Die Schadstoffemissionen sind hauptsächlich Farbnebel und organische Lösungsmittel, die beim Sprühen von Farbe entstehen, sowie organische Lösungsmittel, die beim Trocknen verflüchtigt werden. Farbnebel entsteht hauptsächlich beim Sprühen von Lösungsmitteln und ist abhängig von der verwendeten Farbe. Organische Lösungsmittel entstehen hauptsächlich aus den Lösungs- und Verdünnungsmitteln bei der Lackierung. Die meisten davon sind flüchtige Emissionen, und ihre Hauptschadstoffe sind Xylol, Benzol, Toluol usw. Daher sind die Hauptquellen der schädlichen Abgase bei der Lackierung die Lackier- und Trockenräume.
1. Abgasbehandlungsmethode der Automobilproduktionslinie
1.1 Behandlungsschema des organischen Abgases im Trocknungsprozess
Das aus der Elektrophorese, der Mittelbeschichtung und der Oberflächenbeschichtung austretende Gas gehört zu den Abgasen mit hoher Temperatur und hoher Konzentration, die für die Verbrennung geeignet sind. Zu den derzeit im Trocknungsprozess gängigen Abgasbehandlungsmaßnahmen gehören: regenerative thermische Oxidationstechnologie (RTO), regenerative katalytische Verbrennungstechnologie (RCO) und thermische Verbrennungssysteme mit TNV-Rückgewinnung
1.1.1 Wärmespeicher-Thermooxidationstechnologie (RTO)
Der thermische Oxidator (Regenerative Thermal Oxidizer, RTO) ist ein energiesparendes, umweltfreundliches Gerät zur Behandlung flüchtiger organischer Abgase mittlerer und niedriger Konzentration. Geeignet für hohe Volumen und niedrige Konzentrationen, geeignet für organische Abgaskonzentrationen zwischen 100 ppm und 20.000 ppm. Die Betriebskosten sind niedrig. Bei Konzentrationen über 450 ppm muss kein zusätzlicher Brennstoff zugeführt werden. Die Reinigungsrate ist hoch. Die Reinigungsrate eines Zweibett-RTO kann über 98 % und eines Dreibett-RTO über 99 % erreichen. Es entstehen keine Sekundärverschmutzungen wie NOX. Die Steuerung ist automatisch, die Bedienung einfach und die Sicherheit hoch.
Die regenerative Wärmeoxidationsanlage verwendet die thermische Oxidationsmethode zur Behandlung von organischen Abgasen mittlerer und niedriger Konzentration. Der keramische Wärmespeicherbett-Wärmetauscher dient zur Wärmerückgewinnung. Sie besteht aus einem keramischen Wärmespeicherbett, einem automatischen Regelventil, einer Brennkammer und einem Steuerungssystem. Die Hauptmerkmale sind: Das automatische Regelventil am Boden des Wärmespeicherbetts ist jeweils mit dem Hauptansaug- und dem Hauptabgasrohr verbunden. Das Wärmespeicherbett speichert die in das Wärmespeicherbett eintretenden organischen Abgase durch Vorwärmen mit keramischem Wärmespeichermaterial, um Wärme aufzunehmen und abzugeben. Die auf eine bestimmte Temperatur (760 °C) vorgewärmten organischen Abgase werden bei der Verbrennung in der Brennkammer zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert und gereinigt. Die typische Hauptstruktur einer Zweibett-RTO besteht aus einer Brennkammer, zwei keramischen Füllbetten und vier Schaltventilen. Der regenerative keramische Füllbett-Wärmetauscher der Anlage ermöglicht eine maximale Wärmerückgewinnung von über 95 %. Bei der Behandlung organischer Abgase wird kein oder nur wenig Brennstoff verbraucht.
Vorteile: Bei hohem Durchfluss und geringer Konzentration organischer Abgase sind die Betriebskosten sehr niedrig.
Nachteile: Hohe Einmalinvestition, hohe Verbrennungstemperatur, nicht geeignet für die Behandlung von hochkonzentriertem organischem Abgas, viele bewegliche Teile, höherer Wartungsaufwand.
