Забруднювачі, що викидаються, це переважно: туман фарби та органічні розчинники, що утворюються при нанесенні фарби розпиленням, а також органічні розчинники, що утворюються під час висихання та випаровування. Туман фарби в основному утворюється з частини покриття розчинником при нанесенні повітряним розпиленням, і його склад відповідає використаному покриттю. Органічні розчинники в основному походять з розчинників та розріджувачів у процесі використання покриттів, більшість з них є леткими викидами, а їхніми основними забруднювачами є ксилол, бензол, толуол тощо. Тому основним джерелом шкідливих відхідних газів, що викидаються при нанесенні покриття, є приміщення для фарбування розпиленням, сушильна камера та сушильна камера.
1. Метод очищення відпрацьованих газів автомобільної виробничої лінії
1.1 Схема очищення органічного відхідного газу в процесі сушіння
Газ, що виходить з камери електрофорезу, середнього покриття та сушильної камери поверхневого покриття, належить до високотемпературних та висококонцентрованих відхідних газів, що підходить для методу спалювання. Наразі поширені заходи очищення відхідних газів у процесі сушіння включають: технологію регенеративного термічного окислення (RTO), технологію регенеративного каталітичного спалювання (RCO) та систему термічного спалювання з рекуперацією TNV.
1.1.1 Технологія термічного окислення (RTO) з тепловим накопиченням
Термічний окислювач (регенеративний термічний окислювач, RTO) – це енергозберігаючий пристрій для захисту навколишнього середовища, призначений для обробки летких органічних відхідних газів середньої та низької концентрації. Підходить для великих об'ємів, низької концентрації, а також для органічних відхідних газів з концентрацією від 100 PPM до 20000 PPM. Експлуатаційні витрати низькі: коли концентрація органічних відхідних газів перевищує 450 PPM, пристрій RTO не потребує додавання допоміжного палива; ступінь очищення високий: ступінь очищення двошарового RTO може досягати понад 98%, а тришарового – понад 99%, і немає вторинного забруднення, такого як NOX; автоматичне керування, просте керування; високий рівень безпеки.
Пристрій регенеративного теплоокислення використовує метод термічного окислення для обробки органічних відхідних газів середньої та низької концентрації, а для рекуперації тепла використовується керамічний теплообмінник з теплоакумулюючим шаром. Він складається з керамічного теплоакумулюючого шару, автоматичного регулювального клапана, камери згоряння та системи керування. Основні характеристики: автоматичний регулювальний клапан у нижній частині теплоакумулюючого шару з'єднаний відповідно з головною впускною трубою та головною випускною трубою, а теплоакумулюючий шар накопичується шляхом попереднього нагрівання органічних відхідних газів, що надходять у теплоакумулюючий шар, за допомогою керамічного теплоакумулюючого матеріалу для поглинання та вивільнення тепла; органічний відхідний газ, попередньо нагрітий до певної температури (760℃), окислюється в процесі згоряння в камері згоряння з утворенням вуглекислого газу та води, а потім очищується. Типова основна конструкція двошарового RTO складається з однієї камери згоряння, двох керамічних шарів насадки та чотирьох перемикальних клапанів. Регенеративний керамічний теплообмінник з насадкою в пристрої може максимізувати рекуперацію тепла понад 95%; під час обробки органічних відхідних газів паливо використовується невелика кількість або взагалі не використовується.
Переваги: При роботі з високим потоком та низькою концентрацією органічних відхідних газів експлуатаційні витрати дуже низькі.
Недоліки: високі одноразові інвестиції, висока температура горіння, не підходить для обробки висококонцентрованих органічних відхідних газів, є багато рухомих частин, потребує більше робіт з технічного обслуговування.
1.1.2 Технологія термічного каталітичного спалювання (RCO)
Пристрій регенеративного каталітичного спалювання (регенеративний каталітичний окислювач RCO) безпосередньо застосовується для очищення органічних відхідних газів середньої та високої концентрації (1000 мг/м3-10000 мг/м3). Технологія очищення RCO особливо підходить для високих потреб у рекуперації тепла, але також підходить для однієї й тієї ж виробничої лінії, оскільки через різні продукти склад відхідних газів часто змінюється або концентрація відхідних газів сильно коливається. Він особливо підходить для потреб підприємств у рекуперації теплової енергії або для очищення відхідних газів сушильної магістралі, а рекуперація енергії може бути використана для сушіння магістралі, щоб досягти мети енергозбереження.
