回旋轉輪設備在有機廢氣處理中的應用

嘉園環保股份有限公司 吳清陽

1 有機廢氣處理轉輪內部結構改造要求

為了使傳統的轉輪應用到有機廢氣處理的吸附和脫附工序中，轉輪的內部必須改造成適合工序的結構。在轉輪內部的密封系統均布分割為8個、10個、12個或16個區域，各區域都為單獨的脫吸附室，區域之間不連通。區域內部裝填能處理有機廢氣的吸附材料，如蜂窩碳、纖維碳或顆粒碳等。轉輪沿中軸在做緩慢連續旋轉，以保證整個過程的脫附和吸附同時進行。以均布分割為 12個區域的轉輪為例，如圖 1所示。連續的8個區域為吸附區域，1個區域為脫附區域，由吸附區向脫附區方向轉動，進脫附區前的1個區域為過渡區，出脫附區的第一個區域為過渡區，第二個區域為冷卻區。轉輪在旋轉的過程中，脫附和吸附的區域在不斷變換。

圖1 轉輪12個區域的結構示意圖

當要處理的有機廢氣進入轉輪 240℃扇形的吸附區域時，廢氣中的有機污染分子被轉輪內的吸附劑吸收，沿著旋轉方向，第一吸附區旋轉到第八吸附區時，該區域的轉輪因吸收了一定量的污染有機分子而趨向飽和；隨著轉輪的轉動，該區域經過渡區后進脫附區進行熱風脫附處理。脫附的過程，熱風同時對吸附材料進行加熱。當轉到冷卻區時，主要對吸附材料進行冷卻處理，使吸附材料恢復吸附功能。整個轉輪繞著中心軸旋轉，在脫吸附的氣體流向始終保持不變情況下，實現脫吸附區域的不間斷連續工作。

2 有機廢氣處理轉輪改造后各種參數分析

設備的驅動采用變頻可調節馬達。通過調節旋轉周期 T小時，即調節吸附區域的工作時間。假定每個吸附區域的吸附時間T吸（h），脫附時間T脫（h）。以均布分割為12區域的轉輪的結構為例，旋轉周期與脫、吸附時間之間的關系如下：

假定吸附材料吸附的飽和時間T飽（h），吸附飽和調節系數 λ（λ=0.5～0.9）。

假定完全脫附時間 T全小時，脫附調節系數 τ（τ=0.9～0.98）。

假定單區吸附材料有效吸附面積G（m2），吸附材料厚度 L（m）。單周期內，有效吸附材料的體積 W吸（m3），有效脫附處理的體積W脫（m3）。吸附材料飽和吸附率為η（kg/m3）。飽和吸附總量為H飽（kg）,單周期內允許通過轉輪吸附區的有機物總量為 H允（kg）。其參數的相互關系如下：

處理廢氣吸附風量為M（m3/h），脫附風量M1（m3/h），廢氣平均含污率δ（kg/m3）。那么單周期內允許通過轉輪吸附區的有機物總量為H允，與處理量和旋轉周期的關系如下：

適合吸附材料工作的有機廢氣的流速范圍是VMIN（m/s）VMAX（m/s），假定吸附區流速為V吸（m/s）。其關系如下：

適合脫附流速范圍是 V1MIN（m/s）～V1MAX（m/s）。假定吸附區流速為V脫（m/s）。其關系如下：

在轉輪設備設計時，待處理廢氣的吸附風量、廢氣含污率及吸附材料飽和吸附率為定量范圍。滿足吸附的各個參數范圍的條件下實現吸附的近飽和工作的同時，還必須滿足脫附區的完全脫附。設計時，轉輪的旋轉周期是可調節的。為保證脫吸附的平衡，還必須在調節旋轉周期時，相應調節脫附的風量。滿足的參數關系如下：

對于不同分區的轉輪，各個參數之間的關系不是全部一樣。具體通過調節就可得出有關的關系式。通過上述關系式，可以計算出有效吸附、脫附的過風面積，吸附材料的裝填量，轉輪的旋轉周期，吸附及脫附的過風速度，脫附風量，轉輪的內外直徑，轉輪的厚度等參數的許可范圍。轉輪驅動采用變頻控制及脫附風量采用可調性的，其目的是在廢氣的總量發生變化或廢氣的濃度發生變化時，通過調節轉輪的旋轉周期來改變脫附和吸附的時間，達到脫附和吸附能連續和平衡進行。

3 有機廢氣處理轉輪的工作流程

如圖2所示，有機廢氣經過濾后進入吸附單元，完成吸附后由吸附風機排出。脫附風機帶動兩路氣，一路為干凈空氣，還有一路為有機廢氣對冷卻區進行冷卻后，相當于加熱的廢氣。兩路氣體匯合并經加熱器加熱到脫附要求的溫度后進入脫附區，對吸附材料進行脫附處理后，由脫附風機排出到燃燒室或回收單元做進一步處理。

圖2 轉輪工作流程示意圖

4 回旋轉輪設備應用在有機廢氣處理上的意義

從轉輪工作流程示意圖上，可以清楚看到，設備的結構比較簡單。關鍵是實現了有機廢氣處理工藝中吸附和脫附兩個單元的有效整合，不需要停機就能在吸附和脫附兩工序上進行連續的、不間斷的自動切換。不需要有備用吸附床。實現了設備的一體化。回旋轉輪結構目前已比較成熟，該設備易于操作，運行可靠，操控方式先進。適合處理的有機廢氣量范圍廣，從5000m3/h到100000m3/h都能有效處理。設備的運行費低廉，節省能耗。可以連續長期運轉。無需更換吸附材料，機械部分也沒有經常需要更換的易損件。它的運行維護，非常簡便可靠。

5 結論

通過上述分析不難看出，將回旋轉輪設備應用到有機廢氣處理的吸附工序和脫附工序上，實現吸附工序設備和脫附工序設備的一體化，將兩個工序有效結合，做到兩工序連續自動切換，達到設備優化設計的目的，可以作為工程設計的初步參考。

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