Do odprowadzanych zanieczyszczeń zaliczają się głównie: mgła malarska i rozpuszczalniki organiczne powstające podczas malowania natryskowego oraz rozpuszczalniki organiczne powstające podczas ulatniania się suszenia. Mgła malarska pochodzi głównie z części powłoki rozpuszczalnikowej podczas natryskiwania powietrznego, a jej skład jest zgodny z zastosowaną powłoką. Rozpuszczalniki organiczne pochodzą głównie z rozpuszczalników i rozcieńczalników w procesie stosowania powłok, większość z nich to emisje lotne, a ich głównymi zanieczyszczeniami są ksylen, benzen, toluen i tak dalej. Dlatego głównym źródłem szkodliwych gazów odlotowych uwalnianych w powłoce jest pomieszczenie do malowania natryskowego, suszarnia i suszarnia.
1. Metoda oczyszczania gazów odlotowych z linii produkcyjnej samochodów
1.1 Schemat oczyszczania organicznych gazów odlotowych w procesie suszenia
Gaz odprowadzany z suszarni do elektroforezy, powlekania średniego i powlekania powierzchni należy do gazów odlotowych o wysokiej temperaturze i wysokim stężeniu, który nadaje się do metody spalania. Obecnie powszechnie stosowane metody oczyszczania gazów odlotowych w procesie suszenia obejmują: technologię regeneracyjnego utleniania termicznego (RTO), technologię regeneracyjnego spalania katalitycznego (RCO) oraz system termicznego spalania z odzyskiem TNV
1.1.1 Technologia utleniania termicznego typu magazynowania termicznego (RTO)
Utleniacz termiczny (Regenerative Thermal Oxidizer, RTO) to energooszczędne urządzenie chroniące środowisko, służące do oczyszczania lotnych organicznych gazów odlotowych o średnim i niskim stężeniu. Nadaje się do dużych objętości i niskich stężeń, nadaje się do stężeń organicznych gazów odlotowych w zakresie 100 PPM-20000 PPM. Koszty eksploatacji są niskie, gdy stężenie organicznych gazów odlotowych przekracza 450 PPM, urządzenie RTO nie wymaga dodawania dodatkowego paliwa; stopień oczyszczania jest wysoki, stopień oczyszczania RTO z dwoma złożami może osiągnąć ponad 98%, stopień oczyszczania RTO z trzema złożami może osiągnąć ponad 99% i brak wtórnych zanieczyszczeń, takich jak NOX; automatyczne sterowanie, prosta obsługa; bezpieczeństwo jest wysokie.
Urządzenie do regeneracyjnego utleniania cieplnego wykorzystuje metodę utleniania termicznego do oczyszczania średniego i niskiego stężenia organicznych gazów odlotowych, a do odzyskiwania ciepła wykorzystuje się ceramiczny wymiennik ciepła ze złożem akumulacyjnym. Składa się z ceramicznego złoża ciepła, automatycznego zaworu sterującego, komory spalania i układu sterowania. Główne cechy to: automatyczny zawór sterujący na dnie złoża ciepła jest połączony odpowiednio z główną rurą wlotową i główną rurą wylotową, a złoże akumulacji ciepła jest magazynowane poprzez wstępne podgrzewanie organicznych gazów odlotowych wchodzących do złoża ciepła z ceramicznym materiałem akumulującym ciepło, który pochłania i uwalnia ciepło; Organiczny gaz odlotowy podgrzany do określonej temperatury (760℃) jest utleniany podczas spalania w komorze spalania w celu wytworzenia dwutlenku węgla i wody, a następnie oczyszczany. Typowa dwuzłożowa konstrukcja główna RTO składa się z jednej komory spalania, dwóch ceramicznych łóżek wypełniających i czterech zaworów przełączających. Regeneracyjny wymiennik ciepła z ceramicznym złożem w urządzeniu może zmaksymalizować odzysk ciepła o ponad 95%; Do oczyszczania organicznych gazów odlotowych nie wykorzystuje się paliwa lub używa się go w niewielkiej ilości.
Zalety: W przypadku dużego przepływu i niskiego stężenia organicznych gazów odlotowych koszty operacyjne są bardzo niskie.
Wady: wysoka jednorazowa inwestycja, wysoka temperatura spalania, nie nadaje się do oczyszczania gazów odlotowych o wysokim stężeniu, zawiera wiele ruchomych części, wymaga więcej prac konserwacyjnych.