1.1.2 Thermisch-katalytische Verbrennungstechnologie (RCO)
Die regenerative katalytische Verbrennungsanlage (Regenerative Catalytic Oxidizer RCO) wird direkt zur Reinigung organischer Abgase mittlerer und hoher Konzentration (1000 mg/m³ – 10000 mg/m³) eingesetzt. Die RCO-Behandlungstechnologie eignet sich besonders für hohe Anforderungen an die Wärmerückgewinnungsrate, ist aber auch für die gleiche Produktionslinie geeignet, da sich die Abgaszusammensetzung aufgrund unterschiedlicher Produkte häufig ändert oder die Abgaskonzentration stark schwankt. Sie eignet sich insbesondere für die Wärmerückgewinnung in Unternehmen oder die Abgasbehandlung von Trocknungsleitungen. Die zurückgewonnene Energie kann zur Trocknung der Hauptleitung genutzt werden, um Energie zu sparen.
Die regenerative katalytische Verbrennungstechnologie ist eine typische Gas-Feststoff-Phasenreaktion, die eine intensive Oxidation reaktiver Sauerstoffspezies darstellt. Bei der katalytischen Oxidation reichern sich durch die Adsorption an der Katalysatoroberfläche die Reaktantenmoleküle an. Die Wirkung des Katalysators, die Aktivierungsenergie zu reduzieren, beschleunigt die Oxidationsreaktion und verbessert deren Geschwindigkeit. Unter Einwirkung eines spezifischen Katalysators verbrennt organisches Material bei niedrigen Ausgangstemperaturen (250–300 °C) ohne Oxidation. Dabei zersetzt es sich in Kohlendioxid und Wasser und setzt eine große Menge Wärmeenergie frei.
Die RCO-Anlage besteht im Wesentlichen aus dem Ofenkörper, dem katalytischen Wärmespeicher, dem Verbrennungssystem, der automatischen Steuerung, dem automatischen Ventil und mehreren weiteren Systemen. Im industriellen Produktionsprozess gelangt das austretende organische Abgas über das Saugzuggebläse in das Drehventil der Anlage, wo Einlass- und Auslassgas vollständig getrennt werden. Durch die Speicherung und den Wärmeaustausch des Gases wird die durch die katalytische Oxidation der katalytischen Schicht eingestellte Temperatur nahezu erreicht. Das Abgas erwärmt sich im Heizbereich (elektrisch oder mit Erdgas) weiter und bleibt auf der eingestellten Temperatur. Es gelangt in die katalytische Schicht, um die katalytische Oxidationsreaktion abzuschließen. Dabei entstehen Kohlendioxid und Wasser, wobei eine große Menge Wärmeenergie freigesetzt wird, um den gewünschten Behandlungseffekt zu erzielen. Das durch die Oxidation katalysierte Gas gelangt in die Keramikschicht 2, und die Wärmeenergie wird über das Drehventil an die Atmosphäre abgegeben. Nach der Reinigung ist die Abgastemperatur nur geringfügig höher als vor der Abgasbehandlung. Das System arbeitet kontinuierlich und schaltet automatisch. Durch die rotierende Ventilarbeit durchlaufen alle keramischen Füllschichten die Zyklusschritte Heizen, Kühlen und Reinigen und die Wärmeenergie kann zurückgewonnen werden.
Vorteile: einfacher Prozessablauf, kompakte Ausrüstung, zuverlässiger Betrieb; hohe Reinigungseffizienz, im Allgemeinen über 98 %; niedrige Verbrennungstemperatur; geringe Einweginvestition, niedrige Betriebskosten, Wärmerückgewinnungseffizienz kann im Allgemeinen mehr als 85 % erreichen; der gesamte Prozess ohne Abwasserproduktion, der Reinigungsprozess erzeugt keine sekundäre NOX-Verschmutzung; RCO-Reinigungsausrüstung kann mit dem Trockenraum verwendet werden, das gereinigte Gas kann direkt im Trockenraum wiederverwendet werden, um Energie zu sparen und die Emissionen zu reduzieren;
Nachteile: Die katalytische Verbrennungsvorrichtung eignet sich nur zur Behandlung von organischem Abgas mit niedrigem Siedepunkt und niedrigem Aschegehalt. Für die Abgasbehandlung von klebrigen Substanzen wie öligem Rauch ist sie nicht geeignet und der Katalysator könnte vergiftet werden. Die Konzentration des organischen Abgases liegt unter 20 %.
