针对家具喷漆过程VOCs成分复杂、风量大、浓度低的实际情况,本文重点介绍了沸石(分子筛)转轮吸附浓缩十热力燃烧VOCs治理技术,该技术特别适用于处理大风量、低浓度有机废气,可以有效提高处理效率、降低运行成本,VOCs去除效率可达到93%以上。

  1.引言

  喷漆是家具制造行业最主要工艺之一，在很大程度上决定了家具制品的外观、色彩、质量、档次与价值。就当前家具行业来说，VOCs主要来自于喷漆工序中涂料中有机溶剂和稀释剂的挥发，而且不同种类的涂料在使用过程中所排放的VOCs种类和含量也不同，涂装相同面积时，使用溶剂型涂料产生的VOCｓ量最多，水性涂料次之，粉末涂料最少。虽然目前国家要求家具行业大力推广使用水性、紫外光固化涂料，到2020年底前，替代比例达到60%以上，但是鉴于家具行业喷漆过程水性、紫外光固化涂料技术的不成熟，业内目前仍以溶剂型涂料为主，喷漆过程产生大量的漆尘和VOCs，因此对家具行业VOCS治理提出了很高的要求。

  以无锡某大型家居企业为例，企业设置两条喷漆线，进行木门和浴室柜喷涂，喷涂废气具体包括：调漆废气、喷漆废气、烘干废气，主要污染物为醋酸乙酯、苯乙烯、二甲苯、醋酸丁酯、乙醇、甲基异丁酮、异氰酸酯单体、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、甲苯、2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯、丙烯酸、3-氯-1，2-环氧丙烷、乙苯、甲基乙基酮、环己酮、石油、1，2，4-三甲基苯、乙二醇、颗粒物，该过程风量约为215000m3/h，喷涂、VOCs产生浓度为120~330mg/m3，该废气具有风量大、浓度低、废气组分复杂、无回收价值等主要特点。

  对于大风量、低浓度的有机废气经过沸石分子筛吸后，可转换成小风量、中高浓度的有机废气，因此企业喷漆废气选用沸石转轮吸附浓缩十RTO处理，具有净化效率高、投资低等优点，可以确保喷漆废气达标排放，工艺技术合理、可行。

  2.沸石转轮浓缩十RTO技术原理

  本技术是沸石转轮吸附同蓄热式焚烧技术的组合工艺，净化系统主要由三级干式过滤装置、沸石转轮浓缩吸附装置、RTO、风机、换热器、PLC自动化控制系统组成。该组合技术通过沸石转轮的吸附浓缩使大风量、低浓度有机废气浓缩为小风量、高浓度浓缩气体，高浓度浓缩气再经RTO高温燃烧分解为CO2和H2O等无机成分。沸石转轮浓缩装置是利用吸附-脱附-浓缩三项连续变温的吸附、脱附程序，通过转轮的旋转，在转轮(被分割成吸附区、脱附区、冷却区)上同时完成VOCs的吸附、脱附再生。

 组合技术工艺过程：经三级干式过滤装置去除粉尘、颗粒物后的有机废气流过浓缩转轮时，其中的有机物在转轮吸附区域会被吸附下来，经过吸附净化后的废气(约占处理风量的85%~95%)排放到大气中，一小部分废气(约占处理风量的5%~15%)对转轮冷却区降温后经换热器被加热到180~220℃的脱附温度后，流入脱附区，脱附区有机物从吸附剂—沸石上脱离到加热的气流中，转轮得以再生，脱附后的高浓度VOCs被送入RTO高温焚烧，反应后的高温烟气进入规整蜂窝陶瓷蓄热体，95%的热量被蓄热体吸收并“储存”起来，温度降低到接近RTO入口温度，通常不超过50℃。蓄热体温度升高后，通过切换阀或旋转装置切换气流流向，分别进行蓄热和放热，实现热量的有效回收利用。

  3.沸石转轮浓缩十RTO简介

  案例所采用沸石转轮浓缩十RTO废气处理设备主要包括混合总管单元、三级干式过滤器、升温调湿单元、沸石转轮浓缩单元、蓄热氧化炉单元。

  3.1三级干式过滤器

  三级干式漆雾过滤器能较完全地去除粉尘、漆雾，气体中0.5μm以上的尘净化效率≥98%。它的原理是通过材料纤维改变漆雾颗粒的惯性力方向从而将其从废气中分离出来，材料逐渐加密的多重纤维经增加撞击率，提高过滤效率。过滤时能有效通过不同过滤材料组合，利用材料空间容纳漆雾，达到更高的过滤效率是干式材料的特有性能。

  当过滤系统压力达到设定报警值时，报警系统发出报警信号，报警信号接入中央控制室，提醒操作人员更换滤材。

  沸石浓缩转轮被分为吸附区、脱附区、冷却区三个功能区，沸石分子筛转轮在各个功能区域内连续运转。

  在吸附区：废气通过前置的过滤器后，送至沸石分子筛转轮的吸附区。在吸附区(吸附区面积为S1)有机废气中的VOCs被沸石分子筛吸附，未被吸附的废气在吸附风机的带动下，直接排入烟囱达标排放。

  在脱附区：沸石转轮上吸附的VOCs，在脱附区(脱附区面积为S2)被高温逆向脱附、浓缩，脱附温度约200℃，浓缩倍数一般为5~25倍。浓缩倍数：

  n=(S1×V1)(/S2×V2)，其中S1/S2=10：1，

  V1/V2=(0.5~2.5)。脱附气在脱附风机的带动下进入RTO焚化系统。

  在冷却区：为保证高的吸附效率，需对高温脱附后的转轮进行冷却。冷却空气冷却转轮吸附材后自身被预热，作为脱附气的源气，再与来自RTO燃烧室来的高温净化气换热，温度提升至180~200℃后逆向进入转轮脱附区进行高温脱附。

  沸石分子筛转轮设备整体密闭，污染源主要为沸石分子筛更换产生的废沸石材料，但根据工程实际案例运营情况，吸附材料一般寿命在5年以上。