voc設(shè)備運(yùn)行成本20181010

第四章VOC廢氣處理技術(shù)一、VOC廢氣處理簡(jiǎn)介(一)來源大氣中VOCs污染物是人為源和天然源排放到大氣中有機(jī)化合物■非甲烷烴類的總稱，目前正受到日益廣泛的關(guān)注。全世界在空氣中檢出的VOCsE經(jīng)有約150余種，其中有毒的約80余種。人們關(guān)注的大氣中的VOCs主要來自人為污染源：即生產(chǎn)工藝過程排放。這些工藝過程包括：石化廠、煉油廠及在生產(chǎn)過程中大量使用有機(jī)溶劑的相關(guān)行業(yè)，如涂料生產(chǎn)、涂裝、印刷、制藥、皮革加工、樹脂加工等。(二)危害VOCs是強(qiáng)揮發(fā)、有特殊氣味、有刺激性、有毒的有機(jī)氣體，部分己被列為致癌物，如氯乙烯、苯、多環(huán)芳烴等。其危害主要有：(l)在陽光照射下，NOx和大氣中的VOCs發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧、過氧硝基酞(PAN)、醛類等光化學(xué)煙霧，造成二次污染，刺激人的眼睛和呼吸系統(tǒng)，危害人的身體健康。這些污染物同時(shí)也會(huì)危害農(nóng)作物的生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致農(nóng)作物的死亡。(2)大多數(shù)VOCs有毒、有惡臭，使人容易染上積累性呼吸道疾病。在高濃度突然作用下，有時(shí)會(huì)造成急性中毒，甚至死亡。(3)大多數(shù)VOCs都易燃易爆，在高濃度排放時(shí)易釀成爆炸。(4)部分VOCs可破壞臭氧層。(三)污染控制技術(shù)VOCs的控制技術(shù)基本分為兩大類。第一類是預(yù)防性措施，以更換設(shè)備、改進(jìn)工藝技術(shù)、防止泄漏乃至消除VOCs排放為主，這是人們所期望的，但是以目前的技術(shù)水平，向環(huán)境中排放和泄露不同濃度的有機(jī)廢氣是不可避免的，這時(shí)就必須采用第二類技術(shù)。第二類技術(shù)為控制性措施，以末端治理為主。末端控制技術(shù)包含兩類，第一類是非破壞性方法，即采用物理方法將VOCs回收；第二類是通過生化反應(yīng)將VOCs氧化分解為無毒或低毒物質(zhì)的破壞性方法。常用的控制技術(shù)如圖所示I ：圖27 VOCs污染控制技術(shù)類型對(duì)于比較高濃度的或比較昂貴的VOCs宜采用回收技術(shù)加以循環(huán)利用。常用的回收技術(shù)主要有吸附、吸收、冷凝、膜技術(shù)等。揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）廢氣處理的控制技術(shù)包括直燃焚化法、觸媒焚化法、活性碳吸附法、吸收法、冷凝法等。有機(jī)廢氣的處理方法主要有兩類:一類是回收法。就是通過物理方法,在一定溫度、壓力下,用選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來分離揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）,主要包括活性碳吸附、變壓吸附、冷凝法和生物膜法等;另一類是消除法。消除法是通過化學(xué)或生物反應(yīng)，用光、熱、催化劑和微生物等將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳,主要包括熱氧化、催化燃燒、生物氧化、電暈法、等離子體分解法、光分解法等。表99 VOC廢氣處理技術(shù)簡(jiǎn)介處理方法原 理適 用回收技術(shù)吸附技術(shù)其原理是利用具有較大比表面積吸附劑將廢氣中的VOC吸附，使廢氣凈化。常見的吸附劑有粒狀活性炭、活性炭纖維、沸石、分子篩、多孔粘土礦石、活性氧化鋁、硅膠和高聚物吸附樹脂等。但費(fèi)用較活性炭吸附法高?