废气处理一般分为有机废气与无机废气的处理

废气处理一般分为有机废气与无机废气的处理，有机废气常用的方法是冷凝法、吸附法、吸收法、催化燃烧法 等无机的一般是采用喷淋法与水洗法 涂装废气处理方法的选择 选择有机废气的处理方法，总体上应考虑以下因素：有机污染物的类型及其浓度、有机废气的排气温度和排放 流量、颗粒物含量以及需要达到的污染物控制水平。 1 喷漆常温废气的处理 从上述介绍可以看出，来自喷漆室、晾置室、调漆间和面漆污水处理间的废气为低浓度、大流量的常温废气， 污染物的主要组成为芳香烃、醇醚类和酯类有机溶剂。对照 GB16297大气污染综合排放标准 ，这些废气的浓 度一般在排放限值以内，为应对标准中的排放速率要求，多数汽车厂采取高空排放的办法。这种办法虽然可以 满足目前的排放标准，但废气实质上是未经处理稀释排放，一条大型的车身涂装线每年排放的气体污染物总量 可能高达数百吨，对大气造成的危害非常严重。 为从根本上减少废气污染物的排放，可以联合利用几种废气处理方法进行处理，但大风量的废气处理成本很 高。目前，国外较为成熟的方法是，先将有机废气浓缩（用吸附-脱附转轮将总量浓缩 15 倍左右） ，以减少需处 理的有机废气总量，再采用破坏性方法对浓缩的废气进行处理。国内也有类似的方法，先采用吸附法（活性碳 或沸石作吸附剂）对低浓度、常温喷漆废气进行吸附，用高温气体脱附，浓缩的废气采用催化燃烧或蓄热式热 力燃烧的方法进行处理。低浓度、常温喷漆废气的生物处理方法正在研发之中，国内现阶段的技术尚不成熟， 但值得关注。为真正减少涂装废气公害，还需从源头上解决问题，如采用静电旋杯等手段提高涂料的利用率、 发展水性涂料等环保涂料等。 2 烘干废气处理 烘干废气属于中、高浓度的高温废气，适合采用燃烧的方法处理。燃烧反应都有 3 个重要参数：时间、温度、 扰动，也即燃烧 3T 条件。废气处理的效率实质上是燃烧反应的充分程度，取决于燃烧反应的 3T 条件控制。 RTO 可以控制燃烧温度（820900）和逗留时间（1.01.2s） ，并保证必要的扰动（空气与有机物充分混合） ， 有机废气的处理效率可达 99%，并且废热回收率高，运行能耗较低。日本及国内的多数日资汽车厂通常采用 RTO 对烘干（底漆、中涂、面漆烘干）废气进行集中处理。例如，东风日产乘用车公司花都涂装线采用 RTO 集 中处理涂装烘干废气效果很好，完全满足排放法规要求。但由于 RTO 废气处理设备一次性投资较高，用于废气 流量较小的废气处理时不经济。 对于新建涂装生产线，欧美汽车生产厂首选 TAR 烘干炉。例如，由德国杜尔公司承建的奇瑞汽车有限公司涂 装二线采用 TAR 烘干炉，涂装废气处理与节能的效果均较好。燃气（或烯油）烘干炉本身就需要通过燃烧供热， 特别适合废气燃烧热回收，为提高热效率，设计采用多级热回收，最后一级热回收可以用作烘干炉的新风预热 或风幕风加热。TAR 烘干炉的废气处理与热利用效率均较高，但目前引进的 TAR 烘干炉成本较高，国产的 TAR 烘干炉性能不太稳定，笔者建议加强国产 TAR 烘干炉的研发，在新建涂装线中推广应用国产 TAR 烘干炉。 国内的许多涂装线采用了一种与 TAR 相近的做法，将烘干废气作助燃空气引到燃烧室中燃烧，即烘干加热与废 气燃烧“四元体” 。这种“ 四元体 ”对废气处理有一定效果，但实践证明，这种废气处理方式效果不充分，处理后的 废气经常不达标，原因是废气没有经过预热，燃烧室的温度不够，所以应改进现行的“四元体”结构，保证废气 处理效率，并提高热效率。 对于已建成的涂装生产线，需增加废气处理设备时，可采用催化燃烧系统和蓄热式热力燃烧系统。催化燃烧 系统投资小、燃烧能耗低。 一般来说，采用把/铂作为催化剂可将氧化大多数有机废气的温度降到 315左右。催化燃烧系统可以用于一 般的烘干废气处理，特别适用于烘干电源采用电加热的场合，存在的问题是如何避免催化剂中毒失效。从一些 用户的使用经验来看，对一般的面漆烘干废气，通过增加废气过滤等措施，可以保证催化剂的寿命为 35 年； 电泳漆烘干废气容易造成催化剂中毒，所以电泳漆烘干废气的处理应慎重采用催化燃烧方式。在东风商用车车 身涂装线的废气处理改造过程中，电泳底漆烘干废气采用 RTO 法处理、面漆烘干废气采用催化燃烧方式处理， 使用效果良好。 油漆废气处理主要含苯类的废气 等离子虽然有一定的效果 ，但是用在那种高浓度环境是达不到国家排放要求的，目前唯一的办法 就是根据具体情况设置专门的装置。 用微生物过滤。一般可以去除 80%以上 喷漆工艺广泛应用于机械、电气设备、家电、汽车、船舶、家具等行业。喷漆原料涂料由不挥 发份和挥发份组成,不挥发份包括成膜物质和辅助成膜物质,挥发份指溶剂和稀释剂。喷漆废气中的 有机气体来自溶剂和稀释剂的挥发,有机溶剂不会随油漆附着在喷漆物表面,在喷漆和固化过程将全 部释放形成有机废气。 喷漆废气中漆雾颗粒微小、粘度大,易粘附物质表面,净化有机废气前必须去除漆雾。传统的漆雾去 除方法一般采用水洗式喷漆室,该方法净化效率低,无法达到前处理要求。通过实验及工程实践表明, 雾化洗涤超细过滤工艺去除漆雾效果显著,效率高达 99%以上。 典型案例某装饰材料有限公司 尾气组成：甲苯、二甲苯、乙酯、丁酯、异丙醇等 尾气量：45000Nm3/h（四台印刷机） 尾气浓度：13.9g/ m 3 尾气温度：60 尾气压力：常压 装置运行效果分析：每小时溶剂排放量约 625 公斤，实际可回收溶剂 450 公斤/小时。