1.1.2 Technologia termicznego spalania katalitycznego (RCO)
Urządzenie do regeneracyjnego spalania katalitycznego (Regeneracyjny utleniacz katalityczny RCO) jest bezpośrednio stosowane do oczyszczania gazów odlotowych o średnim i wysokim stężeniu (1000 mg/m3-10000 mg/m3). Technologia oczyszczania RCO jest szczególnie odpowiednia w przypadku wysokiego zapotrzebowania na stopień odzysku ciepła, ale nadaje się również do tej samej linii produkcyjnej, ze względu na różne produkty skład gazów odlotowych często się zmienia lub stężenie gazów odlotowych ulega znacznym wahaniom. Jest szczególnie odpowiedni do potrzeb odzyskiwania energii cieplnej w przedsiębiorstwach lub oczyszczania gazów odlotowych z suszenia magistrali, a odzysk energii można wykorzystać do suszenia magistrali, aby osiągnąć cel oszczędzania energii.
Technologia regeneracyjnego spalania katalitycznego jest typową reakcją w fazie gaz-stałej, która w rzeczywistości jest głębokim utlenianiem reaktywnych form tlenu. W procesie utleniania katalitycznego, adsorpcja powierzchni katalizatora powoduje, że cząsteczki reagentów wzbogacają się na powierzchni katalizatora. Wpływ katalizatora na zmniejszenie energii aktywacji przyspiesza reakcję utleniania i poprawia szybkość reakcji utleniania. Pod działaniem specjalnego katalizatora materia organiczna zachodzi bez mniejszego spalania utleniającego w niskiej temperaturze początkowej (250 ~ 300 ℃), która rozkłada się na dwutlenek węgla i wodę i uwalnia dużą ilość energii cieplnej.
Urządzenie RCO składa się głównie z korpusu pieca, katalitycznego korpusu magazynującego ciepło, układu spalania, automatycznego układu sterowania, automatycznego zaworu i kilku innych układów. W procesie produkcji przemysłowej odprowadzane organiczne gazy spalinowe przedostają się do zaworu obrotowego urządzenia przez wentylator wyciągowy, a gaz wlotowy i gaz wylotowy są całkowicie oddzielane przez zawór obrotowy. Magazynowanie energii cieplnej i wymiana ciepła w gazie osiągają prawie temperaturę określoną przez katalityczne utlenianie warstwy katalitycznej; spaliny w dalszym ciągu nagrzewają się w obszarze ogrzewania (albo poprzez ogrzewanie elektryczne, albo poprzez ogrzewanie na gaz ziemny) i utrzymują ustawioną temperaturę; wchodzi do warstwy katalitycznej, aby zakończyć katalityczną reakcję utleniania, a mianowicie w wyniku reakcji wytwarza się dwutlenek węgla i woda oraz uwalnia się duża ilość energii cieplnej, aby osiągnąć pożądany efekt obróbki. Gaz katalizowany przez utlenianie wchodzi do warstwy 2 materiału ceramicznego, a energia cieplna jest odprowadzana do atmosfery poprzez zawór obrotowy. Po oczyszczeniu temperatura spalin po oczyszczeniu jest tylko nieznacznie wyższa niż temperatura przed obróbką gazów odlotowych. System działa w sposób ciągły i przełącza się automatycznie. Dzięki pracy zaworu obrotowego wszystkie ceramiczne warstwy wypełniające wykonują etapy cyklu ogrzewania, chłodzenia i oczyszczania, a energię cieplną można odzyskać.
Zalety: prosty przebieg procesu, kompaktowe wyposażenie, niezawodne działanie; wysoka skuteczność oczyszczania, na ogół powyżej 98%; niska temperatura spalania; niskie inwestycje jednorazowe, niskie koszty operacyjne, sprawność odzysku ciepła może na ogół osiągnąć ponad 85%; cały proces bez wytwarzania ścieków, proces oczyszczania nie powoduje powstawania wtórnych zanieczyszczeń NOX; Urządzenia do oczyszczania RCO mogą być używane w suszarni, oczyszczony gaz można bezpośrednio ponownie wykorzystać w suszarni, aby osiągnąć cel, jakim jest oszczędność energii i redukcja emisji;
Wady: urządzenie do spalania katalitycznego nadaje się tylko do oczyszczania organicznych gazów odlotowych o niskiej temperaturze wrzenia składników organicznych i niskiej zawartości popiołu, a oczyszczanie gazów odlotowych z substancji lepkich, takich jak oleisty dym, nie jest odpowiednie, a katalizator powinien zostać zatruty; stężenie organicznych gazów odlotowych wynosi poniżej 20%.
