廢氣治理工藝的選擇
摘要:本文介紹了治理有機廢氣和無機廢氣的主要工藝,提出了要針對廢氣的實際參數,選擇高效節能的廢氣治理設備。
關鍵詞:有機廢氣;無機廢氣;治理設備
近年來，環保科技工作者和企業家在廢水、廢氣、廢渣的治理方面，做了不少工作，開發了不少卓有成效的治理工藝，并獲得了很好的實際應用業績。但目前仍有一些需要環境治理的企業，不清楚如何針對本身污染情況去選擇合適的治理工藝，因此,本文根據目前現有的主要廢氣治理工藝，提出一些針對廢氣的實際參數，以作為選擇有效治理和節省能耗的環保設備的依據。
1、主要的有機廢氣治理工藝
1.1 蓄熱式直接焚燒爐（RTO）工藝
RTO的工藝原理是將有機廢氣通過內裝高強度具優良吸熱性能的進口陶瓷材料的蓄熱室而進入高溫（760℃～800℃）燃燒室，達高度凈化后的高溫氣體通過另一蓄熱室將其熱量儲存后低溫（120℃～170℃）氣體從煙囪排放。通過切換閥的開、關控制，蓄熱-燃燒-蓄熱輪換進行（每次約3分鐘），凈化達標經蓄熱降溫后的氣體經煙囪排放。
蓄熱式直接焚燒爐治理有機廢氣，分為三室和二室兩類。消除滯留于蓄熱室中未經焚燒的有機廢氣，可采用三室焚燒爐（如圖1所示），其有三個蓄熱室和二個燃燒室（配二套燃燒器）。
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雖然三室焚燒爐的VOCs揮發性有機物去除率很高（99%以上），但設備造價也較高。采用二室一反吹工藝（如圖2所示），以反吹室代替一個蓄熱室，可降低設備成本。當用戶所在地的環保要求較高，且用戶只要求運行成本低，而不需熱量回收利用時，采用RTO技術比較理想（按成本控制可采用3室結構或2室加反吹箱結構）。燃燒溫度控制在760℃～800℃，生成的NOx量很低，不會發生二次污染。
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1.2 蓄熱式催化焚燒爐（RCO）工藝
與RTO相比，RCO的優點是燃燒溫度低，一般為400℃～500℃，完全不存在生成NOx的二次污染問題，但缺點是需要增加兩個催化劑床（內裝催化劑）。催化劑的壽命遠短于蓄熱體，1～2年就需要更換，這不僅增加了運行費用，而且更換過程相當麻煩。
考慮到RCO的設備成本和運行費用，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換熱器逐級換熱（不用蓄熱室）來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廢氣治理方法，其突出的優點是燃燒溫度較低，通常為300℃～450℃，一般采用電加熱預熱，用一臺換熱器來回收熱能，以提高廢氣進入催化床的溫度和降低凈化氣的排放溫度。PAC工藝的關鍵是能利用有機廢氣中VOCs的燃燒熱，提高催化床的入口溫度，以降低能耗，即降低運行費用。為了達到低能耗運行，就需要有機廢氣中VOCs濃度達到4000～7000mg/Nm3，以供催化劑床的溫升達120℃～150℃。其風量適應范圍較大，設備無需太龐大。
當廢氣中的VOCs濃度<4000mg/Nm3，甚至在1000～2000mg/Nm3時，采用PAC工藝，運行費用會很高。
1.5 濃縮轉輪—催化燃燒（或直燃）（RCW）工藝
在噴漆房等處常常會產生大風量（>80000Nm3/h）、低濃度（200mg/Nm3）的有機廢氣，如不經處理直接排放，就會危害大氣環境。若選用PAC工藝，則運行費、設備費都較高；選用RTO、RCO和PAI工藝，設備費會很高。因此可選用吸附濃縮轉輪。廢氣被吸附后，用1/15～1/5吸附氣量的熱空氣來脫附RCW工藝，使VOCs濃度提高5～15倍后再進行催化焚燒凈化治理（見圖6），可大大降低設備費和運行費。
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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，可采用RTO治理。
1.6 活性炭吸附—溶劑回收工藝
一些企業在生產過程中排出的有機廢氣中的VOCs濃度相當高，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（見圖7）。
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綜合以上廢氣的治理方法，針對不同風量和不同VOCs濃度的有機廢氣，選擇合適工藝的具體原則見下表。
廢氣治理工藝的適用范圍和選擇原則
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2 主要的無機廢氣治理工藝
目前，主要的無機廢氣是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。關鍵是要選用高活性的催化劑及配置一套先進的控制設備。（2）非選擇性催化還原法。（3）化學吸收法。（4）物理吸附法
SO2的治理工藝主要：（1）化學吸收法。（2）吸附回收法。分子篩吸附，利用SO2生產H2SO4。
國際上，通常列入惡臭類的組分有：三甲胺、硫化氫、甲硫醇、硫醚、二硫醚、乙醛和苯乙烯。以上組分包括無機物和有機物，無機物中有的屬酸性物質，有的屬堿性物質。
針對惡臭廢氣的組成和濃度，需采用不同的治理工藝：
（1）當廢氣中含有機物和無機物，且濃度較低時，可選用物理吸附法。
（2）當廢氣中只含有機物，且濃度較高時，可采用RTO或PAI工藝。因為惡臭廢氣要求高去除率，所以不應采用PAC或RCO工藝。
（3）當廢氣中只含無機物，且酸性、堿性兼有時，可采用三塔化學吸附法（見圖8）。
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第一塔為冷卻塔，廢氣進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。第三塔為堿性塔，一般用NaOH，以除去酸性惡臭物質，如H2S等，要除去硫醚等較大分子的惡臭物質，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，在選擇廢氣治理設備前，必須了解清楚廢氣的主要參數以及用戶的要求。這樣，環境治理才能既滿足用戶要求，又真正做到造福人類。
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