沸石转轮-催化氧化VOCs治理装置在包装印刷行业中的应用

3.2 不同燃料经济性对比

沸石转轮- 催化氧化设备中的催化氧化工段可采用液化天然气（LNG）、液化石油气（LPG）或电能作为装置运行能源，因此长期使用时需对装置运行的经济性作评价对比，寻找最经济的使用能源。

由于沸石转轮工段均采用电能，因此仅对催化氧化工段的运行能源进行计算。考虑到气体经过沸石转轮后温度上升、风量大幅减小，所计算出的数值差异小、参考性较弱，因此按原入口气体温度与风量对催化氧化工况进行放大对比计算。

包装印刷生产线废气（有组织排放）的排放量：15 000 m3/h；VOCs 初始质量浓度：53.03 mg/m3（主要成分为丙酮、甲苯、乙酸乙酯等）；运行天数为330 d/a；日运行时间为16 h，其中装置启动时间为30 min；催化氧化段用热值为36843.84 kJ/m3；LNG的价格为3.6元/m3，LPG 的价格为4.2 元/kg，电能的价格为0.7元/（kW·h）。

工况：入口气体温度T1=28 ℃，处理设备一次换热气体温度T2=218 ℃，催化氧化后气体温度T3=360，废气余热利用换热后出口温度T4=170 ℃。换热温度差值详见图4。

设需要热量为Q；LNG 使用量为G；LPG 使用量为P；电能消耗为E。则：

Q=250 (m3/min)×60 (min/h)×(360-218)℃ ×1.293(kg/m3)×1.005［kJ/（kg·℃)］=2 767 860.45 kJ/h

G=2 767 860.45(kJ/h)/36 843.84（kJ/m3）=75.1m3/h

费用G1＝75.1(m3/h)×3.6(元/m3)×330（d/a）×24（h/d）=2 141 580 元/a

P=2 767 860.45 (kJ/h)/50 798.44 (kJ/m3)×1.96(kg/m3)=106.78 kg/h

费用P1=106.78 (kg/h)×4.2 (元/kg)×330（d/a）×24 (h/d)=3 551 828 元/a

E=2767860.45 (kJ/h)/3600.68 (kJ/kW)=768.6 kW/h

费用E1=768.6 (kW/h)×0.7［元/(kW·h)］×330（d/a）×24(h/d)=4 261 028 元/a

G1∶P1∶E1=1∶1.7∶2

不同能源的运行费用对比结果表明，采用LNG为原料时催化氧化工段的设备经济性最佳。

沸石转轮- 催化氧化装置在初期投资与能源消耗方面具有明显的经济优势，并且装置的低温燃烧安全性好，催化剂的使用寿命长，大大降低了装置维护成本。

4 结语

针对大风量低VOCs质量浓度的包装印刷废气治理，沸石转轮- 催化氧化一体型净化装置具有高效、安全、经济的特点，对废气中苯系物、酯类、醇类物质的吸附效率可达90%~97%。沸石转轮用分子筛材质不可燃、安全性好，可在高温下进行脱附再生，其使用寿命长达5~10 年。

催化氧化工段所采用的氧化催化剂VOCs处理效率高（95%~98%），对于间歇性工况废气，催化氧化比蓄热式催化燃烧法更加节能。氧化反应采用的催化剂使用寿命长，平均5 年更换一次，并可作再生处理。整体装置采用低温燃烧，既节约能源又具有极高的安全性。但使用过程中也需防止诸如因滚轮内积聚高质量浓度VOCs 而导致闷烧等情况的发生，因此需要对设备进行监控与保养。

在工业迅速发展及环境保护形势日益严峻的今天，沸石转轮- 催化氧化装置将会得到更广泛的认可及应用。

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