1.1.3TNV System spalania termicznego typu recyklingowego
System spalania termicznego typu recyklingowego (niemiecki Thermische Nachverbrennung TNV) polega na wykorzystaniu gazu odlotowego z bezpośredniego spalania gazu lub paliwa, zawierającego rozpuszczalnik organiczny, pod wpływem wysokiej temperatury, utleniania cząsteczek rozpuszczalnika organicznego do dwutlenku węgla i wody, gazów spalinowych o wysokiej temperaturze poprzez wspieranie wielostopniowego procesu produkcyjnego ogrzewania urządzenia do wymiany ciepła potrzebuje powietrza lub gorącej wody, pełny recykling utleniający rozkład energii cieplnej organicznych gazów odlotowych, zmniejsza zużycie energii przez cały system. Dlatego system TNV jest wydajnym i idealnym sposobem oczyszczania gazów odlotowych zawierających rozpuszczalniki organiczne, gdy proces produkcyjny wymaga dużej ilości energii cieplnej. W przypadku nowej linii do produkcji powłok malarskich elektroforetycznych ogólnie przyjmuje się system spalania termicznego z odzyskiem TNV.
System TNV składa się z trzech części: układu wstępnego podgrzewania i spalania gazów odlotowych, układu ogrzewania powietrza obiegowego oraz układu wymiany ciepła świeżego powietrza. Urządzenie centralnego ogrzewania spalające gazy odlotowe w systemie jest podstawową częścią TNV, która składa się z korpusu pieca, komory spalania, wymiennika ciepła, palnika i głównego zaworu regulującego spaliny. Jego proces pracy polega na tym, że za pomocą wysokociśnieniowego wentylatora głowicowego organiczne gazy odlotowe z suszarni, po spaleniu gazów odlotowych za pomocą urządzenia centralnego ogrzewania, wbudowanego wymiennika ciepła, podgrzewają się wstępnie do komory spalania, a następnie poprzez palnik ogrzewają się w wysokiej temperaturze ( około 750 ℃) do rozkładu utleniającego organicznych gazów odlotowych, rozkładu organicznych gazów odlotowych na dwutlenek węgla i wodę. Wytworzone spaliny o wysokiej temperaturze odprowadzane są przez wymiennik ciepła i główny przewód spalinowy w piecu. Odprowadzane spaliny podgrzewają powietrze krążące w suszarni, aby zapewnić suszarni niezbędną energię cieplną. Na końcu systemu znajduje się urządzenie do wymiany ciepła świeżym powietrzem, którego zadaniem jest odzyskiwanie ciepła odpadowego z systemu w celu ostatecznego odzysku. Świeże powietrze uzupełniane w suszarni jest podgrzewane spalinami, a następnie kierowane do suszarni. Dodatkowo na głównym rurociągu spalin znajduje się elektryczny zawór regulacyjny, który służy do regulacji temperatury spalin na wylocie z urządzenia, a końcowa temperatura spalin może być kontrolowana na poziomie około 160℃.
Charakterystyka urządzenia centralnego ogrzewania do spalania gazów odlotowych obejmuje: czas przebywania organicznych gazów odlotowych w komorze spalania wynosi 1 ~ 2 s; stopień rozkładu organicznych gazów odlotowych wynosi ponad 99%; stopień odzysku ciepła może osiągnąć 76%; a współczynnik regulacji mocy palnika może sięgać 26 ∶ 1, aż do 40 ∶ 1.
Wady: w przypadku oczyszczania organicznych gazów odlotowych o niskim stężeniu koszty operacyjne są wyższe; rurowy wymiennik ciepła pracuje tylko w trybie ciągłym, ma długą żywotność.
