一套處理VOCs工藝在延峰彼歐汽車外飾系統有限公司的應用

夏春生 丁健翔

摘? 要：介紹了延峰彼歐汽車外飾系統有限公司原始廢氣排放點、排放量，分析存在問題和改造必要性，闡述改造方案技術原理、工藝流程、主體設備及電氣控制系統，根據在線儀表檢測數據和第三方檢測公司比對數據，達到國家規定的非甲烷總烴排放量不超過30 mg/m?排放標準。

關鍵詞：揮發性有機化合物VOCs，濃縮轉輪，RTO蓄熱焚燒爐，控制模式

揮發性有機化合物VOCs是指在常壓下，熔點低于室溫而沸點在50-260 ℃的各種有機化合物[1]。室內空氣中揮發性有機化合物濃度過高時很容易引起急性中毒，輕者會出現頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐、或呈酩醉狀;重者會出現肝中毒甚至很快昏迷，有的還可能有生命危險[2]。長期居住在揮發性有機化合物污染的室內，可損害肝臟和神經系統、引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等，有的還可能引起內分泌失調。延峰彼歐汽車外飾系統有限公司為響應國家環保要求，降低污染物排放總量，改善大氣狀況，從公司員工身體健康著想，對現有處理工藝和裝備進行升級改造。介紹該公司原始廢氣排放點及排放量，分析存在問題和改造必要性，闡述改造方案技術原理、工藝流程、主體設備及電氣控制系統，根據在線儀表檢測數據和第三方檢測公司比對數據，達到國家規定的非甲烷總烴排放量不超過30mg/m?排放標準。

1? 現狀

延峰彼歐汽車外飾系統有限公司是一家生產汽車配件的公司，生產過程中會產生揮發性有機化合物VOCs，原始高濃度廢氣 2800 mg/m?左右，風量為 23000 m?/h，設有一套2塔結構RTO蓄熱焚燒系統，經過焚燒處理后進入煙囪排放。其他工藝段產生的低濃度廢氣通過風機直接排放，廢氣濃度150～250 mg/m?，廢氣量約25000 m?/h。低濃度廢氣收集統計表見表1。

2? 存在問題及改造必要性

2.1 存在問題

原2塔結構RTO蓄熱焚燒系統運行時間過久，設備老化嚴重，經常出現故障，排放瞬時不達標。原設計沒有旁路處理設施，致使RTO蓄熱焚燒系統出現問題而沒有補救措施。其他工藝段產生的低濃度廢氣通過風機直接排放，不滿足環保要求。

2.2? 改造必要性

對工藝和裝備進行升級改造，用3塔式RTO替換2塔式RTO，在進排氣閥門切換時可避免尚未進入燃燒室氧化的廢氣不會被排出。低濃度廢氣需要收集匯合后也進行焚燒處理，達到國際規定的廢氣排放標準。

3? 改造方案

3.1技術原理及工藝流程

該項目設計處理廢氣總量60000 m³/h，處理能力有10-15%的富裕量，其中收集維修間、清漆冷卻、火焰噴房、點補車間、注塑車間、集中供料間、廢溶劑回收間、危廢間低濃度廢氣24595 m³/h，該部分氣體經過過濾器去除漆霧顆粒，再通過RC沸石轉輪，大部分廢氣中有機物被吸附在沸石分子篩中而成為潔凈氣體，通過煙囪進行高空排放;少部分廢氣通過高溫換熱器加熱至脫附溫度后（熱源來自有機廢氣焚燒裝置RTO內的高溫潔凈氣體）進入RC沸石轉輪的脫附區，對吸附在沸石分子篩中的有機物進行脫附再生處理而被“吹掃”出來，成為低風量、高濃度的氣體，之后和原高濃度氣體23000 m³/h混合后通過RTO主風機送入蓄熱焚燒裝置進行焚燒處理后而成為潔凈氣體，然后直接通過煙囪進行高空排放。緊急旁道設置活性碳箱，一旦RTO焚燒裝置故障，高濃度廢氣經活性炭吸附后經風機達標排入煙囪。煙囪上設置在線監測裝置，和江寧區環保局聯網，接收環保局監督和考核。廢氣收集處理工藝流程圖見圖1。

