沸石分子篩在汽車噴漆上的應(yīng)用
2023-05-05 17:33
一、什么是噴涂有機廢氣
噴涂有機廢氣也屬于揮發(fā)性有機化合物(英文簡寫:VOCs),主要來自設(shè)備噴涂、干燥過程中揮發(fā)的氣體。污染物主要來自噴漆霧和有機溶劑。漆霧主要由壓縮空氣中噴漆操作過程中溶劑涂料分散的部分。
有機溶劑主要由涂料使用過程中揮發(fā)排放的溶劑、稀釋劑,其主要的污染物為甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。故噴涂工藝中排放的有害廢氣的主要發(fā)生源為噴漆室、晾干室、烘干室和調(diào)漆室。
二、廢氣治理理念與原理
根據(jù)其來源和性質(zhì),采取合適的措施。如減少污染物產(chǎn)生,回收利用氣態(tài)污染物,利用環(huán)境自凈能力,采取經(jīng)濟措施和政策綜合治理。氣體污染物以分子或蒸汽的形式存在于廢氣中，它們根據(jù)物理、化學(xué)原理進行分離。
凈化方法的選擇取決于氣體的流動和污染物的濃度。通過減少氣體流量和增加污染物濃度來降低處理成本。對于較高濃度的氣體,考慮添加預(yù)處理系統(tǒng)。
三、噴涂有機廢氣治理方法與工藝選擇
目前噴涂有機廢氣治理方法主要有:干式中和法、吸收法、吸附法、UV納米TiO?催化分解法、離子除臭法、微生物降解法、臭氧法(復(fù)合活性氧法)、燃燒法及冷凝法等多種方法。任何一種有機廢氣治理方式不能夠做到十全十美,皆為遐瑜共存。
因此,筆者根據(jù)自身在噴涂有機廢氣治理領(lǐng)域多年實踐,更加偏重于技術(shù)組合、多工藝結(jié)合的方式。針對此廢氣特點,綜合考慮現(xiàn)場情況及處理效果、占地面積、投資額及維護等因素,筆者建議選擇沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+RTO高溫焚燒治理組合技術(shù)。
四、沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+RTO高溫焚燒處理技術(shù)介紹
1.處理工藝流程說明分三個階段第一階段:收集部分:廢氣由噴涂車間匯集到車間排風(fēng)總管,風(fēng)管壁厚一般不小于0.8mm,再引至 VOCs 廢氣凈化系統(tǒng)。
第二階段:VOCs凈化處理部分:沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+RTO高溫焚燒組合處理工藝,利用沸石比表面積大和沸石與有機廢氣分子間作用力不同的原理進行設(shè)計。
在低溫條件下,大風(fēng)量的有機廢氣通過沸石分子篩轉(zhuǎn)輪,有機廢氣分子吸附其表面,經(jīng)沸石轉(zhuǎn)輪凈化的廢氣直接排放。
吸附大量有機廢氣的沸石轉(zhuǎn)輪進入高溫脫附區(qū)時,利用小風(fēng)量的高溫廢氣將沸石轉(zhuǎn)輪上的有機廢氣分子脫附出來,形成高濃度廢氣,送入后端的廢氣焚燒系統(tǒng)進行高溫氧化焚燒,凈化后的廢氣可直接排放,整套設(shè)備包含三個主要處理單元如下:
第1單元:沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮段:廢氣經(jīng)過濾和降低相對濕度后,進入到沸石轉(zhuǎn)輪吸附。沸石轉(zhuǎn)輪分成三個區(qū)域:一個吸附區(qū)域,占整個面積的最大,可根據(jù)濃縮比例調(diào)節(jié),有機氣體被吸附在沸石分子篩孔道壁面,潔凈氣體排出。
