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塗裝車間廢氣處理設備的選型


1  廢氣處理設備簡介
廢氣處理設備工作原理:車間廢氣經過調溫調濕後進入到預處理器進行過濾,然後送到轉輪進行濃縮,後經高溫空氣對吸附着在轉輪上高濃度的VOC進行高溫脫附,脫附後高濃度氣體在焚燒爐進行高溫焚燒處理。
汽車塗裝車間作為廢氣的主要來源,目前塗裝車間普遍采取的廢氣處理方式是活性炭吸附、RCO催化燃燒、沸石轉輪濃縮和高濃度VOCs焚燒處理方式。而沸石轉輪濃縮和高濃度VOCs焚燒是目前采用比較多的廢氣處理方式。
2   廢氣處理工藝
廢氣處理設備在結構和功能上可分為三部分:轉輪前預處理部分、沸石轉輪濃縮部分、廢氣焚燒室部分。
轉輪前預處理部分:轉輪前預處理分為調溫調濕和過濾部分構成。調溫調濕主要是針對塗裝車間噴漆室采用文丘裡水幕處理前處理廢氣後排放得廢氣具有低溫高濕(溫度20℃~30℃,濕度80%~95%左右)的特點采取升溫調濕的方式提高進轉輪前空氣的溫度降低空氣含濕量達到轉輪最佳吸附溫濕度(溫度40℃,濕度<90%)狀态。過濾部分通過采用不同等級過濾器組合作用除去進轉輪的大顆粒物質,使轉輪對VOCs進行處理。
沸石轉輪濃縮部分:沸石轉輪部分依據功能分三個區,吸附區、脫附區、冷卻區。驅動電機通過鍊條傳動帶動轉輪旋轉,通過調整轉輪的轉速調整沸石轉輪的處理效率。吸附區将車間廢氣進行過濾處理,利用沸石轉輪的吸附性将廢氣中的苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮、異丙醇和醚類等吸附在轉輪中,達标氣體經過過濾後直接排放;轉輪脫附區的溫度在200℃左右高溫風反吹作用下轉輪中沸石分子與VOCs分子間的範德華力和靜電吸引力被破壞。VOCs被濃縮成原來5~20倍的高濃度氣體。冷卻區通過低溫風将轉輪溫度冷卻下來進行下一個階段的廢氣吸附。
廢氣焚燒室:為VOCs裂解提供一個750℃~800℃高溫的環境,在高溫環境下VOCs和氧氣發生氧化反應生成二氧化碳和水并釋放出大量的熱。目前市場上常見的有TAR、床式RTO和旋轉RTO三種,設計選型時根據現場廢氣量、廢氣濃度、後級用熱需求、場地及後期使用維護成本等綜合考慮進行選擇。
3  現場方案介紹
3.1  經濟性介紹
廢氣處理本身作為一個能耗較高的設備,其前期的設計規劃直接影響着後期使用的經濟性,如涉及不合理會大大的增加後期運行成本。關于廢氣處理設備的運行能耗可以從以下幾個方面進行考慮。
3.1.1  濾材損耗
車間采取塗裝工藝不同,排放廢氣也不盡相同。塗裝車間廢氣具有大風量、濃度低的特點。為保護轉輪,在進轉輪前需要對進入轉輪前的廢氣進行過濾處理。進轉輪前過濾材選擇過濾精度達不到要求,長時間運行會對轉輪處理效果造成影響,降低轉輪處理效率,造成轉輪的處理效果不達标。對于幹式噴房,廢氣濕度小,其對廢氣的過濾要求比較低,廢氣可進行簡單調濕。對于濕式文丘裡結構噴房,廢氣雜質相對較多,初級過濾器更換頻繁,濾材更換投入成本較大。如更換不及時可能會造成過濾器吹塌的風險。
對于濕式噴漆室就需要考慮對廢氣在進入過濾器前進行預處理結構設計。如增加采用大容塵量過濾袋或采用金屬網或迷宮式過濾器對廢氣中得大顆粒物質進行初步過濾,利用物質的相互碰撞使小顆粒物質形成大顆粒物質,定期對初步過濾器進行沖洗或者壓縮空氣吹掃等。減少過濾器污染速率,減少更換過濾器的次數,降低濾材使用成本。
3.1.2  燃氣消耗
燃氣消耗主要體現在廢氣焚燒選擇。焚燒室以天然氣為原料提供熱能為廢氣處理提供一個高溫環境。讓廢氣發生氧化分解。對燃燒室的選擇,要考慮整個系統後級是否需要熱能及現場廢氣濃度、投資成本、占地面積等方面進行考慮。對于RTO系統來說,進入RTO的廢氣濃度達到1.8g就可以實現運行過程自持燃燒,實現廢氣焚燒系統的“零”消耗。這就需要在設備選型時對進入RTO 前的廢氣濃度、轉輪濃縮比等進行綜合測算。增大廢氣濃度可采取的方法很多:如噴漆室風部分工位循環風進行回用、提高轉輪濃縮比、轉輪濃縮後廢氣進行回用調濕等。但與此同時就需要考慮轉輪超溫、脫附廢氣濃度過大引發爆炸風險。對于TAR選型來說要考慮到後級設備的用熱量,如使用餘熱回收裝置等使TAR産生的熱量全部的被後級設備利用。
3.1.3  電能消耗
廢氣處理系統中的電能主要是風機電能消耗。因此在設備前期設計過程中首先要考慮廢氣處理設備與車間的廢氣源距離,減少風管長度,合理計算風量,減少進入廢氣處理的風量,減少轉輪數量,避免設備選型過剩造成的電能浪費;其次考慮在設備運行中設置節能模式,設備的運行頻率與車間的生産狀态進行連鎖等,再次在設備使用過程中使用人員合理的選擇開機時間,使開機時間與車間生産設備步調一緻。另外及時的更換設備濾材,減少風壓造成的風機運行頻率過大造成電能浪費等。
3.2  安全性介紹
廢氣處理設備涉及廢氣濃度其安全性主要涉及轉輪及RTO安全性。
設備整體需考慮脫附管路中廢氣的濃度,管路中設置<LEL>廢氣濃度檢測儀及時反饋管路中廢氣濃度,遇到濃度超标時及時混新風降濃度排放。
沸石轉輪作為沸石濃縮的重要組成部分,其主要成分主要是沸石及纖維紙為基材加工而成。纖維紙對溫度的變化最為敏感,因此設計及方案選擇方面應注意溫度。沸石轉輪脫附區的高溫氣體溫控要求精确,因此對閥門選型方面要求較高。選型方面考慮使用一次風或冷卻風采用二次換熱的形式達到高溫脫附溫度要求。設計時應考慮高溫閥門的密封性、混風罐的混風均勻性以及混風罐與脫附區的位置距離,要盡量減少高低溫風混風方式獲取脫附風,一旦其控制不好容易産生轉輪着火風險。