Mezi vypouštěné znečišťující látky patří zejména: barevná mlha a organická rozpouštědla vznikající při stříkání barvy a organická rozpouštědla vznikající při schnutí a odpařování. Barvová mlha pochází převážně z části rozpouštědlového nátěru při stříkání vzduchem a její složení je v souladu s použitým nátěrem. Organická rozpouštědla pocházejí převážně z rozpouštědel a ředidel v procesu používání nátěrů, většina z nich jsou těkavé emise a jejich hlavními znečišťujícími látkami jsou xylen, benzen, toluen atd. Hlavním zdrojem škodlivých odpadních plynů vypouštěných při nátěru je proto místnost pro stříkání, sušárna a sušárna.
1. Metoda čištění odpadních plynů z automobilové výrobní linky
1.1 Schéma čištění organického odpadního plynu v procesu sušení
Plyn vypouštěný ze sušárny elektroforézy, středního nátěru a povrchového nátěru patří k odpadním plynům s vysokou teplotou a koncentrací, které jsou vhodné pro metodu spalování. V současné době se mezi běžně používané metody čištění odpadních plynů v procesu sušení zahrnují: technologie regenerativní termické oxidace (RTO), technologie regenerativního katalytického spalování (RCO) a systém termického spalování s využitím TNV.
1.1.1 Technologie termální oxidace (RTO) s tepelnou akumulací
Termický oxidátor (regenerativní termický oxidátor, RTO) je energeticky úsporné zařízení na ochranu životního prostředí pro úpravu těkavých organických odpadních plynů se střední a nízkou koncentrací. Vhodný pro vysoké objemy a nízké koncentrace, vhodné pro koncentrace organických odpadních plynů mezi 100 PPM a 20 000 PPM. Provozní náklady jsou nízké, pokud je koncentrace organických odpadních plynů nad 450 PPM, zařízení RTO nevyžaduje přidávání pomocného paliva; míra čištění je vysoká, míra čištění dvouvrstvého RTO může dosáhnout více než 98 %, míra čištění třívrstvého RTO může dosáhnout více než 99 % a nedochází k sekundárnímu znečištění, jako jsou NOX; automatické ovládání, jednoduchá obsluha a vysoká bezpečnost.
Regenerační zařízení pro tepelnou oxidaci využívá metodu termické oxidace k úpravě organického odpadního plynu o střední a nízké koncentraci a k rekuperaci tepla se používá keramický tepelný výměník s akumulačním ložem. Skládá se z keramického tepelného lože, automatického regulačního ventilu, spalovací komory a řídicího systému. Hlavní vlastnosti jsou: automatický regulační ventil ve spodní části tepelného lože je propojen s hlavním sacím potrubím a hlavním výfukovým potrubím a tepelné lože je ukládáno předehříváním organického odpadního plynu vstupujícího do tepelného lože keramickým tepelným akumulačním materiálem, který absorbuje a uvolňuje teplo; organický odpadní plyn předehřátý na určitou teplotu (760 °C) se při spalování ve spalovací komoře oxiduje za vzniku oxidu uhličitého a vody a následně se čistí. Typická hlavní konstrukce dvou ložů RTO se skládá z jedné spalovací komory, dvou keramických náplňových vrstev a čtyř přepínacích ventilů. Regenerační keramický náplňový výměník v zařízení dokáže maximalizovat rekuperaci tepla o více než 95 %; při úpravě organického odpadního plynu se nepoužívá žádné nebo jen malé množství paliva.
Výhody: Při práci s vysokým průtokem a nízkou koncentrací organického odpadního plynu jsou provozní náklady velmi nízké.
Nevýhody: vysoká jednorázová investice, vysoká teplota spalování, nevhodné pro čištění organických odpadních plynů s vysokou koncentrací, existuje mnoho pohyblivých částí, vyžaduje více údržby.
1.1.2 Technologie termického katalytického spalování (RCO)
Regenerativní katalytické spalovací zařízení (regenerativní katalytický oxidátor RCO) se přímo používá k čištění organických odpadních plynů se střední a vysokou koncentrací (1000 mg/m3-10000 mg/m3). Technologie čištění RCO je vhodná zejména pro vysoké nároky na rekuperaci tepla, ale je vhodná i pro stejnou výrobní linku, protože v důsledku různých produktů se složení odpadních plynů často mění nebo koncentrace odpadních plynů značně kolísá. Je vhodná zejména pro potřeby rekuperace tepelné energie v podnicích nebo pro čištění odpadních plynů ze sušicích potrubí a rekuperaci energie lze využít k dosažení úspory energie.