1.1.3TNV Recycling-Thermoverbrennungssystem
Bei der thermischen Nachverbrennung (TNV) wird Abgas mit organischen Lösungsmitteln durch direkte Verbrennung von Gas oder Brennstoff erhitzt. Bei hohen Temperaturen zersetzen sich die Moleküle des organischen Lösungsmittels durch Oxidation in Kohlendioxid und Wasser. Das heiße Abgas wird durch einen mehrstufigen Wärmeübertragungsapparat erwärmt. Der Produktionsprozess benötigt Luft oder Warmwasser. Die Wärmeenergie der organischen Abgase wird vollständig recycelt und der Energieverbrauch des gesamten Systems gesenkt. Daher ist das TNV-System eine effiziente und ideale Methode zur Behandlung von Abgasen mit organischen Lösungsmitteln, wenn der Produktionsprozess viel Wärmeenergie benötigt. Für neue Produktionslinien für elektrophoretische Lackierung wird im Allgemeinen das thermische Nachverbrennungssystem TNV eingesetzt.
Das TNV-System besteht aus drei Teilen: Abgasvorwärm- und Verbrennungssystem, Umluftheizung und Frischluft-Wärmetauschersystem. Die Abgasverbrennungs-Zentralheizung ist das Herzstück des TNV-Systems und besteht aus Ofenkörper, Brennkammer, Wärmetauscher, Brenner und Hauptabgasregelventil. Der Arbeitsablauf ist wie folgt: Ein Hochdruckventilator leitet organische Abgase aus dem Trockenraum, nach der Vorwärmung durch den in der Abgasverbrennungs-Zentralheizung integrierten Wärmetauscher, in die Brennkammer und anschließend durch den Brenner bei hoher Temperatur (ca. 750 °C) zur oxidativen Zersetzung der organischen Abgase, die in Kohlendioxid und Wasser zerlegt werden. Das erzeugte Hochtemperatur-Abgas wird durch den Wärmetauscher und das Hauptabgasrohr in den Ofen abgeleitet. Das abgeleitete Abgas erwärmt die Umluft im Trockenraum und stellt die benötigte Wärmeenergie für den Trockenraum bereit. Am Ende des Systems befindet sich eine Frischluft-Wärmeübertragungsvorrichtung, um die Abwärme des Systems für die endgültige Verwertung zurückzugewinnen. Die durch den Trockenraum ergänzte Frischluft wird mit Rauchgas erhitzt und dann in den Trockenraum geleitet. Darüber hinaus befindet sich an der Hauptabgasleitung ein elektrisches Regelventil, mit dem die Rauchgastemperatur am Auslass des Geräts eingestellt werden kann. Die endgültige Abgastemperatur kann auf etwa 160 ° C geregelt werden.
Zu den Merkmalen der Zentralheizungsanlage zur Abgasverbrennung gehören: Die Verweilzeit des organischen Abgases in der Brennkammer beträgt 1 bis 2 Sekunden; die Zersetzungsrate des organischen Abgases liegt bei über 99 %, die Wärmerückgewinnungsrate kann 76 % erreichen und das Anpassungsverhältnis der Brennerleistung kann 26 ∶ 1 bis 40 ∶ 1 erreichen.
Nachteile: Bei der Behandlung von organischem Abgas mit geringer Konzentration sind die Betriebskosten höher; der Rohrwärmetauscher ist nur im Dauerbetrieb und hat eine lange Lebensdauer.
1.2 Behandlungsschema für organische Abgase im Spritzlackierraum und im Trockenraum
Das aus dem Lackierraum und dem Trockenraum austretende Gas weist eine niedrige Konzentration, einen hohen Durchfluss und Raumtemperatur auf und enthält hauptsächlich aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkoholether und organische Esterlösungsmittel. Derzeit sind im Ausland ausgereiftere Methoden üblich: die Konzentration organischer Abgase zur Reduzierung der Gesamtmenge organischer Abgase, die Adsorption niedriger Konzentrationen von Lackierabgasen bei Raumtemperatur durch Adsorption mit der ersten Adsorptionsmethode (Aktivkohle oder Zeolith als Adsorptionsmittel), die Gasstrippung bei hohen Temperaturen, die Konzentration der Abgase durch katalytische Verbrennung oder eine regenerative thermische Verbrennung.
