Os poluentes descarregados são principalmente: névoa de tinta e solventes orgânicos produzidos pela tinta spray, e solventes orgânicos produzidos durante a volatilização da tinta seca. A névoa de tinta provém principalmente da parte do revestimento com solvente na pulverização a ar, e sua composição é consistente com o revestimento utilizado. Os solventes orgânicos provêm principalmente dos solventes e diluentes utilizados no processo de revestimento, sendo a maioria deles emissões voláteis, e seus principais poluentes são xileno, benzeno, tolueno, etc. Portanto, as principais fontes de gases residuais nocivos descarregados no revestimento são as salas de pintura por spray, as salas de secagem e as salas de secagem.
1. Método de tratamento de gases residuais da linha de produção de automóveis
1.1 Esquema de tratamento do gás residual orgânico no processo de secagem
O gás descarregado da sala de secagem por eletroforese, revestimento de meio e revestimento de superfície pertence ao gás residual de alta temperatura e alta concentração, sendo adequado para o método de incineração. Atualmente, as medidas de tratamento de gases residuais comumente utilizadas no processo de secagem incluem: tecnologia de oxidação térmica regenerativa (RTO), tecnologia de combustão catalítica regenerativa (RCO) e sistema de incineração térmica com recuperação de TNV.
1.1.1 Tecnologia de oxidação térmica (RTO) do tipo armazenamento térmico
O oxidador térmico (Oxidador Térmico Regenerativo, RTO) é um dispositivo de proteção ambiental com economia de energia para o tratamento de gases residuais orgânicos voláteis de média e baixa concentração. Adequado para alto volume e baixa concentração, adequado para concentrações de gases residuais orgânicos entre 100 ppm e 20.000 ppm. O custo operacional é baixo e, quando a concentração de gases residuais orgânicos está acima de 450 ppm, o dispositivo RTO não precisa adicionar combustível auxiliar; a taxa de purificação é alta, com RTO de dois leitos podendo atingir mais de 98%, e RTO de três leitos podendo atingir mais de 99%, sem poluição secundária, como NOx; controle automático, operação simples; alta segurança.
O dispositivo de oxidação térmica regenerativa adota o método de oxidação térmica para tratar a concentração média e baixa de gás residual orgânico, e o trocador de calor de leito de armazenamento de calor cerâmico é usado para recuperar o calor. É composto por leito de armazenamento de calor cerâmico, válvula de controle automática, câmara de combustão e sistema de controle. As principais características são: a válvula de controle automática na parte inferior do leito de armazenamento de calor é conectada com o tubo principal de admissão e o tubo principal de exaustão, respectivamente, e o leito de armazenamento de calor é armazenado por pré-aquecimento do gás residual orgânico que entra no leito de armazenamento de calor com material de armazenamento de calor cerâmico para absorver e liberar calor; o gás residual orgânico pré-aquecido a uma determinada temperatura (760 ℃) é oxidado na combustão da câmara de combustão para gerar dióxido de carbono e água, e é purificado. A estrutura principal típica de RTO de dois leitos consiste em uma câmara de combustão, dois leitos de embalagem de cerâmica e quatro válvulas de comutação. O trocador de calor de leito de embalagem de cerâmica regenerativa no dispositivo pode maximizar a recuperação de calor em mais de 95%; Nenhum ou pouco combustível é usado no tratamento de gás residual orgânico.
Vantagens: Ao lidar com alto fluxo e baixa concentração de gás residual orgânico, o custo operacional é muito baixo.
Desvantagens: alto investimento único, alta temperatura de combustão, não é adequado para o tratamento de alta concentração de gás residual orgânico, há muitas peças móveis, precisa de mais trabalho de manutenção.
1.1.2 Tecnologia de combustão catalítica térmica (RCO)
O dispositivo de combustão catalítica regenerativa (Oxidador Catalítico Regenerativo RCO) é aplicado diretamente na purificação de gases residuais orgânicos de média e alta concentração (1000 mg/m³-10000 mg/m³). A tecnologia de tratamento RCO é especialmente adequada para a alta demanda por taxa de recuperação de calor, mas também para a mesma linha de produção, pois, devido aos diferentes produtos, a composição dos gases residuais frequentemente muda ou a concentração dos gases residuais flutua consideravelmente. É especialmente adequado para a necessidade de recuperação de energia térmica de empresas ou para o tratamento de gases residuais de linhas de transmissão de ar, e a recuperação de energia pode ser usada para a secagem de linhas de transmissão de ar, de modo a atingir o objetivo de economia de energia.
