Die Schadstoffemissionen sind hauptsächlich Farbnebel und organische Lösungsmittel, die beim Sprühen von Farbe entstehen, sowie organische Lösungsmittel, die beim Trocknen verdunsten. 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. Sie sind meist flüchtige Emissionen, deren Hauptschadstoffe Xylol, Benzol, Toluol usw. sind. Daher sind die Hauptquellen der schädlichen Abgase beim Lackieren die Lackierräume, Trockenräume und Trockenkammern.
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 sich für die Verbrennung eignen. Zu den derzeit im Trocknungsprozess gängigen Abgasbehandlungsmaßnahmen gehören: Regenerative thermische Oxidationstechnologie (RTO), Regenerative katalytische Verbrennungstechnologie (RCO) und TNV-Rückgewinnungs-Thermolysesysteme.
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, insbesondere für organische Abgaskonzentrationen zwischen 100 ppm und 20.000 ppm. Die Betriebskosten sind niedrig. Bei Konzentrationen über 450 ppm benötigt der RTO keinen zusätzlichen Brennstoff. Die Reinigungsrate ist hoch: Die Reinigungsrate eines Zweibett-RTO kann über 98 % und die 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 behandelt organische Abgase mittlerer und niedriger Konzentration mittels thermischer Oxidation. Der keramische Wärmespeicher dient der Wärmerückgewinnung. Sie besteht aus einem keramischen Wärmespeicher, einem automatischen Regelventil, einer Brennkammer und einem Steuerungssystem. Die Hauptmerkmale sind: Das automatische Regelventil am Boden des Wärmespeichers ist mit der Hauptansaug- bzw. der Hauptabgasleitung verbunden. Die Speicherung erfolgt durch Vorwärmen der einströmenden organischen Abgase mit keramischem Wärmespeichermaterial, das Wärme absorbiert und abgibt. Die auf eine Temperatur von 760 °C vorgewärmten organischen Abgase werden in der Brennkammer zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert und gereinigt. Die typische Zweibett-RTO-Hauptstruktur besteht aus einer Brennkammer, zwei keramischen Füllbetten und vier Schaltventilen. Der regenerative keramische Füllbettwärmetauscher 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 Konzentrationen (1000 mg/m³–10.000 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 von Unternehmen oder die Abgasbehandlung von Trocknungsleitungen. Die Energierückgewinnung kann zur Trocknung der Hauptleitung genutzt werden, um Energie zu sparen.
Die regenerative katalytische Verbrennungstechnologie ist eine typische Gas-Feststoff-Phase-Reaktion, 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. Ein- und Austrittsgas werden durch das Drehventil vollständig getrennt. 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, wodurch 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 in 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 erzeugt kein Abwasser, 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 verringern;
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) werden Abgase mit organischen Lösungsmitteln direkt mit Gas oder Brennstoff verbrannt. Bei hohen Temperaturen zersetzen sich die organischen Lösungsmittelmoleküle oxidativ in Kohlendioxid und Wasser. Das heiße Abgas wird durch mehrstufige Wärmeübertragungsgeräte erwärmt. Der Produktionsprozess benötigt Luft oder Warmwasser. Die oxidative Zersetzung der organischen Abgaswärmeenergie wird vollständig recycelt, wodurch der Energieverbrauch des gesamten Systems reduziert wird. Daher ist das TNV-System eine effiziente und ideale Methode zur Behandlung von Abgasen mit organischen Lösungsmitteln, wenn der Produktionsprozess viel Wärmeenergie benötigt. Für die neue Produktionslinie für elektrophoretische Lackierung wird üblicherweise das TNV-Wiederherstellungssystem 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 Rauchgas erwärmt die Umluft im Trockenraum und stellt die benötigte Heizenergie 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 erwärmt 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 vor allem aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkoholether und organische Esterlösungsmittel. Derzeit sind ausgereiftere Methoden im Ausland üblich: die Konzentration organischer Abgase zur Reduzierung der Gesamtmenge an organischen Abgasen, die Adsorption niedriger Konzentrationen von Lackierabgasen bei Raumtemperatur durch Adsorption mit Aktivkohle oder Zeolith, die Gasstrippung bei hohen Temperaturen, die Konzentration der Abgase durch katalytische Verbrennung oder regenerative thermische Verbrennung.
