于建新 萬陽 周智勇 儲招節(jié)

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)快速增長，大氣污染也愈發(fā)嚴(yán)重。當(dāng)前國家針對揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）排放控制力度已逐步加大，根據(jù)《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》總體任務(wù)要求：“到2020年，建立健全以改善環(huán)境空氣質(zhì)量為核心的VOCs污染防治管理體系，實(shí)施重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)行業(yè)VOCs污染減排，排放總量下降10%以上”，涂裝廢氣主要來自于噴涂、干燥過程。文章重點(diǎn)介紹發(fā)動機(jī)涂裝線有機(jī)廢氣處理項(xiàng)目關(guān)于烘干廢氣處理方案、余熱回收利用等方面的分析。

關(guān)鍵詞：有機(jī)廢氣;轉(zhuǎn)輪;RTO;環(huán)保治理;余熱回收;烘干廢氣

中圖分類號：U445.58+5? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）15-204-03

Abstract： With the rapid economic growth of our country， the air pollution is becoming more and more serious. Currently， the state has stepped up efforts to control emissions from the Volatile organic compound， according to the overall requirements of the "fifteen" Volatile organic compound pollution prevention and control work program， "by 2020， a sound VOCs pollution prevention and control management system with improving environmental air quality as the core shall be established， and VOCs pollution emission reductions shall be implemented in key areas and industries， and the total emission shall be reduced by more than 10 percent. "The waste gases from coating mainly come from the spraying and drying processes. This paper focuses on the analysis of the project of organic waste gas treatment in the engine painting line in the aspects of drying waste gas treatment scheme， waste heat recovery and utilization.

Keywords： Organic Waste Gas; Runner; Rto; Environmental protection; Waste Heat Recovery; Drying waste gas

CLC NO.： U445.58+5? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）15-204-03

1 引言

現(xiàn)有發(fā)動機(jī)涂裝線在添加有機(jī)廢氣處理裝置的過程中，發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)較大的細(xì)節(jié)分支。經(jīng)綜合評估方案，對部分細(xì)節(jié)進(jìn)行了反復(fù)論證，選擇了相對合適的優(yōu)化方向，這將更有利于提高項(xiàng)目的實(shí)際效果，在保證廢氣達(dá)標(biāo)排放的前提下，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性價(jià)比。

2 方案策劃

2.1 當(dāng)前現(xiàn)狀

發(fā)動機(jī)涂裝過程中，有機(jī)廢氣主要來源于噴漆房、烘干室。需要處理的有機(jī)廢氣污染物主要包括：噴漆房作業(yè)過程中高度霧化的漆霧和油漆、烘干過程等揮發(fā)的有機(jī)溶劑。油漆經(jīng)空氣噴槍高度霧化，作業(yè)過程中飄散開來，其成分與原涂料一致。有機(jī)溶劑主要由油漆、清洗溶劑、稀料中揮發(fā)出來，其主要的成分為二甲苯、苯、鄰二甲苯、甲苯等。所以發(fā)動機(jī)涂裝過程中產(chǎn)生的污染廢氣的主要發(fā)生點(diǎn)為噴漆室、流平室、烘干室等。

2.2 方案設(shè)計(jì)

發(fā)動機(jī)涂裝線廢氣處理項(xiàng)目在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，主要是為了噴漆室廢氣的處理，采取的方案為沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮加旋轉(zhuǎn) RTO，廢氣集中收集經(jīng)過轉(zhuǎn)輪濃縮后進(jìn)入RTO燃燒。在設(shè)計(jì)烘干廢氣處理、余熱回收利用、燃料選擇方案時(shí)進(jìn)行了詳細(xì)的論證。

2.3 烘干廢氣處理方案分析

烘干室有機(jī)廢氣廢氣的處理方式有兩種，一是烘房廢氣和涂裝廢氣混合后進(jìn)入轉(zhuǎn)輪吸附濃縮，二是烘房廢氣不進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，而是與轉(zhuǎn)輪濃縮之后的涂裝廢氣混合，單獨(dú)進(jìn)RTO，兩種方式相比，烘房廢氣進(jìn)轉(zhuǎn)輪，RTO 運(yùn)行所需要的天然氣能耗較少，系統(tǒng)運(yùn)行廢消耗天然氣量較低，但是由于烘干室廢氣溫度相對較高，油漆中的有機(jī)溶劑揮發(fā)較多，且烘房廢氣中的漆霧漆渣粘性更高，存在堵塞轉(zhuǎn)輪風(fēng)險(xiǎn)，降低轉(zhuǎn)輪使用壽命，增加轉(zhuǎn)輪的維護(hù)費(fèi)用，因此烘房廢氣是否進(jìn)轉(zhuǎn)輪各有優(yōu)缺點(diǎn)，以下通過系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)的整體經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行權(quán)衡分析。