对活性碳纤 维回收装置的进出口气进行了测试，进入系统的甲苯回收率达 99.3，二甲苯回收率达 99.0。 经济效益分析： 装置投资为 350 万元，该厂每小时排放甲苯、二甲苯、乙酯、丁酯、异丙醇等溶剂约 625 公斤， 有机溶剂回收装置每小时实际可以回收溶剂 450 公斤。实际回收效率 72，每年运行 300 天，每 天运行 10 小时，混合溶剂按 8000 元/吨计算，年回收效益为 1080 万元，扣除运行费用 310 万元， 年回收净效益 767.5 万元。 喷漆涂装作业中涂料和溶剂雾化后形成的二相悬浮物逸散到周围的空气中，污染了空气。对被污 染空气中的漆雾的收集和分离时提高喷漆质量、改善喷漆环境、达到环保排放要求的主要方法。 小型喷漆处理装置（以下简称水帘机）是提供喷漆作业的专用环保设备，其作用是将喷漆过程中 产生的喷雾限制在一定的区域内，并得到处理。目前水帘机中所设置的喷雾处理装置仅能处理喷 雾中的树脂成分，对于其中的溶剂蒸汽，则不能得到处理，仍然要排入大气中造成污染，所以需 要另设专门的废气处理装置来处理。 油漆类喷涂废气，主要由 2 部分组成，一是液态的漆雾，二是气态的 VOC。对于液态漆雾，采用 喷淋等湿法除尘，均有一定效果（油漆进入水体后要考虑废水处理），但对不溶水的 VOC，工业 成熟技术应该还是“活性炭吸附”； 将旋流板吸收塔安装在厂区原有水池上方，每只塔体内安装无堵塞喷头 2 只，且可实现在线检修， 所有喷头均可迅速拆卸。塔体采用空塔或旋流板喷淋装置，在塔内流速为 3 米/秒左右的空塔流速 下，选择合适的液气比，保证了足够的液气比对有机废气的吸收。 吸收塔出口烟气连接至现有雨水排水口。原有排风口安装检查门，可对原有水池内的情况进行观 察，在正常情况下，检查门关闭，所有油漆废气经过喷淋吸收处理后直接排入雨水口，可实现完 全密闭循环，极大的改善现有厂区环境。在下雨以及特殊原因时，可以选择开启检查门排气，相 当于原有排气流程不变。 在厂区原有水沟旁新建集水坑一座，水坑上方安装循环水泵，底漆废气、粉尘、面漆废气均由此 循环水母管提供水源进行喷淋吸收。喷头选择无堵塞不锈钢喷头，流量大，通径大，不易堵塞。 喷淋后的循环水流入水沟，经过过滤网后流入集水坑中，循环使用，极大的节约了水耗。 水帘机侧吸收塔安装在现有面漆排风口（室外）处，并与水帘机烟气联通，即所有水帘机风与焊 接废气合并，一同进入吸收塔。所有喷淋管道、阀门均采用 UPVC 管材。 吸收塔里面装有喷淋装置，所有喷头均选择无堵塞型喷头，且所有喷淋管实现法兰连接，可在线 更换拆除清理。新增集水池一座，新增水泵两台。所有喷淋管道、阀门均采用 UPVC 管材。加装 风门闸板，可实现旁路排放。 经过旋流板后的烟气进入干式过滤器，过滤掉多余的水分后，进入活性炭净化器。脱除不溶解于 水的有机气体后，由引风机达标排放。详见工艺流程图 活性炭净化器：产品采用优质活性碳粉和辅助材料制成规格为 100mm*100mm*100mm 的蜂窝状活 性碳，成为一种新型吸附性强的过滤材料，目前已经大量应用在高浓度、大风量的各类有机废气 净化系统中。被处理废气在通过蜂窝活性炭方孔时能充分与活性碳广泛接触，风阻系数小，具有 优良的吸附、脱附性能和气体动力学性能，可广泛用于净化处理含有甲苯、二甲苯、苯类、酚类、 酯类、醛类等有机气体、恶臭味气体和含有微量重金属的各类气体。采用蜂窝状活性碳的环保设 备废气处理净化率高，吸附床体积小，设备阻力低，能够降低运行成本，净化后的气体完全满足 环保排放要求。 油漆废气治理技术 一、国内外研究现状和发展趋势 有机废气种类繁多，来源广泛，治理难度大，一次性投资和操作费用高，基本上无回收利用 价值。成分复杂的有机废气则更加难以净化、分离和回收。 挥发性有机化合物(VOCs)作为有机化合物主要分支，是指在常温下饱和蒸气压大于 70Pa、常 压下沸点在 260以内的有机化合物。从环境监测角度来讲，指以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃 类检出物的总称，包括烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类化合物。VOCs 种类繁多，分布 面广，根据部分国外主要环境优先污染物名录，VOCs 占 80以上。日本 1974l985 年环境普查 表明，在检出的化学毒物中，卤代烃类最多共 52 种，一般烃类次之共 43 种，含氮有机物（主要 是硝基苯和苯胺类化合物）共 40 种，以上三类占总检出毒物的 70。VOCs 污染严重，与 NOx、C nHm 在阳光作用下发生光化学反应，吸收地表红外辐射引起温室效应；破坏臭氧层形成臭 氧空洞，引起人体致癌和动植物中毒。 随着 VOCs 污染范围的不断扩大和人们对其危害的逐步认识， 1979 年联合国欧洲经济委员会 在日内瓦召开跨国大气污染会议，重点讨论了 VOCs 控制问题，1991 年 11 月通过了VOCs 跨国 大气污染议定书，要求签字国以 1988 年 VOCs 排放量为基准，到 1999 年每年削减 30；1990 年，美国修订了清洁空气法（CAA），要求到 2000 年将 VOCs 的排放量减少 70。