環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力丨非穩(wěn)態(tài)排放VOCs廢氣轉(zhuǎn)輪濃縮＋RTO凈化技術(shù)
生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎項(xiàng)，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實(shí)用技術(shù)裝備和示范工程，引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟(jì)社會全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)
2023-J-24
申報(bào)單位
航天凱天環(huán)保科技股份有限公司
推薦單位
湖南省環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會
一、技術(shù)簡介
適用范圍
應(yīng)用于制造行業(yè)中大型部件噴涂產(chǎn)生的含苯系物、醇類、酯類等有機(jī)廢氣的凈化，當(dāng)廢氣入口峰值濃度<1200 mg/m3時，治理后排放濃度<40 mg/m3，優(yōu)于國標(biāo)要求。
本技術(shù)裝備適宜處理風(fēng)量為10000~50000m3/h，可以安裝在室外或室內(nèi)環(huán)境中。
技術(shù)原理
本技術(shù)裝備采用沸石轉(zhuǎn)輪配套蓄熱式燃燒爐(RTO)使用，利用RTO產(chǎn)生的高溫氣流對沸石轉(zhuǎn)輪進(jìn)行吹掃，把沸石內(nèi)吸附的有機(jī)化合物脫附出來，再送入RTO進(jìn)行燃燒處理，最后生成二氧化碳和水等。
基于船舶涂裝的非穩(wěn)態(tài)高峰值廢氣，創(chuàng)新研發(fā)出條狀沸石模塊和瓦楞紙結(jié)構(gòu)蜂窩模塊組合的雙組分轉(zhuǎn)輪濃縮+RTO燃燒技術(shù)，采用一種連續(xù)旋轉(zhuǎn)的沸石轉(zhuǎn)輪對有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附凈化。4個沸石轉(zhuǎn)輪組成并聯(lián)吸附設(shè)備組，通過周期性輪換進(jìn)行脫附，當(dāng)兩臺轉(zhuǎn)輪處于在線脫附時，另外兩臺轉(zhuǎn)輪處于離線狀態(tài)。
沸石轉(zhuǎn)輪分為吸附區(qū)、冷卻區(qū)和高溫脫附區(qū)，轉(zhuǎn)輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)使廢氣依次通過各個區(qū)。吸附區(qū)吸附的有機(jī)廢氣，在脫附區(qū)經(jīng)高溫空氣吹掃排出，脫附氣體濃度為吸附入口濃度的10倍，脫附氣體流量為吸附入口風(fēng)量的1/10，再配置一臺1/10吸附入口風(fēng)量的燃燒裝置進(jìn)行分解處理。
從沸石轉(zhuǎn)輪中脫附出來的高濃度有機(jī)廢氣進(jìn)入蓄熱式燃燒爐(RTO)的燃燒室，在760℃以上的溫度下進(jìn)行燃燒，分解為二氧化碳和水等，廢氣處理效率>99%，當(dāng)廢氣濃度>2000mg/m³時，正常運(yùn)行時RTO設(shè)備不需要額外補(bǔ)充天然氣。
工藝路線
含VOCs有機(jī)廢氣→多級濾袋式過濾器→沸石轉(zhuǎn)輪吸附(交替輪換脫附)→蓄熱式燃燒爐RTO→排氣筒。
在吸附風(fēng)機(jī)的動力作用下，噴涂廢氣與漂浮的漆霧被送入多級濾袋式過濾器，經(jīng)過G4+F6+AC+F9的四級攔截，讓進(jìn)入組合式沸石轉(zhuǎn)輪的廢氣中顆粒物濃度<1mg/m³。
沸石轉(zhuǎn)輪分為吸附區(qū)、冷卻區(qū)和高溫脫附區(qū)，轉(zhuǎn)輪在各個區(qū)內(nèi)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。全部的廢氣進(jìn)入處理區(qū)進(jìn)行吸附過程，吸附完成后的凈化氣體達(dá)標(biāo)排放。
有機(jī)廢氣蓄熱式燃燒爐采用3室結(jié)構(gòu)，每個腔室循環(huán)交替進(jìn)行進(jìn)氣、排氣、吹掃，確保廢氣凈化的高效率和實(shí)現(xiàn)焚燒廢氣的能量回收，有機(jī)廢氣在焚燒爐中燃燒分解。
裝備性能參數(shù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
沸石轉(zhuǎn)輪的吸附效率>96%，RTO的燃燒效率>99%。
