Gli inquinanti scaricati sono principalmente: nebbie di vernice e solventi organici prodotti dalla verniciatura a spruzzo, e solventi organici prodotti durante la volatilizzazione dell'essiccazione. Le nebbie di vernice provengono principalmente dalla parte di rivestimento a solvente nella spruzzatura ad aria e la loro composizione è coerente con il rivestimento utilizzato. I solventi organici provengono principalmente da solventi e diluenti nel processo di utilizzo dei rivestimenti; la maggior parte di essi sono emissioni volatili e i loro principali inquinanti sono xilene, benzene, toluene e così via. Pertanto, la principale fonte di gas di scarico nocivi scaricati nel rivestimento è la sala di verniciatura a spruzzo, la sala di essiccazione e la sala di essiccazione.
1. Metodo di trattamento dei gas di scarico della linea di produzione automobilistica
1.1 Schema di trattamento dei gas di scarico organici nel processo di essiccazione
Il gas scaricato dalla camera di essiccazione per elettroforesi, rivestimento intermedio e rivestimento superficiale appartiene ai gas di scarico ad alta temperatura e alta concentrazione, adatti al metodo di incenerimento. Attualmente, le tecniche di trattamento dei gas di scarico comunemente utilizzate nel processo di essiccazione includono: la tecnologia di ossidazione termica rigenerativa (RTO), la tecnologia di combustione catalitica rigenerativa (RCO) e il sistema di incenerimento termico a recupero di TNV.
1.1.1 Tecnologia di ossidazione termica di tipo ad accumulo termico (RTO)
L'ossidatore termico (ossidatore termico rigenerativo, RTO) è un dispositivo di protezione ambientale a risparmio energetico per il trattamento di gas di scarico organici volatili a media e bassa concentrazione. Adatto per volumi elevati, basse concentrazioni e concentrazioni di gas di scarico organici comprese tra 100 e 20.000 ppm. I costi di esercizio sono bassi: quando la concentrazione di gas di scarico organici è superiore a 450 ppm, il dispositivo RTO non necessita di aggiunta di combustibile ausiliario; l'elevata velocità di purificazione, con un RTO a due letti, può superare il 98%, mentre con un RTO a tre letti può superare il 99%, senza inquinanti secondari come NOx; controllo automatico, funzionamento semplice e sicurezza elevata.
Il dispositivo di ossidazione termica rigenerativa adotta il metodo di ossidazione termica per trattare gas di scarico organici a media e bassa concentrazione, e lo scambiatore di calore a letto di accumulo ceramico viene utilizzato per recuperare il calore. È composto da un letto di accumulo ceramico, una valvola di controllo automatica, una camera di combustione e un sistema di controllo. Le caratteristiche principali sono: la valvola di controllo automatica sul fondo del letto di accumulo è collegata rispettivamente al tubo principale di aspirazione e al tubo principale di scarico, e il letto di accumulo termico viene immagazzinato preriscaldando i gas di scarico organici che entrano nel letto di accumulo termico con materiale ceramico per assorbire e rilasciare calore; i gas di scarico organici preriscaldati a una certa temperatura (760 °C) vengono ossidati nella camera di combustione per generare anidride carbonica e acqua, e vengono purificati. La tipica struttura principale del RTO a due letti è composta da una camera di combustione, due letti di riempimento ceramici e quattro valvole di commutazione. Lo scambiatore di calore a letto di riempimento ceramico rigenerativo del dispositivo può massimizzare il recupero di calore di oltre il 95%; il combustibile utilizzato per il trattamento dei gas di scarico organici è nullo o in quantità ridotta.
Vantaggi: Trattandosi di un flusso elevato e di una bassa concentrazione di gas di scarico organici, i costi operativi sono molto bassi.
Svantaggi: elevato investimento una tantum, elevata temperatura di combustione, non adatto al trattamento di elevate concentrazioni di gas di scarico organici, numerose parti mobili, necessità di maggiore manutenzione.
