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活性炭吸附濃縮催化燃燒

再生凈化方案


 一、用途

GY-XQY型活性炭吸附濃縮催化燃燒再生凈化裝置主要用于電子、涂裝、印刷、家電、制鞋、塑料及各種化工車間里揮發或滲漏出有害廢氣的凈化及臭味的消除,宜適用于低濃度(≤1200mg/m3)的不適宜采用直接燃燒或催化燃燒和回收處理的有機廢氣,尤其對大風量的處理場所,可獲得滿意的經濟效益和社會效益。

二、工作原理

1、 活性炭吸附濃縮催化燃燒再生(在線)凈化工藝

本凈化裝置是根據吸附(效率高)和催化燃燒(節能)兩個基本原理設計的,即吸附濃縮-催化燃燒法。

預處理階段:為了保證進入活性炭吸附塔的廢氣中顆粒物小于 5mg/m3,本項目在前端加裝干式過濾器除塵器,干式過濾器中含初效、中效過濾器模塊,目的就是保證活性炭不被過量顆粒物堵塞,造成吸附效果差,延長活性炭使用壽命。

當含有機物的廢氣經風機的作用,經活性炭吸附層,有機物質被活性炭的作用力吸附在其內部,潔凈氣被排出;經一段時間后,活性炭達到飽和狀態時,停止吸附,此時有機物已經被濃縮在活性炭內。

通過催化燃燒脫附,恢復活性炭吸附能力。

催化凈化裝置內設加熱室,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,有機物從活性炭內揮發出來,進入催化室進行催化分解成水和二氧化碳,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,直到有機物完全從活性炭內部分離,至催化室分解?;钚蕴康玫搅嗽偕?,有機物得到分解處理。

根據吸附(效率高)和催化燃燒(節能)兩個基本原理設計,采用雙氣路連續工作,一個催化燃燒室,兩個吸附床交替使用。先將有機廢氣用活性炭吸附,當快達到飽和時停止吸附,然后用熱氣流將有機物從活性炭上脫附下來使活性炭再生;脫附下來的有機物已被濃縮(濃度較原來提高幾十倍)并送往催化燃燒室催化燃燒成二氧化碳及水蒸氣排出。當有機廢氣的濃度達到2000PPm以上時,有機廢氣在催化床可維持自燃,不用外加熱。燃燒后的尾氣一部分排入大氣,大部分被送往吸附床,用于活性炭再生。這樣可滿足燃燒和吸附所需的熱能,達到節能的目的。再生后的可進入下次吸附;在脫附時,凈化操作可用另一個吸附床進行,既適合于連續操作,也適合于間斷操作。

三、技術性能及特點

1、活性炭吸附濃縮催化燃燒再生凈化工藝

該設備設計原理先進,用材獨特,性能穩定,操作簡單、可靠、無二次污染。設備占地面積小、重量輕。吸附床采用抽屜式結構,裝填方便,更換容易。

吸附有機物廢氣的活性炭床,可用催化燃燒處理廢氣產生的熱量進行脫附再生,脫附后的氣體再送催化燃燒室凈化,不需要外加能量,運行費用低,節能效果顯著。

正常使用時能耗低,由于采用的是蜂窩狀活性炭,其阻力低,所以使用過程中的能耗僅為排風機功率,不會給用戶增加費用。  

2、設備的特點

(1)本案工藝技術設施運行穩定可靠,故障率低,維護保養簡便,運行費用低;

(2)注重使用性能,在設計中采取多重設施,杜絕發生事故;

(3)本項目設備自動化程度較高,降低操作強度;

(4)項目采用蜂窩活性炭,阻力小,吸附脫附效果好,使用壽命長;

(5)系統預熱時間短(30min 內),可以實現隨時開機停機操作,適應生產情況的變化;

(6)保溫性能好,采用質輕的陶瓷纖維材料作為內保溫材料;