《HJ2026-2013 吸附法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》
《HJ1093-2020 蓄熱燃燒法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》
應(yīng)用效果
治理工程在完成安裝調(diào)試后，經(jīng)江蘇省百斯特檢測技術(shù)有限公司對工程排放尾氣進(jìn)行檢測，入口氣流中揮發(fā)性有機(jī)物濃度<685 mg/m³，治理后排放濃度<5mg/m³，排放速率<1kg/h，驗(yàn)收合格。
研發(fā)背景
我國是一個船舶制造大國，同時海上風(fēng)電也在蓬勃發(fā)展。船舶、風(fēng)電等行業(yè)的噴涂作業(yè)間歇性排放大風(fēng)量、非穩(wěn)態(tài)有機(jī)廢氣，具有噴涂作業(yè)時間短，流平時間長等作業(yè)不平衡的特點(diǎn)。大型部件的噴涂作業(yè)，通常為多噴槍同時噴涂4小時，20小時進(jìn)行流平固化。噴涂時通風(fēng)換氣風(fēng)量大、VOCs有機(jī)廢氣濃度峰值高達(dá)1200mg/m³；噴涂和流平工序的通風(fēng)換氣量及有機(jī)廢氣濃度的差別非常大。
針對大風(fēng)量、高濃度、流平固化時間長的廢氣特性，國內(nèi)外常用的固定床式活性炭吸脫附法、生物法等，都無法達(dá)到凈化效率的要求。采用直接燃燒法處理廢氣，設(shè)備投資和能源消耗很高，企業(yè)無法承受。采用國外進(jìn)口沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+RTO蓄熱燃燒技術(shù)，除了投資費(fèi)用高，且必須保證吸附與脫附同時在線。
在充分調(diào)研船舶與風(fēng)電制造行業(yè)噴涂特性的基礎(chǔ)上，分析排放有機(jī)廢氣的濃度變化曲線，自主研發(fā)了工業(yè)有機(jī)廢氣雙組合高濃度轉(zhuǎn)輪濃縮+RTO氧化技術(shù)。采用兩種結(jié)構(gòu)類型的沸石分子篩材料進(jìn)行有機(jī)廢氣的吸附凈化，同時采用三床式RTO把有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳與水等。
技術(shù)特點(diǎn)
本技術(shù)研發(fā)的雙組分高濃度濃縮轉(zhuǎn)輪吸附容量大，能支持轉(zhuǎn)輪進(jìn)行短時間單吸附工作模式。通過多組沸石轉(zhuǎn)輪并聯(lián)進(jìn)行有機(jī)廢氣吸附濃縮，多沸石轉(zhuǎn)輪周期性的交替脫附，符合噴涂車間的工作節(jié)奏。
沸石吸附轉(zhuǎn)輪裝備創(chuàng)新性地選用了國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的條狀沸石材料與瓦楞紙蜂窩沸石兩種不同形式的沸石吸附材料，有機(jī)物的吸附容量達(dá)21kg/m³，是常規(guī)吸附材料的2倍。合理分配使兩組沸石轉(zhuǎn)輪進(jìn)行周期性的輪換在線和離線脫附，達(dá)到常規(guī)配套一半風(fēng)量的RTO就可以正常工作。
沸石吸附轉(zhuǎn)輪裝備，轉(zhuǎn)輪部分為圓環(huán)筒形狀的扇形模塊式分區(qū)結(jié)構(gòu)，分為吸附區(qū)、冷卻區(qū)、高溫脫附區(qū)，當(dāng)氣流經(jīng)過冷卻區(qū)后溫度能提升到90~110℃，再經(jīng)過RTO換熱升溫到200℃，此工藝綜合利用了脫附后滯留的熱量，降低了整個轉(zhuǎn)輪裝備的脫附熱量消耗。同樣當(dāng)沸石轉(zhuǎn)輪經(jīng)過冷卻后恢復(fù)吸附性能，可以使經(jīng)過這一個分區(qū)的廢氣得到吸附凈化，設(shè)備的處理效率提升約4%。
設(shè)備的控制系統(tǒng)可根據(jù)車間的工作節(jié)拍及廢氣中有機(jī)物的排放濃度曲線，智能選擇噴涂模式、固化模式、停止模式，避免脫附期間不必要的能源浪費(fèi)，降低運(yùn)營成本。同時在正常運(yùn)行的過程中，可通過控制系統(tǒng)對噴漆時間、噴漆面積、噴涂工作間名稱等參數(shù)輸入，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能節(jié)能運(yùn)行。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
招商局金陵船舶(江蘇)有限公司400000m³/h涂裝房VOCs有機(jī)廢氣雙組分高濃度轉(zhuǎn)輪濃縮+RTO氧化技術(shù)治理設(shè)備改造項(xiàng)目。