A tecnologia de tratamento por combustão catalítica regenerativa é uma reação típica de fase gás-sólido, que, na verdade, consiste na oxidação profunda de espécies reativas de oxigênio. No processo de oxidação catalítica, a adsorção da superfície do catalisador faz com que as moléculas reagentes se enriqueçam na superfície do catalisador. O efeito do catalisador na redução da energia de ativação acelera a reação de oxidação e melhora sua taxa. Sob a ação de um catalisador específico, a matéria orgânica ocorre sem oxidação, ocorrendo combustão a baixa temperatura inicial (250~300°C), sendo decomposta em dióxido de carbono e água, liberando uma grande quantidade de energia térmica.
O dispositivo RCO é composto principalmente pelo corpo do forno, o corpo de armazenamento de calor catalítico, o sistema de combustão, o sistema de controle automático, a válvula automática e vários outros sistemas. No processo de produção industrial, o gás de exaustão orgânico descarregado entra na válvula rotativa do equipamento através do ventilador de tiragem induzida, e o gás de entrada e o gás de saída são completamente separados através da válvula rotativa. O armazenamento de energia térmica e a troca de calor do gás quase atingem a temperatura definida pela oxidação catalítica da camada catalítica; o gás de exaustão continua a aquecer através da área de aquecimento (seja por aquecimento elétrico ou aquecimento a gás natural) e mantém a temperatura definida; ele entra na camada catalítica para completar a reação de oxidação catalítica, ou seja, a reação gera dióxido de carbono e água, e libera uma grande quantidade de energia térmica para atingir o efeito de tratamento desejado. O gás catalisado pela oxidação entra na camada de material cerâmico 2, e a energia térmica é descarregada na atmosfera através da válvula rotativa. Após a purificação, a temperatura de exaustão após a purificação é apenas ligeiramente superior à temperatura antes do tratamento do gás residual. O sistema opera continuamente e comuta automaticamente. Por meio do trabalho da válvula rotativa, todas as camadas de enchimento cerâmico completam as etapas do ciclo de aquecimento, resfriamento e purificação, e a energia térmica pode ser recuperada.
Vantagens: fluxo de processo simples, equipamento compacto, operação confiável; alta eficiência de purificação, geralmente acima de 98%; baixa temperatura de combustão; baixo investimento descartável, baixo custo operacional, a eficiência de recuperação de calor pode geralmente chegar a mais de 85%; todo o processo sem produção de águas residuais, o processo de purificação não produz poluição secundária de NOX; o equipamento de purificação RCO pode ser usado com a sala de secagem, o gás purificado pode ser reutilizado diretamente na sala de secagem, para atingir o objetivo de economia de energia e redução de emissões;
Desvantagens: o dispositivo de combustão catalítica é adequado apenas para o tratamento de gases residuais orgânicos com componentes orgânicos de baixo ponto de ebulição e baixo teor de cinzas, e o tratamento de gases residuais de substâncias pegajosas, como fumaça oleosa, não é adequado, e o catalisador deve ser envenenado; a concentração de gases residuais orgânicos é inferior a 20%.
1.1.3TNV Sistema de incineração térmica tipo reciclagem
O sistema de incineração térmica do tipo reciclagem (em alemão, Thermische Nachverbrennung TNV) utiliza a combustão direta de gás ou combustível para aquecimento de gases residuais contendo solventes orgânicos. Sob a ação de altas temperaturas, as moléculas de solvente orgânico são decompostas em dióxido de carbono e água. O gás de combustão de alta temperatura, por meio de um dispositivo de transferência de calor multiestágio, aquece o processo de produção com ar ou água quente. A reciclagem completa da energia térmica dos gases residuais orgânicos, por meio da decomposição da oxidação, reduz o consumo de energia de todo o sistema. Portanto, o sistema TNV é uma maneira eficiente e ideal de tratar gases residuais contendo solventes orgânicos quando o processo de produção exige muita energia térmica. Para a nova linha de produção de revestimentos de tinta eletroforética, o sistema de incineração térmica de recuperação TNV é geralmente adotado.