1.1.2 Tecnologia di combustione catalitica termica (RCO)
Il dispositivo di combustione catalitica rigenerativa (ossidatore catalitico rigenerativo RCO) viene applicato direttamente alla purificazione di gas di scarico organici a media e alta concentrazione (1000 mg/m³-10000 mg/m³). La tecnologia di trattamento RCO è particolarmente adatta per l'elevata richiesta di recupero termico, ma anche per la stessa linea di produzione, poiché, a causa dei diversi prodotti, la composizione dei gas di scarico varia spesso o la loro concentrazione oscilla notevolmente. È particolarmente adatto alle esigenze di recupero di energia termica delle aziende o al trattamento dei gas di scarico delle linee di essiccazione principali, e il recupero energetico può essere utilizzato per le linee di essiccazione principali, in modo da raggiungere l'obiettivo del risparmio energetico.
La tecnologia di trattamento di combustione catalitica rigenerativa è una tipica reazione in fase gas-solido, che in realtà consiste nell'ossidazione profonda delle specie reattive dell'ossigeno. Nel processo di ossidazione catalitica, l'adsorbimento sulla superficie del catalizzatore fa sì che le molecole dei reagenti si arricchiscano sulla superficie del catalizzatore. L'effetto del catalizzatore nel ridurre l'energia di attivazione accelera la reazione di ossidazione e ne migliora la velocità. Sotto l'azione di uno specifico catalizzatore, la materia organica avviene senza combustione per ossidazione a bassa temperatura iniziale (250~300°C), decomponendosi in anidride carbonica e acqua e rilasciando una grande quantità di energia termica.
Il dispositivo RCO è composto principalmente dal corpo del forno, dal corpo di accumulo termico catalitico, dal sistema di combustione, dal sistema di controllo automatico, dalla valvola automatica e da diversi altri sistemi. Nel processo di produzione industriale, i gas di scarico organici entrano nella valvola rotante dell'apparecchiatura attraverso il ventilatore a tiraggio indotto e il gas in ingresso e quello in uscita vengono completamente separati attraverso la valvola rotante. L'accumulo di energia termica e lo scambio termico del gas raggiungono quasi la temperatura impostata dall'ossidazione catalitica dello strato catalitico; i gas di scarico continuano a riscaldarsi attraverso l'area di riscaldamento (tramite riscaldamento elettrico o a gas naturale) e si mantengono alla temperatura impostata; entrano nello strato catalitico per completare la reazione di ossidazione catalitica, ovvero la reazione genera anidride carbonica e acqua e rilascia una grande quantità di energia termica per ottenere l'effetto di trattamento desiderato. Il gas catalizzato dall'ossidazione entra nello strato di materiale ceramico 2 e l'energia termica viene scaricata nell'atmosfera attraverso la valvola rotante. Dopo la purificazione, la temperatura dei gas di scarico è solo leggermente superiore alla temperatura prima del trattamento dei gas di scarico. Il sistema funziona in continuo e si commuta automaticamente. Grazie al funzionamento della valvola rotante, tutti gli strati di riempimento ceramico completano le fasi del ciclo di riscaldamento, raffreddamento e purificazione, e l'energia termica può essere recuperata.
Vantaggi: flusso di processo semplice, apparecchiatura compatta, funzionamento affidabile; elevata efficienza di purificazione, generalmente superiore al 98%; bassa temperatura di combustione; basso investimento monouso, bassi costi operativi, l'efficienza di recupero del calore può generalmente raggiungere oltre l'85%; l'intero processo senza produzione di acque reflue, il processo di purificazione non produce inquinamento secondario di NOX; l'apparecchiatura di purificazione RCO può essere utilizzata con la camera di essiccazione, il gas purificato può essere riutilizzato direttamente nella camera di essiccazione, per raggiungere lo scopo di risparmio energetico e riduzione delle emissioni;
Svantaggi: il dispositivo di combustione catalitica è adatto solo per il trattamento di gas di scarico organici con componenti organici a basso punto di ebollizione e basso contenuto di ceneri, mentre il trattamento dei gas di scarico di sostanze appiccicose come il fumo oleoso non è adatto e il catalizzatore deve essere avvelenato; la concentrazione di gas di scarico organici è inferiore al 20%.
