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山東皓隆環(huán)境科技有限公司
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閱讀：1101發(fā)布時間：2022-4-20
沸石轉輪濃縮VOCs凈化技術是利用沸石分子篩吸附劑對排放廢氣中的VOCs進行吸附凈化的技術。沸石分子篩是結晶硅鋁酸鹽，以其規(guī)整的晶體結構、均勻一致的孔分布和可調變的表面性質在VOCs廢氣治理領域得到廣泛應用。沸石轉輪是大多數(shù)涂裝企業(yè)在治理VOCs過程中*的系統(tǒng)部件，主要用于大風量低濃度的VOCs廢氣富集。
1、沸石轉輪的工作原理
沸石轉輪面在物理區(qū)間被分為吸附區(qū)、脫附區(qū)、冷卻區(qū)域，各區(qū)域比例為10:1:1，分區(qū)圖下圖所示：
大風量低濃度的VOCs經過沸石轉輪后，由于分子之間的范德華力，VOCs被沸石微孔所吸附，凈化后的氣體可直接排至排氣筒。被吸附在沸石轉輪上的有機物再通過一小股180℃～200℃的溫度的氣體進行脫附。脫附出來的高濃度廢氣再送入其他設備進行處理，從而降低了末端處理設備的負荷，降低了運行能耗，被廣泛使用在噴涂行業(yè)、包裝行業(yè)、電子半導體行業(yè)。
2、吸附脫附性能及改善措施
轉輪按設定的速度轉動，實現(xiàn)了廢氣的循環(huán)吸附脫附。然而對于廢氣成分復雜，含有高沸點的有機物，往往180℃-200℃的溫度不足以將有機物脫附出來，這些高沸點有機物殘留在沸石的孔隙中，隨著時間的推移，殘留的累積量越來越多，可用于吸脫附的孔隙越來越少，最終導致轉輪出口有機物濃度偏高，排放不達標現(xiàn)象。因此，必須采取一定的措施，將高沸點組分從沸石中脫附出來，恢復轉輪的吸附容量。
無論是進口轉輪還是國產沸石轉輪，廠商一般會建議周期性對轉輪進行高溫再生。如：將脫附溫度設定為300℃，進行高溫再生。然而，高溫再生時轉輪處在一個高溫、高濃度的環(huán)境中，安全風險級別也非常高。常規(guī)做法是配備專業(yè)技術人員至現(xiàn)場操作、監(jiān)控高溫再生過程，并根據(jù)轉輪及系統(tǒng)相關實際運行數(shù)據(jù)以及實踐經驗，實時手動調整運行參數(shù)或采取應急措施。顯然，這樣的操作，效率低下，對專業(yè)技術人員的依賴程度較高。因此，將沸石濃縮轉輪手動高溫再生操作，轉換成自動程序控制，顯得尤為迫切。
3?高溫熱脫附控制邏輯設計
轉輪高溫熱脫附分兩種模式，分別為“在線式"和“離線式"。
“離線式"：高溫再生時，轉輪停止轉動，脫附入口溫度從200℃按一定的梯度逐步升溫至300℃。高溫脫附結束后，將轉輪再生干凈的區(qū)域轉至冷卻區(qū)，同時將含有高沸點的待脫附區(qū)域轉入脫附區(qū)。根據(jù)以上原則，并結合轉輪分區(qū)10:1:1的特點，可計算出轉輪待高溫再生區(qū)域送入轉輪再生區(qū)域所要的運轉時間。如：假設轉輪50HZ運行，轉1圈需要15min,因此從吸附區(qū)轉至脫附區(qū)，轉輪轉動1次理論所需要的時間為：15min/(10+1+1)×60s/min=75s。但為保證各區(qū)域均能*高溫再生，轉輪相鄰兩次高溫再生面足夠的搭接長度，同時兼顧轉輪脫附區(qū)隔板保溫厚度的影響，選取轉輪每次連續(xù)轉動時間為60s，此處稱為步長為60s。