1.2.1 Aktivkohle-Adsorptions-, Desorptions- und Reinigungsgerät
Durch die Verwendung von Aktivkohle in Wabenstruktur als Adsorptionsmittel werden die Prinzipien der Adsorptionsreinigung, Desorptionsregeneration, VOC-Konzentration und katalytischen Verbrennung kombiniert. Durch die Adsorption von Aktivkohle in Wabenstruktur wird die Luftreinigung durch ein hohes Luftvolumen und eine niedrige Konzentration organischer Abgase erreicht. Wenn die Aktivkohle gesättigt ist und anschließend mit Heißluft regeneriert wird, werden die desorbierten konzentrierten organischen Stoffe zur katalytischen Verbrennung in das katalytische Verbrennungsbett geleitet. Die organischen Stoffe werden 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 emittiert, das zur Desorptionsregeneration der Aktivkohle in Wabenstruktur dient, um Abwärme zu nutzen und Energie zu sparen. 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. Sie arbeitet im Dauerbetrieb mit einem doppelten Gasweg, einer katalytischen Brennkammer und zwei Adsorptionsbetten, die abwechselnd genutzt werden. Zuerst wird das organische Abgas an der Aktivkohle adsorbiert. Bei schneller Sättigung wird die Adsorption gestoppt, und dann 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 katalytisch 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 abgeleitet, und 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 Adsorptionsanlage eingeschaltet werden. 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 Konstruktion, sicher und zuverlässig, energiesparend und arbeitssparend, keine Sekundärverschmutzung. Das Gerät ist kleinflächig und leicht. Es eignet sich sehr gut für den Einsatz in großen Mengen. Das Aktivkohlebett, das organische Abgase adsorbiert, nutzt das Abgas nach der katalytischen Verbrennung zur Stripp-Regeneration. Das Strippgas wird zur Reinigung ohne externe Energie in die katalytische Brennkammer geleitet, was einen erheblichen Energiespareffekt bewirkt. Der Nachteil ist die kurze Lebensdauer der Aktivkohle und die hohen Betriebskosten.
1.2.2 Adsorptions-Desorptionsreinigungsgerät mit Zeolith-Transferrad
Zeolith besteht aus Silizium und Aluminium und verfügt über Adsorptionskapazität. Zeolith-Läufer nutzen die Eigenschaften der spezifischen Zeolith-Öffnung mit Adsorptions- und Desorptionskapazität für organische Schadstoffe, um VOC-Abgase mit niedriger und hoher Konzentration zu entfernen und so die Betriebskosten der Nachbehandlungsanlage zu senken. Die Geräteeigenschaften eignen sich für die Behandlung von großen Durchflüssen und niedrigen Konzentrationen mit verschiedenen organischen Komponenten. 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 flüchtigen organischen Verbindungen (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 kleinen Luftmenge kontinuierlich erwärmte Luft durch den Desorptionsbereich geleitet. Die am Rad adsorbierten flüchtigen organischen Verbindungen (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 ständige 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. Das Abgas mit organischen Lösungsmitteln wird in zwei Teile aufgeteilt: 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 flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) beträgt etwa das Zehnfache der VOC-Konzentration vor Eintritt in das System. Das konzentrierte Gas wird durch Hochtemperaturverbrennung in einer TNV-Wiederherstellungsanlage (oder einer anderen Anlage) behandelt. Die durch die Verbrennung erzeugte Wärme wird zur Beheizung des Trockenraums bzw. zur Zeolith-Strippung genutzt. Die Wärmeenergie wird vollständig genutzt, um Energie zu sparen und Emissionen zu reduzieren.
Technische Leistung und Merkmale: einfache Struktur, leichte Wartung, lange Lebensdauer; hohe Absorptions- und Strippleistung, wandelt das ursprüngliche Abgas mit hohem Windvolumen und niedriger VOC-Konzentration in Abgas mit niedrigem Luftvolumen und hoher Konzentration um, wodurch die Kosten für die Endbehandlungsanlage gesenkt werden; extrem geringer Druckabfall, wodurch der Stromverbrauch erheblich gesenkt werden kann; Gesamtsystemvorbereitung und modulares Design mit minimalem Platzbedarf und Bereitstellung eines 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