(7)采用多級換熱器能夠實現熱能回收,當有機物濃度達到一定程度時可以實現系統的熱平衡。

四、VOC-XC處理工藝流程

1、 主要工藝段概述

預處理流程:因廢氣中含有一定量的塵雜,若未經去除直接進入吸附裝置,極易造成吸附材料(蜂窩狀活性炭)的微孔堵塞,嚴重影響吸附效果、增加系統阻力、影響通風效果甚至給系統造成隱患,因此本工藝在吸附床前設置復合過濾器作為預處理器,利用過濾器自身的精巧結構去除廢氣中的粉塵等塵雜、漆霧物質,從而確保抽風引入的廢氣中所含塵雜、漆霧在進入固定吸附床得到有效的攔截過濾。干式過濾采用初、中二級處理,確保廢氣無粉塵和顆粒等。過濾器設計時將考慮維護,便于拆卸和安裝。壓差開關實時顯示壓力損失,根據設定壓力,超出一定壓差時向 PLC發送報警信號,以便使用者能夠及時更換濾料。

有機廢氣吸附流程:待處理的有機廢氣由風管引出后進入干式過濾器將粉塵去除后進入活性炭吸附床,根據風量的大小確定吸附床數量(可為一吸一脫或兩吸一脫,或多吸一脫。),可通過閥門來切換,使氣體進入不同的吸附床,該吸附床是交替工作的,氣體進入吸附床后,氣體中的有機物質被活性炭吸附而著附在活性炭的表面,從而使氣體得以凈化,凈化后的氣體再通過風機排向大氣

 2、活性炭吸附床

內裝活性炭層及各種氣流分布器,以濃縮凈化有機氣體,是整個裝置吸附濃縮環節的主要部件及核心工序,活性炭由抽屜式裝填上下分6層。

吸附原理:在用多孔性固體物質處理流體混合物時,流體中的某以組分或某些組分可被吸引到固體表面并濃集保持其上,此現象稱為吸附。在進行氣態污染物治理中,被處理的流體為氣體,因此屬于氣-固吸附。被吸附的氣體組分稱為吸附質,多孔固體物質稱為吸附劑。

活性炭選用以無煙煤作為原料、外形蜂窩狀,其主要特點為:具有強度高、吸附速度快、吸附容量高、比表面積較大、孔隙結構發達、孔隙大小在于椰殼活性炭和木質活性炭之間。

 活性炭脫附管路上安裝有氮氣注入電磁控制閥,在對活性炭吸附床脫附解析處理時,系統自動控制電磁控制閥的吸合次數及時間,將氮氣注入到活性炭吸附箱體內,以降低活性炭吸附床內部的含氧量,防止活性炭在脫附時發生火災隱患。

蜂窩活性炭規格參數

 3、催化燃燒床

催化燃燒是用催化劑使有害氣體中的可燃組分在較低的溫度下氧化分解的凈化方法。對于HC和有機溶劑蒸汽氧化分解生成二氧化碳和水并釋放出熱量。

催化燃燒需將待凈化處理的有害氣體先混合均勻并預熱到催化劑所需的起燃溫度,使有害氣體中的可燃組分開始氧化放熱反應。

催化燃燒床的主要作用有以下幾點:

1)內部加熱元件產生熱能后,通過風機和連接管道將熱空氣吹入活性炭床,使活性炭床升溫;

2)經過吸附工藝的活性炭在溫度變化后,有機物從活性炭中氣化解析出來,在風機負壓引導下有機物通過脫附管道進入催化燃燒床再次升溫并與填裝在催化燃燒床內部的貴金屬催化劑發生化學反應,有機物得到二次分解凈化。

3)當催化床溫度達到250~300℃時,有機物即可開始反應,利用廢氣燃燒產生的熱空氣循環使用,反應后的熱量達到一定值時加熱元件可以停止工作(即為無功率運行狀態)。

4)活性炭脫附后的小風量、高濃度有機廢氣先進入換熱器進行換熱,實現對余熱的回收,換熱器后通過加熱器(采用多組電加熱管進行加熱)對廢氣進一步升溫,升溫后的有機廢氣達到廢氣在催化劑作用下的起燃溫度。廢氣進入催化燃燒床,在催化劑的作用下,高溫裂解成 CO2 和 H2O,有機成分得到凈化,同時有機廢氣裂解釋放出熱量使氣體溫度進一步升高,凈化后的尾氣經過兩級換熱器實現余熱的回收利用。