为此，开发 VOCs 替代产品，寻找 VOCs 控制最优技术已成为解决 VOCs 污染的必由之路。 随着世界各国对 VOC 污染的日益重视和环保法规不断严格 VOC 的排放标准，其治理技术亦 在逐渐改进和完善。 （一）有机废气治理技术 早在 1925 年欧洲就开发出固定床活性碳吸附装置，1958 年日本也开始使用该项技术。这是一 种非常经典、成熟的方法，可用于治理任何浓度的常温有机废气，但处理低浓度、大风量有机废 气时，设备庞大，不经济。对于排气温度较高的高浓度有机废气的治理，首先由美国于 1950 年开 发成功以天然气为燃料的直接燃烧技术。1965 年日本与美国合作，将该项技术引入日本。该法需 将有机废气加热到 760，方可将有机溶剂氧化分解为无害的 CO2 和 H2O，其缺点是燃料费高， 故在欧美等天然气便宜的地区应用广泛。后来人们开发出催化燃烧技术，由于催化剂的作用可在 300350的低温下将有机溶剂氧化分解，因此大大降低了燃料费并且产生的 NOx 量非常少。其 缺点是需对废气中易引起催化剂中毒的物质和粉尘进行前处理，另外，在催化燃烧装置中使用的 热交换器换热效率较低，约在 50。为了提高热效率，降低运行成本，美国于 1975 年开发出换热 效率在 90以上的蓄热式燃烧装置。由于其运行费用的降低，因此，可用于治理中等浓度有机废 气。随后欧洲也开展了该项技术的开发。日本针对美国蓄热燃烧方式又开发出催化燃烧装置的改 良型蓄热催化氧化方法，并于 1977 年由日铁化工机首先售出产品。该产品可较经济地对高、 中浓度的、温度较高的有机废气进行治理。 总体而言，按照处理的方法，有机废气处理的方法主要有两类：一类是回收法，另一类是消 除法。回收法主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术，回收法是通过物理方法，用温度、 压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离 VOC 的。消除法有热氧化、催化燃烧、生物氧 化及集成技术；消除法主要是通过化学或生化反应，用热、催化剂和微生物将有机物转变成为 CO2 和水。 1、回收技术 （1）炭吸附法 炭吸附是目前最广泛使用的回收技术，其原理是利用吸附剂（粒状活性炭和活性炭纤维）的 多孔结构，将废气中的 VOC 捕获。将含 VOC 的有机废气通过活性炭床，其中的 VOC 被吸附剂 吸附，废气得到净化，而排入大气。 当炭吸附达到饱和后，对饱和的炭床进行脱附再生；通入水蒸汽加热炭层，VOC 被吹脱放出， 并与水蒸汽形成蒸汽混合物，一起离开炭吸附床，用冷凝器冷却蒸汽混合物，使蒸汽冷凝为液体。 若 VOC 为水溶性的，则用精馏将液体混合物提纯；若为水不溶性，则用沉析器直接回收 VOC。 因涂料中所用的“ 三苯” 与水互不相溶，故可以直接回收。 炭吸附技术主要用于废气中组分比较简单、有机物回收利用价值较高的情况，其废气处理设 备的尺寸和费用正比于气体中 VOC 的数量，却相对独立于废气流量；因此，炭吸附床更倾向于稀 的大气量物流，一般用于 VOC 浓度小于 5000PPM 的情况。适于喷漆、印刷和粘合剂等温度不高， 湿度不大，排气量较大的场合，尤其对含卤化物的净化回收更为有效。 （2）冷凝法 冷凝法是最简单的回收技术，将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度，使有机物冷凝变 成液滴，从废气中分离出来，直接回收。但这种情况下，离开冷凝器的排放气中仍含有相当高浓 度的 VOC，不能满足环境排放标准。要获得高的回收率，系统需要很高的压力和很低的温度，设 备费用显著地增加。 冷凝法主要用于高沸点和高浓度的 VOC 回收，适用的浓度范围为5(体积)。 （3）膜分离技术 膜分离系统是一种高效的新型分离技术，其流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染。 膜分离技术的基础就是使用对有机物具有选择渗透性的聚合物膜，该膜对有机蒸气较空气更 易于渗透 10100 倍，从而实现有机物的分离。 最简单的膜分离为单级膜分离系统，直接使压缩气体通过膜表面，实现 VOC 的分离，但单级 膜因分离程度很低，难以达到分离要求，而多级膜分离系统则会大大增加设备投资。 MTR 开发了一种新型的集成膜系统，仅使用单级膜，就可以大大提高回收率，并降低系统的 费用。 该技术结合压缩冷凝和膜分离两种技术的特点，来集成实现分离。用压缩机先将进料气提高 到一定压力，然后将进料气送到冷却器冷凝，使部分 VOC 冷凝下来，冷凝液直接放入储罐。离开 冷凝器的非凝气体仍含相当数量的有机物，并具有很高的压力，可以作为膜渗透的驱动力，使膜 分离不再需要附加的动力。将非凝气送到膜系统，有机选择渗透膜将气体分成两股物流，脱除了 VOC 的未渗透侧的净化气被排放；渗透物流为富集了有机物的蒸汽，该渗透物流循环到压缩机的 进口。系统通常可以从进料气中移出 VOC 达 99以上，并使排放气中的 VOC 达到环保排放标准。 该系统的特点是末渗透物流的浓度独立于进料气的浓度，该浓度由冷凝器的压力和温度决定。 （4）变压吸附技术 该技术利用吸附剂在一定压力下，先吸附有机物。当吸附剂吸附饱和后，进行吸附剂的再生。 