廢氣治理工藝的選擇
摘要:本文介紹了治理有機(jī)廢氣和無(wú)機(jī)廢氣的主要工藝,提出了要針對(duì)廢氣的實(shí)際參數(shù),選擇高效節(jié)能的廢氣治理設(shè)備。
關(guān)鍵詞:有機(jī)廢氣;無(wú)機(jī)廢氣;治理設(shè)備
近年來(lái)，環(huán)保科技工作者和企業(yè)家在廢水、廢氣、廢渣的治理方面，做了不少工作，開(kāi)發(fā)了不少卓有成效的治理工藝，并獲得了很好的實(shí)際應(yīng)用業(yè)績(jī)。但目前仍有一些需要環(huán)境治理的企業(yè)，不清楚如何針對(duì)本身污染情況去選擇合適的治理工藝，因此,本文根據(jù)目前現(xiàn)有的主要廢氣治理工藝，提出一些針對(duì)廢氣的實(shí)際參數(shù)，以作為選擇有效治理和節(jié)省能耗的環(huán)保設(shè)備的依據(jù)。
1、主要的有機(jī)廢氣治理工藝
1.1 蓄熱式直接焚燒爐（RTO）工藝
RTO的工藝原理是將有機(jī)廢氣通過(guò)內(nèi)裝高強(qiáng)度具優(yōu)良吸熱性能的進(jìn)口陶瓷材料的蓄熱室而進(jìn)入高溫（760℃～800℃）燃燒室，達(dá)高度凈化后的高溫氣體通過(guò)另一蓄熱室將其熱量?jī)?chǔ)存后低溫（120℃～170℃）氣體從煙囪排放。通過(guò)切換閥的開(kāi)、關(guān)控制，蓄熱-燃燒-蓄熱輪換進(jìn)行（每次約3分鐘），凈化達(dá)標(biāo)經(jīng)蓄熱降溫后的氣體經(jīng)煙囪排放。
蓄熱式直接焚燒爐治理有機(jī)廢氣，分為三室和二室兩類(lèi)。消除滯留于蓄熱室中未經(jīng)焚燒的有機(jī)廢氣，可采用三室焚燒爐（如圖1所示），其有三個(gè)蓄熱室和二個(gè)燃燒室（配二套燃燒器）。
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雖然三室焚燒爐的VOCs揮發(fā)性有機(jī)物去除率很高（99%以上），但設(shè)備造價(jià)也較高。采用二室一反吹工藝（如圖2所示），以反吹室代替一個(gè)蓄熱室，可降低設(shè)備成本。當(dāng)用戶(hù)所在地的環(huán)保要求較高，且用戶(hù)只要求運(yùn)行成本低，而不需熱量回收利用時(shí)，采用RTO技術(shù)比較理想（按成本控制可采用3室結(jié)構(gòu)或2室加反吹箱結(jié)構(gòu)）。燃燒溫度控制在760℃～800℃，生成的NOx量很低，不會(huì)發(fā)生二次污染。
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1.2 蓄熱式催化焚燒爐（RCO）工藝
與RTO相比，RCO的優(yōu)點(diǎn)是燃燒溫度低，一般為400℃～500℃，完全不存在生成NOx的二次污染問(wèn)題，但缺點(diǎn)是需要增加兩個(gè)催化劑床（內(nèi)裝催化劑）。催化劑的壽命遠(yuǎn)短于蓄熱體，1～2年就需要更換，這不僅增加了運(yùn)行費(fèi)用，而且更換過(guò)程相當(dāng)麻煩。
考慮到RCO的設(shè)備成本和運(yùn)行費(fèi)用，一般可采用二室加吹掃工藝（如圖3所示）。
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1.3 換熱式直接焚燒爐（PAI）工藝
換熱式直接焚燒爐采用多臺(tái)換熱器逐級(jí)換熱（不用蓄熱室）來(lái)回收高溫氣體的熱能，爐溫一般為760℃。其工藝如圖4所示。
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1.4 換熱式催化焚燒法（PAC）
PAC工藝如圖5所示。
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PAC工藝，是目前被普遍采用的有機(jī)廢氣治理方法，其突出的優(yōu)點(diǎn)是燃燒溫度較低，通常為300℃～450℃，一般采用電加熱預(yù)熱，用一臺(tái)換熱器來(lái)回收熱能，以提高廢氣進(jìn)入催化床的溫度和降低凈化氣的排放溫度。PAC工藝的關(guān)鍵是能利用有機(jī)廢氣中VOCs的燃燒熱，提高催化床的入口溫度，以降低能耗，即降低運(yùn)行費(fèi)用。為了達(dá)到低能耗運(yùn)行，就需要有機(jī)廢氣中VOCs濃度達(dá)到4000～7000mg/Nm3，以供催化劑床的溫升達(dá)120℃～150℃。其風(fēng)量適應(yīng)范圍較大，設(shè)備無(wú)需太龐大。
