Vypúšťané znečisťujúce látky sú najmä: hmla farby a organické rozpúšťadlá vznikajúce pri striekaní farby a organické rozpúšťadlá vznikajúce pri schnutí a odparovaní. Hmla farby pochádza hlavne z časti rozpúšťadla pri striekaní vzduchom a jej zloženie je v súlade s použitým náterom. Organické rozpúšťadlá pochádzajú hlavne z rozpúšťadiel a riedidiel v procese používania náterov, väčšina z nich sú prchavé emisie a ich hlavnými znečisťujúcimi látkami sú xylén, benzén, toluén atď. Preto hlavným zdrojom škodlivých odpadových plynov vypúšťaných pri nátere je miestnosť na striekanie farieb, sušiareň a sušiareň.
1. Metóda čistenia odpadových plynov z automobilovej výrobnej linky
1.1 Schéma čistenia organického odpadového plynu v procese sušenia
Plyn vypúšťaný zo sušiacej miestnosti elektroforézy, stredného náteru a povrchového náteru patrí medzi odpadové plyny s vysokou teplotou a vysokou koncentráciou, ktoré sú vhodné na spaľovanie. V súčasnosti bežne používané opatrenia na čistenie odpadových plynov v procese sušenia zahŕňajú: technológiu regeneratívnej termickej oxidácie (RTO), technológiu regeneratívneho katalytického spaľovania (RCO) a systém termického spaľovania s regeneráciou TNV.
1.1.1 Technológia tepelnej oxidácie (RTO) s tepelnou akumuláciou
Termický oxidátor (regeneratívny termálny oxidátor, RTO) je energeticky úsporné zariadenie na ochranu životného prostredia určené na úpravu prchavých organických odpadových plynov so strednou a nízkou koncentráciou. Vhodný pre vysoké objemy a nízke koncentrácie, vhodné pre koncentrácie organických odpadových plynov medzi 100 PPM a 20 000 PPM. Prevádzkové náklady sú nízke, keď je koncentrácia organických odpadových plynov nad 450 PPM, zariadenie RTO nevyžaduje pridávanie pomocného paliva; miera čistenia je vysoká, miera čistenia dvojvrstvového RTO môže dosiahnuť viac ako 98 %, miera čistenia trojvrstvového RTO môže dosiahnuť viac ako 99 % a nedochádza k sekundárnemu znečisteniu, ako sú NOX; automatické riadenie, jednoduchá obsluha a vysoká bezpečnosť.
Zariadenie na regeneračnú oxidáciu tepla využíva metódu termickej oxidácie na spracovanie organického odpadového plynu so strednou a nízkou koncentráciou a na spätné získavanie tepla sa používa keramický akumulačný výmenník tepla. Skladá sa z keramického akumulačného lôžka tepla, automatického regulačného ventilu, spaľovacej komory a riadiaceho systému. Hlavné vlastnosti sú: automatický regulačný ventil v spodnej časti akumulačného lôžka tepla je spojený s hlavným nasávacím potrubím a hlavným výfukovým potrubím a akumulačné lôžko tepla sa akumuluje predhrievaním organického odpadového plynu vstupujúceho do akumulačného lôžka tepla pomocou keramického akumulačného materiálu tepla, ktorý absorbuje a uvoľňuje teplo; organický odpadový plyn predhriaty na určitú teplotu (760 ℃) sa oxiduje pri spaľovaní v spaľovacej komore za vzniku oxidu uhličitého a vody a následne sa čistí. Typická hlavná konštrukcia dvojvrstvového RTO pozostáva z jednej spaľovacej komory, dvoch keramických náplňových lôžok a štyroch prepínacích ventilov. Regeneračný keramický náplňový výmenník tepla v zariadení dokáže maximalizovať spätné získavanie tepla o viac ako 95 %; pri spracovaní organického odpadového plynu sa nepoužíva žiadne alebo len malé množstvo paliva.
Výhody: Pri vysokom prietoku a nízkej koncentrácii organického odpadového plynu sú prevádzkové náklady veľmi nízke.
Nevýhody: vysoká jednorazová investícia, vysoká teplota spaľovania, nevhodné na čistenie organických odpadových plynov s vysokou koncentráciou, existuje veľa pohyblivých častí, vyžaduje si viac údržby.