O sistema TNV consiste em três partes: sistema de pré-aquecimento e incineração de gases residuais, sistema de aquecimento por ar circulante e sistema de troca de calor por ar fresco. O dispositivo de aquecimento central para incineração de gases residuais no sistema é a parte central do TNV, que é composto pelo corpo do forno, câmara de combustão, trocador de calor, queimador e válvula reguladora da chaminé principal. Seu processo de trabalho é: com um ventilador de cabeça de alta pressão, os gases residuais orgânicos da sala de secagem, após o dispositivo de aquecimento central de incineração de gases residuais pré-aquecer o trocador de calor embutido, para a câmara de combustão e, em seguida, através do aquecimento do queimador, em alta temperatura (cerca de 750 ℃) para a decomposição da oxidação dos gases residuais orgânicos, decomposição dos gases residuais orgânicos em dióxido de carbono e água. Os gases de combustão de alta temperatura gerados são descarregados através do trocador de calor e da tubulação principal de gases de combustão no forno. Os gases de combustão descarregados aquecem o ar circulante na sala de secagem para fornecer a energia térmica necessária para a sala de secagem. Um dispositivo de transferência de calor por ar fresco é instalado na extremidade do sistema para recuperar o calor residual do sistema para a recuperação final. O ar fresco fornecido pela câmara de secagem é aquecido com gases de combustão e, em seguida, enviado para a câmara de secagem. Além disso, há uma válvula reguladora elétrica na tubulação principal de gases de combustão, que é usada para ajustar a temperatura dos gases de combustão na saída do dispositivo, e a temperatura final dos gases de combustão pode ser controlada em cerca de 160°C.
As características do dispositivo de aquecimento central para incineração de gases residuais incluem: o tempo de permanência do gás residual orgânico na câmara de combustão é de 1 a 2 s; a taxa de decomposição do gás residual orgânico é superior a 99%; a taxa de recuperação de calor pode chegar a 76%; e a taxa de ajuste da saída do queimador pode chegar a 26 ∶ 1, até 40 ∶ 1.
Desvantagens: no tratamento de gases residuais orgânicos de baixa concentração, o custo operacional é maior; o trocador de calor tubular só funciona em operação contínua e tem uma vida útil longa.
1.2 Esquema de tratamento de gases residuais orgânicos em sala de pintura por pulverização e sala de secagem
O gás descarregado da sala de pintura e secagem é um gás residual de baixa concentração, com alta vazão e à temperatura ambiente, e a principal composição de poluentes é hidrocarbonetos aromáticos, éteres alcoólicos e solventes orgânicos ésteres. Atualmente, o método estrangeiro mais maduro é: a primeira concentração de gás residual orgânico para reduzir a quantidade total de gás residual orgânico, com o primeiro método de adsorção (carvão ativado ou zeólita como adsorvente) para adsorção de baixa concentração de gases de escape de tinta spray à temperatura ambiente, com decapagem de gás em alta temperatura, gás de escape concentrado por combustão catalítica ou método de combustão térmica regenerativa.
1.2.1 Dispositivo de adsorção-dessorção e purificação de carvão ativado
Utilizando o carvão ativado alveolar como adsorvente, Combinado com os princípios de purificação por adsorção, regeneração por dessorção e concentração de COV e combustão catalítica, Alto volume de ar, baixa concentração de gás residual orgânico através da adsorção de carvão ativado alveolar para atingir o propósito de purificação do ar, Quando o carvão ativado está saturado e então usa ar quente para regenerar o carvão ativado, A matéria orgânica concentrada dessorvida é enviada para o leito de combustão catalítica para combustão catalítica, A matéria orgânica é oxidada em dióxido de carbono e água inofensivos, Os gases de exaustão quentes queimados aquecem o ar frio através de um trocador de calor, Alguma emissão do gás de resfriamento após a troca de calor, Parte para a regeneração dessorbitória do carvão ativado alveolar, Para atingir o propósito de utilização do calor residual e economia de energia. Todo o dispositivo é composto de pré-filtro, leito de adsorção, leito de combustão catalítica, retardante de chama, ventilador relacionado, válvula, etc.
O dispositivo de purificação por adsorção-dessorção de carvão ativado é projetado de acordo com os dois princípios básicos de adsorção e combustão catalítica, utilizando trabalho contínuo de duplo caminho de gás, uma câmara de combustão catalítica e dois leitos de adsorção alternadamente. Primeiro, os gases residuais orgânicos são adsorvidos por carvão ativado. Quando a rápida saturação interrompe a adsorção, e então o fluxo de ar quente é usado para remover a matéria orgânica do carvão ativado e realizar a regeneração do carvão ativado. A matéria orgânica é concentrada (concentração dezenas de vezes maior que a original) e enviada para a câmara de combustão catalítica, onde a combustão catalítica é convertida em dióxido de carbono e vapor d'água. Quando a concentração dos gases residuais orgânicos atinge mais de 2000 ppm, os gases residuais orgânicos podem manter a combustão espontânea no leito catalítico sem aquecimento externo. Parte dos gases de exaustão da combustão é descarregada na atmosfera e a maior parte é enviada ao leito de adsorção para a regeneração do carvão ativado. Isso pode atender à combustão e adsorção da energia térmica necessária, para atingir o objetivo de economia de energia. A regeneração pode entrar na próxima adsorção; na dessorção, a operação de purificação pode ser realizada por outro leito de adsorção, adequado tanto para operação contínua quanto para operação intermitente.