1.2 Schemat oczyszczania organicznych gazów odlotowych w pomieszczeniu do malowania natryskowego i suszarni
Gaz odprowadzany z pomieszczenia do malowania natryskowego i suszarni to gaz odlotowy o niskim stężeniu, dużym natężeniu przepływu i temperaturze pokojowej, a głównym składem substancji zanieczyszczających są węglowodory aromatyczne, etery alkoholi i organiczne rozpuszczalniki estrowe. Obecnie zagraniczną, bardziej dojrzałą metodą jest: pierwsze zagęszczenie organicznych gazów odlotowych w celu zmniejszenia całkowitej ilości organicznych gazów odlotowych, z pierwszą metodą adsorpcji (węgiel aktywny lub zeolit jako adsorbent) w celu adsorpcji gazów spalinowych o niskim stężeniu w temperaturze pokojowej, z odpędzaniem gazów w wysokiej temperaturze, stężonymi spalinami metodą spalania katalitycznego lub regeneracyjnego spalania termicznego.
1.2.1 Urządzenie do adsorpcji-desorpcji i oczyszczania węgla aktywnego
Stosowanie węgla aktywowanego o strukturze plastra miodu jako adsorbenta, w połączeniu z zasadami oczyszczania adsorpcyjnego, regeneracji desorpcyjnej i koncentracji LZO oraz spalania katalitycznego, duża objętość powietrza, niskie stężenie organicznych gazów odlotowych poprzez adsorpcję węgla aktywnego o strukturze plastra miodu, aby osiągnąć cel oczyszczania powietrza, Kiedy węgiel aktywny zostaje nasycony, a następnie wykorzystuje gorące powietrze do regeneracji węgla aktywnego, zdesorbowana stężona materia organiczna jest wysyłana do złoża spalania katalitycznego w celu spalania katalitycznego, materia organiczna jest utleniana do nieszkodliwego dwutlenku węgla i wody, spalone gorące gazy spalinowe podgrzewają zimne powietrze przez wymiennik ciepła, pewna emisja gazu chłodzącego po wymianie ciepła, część regeneracji desorbcyjnej węgla aktywowanego o strukturze plastra miodu, aby osiągnąć cel wykorzystania ciepła odpadowego i oszczędności energii. Całe urządzenie składa się z filtra wstępnego, złoża adsorpcyjnego, złoża spalania katalitycznego, środka zmniejszającego palność, powiązanego wentylatora, zaworu itp.
Urządzenie do oczyszczania metodą adsorpcyjno-desorpcyjną z węglem aktywnym zostało zaprojektowane zgodnie z dwiema podstawowymi zasadami: adsorpcji i spalania katalitycznego, przy zastosowaniu ciągłej pracy podwójnej ścieżki gazowej, katalitycznej komory spalania i dwóch złoży adsorpcyjnych naprzemiennie. Najpierw organiczny gaz odlotowy z adsorpcją węgla aktywnego, gdy szybkie nasycenie zatrzymuje adsorpcję, a następnie wykorzystuje przepływ gorącego powietrza do usuwania materii organicznej z węgla aktywnego w celu regeneracji węgla aktywnego; materia organiczna została zagęszczona (stężenie kilkadziesiąt razy wyższe od pierwotnego) i przesłana do katalitycznej komory spalania, gdzie następuje katalityczne spalanie na dwutlenek węgla i odprowadzanie pary wodnej. Gdy stężenie organicznych gazów odlotowych osiągnie więcej niż 2000 PPm, organiczne gazy odlotowe mogą utrzymać samozapłon w złożu katalitycznym bez zewnętrznego ogrzewania. Część gazów spalinowych odprowadzana jest do atmosfery, a większość kierowana jest na złoże adsorpcyjne w celu regeneracji węgla aktywnego. Może to zaspokoić spalanie i adsorpcję wymaganej energii cieplnej, aby osiągnąć cel oszczędzania energii. Regeneracja może wejść w następną adsorpcję; w przypadku desorpcji operację oczyszczania można przeprowadzić na innym złożu adsorpcyjnym, odpowiednim zarówno do pracy ciągłej, jak i pracy przerywanej.
Wydajność techniczna i cechy: stabilna wydajność, prosta konstrukcja, bezpieczna i niezawodna, energooszczędna i pracochłonna, bez wtórnych zanieczyszczeń. Sprzęt zajmuje niewielką powierzchnię i charakteryzuje się niewielką wagą. Bardzo odpowiedni do stosowania w dużych ilościach. Złoże węgla aktywnego, które adsorbuje organiczny gaz odlotowy, wykorzystuje gaz odlotowy po spalaniu katalitycznym do regeneracji odpędzania, a gaz odpędzający jest przesyłany do katalitycznej komory spalania w celu oczyszczenia, bez energii zewnętrznej, a efekt oszczędności energii jest znaczący. Wadą jest to, że węgiel aktywny jest krótki, a jego koszt eksploatacji jest wysoki.
