滴濾技術

    技術原理

    技術原理圖

    生物滴濾法處理VOCs的原理與生物過濾法基本相同, 它是介于生物過濾法與生物洗滌法之間的一種生物處理技術。生物滴濾反應器中一般填充惰性填料, 如陶瓷、碎石、珍珠巖、塑料材質填料等,在此系統中填料僅為微生物提供一定的附著表面。廢氣同生長在惰性填料上的生物膜(微生物)接觸, 從而被生物降解。與生物過濾法相比,生物滴濾法有如下優勢:避免產生生物過濾反應器中的填料壓實、短流以及填料降解等缺陷,營養物和緩沖溶液可以方便的通過回流液投加等。

     

    適用條件

    1. 氣量大、濃度低、

    2. 有機負荷高、降解

    3. 過程中產酸或產能

    4. 較大的VOCs

     

    運行特性

    處理能力大,不易堵塞,適用壽命長;菌種易隨流動相流失。

     


     

    7、生物過濾技術

    基本原理

    技術原理圖

     

    生物過濾法是指將廢氣先通過增濕塔增濕,然后通入填充有填料如土壤、堆肥、泥煤、樹皮、珍珠巖、活性炭等的生物過濾器中,與在填料上所附著生長的生物膜(微生物)接觸,被微生物所吸附降解, 最終轉化為簡單的無機物如(如CO2、H2O 、SO42-、NO3- 和Cl-等)或合成新細胞物質的過程,處理后的氣體在從生物過濾器的另一端排出。

     

    可采用生物過濾法的有機污染物有

    苯、甲苯、乙苯、甲醇、乙醇、丁醇、乙酸丁脂、甲酸、甲烷、乙烷等。

     

    使用要求

    微生物的活性決定了反應器的性能,因而,反應器的環境應適合微生物的生長,如應保證60%的填料顆粒直徑大于4mm,保持溫度在20-40℃,pH在6-9的范圍內。

     

    相比于其他工藝,生物濾池具有以下優點

    工藝設施簡單、能耗小、處理費用低、效果好等。

     

    適用條件

    氣量大,低濃度的VOCs。

     

    運行特性

    處理能力大,操作方便,工藝簡單,能耗少,運行費用低,具有較強的緩沖能力;菌種繁殖代謝快,不會隨流動相流失。

     


     

    8、UV光解技術

    技術原理

    技術原理圖

    利用220v低電壓高強度的寬波幅光光子管發出特定波段能量均衡的雙波段光(185nm,254nm)照射廢氣,裂解廢氣中如:氨,三甲胺,硫化氫,甲硫氫,甲硫醇,甲硫醚,二甲二硫,二硫化炭,苯乙烯,VOsC類,使有機或無機高分子污染物分子鏈,在高能紫外線光束照射下裂解,氧化成小分子化合物。利用UV高能紫外線光束分解空氣中的氧分子產生的游離氧,因游所負電子不平衡所以需與氧氣分子結合,進而產生臭氧。

     

    其反應式為:  UV+O2→O+O(游離氧)  O或O+O2→O3(臭氧)

     

    運用高能UV高能紫外線光束及臭氧對惡臭氣體進行協同分解氧化反應,使惡臭氣體物質其降解轉化成低分子化合物,水和二氧化碳,再通過風管排出。

     

    適用范圍

    各類化工企業,包括醫療,噴涂噴漆,橡膠,印染,食品等;化工企業污水站廢氣;含氮化合物,如氨,胺類,腈類,硝基化合物,含氮雜環化合物等;碳氫,或碳氫化合物,如低級醇,醛,脂肪酸等。

     

    特點

    占地小,投資抵;即開即用,清洗簡單,方便維護;耐沖擊負荷,不易受污染物濃度計溫度變化影響;適用范圍廣,尤其對惡臭氣體有很好的去除率。

     


     

    9、回收式熱力焚燒技術

    技術原理

    技術原理圖

     

    利用風機將烘干室內的廢氣抽出,送入廢氣焚燒集中供熱裝置,在燃燒室內經約750℃的高溫氧化燃燒,將廢氣完全分解,變成CO2和水,產生的高溫煙氣通過配套的多級換熱裝置,加熱生產過程需要的空氣或熱水,充分回收利用氧化分解有機廢氣時產生的熱能,最終排放的煙氣溫度可以控制在160℃左右,這樣降低整個系統的能耗。

     

    優點

    1. 有機廢氣分解率高達99%,熱回收率可達76%

    2. 燃燒過程逗留時間短,燃燒輸出調節比高

    3. 幾乎可以處理所有有機廢氣

    4. 裝置使用壽命長

     

     

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