1.1.3TNV Sistema di incenerimento termico di tipo riciclo
Il sistema di incenerimento termico a riciclo (in tedesco Thermische Nachverbrennung TNV) utilizza la combustione diretta di gas o combustibile per riscaldare i gas di scarico contenenti solventi organici. Sotto l'azione di alte temperature, le molecole di solvente organico si ossidano e si decompongono in anidride carbonica e acqua. I gas di scarico ad alta temperatura, attraverso un dispositivo di trasferimento termico multistadio, necessitano di aria o acqua calda per riscaldare il processo produttivo. Il completo riciclo dell'energia termica, tramite ossidazione e decomposizione, dei gas di scarico organici, riduce il consumo energetico dell'intero sistema. Pertanto, il sistema TNV è un modo efficiente e ideale per trattare i gas di scarico contenenti solventi organici quando il processo produttivo richiede molta energia termica. Per la nuova linea di produzione di vernici elettroforetiche, viene generalmente adottato il sistema di incenerimento termico a recupero TNV.
Il sistema TNV è costituito da tre parti: sistema di preriscaldamento e incenerimento dei gas di scarico, sistema di riscaldamento dell'aria di ricircolo e sistema di scambio termico con aria fresca. Il dispositivo di riscaldamento centralizzato per l'incenerimento dei gas di scarico è il cuore del sistema TNV, composto da corpo forno, camera di combustione, scambiatore di calore, bruciatore e valvola di regolazione principale dei fumi. Il suo processo di funzionamento è il seguente: un ventilatore ad alta pressione convoglia i gas di scarico organici dalla camera di essiccazione, preriscaldati dallo scambiatore di calore integrato nel dispositivo di riscaldamento centralizzato per l'incenerimento dei gas di scarico, nella camera di combustione e quindi riscaldati ad alta temperatura (circa 750 °C) fino all'ossidazione e alla decomposizione dei gas di scarico organici in anidride carbonica e acqua. I gas di scarico ad alta temperatura generati vengono scaricati attraverso lo scambiatore di calore e il tubo principale dei fumi nel forno. I gas di scarico scaricati riscaldano l'aria di ricircolo nella camera di essiccazione per fornire l'energia termica necessaria alla camera di essiccazione. Un dispositivo di trasferimento di calore ad aria fresca è installato alla fine del sistema per recuperare il calore di scarto del sistema per il recupero finale. L'aria fresca immessa nella camera di essiccazione viene riscaldata con i fumi di combustione e quindi immessa nella camera di essiccazione. Inoltre, è presente una valvola di regolazione elettrica sulla tubazione principale dei fumi, che viene utilizzata per regolare la temperatura dei fumi all'uscita del dispositivo, e la temperatura finale dei fumi in uscita può essere controllata a circa 160 °C.
Le caratteristiche del dispositivo di riscaldamento centralizzato a incenerimento dei gas di scarico includono: il tempo di permanenza dei gas di scarico organici nella camera di combustione è di 1~2 secondi; il tasso di decomposizione dei gas di scarico organici è superiore al 99%; il tasso di recupero del calore può raggiungere il 76%; e il rapporto di regolazione della potenza del bruciatore può raggiungere 26 ∶ 1, fino a 40 ∶ 1.
Svantaggi: nel trattamento di gas di scarico organici a bassa concentrazione, i costi di esercizio sono più elevati; lo scambiatore di calore tubolare è a funzionamento continuo e ha una lunga durata.
