发动机涂装线VOCs环保治理项目细节分析

于建新 万阳 周智勇 储招节

摘 要：随着我国经济快速增长，大气污染也愈发严重。当前国家针对挥发性有机物（VOCs）排放控制力度已逐步加大，根据《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》总体任务要求：“到2020年，建立健全以改善环境空气质量为核心的VOCs污染防治管理体系，实施重点地区、重点行业VOCs污染减排，排放总量下降10%以上”，涂装废气主要来自于喷涂、干燥过程。文章重点介绍发动机涂装线有机废气处理项目关于烘干废气处理方案、余热回收利用等方面的分析。

关键词：有机废气;转轮;RTO;环保治理;余热回收;烘干废气

中图分类号：U445.58+5  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）15-204-03

Abstract： With the rapid economic growth of our country， the air pollution is becoming more and more serious. Currently， the state has stepped up efforts to control emissions from the Volatile organic compound， according to the overall requirements of the "fifteen" Volatile organic compound pollution prevention and control work program， "by 2020， a sound VOCs pollution prevention and control management system with improving environmental air quality as the core shall be established， and VOCs pollution emission reductions shall be implemented in key areas and industries， and the total emission shall be reduced by more than 10 percent. "The waste gases from coating mainly come from the spraying and drying processes. This paper focuses on the analysis of the project of organic waste gas treatment in the engine painting line in the aspects of drying waste gas treatment scheme， waste heat recovery and utilization.

Keywords： Organic Waste Gas; Runner; Rto; Environmental protection; Waste Heat Recovery; Drying waste gas

CLC NO.： U445.58+5  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）15-204-03

1 引言

現有发动机涂装线在添加有机废气处理装置的过程中，发现了几个较大的细节分支。经综合评估方案，对部分细节进行了反复论证，选择了相对合适的优化方向，这将更有利于提高项目的实际效果，在保证废气达标排放的前提下，实现最优性价比。

2 方案策划

2.1 当前现状

发动机涂装过程中，有机废气主要来源于喷漆房、烘干室。需要处理的有机废气污染物主要包括：喷漆房作业过程中高度雾化的漆雾和油漆、烘干过程等挥发的有机溶剂。油漆经空气喷枪高度雾化，作业过程中飘散开来，其成分与原涂料一致。有机溶剂主要由油漆、清洗溶剂、稀料中挥发出来，其主要的成分为二甲苯、苯、邻二甲苯、甲苯等。所以发动机涂装过程中产生的污染废气的主要发生点为喷漆室、流平室、烘干室等。

2.2 方案设计

发动机涂装线废气处理项目在进行方案设计时，主要是为了喷漆室废气的处理，采取的方案为沸石转轮吸附浓缩加旋转 RTO，废气集中收集经过转轮浓缩后进入RTO燃烧。在设计烘干废气处理、余热回收利用、燃料选择方案时进行了详细的论证。

2.3 烘干废气处理方案分析

烘干室有机废气废气的处理方式有两种，一是烘房废气和涂装废气混合后进入转轮吸附浓缩，二是烘房废气不进入转轮，而是与转轮浓缩之后的涂装废气混合，单独进RTO，两种方式相比，烘房废气进转轮，RTO 运行所需要的天然气能耗较少，系统运行废消耗天然气量较低，但是由于烘干室废气温度相对较高，油漆中的有机溶剂挥发较多，且烘房废气中的漆雾漆渣粘性更高，存在堵塞转轮风险，降低转轮使用寿命，增加转轮的维护费用，因此烘房废气是否进转轮各有优缺点，以下通过系统运行和维护的整体经济性进行权衡分析。

工艺计算一般以标准状态下的废气进行核算（标准状态：压力为 101325Pa，温度为 273.15K时的状态，简称标态）。喷房废气工况风量 4500m?/h，25℃，折算成标况风量=144000×273÷（273+25）=131919 Nm?/h，烘房工况风量4500m?/h，90℃，折算成标况风量=4500×273÷（273+90）=3384 Nm?/h。喷房废气浓度按照平均值 200mg/m?，烘房废气浓度按照 300mg/m?。通过厂家系统计算，当烘房废气直接进入 RTO，天然气用量13.7Nm?/h，当烘房废气和涂装废气混合后进入转轮吸附浓缩，天然气用量9.3 Nm?/h。

通过如上分析，烘房废气与喷涂废气混合后直接进转轮，相比于直接进RTO，天然气节约 4.4 Nm?/h，对于转轮更换的维护费用，当烘房废气进 RTO，转轮实际使用寿命按照 5 年核算，根据行业内多个项目案例经验分析，若当烘房廢气与喷涂废气混合后进入转轮，转轮实际使用寿命减半，按照 3 年核算，对比分析十年内转轮更换的维护费用和天然气消耗总费用，计算结果如下：

根据上述分析，烘房废气进 RTO，十年运维总费用低于烘房废气与喷涂废气混合进转轮，因此设计方案将烘房废气直接通入 RTO，不与涂装废气混合。

2.4 烘房余热回收利用方案分析

RTO 余热利用方式一般有两种，一是当废气浓度较高时，RTO 可以满足自供热，无需补充天然气，且有额外热量可以进行回收利用;二是利用RTO出口排空烟气热量。针对 RTO 高温取热，通过2.3条的分析，当有机废气平均浓度为 200mg/m?时，烘干室废气直接进入 RTO燃烧，天然气需要补充13.7m?/h，烘房废气与涂装废气混合，RTO 需要消耗 9.3 m?/h 天然气，因此系统正常运行时都需要额外补充天然气，VOCs 放出的热量都无法满足RTO自供热要求，此时从RTO高温取热，相当于利用天然气直接加热，而非利用 VOCs 放出的多余热量，从经济性角度是不合适的。根据目前烘干室实际运行情况，将烘房废气与转轮脱附废气混合后废气温度约71℃，废气风量 9980Nm?/h，RTO 热效率为 95%，因此 RTO 出口理论温度为 800℃-（800℃-71℃）×95%=107℃，且根据分析，经RTO处理后的净化废气出口排空烟气实际温度一般在90～110℃，此温度满足客户烘房温度需求，此部分烟气可以直接送至烘房，作为烘房热风热源，进行余热回用。

2.5 燃料的选择

RTO燃料可选择柴油或天然气，在实际方案设计过程中也进行了一系列计算和分析，  计算和分析结果如下：

分析：以废气入口浓度 200mg/m3，浓缩20倍，废气热值以9500KCAL/h 进行计算，若是使用柴油作为燃料，必须采用轻质柴油并定期对燃烧头的积碳进行清理，此外采用柴油作为燃料可能会造成氮氧化物浓度偏高的情况，需要特别关注。综上，同等条件下以天然气为RTO燃料的方案运行成本更低。

3 总结

发动机涂装线有机废气处理项目废气末端含有较多的油漆颗粒物，具有风量大浓度低的特点。本设计采用四级干式过滤（预留活性炭过滤空间）+沸石转轮吸附/脱附+旋转RTO的组合处理工艺，将烘干房废气直接通入旋转RTO进行处理，项目设计过程中应充分考虑性价比问题，优选安全稳定的技术方案，全面把握细节，保质保量达成项目目标的同时追求最合理的性价比，最终实现废气通过沸石转轮+旋转RTO系统处理后经烟囱达标排放。