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      RTO之基于實時操作的自行車涂裝揮發性有機化合物高效處理方案探討

      Date:December 13, 2019 139

        
        RTO焚燒爐,RTO專業制造商2019年10月26日-自行車涂層的揮發性有機化合物排放可通過在源頭使用水性涂層來減少,油性涂層的揮發性有機化合物排放也可通過末端處理來減少。通過分析比較,RTO二級分子篩流道RTO工藝可用于高風量、低濃度廢氣的自行車涂裝,處理效率高達99%。
        介紹
        近年來,隨著霧霾天氣的增加及其對人體健康危害的加劇,人們對空氣質量的要求越來越高。金山銀山應該比金山銀山更綠的想法應該深入人心。昆山開發區作為一個經濟相對發達的地區,提出了轄區內揮發性有機化合物排放企業不僅要參照天津市地方排放標準DB12/524-2014 《工業企業揮發性有機物排放控制標準》,還要在滿足90%處理效率的基礎上挑戰99%,以大幅降低揮發性有機化合物排放總量。這一要求給我們帶來了巨大挑戰。面對這一要求,我們積極研究并采取措施,從源頭和終端兩方面進行分析和改進。
        1自行車涂裝廢氣中揮發性有機化合物的來源
        自行車涂裝有很高的裝飾要求。過去,主要使用溶劑型涂料。溶劑型涂料的揮發性有機化合物含量一般在30%-50%之間,稀釋后達到50%-70%。自行車涂裝的一般工藝流程為4次噴涂和5次烘烤,即底漆涂裝、中間漆涂裝、表面涂裝、貼標和面漆。復合涂層將有5次噴涂和6次烘烤,或更多涂層。每層工藝基本上是預校正、靜電噴涂、后校正、整平和烘烤。揮發性有機化合物從這些過程中揮發出來。每個自行車涂層平均含有約200克有機溶劑,在噴涂和烘烤過程中會釋放到大氣中,從而對環境造成更大的負擔。
        減少自行車涂裝揮發性有機化合物排放的兩種方法
        主要有兩種方法,RTO一種是從源頭上使用低揮發性有機化合物含量的涂料,另一種是在排放前進行揮發性有機化合物的終端處理
        2.1低揮發性有機化合物含量涂層
        目前,低揮發性有機化合物涂料主要有粉末涂料、紫外光涂料、高固含量涂料和水性涂料,而揮發性有機化合物處理工藝包括吸附、生物處理、光催化、燃燒等。
        對于基本不含揮發性有機化合物的粉末涂料,由于流平性差、裝飾性差,不適合小批量頻繁變色,只有一些裝飾要求低、顏色少的零件才會涂上粉末。雖然一些透明丙烯酸粉末是由國際知名品牌杜邦和阿克蘇諾貝爾(Akzo Nobel)在十多年前開發的,但其流平性、豐滿度和耐候性都達到甚至超過了油漆,但由于其價格高,對彩色油漆和貼紙的耐溫性和韌性要求高,還沒有普及,很少有廠家將其用于自行車上。紫外線涂層,由于需要使用紫外線燈照射,而自行車由于結構原因,有一些死角的光線不是很好,焚燒爐此外,不同的顏色吸收不同的光線,以及耐候性等問題,也限制了紫外線涂層在自行車上的使用。
        事實上,許多制造商已經在生產中應用高固體分涂料,這種涂料可以將施工過程中的揮發性有機化合物粘度控制在50%以下。但就目前情況而言,環保部門并未將其列為推廣方向,仍將其歸類為溶劑型涂料,而在許多地方,新涂料項目獲批時,溶劑型涂料并未獲批。
        這樣,在這片涂料中,可以集中開發水性涂料就剩下了。盡管仍有許多水性涂料無法與溶劑型涂料相提并論,特別是在旋轉圓盤噴涂過程中,金屬粉末的排列方式有很大的不同,我們仍然需要突破。水性涂料可以減少揮發性有機化合物的排放量至少80%,甚至更多,并且確實對廢氣的排放有很大貢獻。經過幾年的努力,我們已經生產了50%以上的水性涂料,我們將繼續努力爭取自行車的早期全水性涂料。
        2.2自行車涂裝揮發性有機化合物排放的最終處理方法
        手動噴涂室的風速一般為0.5~1.0 m/s,靜電噴涂為0.25~0.5 m/s,四噴五烤噴涂線風量約為25萬m3/h,濃度約為85mg/m3,濃度極低,廢氣風量大。對于低濃度揮發性有機化合物的處理工藝,有活性炭吸附法、生物處理法、光催化法、低溫等離子體法、燃燒法等。(見圖1)
        2.2.1活性炭吸附
        在傳統的活性炭吸附中,活性炭需求與溶劑的比例一般為溶劑:活性炭=1:3,活性炭吸附床占據很大空間,吸附飽和后不能再次吸附,不及時更換就不能發揮作用。對于大型生產車間,需要頻繁更換活性炭,每次需要更換幾噸活性炭,這不僅工作量大、停工時間長,而且吸附活性炭作為固體廢物處理的成本也很高。總的來說,運營成本相對較高,這種方法近年來越來越少被采用。
