摘要:電子及印刷等行業(yè)中涂布機產(chǎn)生的高濃度揮發(fā)性有機廢氣(VOCs)濃度較高,部分產(chǎn)生高濃度揮發(fā)性有機廢氣(VOCs)的企業(yè),由于排放總量限制,采用單一的焚燒工藝并不能達(dá)到排放總量限值的要求,需要采用組合工藝進(jìn)行治理。詳細(xì)描述了旋轉(zhuǎn)式RTO(旋轉(zhuǎn)式蓄熱式焚燒爐)+CO(催化燃燒爐)的工藝原理及其治理效果。測試結(jié)果表明,采用旋轉(zhuǎn)式RTO+CO對高濃度廢氣可達(dá)99.9%以上的凈化效率。 1 廢氣基礎(chǔ)參數(shù)及治理要求
某電子企業(yè)6條涂布機生產(chǎn)過程中,使用大量的有機溶劑,在涂布機頭及烘箱段產(chǎn)生高濃度有機廢氣,廢氣基礎(chǔ)參數(shù)如表1所示。
由于該電子企業(yè)受環(huán)評批復(fù)的排放總量限值,除需要達(dá)到地方標(biāo)準(zhǔn)外,還需復(fù)合年排放低于3.6t的總量排放要求,根據(jù)使用量及排放總量限值計算,凈化系統(tǒng)所需凈化效率應(yīng)大于99.86% ;根據(jù)使用量對應(yīng)的廢氣濃度為3 984 mg/m3 ;根據(jù)排放總量限值排氣濃度需小于5.56 mg/m3。
2.1 治理系統(tǒng)工藝流程
該企業(yè)廢氣風(fēng)量大,濃度高,凈化效率需達(dá)到99.9%,才能達(dá)到環(huán)評批復(fù)的排放總量限值。采用單一的焚燒工藝并不能達(dá)到排放總量限值的要求,需要采用組合工藝進(jìn)行治理。旋轉(zhuǎn)式RTO治理有機廢氣,在焚燒溫度達(dá)到800 ℃以上,凈化效率可達(dá)99%以上[1],CO在達(dá)到催化劑工作溫度下,凈化效率可達(dá)95%以上[2]。該類廢氣治理工藝,可采用旋轉(zhuǎn)式RTO+CO工藝進(jìn)行治理,RTO凈化效率>99%,CO設(shè)計凈化效率>92%,總凈化效率可達(dá)99.9%,達(dá)到排放總量限值要求下的>99.86%的凈化效率要求。系統(tǒng)運行時,通過送風(fēng)機將尾氣送入RTO進(jìn)行凈化99%以上的VOCs,RTO凈化后通過CO換熱器預(yù)熱,再同RTO爐膛取熱混合達(dá)到CO催化劑的工作溫度,進(jìn)一步凈化92%以上的VOCs,達(dá)到設(shè)計要求 ;CO凈化后的尾氣,首先通過CO換熱器將進(jìn)氣進(jìn)行預(yù)熱[3],換熱后的尾氣可再次熱回用用于加熱新鮮風(fēng)供車間烘箱使用,降溫后的尾氣通過排風(fēng)機送至煙囪達(dá)標(biāo)排放。治理系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。
2.2 設(shè)備及運行參數(shù)
2.2.1 旋轉(zhuǎn)式RTO
旋轉(zhuǎn)式RTO由上室體(蓄熱層、爐膛RTO)及下室體(旋轉(zhuǎn)閥)組成,具體如圖2和圖3所示,RTO運行參數(shù)見表2。RTO采用上下室體結(jié)構(gòu),氣密封形式,可防止泄露產(chǎn)生,保證長期運行穩(wěn)定性。
2.2.2 CO
經(jīng)RTO處理的尾氣,濃度低,小于100 mg/m3,可采用適用于低濃度的低金屬氧化物催化劑進(jìn)行治理,相對于高濃度廢氣用的貴金屬催化劑工作溫度低[4],可節(jié)約能耗(見圖4)。催化劑結(jié)構(gòu)存在多種形態(tài)(見圖5),采用顆粒狀催化劑可增加氣體與催化劑的接觸,針對低濃度廢氣穩(wěn)定凈化效率。本系統(tǒng)采用低溫金屬氧化物顆粒狀催化劑,工作溫度在220 ℃以上時,凈化效率可達(dá)92%以上。CO運行參數(shù)如表3所示。
2.3 系統(tǒng)熱平衡分析及余熱回用
治理系統(tǒng)溫度流程圖如圖6所示,CO經(jīng)CO換熱器出口與廢氣總進(jìn)口溫升為75 ℃,熱輻射損失約10 ℃,系統(tǒng)總體溫升需求為85 ℃。廢氣濃度3984 mg/m3,根據(jù)廢氣不同成分熱值如表4所示,廢氣對應(yīng)熱值熱值為1.379×1010 J/m3,可產(chǎn)生廢氣溫升約為88.6 ℃,可滿足系統(tǒng)運行所需的熱量需求,系統(tǒng)預(yù)熱結(jié)束且正常生產(chǎn)運行時,不需要消耗額外的天然氣。同時CO尾氣155 ℃,可用于余熱回用于車間烘箱,將90 000 m3/h可溫升40 ℃,等同于約128 m3/h天然氣產(chǎn)生的熱量,天然氣按3.6 元/m3計,節(jié)約燃?xì)獬杀炯s221萬元/年,在處理廢氣達(dá)標(biāo)的同時,產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效率。
3 治理效果
檢測結(jié)果如表5所示。
根據(jù)檢測結(jié)果,廢氣進(jìn)口平均濃度3992.9 mg/m3,RTO處理出口平均濃度37.8 mg/m3,CO處理出口2.3 mg/m3,RTO凈化效率99.1%,CO凈化效率93.9%,系統(tǒng)總凈化效率>99.9%。檢測結(jié)果表明,系統(tǒng)整體達(dá)到了處理要求,取得了良好的效果。
4 結(jié)語
高濃度廢氣中,對總量限值或排放廢氣濃度較高如涂布機、化工、制藥等行業(yè)的廢氣,僅靠單級RTO無法滿足排放限值或排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,若采用新風(fēng)稀釋進(jìn)口濃度后采用RTO處理來達(dá)標(biāo),RTO投資成本將增加并無經(jīng)濟效益,同時總排放量并未減少,不具有環(huán)境效益。而由于廢氣濃度高,熱量有富余,采用RTO+CO工藝是提高凈化效率,同時降低總量排放的有效措施,同時具備余熱回用的經(jīng)濟效率,一舉兩得,有較好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。