一种VOCs焚烧废气处理方法及装置与流程

本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种vocs焚烧废气处理方法及装置。

背景技术：

挥发性有机物(vocs，volatileorganiccompounds)，是指常温下饱和蒸汽压大于70pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10pa具有相应挥发性的全部有机化合物。vocs的形成是多方面的，主要为工业有机废气，例如，汽车行驶时排放出的尾气，家装涂料、制药行业、电镀、胶合板制造、废水处理以及重金属冶炼污染等也会释放vocs废气，严重污染了空气。

现有的vocs废气处理方法主要包括：活性炭吸附法、吸收法、燃烧法和生物过滤法，在众多的vocs废气处理方法中，燃烧法是工程中较常采用的较为有效的技术，然而vocs废气经燃烧后仍然会产生一些有害气体，如氮氧化物。若直接排放会对环境造成二次污染，因此要对vocs废气焚烧的尾气进一步处理。

近年来，低温等离子技术越来越多地应用于废气处理领域，其净化作用机理包含两个方面：一是在产生等离子体的过程中，高频放电所产生的瞬间高能足够打开一些有害气体分子内的化学键，使之分解为单质原子或无害分子；二是等离子体中包含大量的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子和部分有害气体分子碰撞结合，在电场作用下，使有害气体分子处于激发态当有害气体分子获得的能量大于其分子键能的结合能时，有害气体分子的化学键断裂，直接分解成单质原子或由单一原子构成得无害气体分子。

但是，单独利用低温等离子体处理vocs废气焚烧尾气时，其还不能有效地除去vocs废气焚烧尾气中的有害物质。

技术实现要素：

本发明提供一种vocs焚烧废气处理方法，vocs焚烧废气依次经过洗气塔、低温等离子装置和吸附装置处理，可有效去除工业vocs焚烧废气，达到排放标准。

本发明还提供了一种vocs焚烧废气处理方法的装置。

本发明为解决其技术问题提供的一种技术方案是：

一种vocs焚烧废气处理方法，包括以下步骤：

s1、vocs焚烧废气经收集后进入洗气塔，经洗气塔中喷淋的吸收液除去废气中的酸性气体；

s2、vocs焚烧废气从洗气塔出口进入低温等离子装置，vocs焚烧废气与低温等离子装置中的活性粒子发生化学反应除去有害气体分子；活性粒子包括高能电子、激发态粒子、臭氧，以及·oh、·ho2、·o自由基；

s3、vocs焚烧废气从低温等离子装置的出口经风机进入吸附装置除去有机废气；

s4、vocs焚烧废气从吸附装置的出口进入排放装置排放。

一种实现上述的vocs焚烧废气处理方法的装置，包括洗气模块、反应模块和吸附模块；所述洗气模块包括洗气塔和设于所述洗气塔的底部的碱液存储装置，所述反应模块包括低温等离子装置，所述吸附模块包括吸附装置和排气引风机。

作为上述技术方案的改进，所述洗气塔为填料塔，设置有两级喷淋层，每级喷淋层均包括喷淋头、填料层和布水器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述填料层中的填料为多面空心球、鲍尔环、拉西环中的至少一种。

作为上述技术方案的进一步改进，所述喷淋头喷淋的吸收液为氢氧化钠溶液。

作为上述技术方案的改进，所述低温等离子装置包括外壳和设于所述外壳中的线筒式等离子处理单元；所述线筒式等离子处理单元的筒壁接地，轴心设置的放电极外接等离子高压电源。

作为上述技术方案的改进，所述碱液存储装置中析出的无机盐经固液分离设备分离运出，溶液进入所述洗气塔循环喷淋吸收废气。

作为上述技术方案的改进，所述洗气塔的底部安装有ph监测装置和加液装置，所述加液装置可向所述洗气塔自动补充吸收液。

作为上述技术方案的改进，还包括用于输送收集后的vocs焚烧废气的进气口，所述进气口设有气压监测装置，所述气压监测装置与所述排气引风机的变频电机联动。

作为上述技术方案的改进，所述吸附装置包括颗粒活性炭吸附箱和活性炭纤维吸附箱，废气先通入所述颗粒活性炭吸附箱再通入所述活性炭纤维吸附箱进行吸附。

本发明的有益技术效果是：vocs焚烧废气经洗气塔处理后可除去大部分酸性气体；与低温等离子装置中的活性粒子发生化学反应，将有害气体转化成无害物质；最后经过吸附装置吸附后可除去有机废气，达到排放标准后经烟囱高空排放。vocs焚烧废气的处理流程短而简单，能耗低，可有效除去vocs工业废气，避免对环境造成二次污染。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明。

图1为本发明实施例的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。此外本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对图中本发明各组成部分相互位置关系来说的。

图1示出了一种vocs焚烧废气处理的装置，包括洗气模块、反应模块和吸附模块，洗气模块包括洗气塔2和设于洗气塔2的底部的碱液存储装置；反应模块包括低温等离子装置3；吸附模块包括吸附装置和排气引风机5。

