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消除技術(shù)
(1)熱氧化
熱氧化系統(tǒng)就是火焰氧化器,通過燃燒來消除有機(jī)物的,其操作溫度高達(dá)700℃-1,000℃。這樣不可避免地具有高的燃料費(fèi)用,為降低燃料費(fèi)用,需要回收離開氧化器的排放氣中的熱量?;厥諢崃坑袃煞N方式,傳統(tǒng)的間壁式換熱和新的非穩(wěn)態(tài)蓄熱換熱技術(shù)。
間壁式熱氧化是用列管或板式間壁換熱器來捕獲凈化排放氣的熱量,它可以回收40%-70%的熱能,并用回收的熱量來預(yù)熱進(jìn)入氧化系統(tǒng)的有機(jī)廢氣。預(yù)熱后的廢氣再通過火焰來達(dá)到氧化溫度,進(jìn)行凈化,間壁換熱的缺點(diǎn)是熱回收效率不高。
蓄熱式熱氧化(簡稱RTO)回收熱量采用一種新的非穩(wěn)態(tài)熱傳遞方式。主要原理是:有機(jī)廢氣和凈化后的排放氣交替循環(huán),通過多次不斷地改變流向,來較大限度地捕獲熱量,蓄熱系統(tǒng)提供了極高的熱能回收。
在某個(gè)循環(huán)周期內(nèi),含VOC的有機(jī)廢氣進(jìn)入RTO系統(tǒng),首先進(jìn)入耐火蓄熱床層1(該床層已被前一個(gè)循環(huán)的凈化氣加熱),廢氣從床層1吸收熱能使溫度升高,然 后進(jìn)入氧化室;VOC在氧化室內(nèi)被氧化成CO2和H2O,廢氣得到凈化;氧化后的高溫凈化氣離開燃燒室,進(jìn)入另一個(gè)冷的蓄熱床層2,該床從凈化排放氣中吸 收熱量,并儲(chǔ)存起來(用來預(yù)熱下一個(gè)循環(huán)的進(jìn)入系統(tǒng)的有機(jī)廢氣),并使凈化排放氣的溫度降低。此過程進(jìn)行到一定時(shí)間,氣體流動(dòng)方向被逆轉(zhuǎn)、有機(jī)廢氣從床層 2進(jìn)入系統(tǒng)。此循環(huán)不斷地吸收和放出熱量,作為熱阱的蓄熱床也不斷地以進(jìn)口和出口的操作方式改變,產(chǎn)生了GX熱能回收,熱回收率可高達(dá)95%,VOC的消 除率可達(dá)99%。
(2)催化燃燒
催化燃燒是一種類似熱氧化的方式來處理VOC的,它凈化有機(jī)物是用鉑、鈀等貴金屬催化劑及過渡金屬氧化物催化劑來代替火焰,操作溫度較熱氧化低一半,通常為 250℃-500℃。由于溫度降低,允許使用標(biāo)準(zhǔn)材料來代替昂貴的特殊材料,大大地降低設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用。與熱氧化相似,系統(tǒng)仍可分為間壁式和蓄熱式兩 類熱量回收方式。
間壁式催化燃燒是在催化床后設(shè)一個(gè)換熱器,該換熱器在降低排放氣溫度的同時(shí),也預(yù)熱含VOC的有機(jī)廢氣,其熱回收達(dá)60%-75%。該類氧化器早已用于工業(yè)過程。
蓄熱催化燃燒(簡稱為RCO)是一種新的催化技術(shù)。它具有RTOGX回收能量的特點(diǎn)和催化反應(yīng)的低溫操作及能量有效性的優(yōu)點(diǎn),將催化劑置于蓄熱材料的頂部,來使凈化達(dá)到優(yōu),其熱回收率高達(dá)95%-98%。
RCO系統(tǒng)性能的關(guān)鍵是使用專用的催化劑,浸漬在鞍狀或是蜂窩狀陶瓷上的貴金屬或過渡金屬催化劑,允許氧化發(fā)生在RTO系統(tǒng)溫度的一半,既降低了燃料消耗,又降低了設(shè)備造價(jià)。
現(xiàn)在,有的國家已經(jīng)開始使用RCO技術(shù)進(jìn)行有機(jī)廢氣的消除處理,很多RTO設(shè)備已開始轉(zhuǎn)變成RCO,這樣可以削減操作費(fèi)用達(dá)33%-75%,并增加排放氣流量達(dá)20%-40%。
(3)集成技術(shù)(炭吸附+催化氧化)
