VOCs治理蓄热反应问题分析与对策

2020-03-29庄夏芳

探索科学(学术版) 2020年12期

李闽庄夏芳

苏州市吴江区盛泽镇综合执法局江苏苏州215200

挥发性有机化合物也就是环保领域中常说的VOCs,在环保意义上来说,挥发性有机化合物以及大气光化学反应是十分重要的,不参与挥发以及大气光化学反应并不会产生危害。在我国相关规定中,将挥发性有机化合物定义为参加大气光化学反应的有机化合物,也可以依据规定方法,测量或者是计算有机化合物。

一、关于废气治理技术分析

(一)关于吸收法分析。这一方法的使用主要是利用溶剂吸收废气中存在的VOCs,结合VOCs不同种类,在实际使用过程中可以选择针对性的溶剂。例如工作人员在处理油品灌区VOCs时可以选择柴油作为吸收剂,针对含有醇醛类的VOCs,能够用水有效吸收。吸收方法的使用能够降低废气中的VOCs,其具有较好的实用性,较为常见的VOCs可以利用这种方法处理,但是这一方法的使用难以获得较高的脱除率[1]。分析吸收法的使用特点,可以将其作为预处理方法,与其他方式结合使用。

(二)关于焚烧法分析。焚烧法是利用焚烧炉将废气实现氧化分解,废气中的VOCs含量不高,难以当做燃料燃烧,促进VOCs的完全分解,需要将炉温提高到800摄氏度以上,这一工艺流程较为简单,投资成本不高,气体净化效率也比较高。在炉温过高的情况下,能够实现较好的净化效率。这一工艺的使用缺点是消耗较严重,极易产生Nox,降低能耗可以使用废热锅炉回收热能,这一过程也可以使用燃烧烟气预热废气。

(三)关于蓄热焚烧法分析。这种技术使用需要借助蓄热式氧化炉,这是一种具备高效性的废气治理设备,使用原理是在高温状态下,将可燃废气氧化,逐步生成相应的氧化物和水,实现净化废气的目的,在废气回收分解过程中,释放出的热量,这一过程中的热回收效率会达到95%。蓄热式氧化炉主体结构是通过燃烧室、陶瓷填料等组成,使用热氧化法处理一部分有机废气,热量的回收利用陶瓷蓄热床换热器,这一设备的使用主要构成部分有陶瓷蓄热床以及自动控制阀等,使用主要特性是蓄热床底部位置的自动控制阀会与进气总管以及排气总管相连,经过交替阀之后会交替换向,这时由燃烧室出来的高温气体会蓄留热量,实现预热之后进入蓄热床。使用这一技术的主要优势是保证有机废气在燃烧室产生氧化反应,转化为二氧化碳以及水分后,会实现净化。

蓄热焚烧法使用的优势与焚烧法较为类似,在正常条件下不需要外部热源的辅助;但在使用过程中,设备结构具有复杂性,投资成本相对来说较高,焚烧过程中,物质为爆炸极限范围介质时,需要稀释介质之后焚烧,在介质稀释不充分时,极易出现爆炸情况[2]。

二、关于蓄热反应原理分析

(一)关于工艺原理分析。针对VOCs的治理,蓄热反应属于一种较成熟的技术,设备的构成一般为多个蓄热室,均设有催化剂床以及蓄热床,主要为上下两层布置。系统的使用是通过进气阀以及排气阀之后,调整各个蓄热室之间的温度,保持其平衡,防止在实际换向操作过程没有反应的气体由于换向原因直接排出,造成尾气超标的情况,在换向阀中加入吹扫阀[3]。

含有VOCs的废气在经过气阀进入蓄热室之后,会经过第一级蓄热床,加热直至反应温度,进入催化剂床,使用贵金属催化剂,VOCs结合空气中的氧气在高温条件下会产生氧化反应,转化为二氧化碳和水,这一过程中会释放大量的热。在反应之后,气体会经过加热室,通过另一个蓄热室由顶部进入之后,经过第二级催化剂床,气体中残留的VOCs会产生反应,在蓄热床影响下,废气氧化反应温度会升高,热量会经由废气传输到蓄热体,实现热量回收。结束之后为其会经过排气阀进入反应器,经过主风机输送进入排气筒,最后排向大气。阀组的换向周期设置为三个阶段,不同的阶段中三个蓄热室会处于放热、蓄热以及吹扫三种状态中,以此循环。

三、关于工艺优化措施分析

(一)关于方案设计分析。换向阀组的顺序控制措施能够防止同步开关在换向阀组反应器憋压过程以及废气短路的直排问题,在相邻两个动作中,会间隔1-2秒,在前一个动作结束之后,成为后一个工作开始的依据[4]。

(二)关于实际应用分析。首先实施同步开关方案,在设备实现联合调试第一阶段中,将换向阀组的动作设置为同步开关,这时蓄热室中对应的排气阀为同步开关,第二个蓄热室相对排气阀执行会调慢2秒,反应器内的压力会产生剧烈波动,结合压力表的使用,在2秒内反应器内部压力会上升,设备紧急泄压阀会起跳,检测结果也显示尾气中的VOCS浓度超标。执行机构动作频率调整与其他阀门动作相似后,不会出现起跳现象,反应器依然存在压力波动情况,尾气中VOCS浓度也降低,能够实现达标排放[5]。