Poluanții eliberați sunt în principal: ceața de vopsea și solvenții organici produși de vopseaua pulverizată și solvenții organici produși la volatilizarea prin uscare. Ceața de vopsea provine în principal din partea solventului de acoperire în pulverizarea cu aer, iar compoziția sa este în concordanță cu acoperirea utilizată. Solvenții organici provin în principal din solvenții și diluanții din procesul de utilizare a acoperirilor, majoritatea fiind emisii volatile, iar principalii lor poluanți sunt xilenul, benzenul, toluenul și așa mai departe. Prin urmare, principala sursă de gaze reziduale nocive eliberate în acoperire este camera de vopsire prin pulverizare, camera de uscare și camera de uscare.
1. Metoda de tratare a gazelor reziduale din linia de producție a automobilelor
1.1 Schema de tratare a gazelor organice reziduale în procesul de uscare
Gazul evacuat din camera de uscare pentru electroforeză, acoperire cu mediu și acoperire de suprafață aparține gazelor reziduale de înaltă temperatură și concentrație, fiind potrivit pentru metoda de incinerare. În prezent, măsurile de tratare a gazelor reziduale utilizate în mod obișnuit în procesul de uscare includ: tehnologia de oxidare termică regenerativă (RTO), tehnologia de ardere catalitică regenerativă (RCO) și sistemul de incinerare termică cu recuperare TNV.
1.1.1 Tehnologie de oxidare termică de tip stocare termică (RTO)
Oxidatorul termic (Oxidatorul Termic Regenerativ, RTO) este un dispozitiv de protecție a mediului, cu economie de energie, pentru tratarea gazelor organice reziduale volatile cu concentrație medie și mică. Potrivit pentru volume mari, concentrații mici și concentrații de gaze organice reziduale între 100 PPM și 20000 PPM. Costurile de operare sunt scăzute; atunci când concentrația de gaze organice reziduale este peste 450 PPM, dispozitivul RTO nu necesită adăugarea de combustibil auxiliar; rata de purificare este ridicată, rata de purificare a RTO cu două paturi poate ajunge la peste 98%, rata de purificare a RTO cu trei paturi poate ajunge la peste 99% și nu există poluare secundară, cum ar fi NOX; control automat, funcționare simplă; siguranță ridicată.
Dispozitivul de oxidare termică regenerativă adoptă metoda de oxidare termică pentru a trata gazele reziduale organice cu concentrație medie și scăzută, iar schimbătorul de căldură cu pat ceramic de stocare a căldurii este utilizat pentru recuperarea căldurii. Acesta este compus dintr-un pat ceramic de stocare a căldurii, o supapă de control automat, o cameră de ardere și un sistem de control. Principalele caracteristici sunt: supapa de control automat din partea inferioară a patului de stocare a căldurii este conectată la conducta principală de admisie și respectiv la conducta principală de evacuare, iar patul de stocare a căldurii este stocat prin preîncălzirea gazelor reziduale organice care intră în patul de stocare a căldurii cu material ceramic de stocare a căldurii pentru a absorbi și elibera căldura; gazele reziduale organice preîncălzite la o anumită temperatură (760℃) sunt oxidate în arderea camerei de ardere pentru a genera dioxid de carbon și apă și sunt purificate. Structura principală tipică RTO cu două paturi este formată dintr-o cameră de ardere, două paturi ceramice de umplutură și patru supape de comutare. Schimbătorul de căldură cu pat ceramic de umplutură regenerativ din dispozitiv poate maximiza recuperarea căldurii cu peste 95%; la tratarea gazelor reziduale organice se utilizează deloc sau puțin combustibil.
Avantaje: În cazul debitelor mari și a concentrațiilor scăzute de gaze organice reziduale, costul de operare este foarte scăzut.
Dezavantaje: investiție unică mare, temperatură ridicată de ardere, nu este potrivit pentru tratarea gazelor organice reziduale cu concentrație mare, există o mulțime de piese mobile, necesită mai multe lucrări de întreținere.
