Изхвърляните замърсители са основно: мъгла от боя и органични разтворители, получени от боядисване чрез пръскане, и органични разтворители, получени при изпаряване при съхнене. Мъглата от боя идва главно от частта с разтворителя при пръскане с въздух и съставът ѝ е в съответствие с използваното покритие. Органичните разтворители идват главно от разтворителите и разредителите в процеса на употреба на покритията, повечето от тях са летливи емисии, а основните им замърсители са ксилен, бензен, толуен и др. Следователно, основният източник на вредни отпадъчни газове, изхвърляни при боядисването чрез пръскане, сушилнята и сушилнята.
1. Метод за третиране на отпадъчни газове от автомобилната производствена линия
1.1 Схема за третиране на органичния отпадъчен газ в процеса на сушене
Газът, отделян от сушилнята за електрофореза, средно покритие и повърхностно покритие, принадлежи към високотемпературните и висококонцентрирани отпадъчни газове, подходящи за метода на изгаряне. Понастоящем, често използваните мерки за третиране на отпадъчни газове в процеса на сушене включват: технология за регенеративно термично окисление (RTO), технология за регенеративно каталитично горене (RCO) и система за термично изгаряне с регенериране на TNV.
1.1.1 Технология за термично окисление (RTO) от тип термично съхранение
Термичният окислител (регенеративен термичен окислител, RTO) е енергоспестяващо устройство за опазване на околната среда за третиране на летливи органични отпадъчни газове със средна и ниска концентрация. Подходящ е за голям обем и ниска концентрация, както и за концентрации на органични отпадъчни газове между 100 PPM и 20000 PPM. Експлоатационните разходи са ниски, когато концентрацията на органичния отпадъчен газ е над 450 PPM, RTO устройството не се нуждае от добавяне на спомагателно гориво; степента на пречистване е висока, степента на пречистване на двуслойния RTO може да достигне над 98%, степента на пречистване на трислойния RTO може да достигне над 99%, и няма вторично замърсяване като NOX; автоматично управление, лесна работа; висока безопасност.
Устройството за регенеративно топлинно окисление използва метода на термично окисление за третиране на органични отпадъчни газове със средна и ниска концентрация, а за регенериране на топлината се използва керамичен топлообменник с топлоакумулиращо легло. Състои се от керамичен топлоакумулиращо легло, автоматичен контролен вентил, горивна камера и система за управление. Основните характеристики са: автоматичният контролен вентил в долната част на топлоакумулиращото легло е свързан съответно с главната всмукателна тръба и главната изпускателна тръба, а топлоакумулиращото легло се съхранява чрез предварително нагряване на органичните отпадъчни газове, постъпващи в топлоакумулиращото легло, с керамичен топлоакумулиращ материал, който абсорбира и освобождава топлина; предварително загрятите до определена температура (760℃) органични отпадъчни газове се окисляват при горенето в горивната камера, за да се генерират въглероден диоксид и вода, и се пречистват. Типичната основна структура на двуслойното RTO се състои от една горивна камера, два керамични слоя за уплътняване и четири превключващи вентила. Регенеративният керамичен топлообменник с топлоакумулиращо легло в устройството може да увеличи максимално регенерирането на топлина над 95%; при третиране на органични отпадъчни газове се използва малко или никакво гориво.
Предимства: При работа с висок поток и ниска концентрация на органични отпадъчни газове, експлоатационните разходи са много ниски.
Недостатъци: висока еднократна инвестиция, висока температура на горене, не е подходящ за третиране на висококонцентрирани органични отпадъчни газове, има много движещи се части, изисква повече поддръжка.
1.1.2 Технология за термично каталитично горене (RCO)
Устройството за регенеративно каталитично горене (регенеративен каталитичен окислител RCO) се прилага директно за пречистване на органични отпадъчни газове със средна и висока концентрация (1000 mg/m3-10000 mg/m3). Технологията за третиране с RCO е особено подходяща за големи изисквания за регенериране на топлина, но също така е подходяща за една и съща производствена линия, тъй като поради различните продукти съставът на отпадъчните газове често се променя или концентрацията им варира значително. Особено подходящо е за предприятия, които се нуждаят от регенериране на топлинна енергия или пречистване на отпадъчни газове от сушилни магистрални линии, като регенерираната енергия може да се използва за сушене на магистрални линии, за да се постигне целта за пестене на енергия.
