1概述
　　
　　VOCs（VolatileOrganicCompounds）是指沸點(diǎn)在50℃～260℃，室溫下飽和蒸氣壓超過(guò)133.3Pa的易揮發(fā)性有機化合物[1]。主要來(lái)自涂裝、印刷、家電、電線(xiàn)電機制造、絕緣材料、造漆等行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中排放的污染物。其廢氣凈化處理已愈來(lái)愈引起人們的重視。VOCs廢氣的排放隨生產(chǎn)行業(yè)、工業(yè)條件的不同，其組成、濃度也各不相同，因此對其治理技術(shù)的選用取決于各行業(yè)有機污染物的性質(zhì)、濃度、凈化要求及經(jīng)濟性等因素。對VOCs廢氣的常規處理方法有吸收法、吸附法、膜分離法、冷凝法、燃燒法、生物法、脈沖電暈法和氧化法等[2]。而對于小風(fēng)量（＜5000m3/h）、高濃度（2000～8000mg/m3）且排放穩定的有機廢氣來(lái)說(shuō)，目前成熟、*的治理技術(shù)是直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法亦稱(chēng)為熱力氧化法或熱力燃燒法，是利用石油氣或柴油等輔助燃料燃燒放出的熱量，使有機廢氣在500℃～800℃和停留時(shí)間為0.3～0.5s的條件下直接燃燒而轉變?yōu)闊o(wú)害的H2O和CO2。但因采用該方法的起燃溫度高，對設備材質(zhì)要求也相對較高，而且需要添加輔助燃料加熱，能耗大、運行費用高，因此在實(shí)際應用中受到限制。催化燃燒法是目前世界上有機廢氣處理技術(shù)研究領(lǐng)域中為活躍的一個(gè)方法[2]，其工作原理是在鉑（Pt）、鈀（Pd）等貴金屬催化劑的作用下，使廢氣中的有機污染物在較低的溫度下（通常為220℃～300℃）和較短的反應時(shí)間內（0.05～0.2s）轉化成無(wú)害的H2O和CO2氣體。其反應方程式如下：
　　
　　與直接燃燒法相比，催化燃燒法由于溫度降低，允許使用標準材料（如Q235-A）來(lái)代替昂貴的特殊材料，因此可大大降低設備費用，同時(shí)由于起燃溫度降低，可節約預熱能量，減少運行操作費用。
　　
　　2催化燃燒廢氣治理技術(shù)催化燃燒廢氣治理系統主要由阻火器、熱交換器、加熱室、催化床、引風(fēng)機、電控柜及安全報警裝置等組成。以廣東某烘漆廢氣治理工程為例：廣東某精密制造有限公司是一家合資大型企業(yè)，專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)空調、電冰箱使用的制冷壓縮機。在加工過(guò)程中，外殼等部件經(jīng)電泳浸漆后入烘房烘干，烘房在工作時(shí)溶劑蒸氣不斷揮發(fā)，為保證其溶劑蒸氣濃度處在安全范圍內，必須進(jìn)行排風(fēng)，并補充部分新鮮空氣，排出的廢氣中含有濃度高的有機溶劑，通常為苯、甲苯、二甲苯等有害物質(zhì)，因而必須經(jīng)處理后方可排入大氣。該企業(yè)的廢氣排放量為3000m3/h，入口廢氣濃度為3000～4000mg/m3。采用催化燃燒凈化工藝處理，可取得顯著(zhù)效果。廢氣治理工藝流程如下圖所示。
　　
　　工作原理：系統正常工作后，溫度約為50℃的噴漆廢氣經(jīng)阻火器進(jìn)入催化凈化裝置，在板式熱交換器內與高溫尾氣進(jìn)行熱量交換，經(jīng)預熱的廢氣進(jìn)入加熱室（內設有電加熱管）進(jìn)一步升溫至250℃左右，達到起燃溫度的廢氣繼續進(jìn)入催化床內，在貴金屬Pt、Pd催化劑的作用下，使有機溶劑*氧化分解為H2O和CO2，并釋放出大量反應熱，可維持催化燃燒所需的起燃溫度，達到熱平衡。所排放的高溫尾氣可達300℃以上，通過(guò)板式熱交換器將高溫尾氣與進(jìn)口低溫廢氣進(jìn)行熱量交換，部分熱量得以回收，減少了預熱能耗。經(jīng)回收部分熱量的高溫尾氣在引風(fēng)機抽力的作用下通過(guò)排氣筒達標排放。系統達到熱平衡后自動(dòng)關(guān)閉電加熱裝置，此后，催化燃燒系統就靠廢氣中的有機溶劑燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能，在無(wú)須外加能源的基礎上使催化燃燒繼續進(jìn)行直至結束?？紤]到凈化裝置需要維修，在過(guò)濾阻火器前設置旁路管和旁路閥。
　　
　　主要設備配置如下：
　　
　?。?）催化凈化裝置型號：HC-Ⅲ，1臺；風(fēng)量：3000m3/h；功率：72kW；外形尺寸：1160×1410×2300（mm）。
　　
　?。?）引風(fēng)機型號：YX9-35NO6.3C，1臺；風(fēng)量：6984m3/h；全壓：188mmH2O；功率：7.5kW。
　　
　?。?）自控系統外形尺寸：460×800×1800（mm），1套；具有超溫報警功能。
