CO型有机废气吸附催化一体化设备简介

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详细介绍

(一)概述

CO型有机气体吸附催化一体化是我公司积累近十年有机气体治理的经验研制成功的高效节能、无二次污染的新型环保产品,经众多的用户使用,该项处理技术成熟,已经达到国内同类产品的较先水平。

(二)用途

本净化装置主要用作涂装、喷漆、家电、制鞋、塑料及各种化工车间里挥发或渗漏出有害废气的净化及臭味的消除,宜适用于低浓度(≤200mg/m3)的不适宜采用直接燃烧或催化燃烧和回收处理的有机废气,尤其对大风量的处理场所,可获得满意的经济效益和社会效益。

(三)原理

本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,即吸附浓缩-催化燃烧法。

含有机物的废气经风机的作用,经活性炭吸附层,有机物质被活性炭特有的作用力吸附在其内部,洁净气体被排出;经一段时间后,活性炭达到饱和状态时,停止吸附,此时有机物已经被浓缩在活性炭内。

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,有机物从活性炭内挥发出来,进入催化室进行催化分解成水和二氧化碳,同时释放出热量。利用释放出的热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氧化自燃,尾气再生、循环进行,直到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,有机物得到分解处理。

(四)技术性能及特点

该设备设计原理先进,用材独特,性能稳定,操作简单、安全可靠、无二次污染。设备占地面积小、重量轻。吸附床采用堆放式结构,装填方便,更换容易。

吸附有机物废气的活性炭床,可用催化燃烧处理废气产生的热量进行脱附再生,脱附后的气体再送催化燃烧室净化,不需要外加能量,运行费用低,节能效果显著。

吸附箱采用蜂窝状活性炭,阻力低,使用过程中的能耗仅为排风机功率,不会给用户增加费用。

五、设备组成

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JJCO-XX系列活性炭吸附+脱附+催化燃烧VOCs废气治理系统是我公司积累多年来的废气治理经验,在吸收借鉴同行成功经验的基础上研制成功的高效节能、无二次污染的新型系列产品。主要用于涂装、印刷、机电、家电、制鞋、塑料及各种化工车间里挥发或泄漏出的有害有机废气的净化及臭味的消除。 

本系统主要由五个系统模块构成:

1、预处理:干式过滤器。

2、吸附模块:活性炭吸附箱、活性炭、进出风管道、主引风机。

3、脱附+催化燃烧模块:电加热模组、高效板式换热器、催化燃烧模组、贵催化剂、碳箱控制阀门组、脱附循环风机、补冷风机。

4、控制系统模块:风机变频器、PLC控制单元、测温及信号反馈单元。

5、安全保障模块:催化床泄爆阀、吸附箱泄爆阀、集成安全控制系统。

1.预处理过滤模块:

为防止活性炭堵塞,废气进入设备前需增设干式过滤器进行预处理,把废气中的杂质及颗粒物进行过滤,保证活性炭的使用寿命。

2.吸附模块:

◆活性炭吸附箱:

活性炭吸附箱及活性炭是整个吸附模块中十分重要的两个部分,我公司设计的活性炭吸附箱增加了新型的均风装置,该均风板采用激光高精度切割,利用圆孔自内而外逐步扩大的扩散原理,强制进入活性炭吸附箱的气流向四周均布,能有效的将废气进入活性炭箱内的废气均匀分布,提高吸收效率,防止造成局部风速过高,排放超标的问题。(如图3-1)活性炭托板我公司采用定制的高强度镀锌钢格板,结构强度高,使用寿命长,便于更换和拆卸。(如图3-2)

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图3-1

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图3-2


◆活性炭:

活性炭是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色,内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔,1克活性炭材料中微孔,将其展开后表面积可高达800-1500㎡,特殊用途的更高。也就是说,在一个米粒大小的活性炭颗粒中,微孔的内表面积可能相当于一个客厅面积的大小。正是这些高度发达,如人体毛细血管般的孔隙结构,使活性炭拥有了优良的吸附性能。

活性炭吸附原理:利用分子之间相互吸附的作用力也叫“凡德瓦引力”。

虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响,但它在微环境下始终是不停运动的。由于分子之间拥有相互吸引的作用力,当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后,由于分子之间相互吸引的原因,会导致更多的分子不断被吸引,直到添满活性炭内孔隙为止。

蜂窝状活性炭:为一种新型环保吸附材料,通过将优质活性炭和辅助材料制成蜂窝状方孔的过滤柱,达到产品体积密度小、比表面积大的目的,目前已经大量应用在低浓度、大风量的各类有机废气净化系统中。被处理废气在通过蜂窝活性炭方孔时能充分与活性碳接触,吸附效率高,风阻系数小,具有优良的吸附、脱附性能和气体动力学性能,可广泛用于净化处理含有甲苯、二甲苯、苯、等苯类、酚类、酯类、醇类、醛类等有机气体、恶臭味气体和含有微量重金属的各类气体。采用蜂窝状活性炭的环保设备废气处理净化效率高,吸附床体积小,设备能耗低,能够降低造价和运行成本,净化后的气体完全满足环保排放要求。

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综合衡量各方面因素,吸附剂选用蜂窝状活性炭纤维能较好的满足技术经济要求,其物理性能参数见表 3-1:

蜂窝活性炭技术参数:

项目

性能指标

外形尺寸/㎜

100×100×100

孔数/㎝2

16

孔壁厚/㎜

0.5

压碎强度/Mpa

 正面:7.07  侧面:0.3

体积密度/g.㎝-3

0.4~0.5

几何外表面积/㎡.g-1

0.32

比表面积/㎡.g-1

700

着火点/℃

550

苯吸附率/%

0.2

3.脱附+催化燃烧模块:

