VOCs的種類（lèi）繁多（duō）、成分複雜、性質（zhì）各異，在很多情況下采用一種淨化技術往往難以達到治理要求，且不經濟。利用不同單元治理技術的優勢，采（cǎi）用組合治理工藝，不僅可滿足排放要求，而且可降低淨化設備的運行費用。因此，在有機廢氣治理中，采用兩種或多種淨化技術的組合工藝得到了迅速發展。沸石轉輪濃縮技術就是針對低濃度VOCs的治理而發展（zhǎn）起來的一種新技術（shù），與催化燃燒或高溫焚燒進行組合，形成了沸石轉輪吸（xī）附濃縮+焚燒技術。

技術研究現狀

蜂（fēng）窩轉輪吸附+催化燃燒處理技術是20世紀70年代由日本發明的一種有機廢氣處理係統（tǒng），吸附（fù）裝置是用分子篩、活性碳纖維或含碳材料製備的瓦楞型紙板組裝起來的蜂窩轉輪，吸附與（yǔ）脫附氣流的流向相反，兩個過程同時進行。這種係統在（zài）20世紀80年代初被我國引進和仿製，但由於吸（xī）附元件（蜂窩轉輪）以及係統關鍵（jiàn）部位連接（jiē）技（jì）術都不過（guò）關，吸附與脫附（fù）的竄風問題未得到根本解決，設備性能不穩定，因此國內應用較少，一直未能得到推（tuī）廣。  

20世紀80年代末研製設計了固定床吸附+催（cuī）化燃燒處理係統。該係統是將吸附材料裝（zhuāng）填在固定床中，再將吸附（fù）床與催化燃燒裝置組合成淨化處理係統。該工藝係統的原理與上述蜂窩轉輪吸附+催化（huà）燃燒（shāo）技術基本相（xiàng）同，但由於（yú）單件吸附床的吸附（fù）與脫（tuō）附再生過程分開進行，在操作上克服了蜂窩轉輪淨化係統吸、脫附易串氣的缺點。經不斷改進，係統配置（zhì）更加合理，淨化（huà）效率高，運行節能效果顯著，在技術上達（dá）到國際先進水平。該工藝係統（tǒng）非常適合處（chù）理大氣體量（liàng）、低濃（nóng）度的VOCs廢氣，其單套係統的廢氣處理量可以從幾千m3/h到十幾萬（wàn）m3/h。該技術是我國真（zhēn）正自主創（chuàng）新的VOCs廢氣治理工藝，自1989年首次在國內推（tuī）廣，到目前已有數百套該類係統（tǒng）與裝置（zhì）在使用。已經成為國內工（gōng）業VOCs廢氣（qì）治（zhì）理的主流產品之一，並預計在（zài）未來仍將有很大的（de）應用前景（jǐng）。  

利用催化燃（rán）燒法進行工業有機廢氣（qì）治理，已普遍應用於汽車（chē）噴塗、磁（cí）帶製造和飛機零部件噴塗等。催化燃燒（shāo）技術將（jiāng）揮發出來的大（dà）量有機溶劑充分燃燒。催化劑采用多孔陶瓷載體（tǐ）催化劑，催化前的預熱溫度視VOCs種類而不同：聚氨酯380℃～480℃，聚酯亞胺480℃～580℃；有機物濃（nóng）度約1600mg/m3，淨（jìng）化效率平均為99%。

轉（zhuǎn）輪濃縮+催化燃（rán）燒新工藝

1技術概況

針對現行各種方法在處理低濃度、大風量的VOCs汙染物時存在的設備投資大、運行成本高、去除效（xiào）率低等問題，國內企（qǐ）業研發了一（yī）種用於處理低（dī）VOCs濃度、大風量（liàng）工業（yè）廢氣的（de）高效率、安全的處理工藝。該方法（fǎ）的基本構思是：采用吸附分離法對低濃（nóng）度（dù）、大風量工業廢氣中（zhōng）的VOCs進行分離濃縮，對濃縮後的高濃度、小風（fēng）量的汙染空氣采用燃燒法進行分解淨化，通稱吸附分（fèn）離濃縮+燃燒分解淨（jìng）化法。具有蜂窩（wō）狀結構的（de）吸附轉輪（lún）被安裝在分隔成吸附、再生、冷卻三個區的（de）殼體中（zhōng），在調速馬達的（de）驅動下以每小時3～8轉的速度緩慢回轉。

