沸石是1 种架状含水的碱或碱土金属铝硅酸盐矿类物质。它具备较强的吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等特点，广泛应用于农业、畜牧业及工业等领域，尤其是对于VOCs 吸附效果十分显著[3]。

　　沸石转轮是通过沸石的吸附能力，将大风量、中低浓度的废气浓缩成高浓度、小风量的废气再进行处理，从而提高 VOCs 废气的处理效率，节约运行成本。

　　沸石转轮吸附浓缩，再由RTO 进行焚烧，脱附吸附同步进行，无需单独进行脱附作业，是一种连续、高效的VOCs 废气处理方案[4]。

　　3.1“沸石转轮+RTO”系统组成

　　整套系统由前置过滤装置、吸附风机、转轮、再生加热装置、脱附风机和 RTO 等组成，如图 2 所体布置如图3 所示。

　　图3  “沸石转轮+RTO”系统布置

　　3.1.1沸石转轮工作原理

　　沸石转轮由多块扇形蜂巢状沸石材料拼成。分为吸附区、再生区和冷却区。不同浓缩比的转轮，各个区域对应的面积也不相同，但是冷却区和再生区面积等同。转轮分区如图4 所示。

　　废气通过沸石转轮时，经过吸附区的废气即可直接排放，少部分废气经过冷却区，然后进入 1 个补偿加热器，加热到180～200 ℃，再反向进入再生区进行脱附，脱附后的高浓度废气再送至 RTO 进行焚烧。经过脱附的转轮扇区温度较高，无法直接进行吸附，因此设置1 个冷却区。而经过冷却区的废气，温度也会相应升高，一定程度上可以补偿加热器的能源消耗[5]。

　　1.冷却区 2～7.吸附区 8.再生区

　　图4 转轮分区

　　转轮的吸附、脱附工作是伴随着转轮时刻不停地转动而进行的。因此转轮在转动过程中，保持密封尤为关键。在某VOCs 治理项目中，使用的转轮直径达到了4.8 m，宽度400 mm。通过对该沸石转轮的实际工作状况的观察，发现如果吸附区密封不严，则会导致吸附效率降低，排放不能达标；如果再生区和冷却区密封不严，则导致脱附风量增大，影响脱附效果，严重时会导致补偿加热器内形成正压，无法正常工作。系统整体构成如图5 所示。

　　图5 沸石转轮系统拆解

　　为了使转轮有良好的密封性，在转轮的迎风侧和背风侧都有1 圈环形密封胶条，其中再生区和冷却区为耐高温密封胶条。在密封胶条和沸石接触部分涂有润滑介质，以延长密封胶条使用寿命。

　　转轮内形成负压，风对沸石转轮造成负向的压力， 则对其密封效果影响较小。因此，在没有场地限制的情况下，转轮设计为负压使用效果最为理想。

　　3.1.2沸石转轮参数选择

　　沸石转轮是通过吸附、脱附来获得低风量高浓度的废气，因此浓缩比是转轮性能的一个重要指标。

　　转轮进气风量与脱附风量的比值即为浓缩比。低浓缩比虽然可以保证高吸附效率，但是增加脱附风量的同时也增加了脱附能耗，而且大风量低浓度的废气不利于后续的焚烧处理。因此， 在确保达到排放标准的吸附率前提下，合理选择浓缩比至关重要。实际应用中，浓缩比应兼顾效率与能耗，对于高浓度废气，可选择低浓缩比以确保吸附率；而低于低浓度废气，适当选择高浓缩比有利于系统整体的能效比提高。不过最高浓度应不高于爆炸极限下限的25%[6]。

　　沸石转轮的吸附与脱附在转轮运行周期中是同步进行的，两者共同决定了转轮的工作效率。转速的大小意味着吸附和脱附时间长短。当转速较低时，运行周期变长，再生区脱附充分，但是相对吸附能力也变小。转速较高时，运行周期变短， 吸附能力变大，但是再生区脱附时间减少，脱附的去除率下降。因此，最佳转速是对吸附和脱附时间的综合考量，同时还要结合处理废气的浓度、风量等因素，实现转轮的效率最大化。

　　3.2“沸石转轮+RTO”系统方案选择

　　结合“沸石转轮+RTO”系统的特点，以某大型客车清漆及面漆喷漆室废气处理的实际案例来分析其方案的选择。该车间清漆及面漆喷漆室废气汇总后，风量达到了 159 333 m3/h，VOCs 浓度达到133 mg/m3。要求净化效率≥90%，我们选择了直径为4 800 mm 的转轮，浓缩比为18∶1。

　　转轮可以设计为正压状态，也可以设计为负

　　R= Q

　　N

　　（3）

　　压状态，即吸附风机可以放置在转轮之前，也可以放在转轮之后。如果放置在转轮之前，则转轮内形成正压，风对沸石转轮造成正压力，对其密封效果影响较大；反之，吸附风机放置在转轮之后，则式中，Q 为进气风量；N 为浓缩比；R 为浓缩废气风量。计算可得，浓缩后的废气风量为8 852 m3/h。

　　P= Q × K - C × K × （1 - η）（4）

　　R

　　式中 Q 为进气风量；K 为进气浓度；C 为净化后风量；η 为净化效率；R 为浓缩后风量；P 为浓缩废气浓度。

　　计算可得，浓缩后的废气浓度为2 168 mg/m3。经过转轮后，我们得到了小风量、高浓度的废气，需要送往 RTO 进行处理。该 RTO 同时还须处理来自烘干炉的有机废气，风量为 12 000 m3/h，浓度达到 800 mg/m3 。因此混合后的废气风量为20 852 m3/h，浓度达到1 381 mg/m3。选择对应处理能力的RTO 即可。

　　由此可见，沸石转轮与RTO 的搭配组合，不仅可以处理喷漆室的大风量高浓度废气，还可以同时处理来自烘干炉的小风量高浓度废气。非常适用于汽车涂装车间这种拥有非单一来源废气的场合。