催化燃烧原理:脱附后的气体经阻火器、进气阀、换热器、电加热器(预热器)升温,使气体温度升至催化燃烧所需要的温度,在催化床内的催化剂的作用下分解成水和二氧化碳,同时放出大量的热,使气体温度进一步提高,高温气体再通过换热器进行部分热量回收后,通过风机排出。此外,通过控制风机的流量可使气体中有机物的浓度控制在一合适的范围内,该浓度燃烧放热的热量可维持系统运行需要的热量,此时,催化床内的燃烧器可停止,系统利用有机物燃烧放热维持运行,节约运行费用。

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催化燃烧炉(催化床)产品结构特点:

操作方便:设备工作时,实现自动控制。

能耗低:设备启动仅需30-60分钟升温至起燃温度(有机废气浓度较高时)耗能仅为风机功率。

安全可靠:设备配有阻火系统、防爆泄压系统、超温报警系统及先进的自控系统。

阻力小,净化效率高:采用当今先进的贵金属钯、铂浸渍的蜂窝状陶瓷载体催化剂,比表面积大。

占地面积小:仅为同行业同类产品的70%-80%,且设备基础无特殊要求。

使用寿命长:催化剂一般4年更换,并且载体可再生。

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催化剂:催化燃烧的催化剂是以铂、钯为主的贵金属催化剂。贵金属为活性组分的催化剂分为全金属催化剂和以氧化铝为载体的催化剂。全金属催化剂是以镍或镍铬合金为载体,将载体做成带、片、丸、丝等形状,采用化学镀或电镀的方法,将铂、钯等贵金属沉积其上,然后做成便于装卸的催化剂构件。由氧化铝作载体的贵金属催化剂,一般是以陶瓷结构作为支架,在陶瓷结构上涂覆一层仅有0.13mm的α-氧化铝薄层,而活性组分铂、钯就以微晶状态沉积或分散在多孔的氧化铝薄层中。

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我公司催化剂选用国内一线品牌——斐腾铂金属催化剂产品

电加热模组和板式换热器:电加热模组是催化床加热废气的主要设备,我公司选用兴泰集团的翅片式电加热器作为加热装置,材质为304不锈钢+烤黄工艺处理,散热均匀,热转换效率高,使用寿命长。(如图3-3)板式换热器采用多通道折流式板式换热器模组,换热效率高,材质为304不锈钢,耐高温,不易变形。(如图3-4)

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图3-3

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图3-4


4.控制系统模块:

1)控制技术总述

本系统PLC采用SIEMENS公司SIMATIC S7-200SMART系列,对催化燃烧炉CO进行集中控制,同时,配置人机界面(10寸中文触摸屏),对整个系统运行工况进行实时监控。

CO催化燃烧炉内的高温传感器返馈氧化室内的温度信号提供给燃烧机,以便燃烧机的大小火的控制,使氧化室内的温度保持稳定;当氧化室内的温度超过上限温度,系统将自动报警,燃烧机阀组将自动切断天然气燃料供给,当氧化室内的温度低于下限温度,燃烧机会自动补偿。

CO氧化室内的压力传感器返馈氧化室内的压力信号提供给PLC,当氧化室内的压力出现异常时,系统会自动报警。

CO 脱附风机采用变频控制,风机的频率(实际处理风量)和生产线的使用状况信号连锁,从而保证CO的废气处理量和生产线的实际废气排放风量吻合。

2)人机界面

人机界面触摸屏。

控制柜安装人机界面(HMI)设备一台,现场操作显示、故障报警、运行参数显示、控制参数设定及设备控制。

触摸屏上显示工艺过程、阀门位置、风机状态、燃烧器状态、系统状态、各种信息、温度曲线等。

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3)电气控制柜

采用国产高品质控制柜。

控制箱/柜优先底部进出线,控制柜带底座。

穿线管采用镀锌钢管,控制柜、线管桥架、设备外壳接地。

控制柜内预留220V/10A三孔的维修插座一个。

4) 风机控制

废气主引风机采用变频器进行控制,根据需要任意调节风量。

脱附风机采用变频器控制,与温度超温报警连锁。

5) 加热功率控制

采用智能型电压调整器控制分组控制电加热器功率高效节能。

5.安全保障系统模块:

“主动预防”措施:

(1)进气端设置稀释阀,用于在废气浓度过高CO温度突然增加等情况下自动开启补入冷空气稀释、降温。

  (2)设计之前的技术调研及项目针对性设计

在控制系统设计之前,我公司会安排技术人员与贵公司结合,充分了解贵公司的生产作业情况,多次不同时间段的测量VOC含量,区分出有可能导致VOC含量增加的生产作业情况和时间段,再将情况汇总后与贵公司交流确认,可在CO控制系统程序中设计对应的控制策略,比如可在VOC含量突然增加的生产作业工序或者时间段,暂时将VOC排空等手段,避免高浓度的VOC进入CO。

“被动响应”方面:

当VOC含量变高进入CO后,可通过如下措施来解决:

(1)多点检测氧化室温度,当温度超过设定值时,即开启超温阀进行放散,并连锁停机;(泄爆阀)

(2)管路设置阻火器和泄爆口,保证企业生产设备安全;(防爆膜片)

(3)CO安装泄爆口,保证氧化设备自身安全。(泄爆阀)

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