；钚蕴课椒ㄗ钸m于處理VOCs濃度為300-5000ppm的有機(jī)廢氣，主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳?xì)浠衔?、大部分含氯溶劑、常用醇類、部分酮類和酯類?活性炭纖維吸附低濃度以至痕量的吸附質(zhì)時(shí)更有效，可用于回收苯乙烯和丙烯腈等，該法已廣泛用于噴漆行業(yè)的苯、乙醇和醋酸乙酯，制鞋行業(yè)的三苯（苯、甲苯、二甲苯）和丙酮，印刷行業(yè)的異丙醇、醋酸乙酯和甲苯，電子行業(yè)的二氯甲烷和三氯乙烷的吸附回收。吸收技術(shù)吸收法是利用液體吸收液從吸收廢氣中VOCs的一種方法，其常用方式有填料塔和噴淋塔兩種吸收法，吸收效果主要取決于吸收劑的吸收性能和吸收設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征。該法對(duì)吸收劑和吸收設(shè)備的有較高的要求，而且需要定期更換吸收劑，過程較復(fù)雜，費(fèi)用較高。該法的處理濃度范圍為500-5000ppm,效率高達(dá)95%~98%?？蓮V泛應(yīng)用于治理化工、電鍍、冶金、酸洗、五金、儀表、電子等行業(yè)的表面處理或生產(chǎn)反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的工業(yè)廢氣。適用各種有害氣體如H2S、SOX、NOX、HCI、NH3、CI2等惡臭氣體之處理；污水處理場(chǎng)之除臭裝置；半導(dǎo)體光電業(yè)之制程排氣處理；垃圾填埋場(chǎng)之滲出水貯留池廢氣處理；焚化爐及工業(yè)爐等排放之廢氣處理；印刷電路板業(yè)、電子元件工業(yè)的電鍍、前處理、化工業(yè)、鋼鐵業(yè)、半導(dǎo)體制造業(yè)、染料制業(yè)等。常用于處理高濕度》（50%）VOCs氣流。冷凝冷凝法是將氣態(tài)VOCs冷凝至露點(diǎn)以下使VOCs液化，從廢氣中分離。在冷凝法適用高沸點(diǎn)、高濃度VOCs處理（濃度＞5000ppm以上

技術(shù)給定的溫度下，VOCs的初始濃度越大，VOCs的去除率越高。冷凝法常作為吸附、洗滌、焚化的前處理。的高濃度有機(jī)蒸氣）。溶劑廢氣占醫(yī)藥化工廢氣排放總量的95%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上。溶劑廢氣有數(shù)十種之多，如甲醇、、溶劑油、甲苯、乙醚、乙酸乙酯、等，按類別劃分有醇類、鹵代烴類、苯類、醚類、酮類、脂類、有機(jī)胺類等，按水中溶解度可分為水溶性和非水溶性溶劑廢氣,水溶性的有醇類、有機(jī)胺類等,非水溶性的有鹵代烴類、苯類等。膜技術(shù)裝置的中心部分為膜元件，常用的膜元件為平板膜、中空纖維膜和卷式膜，又可分為氣體分離膜和液體分離膜等。氣體膜分離技術(shù)利用有機(jī)蒸氣與空氣透過膜的能力不同，使二者分開。膜分離方法還適合于處理較濃的物流，即0.1%<VOC濃度<10%,膜系統(tǒng)的費(fèi)用與進(jìn)口流速成正比，與濃度則關(guān)系不大。它適于高濃度、高價(jià)值的有機(jī)物回收，其設(shè)備費(fèi)用較高。用膜法幾乎可以用來回收各種高沸點(diǎn)的揮發(fā)有機(jī)物，膜分離技術(shù)處理（VOC）有機(jī)廢氣，如三苯、丁烷以上的烷烴、氯化有機(jī)物、氟氯碳?xì)浠衔?、酮、酯等，可用于各種行業(yè)，如PVC加工中回收VCM,聚烯烴裝置中回收乙烯、丙烯單體；制冷設(shè)備、氣霧劑及泡沫生產(chǎn)中產(chǎn)生的CFCs和HCFCs的回收，印刷中產(chǎn)生的甲苯等的回收。燃燒技術(shù)熱破壞是目前應(yīng)用比較廣泛也是研究較多的有機(jī)廢氣治理方法，特別是對(duì)低濃度有機(jī)廢氣。有機(jī)化合物的熱破壞可分為直接燃燒和催化燃燒。VOC在高溫燃燒氧化作用下分解。直接燃燒法：把廢氣中可燃的有害組分當(dāng)作燃料直接燃燒。因此，該方法只適用VOC濃度較高的廢氣或燃燒時(shí)熱值較高的廢氣。催化燃燒法：在催化劑作用下，廢氣中VOC氧化分解。