Технологія регенеративного каталітичного горіння – це типова газофазна реакція, яка фактично є глибоким окисленням активних форм кисню. У процесі каталітичного окислення адсорбція на поверхні каталізатора збагачує молекули реагентів на поверхні каталізатора. Вплив каталізатора на зниження енергії активації прискорює реакцію окислення та покращує її швидкість. Під дією специфічного каталізатора органічна речовина відбувається без окислювального горіння при низькій початковій температурі (250~300℃), яке розкладається на вуглекислий газ та воду, вивільняючи велику кількість теплової енергії.
Пристрій RCO в основному складається з корпусу печі, каталітичного теплоакумулятора, системи згоряння, системи автоматичного керування, автоматичного клапана та кількох інших систем. У процесі промислового виробництва відпрацьований органічний вихлопний газ потрапляє в обертовий клапан обладнання через вентилятор індукованої тяги, а вхідний газ та вихідний газ повністю розділяються через обертовий клапан. Акумулювання теплової енергії та теплообмін газу майже досягають температури, встановленої каталітичним окисленням каталітичного шару; вихлопний газ продовжує нагріватися через зону нагріву (або за допомогою електричного нагріву, або нагрівання природним газом) та підтримується на заданій температурі; він потрапляє в каталітичний шар для завершення реакції каталітичного окислення, а саме, реакція генерує вуглекислий газ та воду, вивільняючи велику кількість теплової енергії для досягнення бажаного ефекту очищення. Газ, що каталізується окисленням, потрапляє в шар керамічного матеріалу 2, і теплова енергія скидається в атмосферу через обертовий клапан. Після очищення температура вихлопних газів після очищення лише трохи вища, ніж температура до очищення відпрацьованих газів. Система працює безперервно та перемикається автоматично. Завдяки обертовому клапану всі керамічні шари наповнювача завершують цикли нагрівання, охолодження та очищення, а теплову енергію можна рекуперувати.
Переваги: простий технологічний процес, компактне обладнання, надійна робота; висока ефективність очищення, зазвичай понад 98%; низька температура горіння; низькі інвестиційні витрати, низькі експлуатаційні витрати, ефективність рекуперації тепла, як правило, може досягати понад 85%; весь процес без утворення стічних вод, процес очищення не призводить до вторинного забруднення NOX; обладнання для очищення RCO може використовуватися разом із сушильною камерою, очищений газ може бути безпосередньо повторно використаний у сушильній камері для досягнення мети енергозбереження та зменшення викидів;
Недоліки: пристрій каталітичного спалювання підходить лише для обробки органічних відхідних газів з низькою температурою кипіння та низьким вмістом золи, а обробка відхідних газів липкими речовинами, такими як маслянистий дим, не підходить, і каталізатор слід отруїти; концентрація органічних відхідних газів нижче 20%.
1.1.3TNV Система термічного спалювання переробного типу
Система термічного спалювання типу рециркуляції (нім. Thermische Nachverbrennung TNV) — це використання газу або палива з прямим нагріванням відхідних газів, що містять органічні розчинники. Під дією високої температури молекули органічного розчинника окислювально розкладаються на вуглекислий газ та воду. Високотемпературний димовий газ за допомогою багатоступеневого пристрою теплообміну підтримує нагрівання виробничого процесу повітрям або гарячою водою. Повна рециркуляція окислювально-розкладних органічних відхідних газів забезпечує теплову енергію, що зменшує споживання енергії всією системою. Таким чином, система TNV є ефективним та ідеальним способом очищення відхідних газів, що містять органічні розчинники, коли виробничий процес потребує великої кількості теплової енергії. Для нової виробничої лінії електрофоретичних лакофарбових покриттів зазвичай використовується система термічного спалювання TNV.
Система TNV складається з трьох частин: системи попереднього підігріву та спалювання відпрацьованих газів, системи циркуляційного повітряного нагріву та системи теплообміну свіжим повітрям. Центральний нагрівальний пристрій для спалювання відпрацьованих газів у системі є основною частиною TNV, яка складається з корпусу печі, камери згоряння, теплообмінника, пальника та головного димохідного регулюючого клапана. Його робочий процес такий: за допомогою вентилятора високого тиску органічні відпрацьовані гази з сушильної камери подаються після попереднього нагрівання вбудованим теплообмінником у центральний нагрівальний пристрій для спалювання відпрацьованих газів до камери згоряння, а потім через нагрівання пальника при високій температурі (близько 750℃) піддаються окисленню, розкладанню та розкладанню органічних відпрацьованих газів на вуглекислий газ та воду. Утворені високотемпературні димові гази відводяться через теплообмінник та головну димохідну трубу в печі. Відпрацьовані димові гази нагрівають циркулююче повітря в сушильній камері, забезпечуючи необхідну теплову енергію для сушильної камери. Пристрій теплообміну свіжим повітрям встановлений на кінці системи для рекуперації відпрацьованого тепла системи для остаточної рекуперації. Свіже повітря, доповнене сушильною камерою, нагрівається димовими газами, а потім подається в сушильну камеру. Крім того, на головному трубопроводі димових газів є електричний регулювальний клапан, який використовується для регулювання температури димових газів на виході з пристрою, а кінцеву температуру димових газів можна контролювати на рівні приблизно 160℃.