3.1.1過濾系統

低濃度廢氣在進入沸石轉輪之前，需要過濾去除廢氣中漆霧顆粒，防止沸石分子篩堵塞，延長沸石轉輪的使用壽命。設置為三級過濾，均為標準袋式過濾器，每個過濾袋的標準過濾風量為 4000m³/h，為留有一定的余量，采用每級 9 個過濾袋，排列方式為3行3列。每級過濾袋設置數顯式壓差變送器，當過濾袋前后壓力超出壓力范圍時，控制柜發出聲光報警，提醒設備維保人員更換過濾袋。

3.1.2濃縮轉輪系統

濃縮轉輪分為吸附區、脫附區和冷卻區，在各個區域內連續運轉。含有 VOCs 的空氣經過濾器送到濃縮轉輪的吸附區被吸附劑（沸石材料）吸附，凈化后的空氣經吸附風機排入煙囪。吸附于濃縮轉輪中的VOCs在脫附區經過熱風脫附被“吹掃”出來，經RTO主風機送入蓄熱焚燒裝置。最后濃縮轉輪在冷卻區被冷卻，冷卻區的空氣經過加熱后作為脫附再生的空氣使用，達到節能的效果。通過吸附→脫附→冷卻→吸附的循環過程使得低濃度、大風量的揮發性有機廢氣濃縮成高濃度、小風量的氣體。該項目采用1臺日本NICHIAS品牌的SCB-2190- 40XM沸石轉輪，最大可處理30000 m³/h，濃縮可達到10倍，濃縮后的風量3000 m³/h，濃度2000 mg/m?。

廢氣預熱系統采用高溫空氣板式換熱器，熱對流換熱方式，熱量來源于RTO焚燒爐內的高溫氣體。設置溫度在線監測儀，換熱過程采用氣動調節閥自動控制，加熱后的脫附廢氣溫度能夠保持在 180～220 ℃之間，保證良好的脫附效果。

3.1.3 RTO蓄熱焚燒爐

高濃度、轉輪脫附后廢氣通過RTO主風機送入蓄熱A室，蓄熱A室將“蓄積”熱量釋放出來對廢氣進行加熱，加熱后進入氧化室進行燃燒處理，燃燒后的高溫氣體通過蓄熱B室，將熱量“儲存”在蓄熱B室，從而使燃燒后的潔凈氣體降低溫度后直接排放，同時蓄熱 C 室的吹掃閥門打開，將殘留在C室未處理的廢氣引入RTO入口，再次進入RTO進行焚燒處理。一定周期后，蓄熱A室進口閥門關閉，廢氣從蓄熱B室進入，蓄熱B室將上一次“蓄積”熱量釋放出來對廢氣進行加熱，加熱后進入氧化室進行燃燒處理，燃燒后的高溫氣體通過蓄熱C室，將熱量“儲存”在蓄熱C室，從而使燃燒后的潔凈氣體降低溫度后直接排放，同時蓄熱A室的吹掃閥門打開，將殘留在A室未處理的廢氣引入RTO入口，再次進入RTO進行焚燒處理;下一個周期，蓄熱B室進口閥門關閉，廢氣從蓄熱C室進入，蓄熱C室將上一次“蓄積”熱量釋放出來對原始廢氣進行加熱，加熱后進入氧化室進行燃燒處理，燃燒后的高溫氣體通過蓄熱A室，將熱量“儲存”在蓄熱A室，從而使燃燒后的潔凈氣體降低溫度后直接排放，同時蓄熱B室的吹掃閥門打開，將殘留在B室未處理的原始廢氣引入RTO入口，再次進入 RTO 進行焚燒處理。如此循環往復，實現蓄熱→放熱→吹掃→蓄熱的循環，可以大大地降低能源的消耗，RTO的熱效率可達95%以上，額定濃度下處理效率≥99%。焚燒系統中溫度維持在750℃～850℃，蓄熱體的擺放充足，采用板片式陶瓷蜂窩蓄熱材料MLM-180，尺寸305*305*102 mm，比表面積大于680 m²/m³，阻力小，耐溫高達1200 ℃。