1.1.2 Technológia tepelného katalytického spaľovania (RCO)
Regeneračné katalytické spaľovacie zariadenie (regeneratívny katalytický oxidátor RCO) sa priamo používa na čistenie organických odpadových plynov so strednou a vysokou koncentráciou (1000 mg/m3 – 10 000 mg/m3). Technológia čistenia RCO je vhodná najmä pre vysoké požiadavky na mieru spätného získavania tepla, ale je vhodná aj pre tú istú výrobnú linku, pretože v dôsledku rôznych produktov sa zloženie odpadových plynov často mení alebo koncentrácia odpadových plynov výrazne kolíše. Je vhodná najmä pre potreby spätného získavania tepelnej energie v podnikoch alebo na čistenie odpadových plynov zo sušiacich potrubí a spätné získavanie energie sa môže použiť na sušenie potrubí, aby sa dosiahol cieľ úspory energie.
Technológia regeneratívneho katalytického spaľovania je typická reakcia v plynnej a pevnej fáze, čo je v skutočnosti hlboká oxidácia reaktívnych foriem kyslíka. V procese katalytickej oxidácie adsorpcia na povrch katalyzátora obohacuje molekuly reaktantov na povrchu katalyzátora. Účinok katalyzátora na zníženie aktivačnej energie urýchľuje oxidačnú reakciu a zlepšuje jej rýchlosť. Pôsobením špecifického katalyzátora dochádza k spaľovaniu organickej hmoty bez oxidácie pri nízkej počiatočnej teplote (250 až 300 ℃), ktorá sa rozkladá na oxid uhličitý a vodu a uvoľňuje veľké množstvo tepelnej energie.
Zariadenie RCO sa skladá hlavne z telesa pece, katalytického akumulačného telesa tepla, spaľovacieho systému, automatického riadiaceho systému, automatického ventilu a niekoľkých ďalších systémov. V priemyselnom výrobnom procese vstupuje vypúšťaný organický výfukový plyn do rotačného ventilu zariadenia cez ventilátor s indukovaným ťahom a vstupný plyn a výstupný plyn sú úplne oddelené rotačným ventilom. Akumulácia tepelnej energie a výmena tepla plynu takmer dosiahnu teplotu nastavenú katalytickou oxidáciou katalytickej vrstvy; výfukový plyn sa ďalej zahrieva cez vykurovaciu plochu (buď elektrickým ohrevom, alebo ohrevom zemným plynom) a udržiava sa na nastavenej teplote; vstupuje do katalytickej vrstvy, aby dokončil katalytickú oxidačnú reakciu, a to reakciou, ktorá vytvára oxid uhličitý a vodu a uvoľňuje veľké množstvo tepelnej energie na dosiahnutie požadovaného účinku úpravy. Plyn katalyzovaný oxidáciou vstupuje do vrstvy keramického materiálu 2 a tepelná energia sa vypúšťa do atmosféry cez rotačný ventil. Po čistení je teplota výfukových plynov po čistení len o niečo vyššia ako teplota pred čistením odpadových plynov. Systém pracuje nepretržite a automaticky sa prepína. Vďaka rotačnej práci ventilu všetky keramické výplňové vrstvy dokončia kroky cyklu ohrevu, chladenia a čistenia a tepelná energia sa dá spätne získať.
Výhody: jednoduchý procesný postup, kompaktné zariadenie, spoľahlivá prevádzka; vysoká účinnosť čistenia, zvyčajne nad 98 %; nízka teplota spaľovania; nízke investície do jednorazových spotrebičov, nízke prevádzkové náklady, účinnosť spätného získavania tepla môže vo všeobecnosti dosiahnuť viac ako 85 %; celý proces bez produkcie odpadových vôd, proces čistenia nespôsobuje sekundárne znečistenie NOX; zariadenie na čistenie RCO sa môže používať so sušiarňou, vyčistený plyn sa môže priamo opätovne použiť v sušiarni, aby sa dosiahol cieľ úspory energie a zníženia emisií;
Nevýhody: katalytické spaľovacie zariadenie je vhodné len na úpravu organického odpadového plynu s nízkou teplotou varu a nízkym obsahom popola a úprava lepkavých látok, ako je olejovitý dym, nie je vhodná a katalyzátor by sa mal otráviť; koncentrácia organického odpadového plynu je nižšia ako 20 %.