1.1.2 Tehnologia de ardere catalitică termică (RCO)
Dispozitivul de ardere catalitică regenerativă (Oxidant Catalitic Regenerativ RCO) este aplicat direct pentru purificarea gazelor reziduale organice cu concentrație medie și mare (1000 mg/m3-10000 mg/m3). Tehnologia de tratare RCO este potrivită în special pentru cererea mare de recuperare a căldurii, dar este potrivită și pentru aceeași linie de producție, deoarece, datorită produselor diferite, compoziția gazelor reziduale se modifică adesea sau concentrația acestora fluctuează considerabil. Este potrivit în special pentru nevoia de recuperare a energiei termice a întreprinderilor sau pentru tratarea gazelor reziduale din liniile principale de uscare, iar recuperarea energiei poate fi utilizată pentru uscarea liniilor principale, astfel încât să se atingă scopul economisirii energiei.
Tehnologia de tratare regenerativă prin combustie catalitică este o reacție tipică în fază gaz-solidă, care este de fapt oxidarea profundă a speciilor reactive de oxigen. În procesul de oxidare catalitică, adsorbția la suprafața catalizatorului face ca moleculele reactante să se îmbogățească la suprafața catalizatorului. Efectul catalizatorului în reducerea energiei de activare accelerează reacția de oxidare și îmbunătățește viteza reacției de oxidare. Sub acțiunea unui catalizator specific, materia organică apare fără ardere oxidativă la o temperatură inițială scăzută (250~300℃), care se descompune în dioxid de carbon și apă și eliberează o cantitate mare de energie termică.
Dispozitivul RCO este compus în principal din corpul cuptorului, corpul de stocare catalitică a căldurii, sistemul de ardere, sistemul de control automat, supapa automată și alte câteva sisteme. În procesul de producție industrială, gazele de eșapament organice evacuate intră în supapa rotativă a echipamentului prin ventilatorul cu tiraj indus, iar gazul de intrare și gazul de ieșire sunt complet separate prin supapa rotativă. Stocarea energiei termice și schimbul de căldură al gazului ating aproape temperatura setată prin oxidarea catalitică a stratului catalitic; gazele de eșapament continuă să se încălzească prin zona de încălzire (fie prin încălzire electrică, fie prin încălzire cu gaz natural) și se mențin la temperatura setată; intră în stratul catalitic pentru a finaliza reacția de oxidare catalitică, și anume, reacția generează dioxid de carbon și apă și eliberează o cantitate mare de energie termică pentru a obține efectul de tratare dorit. Gazul catalizat de oxidare intră în stratul de material ceramic 2, iar energia termică este evacuată în atmosferă prin supapa rotativă. După purificare, temperatura gazelor de eșapament după purificare este doar puțin mai mare decât temperatura de dinainte de tratarea gazelor reziduale. Sistemul funcționează continuu și se comută automat. Prin funcționarea supapei rotative, toate straturile de umplutură ceramică finalizează etapele ciclului de încălzire, răcire și purificare, iar energia termică poate fi recuperată.
Avantaje: flux simplu de proces, echipament compact, funcționare fiabilă; eficiență ridicată de purificare, în general peste 98%; temperatură de ardere scăzută; investiții reduse, costuri de operare reduse, eficiența de recuperare a căldurii poate ajunge în general la peste 85%; întregul proces fără producerea de ape uzate, procesul de purificare nu produce poluare secundară cu NOX; Echipamentul de purificare RCO poate fi utilizat împreună cu camera de uscare, gazul purificat putând fi reutilizat direct în camera de uscare, pentru a atinge scopul economisirii energiei și reducerii emisiilor;
Dezavantaje: dispozitivul de ardere catalitică este potrivit doar pentru tratarea gazelor reziduale organice cu componente organice cu punct de fierbere scăzut și conținut scăzut de cenușă, iar tratarea gazelor reziduale pentru substanțe lipicioase, cum ar fi fumul uleios, nu este adecvată, iar catalizatorul trebuie otrăvit; concentrația gazelor reziduale organice este sub 20%.
