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RC+RTO工藝處理印刷廠廢氣案例
來源:|作者:金瑞 |發(fā)布時間:2021-05-11 |次瀏覽
每個沸石轉(zhuǎn)輪分為吸附區(qū)、冷卻區(qū)、脫附區(qū)三個區(qū)域。先使企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的 VOCs 氣體（風(fēng)量約 108000m3 /h）進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)，其中的 VOCs 組份被吸附凈化后直接通過煙囪高空
項(xiàng)目概況
上海市一區(qū)縣某印刷廠（以下簡稱“企業(yè)”），主要為國內(nèi)外的食品、醫(yī)藥、日化、通訊和服裝等行業(yè)提供復(fù)合包裝材料，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力約 800 噸 /年，主要生產(chǎn)工藝為凹版印刷、干復(fù)。在設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力達(dá)綱的情況下，企業(yè)的揮發(fā)性物（VOCs）產(chǎn)生和排放量約 47.4t/a。完成本文所提的減排工程后，企業(yè) VOCs的總排放量由 47.4t/a 削減至 16.51t/a，總減排量為 30.89t/a，總減排效率為 65.2%，減排效果顯著。
2 處理工藝
對于揮發(fā)性廢氣，目前實(shí)際過程中運(yùn)用比較多、工藝較成熟的處理方式有吸附、冷凝和燃燒這三種。根據(jù)《上海市工業(yè)固定源揮發(fā)性物治理技術(shù)指引》，推薦干復(fù)及凹印工序設(shè)置活性炭冷凝回收或蓄熱式熱氧化技術(shù)對廢氣進(jìn)行處理。企業(yè)產(chǎn)生的廢氣以乙酸乙酯為主，內(nèi)含異丙醇、非甲烷總烴等雜質(zhì)，且產(chǎn)品將用于醫(yī)藥及食品行業(yè)，對使用的溶劑質(zhì)量要求較高，回收的溶劑無法使用，如作為危險廢物處置，運(yùn)營成本過高，故本工程采用沸石濃縮轉(zhuǎn)輪焚化系統(tǒng)處理 VOCs 廢氣，處理工藝為“濃縮吸附（以下簡稱‘RC’）+ 蓄熱式高溫氧化爐（以下簡稱‘RTO’）”。
沸石濃縮轉(zhuǎn)輪焚化系統(tǒng)主要是由沸石轉(zhuǎn)輪串聯(lián)蓄熱式熱氧化爐所組成的高效率廢氣處理系統(tǒng)，先由沸石轉(zhuǎn)輪吸附 VOCs污染物，再將濃縮轉(zhuǎn)輪脫附而出的高濃度廢氣進(jìn)入溫度高于820℃的蓄熱式高溫氧化爐中進(jìn)行氧化分解，燃燒處理后的高溫凈化氣加熱脫附氣以降低能耗。
2.1 RC工藝流程
每個沸石轉(zhuǎn)輪分為吸附區(qū)、冷卻區(qū)、脫附區(qū)三個區(qū)域。先使企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的 VOCs 氣體（風(fēng)量約 108000m3 /h）進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)，其中的 VOCs 組份被吸附凈化后直接通過煙囪高空排放。脫附風(fēng)量應(yīng)為 5~10% 的吸附風(fēng)量，故引入少部分廢氣（風(fēng)量約 7200m3 /h）對轉(zhuǎn)輪分子篩過熱區(qū)冷卻后，與RTO 排放的高溫凈化廢氣換熱至 200℃，再進(jìn)入轉(zhuǎn)輪對已經(jīng)吸附飽和部分進(jìn)行脫附。脫附后氣體進(jìn) RTO 高溫氧化，氧化后氣體進(jìn)換熱器換熱降溫后通過煙囪排放。如此，往復(fù)。
2.2 RTO設(shè)備工藝流程
蓄熱式熱氧化爐有三個蓄熱床，其中一個用于預(yù)加熱，另一個用于蓄熱降溫排氣，還有一個用于吹掃，吹掃可避免蓄熱床換向時產(chǎn)生沖擊排放。廢氣（風(fēng)量約 7200m3/h）進(jìn)入蓄熱室 1 的陶瓷介質(zhì)層（該陶瓷介質(zhì)“貯存”了上一的熱量），陶瓷釋放熱量，溫度降低，而 VOCs 廢氣吸收熱量，溫度升高，隨后以較高的溫度進(jìn)入氧化室。在氧化室中，VOCs廢氣再由燃燒器加熱升溫至設(shè)定的氧化溫度（820℃以上），使其中的 VOCs 成分氧化分解成二氧化碳和水，本工程設(shè)計(jì)停留時間為 1 秒。凈化后的高溫氣體離開氧化室，進(jìn)入降溫蓄熱室 2，釋放熱量，降溫后排出，而蓄熱室 2 吸收大量熱量后升溫（用于下一個加熱廢氣）。凈化后的廢氣先后經(jīng)煙囪排入大氣。同時引小股凈化氣清掃蓄熱室 3。完成后，進(jìn)氣與出氣閥門進(jìn)行一次切換，進(jìn)入下一個，廢氣由蓄熱室 2 進(jìn)入，蓄熱室 3排出。在切換之后，清掃蓄熱室 1，如此交替。
3 處理單元設(shè)計(jì)參數(shù)
3.1 RC設(shè)備
