沸石轉(zhuǎn)輪的技術(shù)原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)
沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)簡(jiǎn)介
該系統(tǒng)集成了吸附、脫附和濃縮燃燒三個(gè)操作單元，是目前較為完善的VOCs防控設(shè)備。但制造和運(yùn)行維護(hù)成本偏高，不適合直接處理高沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)化合物。
更適合每分鐘600立方米(CMM)以上高風(fēng)量，VOCs總烴濃度在500-1000ppm之間的廢氣廠家。但如果廢氣中含有***量高沸點(diǎn)物質(zhì)，則不適合單***直接使用該系統(tǒng)。高沸點(diǎn)VOCs雖然很容易吸附在沸石轉(zhuǎn)輪上，但由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全考慮，高沸點(diǎn)VOCs的脫附溫度不夠，往往很難脫附，高沸點(diǎn)VOCs會(huì)在上面堆積，占據(jù)吸附位置，影響系統(tǒng)的整體效率。如果VOCs廢氣中含有***量高沸點(diǎn)物質(zhì)，建議在系統(tǒng)前端安裝冷凝器、活性炭格柵和除霧器，有效控制高沸點(diǎn)VOCs。
如果廢氣中含有高濃度的顆粒，必須在沸石轉(zhuǎn)輪的前端安裝顆粒處理裝置，以避免這些顆粒沉積在沸石的蜂窩結(jié)構(gòu)中。***簡(jiǎn)單的顆粒過(guò)濾裝置是單層涂層，但它的過(guò)濾效果只對(duì)較***的顆粒較***，不能有效處理較小的顆粒，所以它適用于現(xiàn)有的沒(méi)有空間的工廠，它對(duì)于沸石轉(zhuǎn)輪的壽命延長(zhǎng)還是有限的。但如果新建工廠能夠預(yù)留空間，用于更有效的顆粒處理裝置(如袋式除塵裝置)，沸石轉(zhuǎn)輪的使用壽命可以得到有效延長(zhǎng)。
如果無(wú)法確認(rèn)是否有其他廢氣與VOCs廢氣混合或含有***量高沸點(diǎn)物質(zhì)，建議采用沸石吸附濃縮系統(tǒng)進(jìn)行控制:
(1)設(shè)置顆粒過(guò)濾設(shè)備。
(2)定期保養(yǎng)，用清水清洗。
能經(jīng)受水洗過(guò)程的轉(zhuǎn)輪，可以根據(jù)工廠處理的廢氣中高沸點(diǎn)VOCs的濃度，用清水清洗沸石吸附轉(zhuǎn)輪。清洗時(shí)只需***別注意水質(zhì)，如果含有***量的鈣鎂等離子體，可能會(huì)在沸石中生成碳酸鹽或碳酸氫鹽，堵塞沸石的蜂窩狀孔隙；然而，水中的氯仿可能在沸石中占據(jù)吸附位置，阻礙了處理后廢氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸附性能。此外，水中含有的微量重金屬物質(zhì)也會(huì)毒害沸石，隨著清洗次數(shù)和水質(zhì)水量的不同，會(huì)產(chǎn)生不同的影響。為了克服沸石吸附轉(zhuǎn)輪的蜂窩通道及其結(jié)構(gòu)，一般清洗水無(wú)法滲透到轉(zhuǎn)輪中，一些研究采用了以下清洗程序。
用高壓噴嘴將清洗水形成細(xì)霧滴，以系統(tǒng)冷卻端的潔凈空氣為載流。***先將細(xì)霧狀的清水帶入沸石通道進(jìn)行反沖洗過(guò)程，然后從另一側(cè)的吸附端吸入清潔空氣匯聚。除了把附著在沸石上的水蒸氣作為二次清洗外，還可以完成沸石干燥過(guò)程。因此，兩級(jí)清洗轉(zhuǎn)輪的用水量可以是以前傳統(tǒng)方式的20%-30%，能***幅降低廢水量，故可在成本考量下順利、有效進(jìn)行沸石轉(zhuǎn)輪之清洗。
(3)提高操作過(guò)程中的脫附熱容。
除了在系統(tǒng)前增加預(yù)處理系統(tǒng)，定期執(zhí)行水洗維護(hù)程序外，還可以通過(guò)提高脫附熱容的日常運(yùn)行參數(shù)來(lái)改善高沸點(diǎn)VOCs對(duì)系統(tǒng)的影響。實(shí)施方法可以通過(guò)提高再生溫度和再生風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，整個(gè)沸石吸附區(qū)都有足夠的熱容量，這樣離再生端很遠(yuǎn)的地方仍然有足夠的熱量來(lái)脫附吸附在其上的高沸點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)化合物，從而減少其積累聚合并占據(jù)吸附位置影響效率。
