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随着全国各地陆续推行大气环保政策，法规明确了VOCs（挥发性有机化合物）排放必须满足限值要求才允许企业正常运营。考虑到废气的特点，各大企业涂装车间基本都采用了“沸石转轮浓缩吸附+氧化燃烧”的方式进行处理。这种废气处理方式在近5年内遍及了整个涂装行业，经过广泛的应用，设备前期的策划和设计的不足逐渐暴露出来。

通过与供应商进行技术交流，以及对废气浓缩转轮焚烧技术方案的研究，发现问题主要集中在法规、工艺与维护，以及安全这3个方面。

为避免项目在实施过程中出现功能遗漏和制造返工问题，本项目总结了沸石转轮浓缩吸附和氧化燃烧设备在规划及设计过程中需注意的要点。

今天结合我公司经过验收的某涂装废气治理项目，给大家分析一下；

1设计关注点

1.1法规要求

在考虑增设设备之前，首先需要明确废气处理的目标，熟悉地方法规对挥发性有机废气的要求。目前各地要求测定的挥发性有机废气的成分不一致：有的仅要求非甲烷总烃值（NMHC），有的是VOCso其实二者有一定区别：NMHC指除甲烷以外的碳氢化合物，其中主要是C2-C12之间的烃类物质；VOCs的范畴比NMHC要大，检测值也会更高。因VOCs的成分较复杂，目前全国各地在线监测和取样多是检测NMHC，如果参照的地方标准为VOCs，那么在设备选型时需以VOCs和NMHC要求的较低值为准。另外，为了更好地检测废气处理效果，有的法规要求进行含氧量折算，但在实际计算时发现，含氧量折算只适用于化工行业的无氧废气，并不适合喷漆废气，这是因为涂装废气本身就是VOCs与空气的混合物。因法规覆盖行业较广，故含氧量折算只能作为参考。在废气处理过程中还应考虑到别的排放物超标的问题，例如：在对VOCs废气进行高温焚烧处理时，空气中的氮气和氧气会发生化学反应，氮氧化物的排放量将增大，因此需要选配低氮燃烧机，以避免氮氧化物超标。

除了关注环保法规的要求，还要关注与之对应的检测标准的要求。HJ75-2017《固定污染源烟气（SO2，NOx、颗粒物）排放连续监测技术规范》对在线监控设备的采样平台与采样孔大小及数量有新要求：监测平台宽度不小于2m；采样孔也由80mm加大至90mm；采样或监测平台要求设置斜梯，且平台距离地面高度不低于20m时，应有通往平台的升降梯。此类对监测平台的要求在项目设计中需要重点关注，否则容易遗漏。

1.2废气的初始参数

项目改造效果好坏，废气的初始参数至关重要。废气的成分和浓度关系到转轮的处理效率和使用寿命，而且一旦导致浓缩气体浓度超高，就有爆炸的风险。某些特殊物质（如石脑油）对转轮的吸附脱附能力影A向非常大，甚至会引起高温变异等。如果废气进气的浓度高，在风量一定的情况下，浓缩效率会受影响，处理效率也会降低，且存在进RTO（蓄热式热力氧化炉）的废气浓度超过爆炸极限的风险。规划之初，很多企业对自身需处理的废气的原始数据不清楚，当设备运行时总会发生废气浓度超标或有特殊物质堵塞转轮的问题，运行风险增高。

另外，废气的浓度、成分、温湿度、风量等还对转轮选型有很大影响。废气浓度过高或过低都将影响转轮的处理效率，就如筛漏一样，进入的废气总浓度过高，转轮吸附饱和后多余的废气物质只能因过滤吸附不完全而被排放，此时为了保证环保要求的处理效率，转轮选型必须增大增多。废气在温度≤32℃、相对湿度≤80%的情况下处理效率*佳，若进气湿度过高，则设备设计时需增加除湿设备以保证

处理效果。规划设计阶段收集准确的废气原始参数有利于设备的设计和应用。

1.3设备

1.3.1系统规划

目前，要将“涂装VOCs废气沸石转轮浓缩吸附+氧化焚烧处理系统”应用在现有的涂装车间，改造难度较大。受改造空间影响，需要考虑的因素很多。不仅要分析增设废气处理设备后怎样保证原有系统的风平衡，旁通是否允许直排，还要结合生产线设备的维护状态，考虑风管的走向与原有风管的对接方式、风门的位置，以及怎样避免各喷漆室排风相互影响等方面。

在实际改造中，常常会发生因原有涂装排风系统清渣不及时，积漆严重，在改造清渣后反而破坏了风平衡的问题。如果不能及时分析出原因，判断不出是设计问题，还是原有设备因改造而导致损坏所造成的，就会延长设备调试周期，造成一定的浪费。此外，在规划时不能局限于实现设备自身功能，还要考虑增加废气处理设备后过滤袋的使用量增大，需新增足够大的区域来存储用于更换的过滤袋。而更换下来的过滤袋属于危废，还要考虑危废放置空间和处理措施。

