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    沸石轉(zhuǎn)輪處置有機廢氣核心運行參數(shù)分析

    發(fā)布時間:2023-06-16人氣:340

    沸石轉(zhuǎn)輪的核心參數(shù)和試驗方法


    沸石轉(zhuǎn)輪的核心參數(shù)包含轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速、入口廢氣的溫濕度、脫附溫度、脫附風(fēng)量、吸附溫度、燃燒爐溫度、濃縮倍率等,參數(shù)的設(shè)置可以分為正向設(shè)置和負向設(shè)置,正向設(shè)置和負向設(shè)置均可能導(dǎo)致效率的提升和降低,每個參數(shù)的正向設(shè)置和負向設(shè)置就像一個蹺蹺板,需要找到最優(yōu)平衡點。

    例如:針對一種有機廢氣成分,在其他參數(shù)既定的條件下,沸石轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速設(shè)置在2.6次/h為最佳處理效率,高于或低于2.6次/h均會降低處置效率。為了找到蹺蹺板的最佳點,通過工程系統(tǒng)法尋找每個參數(shù)設(shè)置最佳點,即設(shè)定同一種(類)有機廢氣,其他參數(shù)不變條件下,對一個參數(shù)進行調(diào)整,畫出該參數(shù)的“效率—參數(shù)”曲線圖,曲線圖的最高點即是最佳處理效率點。


    按照同樣方法找到每個參數(shù)的最佳處理效率點,再根據(jù)參數(shù)相互制約關(guān)系和排放值,進行微調(diào)參數(shù),即可達到最佳處理效率,一般可達到98%以上。


    沸石轉(zhuǎn)輪的核心參數(shù)與處理效率分析


    以某電子器件制造工廠為例,有機廢氣入口經(jīng)過前處理后質(zhì)量濃度值一般為200~300mg/m3,沸石轉(zhuǎn)輪對不同有機物吸附效率均值可以達到95%,通過優(yōu)化參數(shù)部分有機物吸附效率均值可以高達99%。

    基于該工廠經(jīng)過長達半年的參數(shù)試驗和數(shù)據(jù)積累,摸索出一套行之有效的參數(shù)設(shè)置解決方法—系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)法,通過反復(fù)試驗和摸索,對沸石轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速、入口廢氣的溫濕度、脫附溫度、吸附溫度、脫附風(fēng)量、燃燒爐溫度、濃縮倍率、冷卻區(qū)等參數(shù)采用系統(tǒng)法調(diào)整,可以使有機廢氣處理效率達到最佳效果,使非甲烷總烴排放質(zhì)量濃度維持在5mg/m3左右,有機廢氣處理系統(tǒng)見下圖。

    1.png


    2.1

    待處理廢氣的溫度和濕度

    沸石轉(zhuǎn)輪的吸附過程實質(zhì)是放熱反應(yīng),進口廢氣的偏高會影響吸附過程,降低吸附效率,因此進口的廢氣溫度越低越有利于吸附效率的提高,但溫度過低廢氣的含水率就會升高,水分子會進入沸石蜂巢,降低沸石吸附效率,因此進口廢氣溫度和濕度是沸石轉(zhuǎn)輪吸附效率高低的第一對互相制約的參數(shù),就像溫度和濕度在蹺蹺板兩頭,需找到最佳的平衡點。

    這里說的濕度是指相對濕度,相對濕度和溫度有一定關(guān)系,在絕對濕度(含濕量)不變的情況下,溫度降低,相對濕度會增加,因此溫度也盡可能的低,但相對濕度一般不超過70%為宜,不然處理效率將急劇下降。

    2.png

    基于某公司有機廢氣處理在其他參數(shù)

    既定條件下的溫度—效率曲線圖

    2.2

    沸石轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速

    沸石轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速的快慢決定了以下:①脫附時間、②吸附時間、③脫附區(qū)域升溫程度、④冷卻區(qū)降溫程度等。

    沸石轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速過快會導(dǎo)致沸石脫附不徹底,殘留有機物影響吸附效果;吸附區(qū)停留時間短,沸石未充分吸附;沸石轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速過慢會導(dǎo)致脫附區(qū)停留時間長,沸石溫度高,不利于沸石在吸附區(qū)進行吸附,吸附區(qū)停留時間長,沸石吸附達到飽和,吸附效率降低。

    因此轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的快與慢是有機廢氣處理效率高低的第二對互相制約的參數(shù),同時影響著吸附區(qū)域的溫度高低,轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速快與慢蹺蹺板的平衡點是至關(guān)重要的一項,下圖是在其他參數(shù)既定條件下轉(zhuǎn)速和效率曲線圖,從圖中可以看出沸石轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速為3-4.5轉(zhuǎn)/h時處理效率較佳。

    3.png

    2.3

    沸石轉(zhuǎn)輪的脫附溫度

    脫附溫度存在高和低兩個方向設(shè)置,脫附區(qū)域脫附溫度偏高會使沸石溫度高,有利于脫附,但當(dāng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)到吸附區(qū)域,沸石溫度偏高不利于吸附,且運行安全火災(zāi)風(fēng)險增加;脫附溫度偏低會造成沸石脫附不徹底,沸石存有殘留有機物不利于吸附,降低吸附效率。

