CN104474844A - 基于浓缩转轮和rto的彩涂线废气处理及热回收方法及系统 - Google Patents
基于浓缩转轮和rto的彩涂线废气处理及热回收方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于浓缩转轮和RTO的彩涂线废气处理及热回收方法，将底涂机房和面涂机房排出的低温低浓度的挥发性有机化合物废气，通过低温废气收集管道送入浓缩转轮的吸附区，使挥发性有机化合物废气被吸附区的吸附剂吸附；将底涂固化炉和面涂固化炉排出的高温高浓度挥发性有机化合物废气经高温废气收集管道送入蓄热焚烧炉；从高温废气收集管道及从浓缩转轮的高温脱附区内脱附出来的热空气的混合气体，供入蓄热焚烧炉氧化室中燃烧，排出高温的洁净气体供入热能回收系统。由于本发明采纳了热能回收系统，浓缩转轮的再加热只需要消耗热能回收系统的热量，不需要额外加热，节约了大量的能量，为国家节能减排作出贡献。同时本发明还公开了一种基于浓缩转轮和RTO的彩涂线废气处理及热回收的系统。
Description
技术领域
本发明属于冶金行业中钢板的彩涂线生产领域，尤其涉及彩涂线生产中产生的有机化合物(VOC)废气处理领域。
背景技术
VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。美国ASTM D3960-98标准将VOC定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物，它们不仅对人体的各种器官有刺激作用，而且具有一定的毒性，有些会产生“三致”效应，对人体和环境产生极大的危害，其中的甲苯、二甲苯在溶剂分类中属于中等毒性溶剂，对人体具有麻醉、刺激作用。高浓度时对神经系统有毒害作用。根据最新的研究资料表明，甲苯、二甲苯进入大气层后会产生一定的光电反应，对臭氧层有一定的破坏作用。彩涂板生产过程中会产生大量挥发性有机化合物(VOC)气体(含量为8-12g/Nm3)，其中就含有甲苯，二甲苯、醚类、酯类、酮类和醇类。这些废气不经过处理直接排放，即污染环境，又将有机化合物自身携带的热能白白浪费掉。
在现有技术中，处理VOC废气一般采用蓄热式焚烧炉。RTO是蓄热式焚烧炉(Regenerative Thermal Oxidizer)的缩写形式。RTO的工作原理是将有机废气进入蓄热室的陶瓷蓄热体(该陶瓷蓄热体“贮存”了上一循环的热量)，陶瓷蓄热体放热降温，而有机废气吸热升温，废气离开蓄热室后以较高的温度进入氧化室。有机废气在氧化室中由燃烧器加热升温至氧化温度800℃，使其中的VOC成分分解成二氧化碳和水，由于废气已在蓄热室内预热，燃料耗量大为减少或者不需要补充燃料。氧化室有两个作用：一是保证废气能达到设定的氧化温度，二是保证有足够的停留时间使废气中的VOC充分氧化，废气在氧化室中焚烧，成为净化的高温气体后离开氧化室，进入蓄热室(在前面的循环中已被冷却)，放热降温后排出，而蓄热室吸收大量热量后升温(用于下一个循环加热废气)。
同时，在现有技术中，处理废气一般还使用VOC浓缩转轮。VOC浓缩转轮分为处理区，再生区和冷却区，浓缩转轮在各个区内连续运转。含有有机化合物的废气进入VOC浓缩转轮的处理区。在处理区内废气中的VOC被吸附到吸附剂上，净化了的废气变成洁净气后通过烟囱外排入大气。吸附于浓缩转轮中的VOC，再在生区经热风脱附后，浓缩程度大达5-15倍，并随热风一起供入RTO装置焚烧裂解处理。伴随转轮继续转动，浓缩转轮进入冷却区冷却，冷却后的转轮再进入吸附区进入下一个循环。
中国专利CN103007682A公开了一种基于浓缩转轮和RTO的涂装车间废气处理方法及系统，该方法就是利用VOC浓缩转轮和蓄热式焚烧炉RTO来处理VOC气体，该方法能够显著净化排入大气的气体，但是该方法需要消耗大量的能量，在转轮再生过程中需要消耗大量的能量来产生热风来加热再生区。同时，蓄热式焚烧炉RTO产生的热能没有经过利用就排入大气，造成了这些高品位能源的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于浓缩转轮和RTO的彩涂线废气处理及热回收方法及其系统，该方法能够充分利用蓄热式焚烧炉RTO产生的热能，使得该系统消耗的能量大大减少，同时，该系统还能达到冷热联产的效果。