催化燃燒的預熱廢氣加熱采用運行穩定的電加熱方式,電熱管分成多組、由電控箱自動控制,采用 PLC 與系統溫度聯鎖控制,當廢氣溫度低于一定溫度時(可設定)電熱管會自動接通電源給廢氣加熱,當廢氣溫度高于一定溫度時(可設定)電熱管會自動斷開一組、二組、多組或全部電源以節約電能及達到運行。當脫附氣體中的廢氣濃度達到 4000mg/m3 左右,基本可以實現熱量的自平衡,不需要開啟電加熱,達到節約能源的目的。催化燃燒反應是典型的氣—固相催化反應,其實質是在一定溫度下,共同吸附于催化劑表面的有機物(VOCs)與來自空氣中的氧發生催化氧化反應,氧化分解成無害的 CO 2 和 H 2 O,并釋放反應熱的過程。借助催化劑可大幅降低有機物的起燃溫度,進行無焰燃燒,減少預熱能耗及 NOx 的生成

5)活性炭脫附再生流程:當吸附床吸附飽和后,可啟動脫附風機對該吸附床脫附,脫附氣體首先經過催化床中的換熱器,然后進入催化床中的預熱器,在電加熱器的作用下,使氣體溫度提高到280℃左右,再通過催化劑,有機物質在催化劑的作用下燃燒,被分解為CO2和H2O,同時放出大量的熱,氣體溫度進一部提高,該高溫氣體再次通過換熱器,與進來的冷風換熱,回收一部分熱量。從換熱器出來的氣體分兩部分:一部分直接排空;另一部分進入吸附床對活性炭進行脫附。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范圍內?;钚蕴课酱矁葴囟瘸^報警值。

 4、電控及設備布線

1 )設計依據

(1)低壓配電裝置及線路設計規范GBJ54-83

(2)工業企業照明設計規范GBJ50034-92

(3)通用用電設備配電規范GBJ50055-93

(4)電氣裝置安裝工程爆炸和火災危險環境電氣裝置施工及驗收規范GB50257。

2)電氣總原則

活性炭吸附及催化氧化爐CO 電控系統采用士林 PLC 控制,PLC 采用士林 200 系列,觸摸屏采用 10” 士林產品,PLC 控制系統實現對活性炭吸附床及催化氧化設備、電加熱功率高低、煙氣出口風門控制、風機、爐內溫度、壓力、風向切換閥信號聯鎖控制等,并對重要運行參數集中監測或控制。

廢氣治理控制系統采用現代先進控制技術 PLC 控制方式,通過 PLC 實現對廢氣治理設備的控制。PLC 技術與人機對話技術相結合,再加上系統的控制單元,共同構成廢氣凈化的控制系統。廢氣治理控制系統集成了 PLC 技術、組態技術、控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術,構筑了廢氣凈化控制系統的技術框架,使廢氣凈化生產過程實現檢測、控制、優化、管理和決策,達到污染物去除、優化控制、降低消耗、確保綜合性需求。

控制系統具有高可靠性、高穩定性、抗干擾能力強、操作方便簡單的特點,本著以人為本、面向客戶的理念,控制系統的人機界面提供完整簡潔的人性化中文控制菜單和操作提示,所有的操作均可通過觸摸屏來完成,并實時顯示運行參數、運行狀態、故障原因等。操作方便、簡單。能更好的貼近用戶的操作,使現場設備的監視與控制更加直觀、方便。監控層采用工業組態軟件,通過其強大的組態編輯功能實現隨現場設備的監視和控制,具體體現在設備實時運行監視圖(包含機組運行信息、故障信息、各子設備狀態、環境參數等實時數據信息)實時報警功能監控層硬件上使用知名品牌觸摸屏,保證了系統的可靠性及穩定性。