當(dāng)廢氣中的VOCs濃度<4000mg/Nm3，甚至在1000～2000mg/Nm3時(shí)，采用PAC工藝，運(yùn)行費(fèi)用會(huì)很高。
1.5 濃縮轉(zhuǎn)輪—催化燃燒（或直燃）（RCW）工藝
在噴漆房等處常常會(huì)產(chǎn)生大風(fēng)量（>80000Nm3/h）、低濃度（200mg/Nm3）的有機(jī)廢氣，如不經(jīng)處理直接排放，就會(huì)危害大氣環(huán)境。若選用PAC工藝，則運(yùn)行費(fèi)、設(shè)備費(fèi)都較高；選用RTO、RCO和PAI工藝，設(shè)備費(fèi)會(huì)很高。因此可選用吸附濃縮轉(zhuǎn)輪。廢氣被吸附后，用1/15～1/5吸附氣量的熱空氣來(lái)脫附RCW工藝，使VOCs濃度提高5～15倍后再進(jìn)行催化焚燒凈化治理（見(jiàn)圖6），可大大降低設(shè)備費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)。
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若濃縮后，脫附氣中VOCs濃度仍不符合采用PAC工藝的要求時(shí)，可采用RTO治理。
1.6 活性炭吸附—溶劑回收工藝
一些企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中排出的有機(jī)廢氣中的VOCs濃度相當(dāng)高，若采用吸附、脫附回收工藝，不僅可免除廢氣的排放，還可使溶劑回收再用。吸附、脫附回收工藝通常以活性炭為吸附劑，以蒸汽為脫附氣，冷凝后油水分離，即可回收溶劑（見(jiàn)圖7）。
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綜合以上廢氣的治理方法，針對(duì)不同風(fēng)量和不同VOCs濃度的有機(jī)廢氣，選擇合適工藝的具體原則見(jiàn)下表。
廢氣治理工藝的適用范圍和選擇原則
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2 主要的無(wú)機(jī)廢氣治理工藝
目前，主要的無(wú)機(jī)廢氣是NOx、SO2和惡臭廢氣。
NOx的治理工藝主要有：（1）選擇性催化還原法。關(guān)鍵是要選用高活性的催化劑及配置一套先進(jìn)的控制設(shè)備。（2）非選擇性催化還原法。（3）化學(xué)吸收法。（4）物理吸附法
SO2的治理工藝主要：（1）化學(xué)吸收法。（2）吸附回收法。分子篩吸附，利用SO2生產(chǎn)H2SO4。
國(guó)際上，通常列入惡臭類(lèi)的組分有：三甲胺、硫化氫、甲硫醇、硫醚、二硫醚、乙醛和苯乙烯。以上組分包括無(wú)機(jī)物和有機(jī)物，無(wú)機(jī)物中有的屬酸性物質(zhì)，有的屬堿性物質(zhì)。
針對(duì)惡臭廢氣的組成和濃度，需采用不同的治理工藝：
（1）當(dāng)廢氣中含有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，且濃度較低時(shí)，可選用物理吸附法。
（2）當(dāng)廢氣中只含有機(jī)物，且濃度較高時(shí)，可采用RTO或PAI工藝。因?yàn)閻撼魪U氣要求高去除率，所以不應(yīng)采用PAC或RCO工藝。
（3）當(dāng)廢氣中只含無(wú)機(jī)物，且酸性、堿性兼有時(shí)，可采用三塔化學(xué)吸附法（見(jiàn)圖8）。
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第一塔為冷卻塔，廢氣進(jìn)入后將蒸汽在此塔去除，并將廢氣冷卻，以利吸收。第二塔為酸吸收塔，一般用稀鹽酸除去NH3等堿性惡臭物質(zhì)。第三塔為堿性塔，一般用NaOH，以除去酸性惡臭物質(zhì)，如H2S等，要除去硫醚等較大分子的惡臭物質(zhì)，需添加次氯酸鈉等氯化物，以使硫醚等分解成易被NaOH吸收的硫化物。
總之，在選擇廢氣治理設(shè)備前，必須了解清楚廢氣的主要參數(shù)以及用戶(hù)的要求。這樣，環(huán)境治理才能既滿(mǎn)足用戶(hù)要求，又真正做到造福人類(lèi)。
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