活性炭吸附、脫附催化燃燒設備工作原理

 
　　本廢氣淨化裝置是根據吸附（效率高）和催化燃燒（節能）兩個基本原理設計的，即吸附脫附-催化燃燒法。此方法綜合了吸附法及催化燃燒法的優點，采用新型蜂窩狀活性炭吸附，在接近飽和後引入熱空氣進行脫附、解析，脫附後的高濃度VOCs有機廢氣引入催化燃燒床無焰燃燒，將其徹底淨化，熱氣體在係統中循環使用，大大降低能耗。本工藝具有運行穩定可靠、運行成本低、維修方便等優點。
 
1、基本原理：
 
　　含有機物的廢氣經風機的作用，氣流通過活性炭吸附層，有機物質被活性炭特有的吸附力截留在其內部，潔淨氣體排出；經過一段時間後，活性炭達到飽和狀態時，停止吸附，此時有機物已被濃縮在活性炭內。
 
　　催化淨化裝置內設加熱室，啟動加熱裝置，進入內部循環，當熱氣源達到有機物的沸點時，濃縮的有機物從活性炭內揮發出來，進入催化室在貴金屬催化劑作用下進行無焰催化燃燒分解成CO2和H2O，同時釋放出能量。
 
　　利用釋放出的能量再進入吸附床脫附時，此時加熱裝置完全停止工作，有機廢氣在催化燃燒室內維持自燃，尾氣再生，循環進行，直至有機物完全從活性炭內部分離，至催化室分解。活性炭得到了再生，有機物得到催化分解處理。
 
2、設備組成
 
　　（1）幹式過濾器
 
　　為防止廢氣帶入的水氣和粉塵進入到活性炭吸附箱而使活性炭受潮和堵塞，導致吸附/脫附效果降低，因此，采用幹式過濾器以確保吸附處理係統的氣源潔淨度達到97%可有效保障活性炭的吸附效果和工作壽命，從而減少運行成本。
 
　　（2）活性炭吸附淨化裝置
 
　　活性炭吸附床內裝活性炭層及氣流分散器，用來吸附濃縮有機物分子，淨化後的潔淨氣體可達相關大氣汙染物排放標準。活性炭采用抽屜式設計裝填，更換極其方便。活性炭吸附單元的單床設計風量為20000m3/h，每套淨化處理係統設有多套吸附單元，其中一套用於脫附，其餘用於吸附，多套吸附單元輪流工作，由PLC自動控製切換。
 
　　活性炭采用熱力學性能優異的蜂窩狀活性炭，孔隙結構發達，具有比表麵積大，流體阻力小的優點，其低阻低耗、高吸附率，非常適用於大風量、低濃度工業有機廢氣的淨化治理。例如：對噴漆房的甲醛、苯、甲苯和二甲苯等有毒有害廢氣的治理，具有顯著效果。
 
　　（3）RCO催化燃燒淨化裝置
 
　　濃縮脫附後的有機廢氣通過脫附風機引入催化燃燒室，在催化劑的作用下，使有機氣體在較低溫度，分解成無害的H2O和CO2，同事釋放能量，由熱交換裝置置換能量，循環利用的熱能用於維持設備自燃和為脫附氣體提供熱量，節能環保，降低設備運行成本。
 
　　（4）催化劑
 
　　以貴金屬Pd、Pt等為主要活性組分，貴金屬鉑和鈀具有高活性、高淨化率、耐高溫及使用壽命長的特點。
 
　　
（5）主排風機
 
　　主循環係統的主要部件之一，為有機廢氣流動提供動力，引導廢氣在設定的通道中運行。
 
　　（6）脫附風機
 
　　第二循環係統的另一主要部件，主要負責將熱氣流入脫附箱脫附有機物，同時又將有機物引入催化燃燒裝置進行氧化分解。
 
　　（7）氣動和電動閥
 
　　根據工況要求，在電器控製下實現管路切換及脫附時控製整個設備脫附溫度的必要元件。
 
　　（8）智能電控係統
 
　　設備的中心樞紐，采用PLC程序控製及HMI人機對話操作界麵操控，保證各設備的自動運行，同時對各動力點起保護、監控和控製作用。
 
3、工藝流程說明
 
　　本VOCs廢氣治理設備工藝流程主要包括四大係統：預處理（雜質去除）、吸附氣體、脫附催化燃燒和控製係統。
 
（1）預處理：預處理主要用幹式過濾器去除廢氣中的粉塵顆粒物和水氣，以防止雜質影響活性炭的吸附效果。幹式過濾器采用無紡布幹式過濾棉和玻璃纖維網二級過濾設計，可高效除去氣體中的雜質，淨化效率達97%以上。
 
（2）氣體吸附係統：經過預處理後的廢氣進入活性炭吸附床，吸附床共有六個（吸附飽和後進行離線脫附），可通過氣動閥門來切換，使氣體進入不同的吸附床，該吸附床是交替工作的，氣體進入吸附床後，氣體中的有機物質被活性炭吸附而著附在活性炭的表麵，從而使氣體得以淨化，淨化後的達標氣體再通過風機排向大氣。
 
（3）脫附-催化燃燒係統：吸附床吸附飽和後，新鮮空氣在脫附風機提供動力的作用下經過二次換熱器達到100-120℃後進入飽和吸附箱，將濃縮的有機分子脫附進入催化燃燒裝置。高濃度的有機廢氣先通過一次換熱器預熱，再通過發熱管加熱區，使高濃度廢氣達到催化燃燒所需溫度（240-280℃），經過催化區在催化劑作用下進行無焰燃燒分解H2O和CO並釋放大量熱2，反應後的高溫潔淨氣體通過熱交換回收大部分熱能後排放至大氣。當有機廢氣濃度達到2000ppm以上時，催化燃燒啟動後，可維持自然，不需再外加能量，運行費用低，節能效果顯著。
 
　　係統內設有安控程序：當脫附溫度過高時可啟動補冷風機進行補冷，使脫附氣體溫度穩定在一個合適的範圍內。活性炭吸附床內溫度超過報警值，自動啟用火災應急自動噴淋係統或氮氣應急處理。
 
（4）控製係統：PLC自動控製係統對設備中的風機、預熱器、溫度和電動閥門等進行控製。當係統溫度達到預定的催化溫度時，係統自動停止預熱器的加熱，當溫度不夠時，係統又重新啟動預熱器，使催化溫度維持在一個適當的範圍；當催化床的溫度過高時，開啟補冷風閥，向催化床係統內補充新鮮空氣，可有效地控製催化床的溫度，防止催化床的溫度過高。此外，係統中還有阻火器，可有效地防止火焰回串。當活性碳吸附床脫附時溫度過高時，自動啟用補冷風機降低係統溫度，溫度超過報警值，自動開啟火災應急自動噴淋以及氮氣滅火係統，確保設備運行安全可靠。

 
　　PLC控製係統可實現以下智能化功能
 
　　l 具有自動、手動兩種操作方式，自動運行時具有連鎖功能
 
　　l 係統具有自我診斷功能，運行出現異常時會報警和自動停機
 
　　l 人機交互友好，控製麵板顯示運行參數，可根據工藝要求改變控製參數
 
　　l 自動運行時可根據工藝條件退出運行