3)控制層

控制層主要由 PLC 及其系統組成,由 PLC 及其系統接受現場發來的數據信息,經過自身的運算與處理后,發出相應的指令對現場設備進行控制;同時,對現場設備出現的所有故障及時的進行分析處理,實時將故障信息反映在觸摸屏上,并進行相應報警提示。

4)設備層

設備層主要由風機變頻器、壓力控制儀表、現場設備檢測元件(位置接近開關、溫度傳感器、壓力傳感器等)、現場執行機構(氣動執行器、調節閥、電磁閥等)等組成;直接與控制層中的 PLC 進行數據交換,將現場信息發送給 PLC 系統,并按 PLC 輸出指令執行設備動作,對整套系統的控制顯示、爐膛壓力顯示監控,爐膛溫度等進行自動監控。

5) 控制柜

主控柜設置主電源開關(帶熱過載、電磁過載、錯相保護功能,帶反饋觸點,上傳 PLC系統),可手動設定主開關,在控制柜面板設置電源指示燈。

控制柜進、出線采用電纜橋架,在控制柜的頂部或底部進、出線,給控制系統內所有設備提供動力電源及控制電源,所有控制柜配置門開關及照明燈。

布線方式:柜內采用線槽,柜外采用鍍鋅橋架,其他使用尼龍軟管為輔。

噴涂顏色:各控制柜噴兩遍防腐蝕底漆,甲方指定色標,屏、柜、臺防護等級:IP54。

控制柜全部采用防威圖產品(框架結構,包括底座、柜內空調、照明及風扇等主要附件),柜內安裝側裝空調,確保變頻器在正常環境溫度范圍內工作。

控制柜安裝在受控機械設備附近(具體位置現場定)。

控制柜帶門鎖,門鎖采用帶手柄方形門鎖,并且門鎖為同一型號。

柜面上的所有器具均采用嵌入式結構安裝,其布置清晰、美觀大方和合理。

每個柜內配置一個 AC 220V 10A 插座。

五、保障設計

根據本項目廢氣特點,我司采用“干式過濾器—活性炭吸附—催化再生”凈化工藝,選用熱風脫附方式。PLC自控程序通過實時采集的溫度信號,自動調整各無極限位閥門的開度,通過變溫、變流量再生控制方式調控脫附系統的排熱量和補充新鮮空氣量,嚴格保障設施在溫度范圍內穩定運行,有機廢氣凈化裝置具有以下防范措施:

(1) 采用變溫、變流量再生控制方式,嚴格保障設施在溫度范圍內穩定運行;

(2)燃燒方式為催化燃燒,屬低溫無焰燃燒,無明火產生;

(3)嚴格控制系統中 “VOC” 氣體的濃度低于其爆炸下限1/4;

(4)在催化燃燒床的進氣管路設置濾塵阻火器;

(5)全系統設備和風管均良好接地,以去除靜電;

(6)催化和吸附裝置均有溫度報警系統并配有旁通,新空氣風管以便“飛溫”時引入空氣;

(7)系統保溫性能好,采用質輕的硅酸鋁耐火纖維材料保溫;

(8)多重預警系統:非穩態控制、溫度預警、停機警報及故障應急處置措施等。

1) 防爆設計

根據國家標準 GB50058-1992《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》之規定,本項目防爆等級按 ExDIIBT4,防護等級按 IP55。

2) 管路系統設計

系統所有高空管道和設備均設有避雷裝置,接入建筑物防雷系統。設備和管道有可靠接地,法蘭連接的風管采取跨接,避免靜電集聚引起可燃氣體燃燒、爆炸。

3) 電氣控制設計

本案采取PLC全自動化控制系統,配套觸摸屏、電動調節閥、變送器、報警系統等,本系統包含試車模式、手動控制模式、待機模式、系統自動開/關機程序。

保護措施包括:停電、火災、溫度異常、風車異常、系統設備異常停機、系統靜壓低于低報時停機保護聯鎖等。生產線處于事故狀態時,停機保護連鎖,尾氣旁通。

系統設備提供下列信息(HMI): 風機、 馬達運轉狀態、 電機運轉狀態(Hz)、風機壓差值(ON/OFF)、設備運轉狀態與進出口壓差值、各點溫度、RTO溫度、報警信息等。

