Los contaminantes vertidos son principalmente: niebla de pintura y disolventes orgánicos producidos por la pintura en aerosol, y disolventes orgánicos producidos durante la volatilización del secado. La niebla de pintura proviene principalmente de la parte del recubrimiento solvente en la pulverización con aire y su composición es consistente con el recubrimiento utilizado. Los disolventes orgánicos provienen principalmente de los disolventes y diluyentes en el proceso de uso de recubrimientos, la mayoría de ellos son emisiones volátiles y sus principales contaminantes son el xileno, el benceno, el tolueno, etc. Por lo tanto, la principal fuente de gases residuales nocivos descargados en el revestimiento es la sala de pintura por pulverización, la sala de secado y la sala de secado.
1. Método de tratamiento de gases residuales de la línea de producción de automóviles.
1.1 Esquema de tratamiento del gas residual orgánico en el proceso de secado.
El gas descargado de la sala de secado de electroforesis, recubrimiento medio y recubrimiento de superficie pertenece al gas residual de alta temperatura y alta concentración, que es adecuado para el método de incineración. En la actualidad, las medidas de tratamiento de gases residuales comúnmente utilizadas en el proceso de secado incluyen: tecnología de oxidación térmica regenerativa (RTO), tecnología de combustión catalítica regenerativa (RCO) y sistema de incineración térmica de recuperación TNV.
1.1.1 Tecnología de oxidación térmica de tipo almacenamiento térmico (RTO)
El oxidador térmico (oxidador térmico regenerativo, RTO) es un dispositivo de protección ambiental que ahorra energía para el tratamiento de gases residuales orgánicos volátiles de concentración media y baja. Adecuado para alto volumen, baja concentración, adecuado para concentraciones de gases residuales orgánicos entre 100 PPM y 20000 PPM. El costo de operación es bajo, cuando la concentración de gases residuales orgánicos es superior a 450 PPM, el dispositivo RTO no necesita agregar combustible auxiliar; la tasa de purificación es alta, la tasa de purificación de RTO de dos lechos puede alcanzar más del 98%, la tasa de purificación de RTO de tres lechos puede alcanzar más del 99% y no hay contaminación secundaria como NOX; control automático, operación simple; la seguridad es alta.
El dispositivo de oxidación por calor regenerativo adopta el método de oxidación térmica para tratar la concentración media y baja de gas residual orgánico, y el intercambiador de calor de lecho cerámico de almacenamiento de calor se utiliza para recuperar el calor. Se compone de un lecho cerámico de almacenamiento de calor, una válvula de control automático, una cámara de combustión y un sistema de control. Las características principales son: la válvula de control automático en la parte inferior del lecho de almacenamiento de calor está conectada con el tubo principal de admisión y el tubo principal de escape respectivamente, y el lecho de almacenamiento de calor se almacena precalentando el gas residual orgánico que ingresa al lecho de almacenamiento de calor. con material cerámico de almacenamiento de calor para absorber y liberar calor; el gas residual orgánico precalentado a una determinada temperatura (760 ℃) se oxida en la combustión de la cámara de combustión para generar dióxido de carbono y agua, y se purifica. La estructura principal típica de un RTO de dos lechos consta de una cámara de combustión, dos lechos de empaquetadura cerámicos y cuatro válvulas de conmutación. El intercambiador de calor de lecho de empaque cerámico regenerativo en el dispositivo puede maximizar la recuperación de calor en más del 95%; Se utiliza poco o nada de combustible en el tratamiento de gases residuales orgánicos.
Ventajas: Al tratar con un alto flujo y una baja concentración de gases residuales orgánicos, el costo operativo es muy bajo.
Desventajas: alta inversión única, alta temperatura de combustión, no apto para el tratamiento de alta concentración de gases residuales orgánicos, hay muchas piezas móviles, necesita más trabajo de mantenimiento.
1.1.2 Tecnología de combustión catalítica térmica (RCO)
El dispositivo de combustión catalítica regenerativa (oxidador catalítico regenerativo RCO) se aplica directamente a la purificación de gases residuales orgánicos de concentración media y alta (1000 mg/m3-10000 mg/m3). La tecnología de tratamiento RCO es especialmente adecuada para la alta demanda de tasa de recuperación de calor, pero también es adecuada para la misma línea de producción, debido a los diferentes productos, la composición del gas residual a menudo cambia o la concentración del gas residual fluctúa mucho. Es especialmente adecuado para la necesidad de recuperación de energía térmica de las empresas o para el tratamiento de gases residuales de líneas troncales de secado, y la recuperación de energía se puede utilizar para secar líneas troncales, a fin de lograr el propósito de ahorrar energía.
