废气治理工艺的选择
摘要:本文介绍了治理有机废气和无机废气的主要工艺,提出了要针对废气的实际参数,选择高效节能的废气治理设备。
关键词:有机废气;无机废气;治理设备
近年来，环保科技工作者和企业家在废水、废气、废渣的治理方面，做了不少工作，开发了不少卓有成效的治理工艺，并获得了很好的实际应用业绩。但目前仍有一些需要环境治理的企业，不清楚如何针对本身污染情况去选择合适的治理工艺，因此,本文根据目前现有的主要废气治理工艺，提出一些针对废气的实际参数，以作为选择有效治理和节省能耗的环保设备的依据。
1、主要的有机废气治理工艺
1.1 蓄热式直接焚烧炉（RTO）工艺
RTO的工艺原理是将有机废气通过内装高强度具优良吸热性能的进口陶瓷材料的蓄热室而进入高温（760℃～800℃）燃烧室，达高度净化后的高温气体通过另一蓄热室将其热量储存后低温（120℃～170℃）气体从烟囱排放。通过切换阀的开、关控制，蓄热-燃烧-蓄热轮换进行（每次约3分钟），净化达标经蓄热降温后的气体经烟囱排放。
蓄热式直接焚烧炉治理有机废气，分为三室和二室两类。消除滞留于蓄热室中未经焚烧的有机废气，可采用三室焚烧炉（如图1所示），其有三个蓄热室和二个燃烧室（配二套燃烧器）。
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虽然三室焚烧炉的VOCs挥发性有机物去除率很高（99%以上），但设备造价也较高。采用二室一反吹工艺（如图2所示），以反吹室代替一个蓄热室，可降低设备成本。当用户所在地的环保要求较高，且用户只要求运行成本低，而不需热量回收利用时，采用RTO技术比较理想（按成本控制可采用3室结构或2室加反吹箱结构）。燃烧温度控制在760℃～800℃，生成的NOx量很低，不会发生二次污染。
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1.2 蓄热式催化焚烧炉（RCO）工艺
与RTO相比，RCO的优点是燃烧温度低，一般为400℃～500℃，完全不存在生成NOx的二次污染问题，但缺点是需要增加两个催化剂床（内装催化剂）。催化剂的寿命远短于蓄热体，1～2年就需要更换，这不仅增加了运行费用，而且更换过程相当麻烦。
考虑到RCO的设备成本和运行费用，一般可采用二室加吹扫工艺（如图3所示）。
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1.3 换热式直接焚烧炉（PAI）工艺
换热式直接焚烧炉采用多台换热器逐级换热（不用蓄热室）来回收高温气体的热能，炉温一般为760℃。其工艺如图4所示。
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1.4 换热式催化焚烧法（PAC）
PAC工艺如图5所示。
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PAC工艺，是目前被普遍采用的有机废气治理方法，其突出的优点是燃烧温度较低，通常为300℃～450℃，一般采用电加热预热，用一台换热器来回收热能，以提高废气进入催化床的温度和降低净化气的排放温度。PAC工艺的关键是能利用有机废气中VOCs的燃烧热，提高催化床的入口温度，以降低能耗，即降低运行费用。为了达到低能耗运行，就需要有机废气中VOCs浓度达到4000～7000mg/Nm3，以供催化剂床的温升达120℃～150℃。其风量适应范围较大，设备无需太庞大。
当废气中的VOCs浓度<4000mg/Nm3，甚至在1000～2000mg/Nm3时，采用PAC工艺，运行费用会很高。
1.5 浓缩转轮—催化燃烧（或直燃）（RCW）工艺
在喷漆房等处常常会产生大风量（>80000Nm3/h）、低浓度（200mg/Nm3）的有机废气，如不经处理直接排放，就会危害大气环境。若选用PAC工艺，则运行费、设备费都较高；选用RTO、RCO和PAI工艺，设备费会很高。因此可选用吸附浓缩转轮。废气被吸附后，用1/15～1/5吸附气量的热空气来脱附RCW工艺，使VOCs浓度提高5～15倍后再进行催化焚烧净化治理（见图6），可大大降低设备费和运行费。
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若浓缩后，脱附气中VOCs浓度仍不符合采用PAC工艺的要求时，可采用RTO治理。
1.6 活性炭吸附—溶剂回收工艺
一些企业在生产过程中排出的有机废气中的VOCs浓度相当高，若采用吸附、脱附回收工艺，不仅可免除废气的排放，还可使溶剂回收再用。吸附、脱附回收工艺通常以活性炭为吸附剂，以蒸汽为脱附气，冷凝后油水分离，即可回收溶剂（见图7）。
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综合以上废气的治理方法，针对不同风量和不同VOCs浓度的有机废气，选择合适工艺的具体原则见下表。
废气治理工艺的适用范围和选择原则
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2 主要的无机废气治理工艺
目前，主要的无机废气是NOx、SO2和恶臭废气。
NOx的治理工艺主要有：（1）选择性催化还原法。关键是要选用高活性的催化剂及配置一套先进的控制设备。（2）非选择性催化还原法。（3）化学吸收法。（4）物理吸附法
SO2的治理工艺主要：（1）化学吸收法。（2）吸附回收法。分子筛吸附，利用SO2生产H2SO4。
国际上，通常列入恶臭类的组分有：三甲胺、硫化氢、甲硫醇、硫醚、二硫醚、乙醛和苯乙烯。以上组分包括无机物和有机物，无机物中有的属酸性物质，有的属碱性物质。
针对恶臭废气的组成和浓度，需采用不同的治理工艺：
（1）当废气中含有机物和无机物，且浓度较低时，可选用物理吸附法。
（2）当废气中只含有机物，且浓度较高时，可采用RTO或PAI工艺。因为恶臭废气要求高去除率，所以不应采用PAC或RCO工艺。
（3）当废气中只含无机物，且酸性、碱性兼有时，可采用三塔化学吸附法（见图8）。
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第一塔为冷却塔，废气进入后将蒸汽在此塔去除，并将废气冷却，以利吸收。第二塔为酸吸收塔，一般用稀盐酸除去NH3等碱性恶臭物质。第三塔为碱性塔，一般用NaOH，以除去酸性恶臭物质，如H2S等，要除去硫醚等较大分子的恶臭物质，需添加次氯酸钠等氯化物，以使硫醚等分解成易被NaOH吸收的硫化物。
总之，在选择废气治理设备前，必须了解清楚废气的主要参数以及用户的要求。这样，环境治理才能既满足用户要求，又真正做到造福人类。
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