沸石轉輪+蓄熱式焚燒爐（RT〇）在膠粘劑輥涂行業治理有機廢氣的高效應用

王正，許鑫鑫，王祿，陳圖，付云健

（1.鎮江華東電力設備制造廠有限公司，江蘇 鎮江 212021；2.河北寶力工程裝備股份有限公司，河北 衡水 053020）

揮發性有機化合物（VOCs）是指參與大氣光化學反應的有機化合物，或者根據規定的方法測量或核算確定的有機化合物，來源于各行各業，種類達成百上千種，根據其化學結構的不同，常分為烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類等，對環境及人體均會造成不良影響。根據科學研究表明，VOCs是形成PM2.5的前體物，對全球氣候環境產生不同程度的危害，同時VOCs濃度高于一定數值時，在短時間內可能對人的身體產生不良影響。近年來，國家越來越重視VOCs的排放及治理，在國務院發布的《“十四五”節能減排綜合工作方案》中專門提到揮發性有機物綜合整治工程，實施全過程污染物治理，全面提升廢氣收集率、治理設施同步運行率和去除率。此外，京津冀、長三角、珠三角等經濟發達地區針對不同行業的VOCs已逐步完善及制定更加嚴格的排放標準，其中有些較嚴格的地方標準中對非甲烷總烴濃度的排放數值需不大于60mg/m3，有責任及遠見的企業在治理VOCs的過程中又提出了更高的要求，河北省某企業在膠粘劑輥涂生產過程中產生大量VOCs，已將這一數值提高到了不大于40mg/m3。

1 治理工藝選擇

河北省某企業膠粘劑輥涂車間含兩條生產線，連續生產，正常工作一班/天，生產訂單多時兩班/天，生產過程中排放的VOCs風量中等、濃度適中，基本參數見表1，根據實際生產情況，詳細成分及相關物化性質見表2。

表1 廢氣基本參數表

表2 成分及物化性質表

廢氣經治理后排放除了符合河北省地標DB 13/2322-2016《工業企業揮發性有機物排放控制標準》外，還能滿足其他要求見表3。

表3 排放要求表

綜上所述，在滿足VOCs排放要求的情況下，整體設備的去除效率需≥95%，由于采用單一處理工藝如催化燃燒（CO）、蓄熱式焚燒（RTO）、蓄熱式催化燃燒（RCO）能耗高、投資大、經濟性差，其他單一工藝如活性炭吸附、UV光解氧化等不能滿足效率要求，因此綜合考慮設備性能、投資、運維及安全性，選用沸石轉輪+蓄熱式焚燒爐（RTO）治理工藝，確保在線監測VOCs長期、穩定、達標排放。

2 工藝流程及原理

沸石轉輪+蓄熱式焚燒爐（RTO）工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

本工藝主要包括吸附流程及冷卻-脫附-焚燒流程。其中吸附流程為廢氣收集→干式過濾→吸附風機→沸石轉輪吸附區→煙囪，概述為收集后的有機廢氣經管路進入干式過濾裝置，干式過濾裝置去除掉99%1um以上的顆粒物及其他雜質，防止顆粒物及其他雜質進入沸石轉輪造成堵塞影響性能，潔凈的有機廢氣經管路接入風機，由風機送風至沸石轉輪吸附區，有機廢氣被吸附在沸石轉輪上，凈化后滿足排放要求的氣體經煙囪排向大氣。

冷卻-脫附-焚燒流程為前端過濾后的廢氣沸石轉輪冷卻區→沸石轉輪脫附區→脫附風機→蓄熱式焚燒爐（RTO）→RTO風機→煙囪，概述為經過過濾及吸附風機后的氣體有一少部分進入沸石轉輪冷卻區，冷卻后的沸石轉輪可繼續使用，冷卻區出口的氣體約110～140℃，該氣體進入換熱器與RTO爐膛引出的高溫氣體換熱，換熱后的氣體約200～220℃，然后進入沸石轉輪脫附區將沸石轉輪上吸附的有機廢氣脫附下來，脫附后的氣體約30～55℃，該高濃度有機廢氣經脫附風機進入RTO焚燒，焚燒后的潔凈氣體經RTO風機排向煙囪，最后排向大氣。

沸石轉輪分為12等份，由三個分區組成，分別為吸附區、脫附區、冷卻區，等分比例為10:1:1，運行時沸石轉輪一直在轉動，吸附區處理有機廢氣，然后轉至脫附區，脫附區將吸附的VOCs解析下來，使沸石轉輪再生，再生后的沸石轉輪進入冷卻區，經過冷卻后再轉至吸附區，沸石轉輪運轉原理見圖2。

圖2 沸石轉輪運轉原理圖

RTO取代了以前的換熱式燃燒技術，利用高溫氧化原理，將揮發性有機物廢氣在一定溫度及反應時間下，經燃燒分解成CO2和H2O；其主要由蓄熱室、燃燒室、閥門系統、蓄熱系統、燃燒系統、天然氣管道系統及閥組等組成，每個蓄熱室底部有三套閥門，運行時每個蓄熱室底部只有一個閥門處于開啟狀態，其余閥門處于關閉狀態，循環交替運行，三室蓄熱式焚燒爐運行過程見表4。

