分子筛转轮与转筒在废气治理工程中的应用分析.pdf
《分子筛转轮与转筒在废气治理工程中的应用分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《分子筛转轮与转筒在废气治理工程中的应用分析.pdf(5页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、50中国环保产业2023年第6 期深入打好蓝天保卫战MAKEIN-DEPTHEFFORTSTOPROTEOBLUESKIES分子筛转轮与转筒在废气治理工程中的应用分析纪麟肯,柴灵芝,王士刚,王涂(青岛华世洁环保科技有限公司,山东青岛2 6 6 510)摘要:大部分挥发性工业有机废气呈大风量、低浓度的特点,需要经过分子筛转轮或转筒吸附浓缩才能达到降低设备投资和节约能耗的目的。文章分析了市面上常见的分子筛转轮与转筒,分别从设备结构、投资、运行特点、能耗、安全性、吸附材料性能等方面进行了对比,并对吸附浓缩装置的选择给出了合理的建议。关键词:分子筛转轮;分子筛转筒;挥发性有机物;吸附浓缩中图分类号:X
2、701文献标志码:A文章编号:10 0 6-53 7 7(2 0 2 3)0 6-0 0 50-0 5大部分挥发性工业有机废气具有大风量、低浓度的特点,直接使用蓄热式氧化或催化氧化等净化设备会造成设备投资过大、能耗过高。而吸附浓缩装置可将大风量、低浓度的挥发性有机物(VOCs)气体浓缩为小风量、高浓度的气体,大大降低了后端氧化设备的投资、能耗及占地。随着各地方有机废气排放标准的陆续发布,对于挥发性有机废气排放浓度和排放速率的要求也越来越严格,对吸附浓缩装置的净化效率也提出了较高的要求。相比于活性炭吸附浓缩装置,分子筛吸附浓缩装置由于净化效率高、使用寿命长,在市场上得到了广泛应用。在分子筛吸附浓
3、缩装置的发展过程中逐渐分化形成了分子筛转轮和分子筛转筒两种应用结构形式,用户在选择的过程中常存在困惑。本文通过总结实验和项目现场实际运行工况,针对分子筛转轮与分子筛转筒,从设备的结构、投资、运行特点、能耗、吸附材料性能、净化效率、占地面积、安全性能等方面进行了对比,以帮助用户做出合理的选择。收稿日期:2 0 2 0-12-0 2;修回日期:2 0 2 3-0 6-12第一作者简介:纪麟肯(19 9 3 一),男,山东青岛人,学士,工程师,主要从事挥发性有机废气治理与研究工作。1分子筛转轮介绍分子筛转轮呈圆盘状结构,分为吸附区、脱附区和冷却区三个功能区域,各区域由密封材料分隔开来。分子筛转轮使用
4、时为连续运转,转动顺序为由吸附区到脱附区,再经过冷却区,然后返回吸附区循环。废气经过预处理(如过滤、喷淋等后),送至沸石分子筛转轮的吸附区。在吸附区,有机废气中的VOCs被沸石分子筛吸附除去,有机废气被净化后从沸石分子筛转轮吸附区排出,直接排入烟卤,实现达标排放。吸附在分子筛转轮中的VOCs,在脱附区经过热风处理后被脱附、浓缩。脱附后的小风量、高浓度废气进入后端的热氧化设备进行净化处理。为保证高的吸附效率,需对高温脱附后的转轮进行冷却。脱附再生后的沸石分子筛转轮在冷却区被冷却。经过冷却区的空气再经过加热后可作为再生空气使用,从而达到节能的效果 2。2分子筛转筒介绍分子筛转筒呈筒状结构,又称筒式
5、沸石转轮,分为吸附区、脱附区和无效区(常见面积占比为9:1:2),各区域由密封材料分隔开来。分子筛转筒使用时为连CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY1512023.6MAKEIN-DEPTHEFFORTSTOPROTECTBLUESKIES深入打好蓝天保卫战续运转,转动顺序为由吸附区到无效区,再经过脱附区、另一侧的无效区后进入吸附区循环。废气经过预处理后进入分子筛转筒的圆柱形侧面,经过吸附后,从圆筒中心顶部的出风口送入烟达标排放。另有一股经过加热的小风量空气从脱附区入口管道进入,经过脱附区后变成高浓度的废气进入后端氧化设备进行净化处理3分子筛转轮与分子筛转筒