本发明公开了一种基于浓缩转轮和RTO的彩涂线废气处理及热回收方法，其特征在于：(1)将底涂机房和面涂机房排出的低温低浓度的挥发性有机化合物废气，通过低温废气收集管道送入浓缩转轮的吸附区，使所述的挥发性有机化合物废气被吸附区对应的扇面的吸附剂吸附；(2)将底涂固化炉和面涂固化炉排出的高温高浓度挥发性有机化合物废气经高温废气收集管道送入蓄热焚烧炉；(3)从高温废气收集管道及从浓缩转轮的高温脱附区内脱附出来的热空气的混合气体，供入蓄热焚烧炉氧化室中燃烧，成为净化的高温洁净气体，排出高温的洁净气体供入热能回收系统。
浓缩转轮工作时，当吸附了有机化合物废气成分的扇面旋转到高温脱附区时，调整浓缩转轮的旋转速度，所述有机化合物废气成分被通入高温脱附区内的热空气脱附出来，并伴随热空气一起送到蓄热焚烧炉进行焚烧裂解处理。
所述的高温脱附区利用了热能回收系统的热量来加热浓缩转轮的脱附区。
所述的热能回收系统包括换热器，蓄热焚烧炉产生的高温洁净气体进入换热器，同时利用热风风机将冷空气与换热器换热升温至热风，通过热风管道供应至彩涂线的热风吹扫装置、密封气幕，浓缩转轮的高温脱附区，供整个系统循环运转。
热能回收系统包括换热器，蓄热焚烧炉产生的高温洁净气体进入换热器，经换热后外排进入余热锅炉，进入余热锅炉的一部分热量，该热量进行工业供暖、民用供暖、生活热水，也可以进入蒸汽管道进入工业生产中使用，也可以连接溴化锂吸收式制冷装置，给工业建筑或者民用建筑供冷。
同时，本发明还公开了一种基于浓缩转轮和RTO的彩涂线废气处理及热回收的系统，包括浓缩转轮：将底涂机房和面涂机房排出的低温低浓度的挥发性有机化合物废气，通过低温废气收集管道送入浓缩转轮的吸附区，使所述的挥发性有机化合物废气被吸附区对应的扇面的吸附剂吸附；蓄热焚烧炉：将底涂固化炉和面涂固化炉排出的高温高浓度挥发性有机化合物废气经高温废气收集管道送入蓄热焚烧炉；同时从高温废气收集管道的有机化合物废气经高温废气与从浓缩转轮的高温脱附区内脱附出来的热空气的混合气体，供入蓄热焚烧炉氧化室中燃烧，成为净化的高温洁净气体；热能回收系统：连接蓄热焚烧炉中排出的高温洁净气体。
利用热能回收系统的热量来加热浓缩转轮的脱附区。
所述的热能回收系统包括换热器，蓄热焚烧炉产生的高温洁净气体进入换热器，同时利用热风风机将冷空气与换热器换热升温至热风，通过热风管道供应至彩涂线的热风吹扫装置、密封气幕，浓缩转轮的高温脱附区，供整个系统循环运转。
所述的热能回收系统包括换热器，蓄热焚烧炉产生的高温洁净气体进入换热器，经换热后外排进入余热锅炉，进入余热锅炉的一部分热量，该热量进行工业供暖、民用供暖、生活热水，也可以进入蒸汽管道进入工业生产中使用，也可以连接溴化锂吸收式制冷装置，给工业建筑或者民用建筑供冷。
由于本发明采纳了热能回收系统，同现有技术相比，浓缩转轮的再加热只需要消耗热能回收系统的热量，不需要额外加热，节约了大量的能量，为国家节能减排作出贡献。
热能回收系统中，利用热风风机和换热器进行热交换，产生的热风可以给彩涂线的热风吹扫装置、密封气幕及浓缩转轮的高温脱附区使用，供整个系统循环运转。降低企业的支出，节约能源。
同时，热能回收系统中，采纳了余热锅炉，可以给工业建筑或者民用建筑冬天供热，夏天供冷，节约大量的电能，减少企业的支出，从大的层面来说，为社会，为我们的子孙后代节约更多的能源，造福全人类。
因此，本发明与现有技术相比，在废气处理产生的能源进行回收利用方面，具有显著的经济效益与社会价值。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的解释说明。
图1是本发明实施例中采用浓缩转轮和蓄热焚烧炉(RTO)的彩色涂层生产线废气处理及余热利用方法的流程图一；