案例簡介
招商局金陵船舶(江蘇)有限公司涂裝房VOCs治理項(xiàng)目，共有4個噴漆工作間，占地面積6498㎡，噴涂廢氣處理設(shè)計(jì)風(fēng)量400000m³/h，總投資1845萬元。采用8套50000m³/h的沸石轉(zhuǎn)輪，配置2套10000m³/h三床式RTO系統(tǒng)。每4套轉(zhuǎn)輪+1套RTO治理后的廢氣集中到一個排氣筒排放。
項(xiàng)目由航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰究偝邪?、設(shè)計(jì)、施工。由招商局金陵船舶(江蘇)有限公司自主運(yùn)行。項(xiàng)目實(shí)施完畢后順利通過驗(yàn)收，目前系統(tǒng)運(yùn)行良好，系統(tǒng)運(yùn)行能耗低，用戶滿意。
達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
凈化后的廢氣排放符合《上海市船舶工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 31/934-2015)、《江蘇省大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 32/4041-2021)的要求。
業(yè)主單位
招商局金陵船舶(江蘇)有限公司
投運(yùn)時間
2021年12月23日
工藝流程
工藝路線：含VOCs有機(jī)廢氣→多級濾袋式過濾器→沸石轉(zhuǎn)輪(交替輪換脫附)→蓄熱式燃燒爐RTO。
在吸附風(fēng)機(jī)的動力作用下，噴涂廢氣與漆霧被送入多級濾袋式過濾器，經(jīng)過G4+F6+AC+F9四級過濾攔截漆霧。過濾后的廢氣進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪進(jìn)行吸附過程，吸附完成后的凈化氣體達(dá)標(biāo)排放。
有機(jī)廢氣蓄熱式燃燒爐采用3室結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)輪脫附出來的有機(jī)廢氣首先從A室進(jìn)入，吸收了蓄熱體的熱量以及燃燒器補(bǔ)充的熱量，有機(jī)廢氣溫度提高到760℃左右，在適宜3T(溫度、停留時間、湍流)條件下，有機(jī)廢氣成分被分解成二氧化碳和水等；經(jīng)充分氧化后的清潔氣體從B室排出，并將熱量釋放至B室蓄熱體，熱量得以回收；同時C室進(jìn)行吹掃工作，將RTO管道內(nèi)殘余的有機(jī)廢氣，送回RTO入口端。
原理圖
運(yùn)行情況
2021年11月29日工程安裝調(diào)試完畢，機(jī)組運(yùn)行正常，滿足合同規(guī)定的全部技術(shù)、性能指標(biāo)。
2022年3月18日經(jīng)江蘇省百斯特檢測技術(shù)有限公司對治理工程排放尾氣進(jìn)行檢測，揮發(fā)性有機(jī)物排放濃度<5mg/m³，排放速率<1kg/h，驗(yàn)收合格。
排氣筒上安裝有VOCs有機(jī)廢氣在線檢測設(shè)備與環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，自設(shè)備運(yùn)行兩年以來，運(yùn)行穩(wěn)定，未發(fā)生過事故與生態(tài)環(huán)境部門監(jiān)督異常情況。
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
項(xiàng)目中采用2臺10000m³/h風(fēng)量的3床式RTO，實(shí)際使用熱量538KW，如果采用直接從60℃加熱到760℃，需熱量5031KW，節(jié)能95%。
脫附氣流(10000 m³/h)從110℃加熱到200℃需熱量323KW，由RTO燃燒后的熱量回用提供。
冬季運(yùn)行時RTO尾氣中144KW的熱量被回收用于噴涂車間供暖
進(jìn)行正常脫附時，廢氣中揮發(fā)性有機(jī)物的燃燒熱量可以維持RTO的自持運(yùn)行
本項(xiàng)目的轉(zhuǎn)輪采用周期性交替輪換脫附，降低了整套系統(tǒng)50%的脫附設(shè)計(jì)風(fēng)量和RTO設(shè)計(jì)風(fēng)量。
原標(biāo)題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 | 非穩(wěn)態(tài)排放VOCs廢氣轉(zhuǎn)輪濃縮+RTO凈化技術(shù)
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