1.1.3 Sistem de incinerare termică de tip TNV Reciclare
Sistemul de incinerare termică de tip reciclabil (în germană Thermische Nachverbrennung TNV) utilizează gaz sau combustibil prin ardere directă, încălzind gazele reziduale care conțin solvenți organici. Sub acțiunea temperaturilor ridicate, moleculele de solvent organic se oxidează și se descompun în dioxid de carbon și apă. Gazele de ardere la temperatură înaltă sunt încălzite prin intermediul unui dispozitiv de transfer termic în mai multe etape, necesitând aer sau apă caldă pentru încălzire. Procesul de producție necesită aer sau apă caldă pentru reciclarea completă a energiei termice prin oxidare și descompunere a gazelor reziduale organice, reducând consumul de energie al întregului sistem. Prin urmare, sistemul TNV este o modalitate eficientă și ideală de a trata gazele reziduale care conțin solvenți organici atunci când procesul de producție necesită multă energie termică. Pentru noua linie de producție de vopsire electroforetică, se adoptă în general sistemul de incinerare termică cu recuperare TNV.
Sistemul TNV este format din trei părți: sistem de preîncălzire și incinerare a gazelor reziduale, sistem de încălzire cu aer circulant și sistem de schimb de căldură cu aer proaspăt. Dispozitivul de încălzire centrală pentru incinerarea gazelor reziduale din sistem este partea centrală a TNV și este compus din corpul cuptorului, camera de ardere, schimbătorul de căldură, arzătorul și vana principală de reglare a conductei de ardere. Procesul său de funcționare este: cu ajutorul unui ventilator de înaltă presiune, gazele reziduale organice vor fi transportate din camera de uscare. După preîncălzirea schimbătorului de căldură încorporat în dispozitivul de încălzire centrală pentru incinerarea gazelor reziduale, acestea vor fi transportate în camera de ardere, apoi prin arzător, la temperatură ridicată (aproximativ 750℃) pentru oxidarea și descompunerea gazelor reziduale organice, descompunerea acestora în dioxid de carbon și apă. Gazele reziduale generate la temperatură înaltă sunt evacuate prin schimbătorul de căldură și prin conducta principală de gaze reziduale în cuptor. Gazele reziduale evacuate încălzesc aerul circulant din camera de uscare pentru a furniza energia termică necesară camerei de uscare. Un dispozitiv de transfer de căldură cu aer proaspăt este instalat la capătul sistemului pentru a recupera căldura reziduală a sistemului pentru recuperarea finală. Aerul proaspăt alimentat de camera de uscare este încălzit cu gaze de ardere și apoi trimis în camera de uscare. În plus, pe conducta principală de gaze de ardere există și o supapă de reglare electrică, care este utilizată pentru a regla temperatura gazelor de ardere la ieșirea din dispozitiv, iar temperatura finală a emisiei de gaze de ardere poate fi controlată la aproximativ 160 ℃.
Caracteristicile dispozitivului de încălzire centrală pentru incinerarea gazelor reziduale includ: timpul de ședere a gazelor reziduale organice în camera de ardere este de 1~2 secunde; rata de descompunere a gazelor reziduale organice este mai mare de 99%; rata de recuperare a căldurii poate ajunge la 76%; iar raportul de reglare a puterii arzătorului poate ajunge de la 26:1 la 40:1.
Dezavantaje: la tratarea gazelor reziduale organice cu concentrație scăzută, costul de operare este mai mare; schimbătorul de căldură tubular funcționează doar în mod continuu, având o durată lungă de viață.
