沸石是1 種架狀含水的堿或堿土金屬鋁硅酸鹽礦類物質(zhì)。它具備較強的吸附性、離子交換性、催化和耐酸耐熱等特點，廣泛應用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)及工業(yè)等領域，尤其是對于VOCs 吸附效果十分顯著[3]。

　　沸石轉(zhuǎn)輪是通過沸石的吸附能力，將大風量、中低濃度的廢氣濃縮成高濃度、小風量的廢氣再進行處理，從而提高 VOCs 廢氣的處理效率，節(jié)約運行成本。

　　沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮，再由RTO 進行焚燒，脫附吸附同步進行，無需單獨進行脫附作業(yè)，是一種連續(xù)、高效的VOCs 廢氣處理方案[4]。

　　3.1“沸石轉(zhuǎn)輪+RTO”系統(tǒng)組成

　　整套系統(tǒng)由前置過濾裝置、吸附風機、轉(zhuǎn)輪、再生加熱裝置、脫附風機和 RTO 等組成，如圖 2 所體布置如圖3 所示。

　　圖3  “沸石轉(zhuǎn)輪+RTO”系統(tǒng)布置

　　3.1.1沸石轉(zhuǎn)輪工作原理

　　沸石轉(zhuǎn)輪由多塊扇形蜂巢狀沸石材料拼成。分為吸附區(qū)、再生區(qū)和冷卻區(qū)。不同濃縮比的轉(zhuǎn)輪，各個區(qū)域?qū)拿娣e也不相同，但是冷卻區(qū)和再生區(qū)面積等同。轉(zhuǎn)輪分區(qū)如圖4 所示。

　　廢氣通過沸石轉(zhuǎn)輪時，經(jīng)過吸附區(qū)的廢氣即可直接排放，少部分廢氣經(jīng)過冷卻區(qū)，然后進入 1 個補償加熱器，加熱到180～200 ℃，再反向進入再生區(qū)進行脫附，脫附后的高濃度廢氣再送至 RTO 進行焚燒。經(jīng)過脫附的轉(zhuǎn)輪扇區(qū)溫度較高，無法直接進行吸附，因此設置1 個冷卻區(qū)。而經(jīng)過冷卻區(qū)的廢氣，溫度也會相應升高，一定程度上可以補償加熱器的能源消耗[5]。

　　1.冷卻區(qū) 2～7.吸附區(qū) 8.再生區(qū)

　　圖4 轉(zhuǎn)輪分區(qū)

　　轉(zhuǎn)輪的吸附、脫附工作是伴隨著轉(zhuǎn)輪時刻不停地轉(zhuǎn)動而進行的。因此轉(zhuǎn)輪在轉(zhuǎn)動過程中，保持密封尤為關鍵。在某VOCs 治理項目中，使用的轉(zhuǎn)輪直徑達到了4.8 m，寬度400 mm。通過對該沸石轉(zhuǎn)輪的實際工作狀況的觀察，發(fā)現(xiàn)如果吸附區(qū)密封不嚴，則會導致吸附效率降低，排放不能達標；如果再生區(qū)和冷卻區(qū)密封不嚴，則導致脫附風量增大，影響脫附效果，嚴重時會導致補償加熱器內(nèi)形成正壓，無法正常工作。系統(tǒng)整體構(gòu)成如圖5 所示。

　　圖5 沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)拆解

　　為了使轉(zhuǎn)輪有良好的密封性，在轉(zhuǎn)輪的迎風側(cè)和背風側(cè)都有1 圈環(huán)形密封膠條，其中再生區(qū)和冷卻區(qū)為耐高溫密封膠條。在密封膠條和沸石接觸部分涂有潤滑介質(zhì)，以延長密封膠條使用壽命。

　　轉(zhuǎn)輪內(nèi)形成負壓，風對沸石轉(zhuǎn)輪造成負向的壓力， 則對其密封效果影響較小。因此，在沒有場地限制的情況下，轉(zhuǎn)輪設計為負壓使用效果最為理想。