Технологията за регенеративно каталитично горене е типична газофазна реакция, която всъщност представлява дълбоко окисление на реактивни кислородни видове. В процеса на каталитично окисление, адсорбцията върху повърхността на катализатора обогатява молекулите на реагентите върху повърхността на катализатора. Ефектът на катализатора за намаляване на активиращата енергия ускорява окислителната реакция и подобрява скоростта ѝ. Под действието на специфичен катализатор, органичната материя протича без окислително горене при ниска начална температура (250~300℃), което се разлага на въглероден диоксид и вода, отделяйки голямо количество топлинна енергия.
Устройството RCO се състои основно от тяло на пещта, каталитично тяло за съхранение на топлина, система за горене, система за автоматично управление, автоматичен клапан и няколко други системи. В процеса на промишлено производство, отработените органични газове навлизат във въртящия се клапан на оборудването чрез вентилатор за индуцирана тяга, а входящият и изходящият газ са напълно разделени чрез въртящия се клапан. Съхранението на топлинна енергия и топлообменът на газа почти достигат температурата, зададена чрез каталитичното окисление на каталитичния слой; отработените газове продължават да се нагряват през нагревателната зона (чрез електрическо нагряване или нагряване с природен газ) и поддържат зададената температура; те навлизат в каталитичния слой, за да завършат реакцията на каталитично окисление, а именно, реакцията генерира въглероден диоксид и вода и освобождава голямо количество топлинна енергия за постигане на желания ефект на обработка. Газът, катализиран от окислението, навлиза в керамичния материален слой 2 и топлинната енергия се изпуска в атмосферата през въртящия се клапан. След пречистване температурата на отработените газове след пречистване е само малко по-висока от температурата преди обработката на отработените газове. Системата работи непрекъснато и се превключва автоматично. Чрез въртящия се клапан, всички керамични пълнежни слоеве завършват етапите на цикъла на нагряване, охлаждане и пречистване, а топлинната енергия може да бъде регенерирана.
Предимства: опростен технологичен процес, компактно оборудване, надеждна работа; висока ефективност на пречистване, обикновено над 98%; ниска температура на горене; ниски инвестиции за еднократна употреба, ниски експлоатационни разходи, ефективността на рекуперация на топлина може да достигне над 85%; целият процес е без производство на отпадъчни води, процесът на пречистване не води до вторично замърсяване с NOX; оборудването за пречистване RCO може да се използва със сушилнята, пречистеният газ може да се използва повторно директно в сушилнята, за да се постигне целта за пестене на енергия и намаляване на емисиите;
Недостатъци: устройството за каталитично горене е подходящо само за третиране на органични отпадъчни газове с органични компоненти с ниска точка на кипене и ниско съдържание на пепел, а третирането на отпадъчни газове с лепкави вещества, като например маслен дим, не е подходящо и катализаторът трябва да се отрови; концентрацията на органични отпадъчни газове е под 20%.
1.1.3TNV Система за термично изгаряне от тип рециклиране
Система за термично изгаряне от рециклиращ тип (на немски Thermische Nachverbrennung TNV) е система, която използва директно изгаряне на газ или гориво, нагрявайки отпадъчни газове, съдържащи органични разтворители. Под действието на висока температура, молекулите на органичния разтворител се окисляват и разлагат до въглероден диоксид и вода. Високотемпературните димни газове чрез многоетапно устройство за топлообмен се нагряват чрез въздух или гореща вода. Пълното рециклиране на топлинната енергия чрез окислително разлагане на органичните отпадъчни газове намалява консумацията на енергия за цялата система. Следователно, TNV системата е ефикасен и идеален начин за третиране на отпадъчни газове, съдържащи органични разтворители, когато производственият процес изисква много топлинна енергия. За новата производствена линия за електрофоретични бои обикновено се използва TNV система за термично изгаряне с регенериране.
Системата TNV се състои от три части: система за предварително подгряване и изгаряне на отпадъчни газове, система за отопление с циркулиращ въздух и система за топлообмен с пресен въздух. Централното отоплително устройство за изгаряне на отпадъчни газове в системата е основната част на TNV, която се състои от тяло на пещта, горивна камера, топлообменник, горелка и главен регулиращ вентил за димоотвод. Работният му процес е следният: с помощта на вентилатор с високо налягане органичните отпадъчни газове от сушилнята се отвеждат, след предварително нагряване от вградения топлообменник за изгаряне на отпадъчни газове, към горивната камера и след това през нагряване на горелката, при висока температура (около 750℃) се извършват окислително-разграждащи се органични газове, които се разлагат на въглероден диоксид и вода. Генерираните димни газове с висока температура се отвеждат през топлообменника и главната димоотводна тръба в пещта. Отвежданите димни газове загряват циркулиращия въздух в сушилнята, за да осигурят необходимата топлинна енергия за сушилнята. В края на системата е монтирано устройство за топлообмен с пресен въздух, което регенерира отпадната топлина от системата за окончателното ѝ регенериране. Пресният въздух, допълнен от сушилнята, се нагрява с димни газове и след това се подава в сушилнята. Освен това, на главния тръбопровод за димни газове има и електрически регулиращ вентил, който се използва за регулиране на температурата на димните газове на изхода на устройството, а крайната емисия на температурата на димните газове може да се контролира на около 160℃.