再生不是利用蒸汽，而是通过压力变换来将有机物脱附。当压力降低时，有机物从吸附剂表面脱 附放出。其特点是无污染物，回收效率高，可以回收反应性有机物。但是该技术操作费用较高， 吸附需要加压，脱附需要减压，环保中应用较少。 回收技术的适用范围： 粒状活性炭主要用于脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯 类等的回收。常见的有：苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、醋酸 乙酯等，活性炭纤维吸附则可回收苯乙烯和丙烯晴等反应性单体，但费用较粒状活性炭吸附要高 的多。吸附法已广泛用在喷漆行业的“三苯” 、醋酸乙酯、制鞋行业的 “三苯”，印刷行业的甲苯、 醋酸乙酯、电子行业的二氯甲烷和三氯乙烷的回收。炭吸附法要求废气中的 VOC 不能超过 5000PPM，并且湿度不能50；当浓度5000PPM 时，则需在吸附前稀释，对部分酮、醛、酯 等含活性的物质不适用，该类 VOC 会与活性炭或在活性炭表面发生反应，堵塞炭孔，使活性炭失 活。 冷凝法对高沸点的有机物效果较好，对中等和高挥发的有机物回收效果不好，该法适合 VOC 浓度5的情况，回收率不高。而大部分废气中均存在水分，温度低于 0时会结冰，降低系统 的可靠性，故很少单独使用。 膜分离方法适合于处理较浓的物流，即 0.1VOC 浓度10，膜系统的费用与进口流速 成正比，与浓度则关系不大。它适于高浓度、高价值的有机物回收，其设备费用较高。 工业上已经从聚烯烃装置的冲洗气中回收烯烃单体和氦气。在环保领域，从加油站回收碳氢 化合物；从制冷设备、气雾剂及泡沫塑料的生产和使用过程中回收 CFC，从 PVC 加工中回收氯乙 烯单体。此技术非常有前途，随着新高效膜的出现和系统造价的降低，它会成为一种重要的回收 手段。 2、消除技术 （1）热氧化 热氧化系统就是火焰氧化器，通过燃烧来消除有机物的，其操作温度高达 7001,000。 这样不可避免地具有高的燃料费用，为降低燃料费用，需要回收离开氧化器的排放气中的热量。 回收热量有两种方式，传统的间壁式换热和新的非稳态蓄热换热技术。 间壁式热氧化是用列管或板式间壁换热器来捕获净化排放气的热量，它可以回收 4070 的热能，并用回收的热量来预热进入氧化系统的有机废气。预热后的废气再通过火焰来达到氧化 温度，进行净化，间壁换热的缺点是热回收效率不高。 蓄热式热氧化（简称 RTO）回收热量采用一种新的非稳态热传递方式。主要原理是：有机废 气和净化后的排放气交替循环，通过多次不断地改变流向，来最大限度地捕获热量，蓄热系统提 供了极高的热能回收。 在某个循环周期内，含 VOC 的有机废气进入 RTO 系统，首先进入耐火蓄热床层 1（该床层 已被前一个循环的净化气加热），废气从床层 1 吸收热能使温度升高，然后进入氧化室；VOC 在 氧化室内被氧化成 CO2 和 H2O，废气得到净化；氧化后的高温净化气离开燃烧室，进入另一个冷 的蓄热床层 2，该床从净化排放气中吸收热量，并储存起来(用来预热下一个循环的进入系统的有 机废气)，并使净化排放气的温度降低。此过程进行到一定时间，气体流动方向被逆转、有机废气 从床层 2 进入系统。此循环不断地吸收和放出热量，作为热阱的蓄热床也不断地以进口和出口的 操作方式改变，产生了高效热能回收，热回收率可高达 95，VOC 的消除率可达 99。 （2）催化燃烧 催化燃烧是一种类似热氧化的方式来处理 VOC 的，它净化有机物是用铂、钯等贵金属催化剂 及过渡金属氧化物催化剂来代替火焰，操作温度较热氧化低一半，通常为 250500。由于温 度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，大大地降低设备费用和操作费用。与热氧化 相似，系统仍可分为间壁式和蓄热式两类热量回收方式。 间壁式催化燃烧是在催化床后设一个换热器，该换热器在降低排放气温度的同时，也预热含 VOC 的有机废气，其热回收达 6075。该类氧化器早已用于工业过程。 蓄热催化燃烧（简称为 RCO）是一种新的催化技术。它具有 RTO 高效回收能量的特点和催 化反应的低温操作及能量有效性的优点，将催化剂置于蓄热材料的顶部，来使净化达到最优，其 热回收率高达 9598。 RCO 系统性能的关键是使用专用的催化剂，浸渍在鞍状或是蜂窝状陶瓷上的贵金属或过渡金 属催化剂，允许氧化发生在 RTO 系统温度的一半，既降低了燃料消耗，又降低了设备造价。 现在，有的国家已经开始使用 RCO 技术进行有机废气的消除处理，很多 RTO 设备已开始转 变成 RCO，这样可以削减操作费用达 3375，并增加排放气流量达 2040。 （3）集成技术（炭吸附催化氧化） 对于大流量、低浓度的有机废气，单一使用上述方法处理费用太高，不经济。利用炭吸附具 有处理低浓度和大气量的优势，先用活性炭捕获废气中的有机物，然后用小得多流量的热空气来 脱附，这样可使 VOC 富集 1015 倍，大大地减少了处理废气的体积，使后处理设备的规模也大 幅度地降低。把浓缩后的气体送到催化燃烧装置中，利用催化燃烧适于处理较高浓度的特点来消 除 VOC。催化燃烧放出的热量可以通过间壁换热器，来预热进入炭吸附床的脱附气，降低系统的 能量需要量。 