Technologie regenerativního katalytického spalování je typická reakce v plynné a pevné fázi, což je ve skutečnosti hluboká oxidace reaktivních forem kyslíku. V procesu katalytické oxidace dochází adsorpcí na povrch katalyzátoru k obohacení molekul reaktantů na povrchu katalyzátoru. Účinek katalyzátoru na snížení aktivační energie urychluje oxidační reakci a zlepšuje její rychlost. Působením specifického katalyzátoru dochází k bezproblémovému oxidačnímu spalování organické hmoty při nízké počáteční teplotě (250~300 °C), která se rozkládá na oxid uhličitý a vodu a uvolňuje velké množství tepelné energie.
Zařízení RCO se skládá hlavně z tělesa pece, katalytického akumulačního tělesa tepla, spalovacího systému, automatického řídicího systému, automatického ventilu a několika dalších systémů. V průmyslovém výrobním procesu vstupuje vypouštěný organický výfukový plyn do rotačního ventilu zařízení přes ventilátor s indukovaným sacím potrubím a vstupní plyn a výstupní plyn jsou prostřednictvím rotačního ventilu zcela odděleny. Akumulace tepelné energie a výměna tepla plynu téměř dosahují teploty nastavené katalytickou oxidací katalytické vrstvy; výfukový plyn se dále zahřívá přes topnou oblast (buď elektrickým ohřevem, nebo ohřevem zemním plynem) a udržuje se na nastavené teplotě; vstupuje do katalytické vrstvy, kde dokončuje katalytickou oxidační reakci, konkrétně reakci, při které vzniká oxid uhličitý a voda a uvolňuje se velké množství tepelné energie k dosažení požadovaného účinku úpravy. Plyn katalyzovaný oxidací vstupuje do vrstvy keramického materiálu 2 a tepelná energie je vypouštěna do atmosféry přes rotační ventil. Po čištění je teplota výfukových plynů po čištění jen o málo vyšší než teplota před čištěním odpadních plynů. Systém pracuje nepřetržitě a automaticky se přepíná. Díky rotačnímu ventilu všechny keramické výplňové vrstvy dokončují cyklus ohřevu, chlazení a čištění a tepelnou energii lze rekuperovat.
Výhody: jednoduchý procesní postup, kompaktní zařízení, spolehlivý provoz; vysoká účinnost čištění, obecně přes 98 %; nízká teplota spalování; nízké investiční náklady, nízké provozní náklady, účinnost rekuperace tepla může obecně dosáhnout více než 85 %; celý proces bez produkce odpadních vod, proces čištění neprodukuje sekundární znečištění NOX; zařízení na čištění RCO lze použít se sušárnou, vyčištěný plyn lze přímo znovu použít v sušárně, čímž se dosáhne cíle úspory energie a snížení emisí;
Nevýhody: zařízení pro katalytické spalování je vhodné pouze pro úpravu organických odpadních plynů s nízkým bodem varu a nízkým obsahem popela a úprava odpadních plynů s lepkavými látkami, jako je olejovitý kouř, není vhodná a katalyzátor by měl být otráven; koncentrace organických odpadních plynů je nižší než 20 %.
1.1.3TNV Systém termického spalování recyklačního typu
Systém termického spalování recyklačního typu (německy Thermische Nachverbrennung TNV) využívá plyn nebo palivo k přímému spalování při zahřívání odpadních plynů obsahujících organická rozpouštědla. Za působení vysoké teploty se molekuly organického rozpouštědla oxidačně rozkládají na oxid uhličitý a vodu. Vysokoteplotní spaliny využívají vícestupňové zařízení pro přenos tepla, které podporuje ohřev vzduchu nebo horké vody. Úplná recyklace oxidačně rozloženého organického odpadního plynu tepelnou energií snižuje spotřebu energie celého systému. Systém TNV je proto efektivním a ideálním způsobem čištění odpadních plynů obsahujících organická rozpouštědla, když výrobní proces vyžaduje velké množství tepelné energie. Pro novou výrobní linku na elektroforetické lakování se obecně používá systém termického spalování TNV.