Характеристиките на устройството за централно отопление с изгаряне на отпадъчни газове включват: времето на престой на органичните отпадъчни газове в горивната камера е 1~2 секунди; скоростта на разлагане на органичните отпадъчни газове е над 99%; степента на възстановяване на топлината може да достигне 76%; и коефициентът на регулиране на мощността на горелката може да достигне от 26:1 до 40:1.
Недостатъци: при третиране на органични отпадъчни газове с ниска концентрация, експлоатационните разходи са по-високи; тръбният топлообменник работи само непрекъснато и има дълъг живот.
1.2 Схема за третиране на органични отпадъчни газове в помещение за боядисване с пръскане и сушилня
Газът, отделян от помещението за боядисване под налягане и сушилнята, е с ниска концентрация, голям дебит и отпадъчни газове при стайна температура, а основният състав на замърсителите е ароматни въглеводороди, алкохолни етери и естерни органични разтворители. В момента по-зрелият чуждестранен метод е: първият метод за концентрация на органични отпадъчни газове за намаляване на общото количество органични отпадъчни газове, първият метод за адсорбция (активен въглен или зеолит като адсорбент) за адсорбция на отработени газове от боядисване под налягане при стайна температура с ниска концентрация, чрез високотемпературно отстраняване на газа, концентрирани отработени газове чрез каталитично горене или метод за регенеративно термично горене.
1.2.1 Устройство за адсорбция-десорбция и пречистване с активен въглен
Използване на активен въглен с форма на пчелна пита като адсорбент, в комбинация с принципите на адсорбционно пречистване, десорбционна регенерация и концентрация на летливи органични съединения (ЛОС) и каталитично горене, висок обем въздух, ниска концентрация на органични отпадъчни газове чрез адсорбция с активен въглен с форма на пчелна пита, за да се постигне целта на пречистване на въздуха. Когато активният въглен се насити и след това се използва горещ въздух за регенериране на активния въглен, десорбираната концентрирана органична материя се изпраща към каталитичния горивен слой за каталитично горене. Органичната материя се окислява до безвреден въглероден диоксид и вода. Изгорелите горещи отработени газове нагряват студения въздух чрез топлообменник. Някои емисии на охлаждащ газ след топлообмен, част за десорбционна регенерация на активен въглен с форма на пчелна пита, за да се постигне целта на оползотворяване на отпадната топлина и пестене на енергия. Цялото устройство е съставено от предфилтър, адсорбционен слой, каталитичен горивен слой, огнеупорно покритие, съответен вентилатор, клапан и др.
Устройството за пречистване чрез адсорбция-десорбция с активен въглен е проектирано съгласно двата основни принципа: адсорбция и каталитично горене. Използва се двоен газов път за непрекъсната работа, каталитична горивна камера и два адсорбционни слоя, които се редуват. Първо се адсорбират органични отпадъчни газове с активен въглен, след което се спира адсорбцията при бързо насищане, а след това се използва поток от горещ въздух за отстраняване на органичната материя от активния въглен, за да се извърши регенерация на активния въглен. Органичната материя се концентрира (концентрация десетки пъти по-висока от първоначалната) и се изпраща в каталитична горивна камера за каталитично изгаряне, отделяйки въглероден диоксид и водна пара. Когато концентрацията на органичния отпадъчен газ достигне повече от 2000 ppm, той може да поддържа спонтанно горене в каталитичния слой без външно нагряване. Част от отработените газове от горенето се изпускат в атмосферата, а по-голямата част се изпращат в адсорбционния слой за регенерация на активен въглен. Това може да осигури необходимата топлинна енергия за горене и адсорбция, за да се постигне целта за пестене на енергия. Регенерацията може да премине в следващата адсорбция; при десорбцията пречистването може да се извърши от друг адсорбционен слой, подходящ както за непрекъсната, така и за периодична работа.
