【艾米生解读】涂装行业VOCs治理常用技术及运行要点

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“绿水青山就是金山银山”的话语遥想耳畔,它不是微风拂过的倩影,而是雨后淋漓的苍劲。诚然,工业涂装行业隶属于工业VOC排放的重点监测领域,自身的生产工艺本就与环保概念相悖,但随着近年来废气处理技术的日益发展,仍然在逐渐追赶适应着国家环保排放要求的步伐。


在上一期,小驰哥和小伙伴们聊了彩涂线VOCs的治理和余热利用。那么这一期,就由小艾带大家走进涂装行业,了解涂装行业VOCs治理常用技术设计及运行的参考要点。感兴趣的小伙伴们请搬上小板凳,速速围观呦~



随着我国表面工程行业发展迅速,国家产业政策鼓励表面工程产业向高技术方向发展,而涂装行业作为表面处理行业的重要组成部分。涉及涂装工艺的汽车制造、木质家具、工程机械、船舶制造、钢结构等生产企业形成快速发展的趋势,汽车制造行业显得尤为突出。



目前各地方政府都相继出台了针对表面涂装行业中有机物排放标准以及挥发性有机物排污收费实施办法,在制度建立和经济效益两方面双管齐下,即从立法上确保企业必须减少挥发性有机废气的排放,做到合法排放;同时从经济利益角度引导企业主动减少排放。


涂装行业VOCs排放概述


说起涂装的概念,是指对金属和非金属表面覆盖保护层或装饰层,是产品表面保护和装饰采用的最基本的技术手段。涂装工艺可以简单归纳为:前处理→喷涂→干燥或固化。前处理一般包括除油、除锈、钝化(磷化)工艺。针对不同的涂层及对抗腐蚀的要求,除油、除锈、磷化等处理方法要视工件原材料的状况来选择。在前处理除锈工艺中,喷砂、抛丸或打磨工艺,也在不同行业的不同部门按需择用。


行业产污环节


而艾米生家主要瞄准的,是涂装过程中产生的挥发性有机化合物(VOCs),主要有甲基异丁基酮、乙酸正丁酯、正丁醇、乙二醇、丁醚、甲苯、二甲苯、三甲苯等。产生的有机废气主要来源自于喷漆室、挥发室和烘房。根据不同的涂料种类,工艺温度,废气浓度等参数,在制定VOC的收集和处理工艺路线时,就要格外小心。


艾米生科技应对涂装行业VOCs治理方案


艾米生科技针对涂装行业有机废气特点,根据不同客户的现场实际生产情况,经过多年的技术研发和积累,根据RTO、TO、浓缩转轮、活性炭等各种治理设备的特点,研发不同的VOC综合治理系统。



RTO,也称蓄热式氧化炉。其原理是在高温下将可燃废气氧化成对应的氧化物和水,从而净化废气,并回收废气分解时所释放出来的热量,废气分解效率达到99%以上,热回收效率达到95%以上。是经收集,过滤,浓缩等数道预处理之后的终端处理设备。


从形式上可分为室式RTO和旋转RTO


室式RTO主要由燃烧室、陶瓷填料床和切换阀等组成。

炉体分成3个室,1个室进废气、1个室出净化气,1个室清扫。切换阀

阀由气缸驱动,在切换阀的作用下,废气在3个室之间连续切换。



旋转式RTO主要由燃烧室、陶瓷填料床和旋转阀等组成。炉体分成12个室,5个室进废气、5个室出净化气,1个室清扫,1个室起隔离作用。废气分配阀由电机带着连续、匀速转动,在分配阀的作用下,废气缓慢在12个室之间连续切换。



关于旋转RTO和室式RTO各自的特点,小驰哥在之前的推文中曾有过介绍,欢迎新加入的小伙伴们浏览。



在RTO的设计上,有一些共通的特点

1.治理设施的风量按照最大废气排放量的100%以上进行设计,处理效率达到99%以上(入口废气浓度条件),热回收效率不宜低于95%(出口热力设备条件);

2.含卤素的废气慎重采用蓄热燃烧法处理;

3.应根据废气组分、净化效率等要求确定废气在燃烧室的停留时间,不宜低于 1s;

4.应根据废气组分、净化效率等要求确定燃烧室燃烧温度,一般应高于 760 ℃;

5.蓄热室截面风速不宜大于2 m/s;

6.选用专业的低氮工业燃烧器;

7.进入蓄热燃烧装置的废气中颗粒物浓度应低于 5 mg/m3,进入燃烧室的有机废气浓度应严格控制在混合有机物的爆炸极限下限的25%以下;

8.治理设施设计、运行应符合安全生产、事故防范的相关规定。



TO( Thermal Oxidizer),全称直燃式热力焚化炉,是一种高效有机废气治理设备。与蓄热式焚烧系统相比,具有可处理含有硅烷等固态燃烧富产物VOC废气的特点。


1.治理设施的风量按照最大废气排放量的120%进行设计,治理效率达到98%以上;

2.气体燃烧温度应控制在700~800℃,停留时间不小于1s;

3.治理设施设计、运行应符合安全生产、事故防范的相关规定;



吸附-脱附


吸附脱附设备作为低浓度大风量VOC废气的治理设备,在涂装行业内属于基础设备,应用十分广泛。主要采用沸石转轮或活性炭吸脱附设备。




沸石吸附浓缩转轮由中心轴承与转体组成,转体由疏水性沸石吸附介质与陶瓷纤维制成。转轮装有耐VOCs腐蚀、耐高温的材料制成的气体密封垫,将转轮隔离成三个区域:吸附处理区、再生脱附区、冷却区。转轮以较低的速度连续转动,废气由风机吹入转轮吸附区,处理后的洁净空气排入大气,当轮子吸附后转到脱附区,高温废气(180-200 ℃)使被吸附的VOCs脱附再生,再生后转入冷却区,降温后继续进行吸附。


1.优先选择沸石作为吸附材料,其次是活性炭纤维、颗粒状活性炭。使用蜂窝状活性炭吸附材料时,需要提供完备的安全保障措施;

2. 选择颗粒状吸附剂时,空塔速度应该控制在 0.1~0.5m/s,压力损失控制为750~3750Pa;采用纤维状吸附剂时,空塔速度不高于 0.15m/s,压力损失不高于 4000Pa;采用蜂窝状吸附剂时,空塔速度控制为 0.8~1.2m/s,压力损失控制为800~1200Pa;

3.选择沸石作为吸附材料时,转轮吸附区的设计风速不应小于2m/s,转轮的转速宜为2~6rph。

4.脱附方式优先选择氮气惰性气体反吹方式。如果采用热空气方式,活性炭的脱附温度应该控制在110ºC 左右,一般不得高于 120ºC,脱附时间不得低于30分钟。采用沸石脱附时,热气流温度不宜超过 200 ºC 。脱附后气流中有机物的浓度应该严格控制在其爆炸极限下限的 25%以下。

5.应该合理设置吸附塔数量,确保脱附时间和吸附饱和时间的匹配。

6.治理设施设计、运行应符合安全生产、事故防范的相关规定。

其实,面对涂装行业复杂的涂料种类,其中不乏各种具有腐蚀性,聚合性等特性的VOC气源,这就需要我们针对各类VOC废气和不同治理设备的特点来进行取舍和综合匹配设计,而不能幻想仅靠单一方案来应对不同的工况。


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