Systém TNV se skládá ze tří částí: systému předehřevu a spalování odpadních plynů, systému ohřevu cirkulujícím vzduchem a systému výměny tepla čerstvým vzduchem. Stěžejní částí systému TNV je centrální topné zařízení pro spalování odpadních plynů, které se skládá z tělesa pece, spalovací komory, výměníku tepla, hořáku a regulačního ventilu hlavního odvodu spalin. Jeho pracovní proces je následující: organický odpadní plyn ze sušárny je odváděn vysokotlakým ventilátorem. Po předehřátí vestavěným výměníkem tepla pro spalování odpadních plynů je dodáván do spalovací komory a poté přes hořák při vysoké teplotě (kolem 750 °C) oxidačně rozkládán a rozkládá se na oxid uhličitý a vodu. Vzniklé spaliny o vysoké teplotě jsou odváděny přes výměník tepla a hlavní odvod spalin do pece. Odváděné spaliny ohřívají cirkulující vzduch v sušárně a dodávají tak potřebnou tepelnou energii pro sušárnu. Na konci systému je instalováno zařízení pro přenos tepla čerstvým vzduchem, které využívá odpadní teplo ze systému pro konečné využití. Čerstvý vzduch doplněný sušárnou je ohříván spalinami a poté je přiváděn do sušárny. Kromě toho je na hlavním potrubí spalin také elektrický regulační ventil, který slouží k nastavení teploty spalin na výstupu ze zařízení a konečnou teplotu spalin lze regulovat na přibližně 160 °C.
Mezi vlastnosti ústředního topení pro spalování odpadních plynů patří: doba setrvání organických odpadních plynů ve spalovací komoře je 1~2 s; rychlost rozkladu organických odpadních plynů je více než 99 %; míra zpětného získávání tepla může dosáhnout 76 %; a regulační poměr výkonu hořáku může dosáhnout 26 : 1 až 40 : 1.
Nevýhody: při čištění organických odpadních plynů s nízkou koncentrací jsou provozní náklady vyšší; trubkový výměník tepla je v provozu pouze nepřetržitě, má dlouhou životnost.
1.2 Schéma čištění organických odpadních plynů v místnosti stříkacích strojů a sušárně
Plyn vypouštěný z místnosti pro stříkání barev a sušárny má nízkou koncentraci, vysoký průtok a pokojovou teplotu. Hlavními znečišťujícími látkami jsou aromatické uhlovodíky, alkoholové ethery a estery organických rozpouštědel. V současné době je v zahraničí nejrozšířenější metodou: první koncentrace organických odpadních plynů pro snížení celkového množství organických odpadních plynů, první adsorpční metoda (aktivní uhlí nebo zeolit jako adsorbent) pro nízkou koncentraci výfukových plynů ze stříkání barev při pokojové teplotě, stripování plynu při vysoké teplotě, koncentrace výfukových plynů pomocí katalytického spalování nebo regenerativního tepelného spalování.
1.2.1 Zařízení pro adsorpci, desorpci a čištění aktivním uhlím
Použití voštinového aktivního uhlí jako adsorbentu v kombinaci s principy adsorpčního čištění, desorpční regenerace a koncentrace VOC a katalytického spalování. Vysoký objem vzduchu, nízká koncentrace organických odpadních plynů díky adsorpci na voštinovém aktivním uhlí k dosažení cíle čištění vzduchu. Po nasycení aktivního uhlí a následné regeneraci aktivního uhlí horkým vzduchem je desorbovaná koncentrovaná organická hmota posílána do katalytického spalovacího lože pro katalytické spalování. Organická hmota je oxidována na neškodný oxid uhličitý a vodu. Spálené horké výfukové plyny ohřívají studený vzduch pomocí tepelného výměníku. Po tepelné výměně je uvolňována určitá emise chladicího plynu. Část pro desorpční regeneraci voštinového aktivního uhlí k dosažení cíle využití odpadního tepla a úspory energie. Celé zařízení se skládá z předfiltru, adsorpčního lože, katalytického spalovacího lože, zpomalovače hoření, příslušného ventilátoru, ventilu atd.
Zařízení na čištění s adsorpcí a desorpcí aktivního uhlí je navrženo podle dvou základních principů: adsorpce a katalytického spalování. V katalytické spalovací komoře se střídavě používají dvě adsorpční vrstvy. Nejprve se adsorpce organického odpadního plynu zastaví aktivním uhlím, po rychlém nasycení se adsorpce zastaví a poté se pomocí proudu horkého vzduchu odstraní organická hmota z aktivního uhlí, čímž se provede regenerace aktivního uhlí. Organická hmota se zahustí (koncentrace je desítkykrát vyšší než původní) a odešle se do katalytické spalovací komory, kde se katalyticky spaluje na oxid uhličitý a vodní páru. Když koncentrace organického odpadního plynu dosáhne více než 2000 ppm, může organický odpadní plyn udržovat samovznícení v katalytickém loži bez vnějšího ohřevu. Část spalin se uvolňuje do atmosféry a většina se odesílá do adsorpčního lože k regeneraci aktivního uhlí. Tím se splní potřebná tepelná energie pro spalování a adsorpci a dosáhne se úspory energie. Regenerace může vstoupit do další adsorpce; při desorpci může být čištění prováděno pomocí další adsorpční vrstvy, která je vhodná jak pro kontinuální, tak pro přerušovaný provoz.