對于大流量、低濃度的有機(jī)廢氣,單一使用上述方法處理費(fèi)用太高,不經(jīng)濟(jì)。利用炭吸附具有處理低濃度和大氣量的優(yōu)勢,先用活性炭捕獲廢氣中的有機(jī)物,然后用小 得多流量的熱空氣來脫附,這樣可使VOC富集10-15倍,大大地減少了處理廢氣的體積,使后處理設(shè)備的規(guī)模也大幅度地降低。把濃縮后的氣體送到催化燃燒 裝置中,利用催化燃燒適于處理較高濃度的特點(diǎn)來消除VOC。催化燃燒放出的熱量可以通過間壁換熱器,來預(yù)熱進(jìn)入炭吸附床的脫附氣,降低系統(tǒng)的能量需要量。
該技術(shù)利用炭吸附處理低濃度和大氣量的持點(diǎn),又利用催化床處理適中流量、高濃度的優(yōu)勢,形成一種非常有效的集成技術(shù)。國內(nèi)也已開始利用此技術(shù),用于噴漆、印刷和制鞋等排放大流量、低濃度有機(jī)廢氣行業(yè)的治理。
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(一)顯示結(jié)果中氧氣含量高而二氧化硫和氮氧化物含量低
(1)可能原因之一:采樣管路泄漏。
處理方法:檢查樣氣取樣回路。
確認(rèn)辦法:加標(biāo)準(zhǔn)氣體到煙氣分析儀的入口,觀察測量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)氣體的含量是否相同。若測量值與標(biāo)示值相同,則證明采樣管路泄漏。分析采樣管路泄漏需要分兩個(gè)步驟判斷是機(jī)柜內(nèi)部泄漏還是機(jī)柜外部泄露。判斷方法:把樣氣閥入口斷開,用手堵死,此時(shí)分析儀面板上的浮子流量計(jì)標(biāo)示應(yīng)該歸零。若分析儀面板上的浮子流量計(jì)顯示零則可判斷機(jī)柜內(nèi)部無問題,是機(jī)柜外部泄露,這時(shí)應(yīng)檢查采樣探頭與采樣探頭的濾芯堵頭是否泄漏,找出泄漏處進(jìn)行處理。
(2)可能原因之二:蠕動(dòng)泵接頭松動(dòng)而導(dǎo)致漏氣。
處理方法:重新旋緊蠕動(dòng)泵接頭即可。
(二)顯示結(jié)果中氧氣和氮氧化物含量測量數(shù)據(jù)不變而二氧化硫含量低甚至為零,檢查發(fā)現(xiàn)保護(hù)過濾器內(nèi)有水霧或積水
(1)冷凝器溫控器故障排查。冷凝器中的玻璃冷腔下端結(jié)冰,溫控器顯示“LLL”,關(guān)閉冷凝器電源幾小時(shí)后,再接通冷凝器電源,溫度從 10℃左右慢慢下降至-5℃,后又顯示“LLL”。對冷凝器氣體除濕的基本原理進(jìn)行分析得知,冷凝器通過對蓄冷體不斷進(jìn)行制冷,當(dāng)過冷時(shí)又對其進(jìn)行加熱,使蓄冷體恒溫在 1~7℃的某一溫度值上。插在蓄冷體中間的交換器,借助導(dǎo)熱介質(zhì)和足夠的換熱面積迅即完成熱交換。此時(shí),流經(jīng)交換器工作腔含水分的氣態(tài)試樣迅速冷卻,使氣體中的水分得到分離。經(jīng)分析檢測判斷為玻璃冷腔外層加熱片損壞所致,起不到加熱作用。
處理方法:更換加熱片,故障排除。
(2)蠕動(dòng)泵排水故障排查。在實(shí)際工作中筆者發(fā)現(xiàn)一種疑難故障,監(jiān)測過程中二氧化硫測量值突然變小,僅為 2~3 mg/m3甚至為零,比實(shí)際值偏低很多,一段時(shí)間后恢復(fù)正常,再過一段時(shí)間測量值又變小,如此多次重復(fù)該現(xiàn)象。用標(biāo)準(zhǔn)氣體檢查,氣體分析儀示值準(zhǔn)確,零點(diǎn)校準(zhǔn)也正常,初步分析原因?yàn)闃託庥袝r(shí)含有水汽。首先懷疑蠕動(dòng)泵泵管老化,但更換泵管后故障依舊。經(jīng)過多日蹲守現(xiàn)場進(jìn)行跟蹤,觀察發(fā)現(xiàn)為冷凝器的玻璃冷腔至蠕動(dòng)泵的排水系統(tǒng)異常所致。由于煙氣排放監(jiān)測設(shè)備安裝時(shí),在冷凝器的玻璃冷腔至蠕動(dòng)泵的進(jìn)水端連接了較長的管路,導(dǎo)致玻璃冷腔排水管下垂部分較長,管路經(jīng) U型接至蠕動(dòng)泵進(jìn)水端,阻力較大。初安裝時(shí),由于蠕動(dòng)泵泵軸、泵管較新,U 型管的積水可以抽出;使用一段時(shí)間后,蠕動(dòng)泵泵軸出現(xiàn)磨損,密封性能下降,真空度降低,因而出現(xiàn)排水有時(shí)正常、有時(shí)不正常的故障。