1.2.2 Urządzenie do adsorpcyjno-desorpcyjnego oczyszczania zeolitu z kołem przenoszącym
Głównymi składnikami zeolitu są: krzem, aluminium, posiadające zdolność adsorpcji, mogą być stosowane jako adsorbent; Zeolit runner polega na wykorzystaniu właściwości specyficznej apertury zeolitu ze zdolnością adsorpcji i desorpcji zanieczyszczeń organicznych, tak aby gazy spalinowe LZO o niskim i wysokim stężeniu mogły obniżyć koszty eksploatacji końcowych urządzeń do oczyszczania. Charakterystyka urządzenia jest odpowiednia do oczyszczania dużych przepływów i niskich stężeń, zawierających różnorodne składniki organiczne. Wadą jest to, że wczesna inwestycja jest wysoka.
Urządzenie do oczyszczania adsorpcji zeolitowej jest urządzeniem do oczyszczania gazu, które może w sposób ciągły przeprowadzać operację adsorpcji i desorpcji. Obie strony koła zeolitowego są podzielone na trzy obszary za pomocą specjalnego urządzenia uszczelniającego: obszar adsorpcji, obszar desorpcji (regeneracji) i obszar chłodzenia. Proces pracy systemu jest następujący: obracające się koło zeolitów obraca się w sposób ciągły z małą prędkością, cyrkulacja przez obszar adsorpcji, obszar desorpcji (regeneracji) i obszar chłodzenia; Gdy gazy spalinowe o niskim stężeniu i objętości wichru w sposób ciągły przepływają przez obszar adsorpcji rynny, LZO w gazach spalinowych są adsorbowane przez zeolit obracającego się koła, Emisja bezpośrednia po adsorpcji i oczyszczeniu; Rozpuszczalnik organiczny zaadsorbowany przez koło jest przesyłany do strefy desorpcji (regeneracji) wraz z obrotem koła, następnie niewielką ilością powietrza podgrzewa powietrze w sposób ciągły przez obszar desorpcji, LZO zaadsorbowane na kole są regenerowane w strefie desorpcji, Spaliny LZO są odprowadzane wraz z gorącym powietrzem; Koło prowadzące do obszaru chłodzenia w celu chłodzenia może być ponownie adsorpcyjne. Przy stałym obrocie obracającego się koła odbywa się cykl adsorpcji, desorpcji i chłodzenia. Zapewnia ciągłą i stabilną pracę oczyszczania gazów odlotowych.
Urządzenie odprowadzające zeolit jest zasadniczo koncentratorem, a gazy spalinowe zawierające rozpuszczalnik organiczny są dzielone na dwie części: czyste powietrze, które można bezpośrednio usunąć, oraz powietrze recyklingowe zawierające wysokie stężenie rozpuszczalnika organicznego. Czyste powietrze, które można bezpośrednio usunąć i poddać recyklingowi w malowanym systemie wentylacji klimatyzacji; wysokie stężenie gazowych LZO jest około 10-krotnością stężenia LZO przed wejściem do systemu. Stężony gaz poddaje się spalaniu w wysokiej temperaturze w systemie spalania termicznego z odzyskiem TNV (lub innym sprzęcie). Ciepło wytwarzane przez spalanie to odpowiednio ogrzewanie suszarni i ogrzewanie zeolitu, a energia cieplna jest w pełni wykorzystywana w celu osiągnięcia efektu oszczędności energii i redukcji emisji.
Parametry techniczne i cechy: prosta konstrukcja, łatwa konserwacja, długa żywotność; wysoka wydajność absorpcji i odpędzania, konwersja pierwotnego gazu odlotowego o dużej objętości wiatru i niskim stężeniu LZO na gaz odlotowy o małej objętości i wysokim stężeniu, zmniejszenie kosztów końcowych urządzeń do oczyszczania; wyjątkowo niski spadek ciśnienia, może znacznie zmniejszyć zużycie energii; ogólne przygotowanie systemu i konstrukcja modułowa, przy minimalnych wymaganiach przestrzennych i zapewniających ciągły i bezzałogowy tryb sterowania; może osiągnąć krajowy standard emisji; adsorbent wykorzystuje niepalny zeolit, zastosowanie jest bezpieczniejsze; wadą jest jednorazowa inwestycja i wysoki koszt.
Czas publikacji: 03 stycznia 2023 r