　　3.1.2沸石轉(zhuǎn)輪參數(shù)選擇

　　沸石轉(zhuǎn)輪是通過吸附、脫附來獲得低風量高濃度的廢氣，因此濃縮比是轉(zhuǎn)輪性能的一個重要指標。

　　轉(zhuǎn)輪進氣風量與脫附風量的比值即為濃縮比。低濃縮比雖然可以保證高吸附效率，但是增加脫附風量的同時也增加了脫附能耗，而且大風量低濃度的廢氣不利于后續(xù)的焚燒處理。因此， 在確保達到排放標準的吸附率前提下，合理選擇濃縮比至關重要。實際應用中，濃縮比應兼顧效率與能耗，對于高濃度廢氣，可選擇低濃縮比以確保吸附率；而低于低濃度廢氣，適當選擇高濃縮比有利于系統(tǒng)整體的能效比提高。不過最高濃度應不高于爆炸極限下限的25%[6]。

　　沸石轉(zhuǎn)輪的吸附與脫附在轉(zhuǎn)輪運行周期中是同步進行的，兩者共同決定了轉(zhuǎn)輪的工作效率。轉(zhuǎn)速的大小意味著吸附和脫附時間長短。當轉(zhuǎn)速較低時，運行周期變長，再生區(qū)脫附充分，但是相對吸附能力也變小。轉(zhuǎn)速較高時，運行周期變短， 吸附能力變大，但是再生區(qū)脫附時間減少，脫附的去除率下降。因此，最佳轉(zhuǎn)速是對吸附和脫附時間的綜合考量，同時還要結(jié)合處理廢氣的濃度、風量等因素，實現(xiàn)轉(zhuǎn)輪的效率最大化。

　　3.2“沸石轉(zhuǎn)輪+RTO”系統(tǒng)方案選擇

　　結(jié)合“沸石轉(zhuǎn)輪+RTO”系統(tǒng)的特點，以某大型客車清漆及面漆噴漆室廢氣處理的實際案例來分析其方案的選擇。該車間清漆及面漆噴漆室廢氣匯總后，風量達到了 159 333 m3/h，VOCs 濃度達到133 mg/m3。要求凈化效率≥90%，我們選擇了直徑為4 800 mm 的轉(zhuǎn)輪，濃縮比為18∶1。

　　轉(zhuǎn)輪可以設計為正壓狀態(tài)，也可以設計為負

　　R= Q

　　N

　?。?）

　　壓狀態(tài)，即吸附風機可以放置在轉(zhuǎn)輪之前，也可以放在轉(zhuǎn)輪之后。如果放置在轉(zhuǎn)輪之前，則轉(zhuǎn)輪內(nèi)形成正壓，風對沸石轉(zhuǎn)輪造成正壓力，對其密封效果影響較大；反之，吸附風機放置在轉(zhuǎn)輪之后，則式中，Q 為進氣風量；N 為濃縮比；R 為濃縮廢氣風量。計算可得，濃縮后的廢氣風量為8 852 m3/h。

　　P= Q × K - C × K × （1 - η）（4）

　　R

　　式中 Q 為進氣風量；K 為進氣濃度；C 為凈化后風量；η 為凈化效率；R 為濃縮后風量；P 為濃縮廢氣濃度。

　　計算可得，濃縮后的廢氣濃度為2 168 mg/m3。經(jīng)過轉(zhuǎn)輪后，我們得到了小風量、高濃度的廢氣，需要送往 RTO 進行處理。該 RTO 同時還須處理來自烘干爐的有機廢氣，風量為 12 000 m3/h，濃度達到 800 mg/m3 。因此混合后的廢氣風量為20 852 m3/h，濃度達到1 381 mg/m3。選擇對應處理能力的RTO 即可。

　　由此可見，沸石轉(zhuǎn)輪與RTO 的搭配組合，不僅可以處理噴漆室的大風量高濃度廢氣，還可以同時處理來自烘干爐的小風量高濃度廢氣。非常適用于汽車涂裝車間這種擁有非單一來源廢氣的場合。