廢氣處理設(shè)備的共同特點(diǎn)是將氣體中的污染物資分離出來或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，以達(dá)到廢氣凈化的目的。通常采用的除塵、吸收、吸附、催化、冷凝等廢氣處理技術(shù)均屬單元操作，對各種單元操作的研究發(fā)現(xiàn)其共同規(guī)律及內(nèi)在聯(lián)系就在于三傳的理論。因此動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞及化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)是廢氣處理設(shè)計(jì)的基本理論。
一、流體動(dòng)力過程
研究氣體的流動(dòng)及氣體和與之接觸的固體或液體之間發(fā)生先對運(yùn)動(dòng)時(shí)的基本規(guī)律。廢氣處理設(shè)備的操作效率與氣體流動(dòng)狀況有密切關(guān)系。研究氣體流動(dòng)對尋找設(shè)備的強(qiáng)化途徑有重要意義。
例如對于管路及設(shè)備的阻力，需要利用流體力學(xué)的理論去解決、降低流速、上海車間通風(fēng)改造提高流通面積、改善廢氣處理設(shè)備氣體入口的分布狀態(tài)、消除初始動(dòng)能等措施均有利于降低設(shè)備的阻力。
二、熱過程
研 究傳熱的基本規(guī)律并在單元操作中利用這些基本規(guī)律強(qiáng)化設(shè)備，提高廢氣處理效率是設(shè)計(jì)匯總常遇到的問題。設(shè)備結(jié)構(gòu)要符合凈化過程的要求。例如催化反應(yīng)裝置需 及時(shí)將反應(yīng)熱導(dǎo)出，否則會(huì)引起催化劑的過熱而使活性下降。為此在設(shè)計(jì)過程中常根據(jù)能量守恒定律進(jìn)行熱量衡算，并采取措施以保證操作過程的正常運(yùn)行。
三、傳質(zhì)過程
研究物質(zhì)通過相界面遷移過程的基本規(guī)律。所有廢氣凈化技術(shù)都涉及到異相傳質(zhì)問題。為保證傳遞速度穩(wěn)定必須有足夠的想接觸面積，需根據(jù)質(zhì)量守恒定律對設(shè)備進(jìn)行物料衡算。采取措施增大相接觸面積，更新相界面，提高傳質(zhì)速度。
四、化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)
化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)主要是以流體力學(xué)、熱傳遞及物質(zhì)傳遞原理及化學(xué)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，研究廢氣處理設(shè)備各方面的關(guān)系及影響，以闡明工業(yè)反應(yīng)過程的實(shí)質(zhì)，目的在于控制生產(chǎn)規(guī)模的化學(xué)反應(yīng)過程，并對設(shè)計(jì)工作者提供理論依據(jù)，使之能結(jié)合具體工藝要求進(jìn)行反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。
１，正壓負(fù)壓問題： 推薦的方法為負(fù)壓方式，即風(fēng)機(jī)安裝在前端，處理機(jī)內(nèi)部壓力相對于大氣為負(fù)壓。負(fù)壓方式有多種好處，例如，氣流穩(wěn)定，無漏氣，效果相對于正壓有所提高等。 正壓只有在特殊情況下才會(huì)使用，例如安裝特殊性，場地限制，等。
２，軟連接 與風(fēng)機(jī)必須通過軟連接，主要考慮振動(dòng)問題。