多數(shù)有機(jī)物均具有可燃性，催化燃燒法己成為凈化含VOC廢氣的方法之一。相當(dāng)部分VOC還有一定的惡臭，催化燃燒也是除惡臭氣體的有效方法。此法只適用于凈化那些可燃或高溫下可分解的有害物質(zhì)。對(duì)化工、噴漆、絕緣材料等行業(yè)的生產(chǎn)裝置中所排出的有機(jī)廢氣，廣泛采用了燃燒凈化手段。由于VOCs燃燒氧化的最終產(chǎn)物是CO2、H2O等，此法不能回收有用的物質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：一般情況下去除率均在95%以上光催化降解利用催化劑（如TiO2）的光催化性，氧化吸附在催化劑表面的VOCs,最終產(chǎn)生CO2和H2O。其利用用光照射半導(dǎo)體光催化劑，使半導(dǎo)體的電子充滿的價(jià)帶躍遷到空的導(dǎo)帶，而在價(jià)帶留下帶正電的空穴（卜+）。光致空由于該技術(shù)還沒有很完備的理論，在光催化TiO2的產(chǎn)物上一直存在爭(zhēng)論，不能確定中間產(chǎn)物是否會(huì)造成二次污染。而且，光催化氧化法存在著催化劑的失活、催化劑難以固定，且催化劑銷毀技術(shù)穴具有很強(qiáng)的氧化性，可奪取半導(dǎo)體顆粒表面吸附的有機(jī)物或溶劑中的電子，使原本不吸收光而無法被光子直接氧化的物質(zhì)，通過光催化劑被活化氧化。光致電子還具有很強(qiáng)的還原性，使得半導(dǎo)體表面的電子受體被還原。固定后催化效率降低的缺點(diǎn)，因此該技術(shù)目前尚未商業(yè)化。生物降解技術(shù)生物降解技術(shù)最早應(yīng)用于脫臭，近年來逐漸發(fā)展成為VOCs的新型污染控制技術(shù)。該技術(shù)中，含有VOCs的廢氣由濕度控制器進(jìn)行加濕后通過生物濾床的布?xì)獍?，沿濾料均勻向上移動(dòng)，在停留時(shí)間內(nèi)，氣相物質(zhì)通過平流效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)、吸附等綜合作用，進(jìn)入包圍在濾料表面的活性生物層，與生物層內(nèi)的微生物發(fā)生好氧反應(yīng)，進(jìn)行生物降解，最終生成CO2和H2O。生物降解法設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，尤其在處理低濃度、生物可降解性好的氣態(tài)污染物時(shí)更顯其經(jīng)濟(jì)性。體積大和停留時(shí)間長(zhǎng)是生物法的主要問題，同時(shí)該法對(duì)成分復(fù)雜的廢氣或難以降解的VOCs去除效果較差。等離子體技術(shù)當(dāng)外電壓達(dá)到氣體的放電電壓時(shí)，氣體被擊穿，產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基的混合體。利用這些高能粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解，已達(dá)到降解污染物的目的。電暈放電可以產(chǎn)生以臭氧為代表的具有強(qiáng)氧化能力的物質(zhì)，可以氧化有機(jī)物。用其處理VOCs具有效率高、能量利用率高、設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。適用石油、制藥、油漆、印刷、涂料、電子、橡膠、化工、污水處理廠、垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站、卷煙廠、香精香料廠、屠宰場(chǎng)、等VOC和惡臭的處理。該技術(shù)對(duì)電源的要求很高，在分解VOCs分子的同時(shí)，還有一些有害副產(chǎn)物產(chǎn)生，如NOx、CO、O3等。