活性炭吸附、脱附催化燃烧设备工作原理

 
　　本废气净化装置是根据吸附（效率高）和催化燃烧（节能）两个基本原理设计的，即吸附脱附-催化燃烧法。此方法综合了吸附法及催化燃烧法的优点，采用新型蜂窝状活性炭吸附，在接近饱和后引入热空气进行脱附、解析，脱附后的高浓度VOCs有机废气引入催化燃烧床无焰燃烧，将其彻底净化，热气体在系统中循环使用，大大降低能耗。本工艺具有运行稳定可靠、运行成本低、维修方便等优点。
 
1、基本原理：
 
　　含有机物的废气经风机的作用，气流通过活性炭吸附层，有机物质被活性炭特有的吸附力截留在其内部，洁净气体排出；经过一段时间后，活性炭达到饱和状态时，停止吸附，此时有机物已被浓缩在活性炭内。
 
　　催化净化装置内设加热室，启动加热装置，进入内部循环，当热气源达到有机物的沸点时，浓缩的有机物从活性炭内挥发出来，进入催化室在贵金属催化剂作用下进行无焰催化燃烧分解成CO2和H2O，同时释放出能量。
 
　　利用释放出的能量再进入吸附床脱附时，此时加热装置完全停止工作，有机废气在催化燃烧室内维持自燃，尾气再生，循环进行，直至有机物完全从活性炭内部分离，至催化室分解。活性炭得到了再生，有机物得到催化分解处理。
 
2、设备组成
 
　　（1）干式过滤器
 
　　为防止废气带入的水气和粉尘进入到活性炭吸附箱而使活性炭受潮和堵塞，导致吸附/脱附效果降低，因此，采用干式过滤器以确保吸附处理系统的气源洁净度达到97%可有效保障活性炭的吸附效果和工作寿命，从而减少运行成本。
 
　　（2）活性炭吸附净化装置
 
　　活性炭吸附床内装活性炭层及气流分散器，用来吸附浓缩有机物分子，净化后的洁净气体可达相关大气污染物排放标准。活性炭采用抽屉式设计装填，更换极其方便。活性炭吸附单元的单床设计风量为20000m3/h，每套净化处理系统设有多套吸附单元，其中一套用于脱附，其余用于吸附，多套吸附单元轮流工作，由PLC自动控制切换。
 
　　活性炭采用热力学性能优异的蜂窝状活性炭，孔隙结构发达，具有比表面积大，流体阻力小的优点，其低阻低耗、高吸附率，非常适用于大风量、低浓度工业有机废气的净化治理。例如：对喷漆房的甲醛、苯、甲苯和二甲苯等有毒有害废气的治理，具有显著效果。
 
　　（3）RCO催化燃烧净化装置
 
　　浓缩脱附后的有机废气通过脱附风机引入催化燃烧室，在催化剂的作用下，使有机气体在较低温度，分解成无害的H2O和CO2，同事释放能量，由热交换装置置换能量，循环利用的热能用于维持设备自燃和为脱附气体提供热量，节能环保，降低设备运行成本。
 
　　（4）催化剂
 
　　以贵金属Pd、Pt等为主要活性组分，贵金属铂和钯具有高活性、高净化率、耐高温及使用寿命长的特点。
 
　　
（5）主排风机
 
　　主循环系统的主要部件之一，为有机废气流动提供动力，引导废气在设定的通道中运行。
 
　　（6）脱附风机
 
　　第二循环系统的另一主要部件，主要负责将热气流入脱附箱脱附有机物，同时又将有机物引入催化燃烧装置进行氧化分解。
 
　　（7）气动和电动阀
 
　　根据工况要求，在电器控制下实现管路切换及脱附时控制整个设备脱附温度的必要元件。
 
　　（8）智能电控系统
 
　　设备的中心枢纽，采用PLC程序控制及HMI人机对话操作界面操控，保证各设备的自动运行，同时对各动力点起保护、监控和控制作用。
 
3、工艺流程说明
 
　　本VOCs废气治理设备工艺流程主要包括四大系统：预处理（杂质去除）、吸附气体、脱附催化燃烧和控制系统。
 
（1）预处理：预处理主要用干式过滤器去除废气中的粉尘颗粒物和水气，以防止杂质影响活性炭的吸附效果。干式过滤器采用无纺布干式过滤棉和玻璃纤维网二级过滤设计，可高效除去气体中的杂质，净化效率达97%以上。
 
（2）气体吸附系统：经过预处理后的废气进入活性炭吸附床，吸附床共有六个（吸附饱和后进行离线脱附），可通过气动阀门来切换，使气体进入不同的吸附床，该吸附床是交替工作的，气体进入吸附床后，气体中的有机物质被活性炭吸附而着附在活性炭的表面，从而使气体得以净化，净化后的达标气体再通过风机排向大气。
 
（3）脱附-催化燃烧系统：吸附床吸附饱和后，新鲜空气在脱附风机提供动力的作用下经过二次换热器达到100-120℃后进入饱和吸附箱，将浓缩的有机分子脱附进入催化燃烧装置。高浓度的有机废气先通过一次换热器预热，再通过发热管加热区，使高浓度废气达到催化燃烧所需温度（240-280℃），经过催化区在催化剂作用下进行无焰燃烧分解H2O和CO并释放大量热2，反应后的高温洁净气体通过热交换回收大部分热能后排放至大气。当有机废气浓度达到2000ppm以上时，催化燃烧启动后，可维持自然，不需再外加能量，运行费用低，节能效果显著。
 
　　系统内设有安控程序：当脱附温度过高时可启动补冷风机进行补冷，使脱附气体温度稳定在一个合适的范围内。活性炭吸附床内温度超过报警值，自动启用火灾应急自动喷淋系统或氮气应急处理。
 
（4）控制系统：PLC自动控制系统对设备中的风机、预热器、温度和电动阀门等进行控制。当系统温度达到预定的催化温度时，系统自动停止预热器的加热，当温度不够时，系统又重新启动预热器，使催化温度维持在一个适当的范围；当催化床的温度过高时，开启补冷风阀，向催化床系统内补充新鲜空气，可有效地控制催化床的温度，防止催化床的温度过高。此外，系统中还有阻火器，可有效地防止火焰回串。当活性碳吸附床脱附时温度过高时，自动启用补冷风机降低系统温度，温度超过报警值，自动开启火灾应急自动喷淋以及氮气灭火系统，确保设备运行安全可靠。

 
　　PLC控制系统可实现以下智能化功能
 
　　l 具有自动、手动两种操作方式，自动运行时具有连锁功能
 
　　l 系统具有自我诊断功能，运行出现异常时会报警和自动停机
 
　　l 人机交互友好，控制面板显示运行参数，可根据工艺要求改变控制参数
 
　　l 自动运行时可根据工艺条件退出运行