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【揚州綠之源環保】VOCs末端治理技術的總結分析

作者: 來源: 日期:2019/8/16 8:01:30 人氣:288

包裝印刷行業在國民經濟中的比重雖然不算很大,但對國民經濟的貢獻有目共睹。近幾年,嚴峻的環保形勢使得利潤本就微薄的包裝印刷企業的日子雪上加霜。在經過幾年掙扎、選擇、放棄、拼搏、奮斗后,包裝印刷企業在實踐中也逐步認識到環保的重要性,在VOCs治理方面獲得了豐富的經驗,并逐步走出了困境。在此和大家分享如何從科學發展觀的視角看軟包裝VOCs末端治理技術的選擇。

軟包裝企業的VOCs治理手段目前,公認的VOCs治理手段包括源頭削減、過程控制、末端治理等,其中,源頭削減是VOCs治理的根本和方向,旨在依靠科技進步,逐步用先進的生產手段、環保材料和環保工藝來生產軟包裝產品。過程控制是手段,在源頭還不能徹底杜絕污染時,過程的控制思路和科學的控制手段成為關鍵,收集效果取決于設計思路和收集質量,這將為末端治理創造條件。末端治理是目前工作量最大、任務最艱巨的一關,其是企業最后一道綠色防線,必須認真做好、做徹底,這將是一個漫長的路程。


末端治理工藝路線的選擇

不同軟包裝企業的規模、生產手段、產品及企業自身條件存在諸多不同。為了保證產品屬性及客戶需求不變,軟包裝企業需要結合自身實際情況和特點選擇既適合本企業實際生產情況又能夠可持續使用的治理技術,否則會造成短期效應或幾年后再投資。當前,末端治理工藝主要有兩種,即回收法和燃燒法

01回收法

回收法分蒸氣回收、氮氣回收、真空變壓回收等。一般采用的回收路線是:溶劑回收+精制+再利用。該方法適用以下特征企業:大中型企業且年使用量在1000噸以上;屬于連續生產型企業,使用溶劑相對單一。目前,國內的回收法與國際相比,技術還有一定差距,主要是回收率和回收溶劑質量還存在一定不足。

02燃燒法

(1)沸石輪轉+RTO+熱能利用

該方法適用以下特征企業:大中型企業或者大風量、低濃度生產;連續生產或間斷不超過10小時;采用天然氣或柴油補熱。

該方法具有如下特點:良好的工藝與熱能設計,能滿足正常運行狀態,無須額外消耗天然氣等;轉輪解決大風量、低濃度問題,減少末端治理設備投資;充分利用RTO熱能,回用于生產加熱,節約生產費用,增加收益;持續達標,環保檢查無后顧之憂;安全穩定,雙保險安全預警控制。其缺點是轉輪會消耗一定熱能。

(2)TL-LEL+沸石輪轉(地排+環排)+RTO+熱能回用

該方法適用的特征企業與第一種燃燒法相同,具有如下特點:TL-LEL減風增濃使熱能循環利用,節省能源,減少總排風量,為末端治理降低投入;良好的工藝與熱能設計,能滿足RTO正常運行狀態,無須額外消耗天然氣等;充分利用RTO熱能,回用于生產加熱,節約生產運行費用;兩股排氣持續達標,環保檢查無后顧之憂;安全穩定運行,雙保險安全預警控制。

此外,該方法用一個小轉輪吸附印刷機、干復機下排風和環境風后送入RTO處理,使車間環境空氣更潔凈。總體來說,該方案實現了多種技術組合和智能化控制,性價比高,效果好,有前景。

(3)TL-LEL+沸石輪轉(地排+環排)+TNV+熱能回用

該方法適用以下特征企業:中小型企業或大風量、低濃度生產;連續或間斷生產;采用天然氣或使用柴油補熱。

該方法具有如下特點:TL-LEL減風增濃使熱能循環利用,節省能源,減少排風量,為末端治理節約投資;TNV投資少,2萬風量的約100萬元左右;燃燒氣和轉輪凈化氣均可達標;用轉輪吸附印刷和干復機下排風和環境風后送入直燃爐,解決了因減風增濃而造成的環境污染,車間環境更清潔。該方法采用了換熱式直燃爐,自燃濃度要求比RTO高,正常運轉要消耗一定燃氣,以2萬風量為例,燃氣消耗約10m3/h,月均消耗費用約2萬元,性價比較高 。

