七大VOCs废气处理技术工艺详解

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七大 VOCs废气处理技术工艺详解

一、VOCs 废气处理技术——热破坏法 ........................................................................................ 2

二、VOCs 废气处理技术——吸附法 ............................................................................................ 2

三、VOCs 废气处理技术——生物处理法 .................................................................................... 3

四、VOCs 废气处理技术——变压吸附分离与净化技术 ............................................................ 4

五、VOCs 废气处理技术——氧化法 ............................................................................................ 4

直燃式废气处理炉 ................................................................................................................... 5

催化式废气处理炉（RCO） ................................................................................................... 6

蓄热式废气处理炉（RTO） ................................................................................................... 6

回收式热力焚烧系统 ............................................................................................................... 7

六、VOCs 废气处理技术——冷凝回收法 .................................................................................... 8

RTO 蓄热式焚烧炉 .................................................................................................................. 9

蓄热式催化剂焚烧炉(RCO) .................................................................................................. 10

催化剂焚烧炉 CatalyticOxidizer ........................................................................................... 11

直接燃烧焚烧炉 DirectFiredThermalOxidizer-DFTO .......................................................... 11

浓缩转轮/焚烧炉 RotorConcentrator/Oxidizer ...................................................................... 12

氯化有机物催化剂焚烧炉 ..................................................................................................... 12

自动清理陶瓷过滤系统 ......................................................................................................... 13

吸附剂分配板 ......................................................................................................................... 13

吸收净化 ................................................................................................................................. 14

七、VOCs 废气处理技术——液体吸收法 .................................................................................. 15