Technické vlastnosti a výkon: stabilní výkon, jednoduchá konstrukce, bezpečnost a spolehlivost, úspora energie a práce, žádné sekundární znečištění. Zařízení pokrývá malou plochu a má nízkou hmotnost. Velmi vhodné pro použití ve velkém objemu. Lože s aktivním uhlím, které adsorbuje organický odpadní plyn, využívá odpadní plyn po katalytickém spalování k regeneraci stripováním a stripovací plyn je odeslán do katalytické spalovací komory k čištění bez externí energie, což má značný účinek úspory energie. Nevýhodou je, že aktivní uhlí má krátkou životnost a vysoké provozní náklady.
1.2.2 Zařízení pro adsorpční a desorpční čištění se zeolitovým přenosovým kolem
Hlavními složkami zeolitu jsou křemík a hliník, které mají adsorpční kapacitu a lze je použít jako adsorbent. Zeolitový běhoun využívá specifické aperturní vlastnosti zeolitu s adsorpční a desorpční kapacitou pro organické znečišťující látky, takže nízko a vysoko koncentrované VOC výfukové plyny mohou snížit provozní náklady koncového zařízení. Jeho vlastnosti jsou vhodné pro čištění velkých průtoků s nízkou koncentrací a obsahem různých organických složek. Nevýhodou je vysoká počáteční investice.
Adsorpční a čisticí zařízení zeolitového kola je zařízení na čištění plynů, které může kontinuálně provádět adsorpční a desorpční operace. Dvě strany zeolitového kola jsou speciálním těsnicím zařízením rozděleny do tří oblastí: adsorpční oblast, desorpční (regenerační) oblast a chladicí oblast. Pracovní proces systému je následující: rotující kolo zeolitu se kontinuálně otáčí nízkou rychlostí a cirkuluje adsorpční oblastí, desorpční (regenerační) oblastí a chladicí oblastí. Když výfukové plyny s nízkou koncentrací a velkým objemem kontinuálně procházejí adsorpční oblastí kola, těkavé organické sloučeniny (VOC) ve výfukových plynech jsou adsorbovány zeolitem rotujícího kola a po adsorpci a čištění jsou přímo emitovány. Organické rozpouštědlo adsorbované kolem je s rotací kola vedeno do desorpční (regenerační) zóny. Poté je vzduch kontinuálně ohříván malým objemem vzduchu desorpční oblastí. VOC adsorbované na kolo se regenerují v desorpční zóně a výfukové plyny VOC jsou odváděny společně s horkým vzduchem. Kolo v chladicí oblasti pro chlazení může být znovu adsorpováno. Při konstantní rotaci rotujícího kola se provádí cyklus adsorpce, desorpce a chlazení, čímž se zajišťuje nepřetržitý a stabilní provoz čištění odpadních plynů.
Zařízení se zeolitovým rozdělovačem je v podstatě koncentrátor, ve kterém se výfukové plyny obsahující organická rozpouštědla dělí na dvě části: čistý vzduch, který lze přímo vypouštět, a recyklovaný vzduch s vysokou koncentrací organických rozpouštědel. Čistý vzduch, který lze přímo vypouštět a recyklovat v lakovaném ventilačním systému klimatizace; vysoká koncentrace VOC plynu je přibližně 10krát vyšší než koncentrace VOC před vstupem do systému. Koncentrovaný plyn se upravuje vysokoteplotním spalováním pomocí termického spalovacího systému TNV (nebo jiného zařízení). Teplo generované spalováním se používá k vytápění sušárny a vytápění stripováním zeolitu a tepelná energie se plně využívá k dosažení efektu úspory energie a snížení emisí.
Technické vlastnosti a výkon: jednoduchá konstrukce, snadná údržba, dlouhá životnost; vysoká účinnost absorpce a odstraňování, přeměna původního odpadního plynu s vysokým objemem větru a nízkou koncentrací VOC na odpadní plyn s nízkým objemem vzduchu a vysokou koncentrací, snížení nákladů na zařízení pro konečnou úpravu; extrémně nízká tlaková ztráta, která může výrazně snížit spotřebu energie; celková příprava systému a modulární konstrukce s minimálními prostorovými požadavky a zajištěním nepřetržitého a bezobslužného režimu řízení; lze dosáhnout národních emisních norem; adsorbent používá nehořlavý zeolit, použití je bezpečnější; nevýhodou je jednorázová investice s vysokými náklady.
Čas zveřejnění: 3. ledna 2023