该技术利用炭吸附处理低浓度和大气量的持点，又利用催化床处理适中流量、高浓度的优势， 形成一种非常有效的集成技术。国内也已开始利用此技术，用于喷漆、印刷和制鞋等排放大流量、 低浓度有机废气行业的治理。 消除技术的使用范围： （1）热氧化 热氧化系统在 7001000下操作，适于流量为 200050,000m3/h，VOC 浓度为 1002000PPM 的情况。 间壁式较蓄热式的优点是，用简单的金属换热器来捕获热量，仅在几分钟即达到所需的操作 条件，最适于循环操作。 蓄热热氧化具有非常高的氧化温度，可以处理难以热分解的有机物，该系统 9899的 VOC 消除率是很常见的。热回收效率为 8595。仅需少量或不需燃料即可运行，特别是对具 有相对低 VOC 含量的气体，它们比间壁热氧化费用更低。 热氧化的缺点是：在高温燃烧中产生了 NOx，它也为危险排放物，需要进一步治理；较 慢的热反应；不能满意地处理卤化物，必需加后处理装置洗涤塔，来处理酸性气体；进气浓 度不能25LEL；高的设备投资费用。 （2）催化氧化 催化氧化是在比热氧化低的温度下进行，通常为 250500，其处理能力为 200020,000 m3/h，适于 VOC 浓度为 1002000 PPM，其消除效率高达 95以上。低的操作温度结合间壁换 热器，可以降低启动所需的燃料。 催化燃烧较热氧化有几个优点：反应温度较热氧化低一半，节省了燃料；停留时间短， 降低了设备尺寸；由于燃料减少，生成的 CO 也少， CO 和 VOC 一起被转换；较热氧化系统 需更少的启动和冷却时间；低的操作温度，排除了 NOx 的生成；因温度降低，允许使用标准 材料来代替昂贵的特殊材料，RCO 系统的整个机械寿命将增加。 催化氧化也有不足：催化剂易被重金属或颗粒覆盖而失活；处理卤化物和硫化物时，会 产生酸性气体，需用洗涤塔进一步处理；废催化剂如不能循环使用，也要处理；进气浓度不 能25。 （3）集成技术（炭吸附催化燃烧） 炭吸附进行 VOC 回收已广泛用于喷漆、印刷和电子工业等行业，消除率可达 9095， 但对低浓度废气，从经济上考虑，回收不经济，故采用消除技术。 集成技术的优点就是用较低的费用来处理低浓度、大气量的废气，通过浓缩废气，降低了需 处理废气的体积，用较小体积的催化燃烧氧化器来处理大流量的废气，降低设备费用和操作费用。 该法也有不足，此技术均不适合废气中含有高活性、易反应的 VOC 和相对湿度大于 50的 情况，对含卤化合物的废气仍需使用后处理设备。 由此可见，上述各种方法各有其优缺点和适用对象，现对其中几种常用方法的优缺点汇总比 较如下。 治理方法 主要优点 主要缺点 TO 1. 净化效率高 2. 可净化各种有机废气，不需要预 处理，不稳定因素少，可靠性高 3. 在废气浓度高、设计合理的条件 下，可回用热能 1. 处理温度高，能耗大 2. 存在二次污染 3. 燃烧装置、燃烧室、热回收装置造价高，维修较 难 4. 处理大流量、低浓度废气能耗过大，运行费用高 热 力 燃 烧 法 RTO 1. 具有 TO 的各项优点，但对复杂的 有机废气需要预处理 2. 能耗远低于 TO，可处理大流量低 浓度废气 1. 处理温度比 TO 低，但仍较高，因而仍有少量二次污 染 2. 造价较高 3. 占地面积大 CO 1. 净化效率高，无二次污染 2. 能耗较低，在相同条件下约比 TO 低 50%，因而运行费用低 1. 用电能预热时，不能处理低浓度废气 2. 催化剂成本高，且有使用寿命限制 3. 复杂废气需预处理 催 化 燃 烧 法 RCO 1. 净化效率高，无二次污染 2. 在各种燃烧法中能耗最低，废气 浓度在 1-1.5g/m3 时即能无耗运行 3. 能处理各种有机废气 1. 整体式占地面积小，但维修困难 2. 分体式占地面积大 3. 整体式不宜用于高浓度（4g/m3），否则催化床会超 温 4. 复杂废气需预处理 吸附法 1. 可净化大流量低浓度废气 2. 对单一品种废气可回收溶剂 3. 运行费用较低 1. 吸附剂需补充和再生 2. 对温度较高废气需先行冷却 3. 复杂废气需预处理 4. 管理不便 5. 存在二次污染 6. 安全性差 吸收法 1. 对亲水性溶剂蒸汽用水作吸附剂 时，设备费用低，运行费低，安全 2. 可用油、酯等吸收苯类废气，净化 率高 3. 适用于大流量低浓度废气 1. 用水作吸附剂时，需要对产生的废水进行处理 2. 吸收、脱吸控制管理复杂 （二）低浓度、大风量有机废气的治理技术 在使用有机溶剂的行业中，象汽车涂装、印刷等工业排放的有机废气，其特点是有机溶剂浓 度低、风量大，若采用上述方法都将使用庞大的设备，耗用大量经费。目前世界上对这类低浓度、 大风量的有机废气，主要采用下面几种方法进行治理。 （1）蜂窝轮式浓缩系统 这种系统于 19771979 年由日本开发成功，瑞典的 Munter、Zeol 公司也于 19851986 年开 发成功并销售。1990 年左右随着对有机溶剂排放实行更严格的总量控制后，欧美地区也从日本引 进该技术，其市场急剧扩大。该系统采用蜂窝轮，连续不断地将低浓度、大风量的排气中的有机 溶剂吸附、分离。然后，再用小风量的热风脱附得到高浓度、小风量的含有机溶剂气体。浓缩后 的气体再与小型的催化燃烧或活性炭回收装置组合，构成经济的处理系统。该系统的关键部件是 一圆筒形吸附轮，其是由活性炭或疏水性沸石加工成波纹状，再卷制形成蜂窝构造。