“提高生态环境治理成效。突出依法、科学、精准治污。深化重点地区大气污染治理攻坚。加强污水、垃圾处置设施建设。壮大节能环保产业。实施重要生态系统保护和修复重大工程,促进生态文明建设。”在十三届全国人大三次会议上,政府工作报告为生态环境治理工作“划重点”。
其中针对VOCs的治理,一些省市开展了重点监管企业“一企一策”综合整治。“一企一策”综合整治的重点主要包括两大方面:第一是源头控制,主要包含清洁生产,注重生产过程中物料的回收;原料替代,注重生产过程中采用低VOCs含量的原料;工艺改进,通过先进的工艺技术,从而减少VOCs产生量。第二是末端治理,通过回收利用技术中的冷凝、吸收、吸附等方式以及销毁技术中的热力焚烧、生物降解等方式,从而减少VOCs排放量。
RTO蓄热式氧化炉是VOCs末端治理中的一项重要技术,VOCs的风量和浓度是我们在设计RTO时的两项重要指标,而当我们遇到低浓度、大风量的有组织废气时,按照传统的设计方法去设计RTO则会大大地增加设备的材料和运行成本,这个时候浓缩技术则应运而生。目前沸石浓缩转轮系统是全球公认的最高效的废气浓缩技术,沸石转轮吸附浓缩装置采用吸附+脱附+浓缩焚烧三项连续程序,主要用于有机废气的治理。沸石转轮浓缩+RTO治理系统的结合就像一手王炸组合出现在VOCs治理技术中。
一、什么是沸石转轮
沸石转轮共分为三个区域:吸附区、脱附区及冷却区。低浓度大风量的废气通过沸石吸附区时,VOCs被吸附在蜂窝沸石中,被净化后的气体排出至烟囱;此时,已吸附VOCs的蜂窝沸石旋转至脱附区,利用高温加热气流将吸附在蜂窝沸石中的VOCs吹出,然后将其送入后端的RTO系统进行焚烧处理后排出至烟囱;最后,再将常温废气通过冷却区将刚被加热的转轮进行冷却。
二、沸石转轮的组成
2.1沸石分子筛:沸石分子筛是一种铝硅酸金属盐的多微孔晶体,由硅氧四面体和铝氧四面体通过共享氧原子相互连接形成骨架结构,其表面为固体骨架,内部为多微孔的筛状构造。内部孔穴之间有孔道相互连接,其孔径相同,分布非常均一,分子筛依据其内部孔穴的大小,可对分子进行选择性吸附。沸石分子筛具有很大的比表面积(300~1000㎡/g),内部孔穴有强大的库仑场和极性,因此,对吸附质分子的吸附能力很强,远超过其他类型的吸附剂,即使在较高的温度和较低的吸附质分压(或浓度)下,仍有很高的吸附容量,是一种高性能的分离吸附材料。
2.2、转轮:沸石转轮浓缩系统的关键部件是吸附轮(转轮),转轮由疏水性沸石吸附介质与陶瓷纤维加工成波纹状膜片,再卷制形成蜂巢状的圆筒形框架结构,其中部安装有旋转轴承。转轮的机械结构上,装有耐VOCs腐蚀、耐高温的材料制成的气体密封垫,将转轮隔离成三个区域:吸附处理区、再生脱附区、冷却区。
2.3、全套设备主要由以下部分组成:废气过滤器、沸石转轮、排气风机、RTO焚烧系统、热交换器、自动控制系统。
三、沸石转轮的运行原理
过滤后的大流量的低浓度有机废气被送至转轮吸附区,转轮可根据废气处理量,以1~6转/小时的速度持续缓慢旋转。废气中含有的VOCs被截留吸附在转轮上的沸石分子筛内部,净化后的洁净空气则直接排放至大气。转轮持续旋转吸附VOCs,逐渐趋向吸附饱和,当转轮旋转进入至脱附区时,脱附风机提供200℃左右的高温热空气,将吸附在转轮上的的VOCs脱附并带走。脱附后的转轮进入冷却区,经冷却空气吹扫,恢复至常温,沸石转轮从而恢复吸附能力,再次旋转至吸附区,重新开始下一轮的工作。
转轮吸附的VOCs经脱附后,随脱附热空气送往RTO进行净化处理。由于废气中的VOCs被浓缩了5~20倍,因此,需要最终处理的有机废气具备了浓度高、风量小、温度高的特点,这样就可以根据风量大小、气体浓度大小来设计合理的浓缩比及相应的转轮、RTO 大小。RTO焚烧产生的一部分热能可用于转轮脱附空气的加热;末端排放的高温烟气可进行余热回收,进一步做到节能、环保。
四、沸石转轮设备的特点
1.吸附、脱附效率高。
2.沸石转轮吸附VOCs所产生的压降极低,可大大减少电力能耗。
3.使原本高风量、低浓度的VOCs废气,转换成低风量、高浓度的废气,浓缩倍数达到5-30倍,大大缩小后处理设备的规格,运行成本更低。
4.整体系统采用模组化设计,具备了最小的空间需求,且提供了持续性及无人化的操控模式。
5.系统自动化控制,单键启动,操作简单,并可搭配人机界面监控重要操作数据。
五、沸石转轮处理物质注意事项
那吸附能力这么强的沸石转轮,有没有处理不了的废气呢?答案是肯定的。
对于沸石转轮来说,一些易聚合或者沸点高于260℃的大分子物质是不允许进入的。例如:酸性气体和碱性气体等会腐蚀转轮;粉尘、漆雾、树脂类、聚合物类等会堵塞转轮;沸点大于220℃的三乙醇胺、苯甲醇等几乎不能脱附;还有一些难吸附或者难脱附的气体也基本上是不让进转轮的。而对于有以上成分的VOCs,一般会在沸石转轮前端增加前期处理装置来进行分离。
六、沸石转轮的选择
目前国内的进口传统品牌有日本的霓佳斯、西部技研、东洋纺,瑞典的蒙特等,我国的自主品牌这几年发展迅速,现有的沸石转轮成型及设备技术水平与国外的差距也在逐步缩小,目前市场我们自主品牌的应用也越来越多。那么我们在选择转轮时需要注意哪些呢?
沸石含有率:顾名思义,对于沸石转轮来说,沸石的含有率越高其吸附效率也越大;
疏水性:沸石原料中的Si/AL的比值越大,其疏水性越强;
VOCs组成成分:转轮供应商会根据业主提供的VOCs组成成分进行分析,从而选择对应的沸石和转轮型号,因此在提供VOCs的成分时不能马虎;
脱附效率:沸石转轮的处理能力不能只看吸附效率,脱附效率也是至关重要的,当脱附效率达不到要求时,久而久之会反过来影响沸石的吸附效率进而影响沸石的使用寿命。
沸石转轮分为筒式转轮和盘式转轮,可以根据处理风量、VOCS成分的不同选择合适的转轮。
总结:大风量、低浓度的 VOCs 废气治理,通常采用销毁的方式,之前大部分是采用活性炭作为吸附剂,但因活性炭易燃、脱附不完全影响净化效率、要求工艺控制流速低、设备占地大等原因,目前大部分均改为沸石转轮+RTO 工艺。与活性炭工艺相比,沸石转轮+RTO工艺净化效率高、运行安全稳定、设备占地较小等,在市场中逐步得到广泛应用。随着新型吸附剂的开发及我国转轮制作技术、密封技术的提高,转轮吸附技术也将会在更大范围、更多的行业中得到应用。转轮运行的模型研究也将更加深入,治理效果将更加有效。
来源:网络