图2是本发明实施例中采用浓缩转轮和蓄热焚烧炉(RTO)的彩色涂层生产线废气处理及余热利用方法的流程图二；
图3是本发明实施例中采用浓缩转轮和蓄热焚烧炉(RTO)的彩色涂层生产线废气处理及余热利用系统的工作流程图。
1.底涂机房；2.气流循环风机；3.供热燃烧器；4.底涂固化炉；5.密封气幕；6.面涂机房；7.面涂固化炉；8.高温废气收集管道；9.低温废气收集管道；10.浓缩装置用排废风机；11.浓缩装置用冷却风机；12.浓缩转轮；13.第一排气管道14.底涂气幕供气管道15.面涂气幕供气管道；16.浓缩转轮供气管道；17.蓄热焚烧炉(RTO)；18.热风风机；19.热旁路；20热风吹扫供气管道；21热风吹扫装置；22.主供气管道；23.蒸汽管道；24.冷却管道；25.排废气风机；26.事故旁路；27.换热器；28.第二排气管道；29.余热锅炉；30.第三排气管道；31.排气风机；32.第四排气管道33.烟囱。
具体实施方式
为使描述贴切、简单、明了，下面将结合实例进行描述。
参考附图1，采用浓缩转轮和蓄热焚烧炉(RTO)的彩色涂层生产线废气处理及余热利用方法，将底涂机房(1)和面涂机房(6)排出的低温低浓度的挥发性有机化合物废气，通过低温废气收集管道(9)供入浓缩转轮(12)。这些低温低浓度的挥发性有机化合物废气，送入浓缩转轮(12)的吸附区，使废气中的VOC成分被吸附区对应的扇面的吸附剂吸附。被净化的废气，转化成满足排放要求的洁净气。最终，它们通过第一排气管道(13)经烟囱(33)排放到厂房外。
在步骤S100中，控制浓缩转轮(12)连续旋转，当吸附了VOC成分的扇面旋转到高温脱附区时，调整浓缩转轮(12)的旋转速度，所述VOC成分被通入高温脱附区内的热空气脱附出来，并伴随热空气一起送到蓄热焚烧炉(17)进行焚烧裂解处理。
将底涂固化炉(4)和面涂固化炉(7)排出的高温高浓度挥发性有机化合物废气经高温废气收集管道(8)送入蓄热焚烧炉(17)，通常是含有高浓度(8-12g/Nm3)的VOC成分废气。
在步骤S200中，从高温废气收集管道(8)及从高温脱附区内脱附出来的热空气的混合气体，通过排废气风机(25)供入蓄热焚烧炉(17)氧化室中燃烧，成为净化的高温气体，排出的洁净气体供入热能回收系统。
在步骤S300中，由蓄热焚烧炉(17)系统进入的高温洁净气体进入换热器(27)进行热能回收利用，然后进入余热锅炉(29)。洁净气温度从300℃放热降至150℃，通过第四排气管道(32)和排气风机(31)，最终通过烟囱(33)外排入大气。锅炉产生的蒸汽通过蒸汽管道(23)供入厂方的蒸汽管网。
更具体地说，参考附图2，在S100中细分为S101和S102，采用浓缩转轮和蓄热焚烧(RTO)的彩色涂层生产线废气处理及余热利用方法，将底涂机房(1)和面涂机房(6)排出的低温低浓度的挥发性有机化合物废气，通过低温废气收集管道(9)供入浓缩转轮(12)，废气进入浓缩转轮(12)的吸附区后，挥发有机化合物(VOC)被吸附在吸附区对应的扇面吸附剂吸附，而被吸附了(VOC)成分的废气成为洁净气通过烟囱外排，浓缩转轮(12)缓慢旋转，当吸附了VOC有机成分的扇形旋转到高温脱附区时，通过热风风机(18)将220℃的热空气，进入高温脱附扇面将所述VOC成分被热空气带走，以从其从扇形面内脱附出来。含有高浓度VOC的热空气供入RTO(17)进行处理。转轮缓慢旋转进入冷却区，吸附剂在此区域冷却后，转入吸附区进行吸附VOC的下一个循环。
浓缩转轮(12)每转一轮吸附处理一定流量的废气，且每轮均控制通入高温脱附区内的热空气流量为送入浓缩转轮的吸附区的废气流量的1/10，以使热空气中的VOC成分浓度为原废气中的VOC成分浓度的10倍。
其中，浓缩转轮(12)利用吸附材料制造而成，吸附材料对空气中的有机溶剂有选择性吸附能力而对水吸附能力低。该吸附剂采用沸石，即浓缩转轮的整个扇面为沸石。沸石的具体规格为直径1950mm，厚度400mm。当低浓度的废气送入浓缩转轮的吸附区时，废气中的有机溶剂，即VOC成分，会被吸附区对应的扇面的吸附剂吸附，而被吸附了VOC成分后的废气成为净化气体，并直接经过烟囱排放到大气中。