燃氣燃燒器品牌MAXON，具備自動吹掃功能，防止燃燒室內有易燃易爆氣體存在。具備自動點小火功能，保證主火點燃的安全和穩定。全程火焰監測，從點小火開始到系統停止，保證系統在安全下運行。自動轉大火，系統輸出4-20 mA信號，控制燃氣閥為開度，從0位到100%輸出，以保證精確的熱量輸出及溫度調節。恒溫控制比例燃燒，調節比大，保證快速升溫均勻保溫.具備故障報警功能，出現火焰檢測、安全連鎖等任何不滿足條件下，關斷閥會迅速切斷氣源，確保設備在安全下運行。

3.1.4煙囪

煙囪高度15 m，在合適位置設置氣體取樣口，引至監測小屋，小屋內設置在線檢測儀表，數據和環保局聯網。

4? 電氣自動控制系統

4.1控制系統簡介

該項目配備獨立的電氣控制柜，控制系統充分考慮設備的成套性、通用性，保證系統的整體可靠性與其它系統的接口方便性。采用進口PLC程序控制器，具備設備工況監視、流程畫面顯示、參數顯示、報警顯示、自動連鎖保護等功能，PLC 系統記錄設備運行關鍵控制點的歷史趨勢線，數據存儲 LOG 日志記錄，保存時間可達6月以上。數據通訊接口預留有 10%余量。控制系統的主要元器件空氣斷路器、接觸器、熱繼電器、中間繼電器等選用西門子、ABB、施耐德等公司的產品。儀表電源、操作電源和控制系統電源分別供給，各電源回路均設計過載、短路保護及失電報警功能。

4.2 RTO焚燒爐主要控制模式

RTO焚燒爐是整個處理系統的核心設備，程序控制充分考慮到安全性和節能性，主要有以下幾種模式。

1） 運行模式：在正常的運行模式時，高濃度廢氣和低濃度濃縮廢氣通過RTO主風機送入焚燒爐進行處理，然后進入煙囪高空排放;

2） 節能模式：當生產線設備負荷不穩定，廢氣源總量變化時，可以通過轉輪吸附風機、RTO主風機變頻功能，來適配廢氣量變化，降低運行成本。

3） 高溫待機模式：當RTO燃燒室平均溫度達到760 ?C（可設定），RTO就可以進入廢氣進行燃燒處理。若此時沒有廢氣處理指令，RTO設備可處于高溫待機模式，大大減少預熱 RTO 的天然氣能耗和電能耗。

4） 緊急模式：當RC濃縮轉輪或 RTO系統出現故障的時候，原始廢氣旁通閥開啟，主閥門關閉，原始廢氣經活性炭箱吸附后直接進入煙囪進行高空排放，廢氣處理設備進行相應的故障停機，同時發出聲光報警，提醒設備維修人員檢查處理。

5? 改造效果及結論

項目改造完畢經過一段時間的運行，設備運行穩定可靠，控制系統動作靈敏可靠，沒有發生誤動作。煙囪取樣口在線監測數據非甲烷總烴濃度一般在10-20 mg/m?波動，在國家規定的排放標準30 mg/m?以下。

結論：

項目改造采用的工藝設備及電氣控制系統是穩定可靠的，廢氣處理后達標排放，達到項目改造前的預期。

參考文獻

[1] ?楊寧貴，VOCs的成因及治理方法探究，環境與發展，2019 （11） 16-17。

[2] ?劉春暉，淺談揮發性有機物（VOCs）污染控制技術，汽車實用技術，2020 （20） 244-246。

[3] ?舒偉，程列鑫，李炳峰，余錫孟，室內空氣中總揮發性有機化合物（TVOC）檢測技術現狀，2019 （04） 20-23。