1.2 Schema di trattamento dei gas di scarico organici nella sala verniciatura a spruzzo e nella sala di essiccazione
Il gas scaricato dalla camera di verniciatura a spruzzo e dalla camera di essiccazione è a bassa concentrazione, con portata elevata e a temperatura ambiente, e la composizione principale degli inquinanti è costituita da idrocarburi aromatici, eteri alcolici e solventi organici esteri. Attualmente, il metodo più consolidato è: la prima concentrazione di gas di scarico organici per ridurre la quantità totale di gas di scarico organici, con il primo metodo di adsorbimento (carbone attivo o zeolite come adsorbente) per l'adsorbimento a bassa concentrazione di gas di scarico di vernice a spruzzo a temperatura ambiente, con stripping dei gas ad alta temperatura, gas di scarico concentrati mediante combustione catalitica o combustione termica rigenerativa.
1.2.1 Dispositivo di adsorbimento-desorbimento e purificazione del carbone attivo
Utilizzando il carbone attivo a nido d'ape come adsorbente, combinato con i principi di purificazione per adsorbimento, rigenerazione per desorbimento e concentrazione di COV e combustione catalitica, elevato volume d'aria, bassa concentrazione di gas di scarico organici attraverso l'adsorbimento di carbone attivo a nido d'ape per raggiungere lo scopo di purificazione dell'aria. Quando il carbone attivo è saturo e quindi utilizza aria calda per rigenerarlo, la materia organica concentrata desorbita viene inviata al letto di combustione catalitica per la combustione catalitica. La materia organica viene ossidata in anidride carbonica e acqua innocue. I gas di scarico caldi bruciati riscaldano l'aria fredda attraverso uno scambiatore di calore. Una parte del gas di raffreddamento emette dopo lo scambio di calore. Parte per la rigenerazione desorbitaria del carbone attivo a nido d'ape, per raggiungere lo scopo di utilizzo del calore di scarto e risparmio energetico. L'intero dispositivo è composto da prefiltro, letto di adsorbimento, letto di combustione catalitica, ritardante di fiamma, ventola correlata, valvola, ecc.
Il dispositivo di purificazione ad adsorbimento-desorbimento su carbone attivo è progettato secondo i due principi fondamentali dell'adsorbimento e della combustione catalitica, utilizzando un doppio percorso di gas continuo, una camera di combustione catalitica e due letti di adsorbimento che vengono utilizzati alternativamente. Inizialmente, i gas di scarico organici vengono adsorbiti su carbone attivo; quando la saturazione rapida interrompe l'adsorbimento, viene utilizzato un flusso di aria calda per rimuovere la materia organica dal carbone attivo e avviare la rigenerazione del carbone attivo; la materia organica viene concentrata (concentrazione decine di volte superiore a quella originale) e inviata alla camera di combustione catalitica per la combustione catalitica, producendo anidride carbonica e vapore acqueo. Quando la concentrazione dei gas di scarico organici supera le 2000 ppm, i gas di scarico organici possono mantenere la combustione spontanea nel letto catalitico senza riscaldamento esterno. Parte dei gas di scarico della combustione viene scaricata in atmosfera e la maggior parte viene inviata al letto di adsorbimento per la rigenerazione del carbone attivo. Questo consente di soddisfare la combustione e l'adsorbimento dell'energia termica richiesta, contribuendo al risparmio energetico. La rigenerazione può entrare nel successivo adsorbimento; nel desorbimento, l'operazione di purificazione può essere eseguita da un altro letto di adsorbimento, adatto sia al funzionamento continuo che a quello intermittente.
Prestazioni e caratteristiche tecniche: prestazioni stabili, struttura semplice, sicurezza e affidabilità, risparmio energetico e di manodopera, nessun inquinamento secondario. L'apparecchiatura copre una piccola area ed è leggera. Molto adatta per l'uso in grandi volumi. Il letto di carbone attivo che assorbe i gas di scarico organici utilizza i gas di scarico dopo la combustione catalitica per la rigenerazione dello stripping, e il gas di stripping viene inviato alla camera di combustione catalitica per la purificazione, senza energia esterna, con un significativo risparmio energetico. Lo svantaggio è che il carbone attivo è corto e i suoi costi operativi sono elevati.