工藝計(jì)算一般以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的廢氣進(jìn)行核算（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：壓力為 101325Pa，溫度為 273.15K時(shí)的狀態(tài)，簡稱標(biāo)態(tài)）。噴房廢氣工況風(fēng)量 4500m?/h，25℃，折算成標(biāo)況風(fēng)量=144000×273÷（273+25）=131919 Nm?/h，烘房工況風(fēng)量4500m?/h，90℃，折算成標(biāo)況風(fēng)量=4500×273÷（273+90）=3384 Nm?/h。噴房廢氣濃度按照平均值 200mg/m?，烘房廢氣濃度按照 300mg/m?。通過廠家系統(tǒng)計(jì)算，當(dāng)烘房廢氣直接進(jìn)入 RTO，天然氣用量13.7Nm?/h，當(dāng)烘房廢氣和涂裝廢氣混合后進(jìn)入轉(zhuǎn)輪吸附濃縮，天然氣用量9.3 Nm?/h。

通過如上分析，烘房廢氣與噴涂廢氣混合后直接進(jìn)轉(zhuǎn)輪，相比于直接進(jìn)RTO，天然氣節(jié)約 4.4 Nm?/h，對于轉(zhuǎn)輪更換的維護(hù)費(fèi)用，當(dāng)烘房廢氣進(jìn) RTO，轉(zhuǎn)輪實(shí)際使用壽命按照 5 年核算，根據(jù)行業(yè)內(nèi)多個(gè)項(xiàng)目案例經(jīng)驗(yàn)分析，若當(dāng)烘房廢氣與噴涂廢氣混合后進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪實(shí)際使用壽命減半，按照 3 年核算，對比分析十年內(nèi)轉(zhuǎn)輪更換的維護(hù)費(fèi)用和天然氣消耗總費(fèi)用，計(jì)算結(jié)果如下：

根據(jù)上述分析，烘房廢氣進(jìn) RTO，十年運(yùn)維總費(fèi)用低于烘房廢氣與噴涂廢氣混合進(jìn)轉(zhuǎn)輪，因此設(shè)計(jì)方案將烘房廢氣直接通入 RTO，不與涂裝廢氣混合。

2.4 烘房余熱回收利用方案分析

RTO 余熱利用方式一般有兩種，一是當(dāng)廢氣濃度較高時(shí)，RTO 可以滿足自供熱，無需補(bǔ)充天然氣，且有額外熱量可以進(jìn)行回收利用;二是利用RTO出口排空煙氣熱量。針對 RTO 高溫取熱，通過2.3條的分析，當(dāng)有機(jī)廢氣平均濃度為 200mg/m?時(shí)，烘干室廢氣直接進(jìn)入 RTO燃燒，天然氣需要補(bǔ)充13.7m?/h，烘房廢氣與涂裝廢氣混合，RTO 需要消耗 9.3 m?/h 天然氣，因此系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)都需要額外補(bǔ)充天然氣，VOCs 放出的熱量都無法滿足RTO自供熱要求，此時(shí)從RTO高溫取熱，相當(dāng)于利用天然氣直接加熱，而非利用 VOCs 放出的多余熱量，從經(jīng)濟(jì)性角度是不合適的。根據(jù)目前烘干室實(shí)際運(yùn)行情況，將烘房廢氣與轉(zhuǎn)輪脫附廢氣混合后廢氣溫度約71℃，廢氣風(fēng)量 9980Nm?/h，RTO 熱效率為 95%，因此 RTO 出口理論溫度為 800℃-（800℃-71℃）×95%=107℃，且根據(jù)分析，經(jīng)RTO處理后的凈化廢氣出口排空煙氣實(shí)際溫度一般在90～110℃，此溫度滿足客戶烘房溫度需求，此部分煙氣可以直接送至烘房，作為烘房熱風(fēng)熱源，進(jìn)行余熱回用。

2.5 燃料的選擇

RTO燃料可選擇柴油或天然氣，在實(shí)際方案設(shè)計(jì)過程中也進(jìn)行了一系列計(jì)算和分析，??計(jì)算和分析結(jié)果如下：

分析：以廢氣入口濃度 200mg/m3，濃縮20倍，廢氣熱值以9500KCAL/h 進(jìn)行計(jì)算，若是使用柴油作為燃料，必須采用輕質(zhì)柴油并定期對燃燒頭的積碳進(jìn)行清理，此外采用柴油作為燃料可能會造成氮氧化物濃度偏高的情況，需要特別關(guān)注。綜上，同等條件下以天然氣為RTO燃料的方案運(yùn)行成本更低。

3 總結(jié)

發(fā)動機(jī)涂裝線有機(jī)廢氣處理項(xiàng)目廢氣末端含有較多的油漆顆粒物，具有風(fēng)量大濃度低的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用四級干式過濾（預(yù)留活性炭過濾空間）+沸石轉(zhuǎn)輪吸附/脫附+旋轉(zhuǎn)RTO的組合處理工藝，將烘干房廢氣直接通入旋轉(zhuǎn)RTO進(jìn)行處理，項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮性價(jià)比問題，優(yōu)選安全穩(wěn)定的技術(shù)方案，全面把握細(xì)節(jié)，保質(zhì)保量達(dá)成項(xiàng)目目標(biāo)的同時(shí)追求最合理的性價(jià)比，最終實(shí)現(xiàn)廢氣通過沸石轉(zhuǎn)輪+旋轉(zhuǎn)RTO系統(tǒng)處理后經(jīng)煙囪達(dá)標(biāo)排放。