VOCs(VolatileOrganicCompounds)通常指在環(huán)境條件下容易蒸發(fā)或揮發(fā)的有機化合物,在我國被定義為“參與大氣光化學(xué)反應的有機化合物,或者根據規定的方法測量或核算確定的有機化合物。”
VOCs的種類(lèi)和來(lái)源
種類(lèi)VOCs主要包括:非甲烷總烴(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴),含氧有機化合物(醛、酮、醇、醚等),鹵代烴,含氮化合物,含硫化合物等。不僅對人體產(chǎn)生毒害,而且是PM2.5和光化學(xué)煙霧的罪魁禍首,對環(huán)境造成嚴重污染。因此,VOCs治理越來(lái)越受到國家的重視,“十三五”生態(tài)環(huán)境保護規劃明確指出,要在重點(diǎn)行業(yè)及細顆粒物和臭氧污染嚴重的重點(diǎn)地區推進(jìn)揮發(fā)性有機物總量控制,全國排放總量下降10%以上。
來(lái)源VOCs種類(lèi)繁多,成分復雜,來(lái)源廣泛。我國VOCs排放中來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)的排放量占比超過(guò)50%,主要產(chǎn)生于石化、有機化工、表面涂裝、包裝印刷、油漆生產(chǎn)、金屬涂裝、輪胎制造、化纖生產(chǎn)等行業(yè)。
VOCs的處理方法VOCs的兩大處理方法VOCs廢氣處理的方法主要有兩類(lèi):回收法和破壞法?;厥辗ㄊ峭ㄟ^(guò)物理方法,用溫度、壓力、選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來(lái)分離VOCs,達到將有價(jià)值溶劑回收并循環(huán)利用?;厥辗ㄖ饕ㄎ辗?、吸附法、冷凝法及膜分離技術(shù)。由于VOCs往往為多組分,很難回收,因此多數情況下要采用破壞法,即:通過(guò)化學(xué)方法如燃燒法,或生化反應如生化過(guò)濾,將有機物轉變成為CO2和水。破壞法有熱力燃燒法、催化燃燒法、生物降解法等傳統技術(shù)。
VOCs技術(shù)的發(fā)展變遷早用來(lái)處理VOCs的設備是固定床活性碳吸附裝置,可用于治理任何濃度的常溫有機廢氣,但處理低濃度、大風(fēng)量有機廢氣時(shí),設備龐大,不經(jīng)濟。1950年,美國研發(fā)出以天然氣為燃料的直接燃燒技術(shù),用來(lái)處理高溫、高濃度廢氣,但燃料費用很高。為了降低燃料消耗,美國、日本相繼開(kāi)發(fā)出催化燃燒技術(shù)及蓄熱式燃燒技術(shù)(RTO)。20世紀70年代,美國首先將RTO用于VOCs廢氣的凈化工程。隨著(zhù)技術(shù)不斷完善,到20世紀90年代中期,在歐美發(fā)達國家,RTO已普遍應用于VOCs的凈化處理,在VOCs處理市場(chǎng)中占主導地位。
RTO受到國內市場(chǎng)青睞
我國對VOCs的治理幾經(jīng)變遷,從早期的噴淋吸收,到采用活性炭吸附,至2001年開(kāi)始應用燃燒法處理?,F在,RTO作為一種、低能耗、安全的技術(shù),越來(lái)越多地受到國內市場(chǎng)的青睞。
RTO是采用在爐體內填裝高性能蓄熱體,通過(guò)直接熱交換的方式截留燃燒后高溫氣體的熱量,蓄積在蓄熱體中,用來(lái)預熱廢氣,降低對輔助燃料的消耗量,達到節約成本的目的。
RTO的優(yōu)點(diǎn)首先,它的通用性強,可處理的有機廢氣范圍廣泛且去除效率高。其次,熱效率高。此外,操作方便,很少需要維護,使用壽命較長(cháng)。相較吸收法等其他處理方式,雖然RTO一次性投資較大,然而由于上述諸多優(yōu)勢,RTO仍然得到了廣泛應用。
RTO裝置的工作原理通常,蓄熱式焚燒爐由兩個(gè)加固保溫蓄熱槽和一個(gè)燃燒氧化槽構成,蓄熱槽內填有耐高溫的蓄熱陶瓷。廢氣先通過(guò)一側蓄熱槽進(jìn)入燃燒氧化槽。在此過(guò)程中,當廢氣經(jīng)過(guò)蓄熱槽時(shí),高溫蓄熱陶瓷會(huì )預熱廢氣,并將溫度升高后的廢氣導入燃燒氧化槽。在燃燒氧化槽中,廢氣經(jīng)高溫氧化反應后,變?yōu)楦邷馗蓛魵怏w,然后通過(guò)并加熱另一側的蓄熱槽。在下一個(gè)循環(huán)中,通過(guò)切換風(fēng)門(mén)改變廢氣進(jìn)出焚燒爐的方向,出口端蓄熱槽改為廢氣入口端來(lái)預熱廢氣。通過(guò)雙切風(fēng)門(mén)周期性地切換廢氣進(jìn)出方向,可使整個(gè)系統的熱回收效率保持率。
RTO作為眾多產(chǎn)品中的核心技術(shù),具有高安全性、高去除效率、節能、較低的運行費用、操作容易等特點(diǎn),深受用戶(hù)的歡迎。
從設計到安裝調試的整個(gè)過(guò)程,首先考慮安全性。由于VOCs中含有大量易燃易爆氣體,因此VOCs處理設備的安全性異常重要。在系統設計、材料選擇、控制系統、安裝、調試等各個(gè)環(huán)節都將安全性放在位。例如,根據VOCs廢氣所含氣體的性質(zhì)有針對性地選擇設備所用材料。燃料管道采用雙關(guān)斷設計,控制系統配有火焰強度顯示、高溫控制器、報警、復位、開(kāi)關(guān)機、緊急停機以及無(wú)紙記錄儀。整個(gè)RTO的控制系統有軟硬體聯(lián)鎖,可通過(guò)溫度、壓力等反饋,及時(shí)調節相應聯(lián)動(dòng)器件,有效保障系統安全。
印鐵制罐行業(yè)中的兩片/三片罐生產(chǎn)線(xiàn)的廢氣源來(lái)自涂布、印刷等工序,主要污染因子是二甲苯等VOCs。生產(chǎn)線(xiàn)的烘房和彩印/涂布線(xiàn)排放的廢氣工況分別是高溫廢氣和低溫、低濃度廢氣。
針對烘房的高溫熱風(fēng)廢氣,采用蓄熱式焚燒爐(RTO)與余熱利用裝置來(lái)處理。在RTO中被分解后的干凈氣體通過(guò)煙囪排入大氣之前,會(huì )預先進(jìn)入換熱器將熱風(fēng)送到烘房,供給烘房所需的熱能,并且導入的熱風(fēng)極為干凈不影響產(chǎn)品質(zhì)量。另外,當廢氣中的揮發(fā)性有機物濃度達到一定值(3%~4%爆炸下限,LEL)時(shí),VOCs反應所產(chǎn)生的熱能將會(huì )維持RTO自供熱運轉,而不需要添加額外的輔助燃料,從而大大降低了設備的運行成本及碳排放量。
針對彩印/涂布線(xiàn)的低溫、低濃度廢氣,采用沸石濃縮轉輪與RTO組合來(lái)處理,濃縮轉輪大幅減少了RTO處理的風(fēng)量,縮小了整個(gè)爐體的體積,可降低設備成本投入并減少運行成本。
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