占轉(zhuǎn)輪單位分之一的區(qū)域為脫附區(qū)域,是用高溫氣體加熱,將吸附在沸石轉(zhuǎn)輪中的有機廢氣分子在高溫下脫附揮發(fā)出來;
另占轉(zhuǎn)輪單位分之一的區(qū)域為冷卻區(qū)域,將常溫廢氣通過對轉(zhuǎn)過來的高溫區(qū)域進行冷卻,產(chǎn)生的氣體通過與高溫?zé)煔饣鞜嶂?80℃左右進入脫附區(qū)域,形成脫附氣體,脫附后的高濃度廢氣進入 RTO 高溫焚燒爐處理。
第2單元:高溫蓄熱焚燒爐反應(yīng)段:脫附的氣體形成高濃度有機氣體,有機廢氣加熱到760℃以上,燃燒室中的廢氣的揮發(fā)性有機化合物氧化分解為二氧化碳和水。
氧化產(chǎn)生的高溫氣體經(jīng)特制的陶瓷蓄熱體,使陶瓷體升溫而"蓄熱",下一步是廢氣經(jīng)過"蓄熱"的陶瓷,將陶瓷的熱量傳遞給廢氣,有機廢氣通過陶瓷作為換熱器載體,反復(fù)進行熱交換,節(jié)省廢氣升溫的燃料消耗,降低運行成本。
第3單元:電氣控制系統(tǒng)段廢氣處理設(shè)置控制系統(tǒng)采用 PLC系統(tǒng),具備設(shè)備工況監(jiān)視、流程畫面顯示、參數(shù)顯示、報警顯示、自動連鎖保護、接收數(shù)據(jù)軟件、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)儲存等功能,并設(shè)有緊急停車功能。
系統(tǒng)可以依據(jù)收集風(fēng)量的大小,自動調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率,控制風(fēng)機電機的轉(zhuǎn)速,從而達到節(jié)能的目的。系統(tǒng)具有變頻和工頻兩種模式,可以手動切換。
第三階段:有組織達標(biāo)排放部分:吸附及氧化爐處理后廢氣匯入排氣煙囪,經(jīng)過處理達標(biāo)后廢氣經(jīng)過通過15米以上煙囪進行有組織排放。煙囪設(shè)置對應(yīng)的固定支架,符合規(guī)范取樣口及爬梯平臺。
2.處理工藝安全保障
筆者為沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+RTO高溫焚燒處理系統(tǒng)設(shè)置了如下四道安全保障:
①廢氣進入RTO 前設(shè)置LEL在線檢測設(shè)置(檢測精度±5%),控制廢氣進入RTO 的濃度當(dāng)達到二級報警點時,連鎖控制持續(xù)開啟新鮮空氣閥,系統(tǒng)通過應(yīng)急管道排空,當(dāng)報警持續(xù)20s 時,執(zhí)行緊急停車。
② RTO 風(fēng)機入口管道設(shè)置壓力泄放閥,系統(tǒng)運行過程中,風(fēng)機入口管道的壓力較高時,泄放閥會自動開啟,防止管道憋壓。
③在異常狀態(tài)下,若 RTO 或者風(fēng)機出現(xiàn)異常導(dǎo)致壓力劇增,泄爆片會自動泄爆,減少對系統(tǒng)設(shè)備的損壞。
根據(jù) HG/T20570.3-1995《爆破片的設(shè)置和選用》,在 RTO 爐體上也設(shè)有爆破裝置,由爆破片和夾持器等裝配組成的壓力泄放安全裝置,當(dāng)爆破片兩側(cè)的壓力差達到預(yù)定溫度下的預(yù)定值時,爆破片即刻動作,泄放出壓力介質(zhì)。