Desempenho técnico e características: desempenho estável, estrutura simples, seguro e confiável, economia de energia e mão de obra, sem poluição secundária. O equipamento cobre uma área pequena e é leve. Muito adequado para uso em grandes volumes. O leito de carvão ativado que adsorve gases residuais orgânicos utiliza os gases residuais após a combustão catalítica para regeneração por stripping, e o gás de stripping é enviado para a câmara de combustão catalítica para purificação, sem energia externa, com efeito de economia de energia significativo. A desvantagem é que o carvão ativado é curto e seu custo operacional é alto.
1.2.2 Dispositivo de purificação por adsorção-dessorção de roda de transferência de zeólita
Os principais componentes da zeólita são: silício e alumínio, com capacidade de adsorção, podendo ser utilizados como adsorventes. O rotor de zeólita utiliza as características da abertura específica da zeólita, com capacidade de adsorção e dessorção para poluentes orgânicos, de modo que os gases de exaustão de COVs com baixa e alta concentração possam reduzir o custo operacional do equipamento de tratamento final. As características do dispositivo são adequadas para o tratamento de grandes fluxos, baixas concentrações e contendo uma variedade de componentes orgânicos. A desvantagem é o alto investimento inicial.
O dispositivo de adsorção e purificação do canal de zeólita é um dispositivo de purificação de gás que pode realizar continuamente a operação de adsorção e dessorção. Os dois lados da roda de zeólita são divididos em três áreas pelo dispositivo de vedação especial: área de adsorção, área de dessorção (regeneração) e área de resfriamento. O processo de trabalho do sistema é: a roda giratória de zeólitas gira continuamente em baixa velocidade, Circulação através da área de adsorção, área de dessorção (regeneração) e área de resfriamento; Quando o gás de exaustão de baixa concentração e volume de vendaval passa continuamente pela área de adsorção do canal, O COV no gás de exaustão é adsorvido pela zeólita da roda giratória, Emissão direta após adsorção e purificação; O solvente orgânico adsorvido pela roda é enviado para a zona de dessorção (regeneração) com a rotação da roda, Em seguida, com um pequeno volume de ar, o ar aquecido continuamente através da área de dessorção, O COV adsorvido à roda é regenerado na zona de dessorção, O gás de exaustão de COV é descarregado junto com o ar quente; A roda para a área de resfriamento para resfriamento pode ser readsorvida. Com a rotação constante da roda giratória, o ciclo de adsorção, dessorção e resfriamento é realizado, garantindo a operação contínua e estável do tratamento de gás residual.
O dispositivo de canalização de zeólita é essencialmente um concentrador, e o gás de exaustão contendo solvente orgânico é dividido em duas partes: ar limpo, que pode ser descarregado diretamente, e ar reciclado, que contém alta concentração de solvente orgânico. O ar limpo, que pode ser descarregado diretamente, pode ser reciclado no sistema de ventilação do ar condicionado pintado; a alta concentração de gás VOC é cerca de 10 vezes maior que a concentração de VOC antes de entrar no sistema. O gás concentrado é tratado por incineração em alta temperatura através do sistema de incineração térmica de recuperação TNV (ou outro equipamento). O calor gerado pela incineração é usado para aquecimento da sala de secagem e aquecimento da decapagem da zeólita, respectivamente, e a energia térmica é totalmente utilizada para alcançar o efeito de economia de energia e redução de emissões.
Desempenho técnico e características: estrutura simples, fácil manutenção, longa vida útil; alta eficiência de absorção e remoção, converte o alto volume de vento original e o gás residual de VOC de baixa concentração em baixo volume de ar e gás residual de alta concentração, reduz o custo do equipamento de tratamento final de back-end; queda de pressão extremamente baixa, pode reduzir significativamente o consumo de energia; preparação geral do sistema e design modular, com requisitos mínimos de espaço e fornece modo de controle contínuo e não tripulado; pode atingir o padrão nacional de emissão; o adsorvente usa zeólita não combustível, o uso é mais seguro; a desvantagem é o investimento único com alto custo.
Horário da publicação: 03/01/2023
