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RC+RTO工藝處理印刷廠廢氣案例
來源:|作者:金瑞 |發布時間:2021-05-11 |次瀏覽
每個沸石轉輪分為吸附區、冷卻區、脫附區三個區域。先使企業生產過程中產生的 VOCs 氣體（風量約 108000m3 /h）進入沸石轉輪的吸附區，其中的 VOCs 組份被吸附凈化后直接通過煙囪高空
項目概況
上海市一區縣某印刷廠（以下簡稱“企業”），主要為國內外的食品、醫藥、日化、通訊和服裝等行業提供復合包裝材料，設計生產能力約 800 噸 /年，主要生產工藝為凹版印刷、干復。在設計生產能力達綱的情況下，企業的揮發性物（VOCs）產生和排放量約 47.4t/a。完成本文所提的減排工程后，企業 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
對于揮發性廢氣，目前實際過程中運用比較多、工藝較成熟的處理方式有吸附、冷凝和燃燒這三種。根據《上海市工業固定源揮發性物治理技術指引》，推薦干復及凹印工序設置活性炭冷凝回收或蓄熱式熱氧化技術對廢氣進行處理。企業產生的廢氣以乙酸乙酯為主，內含異丙醇、非甲烷總烴等雜質，且產品將用于醫藥及食品行業，對使用的溶劑質量要求較高，回收的溶劑無法使用，如作為危險廢物處置，運營成本過高，故本工程采用沸石濃縮轉輪焚化系統處理 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’）”。
沸石濃縮轉輪焚化系統主要是由沸石轉輪串聯蓄熱式熱氧化爐所組成的高效率廢氣處理系統，先由沸石轉輪吸附 VOCs污染物，再將濃縮轉輪脫附而出的高濃度廢氣進入溫度高于820℃的蓄熱式高溫氧化爐中進行氧化分解，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
每個沸石轉輪分為吸附區、冷卻區、脫附區三個區域。先使企業生產過程中產生的 VOCs 氣體（風量約 108000m3 /h）進入沸石轉輪的吸附區，其中的 VOCs 組份被吸附凈化后直接通過煙囪高空排放。脫附風量應為 5~10% 的吸附風量，故引入少部分廢氣（風量約 7200m3 /h）對轉輪分子篩過熱區冷卻后，與RTO 排放的高溫凈化廢氣換熱至 200℃，再進入轉輪對已經吸附飽和部分進行脫附。脫附后氣體進 RTO 高溫氧化，氧化后氣體進換熱器換熱降溫后通過煙囪排放。如此，往復。
2.2 RTO設備工藝流程
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生沖擊排放。廢氣（風量約 7200m3/h）進入蓄熱室 1 的陶瓷介質層（該陶瓷介質“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入氧化室。在氧化室中，VOCs廢氣再由燃燒器加熱升溫至設定的氧化溫度（820℃以上），使其中的 VOCs 成分氧化分解成二氧化碳和水，本工程設計停留時間為 1 秒。凈化后的高溫氣體離開氧化室，進入降溫蓄熱室 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煙囪排入大氣。同時引小股凈化氣清掃蓄熱室 3。完成后，進氣與出氣閥門進行一次切換，進入下一個，廢氣由蓄熱室 2 進入，蓄熱室 3排出。在切換之后，清掃蓄熱室 1，如此交替。
3 處理單元設計參數
3.1 RC設備
RC 設備包含了濃縮吸附器、過濾器以及凈化排風機等附件。沸石濃縮轉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，使原本高風量、低濃度的 VOCs 廢氣，經沸石濃縮轉換成低風量、高濃度的 VOCs 廢氣，降低后端廢氣處理設備一次性投資及運行成本。沸石轉輪結構吸附 VOCs 污染物所產生的壓降相當低，可使風機所需之電力減到少。由于處理濃縮后的風量為進入系統風量的 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。運行參數如表 1 所示。
3.2 RTO設備
RTO 設備包括了 RTO 爐體、爐體內保溫材料、陶瓷蓄熱體、燃燒系統和脫臭風機等附件。運行參數如表 2 所示。
4 技術可行性論證
根據《上海市工業固定源揮發性物治理技術指引》，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。企業產生的廢氣為 47.4t/a，收集效率約 70%，企業
系統總風量為 108000m3 /h，全年工作時間為 6000 小時，混合廢氣進口濃度的 VOCs 濃度為 53.20mg/m3 ，經一套轉輪吸附，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 進轉輪對已經吸附飽和部分進行解析后進 RTO 高溫氧化，則經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 ，且未達到爆炸下限的 25%，此外企業生產中不包含噴漆、噴塑等產生大量顆粒物的工藝，故設備運行且合理。
5 設備調試及運行效果
廢氣治理設施風機由變頻器控制，根據入口壓力參數自動調節風機頻率，以適應不同的廢氣運行工況，風機兩側設置壓差計，可對風機故障及時報警。燃燒器采用進口比例調節燃氣燃燒器，當 VOCs 廢氣濃度波動時，可自動調節燃氣補燃量，穩定氧化室溫度，實現 RTO 連續穩定運行。在轉輪入口處配置溫濕度儀，對廢氣濕度進行監控，相對濕度低于 70% 時可確保轉輪的吸附效率。企業配置 1 個 VOCs 在線檢測儀（PID），對脫附后高濃度 VOCs 廢氣的濃度進行監控，以保證系統的性。同時企業配備兩名技術人員對系統進行實時監控及操作。經三方檢測，企業 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準《大氣污染物綜合排放標準》（DB31/933-2015）、《印刷業大氣污染物排放標準》（DB31/872-2015）相關排放限值，達標排放。
主要經濟指標
企業完成此套 VOCs 減排工程的投資費用共計 493.4萬元；年費用包括設備運行費用、日常監測費用，共計 35.1 萬元。
結論
采用“濃縮吸附（RC）+ 蓄熱式高溫氧化爐（RTO）”工藝處理印刷行業廢氣，排放口的各項廢氣污染可以做到達標排放，減排效果顯著，技術上具有可行性。蓄熱式燃燒技術熱利用效率較高，設備運行費用相對較低，經濟上具備可行性。
采用“濃縮吸附（RC）+ 蓄熱式高溫氧化爐（RTO）”工藝處理印刷行業廢氣，排放口的各項廢氣污染可以做到達標排放，減排效果顯著，技術上具有可行性。蓄熱式燃燒技術熱利用效率較高，設備運行費用相對較低，經濟上具備可行性。
