某喷漆厂作为一家规模较大的喷漆厂家，其废气组成较为复杂。为达到国家废气排放标准，该厂不得不寻找一种高效、节能、环保的废气治理装置。经过技术人员的调研和比较，该厂选择了一种催化燃烧废气处理设备做废弃净化处理，其中包含以下几个步骤：（1）吸气：将喷漆过程中的废气通过管道引入催化燃烧废气处理设备中，废气在进入催化剂层后，一定要通过吸气设备将有害于人体健康的物质吸附到催化剂上。（2）预热：废气通过吸气层后，进入预热层。在预热层中，废气会被预热到一定的温度，从而能够进入到催化层中进行催化燃烧处理。（3）催化燃烧：废气进入催化层中，由于催化剂的存在，VOC等有害于人体健康的物质会被催化氧化成为水和二氧化碳。实现废气的净化。（4）恒温：经过预热和催化层的处理，废气温度会促进升高，需要经过恒温层的处理。经过恒温后，废气温度稳定在较低的温度范围内，可以安全排放到大气中。（5）排放：经过催化燃烧处理后的废气，在保证达标排放的情况下，通过管道排放到大气中。通过运行实践，该喷漆厂使用的催化燃烧废气处理设备在性能和效果方面都得到了客户的高度评价。该设备能进行有效的废气净化处理，达到了国家废气排放标准，在保护环境和人类健康方面发挥了重要作用。

  将蜂窝状活性炭作为吸附剂，通过吸附净化、脱附再生并浓缩挥发性有机物(VOCs)以及催化燃烧的原理，即将大风量、低浓度的有机废气通过蜂窝状活性炭吸附实现空气净化的目标。

  在活性炭吸附饱和后，再通过热空气脱附使得活性炭再生，脱附得到的浓缩有机物被送到催化燃烧床进行催化燃烧，内部的有机物质被氧化成为无害的CO2以及H2O。

  燃烧后的热废气通过热交换器加热冷空气，热交换后降温气体部分排放，部分用于蜂窝状活性炭的脱附再生，实现节能的目标。整套设备含有预滤器、吸附床、催化燃烧床和风机等设备。

  相比其他有机废气处理方法，该方法是一种综合处理模式，汲取了其他模式的优势，技术较为成熟可靠，对于处理大风量、低浓度的有机废气具有较大优势，在催化燃烧的作用下，净化效果能够达到最佳。

  对于有机废气，人们应首先开展水喷淋，去除废气内部的杂尘、可溶性有机物。喷淋后，气体内部具有大量水分和少量粉尘，为避免水分与粉尘影响活性炭吸附床的有效运行，人们需要在处理时利用高效率的过滤器进行过滤。

  经过预处理的有机废气，在风机的作用下引入吸附床，将其均匀地分布在活性炭表面。依据分子间的范德华力，活性炭会将有机废气吸附在表面，这一过程耗时较少，但时间越长，吸附越彻底。

  二者之间没有现较大的化学反应，而有机废气却达到较高的净化效果。经过净化后的洁净废气能够达到相关大气污染物的排放标准，在风机的作用下，其能够达到15m高排气筒的排放标准。每套废气净化处理系统含有个级别的吸附床，两套用来吸附，一套用来脱附，三套设备能实现轮流操作。

  在活性炭吸附到饱和程度后，切换到脱附床，脱附需要外加的热量，加热装置安装在催化氧化床内部，开启后同时预热催化剂。催化氧化床达到设定的温度后，将热空气引入脱附床内部，有机废气在加热的作用下从活性炭表面全部解析出来。

  高浓度的有机废气在外力的作用下进入氧化床中，通过金属铂的催化作用，被燃烧分解为H2O与CO2，废气通过这一操作得到净化。这一燃烧过程的特征为低温、快速以及无焰，并产生较大的热量，人类能将活性炭再次回用到有机废气的脱附与燃烧氧化中，以此来降低能源消耗。具体的反应过程如图1所示。

  在有机废气浓度较大时，燃烧产生的热量过多会导致催化氧化床的温度较大，进而影响整个废气治理系统的安全性、为此，本文设计的系统含有冷空气补充装置，它可以引入新鲜空气来降低反应温度，从而保证系统操作的安全性。

  喷漆废气主要出现在工件涂抹的喷漆工作台，高压空气喷射的油漆很多停留在工件上，其他都随废气排，变成漆雾。这些漆雾粉尘含量较低，颗粒较小，绝大部分直径小于10mm。如果不处理会很快堵塞活性炭的微孔，使其失去原有的功能。因此，喷漆废气必须先进行粗过滤处理。

  活性炭具有比表面大、吸附能力强以及成本较低等优势，它是目前VOCs污染常见的吸附剂。粉末状态的活性炭更换不方便，活性炭纤维含有规则的微孑L结构，具有较大的吸附容量，同时容易脱落，成本比较高。蜂窝状的活性炭风速高，阻力小，能应用到大风量的低浓度废气吸附中。本文选择蜂窝状活性炭，吸附床的结构采用的为抽屉式的组装模式，便于使用时的填装与拆卸。

  换热器的结构较为复杂，为降低生产所带来的成本，方便后续安装，本文采用结构较为简单的固定式管板式换热器，冷气体走壳体，热气体走管程。

  在本方案中，加热室仅仅提供开机时预热气体需要的热量，苯催化燃烧后有大量的预热可通过，因此就需要的热功率较低，通过电加热即可，不需要天然气或液化石油气的额外加热。

  催化燃烧一体化设备内部的温度远高于常温，要增加保温处理避免对工作人员造成了严重的伤害。保温利用的保温棉采用的材料为硅酸铝纤维毡，依据燃烧室也许会出现的最高温度400度来设计，保温棉的厚度取值为64mm。

  阻火器是由许多细小通道或孑L隙组成的，当火焰进入这些细小通道后就形成许多细小的火焰流。由于通道或孔隙的传热面积很大，火焰通过通道壁进行热交换后，温度下降，到某些特定的程度时火焰即熄灭。

  阻火器是用来阻止燃烧的气体或者是易燃性液体蒸发火焰蔓延的设备，在VOCs催化燃烧的反应器中，如果有火星的话会引发气体火焰出现进而促使整个管网燃烧，所以阻火器的作用较大。

  阻火器的壳体尺寸大小与流体阻力有直接关系，通常壳体直径为配合使用的管道直径的4倍左右，即D=4d。

  本文依据规范设计，利用明火开口端和闭口端进行点火，本方案采用无火燃烧方式，如果依据D=4d的话，阻火器会过大，依据实际的操作需求，本文设计的数据取值为D=2d，角度为60o。

  阻火器采用的为1mm不锈钢，管道直径为500mm×200mm，扩散的角度为60o，壳体前半部分的高度取值为250×sin60o=433mm。

  本方案采用吸附一催化燃烧法处理喷漆废气，首先利用过滤器去除漆雾，之后通过系统控制，利用蜂窝状活性炭吸附床对其开展连续吸附，同时对吸附饱和的活性炭开展脱附。

  通过80%热风吹脱的作用，将大风量、低浓度的有机废气浓缩为小风量、高浓度的有机废气，同时利用催化燃烧室将有机气体转化为CO2以及H2O，并保持稳定的自燃烧。

  实践证明，这种处理模式同传统的工艺相比，具有净化效率高、无二次污染以及运行成本低等优势。

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