1.1.3TNV Systém tepelného spaľovania recyklačného typu
Systém tepelného spaľovania recyklačného typu (nemecky Thermische Nachverbrennung TNV) využíva priame spaľovanie plynu alebo paliva na ohrev odpadových plynov obsahujúcich organické rozpúšťadlá pôsobením vysokej teploty. Organické rozpúšťadlá sa oxidačne rozkladajú na oxid uhličitý a vodu. Vysokoteplotné spaliny sa pomocou viacstupňového zariadenia na prenos tepla využívajú na ohrev výrobného procesu vzduch alebo horúcu vodu. Úplná recyklácia oxidačne rozkladaného organického odpadového plynu zabezpečuje tepelnú energiu, čím sa znižuje spotreba energie celého systému. Systém TNV je preto efektívnym a ideálnym spôsobom čistenia odpadových plynov obsahujúcich organické rozpúšťadlá, keď výrobný proces vyžaduje veľa tepelnej energie. Pre novú výrobnú linku na elektroforetické nátery farieb sa všeobecne používa systém tepelného spaľovania TNV s rekuperáciou.
Systém TNV pozostáva z troch častí: systému predhrievania a spaľovania odpadových plynov, systému ohrevu cirkulujúcim vzduchom a systému výmeny tepla čerstvým vzduchom. Centrálne vykurovacie zariadenie na spaľovanie odpadových plynov v systéme je jadrom TNV, ktoré sa skladá z telesa pece, spaľovacej komory, výmenníka tepla, horáka a regulačného ventilu hlavného dymovodu. Jeho pracovný proces je nasledovný: organický odpadový plyn zo sušiarne sa po predhrievaní v centrálnom vykurovacom zariadení na spaľovanie odpadových plynov dostáva do spaľovacej komory a potom cez ohrev horáka pri vysokej teplote (približne 750 °C) oxidačne rozkladá a rozkladá na oxid uhličitý a vodu. Vzniknutý spalinový plyn s vysokou teplotou sa odvádza cez výmenník tepla a hlavné potrubie na odvod spalín do pece. Odvádzaný spalinový plyn ohrieva cirkulujúci vzduch v sušiarni, aby poskytol potrebnú tepelnú energiu pre sušiareň. Na konci systému je umiestnené zariadenie na prenos tepla čerstvým vzduchom, ktoré spätne získava odpadové teplo zo systému pre konečné spätné získavanie. Čerstvý vzduch doplnený o sušiareň sa ohrieva spalinami a potom sa privádza do sušiarne. Okrem toho je na hlavnom potrubí spalín aj elektrický regulačný ventil, ktorý slúži na nastavenie teploty spalín na výstupe zo zariadenia a konečnú teplotu spalín je možné regulovať na približne 160 ℃.
Medzi charakteristiky zariadenia ústredného kúrenia na spaľovanie odpadových plynov patria: doba zotrvania organických odpadových plynov v spaľovacej komore je 1 až 2 s; miera rozkladu organických odpadových plynov je viac ako 99 %; miera spätného získavania tepla môže dosiahnuť 76 %; a regulačný pomer výkonu horáka môže dosiahnuť 26 : 1 až 40 : 1.
Nevýhody: pri čistení organického odpadového plynu s nízkou koncentráciou sú prevádzkové náklady vyššie; rúrkový výmenník tepla je v prevádzke iba nepretržite, má dlhú životnosť.
1.2 Schéma čistenia organického odpadového plynu v miestnosti na striekanie farieb a sušiarni
Plyn vypúšťaný z miestnosti na striekanie farieb a sušiarne má nízku koncentráciu, veľký prietok a izbovú teplotu. Hlavným zložením znečisťujúcich látok sú aromatické uhľovodíky, alkoholétery a esterové organické rozpúšťadlá. V súčasnosti je v zahraničí vyspelejšou metódou: prvá metóda koncentrácie organických odpadových plynov na zníženie celkového množstva organických odpadových plynov, prvá metóda adsorpcie (aktívne uhlie alebo zeolit ako adsorbent) pre nízkokoncentrovanú adsorpciu výfukových plynov z farby na striekanie farieb pri izbovej teplote, s vysokoteplotným stripovaním plynu, koncentrovaný výfukový plyn pomocou katalytického spaľovania alebo regeneratívneho tepelného spaľovania.
