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吸附+催化燃烧工艺在涂装废气处理中的问题和工艺优化

文章出处：鑫蓝环保鑫蓝动态网责任编辑：蔡作者：蔡人气：-发表时间：2023-08-21 00:00:00【大中小】

涂装行业作为VOCs废气重要来源之一，涂装行业有效地开展有机废气治理工作。目前，适用于涂装行业的废气处理技术尚处于不断完善中，因此，根据实际工程经验总结处理工艺中存在问题，提出优化方案具有重要的意义。

2涂装行业VOCs废气排放特点及适用治理技术

2.1涂装行业VOCs废气的排放特点

涂装车间VOCs废气主要源自喷漆室、烘干室和晾干室的排气。

2.2涂装废气VOCs的常用治理技术

涂装废气处理的特点是风量大、浓度低、无回收价值，针对上述的特点，目前适用的工艺是吸附浓缩加脱附焚烧的工艺，这类工艺目前常用的工艺组合为沸石转轮+蓄热焚烧和活性炭吸附+催化燃烧两种工艺。

（1）沸石转轮+蓄热焚烧

沸石转轮吸附+蓄热焚烧工艺是利用吸附剂沸石吸附大风量、低浓度废气中的VOCs，然后采用小风量高温气体将吸附在沸石中的VOCs脱附出来，脱附后的小风量、高浓度的VOCs送到ＲTO内，有机物在ＲTO内被高温氧化成CO2和H2O，达到净化的目的。沸石转轮+蓄热焚烧组合工艺具有运行稳定、净化效率高、使用寿命长等优点，而缺点是设备投入大、运行费用高。该工艺适合应用于喷漆量大、废气浓度大于250mg/m3、连续工作的涂装企业。

（2）活性炭吸附+催化燃烧

活性炭吸附+催化燃烧工艺是利用吸附剂活性炭吸附大风量、低浓度废气中的VOCs，然后从小风量的高温气体对活性炭进行脱附，脱附后的气体送入催化燃烧炉内进行处理，使得废气得到净化，使活性炭再生。活性炭吸附+催化燃烧组合工艺具有设备投资较低、净化效率高、运行费用低等优点，而缺点是占地面积大。

3活性炭吸附+催化燃烧组合工艺存在的问题及优化措施

3.1活性炭吸附剂存在的问题及优化措施

用于处理涂装VOCs废气的活性炭一般采用蜂窝活性炭，选择活性炭时除了需要考虑比表面积、碘值和体密度外，还需对其硬度和防水性进行优化。

（1）提高蜂窝活性炭的硬度

存在问题。普通的蜂窝活性炭在填装时容易破碎，运行时易发生气流冲蚀，导致活性炭受损，且掉落的炭渣会堵塞下层的通道，从而导致吸附床通风阻力增大，减小了吸附剂的有效利用率。

优化措施。采用高硬度的蜂窝活性炭吸附剂，不仅填装时不易发生破碎，而且运行不易发生气流冲蚀，从而保证了吸附剂在吸附床中的完整性和高效利用率，也可延长吸附剂的使用寿命。

（2）采用防水型蜂窝活性炭

存在问题。活性炭在吸附VOCs的同时，也会吸附废气中的水分子。水分子在活性炭中大量聚集；用高温气体脱附时，首先会将水分子脱附下来，蒸发出来的水分子在炭箱内壁上会冷凝聚集成水滴，回落到活性炭表面，当选用不防水的普通活性炭时，下落的水滴会侵蚀碳层，造成碳层出现大量面积较大的孔洞，孔洞中的气流阻力很小，未经吸附处理的废气从孔洞逃逸，降低吸附床层的吸附效率，导致系统排气不能达标。

优化措施。选用防水型蜂窝活性炭，采用特殊的工艺制造而成，即使浸泡到水里也能保持形状的完整性，即使有水滴掉落下来，炭层也不会形成孔洞，确保吸附剂在整个使用过程中的完整性，从而避免气体短路的问题。

3.2活性炭吸附床存在的问题及优化措施

（1）耐高温防腐处理

当吸附床进入脱附状态时，吸附床内部处于高温、高湿状态；当吸附床采用碳钢材质时，需要对吸附床的内表面进行耐高温（大于250℃）防腐处理，不仅延长设备的使用寿命，也避免锈皮、锈渣掉落到炭层上导致吸附剂堵塞，进而影响整体吸附效率的问题。

（2）进行保温处理

通过对吸附床进行保温处理，不但可以有效减少脱附时的热量损耗，保证脱附效果，也可以防止吸附床外表面烫伤工作人员。此外，当设备在炎热的夏季运行时，如果吸附床不做保温，受到环境温度、日晒等因素的影响，吸附床内也会有较大的温升，从而影响吸附效率。

3.3催化燃烧炉存在的问题及优化措施

催化燃烧炉是让有机物进行无害化处理的装置，是活性炭吸附+催化燃烧工艺的重要组成部分，但是普遍存在净化效率低、运行费用高、使用寿命短等问题，对其进行优化设计是十分必要的。

（1）壳体采用SUS304材质

目前市场上催化燃烧炉普遍采用碳钢材质，而催化燃烧炉长期在300℃～400℃之间运行，通常会出现炉体受热变形、焊口开裂、内表面锈蚀严重、锈皮/锈渣掉到催化剂上，使催化剂失活等问题。由此可见，设备选用碳钢材质是导致催化燃烧炉净化效率低、使用寿命短的主要原因。

因此，在选择催化燃烧炉的壳体材质时需要考虑耐高温和耐腐蚀性，采用SUS304材质即可有效避免上述问题的发生。

（2）提高换热器的换热效率

催化燃烧炉通常采用碳钢材质的板式换热器，易发生锈蚀问题，锈皮脱落后会堵塞换热器，将导致换热器的阻力增加以及换热效率的降低。而在高温区运行的换热器容易发生热变形、焊口开裂的情况，从而导致设备的进气和出气相互串气，严重影响了催化燃烧炉的净化效率和换热效率。

换热器采用SUS304材质，可有效避免上述问题的发生，延长了设备的使用寿命。换热器作为催化燃烧炉热量传递的节能设备，应尽可能地增大换热面积，提高换热效率，有利于维持炉温的稳定，可有效降低催化燃烧炉的运行费用。

3.4吸附/脱附阀存在的问题及优化措施

吸附床的吸附/脱附阀普遍采用电动式多叶阀，这种阀存在泄漏量大、故障率高等问题。较大的泄漏量会造成脱附与吸附环节之间窜气的情况，增加了吸附剂的处理负荷，影响净化效率，而较高的故障率也无法保证系统的稳定运行。

吸附/脱附阀可采用气动式提升阀，阀体采用SUS304材质，由耐高温硅胶密封条密封，此类阀门不但稳定性高，而且接近于零泄漏。

3.5脱附温度存在的问题及优化措施

吸附质脱附难易程度受其沸点影响明显，高沸点吸附质因与吸附剂之间存在更强的作用力而难以脱附。目前市场上运行的脱附温度通常在100℃左右，这个温度很难将高沸点有机物脱附下来，如涂装行业中常用的稀释剂二甲苯的沸点在137℃～140℃，很难在目前的脱附温度下脱附下来。脱附温度低是活性炭吸附效率衰减快、使用寿命短的主要原因。

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