1.3.2过滤箱

过滤箱设计的好坏直接影响到转轮的使用寿命。过滤箱必须保证过滤器框架与壁板之间的间隙采用全满焊，确保无泄露，不漏风，所有废气都必须经过过滤袋。其室体内壁板及框架均以304不锈钢制作，中间使用岩棉保温。为防止框架因风阻而出现变形、漏风，骨架应加固。过滤器与过滤框之间的接触面要紧密、不漏风，需采用快开结构压紧装置。每套过滤箱的每级过滤材料必须具有在线压降测量功能，以保证废气处理系统正常、安全、稳定地运行。每一个压差检测有2个设定报警值：当过滤系统压力达到第*个值时，报警系统发出报警信号，并接入中央控制室，提醒操作人员更换过滤袋；当过滤系统压力达到第二个值时，直接关闭系统。压差恢复正常后，需要人工复位。过滤框架两侧压差检测位置需避

免风流和过滤袋对测量口造成影响。过滤箱配置压差计，能现场显示，并与压力变送器一起上传数据至PLC（可编程逻辑控制器）系统，方便维护管理。

每级过滤箱应配备检修门及维修用照明灯一LED（发光二极管）节能灯。维修灯应轻便，便于旋转，以便更换不同位置的过滤器。过滤箱室体内配有维修平台，可方便后期维护等。每个过滤箱前端设置有新风风阀（关闭时必须确保气体不外泄），还需设置防风、防雨、防冰雹的保护措施。当设备待机、停机或检修时，新风阀开，进过滤箱前的阀门关闭；设备正常生产时，进过滤箱前的阀门开启，新风阀关闭。

1.3.3转轮

浓缩转轮以玻璃纤维为载体，表面涂布一层高效疏水性吸附材料—沸石。浓缩转轮格化区分为吸附区（占83.3%）、脱附区（占8.3%）和冷却区（占8.3%）。废气中的VOCs在吸附区被转轮中的特殊分子筛吸附，转到脱附区后经过小风量的高温再生气体作用而脱离，转轮经过冷却后循环使用。分区采用V-zone型中空密封条隔离开来，浓缩转轮周边则用硅胶的复合式平带型密封条密封。转轮通常采用连续旋转（2-6 r/m）的方式通过3个区。沸石在相对湿度≤80%、温度≤40℃的条件下均可保证高效吸附，且不会解附脱离到高温气体内燃烧。

目前涂装行业中涉及湿式处理的废气湿度较大，可以将RTO高温排风混入原始废气进风段，以将相对湿度调节至≤80%。此方法简单实用，但增大了系统废气处理风量，且RTO高温排气中的焦油会污染过滤器和转轮。也可以在过滤箱内设置换热器进行间接换热，适当提高废气温度（5℃左右），降低相对湿度至≤80%，进而提升转轮的吸附效率。

沸石转轮可用多种方式进行维修保养：以压缩空气吹扫或水洗；采用约300℃的高温脱附热风进行反吹扫，以处理正常运行时不易脱附的高沸点物质。

每套沸石转轮浓缩系统设置有温度、压力和转轮转速的在线监测：当转轮温度高于警报设定值或压力达到设定值，又或转轮转速偏离设定值时，系统立即发出声光报警，提醒操作人员进行检查或保洁；当超过危险值时，立即发出报警信号，同时自动切断原始废气和焚烧系统的天然气供给，开启焚烧系统旁通功能，原始废气自动切换为紧急模式。

经过近几年的使用，陆续暴露出部分转轮易出现堵塞，甚至需要报废的情况。经初步分析，有过滤箱漏风，废气本身有杂质，过滤器不合适，维护保养不当等原因。转轮是系统的关键部件，规划时需要对影响其效率及寿命的因素进行有效控制，并应充分考虑后期的维护保养及更换的便捷性。

1.3.4风机

风机是整个系统中主要的耗电设备，耗能费用约占系统的80%。考虑到风平衡及各种运行节能模式，通常选用变频风机。在整套系统启动的过程中，风机的频率慢慢往上升，能够避免所有风机同时启停而造成共振及对电网的冲击，通常设定风机是按顺序依次启动的，相互间有几秒的时间差。在风机出口通常也会设置逆止阀或电动调节阀，从而避免各套转轮之间串风。

吸附风机与原始废气排风机的信号连锁，根据不同工况自动调整吸附风机开启的频率，控制风机排风量，保证涂装车间排气压力稳定和风平衡，以免影响车间生产。吸附风机的功率比较大，需要考虑降噪隔音，减少噪音对外界的影响。

脱附风机是通过220℃的高温气体令浓缩后的废气脱附，送至RTO系统，因此必须耐高温。要确保风机外部的保温效果，风机进出口设置有耐高温软连接，软连接尽量选择防水、防火、防腐、耐酸雨、韧性好的材料，例如内置钢丝骨架的阻燃布、耐酸碱布等。

风机需设计为轴承，这样拆卸方便，且不拆叶轮的结构。可选择风冷一体式轴承座结构，传动轴为光轴。若采用效率更好的直联式传动离心风机，其轴连接方式要求采用便于维修更换的联轴器。此外，风机几乎都布置在室外，电机的维修和更换需要考虑吊装轨道，设置防雨棚以提高电机的防雨等级。