整个蜂窝轮 分为吸附区和再生区，工作中以非常低的速度连续转动，含有机溶剂的废气通过吸附区时有机溶 剂被吸附，净化气体排出。轮子吸附的有机溶剂，随着轮的转动被送到再生区，由 120140的 热风加热脱附，随热风排出。由于脱附风量远小于吸附风量，因此脱附后气体中的有机溶剂浓度 可以增加 1020 倍。脱附后的排气只要用吸附风量十几分之一的装置就可以进行处理了。该系统 体积小，费用低，在国外已成为治理低浓度、大风量有机废气的首选方法，并得到广泛应用。但 其引进价格昂贵，在我国推广经济上难以承受。国内有的研究单位取其净化工艺的优点，将主要 设备进行改造使之适用我国。如研究采取了以数个填充了蜂窝状活性炭的固定吸附浓缩装置，取 代蜂窝轮浓缩装置的办法，通过数个固定床之间的吸附，脱附过程切换，完成蜂窝轮转动所起的 作用。因这种方法没有转动部件，不存在动密封问题，所以设备制造简单，维修方便，价格便宜 并发挥了原工艺中浓缩作用的优点。在邮电部邮票印制局引进法国六色印刷机废气治理中，采用 该工艺设备完成了处理风量 2100030000 m3h 规模的微机全自动控制工业试验，通过 2 年的运 行考验，取得满意结果。为我国治理低浓度、大风量有机废气提供了一种适用的方法。 （2）液体吸收法 该法是通过有机废气与液体吸收剂接触，使其中的有机溶剂被吸收剂所吸收，再经解吸，将 有机溶剂除去或回收，井使吸收剂获得再生重复利用。由于工艺中可选用比吸附，催化燃烧装置 处理气体能力大数倍的塔式吸收设备，因而设备的体积可做得小很多，设备费也低。但很难找到 理想吸收剂，原因是有机溶剂一般都属非极性物质，它们与极性的水分子之间将产生互相排斥作 用而难以溶解，而对有机溶剂溶解度较大的油类或芳烃萃取剂，一般价格较高，有些还有异味。 国内曾有人研究在水中添加表面活性剂等活性组分的办法，来提高对有机溶剂的溶解度。研究表 明，以这种吸收剂来处理含苯喷漆尾气是可行的，但这一实验室研究结果未得到推广应用，这可 能与吸收容量很有限的吸收剂的再生问题尚未解决有关。国内前些年使用以柴油等油类及芳烃萃 取剂为吸收液的有机废气吸收装置，曾在工业上有些应用实例，但都因吸收剂本身损耗大造成运 行成本高或饱和后的吸收剂无法处理而下马。液体吸收法在国外使用也很少，报导亦不多。曾见 有关日本印刷厂使用液体吸收法的报导，使用的吸收剂是含有催化剂的液体，使用结果运转费用 较低，但有待进一步提高效率。由于液体吸收尚存在诸多问题有待解决，使其应用受到限制。 （3）生物处理法 生物脱臭从 20 世纪 4050 年代开始就在德国和美国开发成功。在日本也在 1970 年左右开始 进行土壤脱臭法和活性污泥脱臭法的研究，并已开发出各种装置，得到实际应用。该方法是由微 生物将有机溶剂分解。因耗能非常低，运转费也很便宜而受到人们重视，特别是在欧洲，以德国 为中心进行技术开发，应用实例逐渐增多。其缺点是对各种有机溶剂具有选择性，使其应用领域 受到限制。目前，已在废水处理厂、饲料加工厂等场合，用于硫化氢、低分子醛类、乙醇及有机 酸等极性物质的脱臭。用于彩色胶卷乳剂涂布干燥过程中产生的甲醇、乙酸乙酯的治理也取得很 好效果。用于处理非亲水性的甲苯、二甲苯等芳香族化合物的生物处理技术也已开发成功。该方 法与其它方法相比，占地面积大是其另缺点。 （4）其它方法 除上述 3 种已经工业化的方法外，还有 2 种尚处于实验室研究阶段。 a) 固体膜分离净化法 该法是用膜分离来净化有机废气，气体的膜分离过程是利用被分离组分对膜的渗透性能差异 实现的。国内科学家已进行了以管式硅橡胶膜分离处理含苯废气的研究，测定出二甲苯对空气的 分离因子，井推导出分离因子与流过管式膜分离器的气体雷诺数关系。利用膜分离方法将低浓度 有机废气富集，然后加以回收或以催化燃烧方法处理的研究，目前处于实验室研究阶段。研究结 果表明，对甲苯、二甲苯的脱除，净化率可达到 90，浓缩比可达 1020 倍，可大大降低处理低 浓度、大风量苯系物废气成本。故膜分离技术用于低浓度、大风量含苯系物废气处理不失为一种 经济有效的新途径。 b) 光催化氧化技术 国外科学家利用臭氧作为辅助氧化剂，进行了光催化氧化苯的研究，以及各种光催化氧化反 应为补偿技术的治理含苯、甲苯、二甲苯、乙基苯废气的研究。研究表明，光催化氧化反应同活 性炭吸附、催化燃烧法等补偿技术相比，具有经济潜力。 治理低浓度、大风量有机废气，无论采用哪种方法，耗用资金都较高。相比之下，目前较经 济有效、应用最广的是活性炭吸附浓缩与催化燃烧组合法或活性炭吸附浓缩与活性炭回收有机溶 剂组合法。固体膜分离法尚处在实验室研究阶段。生物处理法因其耗能低、运转费便宜，受到各 国重视，工业应用实例和应用领域在不断扩大，是一种很有应用前景的技术。 有鉴于此，针对低浓度、大风量有机废气的治理问题，杭州西子环保设备厂于 1988 年开发研 制了蓄热式（换向型）催化燃烧器。该燃烧器采用了整体结构，经过两年的努力于 1990 年获得成 功。1991 年经浙江省科委鉴定后被评为省级新产品，并获得国家专利，1992 年被评为国家级重点 新产品，1996 年获得国家环保局环境保护最佳实用技术（A 类）。该燃烧器采用陶瓷作为蓄热材 料，在相对表面积达到 150200m 2/m3 时，换热效率为 9095，远远超过间壁式（列管式或板 式）的换热效率，因而能耗明显降低。