1.2.1 Aktivkohle-Adsorptions-, Desorptions- und Reinigungsgerät
Durch die Verwendung von Aktivkohle in Wabenform als Adsorptionsmittel werden die Prinzipien der Adsorptionsreinigung, Desorptionsregeneration, Konzentration flüchtiger organischer Verbindungen und katalytischer Verbrennung kombiniert. Durch die Adsorption von Aktivkohle in Wabenform wird die Luftreinigung durch ein hohes Luftvolumen und eine niedrige Konzentration organischer Abgase erreicht. Wenn die Aktivkohle gesättigt ist und anschließend mit heißer Luft regeneriert wird, wird die desorbierte konzentrierte organische Substanz zur katalytischen Verbrennung in das katalytische Verbrennungsbett geleitet. Die organische Substanz wird zu unschädlichem Kohlendioxid und Wasser oxidiert. Die verbrannten heißen Abgase erhitzen die kalte Luft über einen Wärmetauscher. Nach dem Wärmeaustausch wird ein Teil des Kühlgases freigesetzt, das zur Desorptionsregeneration der Aktivkohle in Wabenform dient, um die Abwärmenutzung und Energieeinsparung zu erreichen. Das gesamte Gerät besteht aus Vorfilter, Adsorptionsbett, katalytischem Verbrennungsbett, Flammschutz, zugehörigem Ventilator, Ventil usw.
Die Adsorptions-/Desorptionsreinigungsvorrichtung für Aktivkohle basiert auf den beiden Grundprinzipien Adsorption und katalytische Verbrennung. Dabei wird ein doppelter Gasweg kontinuierlich genutzt. Eine katalytische Brennkammer und zwei Adsorptionsbetten werden abwechselnd verwendet. Zuerst wird das organische Abgas an der Aktivkohle adsorbiert. Bei schneller Sättigung wird die Adsorption gestoppt. Anschließend wird die organische Substanz mithilfe eines Heißluftstroms von der Aktivkohle entfernt, um die Aktivkohle zu regenerieren. Die organische Substanz wird konzentriert (Konzentration um ein Dutzend Mal höher als die ursprüngliche) und in die katalytische Brennkammer geleitet, wo sie bei katalytischer Verbrennung zu Kohlendioxid und Wasserdampf verbrennt. Wenn die Konzentration des organischen Abgases 2000 ppm erreicht, kann das organische Abgas im katalytischen Bett ohne externe Heizung eine spontane Verbrennung aufrechterhalten. Ein Teil des Verbrennungsabgases wird in die Atmosphäre abgegeben, der größte Teil wird zur Regeneration der Aktivkohle in das Adsorptionsbett geleitet. Dadurch wird die für die Verbrennung und Adsorption erforderliche Wärmeenergie gedeckt und Energie gespart. Nach der Regeneration kann die nächste Adsorption erfolgen. Bei der Desorption kann der Reinigungsvorgang durch ein weiteres Adsorptionsbett durchgeführt werden, das sowohl für den kontinuierlichen Betrieb als auch für den intermittierenden Betrieb geeignet ist.
Technische Leistung und Eigenschaften: stabile Leistung, einfache Struktur, sicher und zuverlässig, energiesparend und arbeitssparend, keine Sekundärverschmutzung. Das Gerät hat eine kleine Fläche und ein geringes Gewicht. Sehr gut geeignet für den Einsatz in großen Mengen. Das Aktivkohlebett, das organische Abgase adsorbiert, nutzt das Abgas nach der katalytischen Verbrennung zur Strippungsregeneration. Das Strippgas wird zur Reinigung ohne externe Energie in die katalytische Brennkammer geleitet, was einen erheblichen Energiespareffekt bewirkt. Der Nachteil ist, dass Aktivkohle kurz ist und die Betriebskosten hoch sind.