1.2 Schema de tratare a gazelor reziduale organice în camera de vopsire prin pulverizare și în camera de uscare
Gazul evacuat din camera de vopsire prin pulverizare și din camera de uscare este un gaz rezidual de concentrație scăzută, cu debit mare și la temperatura camerei, iar principala compoziție a poluanților este reprezentată de hidrocarburi aromatice, eteri alcoolici și solvenți organici esterici. În prezent, metoda mai matură utilizată în străinătate este: prima concentrație de gaz rezidual organic pentru a reduce cantitatea totală de gaz rezidual organic, prima metodă de adsorbție (cărbune activ sau zeolit ca adsorbant) pentru adsorbția gazelor de eșapament la temperatura camerei cu concentrație scăzută, cu stripare a gazelor la temperatură înaltă, gaze de eșapament concentrate utilizând arderea catalitică sau metoda de ardere termică regenerativă.
1.2.1 Dispozitiv de adsorbție-desorbție și purificare cu cărbune activ
Utilizarea cărbunelui activ tip fagure ca adsorbant, combinată cu principiile purificării prin adsorbție, regenerării prin desorbție și concentrației de COV și arderii catalitice, volum mare de aer, concentrație scăzută de gaze organice reziduale prin adsorbția cărbunelui activ tip fagure pentru a atinge scopul purificării aerului, atunci când cărbunele activ este saturat și apoi se utilizează aer cald pentru a regenera cărbunele activ, materia organică concentrată desorbită este trimisă în patul de ardere catalitică pentru arderea catalitică, materia organică este oxidată în dioxid de carbon și apă inofensive, gazele de eșapament fierbinți arse încălzesc aerul rece printr-un schimbător de căldură, o parte din emisia de gaz de răcire după schimbul de căldură, o parte pentru regenerarea desorbtivă a cărbunelui activ tip fagure, pentru a atinge scopul utilizării căldurii reziduale și economisirii energiei. Întregul dispozitiv este compus din prefiltru, pat de adsorbție, pat de ardere catalitică, ignifug, ventilator aferent, supapă etc.
Dispozitivul de purificare prin adsorbție-desorbție a cărbunelui activ este proiectat conform celor două principii de bază: adsorbția și combustia catalitică, utilizând o cale dublă de gaze, funcționând continuu, o cameră de ardere catalitică și două paturi de adsorbție. Mai întâi, gazul rezidual organic se adsorbește cu cărbune activ; când saturația rapidă oprește adsorbția, apoi se folosește un flux de aer cald pentru a îndepărta materia organică din cărbunele activ și a realiza regenerarea cărbunelui activ; materia organică este concentrată (concentrație de zeci de ori mai mare decât cea inițială) și trimisă în camera de ardere catalitică, unde arderea catalitică se evacuează în dioxid de carbon și vapori de apă. Când concentrația gazului rezidual organic atinge peste 2000 PPm, gazul rezidual organic poate menține o combustie spontană în patul catalitic fără încălzire externă. O parte din gazele de eșapament de ardere sunt evacuate în atmosferă, iar cea mai mare parte sunt trimise în patul de adsorbție pentru regenerarea cărbunelui activ. Acest lucru poate satisface nevoia de energie termică pentru ardere și adsorbție, atingând scopul economisirii energiei. Regenerarea poate intra în următoarea adsorbție; în desorbție, operațiunea de purificare poate fi efectuată de un alt pat de adsorbție, potrivit atât pentru funcționare continuă, cât și pentru funcționare intermitentă.
Performanță și caracteristici tehnice: performanță stabilă, structură simplă, sigură și fiabilă, economie de energie și forță de muncă, fără poluare secundară. Echipamentul acoperă o suprafață mică și are o greutate redusă. Foarte potrivit pentru utilizare în volume mari. Patul de cărbune activ care adsorbe gazele reziduale organice folosește gazele reziduale după arderea catalitică pentru regenerarea prin stripare, iar gazele de stripare sunt trimise în camera de ardere catalitică pentru purificare, fără energie externă, efectul de economisire a energiei fiind semnificativ. Dezavantajul este cărbunele activ este scurt, iar costul său de operare este ridicat.