1.3.5 RTO

RTO可将有机废气加热到760℃以上，使VOCs在氧化室中分解成CO2和H20。由此产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体，令其升温而“蓄热”，并用于预热后续进入的有机废气，从而节省使废气升温的燃料消耗。

陶瓷蓄热体应至少分成2个室或区。每个蓄热室依次经历蓄热、放热、清扫等程序，周而复始，连续工作。蓄热室“放热”后应立即引入己处理合格的洁净排气的一部分对该蓄热室进行清扫（以保证VOCs去除率在95%以上），只有清扫完成后才能进入“蓄热”程序。

RTO燃烧室的设计温度通常为1000℃，操作温度820-850℃。合理规划蓄热体的摆放能确保热效率达到%%以上，以及废气停留时间≥1s。性能优越的RTO的处理效率能至少有99%，*终排烟温度≤120℃。在废气进RTO系统前的风管上安装在线VOCs浓度检测仪（LEL）和报警连锁装置。当进气VOCs浓度高于某一设定值时，系统立即发出声光报警，并自动开启新风阀以稀释浓度；当VOCs浓度超过规定的危险值时，系统除了立即报警，还会自动切断原始废气和焚烧系统的天然气供给，开启焚烧系统旁通功能，自动切换为紧急模式。为了确保检测仪器在Ss以内作出反应，从VOCs浓缩后到RTO的风管要有足够的长度，以保证利用切断阀在浓缩废气到达RTO之前执行关断，同时在切断阀前安装紧急排放口和新鲜空气入口，以保证RTO的安全性。RTO系统的燃烧室还需要设置高温旁通管路，当燃烧室因故障或其他特殊原因导致超高温或超高压报警，室体不能自主降温时，应实行紧急旁通排放操作程序。

另外，RTO系统的启动和加热由燃烧器点燃天然气与少量废气的混合气来实现。为安全起见，RTO的启动和停止只用新鲜空气，且系统需配置燃烧器阀组和炉内燃气泄漏检测装置。结合环保趋势，建议采用低氮排放燃烧器，避免因高温焚烧VOCs废气而导致氮氧化物超标。

1.4安全设计

近几年喷漆排风系统发生的火灾较多，因此在废气末端治理系统中，安全设计尤为重要。安全设计分主动和被动。为避免设备爆燃、闷燃，要充分考虑设备的双安全保护措施，各种状态模式下设备的安全程序控制，设备急停下的压缩空气吹扫，安全旁通等。在被动安全防护上，考虑到废气处理设备的风管和过滤箱是VOCs排气经过的区域，且通风量大、管路截面较大，建议根据国家消防规范，

单独为此区域设置喷淋阀组，并作为涂装车间消防系统的一个独立分区，水源来自原有的消防管路系统，消防报警和控制信号需要接入涂装车间消防控制室，以便集中监控和管理，同时废气处理设备的消防信号需要跟风机、转轮、RTO、车间内喷漆室、供排风等设备做好相应的联锁，确保整个系统的安全。由于过滤箱和通风管路内部的废气比较潮湿，且具有腐蚀性，系统内部布置的管路和喷头均要求采用304不锈钢。RTO燃气阀组需要设置可燃气体泄露检测及报警装置，并将信号传给消防控制室和设备控制间。

1.5电气控制

新增的废气处理控制系统要求采用集中监控PLC分布式控制，以满足废气处理系统安全、长期、稳定、可靠地运行的需求，即采用PLC+触摸屏与电源柜、电气控制柜、PLC控制柜、电磁阀箱、现场就地操作箱、现场仪表等组成整个控制系统，实现系统的独立监控。PLC系统具备设备工况监视、流程画面显示、参数显示、报警显示、自动连锁保护、接收数据软件、数据显示、数据传输、数据存储等功能，并设有紧急停车功能。在控制柜上设有触摸屏，对系统进行集中动态监视和自动控制，自动生成工艺系统设备状态和报警参数报表，并且所有信息保存至少3年以上。可编程控制器应带有互锁以保证生产和设备的安全运行。电气控制柜由于使用了大量的变频器等发热元件，必须配备降温装置，通常给控制室设置独立的空调系统或每组电控柜配备足够的电柜空调，确保电气元件在30℃以下的环境中稳定运行。

废气处理系统的工作状态要求全自动化控制，操作人员能通过触摸屏对整个工艺流程及工艺参数和设备运行情况进行监控，并达到如下控制水平。

（1）全自动：操作人员只要选择了运行的装置，按下启动键后系统即能完成各设备之间的运行、连锁、控制，而不需要操作人员的干预（特殊情况除外）。

（2）半自动：当现场某个部件（如阀门）需要即时执行开或关操作时，操作人员可以通过触摸屏实现。

（3）手动：当现场某个设备的PLC出现故障或需要调试时，操作人员可以就地在控制柜上实现其开、关操作。

吸附浓缩焚烧净化废气设备被越来越多的企业采用。虽然这对企业而言是很大的投入，但是为了建设一个可持续发展的社会，这些投入具有很大的社会效益。本项目对此种技术在涂装车间的应用情况进行了总结，希望能给大家一点有益的参考。