④ RTO 入口管道中設(shè)置阻火器,阻火元件的許多細小通道之后將變成若干細小的火焰,使火焰溫度降到著火點以下,系統(tǒng)中如果出現(xiàn)異常著火的情況,可以防止火焰蔓延。
沸石轉(zhuǎn)輪介紹：
產(chǎn)品能解決什么？
沸石分子篩濃縮裝置適用于噴漆車間（汽車制造、五金家具、造船、自行車制造、金屬制品）、印刷車間（凹版印刷、建筑裝潢材料印刷、包裝印刷）、合成樹脂、橡膠制品、半導(dǎo)體、鋁型材、鍍膜等工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)生廢氣的處理。
沸石轉(zhuǎn)筒吸附裝置
沸石分子篩濃縮裝置適用于噴漆車間（汽車制造、五金家具、造船、自行車制造、金屬制品）、印刷車間（凹版印刷、建筑裝潢材料印刷、包裝印刷）、合成樹脂、橡膠制品、半導(dǎo)體、鋁型材、鍍膜等工業(yè)生產(chǎn)中，產(chǎn)生廢氣的處理。
性能特點
疏水型介質(zhì)：以沸石分子篩作為吸附介質(zhì)，取代常規(guī)的活性炭介質(zhì)，可解決濕度大、高溫脫附和危廢的問題； 間歇式脫附：可適應(yīng)氣量不定、濃度多變、作業(yè)無規(guī)律的復(fù)雜運行工況，耐沖擊；
濃縮倍數(shù)高：可高達 15-100 倍，初始濃度越低濃縮倍數(shù)越高，后處理工藝選配規(guī)格大幅降低；? 運行費用低：日常運行幾乎無費用，再生采用余熱脫附，簡單易行、安全可控；
適用范圍廣：對印刷、涂裝、化工等需要吸附凈化和濃縮的場合均具有良好的適用性。
工作原理
廢氣通過濃縮轉(zhuǎn)輪吸附區(qū)將 (VOC) 吸附，達到凈化效果。被吸附 (VOC) 在脫附區(qū)通過少量熱風(fēng)進行脫附。由此達到濃縮效果 ;
吸附過程：吸附轉(zhuǎn)筒分多區(qū)域吸附，里面填充顆粒態(tài)、蜂窩態(tài)、纖維態(tài)的沸石模塊，當(dāng)廢氣穿過吸附床層時，VOC 分子被截留下來，達到凈化的目的 ;
脫附過程：當(dāng)介質(zhì)吸附一定量的 VOC 后，在穿透濃度的安全閥值之前進行脫附。引入熱空氣（180-220℃），通過升溫和變壓兩種方式進行解析再生。 脫附 下來的高濃度廢氣引入燃燒爐中進行徹底分解 ;
冷卻過程：介質(zhì)降到常溫恢復(fù)吸附性能，可以專門進行冷空氣冷卻，也可以用廢氣直接冷卻，根據(jù)應(yīng)用場合選定。
適用場合
適合大風(fēng)量 + 低濃度廢氣
間歇作業(yè)，非連續(xù)性生產(chǎn)，波動大； 高沸點 VOC，DMF、二甲苯等；? 小分子 VOC、甲醇、CS2、糠醛等；? 濕度大工況，相對濕度大；
?顆粒態(tài)轉(zhuǎn)筒一個重要特點可以根據(jù)氣體成分靈活定制吸附介質(zhì)，以應(yīng)對一些比較難處理的 VOC 項目，如糠醛、甲醇、CS2 等行業(yè)的廢氣。
設(shè)備優(yōu)點
筒式轉(zhuǎn)輪是近年來新發(fā)展的轉(zhuǎn)輪形式。筒式轉(zhuǎn)輪只有吸附區(qū)和脫附區(qū)，不設(shè)冷卻區(qū)，通過自身較大的比表面積自然冷卻。筒式轉(zhuǎn)輪沸石采取了模塊化設(shè)計，可單模塊安裝或更換，具有靈活度高、更換便捷等特點。
沸石分子篩濃縮裝置適合大風(fēng)量 + 低濃度廢氣；間歇作業(yè)，非連續(xù)性生產(chǎn)，波動大； 高沸點 VOC，DMF、二甲苯等；? 小分子 VOC、甲醇、CS2、糠醛等；? 濕度大工況，相對濕度大等工況情況下的連續(xù)正常運行。