處理方法:對蠕動(dòng)泵的排水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),縮短玻璃冷腔到蠕動(dòng)泵進(jìn)水端連接管的長度,將玻璃冷腔的排水管直接跨接至蠕動(dòng)泵的進(jìn)水端。經(jīng)過一段時(shí)間的現(xiàn)場觀察,結(jié)果表明改造后效果良好。
(3)蠕動(dòng)泵管及泵軸故障排查。蠕動(dòng)泵管老化變形,失去彈性;蠕動(dòng)泵泵軸磨損嚴(yán)重易形成堵塞,使冷凝水不能及時(shí)排出,造成出口樣氣大量帶水,影響抽吸單元和分析組件的正常運(yùn)行。
處理方法:在日常維護(hù)中應(yīng)定期檢查、更換蠕動(dòng)泵管或泵軸。
(4)蠕動(dòng)泵進(jìn)出水端故障排查。蠕動(dòng)泵進(jìn)水端和出水端接反會(huì)造成樣氣大量帶水。
處理方法:將蠕動(dòng)泵進(jìn)水端與出水端對調(diào)。
(三)零點(diǎn)標(biāo)定后二氧化硫顯示負(fù)值
故障分析:該故障表現(xiàn)為,隔一段時(shí)間二氧化硫測量值很小,僅為 2~3 mg/m3甚至為零,比實(shí)際值偏低很多,過很長時(shí)間才正常,過一段時(shí)間又重復(fù)該故障。經(jīng)過認(rèn)真分析研究,發(fā)現(xiàn)是零點(diǎn)漂移所致。
由于儀器自動(dòng)零點(diǎn)標(biāo)定時(shí)采用空氣校準(zhǔn),而空氣校準(zhǔn)對采樣空氣的濕度有特定的要求,校準(zhǔn)空氣需用干燥空氣(儀器所附技術(shù)資料沒有說明),而南方空氣比較潮濕,特別是春天或雨季,容易導(dǎo)致儀器自動(dòng)零點(diǎn)校準(zhǔn)時(shí)零點(diǎn)漂移的大、小隨空氣濕度的改變而變化。
處理方法:對標(biāo)定系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),在采樣空氣前端增加電子制冷器進(jìn)行干燥處理。
(四)煙氣分析儀檢測結(jié)果誤差偏大
(1)可能原因之一:煙氣分析儀長期沒有標(biāo)定,造成分析誤差越來越大。
處理方法:對煙氣分析儀進(jìn)行標(biāo)定。
(2)可能原因之二:所用標(biāo)準(zhǔn)氣體超過有效期。
處理方法:標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度是一個(gè)已知的固定值,每一種標(biāo)準(zhǔn)氣體都有有效期,超過有效期后,標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度發(fā)生變化,不能準(zhǔn)確標(biāo)定分析儀器。
處理方法:更換標(biāo)準(zhǔn)氣體。
(3)可能原因之三:傳感器氣室內(nèi)有臟物。
處理方法:打開傳感器氣室(打開時(shí)注意裝有樣品氣體的玻璃管),使用脫脂棉、擦鏡紙、洗滌劑或合適的溶劑(例如無水乙醇)將鏡片及氣室擦干凈。要避免使用腐蝕性的清洗化合物,因?yàn)檫@些物料會(huì)損壞光學(xué)表面。
(五)含塵量指示不合理或數(shù)值持久不變
故障分析:含塵量測試儀鏡頭臟污。
處理方法:擦拭鏡頭并手工校準(zhǔn)。
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