调整浓缩转轮(12)的旋转速度，当脱附了VOC成分的扇面旋转到冷却区时，浓缩转轮上安装的沸石制作的吸附剂将会被冷却，使沸石恢复对VOC的吸附能力，供下一个循环使用。调整浓缩转轮(12)的旋转速度，当冷却了的恢复了吸附能力的扇面从冷却区旋转到吸附区时，开始吸附底涂机房和面涂机房供来的废气中的VOC成分，如此周而复始的执行上述过程。
在步骤S200中，底涂固化炉(4)和面涂固化炉(7)内排出的废气，含有高浓度(8-12g/Nm3)的VOC成分。使用高温废气收集管道(8)将它们集中起来在排废气风机(25)入口前与来自浓缩转轮(12)的废气汇总后，供入RTO(17)。汇总后的废气在排废气风机(25)的驱动下进入RTO(17)的氧化室中燃烧裂解，氧化室的温度稳定在800℃。废气在氧化室中焚烧，变成净化的高温气体后离开氧化室，进入蓄热室(在前面的循环中已被冷却)，放热降温后排出，而蓄热室吸收大量热量后升温用于下一个循环加热废气，排出的洁净气体供入热能回收系统，此时的洁净气温度通常是450-500℃。
在步骤S301中，由RTO系统(17)供来温度为450-500℃的洁净气体进入换热器(27)，同时利用热风风机(18)将冷空气吸热升温至300℃的热风，通过热风管道供应至彩涂线的热风吹扫装置(21)、密封气幕(5)，浓缩转轮(12)的高温脱附区，为它们的提供热能，在减少外接热能的同时，实现VOC热能的回收利用，同时系统能够循环运转。
同时，由RTO系统(17)供来温度为450-500℃的洁净气体进入换热器(27)，放热降温至300℃，外排进入余热锅炉(29)。进入余热锅炉(29)的一部分热量，该热量可以进行工业供暖、民用供暖、生活热水等(图中未示出)，也可以进入蒸汽管道(23)进入工业生产中使用，也可以连接溴化锂吸收式制冷装置，给工业或者民用建筑供冷(图中未示出)。
在步骤S302中，洁净气经过换热器后，进入余热锅炉(29)。洁净气温度从300℃放热降至150℃，通过第四排气管道(32)和排气风机(31)，最终通过烟囱(33)外排入大气。锅炉产生的蒸汽供入厂方的蒸汽管网。
如图3，本发明还公开了一种彩涂线有机化合物废气无害化处理及热回收利用的系统，包括浓缩转轮(12)，底涂机房(1)和面涂机房(6)排出的低温低浓度的挥发性有机化合物废气，通过低温废气收集管道(9)送入浓缩转轮(12)的吸附区，使所述的挥发性有机化合物废气被吸附区对应的扇面的吸附剂吸附；吸附了有机化合物废气成分的扇面旋转到高温脱附区时，调整浓缩转轮(12)的旋转速度，所述有机化合物废气成分被通入高温脱附区内的热空气脱附出来，并伴随热空气一起送到蓄热焚烧炉(17)进行焚烧裂解处理；底涂固化炉(4)和面涂固化炉(7)排出的高温高浓度挥发性有机化合物废气经高温废气收集管道(8)送入蓄热焚烧炉(17)；同时从高温废气收集管道(8)的有机化合物废气经高温废气与从浓缩转轮(12)的高温脱附区内脱附出来的热空气的混合气体，供入蓄热焚烧炉(17)氧化室中燃烧，成为净化的高温洁净气体；还包括热能回收系统，连接蓄热焚烧炉(17)中排出的高温洁净气体。
热能回收系统包括换热器(27)，蓄热焚烧炉(17)产生的高温洁净气体进入换热器(27)，同时利用热风风机(18)将冷空气与换热器(27)换热升温至热风，通过热风管道供应至彩涂线的热风吹扫装置(21)、密封气幕(5)，浓缩转轮(12)的高温脱附区，供整个系统循环运转。
热能回收系统包括换热器(27)，蓄热焚烧炉(17)产生的高温洁净气体进入换热器(27)，经换热后外排进入余热锅炉(29)，进入余热锅炉(29)的一部分热量，该热量进行工业供暖、民用供暖、生活热水(图中未示出)，也可以进入蒸汽管道(23)进入工业生产中使用，也可以连接溴化锂吸收式制冷装置，给工业建筑或者民用建筑供冷(图中未示出)。