1.2.1 Zariadenie na adsorpciu, desorpciu a čistenie aktívneho uhlia
Použitie aktívneho uhlia s voštinovou štruktúrou ako adsorbentu v kombinácii s princípmi adsorpčného čistenia, desorpčnej regenerácie a koncentrácie prchavých organických zlúčenín (VOC) a katalytického spaľovania. Vysoký objem vzduchu, nízka koncentrácia organických odpadových plynov vďaka adsorpcii aktívneho uhlia s voštinovou štruktúrou na dosiahnutie cieľa čistenia vzduchu. Po nasýtení aktívneho uhlia a následnej regenerácii aktívneho uhlia horúcim vzduchom sa desorbovaná koncentrovaná organická hmota posiela do katalytického spaľovacieho lôžka na katalytické spaľovanie. Organická hmota sa oxiduje na neškodný oxid uhličitý a vodu. Spálené horúce výfukové plyny ohrievajú studený vzduch cez výmenník tepla. Po výmene tepla sa uvoľňuje časť chladiaceho plynu. Časť slúži na desorpčnú regeneráciu aktívneho uhlia s voštinovou štruktúrou. Na dosiahnutie cieľa využitia odpadového tepla a úspory energie. Celé zariadenie sa skladá z predfiltra, adsorpčného lôžka, katalytického spaľovacieho lôžka, samozhášacej úpravy, príslušného ventilátora, ventilu atď.
Zariadenie na čistenie aktívnym uhlím adsorpciou a desorpciou je navrhnuté podľa dvoch základných princípov: adsorpcie a katalytického spaľovania. Používa dvojitú plynovú cestu, katalytickú spaľovaciu komoru a striedavo sa používajú dve adsorpčné vrstvy. Najprv sa organický odpadový plyn adsorbuje aktívnym uhlím, po rýchlom nasýtení sa adsorpcia zastaví a potom sa z aktívneho uhlia odstráni prúd horúceho vzduchu, čím sa aktivované uhlie regeneruje. Organická hmota sa koncentruje (koncentrácia je desiatkykrát vyššia ako pôvodná) a posiela sa do katalytickej spaľovacej komory na katalytické spaľovanie na oxid uhličitý a vodnú paru. Keď koncentrácia organického odpadového plynu dosiahne viac ako 2000 ppm, organický odpadový plyn môže udržiavať samovznietenie v katalytickej vrstve bez vonkajšieho ohrevu. Časť spalín sa vypúšťa do atmosféry a väčšina sa posiela do adsorpčnej vrstvy na regeneráciu aktívneho uhlia. To umožňuje získať tepelnú energiu potrebnú na spaľovanie a adsorpciu, čím sa dosahuje úspora energie. Regenerácia môže vstúpiť do ďalšej adsorpcie; pri desorpcii sa môže čistenie vykonávať pomocou inej adsorpčnej vrstvy, ktorá je vhodná pre kontinuálnu aj prerušovanú prevádzku.
Technický výkon a vlastnosti: stabilný výkon, jednoduchá konštrukcia, bezpečnosť a spoľahlivosť, úspora energie a práce, žiadne sekundárne znečistenie. Zariadenie pokrýva malú plochu a má nízku hmotnosť. Veľmi vhodné na použitie vo veľkých objemoch. Lôžko s aktívnym uhlím, ktoré adsorbuje organický odpadový plyn, využíva odpadový plyn po katalytickom spaľovaní na regeneráciu stripovaním a stripovací plyn sa posiela do katalytickej spaľovacej komory na čistenie bez externej energie, čo má výrazný účinok úspory energie. Nevýhodou je, že aktívne uhlie má krátku životnosť a vysoké prevádzkové náklady.