还包括进气口1、风机4、变频电机6和烟囱7。各装置之间通过废气管道8连接，进气口1与洗气塔2通过进气管相连，进气管伸入至洗气塔2底部的中心，且进气管的开口向下；进气口上还设有监测气体流量的气压监测装置9。

vocs焚烧废气经收集后通过进气口进入洗气塔的底部，洗气塔为填料塔，设置有两级喷淋层，喷淋层包括喷淋头、填料层和布水器；废气从洗气塔的底部上升经两级喷淋层吸收液的处理，可除去大部分酸性气体和少量的有机废气。

吸收液可以为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或碳酸钠溶液，本实施例的洗气塔采用的是高浓度的氢氧化钠溶液。

洗气塔的底部还设有存储氢氧化钠溶液的碱液储存装置，碱液循环泵10将碱液存储装置中的氢氧化钠溶液输送至喷淋头；吸收液吸收废气后生成无机盐，吸收液中的无机盐累积至饱和后析出，经固液分离设备11分离后可分离出无机盐，无机盐经输送装置12运离，剩余的溶液流入碱液存储装置进入洗气塔循环喷淋吸收废气。洗气塔的底部安装有ph监测装置13，洗气塔中的碱液不断吸收废气后，ph下降至设定值，洗气塔的加液装置14可向洗气塔的碱液存储装置自动补充高浓度的氢氧化钠溶液。

填料层所填充的填料可以为多面空心球、鲍尔环、拉西环；本实施例中的填料采用的是聚丙烯材料制成的多面空心球，具有重量轻、耐热、耐腐蚀以及孔隙率大、压降和传质单元高温低、泛点高、汽液接触充分、传质效率高等特点。

vocs焚烧废气从洗气塔出口经废气管道通入低温等离子装置中，低温等离子装置中反应器的形式可以为管线式、针板式喷嘴对板式或者是线板式，本实施例中低温等离子装置包括外壳和设于外壳中的线筒式等离子处理单元，线筒式等离子处理单元的筒壁接地，轴心设置的放电极外接等离子高压电源。

低温等离子处理技术的净化机理主要分为两个方面：一是在产生等离子体的过程中，高频放电所产生的瞬间高能足够打开一些有害气体分子内的化学键，使之分解为单质原子或无害分子；二是等离子体中包含大量活性粒子，如高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子和部分有害气体分子碰撞结合，在电场作用下，使有害气体分子处于激发态。当有害气体分子获得的能量大于其分子键能的结合能时，有害气体分子的化学键断裂，直接分解成单质原子或由单一原子构成得无害气体分子。同时低温等离子装置产生的大量·oh、·ho2、·o等活性自由基和氧化性极强的臭氧，与有害气体分子(如乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯、甲苯、二甲苯、甲醛等)发生化学反应，最终生成无害产物(如二氧化碳和水)。

以下为vocs废气中气体分子氧化分解的几个例子：

h2s+·oh→hs+h2o

rch2ch3+·oh→rcoch3+h2o

nh3+o2、o2-、o2+→nox+h2o

vocs+·oh→co2+h2o+so2

因此，整个处理机理为：

vocs+o2、o2-、o2+→so3+co2+h2o

h2s+o2、o2-、o2+→so3+h2o

vocs焚烧废气从低温等离子装置的出口经风机进入吸附装置可除去剩余的废气。吸附装置为两级活性炭吸附箱，包括颗粒活性炭吸附箱15和活性炭纤维吸附箱16。颗粒活性炭吸附箱填充的活性炭颗粒，活性炭纤维吸附箱天长的活性炭纤维，活性炭颗粒价格比较便宜，但效果稍差，活性炭纤维价格相对较高，但是吸附效果较好。因此废气先通入颗粒活性炭吸附箱再通入活性炭纤维吸附箱。

用于吸附vocs有机废气的活性炭具有以下优点：

a.比表面积大，有效吸附量高。由于同样重量的xs活性炭的表面积是煤质活性炭颗粒的近十倍，所以需要填充的xs活性炭的重量非常小，然而吸附效率却非常高，根据所处理废气的有机气体含量和其它物理特性的不同，吸附效率在85％至98％之间，多级吸附工艺可以达到99.99％,远远高于普通活性碳颗粒吸附法的最高吸附率88％，而且体积及总重量也都很小。

b.吸附﹑脱附行程短，速度快。脱附、再生耗能低。xs活性炭对有机气体吸附量比普通颗粒状活性炭(gac)大几倍至几十倍，对无机气体也有很好的吸附能力，并能保持较高的吸附脱附速度和较长的使用寿命。如用水蒸气加热10-30分钟，即可完全脱附，耐热性能好，在惰性气体中耐高温1000℃以上，在空气中着火点达450℃以上。

c.形状可变，使用方便。有柱状，球形颗粒，更换方便，不会对人体造成任何危害。

d.可根据需要生产出具有特殊性能的专用活性炭；强度好，不会造成二次污染。

最后，vocs焚烧废气经吸附装置吸附达到排放标准后经排气引风机送入烟囱进行达标排放，烟囱的顶部还设有风帽16。

气压监测装置和排气引风机的变频电机实行联动，气压低，表示尾气量少，变频电机相应降频，减少电能消耗；气压高，表示尾气量多，变频电机相应升频，提升处理能力。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所述权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。