【TVOC检测仪】VOC处理--燃烧法
挥发性有机化合物(VOC)是石油化工、有机化工、表面涂装、包装印刷等需要化学反应或使用有机溶剂的行业在生产过程中排放的污染物。根据世界卫生组织(WHO)的定义,VOC为熔点低于室温而沸点在50~260℃之间的挥发性有机化合物的总称。VOC的主要成分为烷烃、烯炔烃、芳香烃、羰基化合物、卤代烃等,特点是沸点较低、分子量小、常温下易挥发,VOC多具有刺激性气味和毒性。
由于VOC的危险性与危害性,我国针对各行业制定了废气排放要求。随着我国环保意识的提升和工业升级的需要,废气排放的要求越来越严格,对于VOC处理的需求增长迅速。我们可用TVOC检测仪进行VOC的检测,那该如何治理呢?
格雷沃夫便携式TVOC检测仪
1、VOC处理技术简介
VOC处理技术从基础原理上可以分为回收法和分解法两大类。
回收法是通过吸附、吸收、冷凝和膜分离等方法对VOC进行处理。吸附法是通过活性炭、沸石和硅石等具有多孔结构的物质对VOC进行物理吸附和捕捉,然后通过升温、减压、提高湿度等方法对吸附的VOC进行解吸。吸收法分为物理吸收和化学吸收,物理吸收是根据有机物相似相溶的原理,选用弱极性、高沸点、低挥发、化学性质稳定的有机溶剂对VOC进行吸收,再通过VOC与有机溶剂物理性质的差异进行分离;化学吸收是通过酸洗、碱洗等方法酸碱与VOC反应进行吸收。冷凝法是利用有机物在不同温度下饱和蒸汽压不同,通过冷凝器降温或升压,使VOC冷凝后从气相中分离。膜分离法是选择对VOC具有选择性渗透的高分子膜,通过膜两侧的压力差,使VOC透过膜被收集。
分解法分为燃烧法和非燃烧法。燃烧法又称为热氧化法,主要分为直接热氧化、催化热氧化和蓄热热氧化,VOC大多数是由碳、氢、氧等元素构成的有机化合物,燃烧法是在300~900℃的高温下,使VOC燃烧分解为二氧化碳和水。非燃烧法包括生物处理法、光催化法和低温等离子法等。生物处理法是将VOC气体通过微生物填充层,由微生物将VOC转化为无害的无机物。光催化法是通过光催化剂二氧化钛吸收光子,与表面的水反应产生羟基自由基和活性氧物质,羟基自由基具有120kJ·mol-1的反应能,高于有机物中的各类化学键能,例如C-C键83kJ·mol-1、C-H键99kJ·mol-1、C-N键73kJ·mol-1、C-O键84kJ·mol-1、H-O键111kJ·mol-1、N-H键93kJ·mol-1,因而能迅速有效地将VOC分解为二氧化碳和水。低温等离子法是在外加电场作用下,通过介质放电产生超高能电子对VOC进行辐射和电离,使VOC氧化降解为二氧化碳和水。
2、VOC燃烧法处理技术
VOC处理技术中,吸附法、冷凝法和膜分离法适用于有回收价值的高浓度VOC的处理,投资高,维护成本和耗材费用均较高;吸收法可选溶剂种类较少,费用高,处理量小,易造成二次污染;生物处理法设备体积大,处理效率较低;光催化法光能利用率低,对透光度要求高,处理效率受制于紫外线波长和催化剂性质,且易产生二次污染;低温等离子法易产生氮氧化物及其他二次生成物。以上处理技术,由于自身技术特点只能应用于特定VOC处理工况,适用范围均较窄。
燃烧法处理技术具有处理量大、效率高、节能环保、易维护和适用于各种VOC的优点,是目前化工、涂装等行业中最常用的VOC处理方法。VOC燃烧法处理技术主要分为直接热氧化、催化热氧化和蓄热热氧化。
2.1、蓄热热氧化法特点:
蓄热热氧化法操作简单,易于维护,适用于温度较高、浓度较大、风量较小的有机废气,可高效处理绝大多数有机气体。如与废热回收装置、气体浓缩装置结合使用,则经济适用性强、适用气体范围更广。
2.2、直接热氧化法特点:
直接热氧化法工艺简单、处理效率高,对于高浓度VOCs,去除率可达95%以上。直接燃烧法在处理低浓度VOCs时,必须使用辅助燃料维持燃烧,运行成本大幅增加,且换热设备庞大,易生成NOx等大气污染物,甚至形成二噁英等毒性物质,近年已较少应用。
2.3、催化热氧化法特点:
(1)Voc废气处理起燃温度低,能源消耗少。
含烃类的VOCs气体在通过催化剂床层时,碳氢分子和氧分子分别被吸附在催化剂表面并被活化,因而能在200~450℃较低温度下完成反应,氧化分解生成CO2和H2O。由于反应温度低,热能消耗量少,在某些情况下,催化燃烧达到起燃温度后,便无需外界供热,还能回收净化后废气带走的热量。
(2)Voc废气处理适用范围广
催化燃烧几乎可以处理所有含烃类的VOCs废气。对于有机化工、涂料、造漆、印刷、食品加工等行业排放的低浓度、多成分、无回收价值的VOC废气,采用吸附—催化燃烧法处理效果更好。
(3)Voc废气处理效果高,无二次污染。
用催化燃烧法处理有机废气的净化率一般可达95%以上,最终产物为无害的CO2和H2O,且由于燃烧温度低,能大量减少NOx生成,不会造成二次污染。
3、有机废气(VOC)处理燃烧法示例
利用辅助燃料燃烧所发生热量,在废气焚烧炉中把可燃的有害气体的温度提高到反应温度,从而发生氧化分解的设备。废气焚烧炉有“直燃式”和“蓄热式”。所谓“直燃式”指仅烧掉废气,热量不回收。但覆铜板行业所使用的废气焚烧炉多数都将热量回收,用来给上胶机加热。实际上,“直燃式”和“蓄热式”的原理是相同的,其差异只是炉膛中有否蓄热材料的区分。废气焚烧炉适用于喷涂和烘干设备的废气处理,及石油化工、医药等行业散发的有害气体净化。
废气焚烧炉,适用于喷涂和烘干设备的废气处理,及石油化工、医药等行业散发的有害气体净化。对有机废气中含水溶性或粘性物质及高分子物质的气体净化更显示出其优点。满足环保和劳动保护要求,同时增加换热设备,达到余热回用、节省能源的目的。
焚烧炉是一个内壁衬有高铝质耐火材料的炉子,四周设计有补氧风孔,可以使废气更好的与空气接触,柴油贮槽内的轻柴油,通过管路输送到燃烧器,由自动点火系统点燃,开启废气输送系统,废气经过烧咀燃烧,使其迅速发生氧化反应,焚烧按照三T原则(温度、时间、涡流)设计,废气进入焚烧炉后,燃烧火焰以2-3米/秒的速度沿炉本体主燃烧筒旋转,并以2-3米/秒的速度沿炉体做轴向运动,大大延长了废气在高温火焰区的停留时间,强压空气速度2-3米/秒组成交织的密闭火力网,使火焰涡流得以充分燃烧,再经喷淋吸收塔去除烟气中的有毒有害成分,最后经烟囱排入大气中。
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