La tecnología de tratamiento de combustión catalítica regenerativa es una reacción típica en fase gas-sólido, que en realidad es la oxidación profunda de especies reactivas de oxígeno. En el proceso de oxidación catalítica, la adsorción de la superficie del catalizador enriquece las moléculas reactivas en la superficie del catalizador. El efecto del catalizador al reducir la energía de activación acelera la reacción de oxidación y mejora la velocidad de la reacción de oxidación. Bajo la acción de un catalizador específico, la materia orgánica se produce sin ninguna oxidación y se quema a una temperatura inicial baja (250 ~ 300 ℃), que se descompone en dióxido de carbono y agua, y libera una gran cantidad de energía térmica.
El dispositivo RCO se compone principalmente del cuerpo del horno, el cuerpo de almacenamiento catalítico de calor, el sistema de combustión, el sistema de control automático, la válvula automática y varios otros sistemas. En el proceso de producción industrial, los gases de escape orgánicos descargados ingresan a la válvula giratoria del equipo a través del ventilador de tiro inducido, y el gas de entrada y el gas de salida se separan completamente a través de la válvula giratoria. El almacenamiento de energía térmica y el intercambio de calor del gas casi alcanza la temperatura fijada por la oxidación catalítica de la capa catalítica; el gas de escape continúa calentándose a través del área de calefacción (ya sea mediante calefacción eléctrica o calefacción de gas natural) y se mantiene a la temperatura establecida; ingresa a la capa catalítica para completar la reacción de oxidación catalítica, es decir, la reacción genera dióxido de carbono y agua, y libera una gran cantidad de energía térmica para lograr el efecto de tratamiento deseado. El gas catalizado por la oxidación entra en la capa de material cerámico 2 y la energía térmica se descarga a la atmósfera a través de la válvula giratoria. Después de la purificación, la temperatura de escape después de la purificación es sólo ligeramente superior a la temperatura antes del tratamiento de los gases residuales. El sistema funciona de forma continua y cambia automáticamente. A través del trabajo de la válvula giratoria, todas las capas de relleno cerámico completan los pasos del ciclo de calentamiento, enfriamiento y purificación, y se puede recuperar la energía térmica.
Ventajas: flujo de proceso simple, equipo compacto, operación confiable; alta eficiencia de purificación, generalmente superior al 98%; baja temperatura de combustión; baja inversión disponible, bajo costo operativo, la eficiencia de recuperación de calor generalmente puede alcanzar más del 85%; todo el proceso sin producción de aguas residuales, el proceso de purificación no produce contaminación secundaria de NOX; El equipo de purificación RCO se puede utilizar con la sala de secado, el gas purificado se puede reutilizar directamente en la sala de secado, para lograr el propósito de ahorrar energía y reducir las emisiones;
Desventajas: el dispositivo de combustión catalítica solo es adecuado para el tratamiento de gases residuales orgánicos con componentes orgánicos de bajo punto de ebullición y bajo contenido de cenizas, y el tratamiento de gases residuales de sustancias pegajosas como el humo aceitoso no es adecuado y el catalizador debe estar envenenado; la concentración de gases residuales orgánicos es inferior al 20%.
1.1.3 Sistema de incineración térmica tipo reciclaje TNV
El sistema de incineración térmica de tipo reciclaje (alemán Thermische Nachverbrennung TNV) es el uso de gas o combustible de combustión directa de gas residual que contiene solvente orgánico, bajo la acción de alta temperatura, descomposición de oxidación de moléculas de solvente orgánico en dióxido de carbono y agua, el gas de combustión de alta temperatura mediante el soporte de dispositivos de transferencia de calor de varias etapas, el proceso de producción de calefacción necesita aire o agua caliente, la descomposición por oxidación del reciclaje completo de la energía térmica de los gases residuales orgánicos y reduce el consumo de energía de todo el sistema. Por lo tanto, el sistema TNV es una forma eficiente e ideal de tratar los gases residuales que contienen disolventes orgánicos cuando el proceso de producción necesita mucha energía térmica. Para la nueva línea de producción de recubrimientos de pintura electroforética, generalmente se adopta el sistema de incineración térmica de recuperación TNV.
