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環(huán)保新質生產(chǎn)力丨非穩(wěn)態(tài)排放VOCs廢氣轉輪濃縮＋RTO凈化技術

2025-01-07 08:41:07來源：中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會 閱讀量：17442 評論

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　　生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設和高質量發(fā)展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環(huán)保新質生產(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、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)境技術進步獎項，全面介紹行業(yè)內的實用技術裝備和示范工程，引導行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
 
　　生態(tài)環(huán)境保護實用技術
 
　　2023-J-24
 
　　申報單位
 
　　航天凱天環(huán)保科技股份有限公司
 
　　推薦單位
 
　　湖南省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會
 
　　一、技術簡介
 
　　適用范圍
 
　　應用于制造行業(yè)中大型部件噴涂產(chǎn)生的含苯系物、醇類、酯類等有機廢氣的凈化，當廢氣入口峰值濃度<1200 mg/m3時，治理后排放濃度<40 mg/m3，優(yōu)于國標要求。
 
　　本技術裝備適宜處理風量為10000~50000m3/h，可以安裝在室外或室內環(huán)境中。
 
　　技術原理
 
　　本技術裝備采用沸石轉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輪進行吹掃，把沸石內吸附的有機化合物脫附出來，再送入RTO進行燃燒處理，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構蜂窩模塊組合的雙組分轉輪濃縮+RTO燃燒技術，采用一種連續(xù)旋轉的沸石轉輪對有機廢氣進行吸附凈化。4個沸石轉輪組成并聯(lián)吸附設備組，通過周期性輪換進行脫附，當兩臺轉輪處于在線脫附時，另外兩臺轉輪處于離線狀態(tài)。
 
　　沸石轉輪分為吸附區(qū)、冷卻區(qū)和高溫脫附區(qū)，轉輪連續(xù)旋轉使廢氣依次通過各個區(qū)。吸附區(qū)吸附的有機廢氣，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量的1/10，再配置一臺1/10吸附入口風量的燃燒裝置進行分解處理。
 
　　從沸石轉輪中脫附出來的高濃度有機廢氣進入蓄熱式燃燒爐(RTO)的燃燒室，在760℃以上的溫度下進行燃燒，分解為二氧化碳和水等，廢氣處理效率>99%，當廢氣濃度>2000mg/m³時，正常運行時RTO設備不需要額外補充天然氣。
 
　　工藝路線
 
　　含VOCs有機廢氣→多級濾袋式過濾器→沸石轉輪吸附(交替輪換脫附)→蓄熱式燃燒爐RTO→排氣筒。
 
　　在吸附風機的動力作用下，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，讓進入組合式沸石轉輪的廢氣中顆粒物濃度<1mg/m³。
 
　　沸石轉輪分為吸附區(qū)、冷卻區(qū)和高溫脫附區(qū)，轉輪在各個區(qū)內連續(xù)旋轉。全部的廢氣進入處理區(qū)進行吸附過程，吸附完成后的凈化氣體達標排放。
 
　　有機廢氣蓄熱式燃燒爐采用3室結構，每個腔室循環(huán)交替進行進氣、排氣、吹掃，確保廢氣凈化的高效率和實現(xiàn)焚燒廢氣的能量回收，有機廢氣在焚燒爐中燃燒分解。
 
　　裝備性能參數(shù)及執(zhí)行標準
 
　　沸石轉輪的吸附效率>96%，RTO的燃燒效率>99%。
 
　　《HJ2026-2013 吸附法工業(yè)有機廢氣治理工程技術規(guī)范》
 
　　《HJ1093-2020 蓄熱燃燒法工業(yè)有機廢氣治理工程技術規(guī)范》
 
　　應用效果
 
　　治理工程在完成安裝調試后，經(jīng)江蘇省百斯特檢測技術有限公司對工程排放尾氣進行檢測，入口氣流中揮發(fā)性有機物濃度<685 mg/m³，治理后排放濃度<5mg/m³，排放速率<1kg/h，驗收合格。
 
　　研發(fā)背景
 
　　我國是一個船舶制造大國，同時海上風電也在蓬勃發(fā)展。船舶、風電等行業(yè)的噴涂作業(yè)間歇性排放大風量、非穩(wěn)態(tài)有機廢氣，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。大型部件的噴涂作業(yè)，通常為多噴槍同時噴涂4小時，20小時進行流平固化。噴涂時通風換氣風量大、VOCs有機廢氣濃度峰值高達1200mg/m³；噴涂和流平工序的通風換氣量及有機廢氣濃度的差別非常大。
 
　　針對大風量、高濃度、流平固化時間長的廢氣特性，國內外常用的固定床式活性炭吸脫附法、生物法等，都無法達到凈化效率的要求。采用直接燃燒法處理廢氣，設備投資和能源消耗很高，企業(yè)無法承受。采用國外進口沸石轉輪吸附濃縮+RTO蓄熱燃燒技術，除了投資費用高，且必須保證吸附與脫附同時在線。
 
