汽車涂裝生產(chǎn)線上的VOCs治理技術(shù)解析

汽車涂裝產(chǎn)生的有機(jī)廢氣特點(diǎn)是廢氣量大，VOCs濃度較低，如果直接采用熱力焚燒氧化處理燃料消耗很大，不環(huán)保經(jīng)濟(jì)，目前行業(yè)應(yīng)用較多的凈化方法是轉(zhuǎn)輪吸附濃縮及熱力焚燒系統(tǒng)，熱力焚燒一般有2種形式，回收式熱力焚燒系統(tǒng)(TNV)和蓄熱式熱力焚燒系統(tǒng)(RTO)，系統(tǒng)利用“吸附→脫附→濃縮焚化”等3個(gè)連續(xù)過程，處理高流量、低污染物濃度及含多種VOCs的廢氣。廢氣處理系統(tǒng)包括空氣預(yù)熱干燥段、空氣過濾器、沸石濃縮轉(zhuǎn)輪(廢氣濃縮比為(10~15)∶1)、加壓風(fēng)機(jī)(變頻)、解附氣體預(yù)熱器、廢氣焚燒爐、內(nèi)部管道系統(tǒng)、支撐鋼構(gòu)及電控系統(tǒng)等。
針對涂裝車間VOCs排放現(xiàn)狀和廢氣排放量，提出的噴漆室廢氣處理方案為：駕駛室涂裝線、塑料件涂裝線、總裝車間底盤整體噴漆涂裝線分別增加廢氣處理量為370000m3/h、420000m3/h、480000m3/h的轉(zhuǎn)輪吸附濃縮及熱力焚燒系統(tǒng)系統(tǒng)，以及相應(yīng)的風(fēng)機(jī)改造、相關(guān)排風(fēng)管道改造、補(bǔ)加電動(dòng)聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥、補(bǔ)加相關(guān)電控等。
廢氣濃縮焚燒系統(tǒng)主要由吸附濃縮轉(zhuǎn)輪和熱力焚燒系統(tǒng)組成。轉(zhuǎn)輪由若干單元拼接而成，每個(gè)單元由沸石吸附介質(zhì)和卷制燒結(jié)而成的陶瓷基體組成，沸石吸附介質(zhì)即疏水性沸石分子篩膜是吸附VOCs的關(guān)鍵。轉(zhuǎn)輪上有耐高溫柔軟材料制成的密封墊，用于分開處理廢氣及處理后釋出干凈氣體。密封墊將蜂巢狀沸石轉(zhuǎn)輪隔離產(chǎn)生吸附區(qū)與脫附區(qū)，為提升轉(zhuǎn)輪的吸附處理能力，在兩區(qū)之間加一冷卻區(qū)，吸附區(qū)面積較大，脫附區(qū)與冷卻區(qū)面積較小，有時(shí)為特殊需求也可分為更多的串聯(lián)區(qū)。吸附轉(zhuǎn)輪由一組電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)可變頻控制，控制為2~6r/h。值得注意的是，轉(zhuǎn)輪廠家通常需要根據(jù)廢氣中的污染物成分來配制轉(zhuǎn)輪，并通過輸入濃縮比、轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速等運(yùn)行參數(shù)以及進(jìn)氣濕度、進(jìn)氣濃度、進(jìn)氣流速等參數(shù)計(jì)算得出轉(zhuǎn)輪最佳運(yùn)行條件。
熱力焚燒一般有2種形式，回收式熱力焚燒系統(tǒng)(TNV)和蓄熱式熱力焚燒系統(tǒng)(RTO)。我公司駕駛室涂裝線、塑料件涂裝線廢氣濃縮焚燒系統(tǒng)采用TNV形式，總裝車間底盤整體噴漆涂裝線采用RTO形式。