冷凝+吸附“活性炭吸附+冷凝回收裝置”是一種固定環(huán)式吸附床裝置，預(yù)處理一吸附：以新型吸附材料活性炭纖維為吸附材料去除酸堿腐蝕物質(zhì)、固體顆粒物或液滴等夾帶物；脫附一再生：吸附回收工藝采用水蒸氣將有機(jī)物脫附，將活性炭纖維再生；冷凝回收：脫附產(chǎn)生的混合蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝回收液態(tài)混合液，混合液可通過重力分層、蒸餾、精餾等手段回收有機(jī)物。該技術(shù)具有吸附效率高、運(yùn)行能耗低的優(yōu)點(diǎn)，可充分回收廢氣中有機(jī)溶劑。活性炭纖維（顆粒）裝填量少，降低了造價(jià)，適用范圍廣。多用于化學(xué)品的油氣回收。特別適用于排放標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格、用其他回收方法難以達(dá)到要求的油氣回收?qǐng)龊?，如：各類化學(xué)品儲(chǔ)罐區(qū)大小“呼吸氣”、化學(xué)品裝卸車、船等場(chǎng)合的油氣回收。吸附+催化本技術(shù)利用固體吸附劑，如活性炭、硅膠、沸石和分子篩等，吸附工業(yè)廢氣中的污染物，針對(duì)不同的廢氣成分，選用合適的吸附劑，當(dāng)吸附劑適用石油、橡膠、印刷、涂料、制藥、輕工等行業(yè)排放的常見污染物［含有烴類化合物（芳烴、烷烴、烯烴等）、含氧有機(jī)物組合技術(shù)燃燒達(dá)到飽和后將污染物脫附出來，利用催化燃燒技術(shù)使工業(yè)廢氣中有機(jī)物深度氧化成二氧化碳和水，從而達(dá)到凈化目的的一體機(jī)及附屬設(shè)備。吸附脫附凈化設(shè)備一般由預(yù)處理單元、吸附脫附單元、動(dòng)力單元、催化燃燒單元、熱量交換單元、控制單元及安全裝置單元等組成。（醇、酮、有機(jī)酸等）、苯類化合物（甲苯、二甲苯等）、含氮、硫、鹵素等化合物］。吸附+高級(jí)氧化是指將光、電、聲、化學(xué)、生物與微波等相關(guān)學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)污染物或還原性無機(jī)物的氧化降解，并使之穩(wěn)定的技術(shù)。被譽(yù)為二十一世紀(jì)的氧化降解技術(shù)，是當(dāng)今最先進(jìn)和前沿的污染物處理技術(shù)。吸附+高級(jí)氧化組合可產(chǎn)生對(duì)VOC去除達(dá)98%以上的去除率。適用于電子、化工、涂料、印刷、皮革、印染、造紙、鑄造等行業(yè)。有效去除具有刺激性、毒性、惡臭等有機(jī)廢氣。表100VOCs處理技術(shù)能力比較工藝高濃度低濃度最終產(chǎn)物適用范圍不足效率費(fèi)用效率費(fèi)用回收技術(shù)吸附中中高高有機(jī)物低濃度，范圍廣吸附劑需再生處理吸收高高中高有機(jī)物高濃度，特定范圍吸收劑難以選擇冷凝中低中高有機(jī)物高濃度，單組份高濃度特定組分膜高低中中有機(jī)物高濃度，范圍廣作為冷凝前處理工序銷毀技術(shù)燃燒高高高高CO2,H2O高濃度，范圍廣易產(chǎn)生有毒中間產(chǎn)物光催化高中中中CO2,H2O高濃度，范圍廣催化劑難固定，失活生物低低高低CO2,H2O低濃度，范圍廣對(duì)溫度濕度變化靈敏等離子中中高低COo,HO低濃度，范圍廣電源要求高,有毒

體產(chǎn)物VOC處理工藝對(duì)比（不考慮進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行成本）市場(chǎng)處理工藝名稱工藝處理原理適用范圍去除效率使用壽命進(jìn)風(fēng)量及濃度投資運(yùn)行成本（電按照1元/度天然氣按照3.5元/m3計(jì)算）維護(hù)與安全備注活性炭吸附利用活性炭吸附性能對(duì)有機(jī)物進(jìn)行吸附<5000m3VOC總量小的廢氣處理>90%W20mg/m3活性炭一般設(shè)計(jì)使用壽命為15-60天10000m3/hVOC200mg/m36萬左右按照活性炭6000元/噸，60天更換計(jì)算，每天工作8h,每天運(yùn)行成本480元/天更換更換活性炭操作繁瑣；安全性能高需活性炭4.8t,定期更換活性炭計(jì)為成本費(fèi)用，活性碳直接吸附工藝目前已被淘汰。