        2.2.2活性炭吸附解吸再生
        為了減少活性炭的使用,應用了活性炭吸附飽和后的解吸和再生過程。解吸通過時間控制或濃度控制進行,解吸后的高濃度揮發性有機化合物進行催化燃燒或RTO。然而,活性炭可以再生和恢復其吸附能力,從而延長其使用壽命至2年左右。由于活性炭的易燃性,解吸溫度不能太高,這就增加了自燃的安全隱患。解吸溫度一般在120℃左右,解吸不完全。效率將從初始階段的80%逐漸降低,更換時可能低于50%。2.2.3分子篩沸石輪吸附解吸再生
        為了解決安全解吸再生后的吸附效率問題,近年來發展了分子篩沸石轉輪技術,吸附效率達到90%~95%。由于沸石流道耐高溫且不可燃,流道的常規脫附溫度可設定在200℃以上,涂覆過程中使用的大部分有機溶劑都可以脫附,因此沸石流道的吸附效率始終保持在同一水平。由于這一特性,沸石轉輪的使用壽命更長,達到10年。此外,由于沸石轉輪連續旋轉,吸附、解吸和冷卻連續進行,大大降低了吸附材料的消耗,處理同一廢氣所需的吸附材料重量僅為活性炭重量的5%左右,不僅降低了固體廢棄物的處理成本,而且大大減少了空間的占用。
        2.2.4濃縮后揮發性有機化合物的處理——冷凝法,RCO,RTO
        解吸的高濃度揮發性有機化合物要么冷凝,要么燃燒。冷凝法主要用于高濃度、成分簡單、有回收價值的揮發性有機化合物廢氣處理。冷凝液需要再次處理,很少用于涂料廢氣處理[1】。
        更常見的是,采用燃燒方法將有機廢氣中的揮發性有機化合物直接氧化和燃燒成二氧化碳和水排放到大氣中。常見的氧化燃燒方法是催化燃燒或直接燃燒。為了節約能源,一般采用陶瓷蓄熱保溫,基本上采用r to和RCO。
        RCO是通過增加貴金屬催化劑將燃燒溫度降低到300℃左右來降低能耗的一種方法,但更換8000小時后催化劑易中毒失效,更換成本高,燃燒效率達95%。
        RTO是一種在760℃以上直接燃燒揮發性有機化合物的方法,燃燒效率高達99%。
        2.2.5其他治理方法
        除了上述吸附、解吸、濃縮和氧化過程,還有低溫等離子體催化燃燒和紫外光催化技術。低溫等離子體效率約為90%,還存在火災隱患。紫外光催化效率約為85%,燈的壽命和波長衰減也會影響光催化效率。
        3自行車99%揮發性有機化合物處理效率的探討
        與上述各種處理工藝相比,活性炭效率約為80%,解吸再生后將逐漸降低。分子篩沸石轉輪效率約為90~95%,最大循環燃燒效率約為95%,只有循環燃燒效率可達99%以上。然而,自行車涂層排放的標準高容量低濃度揮發性有機化合物遠未達到可直接燃燒的濃度。如果不添加集中燃燒,只會燃燒大量的天然氣和少量的揮發性有機化合物,造成能源的巨大浪費,不節能減排。這既不是企業想要看到的,也不是政府想要的。前面提到的活性炭約為80%,并將逐漸減少。分子篩沸石轉輪約為90~95%。如果吸附效率低于99%,則通過吸附材料的廢氣不能達到去除99%的效果,與RTO燃燒后的廢氣匯合進入煙囪時,不能達到綜合處理99%的效果。這一設計挑戰了99%的處理效率,一度陷入無法解決的境地。在搜索了各種資源后,我們找不到一種合適的過濾材料可以達到99%的效率,最后我們還是考慮在沸石輪上找到一種方法。經過與青島華世杰公司的多次討論,我們設計了兩級過濾處理方案,即涂料廢氣由兩個沸石轉輪過濾。第一種處理是90-95%,其余5-10%,第二種處理是其余5-10%的90%。最終達到99%的過濾效果。最后,99%的廢氣在煙囪中燃燒,RTO滿足,達到99%的整體設計效率(見圖2)。
        分子篩沸石流道二次過濾技術包括揮發性有機化合物濃縮和高溫燃燒。安全設計非常重要。整個系統設計了多項安全措施,包括系統與噴漆室的聯鎖設計、緊急疏散設計、分子篩轉輪噴涂設計、分子篩周期性高溫解吸、揮發性有機化合物在線檢測二次報警聯鎖控制系統、新鮮空氣稀釋保護措施、燃燒器安全控制、低壓爆破片、阻火器(逆燃器)、減壓閥等。當出現濃度異常、溫度異常和壓力異常時,確保設備的安全,必要時停止設備并采取應急措施。
        結論
        自行車涂料中揮發性有機化合物的排放可以通過在源頭使用水性涂料來減少,油性涂料中揮發性有機化合物的排放也可以通過末端處理來減少。通過分析比較,二級分子篩流道RTO工藝可用于高風量、低濃度廢氣的自行車涂裝,處理效率高達99%。

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