一种新式恒温换热转轮在VOC处理行业里的应用研究

邵成成，方官丽

（1.青岛纳博科环保科技有限公司；2.青岛滨海学院，山东 青岛 266000）

1 绪论

1.1 研究背景

燃烧法是一种应用比较广泛的VOCs处理方式，而在VOCs的燃烧过程中会产生大量的热量，这部分热量直接释放到大气中，会对周围环境产生不利的影响，而且造成热量的浪费。如果能将产生的热量收集并应用于VOCs处理装置中的其他单元，实现热能的循环利用，不仅不会对周围环境的产生不利影响，还可以用效地降低VOCs处理过程中的能耗，从而降低生产制造成本和企业的运营成本。

1.2 研究目标

二次回收VOCs燃烧过程产生的热量，降低高温气体对环境的影响，将温度为100～120℃的气体二次换热为脱附所需要的180～200℃的高温脱附气体，实现分子筛转轮二次再生，完成循环。

2 恒温换热转轮的结构及工作原理

恒温换热转轮是实现系统中热量蓄积、再利用的有效装置，其形式主要分为固定床型和旋转型。固定床型结构体积较大，通常需要两个床体维持持续的热量传递，通过切换阀门实现换热器内的流向变换，换热效率较低。相比固定床型换热转轮，旋转型换热转轮只需要一个蓄热室，不需要切换阀门，换热过程中，恒温换热转轮在减速机的带动下，缓慢转动，热量进行冷热互换，完成相关功能。

图1

该套换热转轮主要组成部分包括：1.换热转轮；2.筋板；3.弹性夹；4.高温轴承；5.芯轴；6.密封压板；7.P型密封条；8.外护板；9.导链板；10.传动链条；11.链板。换热转轮通过蓄热区存储热量，放热区进行释放热量，实现热量的存、放。换热转轮依靠高温轴承固定，由外部减速机带动换热转轮缓慢转动。弹性夹固定密封压板，密封压板压住P型密封条，实现密封效果。换热转轮装配后增加保温区，提高换轮转轮热量存储，释放能力。

图2

3 恒温换热转轮的制作

该恒温换热转轮采用陶瓷纤维纸，经过压纸、浸渍、烘烤等多道工序组成。陶瓷纤维纸由硅酸铝系耐火纤维加上少量经科学选择和严格控制结合剂生产而成，具备高强度抗撕扯、耐高温、绝缘等优良特点。陶瓷纤维纸导热系数低，蓄热慢、放热慢，由于恒温换热转轮无需和VOCs设备同步运行，并VOCs设备厂家长时间连续开机，蓄热慢的问题可以忽略不计，放热慢就成为恒温换热转轮的控制恒温温度的关键。

恒温换热转轮采用蜂窝状结构，增加了换热面积和通风面积，以恒温转轮中心线为界限，蓄热面积和散热面积均为50%。通过减速机和链条传动，恒温换热转轮以12转/h的速度缓慢转动，实现不间断的蓄热和放热。目前，该恒温换热转轮的生产和制作工艺均已成熟，可批量生产。

4 恒温换热转轮在废气处理中的意义

在VOCs废气处理过程中，分子筛转轮起到了至关重要的作用，恒温换热转轮主要用于分子筛转轮的再生过程。由于CO内部焚烧产生的热量变动很大，相对常规管式换热器，板式换热器对温度高敏感性，往往会造成脱附气体超温，造成密封的损伤，严重者会造成转轮热量大量聚集，造成转轮闷燃，因此，恒温的高温脱附气体在转轮脱附再生的过程中有着举足轻重的作用。在相对湿度低于75%的前提下，甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等众多VOCs气体被吸附在分子筛转轮上，在180～200℃的高温脱附气体下，VOCs会从分子筛上二次挥发，形成高温脱附废气，从而实现分子筛转轮的再生。恒温换热转轮的作用就是提供180～200℃的恒温脱附气体，不仅可以回收利用CO内部多余的高温热量，而且给分子筛转轮提供恒温区间的高温脱附气体，一举两得。

5 恒温换热转轮在VOCs处理行业的应用

自从2017年恒温换热转轮研发成功以来，已成功应用到多个VOCs处理项目，比如，徐州巴特工程机械有限公司、徐州世通重工机械制造有限公司、湘江关西涂料有限公司等10余家公司，反馈效果良好。2018年，该产品已成功申报专利，专利号：ZL 2018 2 1130968.6。在VOCs处理现场，CO焚烧炉的排放的高温气体，在通过风管管道后，温度可以达到300～340℃，高温气体对恒温换热转轮进行预热后，恒温换热转轮和冷却出口气体进行二次换热，冷却出口气体转化为脱附入口气体，温度达到180～200℃，试验证明，恒温换热转轮可适合于VOCs处理行业。