　　
　　3運行情況該系統自投產(chǎn)使用以來(lái)，運行安全可靠，性能穩定，難聞氣味得到了有效去除，凈化效率在98%以上。
　　
　　其溫度控制方面情況如下：
　　
　?。?）當加熱室溫度＜246℃時(shí)，兩組電加熱管同時(shí)工作；
　　
　?。?）當加熱室溫度在246℃～251℃時(shí)，只有一組加熱管工作；
　　
　?。?）當加熱室溫度＞251℃時(shí)，兩組電加熱管同時(shí)停止加熱，同時(shí)引風(fēng)機自動(dòng)投入運行；
　　
　?。?）催化床反應溫度控制在300℃左右；
　　
　?。?）當催化床溫度＞350℃時(shí)，設備會(huì )自動(dòng)聲光同時(shí)報警。
　　
　　4工藝特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
　　
　?。?）催化凈化裝置為整體結構，主要由板式熱交換器、加熱室和催化床三部分組成，另附有兩個(gè)熱電偶，分別用來(lái)測量加熱室溫度和催化床溫度。
　　
　?。?）為了充分利用催化燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的大量熱量，在裝置中設置了板式換熱器，并將其熱量用于加熱進(jìn)入催化床的有機廢氣，以減少能耗。
　　
　?。?）在有機廢氣進(jìn)入催化凈化裝置前，加裝旁路管和旁路閥。在凈化設備正常運行時(shí)，該旁路閥處于關(guān)閉狀態(tài)；當凈化設備需要維修時(shí)，該閥開(kāi)啟，不會(huì )因凈化裝置故障而影響車(chē)間的正常生產(chǎn)。
　　
　?。?）采用金屬Pt、Pd鍍在蜂窩陶瓷載體上作催化劑，氣體流動(dòng)阻力小、反應起始溫度低、催化劑活性高、空速適應范圍寬。當烴類(lèi)等有機物濃度在2000～8000mg/m3范圍內，空速10,000～30,000h-1、反應氣入口溫度180℃～300℃的條件下，凈化效率≥98%。耐熱性能好，可耐受900℃高溫的短時(shí)期沖擊。使用壽命長(cháng)，一般不少于7200h。
　　
　?。?）起燃溫度低。有機廢氣在通過(guò)催化床時(shí)，碳氫分子和氧分子分別被吸附在催化劑表面并被活化，因而能在較低溫度下迅速*氧化分解成H2O和CO2，且在達到起燃溫度后，在無(wú)需外界供熱的條件下，裝置僅靠廢氣中有機溶劑燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能，即可維持催化燃燒所需的溫度。與直接燃燒法相比，其起燃溫度約低一半，因而能耗少得多。
　　
　?。?）預熱15～35min全功率加熱，工作時(shí)只消耗風(fēng)機功率即可。廢氣濃度較低時(shí)，自動(dòng)間歇補償加熱。
　　
　?。?）安全設施完備：有阻火器、泄壓孔，超溫報警等保護設施。
　　
　?。?）不會(huì )造成二次污染。由于凈化率一般都在98%以上，加之溫度低，能大大減少NOx生成[3]。
　　
　　5注意事項
　　
　?。?）選用蜂窩狀催化劑催化劑有顆粒狀和蜂窩狀。顆粒狀催化劑壓降大，而且因與載體間相互摩擦，會(huì )造成活性組分磨耗損失，因此建議不采用。蜂窩狀催化劑是比較理想的催化劑，其具有較高的比表面，壓降小，機械強度高，耐磨、耐熱沖擊。
　　
　?。?）防止催化劑中毒催化劑中毒是指催化劑由于某些物質(zhì)的作用而使催化活性衰退或喪失的現象，可分為暫時(shí)性中毒和*性中毒[4]。如果遇到由于催化床溫度過(guò)低，或廢氣中可燃物濃度過(guò)高，或突然停電等原因造成催化劑表面結炭會(huì )引起暫時(shí)性中毒，可在再次開(kāi)機時(shí)將催化床前的預熱溫度提升到500℃左右并通新鮮空氣1～2h，即可恢復或部分恢復催化劑活性。但某些化學(xué)物質(zhì)（如含S、Pb等有機或無(wú)機物）對催化劑的破壞作用很強，會(huì )導致催化劑的*性失活，無(wú)法恢復，因而需要特別注意。
　　
　?。?）設置補鮮風(fēng)閥在催化凈化裝置前要設置補鮮風(fēng)閥，當催化床溫度高于某一設定值時(shí)，打開(kāi)此閥，補充冷空氣，將催化床溫度控制在一定范圍內，可延長(cháng)設備和催化劑的使用壽命。
　　
　　6結論
　　
　?。?）實(shí)踐證明，采用催化燃燒技術(shù)治理小風(fēng)量高濃度VOCs廢氣是成功有效的。該技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、起燃溫度低、節約能源、處理效率高、不會(huì )造成二次污染、設備體積小、占地面積少、運行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
　　
　?。?）催化劑建議選用蜂窩狀催化劑，在使用過(guò)程中要注意防止催化劑中毒以延長(cháng)催化劑的使用壽命。