Характеристики центрального опалювального пристрою для спалювання відпрацьованих газів включають: час перебування органічних відпрацьованих газів у камері згоряння становить 1~2 с; швидкість розкладання органічних відпрацьованих газів перевищує 99%; коефіцієнт рекуперації тепла може досягати 76%; коефіцієнт регулювання потужності пальника може досягати від 26:1 до 40:1.
Недоліки: при обробці низькоконцентрованих органічних відхідних газів експлуатаційні витрати вищі; трубчастий теплообмінник працює лише безперервно, має тривалий термін служби.
1.2 Схема очищення органічних відхідних газів у приміщенні для фарбування розпилювачем та сушильній камері
Газ, що викидається з приміщення для розпилення фарби та сушильної камери, має низьку концентрацію, велику швидкість потоку та кімнатну температуру, а основним складом забруднюючих речовин є ароматичні вуглеводні, спиртові ефіри та складні ефіри органічних розчинників. Наразі більш зрілим зарубіжним методом є: перший метод концентрації органічних відхідних газів для зменшення загальної кількості органічних відхідних газів, перший метод адсорбції (активоване вугілля або цеоліт як адсорбент) для низької концентрації відхідних газів фарби для розпилення за кімнатної температури, з високотемпературним відведенням газу, концентрований відхідний газ з використанням каталітичного спалювання або регенеративного термічного спалювання.
1.2.1 Пристрій для адсорбції, десорбції та очищення активованим вугіллям
Використання стільникового активованого вугілля як адсорбенту в поєднанні з принципами адсорбційного очищення, десорбційної регенерації та концентрації летких органічних сполук, а також каталітичного спалювання. Високий об'єм повітря, низька концентрація органічних відхідних газів завдяки адсорбції стільниковим активованим вугіллям для досягнення мети очищення повітря. Коли активоване вугілля насичується, а потім використовується гаряче повітря для регенерації активованого вугілля, десорбована концентрована органічна речовина направляється в каталітичний шар для каталітичного спалювання. Органічна речовина окислюється до нешкідливого вуглекислого газу та води. Згорілі гарячі вихлопні гази нагрівають холодне повітря через теплообмінник. Після теплообміну виділяється деяка кількість охолоджувального газу. Частина для десорбційної регенерації стільникового активованого вугілля. Для досягнення мети використання відхідного тепла та енергозбереження. Весь пристрій складається з попереднього фільтра, адсорбційного шару, каталітичного шару, вогнезахисного елемента, відповідного вентилятора, клапана тощо.
Пристрій очищення адсорбцією-десорбцією на активованому вугіллі розроблений відповідно до двох основних принципів: адсорбції та каталітичного горіння. Він використовує подвійний газовий тракт безперервної роботи, каталітичну камеру згоряння та два адсорбційні шари, що чергуються. Спочатку органічний відхідний газ адсорбується активованим вугіллям, після швидкого насичення адсорбція зупиняється, а потім за допомогою потоку гарячого повітря видаляється органічна речовина з активованого вугілля для регенерації активованого вугілля. Органічна речовина концентрується (концентрація в десятки разів вища за початкову) і направляється в каталітичну камеру згоряння для каталітичного горіння з утворенням вуглекислого газу та водяної пари. Коли концентрація органічного відхідного газу досягає понад 2000 ppm, органічний відхідний газ може підтримувати самозаймання в каталітичному шарі без зовнішнього нагрівання. Частина відхідних газів викидається в атмосферу, а більша його частина направляється в адсорбційний шар для регенерації активованого вугілля. Це дозволяє забезпечити необхідну теплову енергію для горіння та адсорбції, що дозволяє зекономити енергію. Регенерація може перейти до наступної адсорбції; при десорбції операцію очищення можна виконувати за допомогою іншого адсорбційного шару, що підходить як для безперервної, так і для періодичної роботи.