吸附、再生、冷卻（què）三（sān）個區分別與處理空氣、冷（lěng）卻（què）空氣、再生空（kōng）氣（qì）風道相連接。而且，為了防止各（gè）個區之間竄風及吸附轉輪的圓周與（yǔ）殼體之間的空氣（qì）泄漏，各個（gè）區的分隔板與吸附（fù）轉輪之（zhī）間、吸附轉輪的圓周與（yǔ）殼體之間均裝有耐高溫、耐溶劑的氟橡膠密封（fēng）材料。含有（yǒu）VOCs的汙染空氣由鼓風機送到吸附轉輪的吸附區，汙染空氣在通過轉輪蜂窩狀通道時，所含VOCs成分被吸附劑（jì）所吸附，空氣得到淨化。隨著吸附轉輪的回轉，接近（jìn）吸附飽和（hé）狀態的吸附轉輪進入到再生區，在與高（gāo）溫再生空氣接觸的過（guò）程中，VOCs被脫附下來進入到再生空氣中，吸附轉輪得到（dào）再生。再生後（hòu）的吸附轉輪經過冷卻區冷卻降溫後，返回到吸附區，完（wán）成吸附/脫附/冷卻的循環過（guò）程。由於該過程（chéng）再生空氣的風量一般僅為處理風量的1/10，再生（shēng）過程出口空氣中VOCs濃度被濃縮（suō）為處理空氣中濃度的10倍（bèi），因此，該過程又被稱為VOCs濃縮除去過程。

轉輪吸附濃縮-催化燃燒工藝流程見下圖。

轉輪吸附濃縮-催化燃燒工藝（yì）流程圖

1號風機帶動含VOCs廢氣經過轉輪a區（qū）域，a區域為吸附區，根據不同的目標物可在轉輪中填充不同的吸附材（cái）料。吸附了VOCs的a區域隨轉輪轉動（dòng）來到b區域進行脫附。流經傳（chuán）熱1的高溫氣流將吸附於轉輪上的VOCs脫附下來，並經過傳熱2達到起燃溫度，隨（suí）後進入催化燃燒室進行催化氧化反（fǎn）應。由於轉輪脫附之後又要進行吸附，所以在脫附（fù）區域旁邊設冷卻區域（yù）c，以空氣進行冷卻，冷卻之後的溫空氣經傳熱1變成脫附用熱空氣。催化燃燒反應之後（hòu）的熱氣（qì）流將部分熱量傳遞給傳熱2、傳熱1後排至（zhì）空氣。為（wéi）了防止催（cuī）化燃燒室（shì）溫度過高，設置第三方冷卻線路用於催化燃燒室的緊急降溫。整個係統由2個監控係統組成，PC1負責監控催化燃燒室、傳熱器的溫度（其內（nèi）部設電輔熱裝置以（yǐ）平衡溫度波（bō）動），PC2負責風（fēng）機控製，根據實際情況調節進氣流量。PC2屬於PC1的子級係統，當PC1監測到溫度波（bō）動超過允許範圍時立刻將信息傳遞給PC2，PC2將收（shōu）到的信息轉成指令傳遞（dì）給各風機。

2新工藝的特點

（1）吸附區旁路內循（xún）環的建（jiàn）立。當廢（fèi）氣經過吸附區吸（xī）附後不達標，進入旁路內循環，再次進行吸附處理。此旁路內循環的基本思路為消滅現有汙染再吸納新的（de）汙染。  

（2）冷卻風旁路建立。在（zài）工況十分複（fù）雜的情況下，VOCs濃度有可能陡然升高，此時將部分冷卻風引入到吸附區以降低脫附風量，同時（shí）在傳（chuán）熱2後補充（chōng）新風，以維（wéi）係進入催（cuī）化反應器的風量在（zài）預設範圍以內。此旁路的基本（běn）思想（xiǎng）是以新風（fēng）對高濃度VOCs進行稀釋，因而從效果上看，此法也會延長治理時間。

（3）與傳統工藝相比，該整個係（xì）統采用引（yǐn）風機設計，便於對旁路的調控。去掉給（gěi）催化（huà）燃燒裝置用的降溫鼓風機，此機治標（biāo）不治本，改為在轉輪（lún）部分控製VOCs濃度。

（4）催化燃燒室去掉電輔熱係統，改由傳熱2對空氣加（jiā）熱（rè）到VOCs起燃溫度，並利用反應放熱使（shǐ）催化燃燒室溫度穩定在500℃～600℃範圍內。  

（5）轉輪轉速易調，則在2的情況下可以適當提高轉輪轉速，減少單位麵積轉輪單位（wèi）時間內吸附VOCs的量，從而保障係統的安全。

轉輪吸附的影響因素

當吸附材料確定後，影響轉輪（lún）裝置吸附性能的主要因素是轉輪運行轉（zhuǎn）輪吸附濃縮-催化燃（rán）燒工藝流程圖參數（shù）和進氣參數。Yosuke等認為，一定（dìng）範圍內進氣（qì）負荷的變化可通過轉速、濃縮比、再生風（fēng）溫度等轉（zhuǎn）輪運行參數調節，以維持預定的性能；Lin等將蜂窩轉輪（lún）應（yīng）用於TFT-LCD產業廢氣處理，當處理高排放濃度時，將入流（liú）速度降至1.5m/s，濃縮比降至8，轉速增至6.5r/h，再生風溫（wēn）度升至220℃，係統去除效率可達90%以上；Hisashi等指出最佳轉速由再生風（fēng）熱容量與吸附劑熱容（róng）量（liàng）平衡決定。