　　在充分調研船舶與風電制造行業(yè)噴涂特性的基礎上，分析排放有機廢氣的濃度變化曲線，自主研發(fā)了工業(yè)有機廢氣雙組合高濃度轉輪濃縮+RTO氧化技術。采用兩種結構類型的沸石分子篩材料進行有機廢氣的吸附凈化，同時采用三床式RTO把有機廢氣轉化為無害的二氧化碳與水等。
 
　　技術特點
 
　　本技術研發(fā)的雙組分高濃度濃縮轉輪吸附容量大，能支持轉輪進行短時間單吸附工作模式。通過多組沸石轉輪并聯(lián)進行有機廢氣吸附濃縮，多沸石轉輪周期性的交替脫附，符合噴涂車間的工作節(jié)奏。
 
　　沸石吸附轉輪裝備創(chuàng)新性地選用了國產(chǎn)優(yōu)質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，有機物的吸附容量達21kg/m³，是常規(guī)吸附材料的2倍。合理分配使兩組沸石轉輪進行周期性的輪換在線和離線脫附，達到常規(guī)配套一半風量的RTO就可以正常工作。
 
　　沸石吸附轉輪裝備，轉輪部分為圓環(huán)筒形狀的扇形模塊式分區(qū)結構，分為吸附區(qū)、冷卻區(qū)、高溫脫附區(qū)，當氣流經(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，降低了整個轉輪裝備的脫附熱量消耗。同樣當沸石轉輪經(jīng)過冷卻后恢復吸附性能，可以使經(jīng)過這一個分區(qū)的廢氣得到吸附凈化，設備的處理效率提升約4%。
 
　　設備的控制系統(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，降低運營成本。同時在正常運行的過程中，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，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能節(jié)能運行。
 
　　二、典型應用案例
 
　　案例名稱
 
　　招商局金陵船舶(江蘇)有限公司400000m³/h涂裝房VOCs有機廢氣雙組分高濃度轉輪濃縮+RTO氧化技術治理設備改造項目。
 
　　案例簡介
 
　　招商局金陵船舶(江蘇)有限公司涂裝房VOCs治理項目，共有4個噴漆工作間，占地面積6498㎡，噴涂廢氣處理設計風量400000m³/h，總投資1845萬元。采用8套50000m³/h的沸石轉輪，配置2套10000m³/h三床式RTO系統(tǒng)。每4套轉輪+1套RTO治理后的廢氣集中到一個排氣筒排放。
 
　　項目由航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰究偝邪⒃O計、施工。由招商局金陵船舶(江蘇)有限公司自主運行。項目實施完畢后順利通過驗收，目前系統(tǒng)運行良好，系統(tǒng)運行能耗低，用戶滿意。
 
　　達到的標準或性能要求
 
　　凈化后的廢氣排放符合《上海市船舶工業(yè)大氣污染物排放標準》(DB 31/934-2015)、《江蘇省大氣污染物綜合排放標準》(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
 
　　投運時間
 
　　2021年12月23日
 
　　工藝流程
 
　　工藝路線：含VOCs有機廢氣→多級濾袋式過濾器→沸石轉輪(交替輪換脫附)→蓄熱式燃燒爐RTO。
 
　　在吸附風機的動力作用下，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。過濾后的廢氣進入沸石轉輪進行吸附過程，吸附完成后的凈化氣體達標排放。
 
　　有機廢氣蓄熱式燃燒爐采用3室結構，轉輪脫附出來的有機廢氣首先從A室進入，吸收了蓄熱體的熱量以及燃燒器補充的熱量，有機廢氣溫度提高到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室進行吹掃工作，將RTO管道內殘余的有機廢氣，送回RTO入口端。

 原理圖

 
　　運行情況
 
　　2021年11月29日工程安裝調試完畢，機組運行正常，滿足合同規(guī)定的全部技術、性能指標。
 
　　2022年3月18日經(jīng)江蘇省百斯特檢測技術有限公司對治理工程排放尾氣進行檢測，揮發(fā)性有機物排放濃度<5mg/m³，排放速率<1kg/h，驗收合格。
 
　　排氣筒上安裝有VOCs有機廢氣在線檢測設備與環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，自設備運行兩年以來，運行穩(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。
 
　　技術應用產(chǎn)生的碳減排效果
 
　　項目中采用2臺10000m³/h風量的3床式RTO，實際使用熱量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。
 
　　冬季運行時RTO尾氣中144KW的熱量被回收用于噴涂車間供暖
 
　　進行正常脫附時，廢氣中揮發(fā)性有機物的燃燒熱量可以維持RTO的自持運行
 
　　本項目的轉輪采用周期性交替輪換脫附，降低了整套系統(tǒng)50%的脫附設計風量和RTO設計風量。
 
　　原標題：環(huán)保新質生產(chǎn)力 | 非穩(wěn)態(tài)排放VOCs廢氣轉輪濃縮+RTO凈化技術
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