Технічні характеристики та характеристики: стабільна робота, проста конструкція, безпечний та надійний, енергозберігаючий та трудомісткий, без вторинного забруднення. Обладнання охоплює невелику площу та має малу вагу. Дуже підходить для використання у великих обсягах. Шар активованого вугілля, який адсорбує органічні відхідні гази, використовує відхідні гази після каталітичного спалювання для регенерації відпарюванням, а відпарний газ направляється до каталітичної камери згоряння для очищення без зовнішнього джерела енергії, що забезпечує значний ефект економії енергії. Недоліком є те, що активоване вугілля має коротку довжину та високі експлуатаційні витрати.
1.2.2 Пристрій адсорбційно-десорбційного очищення з колесом перенесення цеоліту
Основними компонентами цеоліту є кремній та алюміній, які завдяки своїй адсорбційній здатності можуть використовуватися як адсорбент; цеолітовий фільтр використовує характеристики цеоліту з його специфічною апертурою та адсорбційною здатністю до органічних забруднювачів, що дозволяє використовувати леткі органічні сполуки у відпрацьованих газах з низькою та високою концентрацією, що може знизити експлуатаційні витрати на кінцеве обладнання для очищення. Його характеристики підходять для обробки великих потоків з низькою концентрацією, що містять різноманітні органічні компоненти. Недоліком є високі початкові інвестиції.
Пристрій адсорбції та очищення цеоліту з бігуном – це пристрій для очищення газу, який може безперервно виконувати операції адсорбції та десорбції. Дві сторони цеолітового колеса розділені на три зони спеціальним герметизуючим пристроєм: зону адсорбції, зону десорбції (регенерації) та зону охолодження. Робочий процес системи такий: обертове колесо цеолітів безперервно обертається з низькою швидкістю, циркулюючи через зону адсорбції, зону десорбції (регенерації) та зону охолодження; коли вихлопний газ з низькою концентрацією та об'ємом шквалу безперервно проходить через зону адсорбції бігуна, леткі органічні сполуки (ЛОС) у вихлопному газі адсорбуються цеолітом обертового колеса, що призводить до прямого викиду після адсорбції та очищення; органічний розчинник, адсорбований колесом, направляється в зону десорбції (регенерації) разом з обертанням колеса, потім за допомогою невеликого об'єму повітря безперервно нагрівається повітрям через зону десорбції, ЛОС, адсорбовані на колесі, регенеруються в зоні десорбції, а вихлопний газ ЛОС виводиться разом з гарячим повітрям; Колесо в зоні охолодження для охолодження може бути повторно адсорбоване. Завдяки постійному обертанню обертового колеса виконується цикл адсорбції, десорбції та охолодження, що забезпечує безперервну та стабільну роботу очищення відпрацьованих газів.
Пристрій цеолітного бігуна є, по суті, концентратором, у якому відпрацьований газ, що містить органічний розчинник, поділяється на дві частини: чисте повітря, яке можна безпосередньо виводити, та рециркуляційне повітря, що містить високу концентрацію органічного розчинника. Чисте повітря, яке можна безпосередньо виводити та рециркулювати у вентиляційну систему кондиціонування повітря; висока концентрація ЛОС приблизно в 10 разів перевищує концентрацію ЛОС перед потраплянням у систему. Концентрований газ обробляється шляхом високотемпературного спалювання за допомогою системи термічного спалювання з рекуперацією TNV (або іншого обладнання). Тепло, що утворюється під час спалювання, використовується відповідно для обігріву сушильної камери та обігріву для відщеплення цеоліту, а теплова енергія повністю використовується для досягнення ефекту енергозбереження та зменшення викидів.
Технічні характеристики та характеристики: проста конструкція, легке обслуговування, тривалий термін служби; висока ефективність поглинання та видалення летких органічних сполук, перетворення вихідного газу з високим об'ємом вітру та низькою концентрацією летких органічних сполук у газ з низьким об'ємом повітря та високою концентрацією, зниження вартості обладнання для остаточної обробки; надзвичайно низький перепад тиску, що може значно зменшити споживання енергії; загальна підготовка системи та модульна конструкція з мінімальними вимогами до простору забезпечують безперервний та безпілотний режим керування; вона може відповідати національному стандарту викидів; адсорбент використовує негорючий цеоліт, використання безпечніше; недоліком є одноразові інвестиції з високою вартістю.
Час публікації: 03 січня 2023 р.