Технически характеристики: стабилна работа, опростена структура, безопасна и надеждна, енергоспестяваща и трудоемка, без вторично замърсяване. Оборудването покрива малка площ и е леко. Много подходящо за употреба във големи обеми. Слоят от активен въглен, който адсорбира органични отпадъчни газове, използва отпадъчния газ след каталитично изгаряне за регенерация чрез стрипинг, а отпадъчният газ се изпраща в каталитичната горивна камера за пречистване, без външна енергия, като по този начин се постига значителен енергоспестяващ ефект. Недостатъкът е, че активният въглен е с къс срок на годност и високи експлоатационни разходи.
1.2.2 Устройство за адсорбционно-десорбционно пречистване с трансферно колело от зеолит
Основните компоненти на зеолита са: силиций, алуминий, с адсорбционен капацитет, може да се използва като адсорбент; зеолитовият беглец използва характеристиките на зеолита със специфична апертура и адсорбционен и десорбционен капацитет за органични замърсители, така че отработените газове с ниска и висока концентрация на ЛОС могат да намалят експлоатационните разходи на оборудването за окончателно третиране. Характеристиките на устройството са подходящи за третиране на голям поток с ниска концентрация, съдържащ различни органични компоненти. Недостатъкът е високата първоначална инвестиция.
Устройството за адсорбция и пречистване на зеолитни колела е устройство за пречистване на газове, което може непрекъснато да извършва операции по адсорбция и десорбция. Двете страни на зеолитовото колело са разделени на три зони чрез специално уплътняващо устройство: зона на адсорбция, зона на десорбция (регенерация) и зона на охлаждане. Работният процес на системата е следният: въртящото се колело на зеолита се върти непрекъснато с ниска скорост. Циркулацията през зоната на адсорбция, зоната на десорбция (регенерация) и зоната на охлаждане. Когато отработените газове с ниска концентрация и голям обем преминават непрекъснато през зоната на адсорбция на колелото, летливите органични съединения (ЛОС) в отработените газове се адсорбират от зеолита на въртящото се колело. След адсорбция и пречистване, те се отделят директно. Адсорбираният от колелото органичен разтворител се изпраща в зоната на десорбция (регенерация) с въртенето на колелото. След това с малък обем въздух, нагрят въздухът непрекъснато преминава през зоната на десорбция. ЛОС, адсорбирани върху колелото, се регенерират в зоната на десорбция. Отработените газове от ЛОС се изхвърлят заедно с горещия въздух. Колелото към зоната за охлаждане за охлаждане може да бъде повторно адсорбирано. С постоянно въртене на въртящото се колело се извършва цикъл на адсорбция, десорбция и охлаждане, осигурявайки непрекъсната и стабилна работа на пречистването на отпадъчните газове.
Устройството за зеолитни бегачи е по същество концентратор, а отработените газове, съдържащи органични разтворители, се разделят на две части: чист въздух, който може да се изпуска директно, и рециклиран въздух, съдържащ висококонцентриран органичен разтворител. Чистият въздух, който може да се изпуска директно и може да се рециклира в боядисаната климатична вентилационна система; високата концентрация на летливи органични съединения (ЛОС) е около 10 пъти по-висока от концентрацията на ЛОС преди влизане в системата. Концентрираният газ се третира чрез високотемпературно изгаряне чрез система за термично изгаряне с регенерация на зеолит (или друго оборудване). Топлината, генерирана от изгарянето, се използва съответно за отопление на сушилня и за нагряване чрез отстраняване на зеолит, като топлинната енергия се използва напълно за постигане на ефекта на пестене на енергия и намаляване на емисиите.
Технически характеристики: проста структура, лесна поддръжка, дълъг експлоатационен живот; висока ефективност на абсорбция и отстраняване, преобразуване на оригиналния отпадъчен газ с висок обем на вятъра и ниска концентрация на ЛОС в отпадъчен газ с нисък обем на въздуха и висока концентрация, намаляване на разходите за оборудване за окончателно третиране; изключително нисък спад на налягането, което може значително да намали консумацията на енергия; цялостна подготовка на системата и модулен дизайн, с минимални изисквания за пространство, осигуряващи непрекъснат и безпилотен режим на управление; може да достигне националния стандарт за емисии; адсорбентът използва негорим зеолит, употребата е по-безопасна; недостатъкът е еднократната инвестиция с висока цена.
Време на публикуване: 03 януари 2023 г.
