劉景良

摘要：本文分析了濃縮轉(zhuǎn)輪裝置與蓄熱式熱氧化器（RTO）在某大型液晶面板生產(chǎn)廠房有機(jī)廢氣處理中的應(yīng)用，通過實(shí)例證明，濃縮轉(zhuǎn)輪裝置+蓄熱式熱氧化器綜合處理系統(tǒng)對(duì)連續(xù)排放的低濃度有機(jī)廢氣處理有明顯的效果，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的去除率可以達(dá)到95%以上，既達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求，又實(shí)現(xiàn)了熱能的回收再利用。

關(guān)鍵詞：濃縮轉(zhuǎn)輪裝置；蓄熱式熱氧化器；有機(jī)廢氣；污染治理；熱能回收再利用

1 引言

揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，以下簡稱為VOCs）是石油化工、電子、制藥、噴涂等行業(yè)排放的最常見的一類污染物。該類有機(jī)物大多具有毒性，部分已被列為致癌物質(zhì)，其對(duì)環(huán)境、動(dòng)植物的生長及人類健康造成很大的危害。1990年，美國《清潔空氣法》修正案列舉了189種有毒有害氣體，其中大部分是VOCs。開展有機(jī)廢氣尤其是VOCs的綜合治理研究已成為當(dāng)前國際環(huán)境的熱點(diǎn)，在我國2010年環(huán)境規(guī)劃中，有機(jī)廢氣治理也被確定為我國今后應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展的研究課題之一。

近年來，人們對(duì)有機(jī)廢氣治理控制技術(shù)的研究已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，如吸收法、吸附法、生物法、催化燃燒法及等離子技術(shù)等，吸附濃縮+催化燃燒組合工藝作為一個(gè)重要的聯(lián)合協(xié)同技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，該工藝在連續(xù)排放的低濃度有機(jī)廢氣處理中有明顯的效果，對(duì)VOCs的去除率可以達(dá)到95%以上，既達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求，又實(shí)現(xiàn)了熱能的回收再利用。

2 濃縮轉(zhuǎn)輪裝置+蓄熱式熱氧化器綜合處理系統(tǒng)的應(yīng)用背景

本系統(tǒng)根據(jù)某大型液晶面板生產(chǎn)廠房提供之廢氣組份、風(fēng)量等技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)使用濃縮轉(zhuǎn)輪裝置搭配蓄熱式熱氧化器的綜合處理系統(tǒng)。對(duì)于低濃度，大風(fēng)量的VOCs污染空氣，如果采用直接燃燒處理方法進(jìn)行處理，不僅需要龐大的設(shè)備，而且還存在運(yùn)行成本過高的問題。濃縮轉(zhuǎn)輪吸附裝置可以實(shí)現(xiàn)將低濃度、大風(fēng)量的污染空氣濃縮為小風(fēng)量、高濃度的空氣后進(jìn)行燃燒處理，采用該VOCs濃縮吸附裝置不僅可以減小設(shè)備投資，而且可以大大降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)低成本、高效率VOCs廢氣的無害化處理。

蓄熱式熱氧化器（Regenerative Thermal Oxidizer，以下簡稱為RTO）是一種高效率的有機(jī)廢氣污染治理設(shè)備，它是由陶瓷蓄熱床、自控控制閥、燃燒室和控制系統(tǒng)等組成。其主要特征是：蓄熱床通過換向閥交替換向，將由燃燒室出來的高溫氣體熱量蓄留，并預(yù)熱進(jìn)入蓄熱床的有機(jī)廢氣；采用陶瓷蓄熱材料吸收、釋放熱量；預(yù)熱到一定溫度的有機(jī)廢氣在燃燒室發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳和水，得到凈化。同時(shí)，利用燃燒室蓄熱陶瓷耐高溫、吸熱快、散熱快的特性，回收潔凈的預(yù)熱應(yīng)用于生產(chǎn)工序，節(jié)約能源的消耗，RTO熱回收效率一般可達(dá)到80%以上。蓄熱式熱氧化器處理系統(tǒng)對(duì)高濃度有機(jī)廢氣的治理效果非常明顯，對(duì)VOCs的去除率可以達(dá)到98%以上。

轉(zhuǎn)輪部份去除效率達(dá)到95%，蓄熱式熱氧化器（RTO）部份去除效率達(dá)到98%，綜合去除效率高于95%，使得排放氣體能符合現(xiàn)今環(huán)保法規(guī)。