低溫等離子利用電子束，瞬時(shí)產(chǎn)生的能量對(duì)有機(jī)分子進(jìn)行分解適用于大風(fēng)量VOC小于300mg/m3廢氣處理>50%Wl00mg/m33-5年110000m3/hVOC200mg/m38萬左右按照每天工作8小時(shí)計(jì)算，1.6元/h。每天運(yùn)行費(fèi)用12.8元/天定期清理簡(jiǎn)單；安全性能高裝機(jī)功率2-6kw,實(shí)際使用效能80%計(jì)1.6kw可按照風(fēng)量疊加成本UV光催化氧化利用紫外光特定波段產(chǎn)生能量對(duì)有機(jī)分子進(jìn)行分解適用于大風(fēng)量VOC小于300mg/m3廢氣處理>50%Wl00mg/m31-3年燈管使用壽命8000-12000小時(shí)10000m3/hVOC200mg/m39萬左右照每天工作8小時(shí)計(jì)算，6元/h。每天運(yùn)行費(fèi)用48元/天更換更換紫外燈操作繁瑣；安全性能高裝機(jī)功率6-15kw,可按照風(fēng)量疊加成本RCO活性炭吸附脫附催利用活性炭吸附后，解析活性炭中的有機(jī)物，并引到催化燃燒室在280-370攝氏適用于小風(fēng)量VOC小于300-500mg/m3廢氣處理>95%Wl0mg/m3活性炭2-3年，催化齊14400小時(shí)10000m3/hVOC200mg/m350萬左右4-8元/h實(shí)際運(yùn)行中加熱過程要考慮預(yù)熱回用，因此實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用要低一些。每天運(yùn)行費(fèi)用64元/天更換活性炭和催化劑操作繁瑣，設(shè)備多維護(hù)費(fèi)用高；安全存在風(fēng)險(xiǎn)活性炭工藝吸附后，脫附時(shí)產(chǎn)生費(fèi)用，活性炭填充量3.6t,一般脫附時(shí)間為1個(gè)小時(shí)，燃燒室裝機(jī)功率在17.2KW左右，預(yù)熱到280-370攝氏度左右后，填充量0.315萬/m314400小時(shí)更換，按照每天正常脫附1-4次，

化燃燒度與催化劑的作用對(duì)有機(jī)分子進(jìn)行降解按照脫附時(shí)間2次計(jì)算，活性炭更換費(fèi)用不考慮計(jì)算。成本不需疊加。RTO燃燒利用天然氣再800攝氏度高溫對(duì)有機(jī)物進(jìn)行燃燒降解適用于小風(fēng)量VOC300-2000mg/m3廢氣處理>98%C4mg/m33-10年10000m3/hVOC200mg/m3200萬左右100元/h根據(jù)廢氣濃度低需要天然氣一直補(bǔ)充，一般按照空塔燃燒100元/h計(jì)算每天工作8h,每天運(yùn)行費(fèi)用為800元/天設(shè)備多維護(hù)費(fèi)用高，安全存在風(fēng)險(xiǎn)根據(jù)廢氣濃度計(jì)算，一般采用天然氣空燃，每小時(shí)運(yùn)行成本在100元，廢氣濃度居中一般天然氣運(yùn)行費(fèi)用在30-50元/小時(shí)，濃度高經(jīng)過預(yù)熱到800攝氏度后可自行燃燒時(shí)，無需添加天然氣，運(yùn)行成本很低，只需考慮燃燒后氣體降溫循環(huán)泵2.2kw費(fèi)用，一般起燃升溫時(shí)大概1小時(shí)內(nèi)，運(yùn)行成本最高。根據(jù)風(fēng)量及濃度確定天然氣使用量來確定運(yùn)行成本?；鹁嫒紵锰烊恢苯尤紵到膺m用于小風(fēng)量VOC300-2000mg/m3廢氣處理>96%W8mg/m35-10年10000m3/hVOC200mg/m350萬左右100元/h每天工作8h,每天運(yùn)行費(fèi)用為800元/天設(shè)備多維護(hù)費(fèi)用高，安全存在風(fēng)險(xiǎn)采用天然氣直接燃燒。成本不需疊加。VOC處理設(shè)備運(yùn)行成本（不