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催化燃烧设备
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沸石转轮吸附浓缩+催化燃烧

  • 采用吸附分离法对低浓度、大风量工业废气中的VOC进行分离浓缩，对浓缩后的高浓度、小风量的污染空气采用燃烧法进行分解净化，通称吸附分离浓缩+燃烧分解净化法。
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1 技术介绍
其原理是：采用吸附分离法对低浓度、大风量工业废气中的VOC进行分离浓缩，对浓缩后的高浓度、小风量的污染空气采用燃烧法进行分解净化，通称吸附分离浓缩+燃烧分解净化法。
  具有蜂窝状结构的吸附转轮被安装在分隔成吸附、再生、冷却三个区的壳体中，在调速马达的驱动下以每小时3～8转的速度缓慢回转。吸附、再生、冷却三个区分别与处理空气、冷却空气、再生空气风道相连接。而且，为了防止各个区之间串风及吸附转轮的圆周与壳体之间的空气泄漏，各个区的分隔板与吸附转轮之间、吸附转轮的圆周与壳体之间均装有耐高温、耐溶剂的氟橡胶密封材料。含有VOC的污染空气由鼓风机送到吸附转轮的吸附区，污染空气在通过转轮蜂窝状通道时，所含VOC成分被吸附剂所吸附，空气得到净化。随着吸附转轮的回转，接近吸附饱和状态的吸附转轮进入到再生区，在与高温再生空气接触的过程中，VOC被脱附下来进入到再生空气中，吸附转轮得到再生。再生后的吸附转轮经过冷却区冷却降温后，返回到吸附区，完成吸附/脱附/冷却的循环过程。由于该过程再生空气的风量一般仅为处理风量的1/10，再生过程出口空气中VOC浓度被浓缩为处理空气浓度的10倍。因此，该过程又被称为VOC浓缩除去过程。
1.1 工艺及其流程图

图1 转轮吸附浓缩-催化燃烧工艺流程图
相关说明如下：
1号风机带动含VOCs废气经过转轮a区域（蓝1线路），a区域为吸附区，根据不同的目标物可在转轮中填充不同的吸附材料。吸附了VOCs的a区域随转轮转动来到b区域进行脱附（红2）。流经传热1的高温气流将吸附于转轮上的VOCs脱附下来，并经过传热2达到起燃温度，随后进入催化燃烧室进行催化氧化反应。由于转轮脱附之后要又要进行吸附，所以在脱附区域旁边设冷却区域c，以空气进行冷却（蓝2），冷却之后的温空气经传热1变成脱附用热空气。催化燃烧反应之后的热气流（红3）将部分热量传递给传热2、传热1后排至空气。为了防止催化燃烧室温度过高，设置第三方冷却线路（紫4）用于催化燃烧室的紧急降温。整个系统由2个监控系统组成，PC1（绿点线）负责监控催化燃烧室、传热器的温度（其内部设电辅热装置以平衡温度波动），PC2（黄点线）负责风机控制，根据实际情况调节进气流量。PC2属于PC1的子级系统，当PC1监测到温度波动超过允许范围时立刻将信息传递给PC2，PC2将收到的信息转成指令传递给各风机。
1.2转轮吸附的影响因素
当吸附材料确实后，影响转轮装置吸附性能的主要因素是转轮运行参数和进气参数。一定范围内进气负荷的变化可通过转速、浓缩比、再生风温度等转轮运行参数调节，以维持预定的性能；当处理高排放浓度时，将入流速度降至1.5m/s，浓缩比降至8，转速增至6.5r/h，再生风温度升至220℃，系统去除效率可达90%以上；最佳转速由再生风热容量与吸附剂热容量平衡决定。
1.3 浓缩比
转轮通过吸附-脱附以获得低流量的浓缩气体，因此浓缩比是转轮性能的一个重要指标，低浓缩比虽然可以保证高去除效率，但增加再生风量的同时也增加了脱附能耗，而且浓缩气体的浓度亦随着脱附风量的增加而降低。因此，在确保系统设定的去除率前提下，合理选择浓缩比是至关重要的。工程应用上，浓缩比应兼顾效率与能耗，对于高浓度废气，可选择低浓缩比以确保去除率；而对于低浓度废气，适当选择高浓缩比有利于系统整体能效比提高。
1.3 转轮转速
吸附与脱附在转轮运行周期中是同步进行的，两者互为影响并共同决定转轮
的去除效率，而转速的大小意味着吸附和脱附时间长短。当转速低于最佳转速时，相应的运行周期变长，其脱附区的再生充分，但是其相对吸附能力箍着转速的减小而减小，在温度分布曲线上表现为吸附区的曲线下降明显，这是由吸附放热少引起的，反映了吸附率的降低。而当转速大于最佳转速时，温度曲线表现为只有脱附区前段少部分能被加热到再生温度，因此最佳转速是脱附与吸附的最佳平衡。因此，最佳转速本质上是吸附和脱附时间的控制，以实现转轮去除率最大。实际应用时，因受多因素影响，转轮转速为配合其他参数变化可控制在一区间值。
1.4 再生风温度
吸附剂的解析再生存在一个特征温度(最低清洗温度)，高于该温度可以获得更快的解析速率同时消耗更小的脱附风量。
1.5进气参数
1.5.1 进气湿度
实际工程中，有机废气一般都含有水分，部分相对湿度甚至达到80%。而水分可能与污染物形成吸附竞争，占据转轮吸附空间而降低污染物去除效率，因此抗湿性是衡量吸附性能的重要指标之一。
1.5.2 进气流速
在一定条件下，最佳转速与进气流速成正比，当进气流速提高时，转速应相应的提高，如果转速未根据流速进行相应的提高，运行值低于最佳转速其相对吸附能力随着转速的减小而减小，在温度分布曲线上表现为吸附区的曲线下降明显，反映了吸附率的降低。因此对于高浓度有机废气，控制低进气流速是十分必要的，或可相应的提高转速。

2、转轮吸附浓缩+催化燃烧的关键点
吸附分离浓缩+燃烧分解净化法的核心技术是高效吸附分离浓缩过程以及所采用的具有蜂窝状结构的吸附转轮。
2.1 沸石型号选择及性能研究
疏水性沸石转轮的研制。需要把加工成波纹形和平板形陶瓷纤维纸用无机粘合剂粘接在一起后卷成具有蜂窝状结构的转轮，并将疏水性分子筛涂敷在蜂窝状通道的表面制成吸附转轮，应用于工业废气中VOC的净化处理过程。
2.2 转轮工艺参数及结构优化
浓缩比——转轮通过吸附-脱附以获得低流量的浓缩气体，因此浓缩比是转轮性能的一个重要指标，定义为进气流量与再生风流量的比值。
转轮转速——吸附与脱附在转轮运行周期中是同步进行的，两者互为影响并共同决定转轮的去除效率，而转速的大小意味着吸附和脱附时间长短。
再生风温度——吸附剂的解析再生存在一个特征温度(最低清洗温度)，高于该温度可以获得更快的解析速率同时消耗更小的脱附风量。
密封性不佳是转轮应用上存在的窜风的问题，结构的密封是一个非常重要的控制点。
催化剂的选择。性能良好的催化剂应满足下列基本要求: 1)具有优良的低温活性，并适应较高空速，因其直接关系到装置的建设费用和运行费用；2)热稳定性好，在废气浓度过高而产生大量反应热的情况下，催化剂的温度会急剧上升，此时催化剂应不发生显著的物理化学变化；3)具有一定的机械强度和较小的压力降。

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