1.2.2 Dispozitiv de purificare prin adsorbție-desorbție cu roată de transfer de zeolit
Principalele componente ale zeolitului sunt: siliciul, aluminiul, cu capacitate de adsorbție, putând fi utilizate ca adsorbanți; zeolitul utilizează caracteristicile deschiderii specifice zeolitului cu capacitate de adsorbție și desorbție pentru poluanții organici, astfel încât gazele de eșapament COV cu concentrație scăzută și concentrație ridicată pot reduce costurile de operare ale echipamentelor de tratare finală. Caracteristicile dispozitivului său sunt potrivite pentru tratarea debitelor mari, cu concentrație scăzută, care conțin o varietate de componente organice. Dezavantajul este că investiția inițială este mare.
Dispozitivul de adsorbție-purificare a zeolitului în roata de filtrare este un dispozitiv de purificare a gazelor care poate efectua continuu operațiuni de adsorbție și desorbție. Cele două părți ale roții de zeolit sunt împărțite în trei zone printr-un dispozitiv special de etanșare: zona de adsorbție, zona de desorbție (regenerare) și zona de răcire. Procesul de funcționare al sistemului este: roata rotativă a zeolitului se rotește continuu la o viteză redusă; circulația prin zona de adsorbție, zona de desorbție (regenerare) și zona de răcire; când gazele de eșapament cu concentrație și volum scăzut trec continuu prin zona de adsorbție a roții de filtrare, COV-urile din gazele de eșapament sunt adsorbite de zeolitul roții rotative; emisie directă după adsorbție și purificare; solventul organic adsorbit de roată este trimis în zona de desorbție (regenerare) odată cu rotirea roții; apoi, cu un volum mic de aer, aerul este încălzit continuu prin zona de desorbție; COV-urile adsorbite de roată sunt regenerate în zona de desorbție; gazele de eșapament COV sunt evacuate împreună cu aerul cald. Roata către zona de răcire pentru răcire poate fi re-adsorbită. Prin rotația constantă a roții, se efectuează ciclurile de adsorbție, desorbție și răcire, asigurând funcționarea continuă și stabilă a tratării gazelor reziduale.
Dispozitivul cu zeolit este în esență un concentrator, iar gazele de eșapament care conțin solvent organic sunt împărțite în două părți: aer curat, care poate fi evacuat direct, și aer reciclat, care conține o concentrație mare de solvent organic. Aerul curat, care poate fi evacuat direct, poate fi reciclat în sistemul de ventilație și aer condiționat; concentrația mare de COV este de aproximativ 10 ori mai mare decât concentrația de COV înainte de a intra în sistem. Gazul concentrat este tratat prin incinerare la temperatură înaltă prin intermediul unui sistem de incinerare termică cu recuperare TNV (sau alt echipament). Căldura generată prin incinerare este utilizată pentru încălzirea camerei de uscare și, respectiv, pentru încălzirea prin striparea zeolitului, iar energia termică este utilizată integral pentru a obține efectul de economisire a energiei și reducere a emisiilor.
Performanțe și caracteristici tehnice: structură simplă, întreținere ușoară, durată lungă de viață; eficiență ridicată de absorbție și stripare, transformă volumul inițial mare de vânt și gazele reziduale COV cu concentrație scăzută în gaze reziduale cu volum redus de aer și concentrație ridicată, reducând costul echipamentelor de tratare finală; cădere de presiune extrem de scăzută, poate reduce considerabil consumul de energie; pregătirea generală a sistemului și designul modular, cu cerințe minime de spațiu și oferă un mod de control continuu și fără personal; poate atinge standardul național de emisii; adsorbantul utilizează zeolit necombustibil, utilizarea fiind mai sigură; dezavantajul este investiția unică cu cost ridicat.
Data publicării: 03 ian. 2023