当废气浓度达到 11.5g/m 3 时，即可无耗运行，故运行成 本极低。基本上而言，这是一种技术先进、结构新颖、高净化率、低能耗的 VOC 污染治理设备。 但是整体式 RCO 也存在一些重大的缺点，其中换向时余气未能得到治理是换向型设备的共有问题， 另外，维修也比较困难，在废气连续浓度高于 4 g/m3 时，催化床温度会升到 600700，如果长 时间在高温下工作，对催化剂的寿命会有影响。此外，设备自重较大，也是其缺点。为解决整体 式结构所存在的问题，该厂也相继成功开发了分体结构的催化净化器，（该产品 2002 年经浙江省 科技厅鉴定）从而较好地解决了废气浓度高低波动时燃烧器的适应性问题，如废气浓度较高（超 过 3 g/m3）时，可在上部空间将热气体引出排放或回用，这一点是整体式 RCO 难以做到的，此外， 分体式结构的维修、更换催化剂和电热管也比整体式方便，而且也较好地解决了换向时的余气治 理问题。但设备的占地面积大，主机的占地面积几乎增加一倍，造价也高，控制也较复杂。 涂装废气处理方法选择技巧 选择有机废气的处理方法，总体上应考虑以下因素：有机污染物的类型及其浓度、有机废气 的排气温度和排放流量、颗粒物含量以及需要达到的污染物控制水平。 1、喷漆常温废气的处理 来自喷漆室、晾置室、调漆间和面漆污水处理间的废气为低浓度、大流量的常温废气，污染 物的主要组成为芳香烃、醇醚类和酯类有机溶剂。对照 GB16297大气污染综合排放标准，这 些废气的浓度一般在排放限值以内，为应对标准中的排放速率要求，多数汽车厂采取高空排放的 办法。这种办法虽然可以满足目前的排放标准，但废气实质上是未经处理稀释排放，一条大型的 车身涂装线每年排放的气体污染物总量可能高达数百吨，对大气造成的危害非常严重。 为从根本上减少废气污染物的排放，可以联合利用几种废气处理方法进行处理，但大风量的 废气处理成本很高。目前，国外较为成熟的方法是，先将有机废气浓缩（用吸附脱附转轮将总 量浓缩 15 倍左右），以减少需处理的有机废气总量，再采用破坏性方法对浓缩的废气进行处理。 国内也有类似的方法，先采用吸附法（活性碳或沸石作吸附剂）对低浓度、常温喷漆废气进行吸 附，用高温气体脱附，浓缩的废气采用催化燃烧或蓄热式热力燃烧的方法进行处理。低浓度、常 温喷漆废气的生物处理方法正在研发之中，国内现阶段的技术尚不成熟，但值得关注。为真正减 少涂装废气公害，还需从源头上解决问题，如采用静电旋杯等手段提高涂料的利用率、发展水性 涂料等环保涂料等。 2、烘干废气处理 烘干废气属于中、高浓度的高温废气，适合采用燃烧的方法处理。燃烧反应都有 3 个重要参 数：时间、温度、扰动，也即燃烧 3T 条件。废气处理的效率实质上是燃烧反应的充分程度，取决 于燃烧反应的 3T 条件控制。RTO 可以控制燃烧温度（ 820900）和逗留时间（1012s）， 并保证必要的扰动（空气与有机物充分混合），有机废气的处理效率可达 99%，并且废热回收率 高，运行能耗较低。日本及国内的多数日资汽车厂通常采用 RTO 对烘干（底漆、中涂、面漆烘干） 废气进行集中处理。例如，东风日产乘用车公司花都涂装线采用 RTO 集中处理涂装烘干废气效果 很好，完全满足排放法规要求。但由于 RTO 废气处理设备一次性投资较高，用于废气流量较小的 废气处理时不经济。 对于新建涂装生产线，欧美汽车生产厂首选 TAR 烘干炉。例如，由德国杜尔公司承建的奇瑞 汽车有限公司涂装二线采用 TAR 烘干炉，涂装废气处理与节能的效果均较好。燃气（或烯油）烘 干炉本身就需要通过燃烧供热，特别适合废气燃烧热回收，为提高热效率，设计采用多级热回收， 最后一级热回收可以用作烘干炉的新风预热或风幕风加热。TAR 烘干炉的废气处理与热利用效率 均较高，但目前引进的 TAR 烘干炉成本较高，国产的 TAR 烘干炉性能不太稳定，笔者建议加强 国产 TAR 烘干炉的研发，在新建涂装线中推广应用国产 TAR 烘干炉。国内的许多涂装线采用了 一种与 TAR 相近的做法，将烘干废气作助燃空气引到燃烧室中燃烧，即烘干加热与废气燃烧“四 元体”。这种 “四元体”对废气处理有一定效果，但实践证明，这种废气处理方式效果不充分，处理 后的废气经常不达标，原因是废气没有经过预热，燃烧室的温度不够，所以应改进现行的“四元体” 结构，保证废气处理效率，并提高热效率。 对于已建成的涂装生产线，需增加废气处理设备时，可采用催化燃烧系统和蓄热式热力燃烧 系统。催化燃烧系统投资小、燃烧能耗低。 一般来说，采用把/铂作为催化剂可将氧化大多数有机废气的温度降到 315左右。催化燃烧 系统可以用于一般的烘干废气处理，特别适用于烘干电源采用电加热的场合，存在的问题是如何 避免催化剂中毒失效。从一些用户的使用经验来看，对一般的面漆烘干废气，通过增加废气过滤 等措施，可以保证催化剂的寿命为 35 年；电泳漆烘干废气容易造成催化剂中毒，所以电泳漆烘 干废气的处理应慎重采用催化燃烧方式。在东风商用车车身涂装线的废气处理改造过程中，电泳 底漆烘干废气采用 RTO 法处理、面漆烘干废气采用催化燃烧方式处理，使用效果良好。 喷涂漆混合有机废气净化回收技术 一、基本原理 喷涂漆废气主要由挥发性的溶剂、稀释剂分子和不挥发的漆雾分子混合而成。油漆的溶剂或 稀释剂混合物成分很复杂。