1濃（nóng）縮比

轉輪通過吸附-脫附以獲得低流（liú）量的濃縮氣體，因此濃縮（suō）比是轉輪性能的一個重要指標，定義為進（jìn）氣流量與再生風流量的比值F，低濃縮比雖然可以保證高去除效率（lǜ），但增加再生風（fēng）量的同時也增加了脫附能耗，而且濃縮氣體的濃度亦隨著脫附風量的增加而（ér）降（jiàng）低。當濃縮比從14減少至6時，甲苯的出口濃度僅從4.7mg/m3降低（dī）到1.5mg/m3，但濃縮後的甲苯濃度從1345mg/m3降至576mg/m3，如此低的濃度不利於後續燃燒或冷凝單元處（chù）理。因此，在確保（bǎo）係統設定的（de）去除率（lǜ）前提下，合（hé）理選擇濃縮比至關重要。工程應用上，濃縮比應兼顧效率與能耗，對（duì）於高濃度廢氣，可選擇低濃縮比以確保去除率；而對（duì）於低濃（nóng）度廢氣，適（shì）當（dāng）選擇高（gāo）濃縮比有利（lì）於係統整體能效比提高。

2轉（zhuǎn）輪轉速

吸附與脫附在轉輪（lún）運行（háng）周期中是同步進（jìn）行的，兩者互為影響（xiǎng）並共同決定轉輪的去除效率，而轉速的大小意味著吸附和脫附時間長短。當轉速低於最佳（jiā）轉速時，相應的運行周期變長，其脫附區（qū）的再生充分，但是其相（xiàng）對吸附（fù）能力λ隨著（zhe）轉速n的減小而減小（xiǎo），在溫度分布曲線上表現為吸附區（qū）的曲線下降明顯（xiǎn），這（zhè）是（shì）由吸附放熱少引起的，反映了吸附率的降低。而當轉（zhuǎn）速大於最佳轉速時（shí），溫度曲線表現為隻有脫附區前段少部（bù）分能被加熱（rè）到再生（shēng）溫度，因此最佳（jiā）轉速是脫附與吸附的最佳平衡。最佳轉速本質上是吸（xī）附和脫附時間（jiān）的（de）控製，以實現轉（zhuǎn）輪去除率（lǜ）最大。實際應用時，因受（shòu）多種因素影響，轉輪轉速為配合其他參（cān）數（shù）變化可（kě）控製在（zài）一區間值。

3再生風溫度

吸附劑（jì）的解析再生存在一個特（tè）征溫度（最低清洗溫度），高於該溫度可以獲得更快（kuài）的（de）解析（xī）速率，同時消耗更小的脫附風（fēng）量。

4進（jìn）氣（qì）參數

3.4.1進氣（qì）濕度  

實際工程中，有機廢氣一般都含（hán）有水分，部（bù）分相對濕度甚至達到80%。而（ér）水分可能與汙染物（wù）形成吸附競爭，占據轉輪吸附空間而降低汙染物去除效率，因此抗濕性是衡量吸附性能（néng）的重要指標（biāo）之一。  

3.4.2進氣流速  

在（zài）一定條件下，最佳轉速與進氣流速成正比，當進氣流速提（tí）高時，轉速應相應（yīng）提高，如果轉速未根據流速進行相應提高，運行值低於（yú）最佳轉速其相對吸附能力（lì）λ隨著轉速n的減小而減小，在溫度分布曲線上表現為吸（xī）附區的曲（qǔ）線下（xià）降明顯（xiǎn），反映（yìng）了（le）吸附率（lǜ）的降（jiàng）低（dī）。因此對於高濃度有機廢（fèi）氣，控製低進氣流（liú）速十分必要（yào），或可相應地（dì）提（tí）高轉速。

轉輪吸附濃（nóng）縮（suō）+催化燃燒的（de）關鍵點

吸（xī）附分離濃縮+燃燒分解淨（jìng）化法的核心技術是高效吸附分（fèn）離濃縮過程以及所采用的具（jù）有蜂窩狀結構的吸附轉輪。

1沸石型號的選擇（zé）及（jí）性能研究

疏（shū）水（shuǐ）性沸石轉輪的研製，需要把加（jiā）工成波紋形和平板形陶瓷纖（xiān）維紙用無機黏合劑黏接在一起後卷成具有蜂窩狀結（jié）構的轉輪，並將疏水性分子篩塗敷（fū）在蜂窩狀通道的表麵製成吸附轉輪，應（yīng）用於工業廢氣中VOCs的淨化處理過程。

2轉輪工藝參數及結構優化

濃縮比（bǐ）：轉輪通過吸（xī）附-脫附以獲得低流量的濃縮氣體，因（yīn）此濃縮比是轉（zhuǎn）輪性能的（de）一（yī）個重要指標，定義為（wéi）進氣流量（liàng）與再生風流量（liàng）的比值F。  

轉輪轉速：吸附與脫（tuō）附在轉輪運行周期中是同步進行的，兩者互相影響並共同（tóng）決定轉輪的去除效率，而轉速的（de）大小意味著吸附和脫附（fù）時間（jiān）長短。