    因此脫附溫度的高低不僅僅影響著脫附的效率,還影響著吸附階段的沸石溫度高低,間接影響到吸附的處置效率,是一個很有意思的蹺蹺板。

    脫附溫度一般根據(jù)有機物成分的沸點設(shè)置,異丙醇、丙酮沸點分別為82.4℃和56.5℃,高沸點的單甲基醚丙二醇、丙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇單甲醚沸點分別為146℃和160~240℃,基于沸石的厚度需熱傳導(dǎo)和脫附吸熱的特性,因此脫附溫度需高于沸點溫度,一般脫附溫度在180~210℃時處理效率較佳,且火災(zāi)風(fēng)險較低,過高會影響吸附區(qū)的處理效率和存在火災(zāi)風(fēng)險。另外定期對沸石進行再生,去除沸石中殘留物,避免影響處理效率。

    2.4

    濃縮倍數(shù)

    濃縮倍數(shù)=待處理廢氣風(fēng)量×處理效率/脫附風(fēng)量,從公式可以看出濃縮倍數(shù)實質(zhì)是有效吸附風(fēng)量和脫附風(fēng)量的比率,濃縮倍數(shù)高則吸附效率降低,濃縮倍數(shù)低則吸附效率高。

    因為濃縮倍率高則待處理廢氣風(fēng)量增加,沸石吸附有機物量增加,沸石轉(zhuǎn)輪脫附風(fēng)量相對變低,則脫附量相對變低,達到一定臨界值時,脫附區(qū)沒有100%脫附,則處置效率降低;濃縮倍率降低待處理廢氣風(fēng)量減少,沸石吸附有機物量減少,脫附量相對變高,沸石轉(zhuǎn)輪100%脫附,則處置效率升高。

    但低濃縮廢氣會大幅度增加燃燒爐的燃料成本,降低運行的經(jīng)濟性,濃縮倍數(shù)對處理能力、處理效率和經(jīng)濟性是一個平衡關(guān)鍵要素。下圖是在其他參數(shù)既定條件下的濃縮倍數(shù)和效率曲線圖。

    4.png

    2.5

    吸附溫度

    從待處理有機廢氣溫度-效率曲線圖可以看出,由于有機物的結(jié)露點、沸石的吸附特性等因素影響,沸石吸附區(qū)溫度越低,吸附效率就越高。

    吸附溫度是有廢氣入口溫度、轉(zhuǎn)輪在吸附區(qū)的沸石溫度等綜合因素決定,沸石吸附區(qū)的溫度由脫附區(qū)溫度和轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速決定,為了迅速降低沸石吸附區(qū)的溫度,一般在脫附區(qū)和吸附區(qū)過度區(qū)間增加沸石冷卻區(qū),提高吸附區(qū)吸附效率。

    一般用吸附區(qū)的廢氣出口溫度作為參數(shù)進行監(jiān)控,廢氣出口溫度控制在120℃以下為宜,可以提高吸附區(qū)處理效率和降低火災(zāi)風(fēng)險。

    除了以上因素外,燃燒爐的溫度、脫附區(qū)和吸附區(qū)的風(fēng)壓比及其區(qū)間的密封性、待處理廢氣的粉塵、含有過高的高沸點物質(zhì)等也會對處理效率和最終排放值有影響。

    燃燒爐溫度過低導(dǎo)致高濃度有機廢氣燃燒不充分,匯集到排放口會導(dǎo)致排放濃度升高,燃燒爐溫度過高,存在燃料浪費且運行的安全風(fēng)險,一般設(shè)置燃燒爐燃燒溫度宜在:750℃-850℃。

    脫附區(qū)和吸附區(qū)密封不嚴(yán),脫附區(qū)壓力過度高于吸附區(qū),高濃度廢氣會進入吸附區(qū),降低吸附區(qū)吸附能力。待處理廢氣含有粉塵和高沸點物質(zhì)在脫附區(qū)不能有效去除,導(dǎo)致沸石吸附能力降低,進而影響處理效率。


    小    結(jié)


    沸石轉(zhuǎn)輪處理有機廢氣特點鮮明,使原本高風(fēng)量、低濃度的有機廢氣,轉(zhuǎn)換成低風(fēng)量、高濃度的廢氣,且吸附、脫附效率高,沸石使用壽命長,可連續(xù)運轉(zhuǎn),處理有機廢氣成本低,但因影響參數(shù)多,使其達到最佳處理效率較難,調(diào)整沸石轉(zhuǎn)速運行參數(shù),需考慮多方面因素的影響。

    需考慮待處理廢氣的溫濕度、轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速、脫附溫度等關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置:

    1

    待處理廢氣的溫度適宜控制在25℃,相對濕度不超過70%;

    2

    沸石轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速適宜控制在3~4.5轉(zhuǎn)/h;

    3

    沸石轉(zhuǎn)輪脫附溫度適應(yīng)控制在180~210℃;

    4

    濃縮倍數(shù)不宜高于17倍;

    5

    燃燒爐燃燒溫度控制在:750~850℃。


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