(4)TL-LEL+UV光解+活性炭(地排+環排)+TNV+熱能回用

該方法適用以下特征企業:小型企業;連續或間斷生產;采用天然氣或柴油儲罐補熱。

該方法具有如下特點:TL-LEL減風增濃使熱能循環利用,節省能源;為末端治理節約投資;TNV投資少,2萬風量的約100萬元左右;換熱式直燃爐要求自燃濃度高,正常運轉燃氣消耗為10m3/h,月消耗費用2萬元左右;直燃爐燃燒后達標排放。

該方法存在的問題:用UV光解和不帶再生裝置的活性炭吸附裝置處理下排風和環境風,不能保證環保的持續達標,如果遇到環保檢查,存在很大隱患;因為下排風濃度一般在30~600mg/m3,但也有近1000mg/m3左右的,活性炭吸附總要飽和。

末端治理設備的選擇

末端治理設備通常采用銷毀技術,主要有以下幾種裝置:催化氧化裝置(CO)、高溫蓄熱催化氧化裝置(RCO)、高溫蓄熱氧化裝置(RTO)、液體(廢溶劑)焚燒裝置、換熱式直燃焚燒裝置(TNV)等。筆者在此重點介紹以下3種。

01高溫蓄熱氧化裝置(RTO

按設計結構不同,高溫蓄熱氧化裝置可分為:三室RTO(即三塔RTO)、旋轉式R-RTO、多閥組D-RTO。廢氣濃度在1500~2000mg/m3以上的可單獨使用RTO,廢氣濃度在1500~2000mg/m3以下的可配合沸石分子篩轉輪使用,先提高廢氣濃度,再進行燃燒。

技術原理:把有機廢氣加熱升溫至760℃,使廢氣中的VOCs氧化分解,成為無害的CO2和H2O;氧化產生的高溫氣體流經特制的陶瓷蓄熱體,使陶瓷體升溫而“蓄熱”,此“蓄熱”用于預熱后續進入的有機廢氣,從而節省廢氣升溫的燃料消耗。

技術特點:處理范圍廣、達標性能高、運行費用低、使用壽命及熱能回用高、維護簡便。

適用行業:表面噴涂、包裝印刷、石油化工、醫藥、電子、瀝青、塑料等行業。

適用工況:中高濃度,多組分有機廢氣,如低濃度廢氣可搭配沸石分子篩轉輪廢氣濃縮成高濃度氣體。

02旋轉式高溫蓄熱氧化裝置(R-RTO)

該裝置利用蓄熱材料儲存的熱量,將待處理混合氣體加熱升溫至760~850℃,將混合氣體中的揮發性有機化合物氧化,分解成H2O和CO2。該裝置將一個燃燒室分成12個小室,從而實現垂直通路、定量流動(不短路);單一轉閥代替三塔RTO的9個風門,用1套帶有驅動裝置的旋轉閥門調節氣流方向。

技術特點:處理范圍廣,達標性能高,熱能回用高,壓力波動小,泄露率低,設備緊湊,節省空間,維護方便。

03多閥組蓄熱氧化裝置(MV-RTO)

該裝置利用蓄熱材料儲存的熱量,將待處理混合氣體加熱升溫至760~850℃,將混合氣體中的揮發性有機化合物氧化分解成H2O和CO2。該裝置將整個蓄熱室分為5、7或9個室,從而實現垂直通道、定量流動不斷路;多閥組代替三塔RTO的6個提升閥組。

技術特點:多閥門組RTO彌補了單一轉閥旋轉RTO的檢修問題,凈化效率達99.5%以上,高濃度廢氣超溫影響小,閥組接近零泄漏。

適用行業:石油化工、醫藥、包裝印刷、表面噴涂、皮革、油墨、膠黏劑等。

適用工況:中高濃度,多組分有機廢氣,如低濃度廢氣可搭配沸石分子篩轉輪廢氣濃縮成高濃度氣體。

3種不同結構的RTO對比

主要相同點

基本原理一致;所用鋼材管道、內保溫陶瓷纖維、蓄熱體基本一致;高溫閥一致;熱能再利用的換熱器基本一致;燃燒器一致。

主要不同點

內部結構設計不同,從外形上看,一種是長方形,另外兩種是立式圓形;氣體進出切換閥的方式不同;凈化效率不同,應以實際案例和第三方監測機構數據為準;價格不同。當前,VOCs治理任務十分艱巨,筆者在本文中介紹的末端治理工藝路線和設備都是目前的主流應用,希望能為業界提供有益參考。


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