VOCs 是挥发性有机化合物(volatile organic compounds）的英文缩写。普通

意义上的 VOCs就是指挥发性有机物；但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥

发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。本文详细介绍了七种 VOCs

废气处理的主要技术。

一、VOCs 废气处理技术——热破坏法

热破坏法是指直接和辅助燃烧有机气体，也就是 VOCS，或利用合适的催化

剂加快 VOCS 的化学反应，最终达到降低有机物浓度，使其不再具有危害性的

一种处理方法。

热破坏法对于浓度较低的有机废气处理效果比较好，因此，在处理低浓度废

气中得到了广泛应用。这种方法主要分为两种，即直接火焰燃烧和催化燃烧。直

接火焰燃烧对有机废气的热处理效率相对较高，一般情况下可达到 99%。而催

化燃烧指的是在催化床层的作用下，加快有机废气的化学反应速度。这种方法比

直接燃烧用时更少，是高浓度、小流量有机废气净化的首选技术。

二、VOCs 废气处理技术——吸附法

有机废气中的吸附法主要适用于低浓度、高通量有机废气。现阶段，这种有

机废气的处理方法已经相当成熟，能量消耗比较小，但是处理效率却非常高，而

且可以彻底净化有害有机废气。实践证明，这种处理方法值得推广应用。

但是这种方法也存在一定缺陷，它需要的设备体积比较庞大，而且工艺流程

比较复杂;如果废气中有大量杂质，则容易导致工作人员中毒。所以，使用此方

法处理废气的关键在于吸附剂。当前，采用吸附法处理有机废气，多使用活性炭，

主要是因为活性炭细孔结构比较好，吸附性比较强。

此外，经过氧化铁或臭氧处理，活性炭的吸附性能将会更好，有机废气的处

理将会更加安全和有效。

三、VOCs 废气处理技术——生物处理法

生物法净化 VOCs 废气是近年发展起来的空气污染控制技术，它比传统工艺

投资少，运行费用低，操作简单，应用范围广，是最有望替代燃烧法和吸附净化

法的新技术。从处理的基本原理上讲，采用生物处理方法处理有机废气，是使用

微生物的生理过程把有机废气中的有害物质转化为简单的无机物，比如 CO2、

H2O 和其它简单无机物等。这是一种无害的有机废气处理方式。

生物净化法实际上是利用微生物的生命活动将废气中的有害物质转变成简

单的无机物（如二氧化碳和水）以及细胞物质等，主要工艺有生物洗涤法，生物

过滤法和生物滴滤法。

不同成分、浓度及气量的气态污染物各有其有效的生物净化系统。生物洗涤

塔适宜于处理净化气量较小、浓度大、易溶且生物代谢速率较低的废气；对于气

量大、浓度低的废气可采用生物过滤床；而对于负荷较高以及污染物降解后会生

成酸性物质的则以生物滴滤床为好。

生物法处理有机废气是一项新的技术，由于反应器涉及到气，液，固相传质，

以及生化降解过程，影响因素多而复杂，有关的理论研究及实际应用还不够深入

广泛，许多问题需要进一步探讨和研究。

一般情况下，一个完整的生物处理有机废气过程包括 3个基本步骤：a) 有

机废气中的有机污染物首先与水接触，在水中可以迅速溶解;b) 在液膜中溶解的

有机物，在液态浓度低的情况下，可以逐步扩散到生物膜中，进而被附着在生物

膜上的微生物吸收;c) 被微生物吸收的有机废气，在其自身生理代谢过程中，将

会被降解，最终转化为对环境没有损害的化合物质。

四、VOCs 废气处理技术——变压吸附分离与净化技术

变压吸附分离与净化技术是利用气体组分可吸附在固体材料上的特性，在有

机废气与分离净化装置中，气体的压力会出现一定的变化，通过这种压力变化来

处理有机废气。

PSA 技术主要应用的是物理法，通过物理法来实现有机废气的净化，使用材

料主要是沸石分子筛。沸石分子筛，在吸附选择性和吸附量两方面有一定优势。

在一定温度和压力下，这种沸石分子筛可以吸附有机废气中的有机成分，然后把

剩余气体输送到下个环节中。在吸附有机废气后，通过一定工序将其转化，保持

并提高吸附剂的再生能力，进而可让吸附剂再次投入使用，然后重复上步骤工序，

循环反复，直到有机废气得到净化。

近年来，该技术开始在工业生产中应用，对于气体分离有良好效果。该技术

的主要优势有：能源消耗少、成本比较低、工序操作自动化及分离净化后混合物

纯度比较高、环境污染小等。使用该技术对于回收和处理有一定价值的气体效果

良好，市场发展前景广阔，成为未来有机废气处理技术的发展方向。

五、VOCs 废气处理技术——氧化法

对于有毒、有害，而且不需要回收的 VOCS，热氧化法是最适合的处理技术

和方法。氧化法的基本原理：VOCS 与O2 发生氧化反应，生成 CO2 和H2O。

从化学反应方程式上看，该氧化反应和化学上的燃烧过程相类似，但其由于

VOCS 浓度比较低，在化学反应中不会产生肉眼可见的火焰。一般情况下，氧化

法通过两种方法可确保氧化反应的顺利进行：a) 加热。使含有 VOCS 的有机废

气达到反应温度;b) 使用催化剂。如果温度比较低，则氧化反应可在催化剂表面

进行。所以，有机废气处理的氧化法分为以下两种方法：

a) 催化氧化法。现阶段，催化氧化法使用的催化剂有两种，即贵金属催化

剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂主要包括 Pt、Pd 等，它们以细颗粒形式依

附在催化剂载体上，而催化剂载体通常是金属或陶瓷蜂窝，或散装填料;非贵金

属催化剂主要是由过渡元素金属氧化物，比如 MnO2，与粘合剂经过一定比例混

合，然后制成的催化剂。为有效防止催化剂中毒后丧失催化活性，在处理前必须

彻底清除可使催化剂中毒的物质，比如 Pb、Zn 和Hg 等。如果有机废气中的催

化剂毒物、遮盖质无法清除，则不可使用这种催化氧化法处理 VOCS;