３，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)與處理機(jī)基礎(chǔ) 處理機(jī)基礎(chǔ)只要保證抗風(fēng)性能即可。無特殊要求。 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)則必須符合安裝規(guī)范。特別要注意共振問題。
４，風(fēng)阻問題 由于設(shè)計(jì)主要采用低速管道，所以不必過分考慮風(fēng)阻。但是每個(gè)拐彎要增大５０帕的壓力，因此管道應(yīng)盡量平直安裝。
５， 過濾問題過濾器的效果對于工程很重要，必須予以重視。特別是過濾器的風(fēng)阻，應(yīng)在現(xiàn)場實(shí)測。過大的風(fēng)阻會(huì)引起通風(fēng)量不足。測量方法采用多點(diǎn)計(jì)算法。詳見其他 技術(shù)資料。
６，流場 現(xiàn)場很難實(shí)時(shí)確定流場。由于大截面動(dòng)壓甚低，不要試圖測量流速。使用煙霧測量流場也是錯(cuò)誤的，因?yàn)闊熿F是熱流體，而且由于分子力的作用，會(huì)快速擴(kuò) 散?？梢詫?shí)際應(yīng)用的方法是通過抽氣效果推斷流場，雖然極其粗糙，但是目前可以的方法。例如可以散發(fā)示蹤氣體等。
７，密封問題相對于其他工程，由于壓力甚低，密封問題不需要特別個(gè)關(guān)注。
８， 天圓地方與變截面 規(guī)整的設(shè)計(jì)應(yīng)避免現(xiàn)場制作天圓地方與變截面連接管道，但是當(dāng)現(xiàn)場條件有變化時(shí)，可以使用天圓地方與變截面進(jìn)行校正，另外，軟連接也可以提供誤差校正，雖然 很小。 室外安裝重點(diǎn)：防陽光直射與防雨，雖然很簡單，但是非常重要。缺乏該項(xiàng)設(shè)施有可能導(dǎo)致我方設(shè)備在性能與壽命方面達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。請務(wù)必注意。
９， 通風(fēng)管道的選擇 對于低速管道，無論白鐵管，彩鋼管，PVC高分子塑料管道，玻璃鋼管道。以上都是可選的管道材料，性能上基本沒有什么優(yōu)劣區(qū)別，只是在價(jià)格及安裝等方面存 在差異。所謂低速是指小于15米每秒的速度。 但是，如果設(shè)計(jì)風(fēng)速過高，則有極大的區(qū)別。一般選擇摩擦系數(shù)小的材料，例如PVC高分子塑料管道。
１０， 進(jìn)風(fēng)口 關(guān)于錐形進(jìn)風(fēng)與平口進(jìn)風(fēng)的選擇問題，普通情況下選擇平口進(jìn)風(fēng)即可，一般來說，錐形進(jìn)風(fēng)口能控制的風(fēng)流場很小。只有在個(gè)別情況下才能發(fā)揮較好的作用。進(jìn)風(fēng)口 數(shù)量 一般而言，多進(jìn)風(fēng)口比一個(gè)進(jìn)風(fēng)口要可靠，但是一個(gè)進(jìn)風(fēng)口在安裝等方面要簡單。正常情況下，都是選擇單進(jìn)風(fēng)口。當(dāng)然，多套設(shè)備并用時(shí)，則多選擇每套設(shè)備單獨(dú) 一個(gè)進(jìn)風(fēng)口。多套設(shè)備共用一個(gè)進(jìn)風(fēng)口，需要特殊設(shè)計(jì)，且往往效果不好。
１１，排風(fēng)口排風(fēng)口數(shù)量，高空排氣都選擇一個(gè)排放口。否則，每套設(shè)備單設(shè)排風(fēng)口。部分風(fēng)機(jī)直排有時(shí)也是可行的。
１２， 高空排氣 大多數(shù)情況下，高空排氣都是實(shí)用和恰當(dāng)?shù)?，既符合?biāo)準(zhǔn)規(guī)范也符合行業(yè)慣例。但是，過高的排氣高度需要土建等的配合，也可能現(xiàn)場條件不允許。所以除非是規(guī)范明令，否則不必拘泥于高空排放，可以根據(jù)現(xiàn)場條件，靈活設(shè)計(jì)。例如，利用現(xiàn)有建筑樹立不太高的排氣筒，則投資很小。