6、对比分析3.1结构布风吸附区装填相同质量的分子筛转轮和转筒理论上具有相同的吸附容量和净化效率,但通过工程测试发现,转轮的净化效率略高于转筒。主要原因如下:(1)分子筛转筒没有冷却区,转轮有冷却区。分子筛转筒经过脱附区加热后温度升高,吸附能力减弱,若未经冷却直接进入吸附区,造成部分高浓度废气快速吸附穿透,降低整体吸附净化效率(2)分子筛转筒布风不均匀。即使在转筒入口处扩径,风速差别仍较大,部分高风速位置废气易穿透,而分子筛转轮整个迎风面风速基本一致。测试分子筛转筒吸附区不同位置的风速后发现差别较大,迎风面处风速可达5m/s、背风面处风速为1m/s(见图1)。根据静态吸附实验可知,风速越高,吸附容
7、量越低。所以在风速较高的位置,高浓度废气容易快速穿透,造成净化效率下降05-3-9-237M/S图1分子筛转筒风速模拟俯视3.2运行特点及能耗分子筛转轮由于是连续运行,脱附出口的温度稳定在6 0 一7 0。脱附出口的浓度为积分平均值,连续稳定。分子筛转筒本质上是多个固定床轮流切换的过程,脱附过程中会出现温度和浓度的瞬间波动。某分子筛转筒项目设计为12 个分区,转速4.8 r/h(即750s/r),每个区域在脱附区的停留时间为6 2.5s。现场实测,当某个分区进入脱附区时,脱附出口温度在前11s由6 0 降到2 0,在中间2 0 s由2 0 升到60,波动较大。通过手持式浓度仪测试,脱附出口浓度
8、在2 0 0 0 10 0 0 0 mg/m波动。温度和浓度波动会造成后端氧化设备的反应温度波动,并造成加热器频繁启停,不利于节能。从安全的角度考虑,浓度波动高峰值有可能会瞬间超过爆炸下限(LEL),存在一定的安全隐患另外,分子筛转轮和转筒的脱附温度通常在180一2 0 0,由于分子筛转轮具有冷却区,能较好利用冷却区的余热,将脱附气体预热到12 0 一170(与转速有关,转速越快,预热后温度越高)。脱附加热仅需补充2 0 一8 0 的热量,脱附所需的加热能量较小。而分子筛转筒无冷却区,需要将常温气体升温至18 0 2 0 0,需要补充16 0 18 0 的热量,因此脱附所需的加热能量较高。分子
9、筛转轮和分子筛转筒脱附能耗对比见图2。700600(4M1)/碧500400300200100010002000300040005000600070008000900010000脱附风量/(m3/h)转轮脱附能耗转筒脱附能耗图2 分子筛转轮和分子筛转筒脱附能耗对比3.3口吸附材料利用率一茶紫养区密茶脱附区冷区无我达授用区吸附区图3 分子筛转筒(左)与分子筛转轮(右)的吸附区、脱附区面积占比52中国环保产业2023年第6 期深入打好蓝天保卫战MAKEIN-DEPTHEFFORTSTOPROTECTBLUESKIES如图3 所示,分子筛转筒分为吸附区、脱附区和无效区,以常见规格的12 个分区为例,
10、面积占比为9:1:2,吸附区占有率为7 5%。分子筛转轮分为吸附区、脱附区和冷却区,常见的面积占比为10:1:1,吸附区占有率为8 3.3%。通过上述对比可见,分子筛转轮的吸附区有效利用率更高。分子筛转轮比转筒的吸附区利用率高主要是由于转筒的密封比转轮困难。分子筛转轮为平面密封,仅需保证圆饼的表面平面度即可。分子筛转筒为了实现不同区域的密封,如转筒内侧与脱附区入口的贴合、转筒外侧和脱附区出口的贴合,需要保证多层圆柱弧面贴合,即不同曲率和垂直度同时保证贴合。单纯通过机械加工和安装精度来确保单层密封的难度很大,所以在脱附区两侧设置了2 个无效区,在每个无效区边缘再设置一层密封,通过双层密封来满足要
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 分子筛 转轮 废气 治理 工程 中的 应用 分析