RC 設(shè)備包含了濃縮吸附器、過濾器以及凈化排風(fēng)機(jī)等附件。沸石濃縮轉(zhuǎn)輪的主要成分為高硅鋁比沸石，沸石作為吸附劑，可利用沸石特定孔徑對于污染物具高吸附 / 脫附效率的特性，使原本高風(fēng)量、低濃度的 VOCs 廢氣，經(jīng)沸石濃縮轉(zhuǎn)換成低風(fēng)量、高濃度的 VOCs 廢氣，降低后端廢氣處理設(shè)備一次性投資及運(yùn)行成本。沸石轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)吸附 VOCs 污染物所產(chǎn)生的壓降相當(dāng)?shù)?，可使風(fēng)機(jī)所需之電力減到少。由于處理濃縮后的風(fēng)量為進(jìn)入系統(tǒng)風(fēng)量的 4% 到 20%，因此可相對縮小焚化尺寸，以維持低的燃料成本，濃縮倍率介于 8 到 25 倍之間時，本工程選取 15 倍濃縮率。運(yùn)行參數(shù)如表 1 所示。
3.2 RTO設(shè)備
RTO 設(shè)備包括了 RTO 爐體、爐體內(nèi)保溫材料、陶瓷蓄熱體、燃燒系統(tǒng)和脫臭風(fēng)機(jī)等附件。運(yùn)行參數(shù)如表 2 所示。
4 技術(shù)可行性論證
根據(jù)《上海市工業(yè)固定源揮發(fā)性物治理技術(shù)指引》，蓄熱式熱氧化爐可使用于高 VOCs 濃度約 10g/Nm3 場合，各污染物濃度不宜達(dá)到爆炸下限的 25% 或 50%，顆粒物濃度不大于35mg/m3 或在檢修期間可以地顆粒物。企業(yè)產(chǎn)生的廢氣為 47.4t/a，收集效率約 70%，企業(yè)
系統(tǒng)總風(fēng)量為 108000m3 /h，全年工作時間為 6000 小時，混合廢氣進(jìn)口濃度的 VOCs 濃度為 53.20mg/m3 ，經(jīng)一套轉(zhuǎn)輪吸附，吸附效率為 95%，大部分廢氣直接排放至煙囪，煙囪高度大于15m，小部分廢氣 7200m3 /h 進(jìn)轉(zhuǎn)輪對已經(jīng)吸附飽和部分進(jìn)行解析后進(jìn) RTO 高溫氧化，則經(jīng)濃縮后的污染物濃度約為732.2mg/m3。
本工程廢氣濃縮后高 VOCs 濃度≤ 10g/Nm3 ，且未達(dá)到爆炸下限的 25%，此外企業(yè)生產(chǎn)中不包含噴漆、噴塑等產(chǎn)生大量顆粒物的工藝，故設(shè)備運(yùn)行且合理。
5 設(shè)備調(diào)試及運(yùn)行效果
廢氣治理設(shè)施風(fēng)機(jī)由變頻器控制，根據(jù)入口壓力參數(shù)自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)頻率，以適應(yīng)不同的廢氣運(yùn)行工況，風(fēng)機(jī)兩側(cè)設(shè)置壓差計(jì)，可對風(fēng)機(jī)故障及時報警。燃燒器采用進(jìn)口比例調(diào)節(jié)燃?xì)馊紵?，?dāng) VOCs 廢氣濃度波動時，可自動調(diào)節(jié)燃?xì)庋a(bǔ)燃量，穩(wěn)定氧化室溫度，實(shí)現(xiàn) RTO 連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。在轉(zhuǎn)輪入口處配置溫濕度儀，對廢氣濕度進(jìn)行監(jiān)控，相對濕度低于 70% 時可確保轉(zhuǎn)輪的吸附效率。企業(yè)配置 1 個 VOCs 在線檢測儀（PID），對脫附后高濃度 VOCs 廢氣的濃度進(jìn)行監(jiān)控，以保證系統(tǒng)的性。同時企業(yè)配備兩名技術(shù)人員對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控及操作。經(jīng)三方檢測，企業(yè) VOCs 排氣筒處乙酸酯類、異丙醇、非甲烷總烴的濃度和速率均可符合上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/933-2015）、《印刷業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/872-2015）相關(guān)排放限值，達(dá)標(biāo)排放。
主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
企業(yè)完成此套 VOCs 減排工程的投資費(fèi)用共計(jì) 493.4萬元；年費(fèi)用包括設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用、日常監(jiān)測費(fèi)用，共計(jì) 35.1 萬元。
結(jié)論
采用“濃縮吸附（RC）+ 蓄熱式高溫氧化爐（RTO）”工藝處理印刷行業(yè)廢氣，排放口的各項(xiàng)廢氣污染可以做到達(dá)標(biāo)排放，減排效果顯著，技術(shù)上具有可行性。蓄熱式燃燒技術(shù)熱利用效率較高，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用相對較低，經(jīng)濟(jì)上具備可行性。
采用“濃縮吸附（RC）+ 蓄熱式高溫氧化爐（RTO）”工藝處理印刷行業(yè)廢氣，排放口的各項(xiàng)廢氣污染可以做到達(dá)標(biāo)排放，減排效果顯著，技術(shù)上具有可行性。蓄熱式燃燒技術(shù)熱利用效率較高，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用相對較低，經(jīng)濟(jì)上具備可行性。