表4 三室蓄熱式焚燒爐運行過程表

3 沸石轉輪+蓄熱式焚燒爐（RT〇）參數及優化設計

該設備主要由干式過濾系統、沸石轉輪系統、蓄熱式焚燒爐、電控系統等組成。

3.1 干式過濾系統

干式過濾系統是通過多孔的過濾介質（濾料）分離捕捉氣體中的固體、液體粒子的凈化裝置，含顆粒物、塵氣體進入過濾器后，通過濾料層，濾塵粘附在濾料的迎風面，由濾料背風面逸出的氣體進入下一道處理工序或排出。每級過濾器設置壓差傳感器，保證廢氣處理系統正常、安全、穩定運行，當干式過濾器達到需更換的條件（通過壓差計設定的數值）時，系統控制提前發出報警提示更換。系統設置四級過濾器，主要參數見表5。

表5 干式過濾系統參數表

3.2 沸石轉輪系統

沸石轉輪采用國產中國能建-敬源品牌，其廣泛應用于各行業VOCs治理，轉輪以一定的速度在轉動，吸附后的沸石自動轉入脫附區域進行脫附再生，再生后的沸石自動轉入冷卻區，然后再轉入吸附區，實現吸附濃縮、脫附再生及轉輪冷卻同時運行，保證系統連續運行，主要參數見表6。

表6 沸石轉輪主要參數表

3.3 蓄熱式焚燒爐

系統運轉前，需提前進行起機預熱，到達設定溫度后，廢氣進入高溫氧化區燃燒，燃料及廢氣本身的熱可使燃燒室保持一定的溫度，使廢氣分解成CO2和H2O；蓄熱式焚燒爐(RTO)的操作溫度不低于760℃，確保VOCs物質可在足夠的溫度下破壞完全，燃燒室設計使VOCs廢氣停留時間≧1.2s，保證廢氣充分燃燒，燃燒室保溫厚度不小于250mm，使設備表面溫度不超過60℃。設備主要參數見表7。

表7 蓄熱式焚燒爐主要參數表

3.4 電控系統

電控系統采用集中監控PLC分布式控制，實現廢氣處理系統安全、長期、穩定、可靠的運行，即采用PLC+觸摸屏與動力柜、電氣控制柜、現場就地操作箱、現場儀表等組成整個控制系統，實現系統的獨立監控。

PLC系統具有設備工況監視、流程畫面顯示、參數顯示及調整優化、報警顯示、自動連鎖保護、數據顯示、數據傳輸、數據儲存等功能，預留數據通訊接口，且實現系統手動、自動、待機控制功能的切換，手動控制時各項設備可獨立啟動，自動控制時各項設備自動按程序啟動。

3.5 創新設計

（1）廢氣進入沸石轉輪前安裝有PID濃度檢測儀，既能實時監測入口廢氣濃度，也可以根據濃度實現沸石轉輪運行參數。

（2）沸石轉輪入口前端安裝有濕度計，實時監測入口廢氣濕度，當入口濕度高于設定值時蓄熱式焚燒爐排氣的一路氣體回引至前端，對氣體升溫除濕，確保廢氣濕度低于設定值，保證沸石轉輪凈化效率。

（3）沸石轉輪設有壓力及溫度監控，同時配有消防水系統，保證沸石轉輪安全運行。

（4）沸石轉輪脫附出口與蓄熱式焚燒爐入口之間裝有PID濃度檢測儀，既能實時監測廢氣濃度，也可以更精確設定報警及補新風濃度，確保進入蓄熱式焚燒爐廢氣濃度低于25%LEL（爆炸下限）。

（5）蓄熱式焚燒爐爐膛設有壓力監測，實時監測爐膛內壓力變化，壓力異常時報警并執行連鎖。

（6）蓄熱式焚燒爐裝有緊急高溫排放閥，爐膛溫度高于設定值時，氣體直接排放至煙囪，實現高溫保護，確保設備安全。

（7）蓄熱式焚燒爐頂部安裝泄爆片，防止其他措施均采取后仍不能起到作用時泄爆片爆破，確保焚燒爐不發生爆炸。

4 運行效果

設備投運后運行情況較好，設備見圖3；煙囪在線監測數據非甲烷總烴排放濃度始終≤15mg/m3，整體設備處理效率≥97%，見圖4、圖5。

圖3 沸石轉輪+RT〇廢氣治理設備

圖4 入口濃度在線數據表

圖5 煙囪在線監測數據及處理效率表

5 結語

沸石轉輪+蓄熱式焚燒爐（RTO）較適用于中、大風量及濃度通常不大于1000mg/m3、處理效率要求較高情況，其中沸石轉輪及蓄熱式焚燒爐（RTO）均具有較高的處理效率，兩者組合后能長期、穩定、較好地解決生產單位有機廢氣治理的環保問題。另外，該工藝在不同行業應用的過程中根據實際生產應用情況及要求如何不斷進行完善、優化及更新，投入上如何降低成本及設備應用上如何能給企業帶來附加價值是未來發展中值得關注和研究的地方。