二、沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的組成
沸石吸附-濃縮旋轉(zhuǎn)燃燒系統(tǒng)采用吸附-脫附-濃縮燃燒三種連續(xù)工藝，其設(shè)備***點(diǎn)適用于處理高流速、低污染物濃度、多物種的VOCs廢氣。主要用于接近周邊溫度排放相對(duì)較薄污染物的行業(yè)，典型應(yīng)用為影印、鍍膜工藝、半導(dǎo)體工廠等相關(guān)行業(yè)。
沸石吸附輪組合是一個(gè)中心軸承和一個(gè)圍繞軸承支撐旋轉(zhuǎn)體的支撐圓形框架，旋轉(zhuǎn)體由沸石吸附介質(zhì)和陶瓷纖維制成。轉(zhuǎn)輪包括墊圈，用于分別處理廢氣和處理后釋放清潔氣體，墊圈由軟材料(通常為硅)制成，可承受VOCS腐蝕和高工作溫度。墊圈將蜂窩沸石吸附轉(zhuǎn)輪組件分成基本吸附區(qū)和再生區(qū)；。脫附區(qū))，但是為了提高轉(zhuǎn)輪的吸附能力，通常在前兩個(gè)間隔中添加冷卻區(qū)或吹掃區(qū)。一般吸附區(qū)較***，脫附區(qū)和冷卻區(qū)是面積相等的兩個(gè)較小的處理側(cè)。有時(shí)可以根據(jù)***殊需要分為更多系列區(qū)域；吸附輪由一套電動(dòng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子，因此輪子可以變速，并可以控制每小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)2-6轉(zhuǎn)的能力。
工廠排放的VOCS廢氣進(jìn)入系統(tǒng)后，***級(jí)經(jīng)過(guò)由疏水性沸石組成的轉(zhuǎn)輪，VOCS污染物***先吸附在轉(zhuǎn)輪上；***二階段的脫附程序是將經(jīng)過(guò)冷卻區(qū)處理的廢氣(約180-250℃)引入轉(zhuǎn)輪，在高溫下脫附有機(jī)物，廢氣經(jīng)與后端燃燒系統(tǒng)換熱后預(yù)熱。此時(shí)，出水污染物的濃度可控制在進(jìn)水廢氣的5-20倍左右，脫附后的有機(jī)物可在700℃以上燃燒或在***三階段冷凝回收，可減少后續(xù)廢氣處理裝置的規(guī)模、及設(shè)備初設(shè)費(fèi)用。
沸石轉(zhuǎn)輪的處理單元如下:
(1)沸石轉(zhuǎn)輪的主體由一些***定的固體基底組成，基底涂有一層吸附粉末，基底由陶瓷、玻璃或活性炭纖維燒結(jié)而成。其中，陶瓷纖維因其耐高溫、熱穩(wěn)定性高、耐洗、不燃、耐酸堿而得到***廣泛的應(yīng)用。吸附劑的類型取決于要處理的氣體成分，通?？梢允褂没钚蕴亢头惺＾D(zhuǎn)輪厚度一般為25cm-45cm。
(2)沸石輪的基體是涂有一層吸附劑的陶瓷纖維，通常是活性炭或疏水性沸石，制成蜂窩狀的圓形輪，然后分成兩個(gè)區(qū)域，即吸附處理區(qū)和再生脫附區(qū)。但為了提高轉(zhuǎn)輪的吸附能力，有時(shí)會(huì)在兩個(gè)區(qū)域之間多設(shè)計(jì)一個(gè)冷卻區(qū)域，通常吸附區(qū)域較***，脫附區(qū)域和冷卻區(qū)域是兩個(gè)面積相等的較小的處理區(qū)域。
(3)熱回收設(shè)備:燃燒或氧化VOCs后的潔凈空氣溫度高達(dá)500-700℃，這部分空氣的熱能通過(guò)換熱器回收。同時(shí)，清潔空氣的溫度降低，然后被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)輪的脫附區(qū)進(jìn)行脫附；如果溫度太高，轉(zhuǎn)輪可能會(huì)燃燒，所以進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的溫度不要太高。一般會(huì)設(shè)置兩級(jí)熱回收設(shè)備，并增加鼓風(fēng)機(jī)引入新鮮空氣與燃燒空氣混合，從而將脫附溫度控制在180-220℃范圍內(nèi)。為了處理VOCs廢氣，除了沸石吸附濃縮旋轉(zhuǎn)燃燒系統(tǒng)外，還可以在工藝端安裝冷凝器，如光刻膠涂布機(jī)或光刻膠去除工藝的廢氣出口端，提前處理高沸點(diǎn)VOCs(如MEA、BDG、DMSO)。