b) 热氧化法。热氧化法当前分为三种：热力燃烧式、间壁式、蓄热式。三

种方法的主要区别在于热量回收方式。这三种方法均能催化法结合，降低化学反

应的反应温度。

热力燃烧式热氧化器，一般情况下是指气体焚烧炉。这种气体焚烧炉由助燃

剂、混合区和燃烧室三部分组成。其中，助燃剂，比如天然气、石油等，是辅助

燃料，在燃烧过程中，焚烧炉内产生的热混合区可对 VOCS 废气预热，预热后

便可为有机废气的处理提供足够空间、时间，最终实现有机废气的无害化处理。

在供氧充足条件下，氧化反应的反应程度——VOCS 去除率——主要取决于

“三 T条件”：反应温度(Temperat)、时间(Time)、湍流混合情况(Turbulence)。这

“三 T条件”是相互联系的，在一定范围内，一个条件的改善可使另外两个条

件降低。热力燃烧式热氧化器的缺点在于：辅助燃料价格高，导致装置操作费用

比较高。

直燃式废气处理炉

•所需温度：摄氏 700-800 度

•对应废气种类：所有

•废气净化效率在 99.8%以上

•搭配废气机热回收系统可有效降低工厂营运成本

催化式废气处理炉（RCO）

•所需温度：摄氏 300-400 度

•根据废气浓度而启动的自燃性

•系统设计利用前处理剂和触媒清洁可延长设备使用年限

•可在前端配置各种吸附材

RCO 处理技术特别适用于热回收率需求高的场合，也适用于同一生产线上，

因产品不同，废气成分经常发生变化或废气浓度波动较大的场合。尤其适用于需

要热能回收的企业或烘干线废气处理，可将能源回收用于烘干线，从而达到节约

能源的目的。

优点：工艺流程简单、设备紧凑、运行可靠；净化效率高，一般均可达 98%

以上；与 RTO 相比燃烧温度低；一次性投资低，运行费用低，其热回收效率一

般均可达 85%以上；整个过程无废水产生，净化过程不产生 NOX 等二次污染；

RCO 净化设备可与烘房配套使用，净化后的气体可直接回用到烘房利用，达到

节能减排的目的；

缺点：催化燃烧装置仅适用含低沸点有机成分、灰分含量低的有机废气的处

理，对含油烟等粘性物质的废气处理则不宜采用，催化剂宜中毒；处理有机废气

浓度在 20％以下。

蓄热式废气处理炉（RTO）

•所需温度：摄氏 800-900 度

•低于 500ppm 的甲苯浓度也可以启动自燃性系统设计

•可实现与 RCO 配合使用

适用于大风量、低浓度，适用于有机废气浓度在 100PPM—20000PPM 之间。

其操作费用低,有机废气浓度在 450PPM 以上时，RTO 装置不需添加辅助燃料；

净化率高，两床式 RTO 净化率能达到 98%以上，三床式 RTO 净化率能达到 99%

以上，并且不产生 NOX 等二次污染；全自动控制、操作简单；安全性高。

优点：在处理大流量低浓度的有机废气时，运行成本非常低。

缺点：较高的一次性投资，燃烧温度较高，不适合处理高浓度的有机废气，

有很多运动部件，需要较多的维护工作。

图为 RTO(蓄热式热力焚烧技术)浓缩及废热回收系统，可将低浓度、大风量

的VOCSs废气浓缩为高浓度、小风量的废气，然后高温燃烧，并将储热体的热

量重新回收，利用在废气预热和热转换设备上。

回收式热力焚烧系统

回收式热力焚烧系统（简称 TNV）是利用燃气或燃油直接燃烧加热含有机

溶剂的废气，在高温作用下，有机溶剂分子被氧化分解为 CO2 和水，产生的高

温烟气通过配套的多级换热装置加热生产过程需要的空气或热水，充分回收利用

氧化分解有机废气时产生的热能，降低整个系统的能耗。因此，TNV 系统是生

产过程需要大量热量时，处理含有机溶剂废气高效、理想的处理方式，对于新建

涂装生产线，一般采用 TNV 回收式热力焚烧系统。

TNV 系统由三大部分组成：废气预热及焚烧系统、循环风供热系统、新风

换热系统

废气焚烧集中供热装置的特点包括：有机废气在燃烧室的逗留时间为 1～2s；

有机废气分解率大于 99％；热回收率可达 76％；燃烧器输出的调节比可达 26∶

1，最高可达 40∶1。

缺点：在处理低浓度有机废气时，运行成本较高；管式热交换器只是在连续

运行时，才有较长的寿命。

六、VOCs 废气处理技术——冷凝回收法

在不同温度下，有机物质的饱和度不同，冷凝回收法便是利用有机物这一特

点来发挥作用，通过降低或提高系统压力，把处于蒸汽环境中的有机物质通过冷

凝方式提取出来。冷凝提取后，有机废气便可得到比较高的净化。其缺点是操作

难度比较大，在常温下也不容易用冷却水来完成，需要给冷凝水降温，所以需要

较多费用。

这种处理方法主要适用于浓度高且温度比较低的有机废气处理。通常适用于

VOCS含量高（百分之几），气体量较小的有机废气的回收处理，由于大部分 VOCS

是易燃易爆气体，受到爆炸极限的限制，气体中的 VOCS 含量不会太高，所以

要达到较高的回收率，需采用很低温度的冷凝介质或高压措施，这势必会增加设

备投资和处理成本，因此，该技术一般是作为一级处理技术并与其它技术结合使

用。

面介绍焚烧工艺工业废气治理汇总，涵盖 VOCSs 处理内容如下：

RTO 蓄热式焚烧炉

排放自工艺含 VOCSs的废气进入双槽 RTO，三向切换风阀(POPPETVALVE)

将此废气导入 RTO 的蓄热槽(EnergyRecoveryChamber)而预热此废气，含污染的

废气被蓄热陶块渐渐地加热后进入燃烧室(CombustionChamber)，VOCSs 在燃烧

室被氧化而放出热能于第二蓄热槽中之陶块，用以减少辅助燃料的消耗。陶块被

加热，燃烧氧化后的干净气体逐渐降低温度，因此出口温度略高于 RTO 入口温

度。三向切换风阀切换改变 RTO 出口/入口温度。如果 VOCSs浓度够高，所放

出的热能足够时，RTO 即不需燃料。例如 RTO 热回收效率为 95%时，RTO 出口

仅较入口温度高 25℃而已。

蓄热式催化剂焚烧炉(RCO)

排放自工艺含 VOCSs的废气进入双槽 RCO，三向切换风阀(POPPETVALVE)

将此废气导入 RCO 的蓄热槽(EnergyRecoveryChamber)而预热此废气，含污染的

废气被蓄热陶块渐渐地加热后进入催化床(CatalystBed)，VOCSs在经催化剂分解

被氧化而放出热能于第二蓄热槽中之陶块，用以减少辅助燃料的消耗。陶块被加

热，燃烧氧化后的干净气体逐渐降低温度，因此出口温度略高于 RCO 入口温度。

三向切换风阀切换改变 RCO 出口/入口温度。如果 VOCSs浓度够高，所放出的

热能足够时，RCO 即不需燃料。例如 RCO 热回收效率为 95%时，RCO 出口仅

较入口温度高 25℃而已。

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七大VOCs废气处理技术工艺详解目录一、VOCs废气处理技术——热破坏法........................................................................................2二、VOCs废气处理技术——吸附法............................................................................................2三、VOCs废气处理技术——生物处理法.................................................

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