由于漆雾颗粒微小、粘度大、易粘附物质表面，净化回收有机废气前 必须去除漆雾，传统的漆雾去除方法一般采用水洗喷漆室，但该方法净化效率低，无法达到预处 理要求。 选用新型改性活性炭材料；增加喷雾洗涤多层过滤的预处理工序；采用复合炭床吸附罐结 构和高温蒸汽分段脱附、分级冷凝回收的新工艺；解决了喷涂漆混合有机废气只能催化焚烧处理 而不能净化回收的难题。 二、技术关键 （1）解决活性炭失活问题。增加一道洗涤工序：采用雾化洗涤多层过滤工艺的方法，将漆 雾在进入吸附罐前去除掉。基本原理是利用气体与液体间的充分接触，将漆雾粘在水滴或水膜上， 或叫增湿粒子，使这些粒子借着紊流、分子扩散等作用被过滤网挡住，达到分离去除漆雾的目的。 （2）解决同时吸附不同物理特性混合气体的问题。采用复合炭床吸附罐结构（公司专利）， 把不同改性的活性炭分层堆放在吸附罐内，便于吸附不同物理特性的有机废气分子。 （3）解决不同物理特性混合气体的脱附问题。采用高温蒸汽分段脱附的工艺；控制吸附罐的 温度，低沸点先脱附，高沸点后脱附，从而达到分段脱附。 （4）解决混合气体的冷凝分离问题。采用分级冷凝分离的工艺，经过冷凝后水蒸汽和气态溶 剂都变成液态，利用两者比重不同设计出长流道、多隔层的自动分离器；高低沸点有机溶剂按不 同时间段与水分离。 主要技术指标及条件要求 一、技术指标 喷涂漆废气经过净化回收后，有毒有害气体可以达标排放，符合大气污染物综合排放标准 （GB162971996）中的二级标准；有机溶剂回收率不低于 90%；留漆雾进吸附罐前去除率大于 95%；回收的有机溶剂重复使用率为 100%。 二、条件要求 在生产流水线上密封好、废气无泄露的情况下，该装置的有机废气总回收率可达 90%以上， 生产流水线上的密封性能与总回收率成正相关关系。 主要设备及运行管理 一、主要设备 吸附罐 3 个、3075kW 高压引风机、蒸汽锅炉 1 台、空压机及储气罐 1 台、PLC 自动运行 电控柜、空气及水冷却器 3 个、冷凝器、冷却塔、压缩空气控制系统 1 套、蒸汽控制系统 1 套、 冷水循环控制系统 1 套、压力与温度报警系统 1 套。 二、运行管理 装置可实现人机界面，自动化操作，操作简单运行稳定，安全可靠。采用在线监测、控制技 术，系统设计多道自动控制安全报警和连锁防护。采用气动远程控制，可确保废气风道、溶剂管 道无电触点，绝对消除电接点火花所产生的安全隐患。 投资效益 一、投资情况 总投资 350 万元，其中设备投资 290 万元；运行费用 180 万元/年；主体设备寿命 10 年。 二、经济效益 烘干房产生的 VOC 有机废气经净化回收后达标排放，VOC 减排量每年 950 吨；回收溶剂全 部回用，回收溶剂经济效益年均 800 万元。 该技术于 2008 年 3 月通过了技术鉴定，并被中国环境保护产业协会评为 2009 年国家重点环 境保护实用技术（B 类）。 如何选择有机废气处理系统 为了给特定的应用选择最合适型号的有机废气处理系统，必须知道以下的资料： 有机废气的排放流量 有机废气的排气温度 有机污染物质浓度水平 有机污染物质的类型 微粒散发的水平 需要达到的污染物控制水平 一般来说，可以基于上述的原则选择适合您的有机废气处理系统。 有机废气的排放流量 如果待处理有机废气的流量是在 5，000 Nm 3 /h 以下，蓄热式系统（RTO）大体来说是不适 用的。这是因为与热回收式焚烧系统来比较，蓄热式氧化器（RTO）的高成本大体上是不足以抵 消它在节省燃料和电力消耗所带来好处。流量大于 50，000 Nm 3 /h 时，热回收热力焚烧系统有 严重的经济缺点，这是因为他们会产生非常高的燃料费用。然而，如果工艺需要大量的热能时， 二级的热回收锅炉可以用来抵消高昂的燃料费用，另一个例外是每年很少运作，需处理大流量废 气的应急系统。 有机废气的排气温度 如果待处理有机废气的温度在大约 300以上时，是不适合采用蓄热式系统（RTO）的，这 是因为高温的待处理有机废气会大大降低换向阀的可靠性和寿命；另外，在这样高的温度时，建 造 RTO 的高成本也不足以抵消在节省燃料和电力消耗所带来好处。如果待处理有机废气的温度超 过 500，采用热回收式焚烧系统不如采用直燃式焚烧系统，因为在燃料消耗的差距太小，不足以 抵消增加的热回收器带来的投资成本。 污染物质浓度水平 待处理有机废气的有机物浓度是影响选择废气处理系统选择的主要因素。 直燃式氧化器能够处理最大浓度范围的碳氢化合物，从十亿分之一的浓度水平到纯碳氢化合 物蒸气。如果有机废气浓度超过 25%，特别考虑要执行措施来防止从氧化器到废气来源的回火。 这种能处理大浓度范围的弹性能力的代价是这种型式氧化器的高燃料成本。 蓄热式和热回收式的氧化器都限制被处理有机废气的浓度必须少于 25%：对于蓄热式系统， 此限制是由于存在热失控的危险。对于热回收式系统，是怕热回收器被损坏。解决方法可以是往 有机废气中掺入空气以降低浓度或做更多的热回收。 污染物质的类型 当有机废气中含有高浓度的可转化有机酸的物质（如氯，氟，硫和卤素）时必须特别小心。 他们会对设备造成严重的腐蚀或令催化剂中毒。 微粒散发的水平 当有机废气中含有微小颗粒时也必须特别小心。例如，当废气中含有油雾颗粒时，它们会聚 集在管道和氧化器较冷的部位，那这个设备就需要经常清理。 活性碳吸附治理工业废气技术 1 有机废气及其