１３，風(fēng)帽與彎頭 很重要的一個(gè)零件，基本上是必須的。不可以省略。
活性炭吸附法
1、處污原理
活性炭吸附法由于前期投資較低,是目前應(yīng)用多的VOCs處理辦法，是通過活性炭的自然吸附能力吸附VOCs，當(dāng)吸附飽和后，活性炭脫附再生或交給專業(yè)危廢公司處理。
2、實(shí)際應(yīng)用情況
運(yùn)用活性炭吸附法進(jìn)行VOCs處理的環(huán)保公司對其設(shè)備的除污參數(shù)，基本上都會(huì)提到此類設(shè)備的除污效率達(dá)到90%以上，但在實(shí)際除污應(yīng)用過程中，除污效率達(dá)到90%以上只是理論值。而且在不同的工作環(huán)境下，其除污效率遠(yuǎn)比這個(gè)理論數(shù)值低。主要原因包括溫度、工作環(huán)境濕度、水霧、酸度、灰塵及被吸附氣體之間的相互作用等。例如我國南方全年濕度較大，氣溫較高，其活性炭實(shí)際吸附量不足實(shí)驗(yàn)室的50%。
3、主要問題
使用活性炭吸附法處理VOCs達(dá)標(biāo)排放實(shí)際運(yùn)維費(fèi)用是十分高昂的，同時(shí)自然吸、脫附管理難、適用性受多種因素影響，不適合含粉塵、水汽、乳狀物等廢氣處理，難穩(wěn)定環(huán)保達(dá)標(biāo)。且大量飽和后的活性炭處理更耗費(fèi)巨大，該方法僅是將污染物吸附轉(zhuǎn)移，如對飽和后活性炭轉(zhuǎn)移過程無嚴(yán)格把關(guān)跟蹤，則極易造成二次污染。但因前期投資少，企業(yè)自然選用較多，現(xiàn)雖監(jiān)管難（炭箱內(nèi)沒有活性炭，活性炭設(shè)施過于簡陋、幾乎不換炭，活性炭選用與實(shí)際設(shè)計(jì)不符，使用量過少等），但環(huán)保部門終會(huì)有所行動(dòng)的，存在著巨大環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。而且容易造假應(yīng)付環(huán)保管理。（如：炭箱內(nèi)沒有活性炭，活性炭設(shè)施過于簡陋、幾乎不換炭，活性炭實(shí)際工程與設(shè)計(jì)不符，使用量過少等。
燃燒法
1、處污原理
燃燒法分為蓄熱式燃燒技術(shù)（RTO）和催化燃燒技術(shù)（RCO）。其原理是通過直接燃燒或者添加催化劑進(jìn)行低溫燃燒，利用“燒”將有機(jī)廢氣徹底降解為水和二氧化碳。
2、實(shí)際應(yīng)用
燃燒法作為目前處理效率和效果相對理想的工藝，雖然它的價(jià)格相對昂貴且運(yùn)行費(fèi)用不低，但已被大部分專家和部分地市環(huán)境主管部門認(rèn)可，甚至制定為主要治理工藝。
3、存在的主要問題
因蓄熱燃燒（RTO）方式的燃燒室內(nèi)溫度一般不低于750度，甚至高達(dá)1000度，因此，會(huì)產(chǎn)生燃料型氮氧化物。氮氧化物按生成機(jī)理的不同分為三類：熱力型、快速型和燃料型，其中燃料型占60%_95%。在生成燃料型NOx過程中，首先是含有氮的有機(jī)化合物或空氣中的氮?dú)饨?jīng)過熱裂解產(chǎn)生N，CN，HCN和等中間產(chǎn)物基團(tuán)，然后再氧化成NOx。經(jīng)粗算，一套20萬m3/h處理量的蓄熱燃燒設(shè)備，其氮氧化物排放量約等于一臺(tái)35t/h的燃煤流化床鍋爐。
在有機(jī)廢氣的催化燃燒設(shè)備（RCO）工藝中，由于采用自來水作為水噴淋進(jìn)行預(yù)處理，水中的氯離子及有機(jī)物質(zhì)自帶的氯離子在催化燃燒室內(nèi)（200~500度）極易生成二噁英。而VOCs處理設(shè)備上均無高溫高溫裝置用于促使二噁英的分解，因此，氣體在燃燒過程中產(chǎn)生的二噁英將直接排放至到大氣。