El sistema TNV consta de tres partes: sistema de precalentamiento e incineración de gases residuales, sistema de calefacción de aire circulante y sistema de intercambio de calor con aire fresco. El dispositivo de calefacción central de incineración de gases residuales del sistema es la parte central del TNV, que se compone del cuerpo del horno, la cámara de combustión, el intercambiador de calor, el quemador y la válvula reguladora de humos principal. Su proceso de trabajo es: con un ventilador de cabeza de alta presión, los gases residuales orgánicos saldrán de la sala de secado, después de la incineración de gases residuales, el precalentamiento del intercambiador de calor incorporado del dispositivo de calefacción central, a la cámara de combustión y luego a través del calentamiento del quemador, a alta temperatura ( aproximadamente 750 ℃) a la descomposición por oxidación del gas residual orgánico, descomposición del gas residual orgánico en dióxido de carbono y agua. Los gases de combustión a alta temperatura generados se descargan a través del intercambiador de calor y la tubería principal de gases de combustión en el horno. Los gases de combustión descargados calientan el aire circulante en la sala de secado para proporcionar la energía térmica necesaria para la sala de secado. Al final del sistema se instala un dispositivo de transferencia de calor de aire fresco para recuperar el calor residual del sistema para la recuperación final. El aire fresco suplementado por la sala de secado se calienta con gases de combustión y luego se envía a la sala de secado. Además, también hay una válvula reguladora eléctrica en el conducto principal de gases de combustión, que se utiliza para ajustar la temperatura de los gases de combustión en la salida del dispositivo, y la emisión final de la temperatura de los gases de combustión se puede controlar a aproximadamente 160 ℃.
Las características del dispositivo de calefacción central para incineración de gases residuales incluyen: el tiempo de permanencia del gas residual orgánico en la cámara de combustión es de 1 a 2 segundos; la tasa de descomposición del gas residual orgánico es superior al 99%; la tasa de recuperación de calor puede alcanzar el 76%; y la relación de ajuste de la potencia del quemador puede alcanzar 26 ∶ 1, hasta 40 ∶ 1.
Desventajas: cuando se tratan gases residuales orgánicos de baja concentración, el costo de operación es mayor; el intercambiador de calor tubular solo está en funcionamiento continuo, tiene una larga vida útil.
1.2 Esquema de tratamiento de gases residuales orgánicos en sala de pintura en aerosol y sala de secado
El gas descargado de la sala de pintura en aerosol y de la sala de secado es gas residual de baja concentración, gran caudal y temperatura ambiente, y la composición principal de los contaminantes son hidrocarburos aromáticos, éteres de alcohol y disolventes orgánicos de éster. En la actualidad, el método extranjero más maduro es: la primera concentración de gases residuales orgánicos para reducir la cantidad total de gases residuales orgánicos, con el primer método de adsorción (carbón activado o zeolita como adsorbente) para una baja concentración de adsorción de escape de pintura en aerosol a temperatura ambiente, con extracción de gas a alta temperatura, gas de escape concentrado mediante combustión catalítica o método de combustión térmica regenerativa.
1.2.1 Dispositivo de adsorción, desorción y purificación de carbón activado
Utilizando el carbón activado en forma de panal como adsorbente, combinado con los principios de purificación por adsorción, regeneración por desorción y concentración de VOC y combustión catalítica, alto volumen de aire, baja concentración de gases residuales orgánicos a través de la adsorción de carbón activado en forma de panal para lograr el propósito de la purificación del aire. Cuando el carbón activado se satura y luego usa aire caliente para regenerar el carbón activado, la materia orgánica concentrada desorbida se envía al lecho de combustión catalítica para la combustión catalítica, la materia orgánica se oxida a dióxido de carbono y agua inofensivos. Los gases de escape calientes quemados calientan el aire frío a través de un intercambiador de calor, cierta emisión de gas de enfriamiento después del intercambio de calor, parte para la regeneración desorbitoria del carbón activado en forma de panal, para lograr el propósito de aprovechar el calor residual y ahorrar energía. Todo el dispositivo se compone de prefiltro, lecho de adsorción, lecho de combustión catalítica, retardante de llama, ventilador relacionado, válvula, etc.
El dispositivo de purificación por adsorción-desorción de carbón activado está diseñado de acuerdo con los dos principios básicos de adsorción y combustión catalítica, utilizando trabajo continuo de doble ruta de gas, una cámara de combustión catalítica y dos lechos de adsorción se utilizan alternativamente. Primero, el gas residual orgánico con adsorción de carbón activado, cuando la saturación rápida detiene la adsorción, y luego usa el flujo de aire caliente para eliminar la materia orgánica del carbón activado para realizar la regeneración del carbón activado; la materia orgánica ha sido concentrada (concentración decenas de veces mayor que la original) y enviada a la cámara de combustión catalítica para su combustión catalítica en la descarga de dióxido de carbono y vapor de agua. Cuando la concentración del gas residual orgánico alcanza más de 2000 PPm, el gas residual orgánico puede mantener la combustión espontánea en el lecho catalítico sin calentamiento externo. Parte de los gases de escape de la combustión se descarga a la atmósfera y la mayor parte se envía al lecho de adsorción para la regeneración del carbón activado. Esto puede cumplir con la combustión y adsorción de la energía térmica requerida para lograr el propósito de ahorrar energía. La regeneración puede entrar en la siguiente adsorción; en la desorción, la operación de purificación puede realizarse mediante otro lecho de adsorción, adecuado tanto para funcionamiento continuo como para funcionamiento intermitente.
