蓄热催化氧化法在涂装烘房废气处理中的应用

王钢强

（嘉园环保有限公司，福州 350003）

蓄热催化氧化法在涂装烘房废气处理中的应用

王钢强

（嘉园环保有限公司，福州 350003）

通过具体工程实例采用蓄热催化氧化法（RCO）处理涂装烘房有机废气，分析其运行情况和热能回用效益，结果表明：废气处理效率高，非甲烷总烃去除效率大于98%；热能回用效益明显；RCO适用于涂装烘房有机废气的处理。

挥发性有机物；蓄热催化氧化法；涂装烘房；废气处理

挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds）一般是指在101,325Pa标准大气压下，任何沸点低于或等于250℃的有机化合物，简称VOCs[1]。随着工业的发展，我国的挥发性有机污染物的排放量正逐年增加。VOCs对人体健康、环境质量、生产活动等会产生直接危害，在光化学反应下容易形成二次有机气溶胶，导致光化学烟雾、酸雨、城市灰霾等一系列环境问题[2]。2010年国务院发布了《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见》，首次将VOCs作为防控重点污染物[3]。随后，《大气污染防治行动计划》《重点行业挥发性有机物综合整治办法》《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》《挥发性有机物排污收费试点办法》[4-5]以及系列VOCs重点行业排放标准等政策和标准的发布，推进了VOCs治理的进一步发展。

表面涂装是产生VOCs污染的重要行业，涂装烘房对工件表面进行固化的过程中会产生大量的挥发性有机物，占涂装全过程排放量很大的比重。烘房有机废气具有风量小、浓度高、温度高等特点，在处理工程

实践上主要有活性炭回收法、高温焚烧、催化氧化、蓄热氧化法（RTO/RCO）等，回收法需要对气体进行预降温，回收的溶剂来源于前序所有涂装工序，存在溶剂成分复杂无法直接回用的问题。高温焚烧、催化氧化对废气源的稳定性要求高，存在运行费用高的问题，近年来逐渐被蓄热氧化法取代。本文尝试采用蓄热催化氧化法（RCO）对厦门某集装箱厂涂装烘房废气进行工程处理，结果显示废气去除效率高、热能回用效益明显，可带来环境效益和经济效益。

1 蓄热催化氧化技术RCO

20世纪70年代，REECO（Research-Cottrell）推出了VOCs的蓄热氧化装置RTO（Regenerative Thermal Oxidizer）[6]，90年代在RTO的基础上发展出蓄热催化氧化器RCO（Regenerative Catalytic Oxidizer）。RCO由蓄热床、催化床、阀门三大部分组成，型式上有单床（旋转床），双床及三床等多种类型。设备采用流向变换操作，通过催化燃烧将废气中的碳氢化合物转化为CO2和H2O，使

有毒有害的废气变为无毒无害的气体，从而使污染得到治理。RCO是一种技术先进、结构新颖、高净化率、低能耗的VOCs污染治理工艺，应用行业包括涂装、石油、化工、橡胶、涂料、制鞋、塑胶制品、印刷、电缆及漆包线等[7]。

使用RCO净化有机废气具有如下特点：

（1）与传统的废气燃烧设备相比增加了换热效率更高的蓄热层，大大降低了运行能耗，蓄热层热回用效率一般可高达95%。废气中的VOCs总浓度达到1000mg/m3时，运行时无需再补充热能，浓度高时还可回用热能。

（2）该法对有机物的氧化温度较高，一般在400℃以上，净化效率高，对大部分有机物的净化效率可达到98%以上。

（3）该法吸取了蓄热氧化技术及催化氧化技术的优点，适用浓度范围更广，有更强的自适应性，在输入参数如污染物浓度、污染物种及组成、气流流速等指标在短时间内发生剧烈波动时，仍能保持稳定操作[8]。

（4）没有氮氧化合物等二次污染物产生。

2 工程运用实例

2.1 污染源参数

厦门某集装箱生产企业在集装箱焊接成型后进行表面涂装，喷涂完的表面需要经过烘房将油漆固化，在固化过程中大量有机溶剂挥发到空气中，形成小风量、高浓度的有机废气。这些废气需要进一步处理方可满足《厦门市大气污染物排放控制标准》（DB35/323-1999）中规定的要求。该厂中的烘房废气源参数见表1。

表1 基础数据

2.2 工艺过程简述

烘房废气经过分散的收集口排出，先经过滤尘器去除废气中的少量粉尘，后经过风机牵引送入两床式RCO装置，蓄热催化氧化床主要由蓄热床、催化床、阀门三大部分组成，采用周期性流向变换进气方式操作。