本发明不限于上述的具体实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种基于浓缩转轮和RTO的彩涂线废气处理及热回收方法，其特征在于：
(1)、将底涂机房(1)和面涂机房(6)排出的低温低浓度的挥发性有机化合物废气，通过低温废气收集管道(9)送入浓缩转轮(12)的吸附区，使所述的挥发性有机化合物废气被吸附区对应的扇面的吸附剂吸附；
(2)、将底涂固化炉(4)和面涂固化炉(7)排出的高温高浓度挥发性有机化合物废气经高温废气收集管道(8)送入蓄热焚烧炉(17)；
(3)、从高温废气收集管道(8)及从浓缩转轮(12)的高温脱附区内脱附出来的热空气的混合气体，供入蓄热焚烧炉(17)氧化室中燃烧，成为净化的高温洁净气体，排出高温的洁净气体供入热能回收系统。
2.如权利要求1所述的基于浓缩转轮和RTO的彩涂线废气处理及热回收方法，当吸附了有机化合物废气成分的扇面旋转到高温脱附区时，调整浓缩转轮(12)的旋转速度，所述有机化合物废气成分被通入高温脱附区内的热空气脱附出来，并伴随热空气一起送到蓄热焚烧炉(17)进行焚烧裂解处理。
3.如权利要求1或2所述的基于浓缩转轮和RTO的彩涂线废气处理及热回收方法，所述的高温脱附区利用了热能回收系统的热量来加热浓缩转轮(12)的脱附区。
4.如权利要求1或2所述的基于浓缩转轮和RTO的彩涂线废气处理及热回收方法，其所述的热能回收系统包括换热器(27)，蓄热焚烧炉(17)产生的高温洁净气体进入换热器(27)，同时利用热风风机(18)将冷空气与换热器(27)换热升温至热风，通过热风管道供应至彩涂线的热风吹扫装置(21)、密封气幕(5)，浓缩转轮(12)的高温脱附区，供整个系统循环运转。
5.如权利要求1或2所述的基于浓缩转轮和RTO的彩涂线废气处理及热回收方法，其所述的热能回收系统包括换热器(27)，蓄热焚烧炉(17)产生的高温洁净气体进入换热器(27)，经换热后外排进入余热锅炉(29)，进入余热锅炉(29)的一部分热量，该热量进行工业供暖、民用供暖、生活热水，也可以进入蒸汽管道(23)进入工业生产中使用，也可以连接溴化锂吸收式制冷装置，给工业建筑或者民用建筑供冷。
6.一种基于浓缩转轮和RTO的彩涂线废气处理及热回收的系统，包括：
浓缩转轮(12)：将底涂机房(1)和面涂机房(6)排出的低温低浓度的挥发性有机化合物废气，通过低温废气收集管道(9)送入浓缩转轮(12)的吸附区，使所述的挥发性有机化合物废气被吸附区对应的扇面的吸附剂吸附；
蓄热焚烧炉(17)：将底涂固化炉(4)和面涂固化炉(7)排出的高温高浓度挥发性有机化合物废气经高温废气收集管道(8)送入蓄热焚烧炉(17)；同时从高温废气收集管道(8)的有机化合物废气经高温废气与从浓缩转轮(12)的高温脱附区内脱附出来的热空气的混合气体，供入蓄热焚烧炉(17)氧化室中燃烧，成为净化的高温洁净气体；
其特征在于：该系统还包括热能回收系统：连接蓄热焚烧炉(17)中排出的高温洁净气体。
7.如权利要求6所述的系统，利用热能回收系统的热量来加热浓缩转轮(12)的脱附区。
8.如权利要求6所述的系统，所述的热能回收系统包括换热器(27)，蓄热焚烧炉(17)产生的高温洁净气体进入换热器(27)，同时利用热风风机(18)将冷空气与换热器(27)换热升温至热风，通过热风管道供应至彩涂线的热风吹扫装置(21)、密封气幕(5)，浓缩转轮(12)的高温脱附区，供整个系统循环运转。
9.如权利要求6所述的系统，所述的热能回收系统包括换热器(27)，蓄热焚烧炉(17)产生的高温洁净气体进入换热器(27)，经换热后外排进入余热锅炉(29)，进入余热锅炉(29)的一部分热量，该热量进行工业供暖、民用供暖、生活热水，也可以进入蒸汽管道(23)进入工业生产中使用，也可以连接溴化锂吸收式制冷装置，给工业建筑或者民用建筑供冷。
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