Rendimiento y características técnicas: rendimiento estable, estructura simple, segura y confiable, ahorro de energía y mano de obra, sin contaminación secundaria. El equipo cubre un área pequeña y es liviano. Muy adecuado para uso en gran volumen. El lecho de carbón activado que adsorbe el gas residual orgánico utiliza el gas residual después de la combustión catalítica para la regeneración por extracción, y el gas de extracción se envía a la cámara de combustión catalítica para su purificación, sin energía externa, y el efecto de ahorro de energía es significativo. La desventaja es que el carbón activado es corto y su costo operativo es alto.
1.2.2 Dispositivo de purificación de adsorción-desorción con rueda de transferencia de zeolita
Los principales componentes de la zeolita son: silicio, aluminio, con capacidad de adsorción, se puede utilizar como adsorbente; El corredor de zeolita debe utilizar las características de apertura específica de zeolita con capacidad de adsorción y desorción de contaminantes orgánicos, de modo que los gases de escape de VOC con baja concentración y alta concentración puedan reducir el costo de operación del equipo de tratamiento final final. Las características de su dispositivo son adecuadas para el tratamiento de grandes flujos, baja concentración y que contienen una variedad de componentes orgánicos. La desventaja es que la inversión inicial es alta.
El dispositivo de purificación y adsorción con corredor de zeolita es un dispositivo de purificación de gas que puede realizar operaciones de adsorción y desorción de forma continua. Los dos lados de la rueda de zeolita están divididos en tres áreas mediante un dispositivo de sellado especial: área de adsorción, área de desorción (regeneración) y área de enfriamiento. El proceso de trabajo del sistema es: la rueda giratoria de zeolitas gira continuamente a baja velocidad, circulación a través del área de adsorción, área de desorción (regeneración) y área de enfriamiento; Cuando los gases de escape de baja concentración y volumen de tormenta pasan continuamente a través del área de adsorción del corredor, el COV en los gases de escape es absorbido por la zeolita de la rueda giratoria, emisión directa después de la adsorción y purificación; El disolvente orgánico adsorbido por la rueda se envía a la zona de desorción (regeneración) con la rotación de la rueda. Luego, con un pequeño volumen de aire, calienta el aire continuamente a través del área de desorción. El VOC adsorbido en la rueda se regenera en la zona de desorción. Los gases de escape COV se expulsan junto con el aire caliente; La rueda al área de enfriamiento para el enfriamiento puede ser readsorción. Con la rotación constante de la rueda giratoria, se realiza el ciclo de adsorción, desorción y enfriamiento, lo que garantiza el funcionamiento continuo y estable del tratamiento de gases residuales.
El dispositivo de corredor de zeolita es esencialmente un concentrador, y los gases de escape que contienen solvente orgánico se dividen en dos partes: aire limpio que se puede descargar directamente y aire reciclado que contiene una alta concentración de solvente orgánico. Aire limpio que puede descargarse directamente y reciclarse en el sistema de ventilación del aire acondicionado pintado; la alta concentración de gas VOC es aproximadamente 10 veces mayor que la concentración de VOC antes de ingresar al sistema. El gas concentrado se trata mediante incineración a alta temperatura mediante un sistema de incineración térmica de recuperación TNV (u otro equipo). El calor generado por la incineración es el calentamiento de la sala de secado y el calentamiento de extracción de zeolita, respectivamente, y la energía térmica se utiliza en su totalidad para lograr el efecto de ahorro de energía y reducción de emisiones.
Prestaciones y características técnicas: estructura simple, fácil mantenimiento, larga vida útil; alta eficiencia de absorción y extracción, convierte el volumen original de alto viento y el gas residual de COV de baja concentración en un volumen de aire bajo y gas residual de alta concentración, reduce el costo del equipo de tratamiento final final; caída de presión extremadamente baja, puede reducir en gran medida el consumo de energía; preparación general del sistema y diseño modular, con requisitos mínimos de espacio, y proporciona un modo de control continuo y no tripulado; puede alcanzar el estándar nacional de emisiones; el adsorbente utiliza zeolita no combustible, el uso es más seguro; la desventaja es una inversión única con un alto costo.
Hora de publicación: 03-ene-2023