1.2.2 Dispositivo di purificazione adsorbimento-desorbimento con ruota di trasferimento a zeolite
I componenti principali della zeolite sono silicio e alluminio, con capacità di adsorbimento, che possono essere utilizzati come adsorbenti; il runner di zeolite sfrutta le caratteristiche dell'apertura specifica della zeolite con capacità di adsorbimento e desorbimento per gli inquinanti organici, in modo che i gas di scarico COV, sia a bassa che ad alta concentrazione, possano ridurre i costi operativi delle apparecchiature di trattamento finale. Le sue caratteristiche sono adatte al trattamento di grandi portate, basse concentrazioni e contenenti una varietà di componenti organici. Lo svantaggio è l'elevato investimento iniziale.
Il dispositivo di adsorbimento-purificazione a ruota di zeolite è un dispositivo di purificazione dei gas in grado di eseguire operazioni di adsorbimento e desorbimento in modo continuo. I due lati della ruota di zeolite sono divisi in tre aree da uno speciale dispositivo di tenuta: area di adsorbimento, area di desorbimento (rigenerazione) e area di raffreddamento. Il processo di funzionamento del sistema è il seguente: la ruota rotante di zeolite ruota costantemente a bassa velocità, la circolazione avviene attraverso l'area di adsorbimento, l'area di desorbimento (rigenerazione) e l'area di raffreddamento; quando i gas di scarico a bassa concentrazione e volume di flusso attraversano costantemente l'area di adsorbimento della ruota, i COV presenti nei gas di scarico vengono adsorbiti dalla zeolite della ruota rotante, emissione diretta dopo l'adsorbimento e la purificazione; Il solvente organico adsorbito dalla ruota viene inviato alla zona di desorbimento (rigenerazione) tramite la rotazione della ruota. Quindi, con un piccolo volume d'aria, l'aria viene riscaldata continuamente attraverso l'area di desorbimento. I COV adsorbiti dalla ruota vengono rigenerati nella zona di desorbimento. I gas di scarico COV vengono scaricati insieme all'aria calda. La ruota viene trasferita all'area di raffreddamento per il riassorbimento. Grazie alla rotazione costante della ruota, vengono eseguiti i cicli di adsorbimento, desorbimento e raffreddamento. Ciò garantisce un funzionamento continuo e stabile del trattamento dei gas di scarico.
Il dispositivo a canale di zeolite è essenzialmente un concentratore e i gas di scarico contenenti solvente organico vengono suddivisi in due parti: aria pulita, che può essere scaricata direttamente, e aria riciclata contenente un'elevata concentrazione di solvente organico. L'aria pulita, che può essere scaricata direttamente e riciclata nel sistema di ventilazione dell'aria condizionata verniciata, presenta un'elevata concentrazione di COV, circa 10 volte superiore a quella dei COV prima dell'ingresso nel sistema. Il gas concentrato viene trattato tramite incenerimento ad alta temperatura tramite un sistema di incenerimento termico a recupero di vapore (TNV) (o altre apparecchiature). Il calore generato dall'incenerimento viene utilizzato rispettivamente per il riscaldamento della camera di essiccazione e per il riscaldamento dello stripping della zeolite, e l'energia termica viene interamente utilizzata per ottenere un risparmio energetico e una riduzione delle emissioni.
Prestazioni e caratteristiche tecniche: struttura semplice, facile manutenzione, lunga durata; elevata efficienza di assorbimento e stripping, convertono l'elevato volume di vento originale e il gas di scarico VOC a bassa concentrazione in un volume d'aria basso e un'alta concentrazione di gas di scarico, riducendo i costi delle apparecchiature di trattamento finale di back-end; caduta di pressione estremamente bassa, può ridurre notevolmente il consumo di energia elettrica; preparazione complessiva del sistema e design modulare, con requisiti di spazio minimi e forniscono una modalità di controllo continuo e senza personale; può raggiungere lo standard nazionale sulle emissioni; l'adsorbente utilizza zeolite non combustibile, l'uso è più sicuro; lo svantaggio è un investimento una tantum con costi elevati.
Data di pubblicazione: 03-01-2023