1.2.2 Zariadenie na adsorpciu a desorpciu so zeolitovým prenosovým kolesom
Hlavnými zložkami zeolitu sú kremík a hliník, ktoré majú adsorpčnú kapacitu a môžu sa použiť ako adsorbenty; zeolitový behúň využíva charakteristiky špecifickej apertúry zeolitu s adsorpčnou a desorpčnou kapacitou pre organické znečisťujúce látky, takže VOC výfukových plynov s nízkou a vysokou koncentráciou môže znížiť prevádzkové náklady na konečné čistenie. Jeho vlastnosti sú vhodné na čistenie veľkého prietoku s nízkou koncentráciou, ktoré obsahuje rôzne organické zložky. Nevýhodou je vysoká počiatočná investícia.
Adsorpčné a čistiace zariadenie zeolitového kolesa je zariadenie na čistenie plynov, ktoré dokáže kontinuálne vykonávať adsorpciu a desorpciu. Dve strany zeolitového kolesa sú špeciálnym tesniacim zariadením rozdelené do troch oblastí: adsorpčná oblasť, desorpčná (regeneračná) oblasť a chladiaca oblasť. Pracovný proces systému je nasledovný: rotujúce koleso zeolitu sa kontinuálne otáča nízkou rýchlosťou, cirkuluje cez adsorpčnú oblasť, desorpčnú (regeneračnú) oblasť a chladiacu oblasť; keď výfukové plyny s nízkou koncentráciou a veľkým objemom kontinuálne prechádzajú adsorpčnou oblasťou kolesa, prchavé organické zlúčeniny (VOC) vo výfukových plynoch sú adsorbované zeolitom rotujúceho kolesa a po adsorpcii a čistení sú priamo uvoľňované; organické rozpúšťadlo adsorbované kolesom je s rotáciou kolesa posielané do desorpčnej (regeneračnej) zóny a potom malým objemom vzduchu kontinuálne prechádza cez desorpčnú oblasť. VOC adsorbované na koleso sa regenerujú v desorpčnej zóne a výfukové plyny VOC sú vypúšťané spolu s horúcim vzduchom. Koleso sa do chladiacej oblasti pre chladenie môže opätovne adsorbovať. Pri konštantnej rotácii rotujúceho kolesa sa vykonáva cyklus adsorpcie, desorpcie a chladenia, čím sa zabezpečí nepretržitá a stabilná prevádzka čistenia odpadových plynov.
Zariadenie so zeolitovým rozprašovačom je v podstate koncentrátor, v ktorom sa výfukové plyny obsahujúce organické rozpúšťadlá delia na dve časti: čistý vzduch, ktorý sa môže priamo vypúšťať, a recyklovaný vzduch s vysokou koncentráciou organického rozpúšťadla. Čistý vzduch, ktorý sa môže priamo vypúšťať a recyklovať v natretom vetracom systéme klimatizácie; vysoká koncentrácia VOC plynu je približne 10-krát vyššia ako koncentrácia VOC pred vstupom do systému. Koncentrovaný plyn sa spracováva vysokoteplotným spaľovaním pomocou systému termického spaľovania TNV (alebo iného zariadenia). Teplo generované spaľovaním sa používa na vykurovanie sušiarne a vykurovanie stripovaním zeolitu a tepelná energia sa plne využíva na dosiahnutie efektu úspory energie a zníženia emisií.
Technické parametre a vlastnosti: jednoduchá konštrukcia, jednoduchá údržba, dlhá životnosť; vysoká účinnosť absorpcie a odstraňovania, premena pôvodného odpadového plynu s vysokým objemom vetra a nízkou koncentráciou VOC na odpadový plyn s nízkym objemom vzduchu a vysokou koncentráciou, zníženie nákladov na zariadenia na konečnú úpravu; extrémne nízky pokles tlaku, čo môže výrazne znížiť spotrebu energie; celková príprava systému a modulárny dizajn s minimálnymi priestorovými požiadavkami a zabezpečenie nepretržitého a bezobslužného režimu riadenia; môže dosiahnuť národnú emisnú normu; adsorbent používa nehorľavý zeolit, použitie je bezpečnejšie; nevýhodou je jednorazová investícia s vysokými nákladmi.
Čas uverejnenia: 03.01.2023