本控制系統特點:

(1)采用先進的 PLC 可編程控制器和具備良好人機界面的觸摸屏,輕松實現操作參數調整、優化操作;

(2)可靈活切換試車、自動、待機等多種操作模式;

(3)可實現自動開停車操作。

(4)現場電氣設備如風機電機和溫度傳感器及壓力變送器等為隔爆型,防爆等級為ExDIIBT4。

4)性能保障

為了滿足設備各項指標,本系統采取如下措施:

(1)活性炭吸附材料選用國內知名品牌,保障吸附效率。

(2)為了滿足處理設備的連續穩定運行,系統中使用的風機均選用國內外知名廠家產品;系統中使用的控制元件均選用國內外知名廠家產品。

(4)吸附閥門采用漏氣率為 5‰。

(5)在燃燒爐膛內設置了泄壓口,當設備內部的壓力 30K-80pa 時,自動泄壓,使設備始終運行。

(6)設備外表面用絕緣保溫材料進行保溫,使表面的溫度不超過室溫 25℃以上,整個設備的絕緣電阻小于 2MΩ。

(7)炭床采用24小時不間斷測溫方式,任意時刻炭床溫度超過設備的設定溫度時,處理設備整機停機、報警并將氮氣注入活性炭吸附床內,保障活性炭。

五、設備設計規劃及技術參數 

1、 廢氣處理系統

活性炭吸附濃縮催化燃燒再生(在線)凈化工藝

1、吸附系統設置活性炭吸附箱,其中1只備用吸附箱,處于脫附或備用狀態;當1只箱體吸附飽和時,通過控制兩端閥門開閉將此活性炭箱體與備用箱體置換,此箱體進入脫附狀態,脫附完成留待下次置換使用,吸附箱立式單截面吸附結構。

2、系統均采用一套脫附系統(催化燃燒);在線單床脫附時間設定3-4小時。廢氣處理控制系統主動力采用PLC程序自動控制系統,控制風機、閥門、加熱、氮氣注入等。


六、設備措施 

在催化凈化裝置前后均有阻火除塵系統,設備頂部設有泄壓系統。

設備內外均設有消靜電裝置,高空管道設有避雷裝置。

設備內設置多點溫控點,同時設有自動報警系統,設有超溫自動降溫系統。

設備設有風機過載保護、超溫保護、防火連鎖保護,在設備進口設有防火閥門,當出現高溫時,防火閥關閉,直排閥門自動打開。

脫附時當控制和監控系統發生錯誤或失靈時,溫度控制儀會發生報警自動停止加熱,并且補冷系統會自動打開,當脫附風機運行時突然出現故障加熱系統和風機連鎖,加熱會自動停止,并且補冷系統會自動打開,并啟動直排系統。

脫附過程中間歇注入97%氮氣,脫附程序完畢后注入97%氮氣進入活性炭吸附床,排除因活性炭自身蓄熱自燃帶來的隱患。

七、質量保證及售后服務 

1、質量保障

所有的外購件的配套廠家均為長期合作單位,質量和工期均可得到保障,同時配套件廠家可以到現場進行指導和人員培訓;公司的質量認證體系已延升到所有配套件廠家。

同型號的產品已經在同工況條件下使用,形成成熟工藝和成熟產品,配上自動化控制,確保設備的處理效果和安全可靠。

本產品生產、驗收、運輸、安裝均按行業標準和企業標準執行。

專門的產品服務部門,保障對產品的售前、售中、售后服務的及時性。

2、售后服務

所有設備整機質保壹年,在質保期內,在正常使用條件下,本公司對設備出現的故障提供免費維修,零部件損壞及時免費更換。我公司承諾:接到設備故障通知后立即予以答復,及時售后服務人員趕至現場解決。


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