开始工作前，催化床内的催化剂及蓄热床先被其中的电加热装置预热到催化反应需要的温度，然后再开始通入冷的待处理废气，待处理废气经过蓄热床预热后，在催化剂作用下被催化氧化成无毒、无害的H2O和CO2，并产生大量的燃烧热。高温净化气经过后续蓄热床，热量被吸收，净化气温度降低而被排出，同时后续蓄热床温度升高。此后进气流向发生逆转，低温待处理废气从后续蓄热床进入燃烧室，废气经过蓄热床时吸收热量被预热，继而在燃烧室燃烧，后续蓄热床温度下降，为下一次吸热做好准备。

该案例中的尾端排气设有两个通路，一路直接达标排放，一路送往烘房实现热能回用，运行中的大部分时间将热气送回烘房继续使用以回收热能，达到循环经济的目的（见下图）。

工艺流程图

2.3 运行情况

该案例RCO运行风量基本达到设计值4000m3/h，进气浓度维持在1500～3000mg/m3。在烘房开门时浓度较低，关门烘干起始期浓度较高，为了让反应温度维持平稳，在高浓度时系统会自动开启前端补风阀进行稀释并自动缩短切换时间，反应温度可控制在415℃～465℃，运行参数见表2。

表2 RCO运行参数

装置运行稳定后，有关部门进行了跟踪检测，主要处理指标非甲烷总烃的去除效率见表3。由表2、表3可见，在催化氧化反应温度大于400℃时，RCO装置的非甲烷总烃去除效率大于98%，处理后装置排气达到《厦门市大气污染物排放控制标准》（DB35/323-1999）中非甲烷总烃最高允许排放浓度限值（小于100mg/m3）。

表3 非甲烷总烃去除效率

2.4 运行费用及效益

该案例RCO风量小，采用电加热作为供热源，需预热半小时，每天开机约18小时，全年生产近300天，设备全自动运行由生产线工厂兼职管理，运行费用见表4。

表4 运行费用及效益

从表4可见，运行成本中超过一半是电费，主要是风机和启动预热产生的费用。

有机成分在RCO内转化为无毒、无害的CO2和H2O，同时释放出大量的热量，使得蓄热床在出气时仍有一定温度，进出气平均温升大约为55℃。运行中大部分时间将热气送回烘房以回收热能，回用后大幅降低了烘房自身的加热能耗，经测算每年可节省约22万元，扣除设施运行费用后的净回收效益大约为16万元。

3 结语

（1）从RCO处理涂装烘房废气的实际运行情况来看，运行参数基本符合设计要求，在反应温度大于400℃时，RCO装置的非甲烷总烃去除效率大于98%，处理后装置排气达到相关的排放标准要求。

（2）涂装烘房废气浓度高、温度高，采用RCO处理尾气后进行热能回用可以产生较高的经济价值，既有环境效益又有经济效益，达到循环经济的目的。

RCO处理技术净化效率高、运行费用低，是有机废气处理领域一项先进、有发展前途的技术，在大气污染治理中将发挥重要作用。

[1]DB44/816-2010，表面涂装(汽车制造业)挥发性有机化合物排放标准[S].广东省环境保护厅，2010，1.

[2]项兆邦，夏光华，叶剑.RTO技术治理挥发性有机废气工程应用研究[J].绿色科技，2014（10）：174-177.

[3]程文红，袁晓华，田凤杰.催化氧化技术在橡胶废气处理中的应用[J].化工环保，2012，32（2）：156-159.

[4]中国环境保护产业协会废气净化委员会.我国有机废气治理行业2013年发展综述[J].中国环保产业，2014（10）：4-9.

[5]汪涵，郭桂悦，周玉莹，等.挥发性有机废气治理技术的现状与进展[J].化工进展，2009，28（10）：1833-1842.

[6]童喜润，党杰，杨明德，等.蓄热催化氧化法处理挥发性有机物的研究进展[J].安徽化工，2004（1）：40-44.

[7]张杰敏.蓄热式热氧化系统处理高浓度有机废气的实例[J].广东化工，2006，33（6）：90-92.

[8]Yu.SH.MatrosandGrigoriA.Bunimovichetal,Islt Economically Feasible to use Heterogeneous Catalysts for VOC control in regenerativeoxidizers,catalysisToday 1996,27:303-313.

Application of Regenerative Catalytic Oxidigation in Exhaust Gas Treatment of Besmearing-baking House

WANG Gang-qiang
(Garden Environmental Protection Co., Ltd, Fuzhou 350003, China)

By engineering examples, RCO is adopted to treat the organic waste gas in besmearing-toasting house. The paper analyzes its operation situation and the benefits of heat energy reuse. The result shows: efficiency for waste gas treatment sees high, the removal rate of non-methane total hydrocarbon is ＞98%; reuse benefits of heat energy is obvious; RCO applies to the treatment of besmearing-toasting house.

VOCs; RCO; besmearing-baking house; waste gas treatment

X701

A

1006-5377（2015）08-0016-03