轉輪高溫再生時，轉輪停止轉動，脫附入口按設定的溫升梯度進行升溫，直到300℃。每階段高溫再生過程中，通過轉輪進出口溫差，并輔助脫附出口廢氣濃度值以判別脫附效果。以此確定下個階段的起始條件。其控制邏輯圖如下所示：
T0:脫附入口初始再生溫度，220℃；
T1:設定脫附入口溫度；
T2:脫附出口溫度；
i:脫附升溫次數(shù)；
j:轉輪分區(qū)脫附次數(shù)；
T:脫附進出口溫差大于設定值后的延長時間；
ΔTs:脫附溫升梯度設置值；
ΔT(i):脫附進出口溫差。
離線式高溫熱脫附適合于非連續(xù)性生產型的企業(yè)，脫附過程可視化，可利用轉輪脫附出口的濃度變換趨勢對高溫脫附時長，脫附溫度進行動態(tài)控制，脫附效果干凈*。
“在線式"：轉輪連續(xù)低速運轉，脫附周期內，脫附溫度規(guī)律性脈沖變化。轉輪在每個扇區(qū)內，會經歷低溫到高溫再到低溫脫附的過程，屬于間歇性高溫再生。
在線式高溫熱脫附的優(yōu)點是，在沸石轉輪仍然處于吸附工作的同時，同步進行高溫脫附，對于連續(xù)型生產的企業(yè)，實現(xiàn)了非停機的狀態(tài)下，提高了轉輪的吸附容量，改善了轉輪的吸附性能，減少了污染物的排放。但也有明顯的缺點，無法非常直觀地表達再生效果。且只能在轉輪仍然有足夠的吸附容量情況下進行操作，否則容易造成轉輪吸附出口排放濃度超標。因此“在線式"在實際工程項目中應用較少。
4?安全連鎖控制設計
但無論是在線式還是離線式高溫熱脫附，安全連鎖及故障報警的設計仍然是整個控制系統(tǒng)設計的重點。安全連鎖控制應從硬件與軟件兩方面分別進行設計。
為保證轉輪的長期安全穩(wěn)定運行，硬件方面，從電氣控制系統(tǒng)設計出發(fā)，盡量減少轉輪停轉的可能性。因此，轉輪采用雙電源供電，即采用市電與UPS電源供電，當市電停電時，UPS的續(xù)航電池仍然能維持轉輪運行半小時以上；此外，轉輪減速機應配置雙驅動回路，即變頻器驅動與工頻驅動，變頻器驅動為實現(xiàn)工藝需求，調整轉輪轉速，當變頻器出現(xiàn)故障時，立即切換至工頻運行。以上兩種電氣配置的主要目是防止轉輪局部區(qū)域長期處于高溫狀態(tài)，避免出現(xiàn)轉輪悶燃情況發(fā)生。
轉輪減速機與轉輪本體的驅動一般采用皮帶或鏈條傳動，判斷轉輪的轉動除最直觀的判斷電機是否在正常運行外，更應關注轉輪本體的轉動的真實性，因為中間傳動部件皮帶或鏈條有可能出現(xiàn)打滑或斷裂情況，造成轉輪電機還在轉動時，轉輪實際已經停止轉動。為杜絕此類情況的發(fā)生，可利用控制軟件計算與編程功能，進行判別并實現(xiàn)相應的安全連鎖控制。
轉輪出廠時，圓周方向平均布置有數(shù)個檢知擋塊，檢知擋塊與轉輪一起轉動，當碰到限位開關時，限位開關會由閉合信號轉換成斷開信號。因此可根據(jù)轉輪轉速V以及檢知擋塊的數(shù)量n，確定限位開關的接通持續(xù)時間Toff(V,n)與斷開延時時間Ton(V,n),轉輪實際轉動過程中，限位開關的實際接通持續(xù)時間與實際斷開延時時間分別與Toff及Ton進行比較，以判斷轉輪實際的狀態(tài)。
對于“離線式"高溫再生過程中的安全連鎖因果關系規(guī)劃如下表：
附：不建議進入轉輪系統(tǒng)的VOCs
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