1.2.2 Adsorptions-Desorptionsreinigungsgerät mit Zeolith-Transferrad
Die Hauptbestandteile von Zeolith sind Silizium und Aluminium. Sie verfügen über Adsorptionskapazität und können als Adsorbent verwendet werden. Zeolith-Läufer nutzen die Eigenschaften der spezifischen Öffnung von Zeolith mit Adsorptions- und Desorptionskapazität für organische Schadstoffe, um VOC-Abgase mit niedriger und hoher Konzentration zu entfernen und so die Betriebskosten der Endbehandlungsanlage zu senken. Die Geräteeigenschaften eignen sich für die Behandlung von großen Durchflüssen und niedrigen Konzentrationen, die eine Vielzahl organischer Komponenten enthalten. Der Nachteil ist die hohe Anfangsinvestition.
Ein Adsorptions- und Reinigungsgerät mit Zeolithkanal ist ein Gasreinigungsgerät, das kontinuierlich Adsorption und Desorption durchführen kann. Die beiden Seiten des Zeolithrads sind durch eine spezielle Dichtung in drei Bereiche unterteilt: Adsorptionsbereich, Desorptionsbereich (Regeneration) und Kühlbereich. Das System arbeitet wie folgt: Das rotierende Zeolithrad rotiert kontinuierlich mit niedriger Geschwindigkeit und zirkuliert durch den Adsorptionsbereich, Desorptionsbereich (Regeneration) und Kühlbereich. Wenn Abgase mit geringer Konzentration und geringem Volumen kontinuierlich durch den Adsorptionsbereich des Kanals strömen, werden die im Abgas enthaltenen VOC vom Zeolith des rotierenden Rads adsorbiert und nach der Adsorption und Reinigung direkt emittiert. Die vom Rad adsorbierten organischen Lösungsmittel werden durch die Rotation des Rads in die Desorptionszone (Regeneration) geleitet. Anschließend wird mit einer geringen Luftmenge kontinuierlich erwärmte Luft durch den Desorptionsbereich geleitet. Die am Rad adsorbierten VOC werden in der Desorptionszone regeneriert. Das VOC-Abgas wird zusammen mit der heißen Luft abgeführt. Das Rad im Kühlbereich kann zur Kühlung erneut adsorbiert werden. Durch die konstante Drehung des rotierenden Rades werden Adsorptions-, Desorptions- und Kühlzyklen durchgeführt, um einen kontinuierlichen und stabilen Betrieb der Abgasbehandlung sicherzustellen.
Der Zeolith-Rohrverdichter ist im Wesentlichen ein Konzentrator, der das Abgas mit organischen Lösungsmitteln in zwei Teile aufspaltet: saubere Luft, die direkt abgeführt werden kann, und recycelte Luft mit einer hohen Konzentration an organischen Lösungsmitteln. Die saubere Luft kann direkt abgeführt und in die lackierte Klimaanlage zurückgeführt werden. Die hohe Konzentration an VOC-Gas beträgt etwa das Zehnfache der VOC-Konzentration vor Eintritt in das System. Das konzentrierte Gas wird durch Hochtemperaturverbrennung in einem TNV-Rückgewinnungssystem (oder einer anderen Anlage) behandelt. Die bei der Verbrennung erzeugte Wärme wird zum Heizen des Trockenraums bzw. zum Strippen des Zeoliths verwendet. Die Wärmeenergie wird vollständig genutzt, um Energie zu sparen und Emissionen zu reduzieren.
Technische Leistung und Eigenschaften: einfache Struktur, leichte Wartung, lange Lebensdauer; hohe Absorptions- und Strippeffizienz, wandelt das ursprüngliche Abgas mit hohem Windvolumen und niedriger VOC-Konzentration in Abgas mit niedrigem Luftvolumen und hoher Konzentration um, reduziert die Kosten der Endbehandlungsanlage; extrem niedriger Druckabfall, kann den Stromverbrauch erheblich senken; Gesamtsystemvorbereitung und modulares Design mit minimalem Platzbedarf und bietet einen kontinuierlichen und unbemannten Steuerungsmodus; es kann den nationalen Emissionsstandard erfüllen; das Adsorptionsmittel verwendet nicht brennbares Zeolith, die Verwendung ist sicherer; der Nachteil ist eine einmalige Investition mit hohen Kosten.
Beitragszeit: 03.01.2023