3 系統(tǒng)概述

有機(jī)廢氣處理系統(tǒng)采用先進(jìn)的濃縮轉(zhuǎn)輪與蓄熱式熱氧化處理流程，能夠高效率處理污染物，并且達(dá)到最大的節(jié)能效果。主體設(shè)備包括濃縮轉(zhuǎn)輪（含箱體）、蓄熱式熱氧化器、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、脫附風(fēng)機(jī)、換熱器、燒燃器、助燃風(fēng)機(jī)、排氣筒與連接管路、控制系統(tǒng)等組成。

3.1 工藝設(shè)計(jì)描述與系統(tǒng)優(yōu)勢

本系統(tǒng)主要提供以陶瓷纖維為基材表面涂布有高疏水性沸石為吸附劑之轉(zhuǎn)輪吸附濃縮裝置三座并聯(lián)擺放，可將來源濃度極低的廢氣濃縮10倍，再由蓄熱式熱氧化器將濃縮過后的廢氣熱氧化為二氧化碳與水。燃燒過后的干凈氣體與經(jīng)過轉(zhuǎn)輪吸附后的干凈氣體結(jié)合后，經(jīng)由一只排氣筒排出。

熱氧化反應(yīng)式如下：CxHy +（x+y/4）O2 → xCO2 +（y/2）H2O

3.2 濃縮轉(zhuǎn)輪

濃縮轉(zhuǎn)輪主要有三個(gè)操作區(qū)間構(gòu)成，即吸附區(qū)、脫附再生區(qū)以及吹冷區(qū)。當(dāng)轉(zhuǎn)輪表面吸附劑之溶劑吸附至接近飽和時(shí)，會(huì)旋轉(zhuǎn)至脫附再生區(qū)，以高溫（約200oC）之氣流，將吸附之溶劑脫附出來，形成一股高濃度之廢氣流。濃縮轉(zhuǎn)輪之去除效率為95%，經(jīng)由轉(zhuǎn)輪之廢氣滿足標(biāo)準(zhǔn)，故可直接排放至大氣。

3.3 蓄熱式熱氧化器

前方經(jīng)由濃縮過后的高濃度之廢氣流進(jìn)入擁有95%高熱回收效率的蓄熱式熱氧化器，將燃料的消耗最小化。熱氧化器本身具有98%的高去除效率。廠房使用的蓄熱材由具有超過20年的知名蓄熱材廠家提供，長期使用的多層媒介具有極高表面積及孔隙率，使其能在最小用量的條件下提供最高的熱回收效率。另外多層媒介產(chǎn)品之孔隙為三維方向，上下方的孔洞阻塞時(shí)仍可以側(cè)方通過，使得會(huì)阻塞的物質(zhì)難以對(duì)RTO的蓄熱材造成不良影響。

4 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

本項(xiàng)目來源廢氣流量為120000 m3/h，溫度30℃。有機(jī)廢氣處理系統(tǒng)設(shè)置在生產(chǎn)廠房南側(cè)機(jī)械室屋面上，共設(shè)置3套VOC處理裝置（2用1備），每套設(shè)備容量為60000 m3/h；設(shè)置3臺(tái)系統(tǒng)排風(fēng)機(jī)，2用1備，每臺(tái)排風(fēng)機(jī)容量為60000 m3/h。

VOC處理設(shè)備進(jìn)風(fēng)污染物濃度如下：

IPA異丙醇：分子式C3H8O，排放速率20.3kg/hr，排放濃度70ppm；

PGME丙二醇甲醚：C4H10O2，排放速率108.6kg/hr，排放濃度250ppm；

PGMEA丙二醇甲醚醋酸酯：C6H12O3，排放速率63.7kg/hr，排放濃度100ppm；

乳酸：C3H6O3，排放速率15.2kg/hr，排放濃度35ppm；

5 結(jié)語

就有機(jī)廢氣治理，環(huán)保部的“十二五”規(guī)劃中明確指出：“加強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)污染物和有毒廢氣控制。加強(qiáng)石化行業(yè)生產(chǎn)、輸送和存儲(chǔ)過程揮發(fā)性有機(jī)污染物排放控制。鼓勵(lì)使用水性、低毒或低揮發(fā)性的有機(jī)溶劑，推進(jìn)精細(xì)化工行業(yè)有機(jī)廢氣污染治理，加強(qiáng)有機(jī)廢氣回收利用”?？梢?，我國揮發(fā)性有機(jī)污染廢氣的治理工作將會(huì)得到快速發(fā)展，VOCs治理水平也會(huì)得到不斷提高。對(duì)于有機(jī)廢氣的治理方法，應(yīng)根據(jù)廢氣排出的具體情況和凈化要求來制定，對(duì)于大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣，濃縮轉(zhuǎn)輪裝置+蓄熱式熱氧化器的綜合處理系統(tǒng)處理效果明顯，對(duì)控制大氣污染起到了重要作用，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)熱能回收，符合清潔生產(chǎn)中能源回收利用的原則。