這里以底盤整體噴漆線轉(zhuǎn)輪吸附濃縮及蓄熱式熱力焚燒系統(tǒng)(RTO)為例介紹其工作原理和工藝流程。噴漆室溫度為20~35℃，噴漆室排放的有機(jī)廢氣經(jīng)過水旋結(jié)構(gòu)處理后，排放出的廢氣相對濕度能達(dá)到100%，而沸石轉(zhuǎn)輪的最佳吸附條件為溫度40℃、相對濕度75%，需要通過干燥風(fēng)機(jī)向混風(fēng)箱內(nèi)引入冷卻風(fēng)(溫度110~140℃)，調(diào)節(jié)引入風(fēng)量的大小，實(shí)現(xiàn)對廢氣溫度、濕度的調(diào)節(jié)，達(dá)到沸石轉(zhuǎn)輪工作的最佳條件。廢氣經(jīng)過混風(fēng)箱調(diào)節(jié)后，由于噴漆室廢氣中存在會(huì)導(dǎo)致沸石轉(zhuǎn)輪阻塞和失效的雜質(zhì)、顆粒物等，為保證轉(zhuǎn)輪吸附效率和使用壽命，對噴漆室廢氣進(jìn)行過濾處理后才能進(jìn)入系統(tǒng)。
廢氣經(jīng)過兩道過濾(T4、F9過濾器)后進(jìn)入疏水性沸石所組成的轉(zhuǎn)輪，VOC被吸附在轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)上，經(jīng)過處理后的潔凈氣體在潔凈風(fēng)機(jī)的作用下排入煙筒，最終進(jìn)入大氣。脫附區(qū)的氣體來源于室外新風(fēng)，新風(fēng)經(jīng)板式換熱器和混風(fēng)器2次加熱，在混風(fēng)器內(nèi)引入RTO上室體的氣流，調(diào)節(jié)脫附氣體溫度，達(dá)到脫附要求的180~220℃，板式換熱器的作用是充分利用RTO系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱，實(shí)現(xiàn)對能源利用的最大化。在高溫作用下，有機(jī)分子氣體與沸石分子間的范德華力和靜電吸引力被破壞，VOC脫附，脫附后的廢氣污染物濃為初始濃度的5~20倍，在廢氣風(fēng)機(jī)的作用下，進(jìn)入RTO系統(tǒng)進(jìn)一步焚燒處理，焚燒溫度在760℃以上，使廢氣中的VOC徹底分解為水和二氧化碳，焚燒處理后的潔凈氣體高空排放。
RTO系統(tǒng)的工作原理
底盤整體噴漆線廢氣濃縮焚燒系統(tǒng)RTO的核心是氧化室和蓄熱室，分別提供氧化反應(yīng)所需要的反應(yīng)時(shí)間和溫度條件，RTO設(shè)備主要由上室體、下室體、風(fēng)閥、加熱系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、超溫泄放裝置等組成。利用陶瓷熱交換填料的熱特性快速吸收熱氣(燃燒處理后的凈化氣)的熱量，用于冷氣的升溫，填料交替性地分別與熱氣或冷氣相互接觸，降低燃料的消耗量，節(jié)約能源。RTO設(shè)備共有3個(gè)蓄熱室，在下室體通過切換閥的動(dòng)作，使上室體3個(gè)蓄熱室輪流處于進(jìn)氣放熱、吹掃凈化、排氣蓄熱狀態(tài)，循環(huán)往復(fù)，連續(xù)工作。
RTO系統(tǒng)包括停機(jī)模式、吹掃模式、升溫模式、待機(jī)模式、廢氣處理模式5個(gè)狀態(tài)，其模式切換見圖1。在由于停機(jī)、故障等因素造成停機(jī)之后，系統(tǒng)將回到初始位置，再次啟動(dòng)RTO，首先進(jìn)入吹掃模式，吹掃掉整個(gè)系統(tǒng)的可燃?xì)怏w，吹掃結(jié)束后系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到加熱模式，利用新鮮空氣燃燒加熱到系統(tǒng)運(yùn)行溫度，隨后系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式，等待進(jìn)行廢氣處理，當(dāng)廢氣引入信號(hào)被激活，同時(shí)RTO系統(tǒng)準(zhǔn)備完成時(shí)，RTO進(jìn)入廢氣處理模式，開始處理脫附后的高濃度廢氣。
來源：北極星VOCs在線

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