Các chất ô nhiễm thải ra chủ yếu là: sương sơn và dung môi hữu cơ sinh ra từ quá trình phun sơn, và dung môi hữu cơ sinh ra trong quá trình bay hơi khô. Sương sơn chủ yếu đến từ phần dung môi phủ trong quá trình phun khí, và thành phần của nó phù hợp với lớp sơn được sử dụng. Dung môi hữu cơ chủ yếu đến từ dung môi và chất pha loãng trong quá trình sử dụng lớp sơn, phần lớn là khí thải dễ bay hơi, và các chất ô nhiễm chính của chúng là xylen, benzen, toluen, v.v. Do đó, nguồn khí thải độc hại chính thải ra từ lớp sơn là từ phòng phun sơn, phòng sấy và phòng sấy.
1. Phương pháp xử lý khí thải của dây chuyền sản xuất ô tô
1.1 Sơ đồ xử lý khí thải hữu cơ trong quá trình sấy
Khí thải từ phòng sấy điện di, phòng sấy lớp phủ trung gian và phòng sấy lớp phủ bề mặt thuộc loại khí thải có nhiệt độ và nồng độ cao, phù hợp với phương pháp đốt. Hiện nay, các biện pháp xử lý khí thải thường được sử dụng trong quá trình sấy bao gồm: công nghệ oxy hóa nhiệt tái sinh (RTO), công nghệ đốt xúc tác tái sinh (RCO) và hệ thống đốt nhiệt thu hồi TNV.
1.1.1 Công nghệ oxy hóa nhiệt kiểu lưu trữ nhiệt (RTO)
Thiết bị oxy hóa nhiệt (Regenerative Thermal Oxidizer, RTO) là thiết bị bảo vệ môi trường tiết kiệm năng lượng, dùng để xử lý khí thải hữu cơ dễ bay hơi có nồng độ trung bình và thấp. Thích hợp cho lưu lượng lớn, nồng độ thấp, phù hợp với nồng độ khí thải hữu cơ từ 100 PPM đến 20.000 PPM. Chi phí vận hành thấp, khi nồng độ khí thải hữu cơ trên 450 PPM, thiết bị RTO không cần thêm nhiên liệu phụ trợ; tỷ lệ lọc cao, tỷ lệ lọc của RTO hai tầng có thể đạt trên 98%, tỷ lệ lọc của RTO ba tầng có thể đạt trên 99%, không gây ô nhiễm thứ cấp như NOX; điều khiển tự động, vận hành đơn giản; độ an toàn cao.
Thiết bị oxy hóa nhiệt tái sinh áp dụng phương pháp oxy hóa nhiệt để xử lý khí thải hữu cơ có nồng độ trung bình và thấp, và bộ trao đổi nhiệt giường lưu trữ nhiệt gốm được sử dụng để thu hồi nhiệt. Thiết bị bao gồm giường lưu trữ nhiệt gốm, van điều khiển tự động, buồng đốt và hệ thống điều khiển. Các tính năng chính là: van điều khiển tự động ở phía dưới giường lưu trữ nhiệt được kết nối với đường ống chính nạp và đường ống chính xả tương ứng, và giường lưu trữ nhiệt được lưu trữ bằng cách làm nóng trước khí thải hữu cơ đi vào giường lưu trữ nhiệt bằng vật liệu lưu trữ nhiệt gốm để hấp thụ và giải phóng nhiệt; khí thải hữu cơ được làm nóng trước đến nhiệt độ nhất định (760℃) được oxy hóa trong quá trình đốt cháy buồng đốt để tạo ra carbon dioxide và nước, và được làm sạch. Cấu trúc chính RTO hai giường điển hình bao gồm một buồng đốt, hai giường đóng gói gốm và bốn van chuyển mạch. Bộ trao đổi nhiệt giường đóng gói gốm tái sinh trong thiết bị có thể tối đa hóa khả năng thu hồi nhiệt lớn hơn 95%; Không hoặc ít sử dụng nhiên liệu khi xử lý khí thải hữu cơ.
Ưu điểm: Khi xử lý khí thải hữu cơ có lưu lượng lớn và nồng độ thấp, chi phí vận hành rất thấp.
Nhược điểm: đầu tư một lần cao, nhiệt độ cháy cao, không thích hợp để xử lý khí thải hữu cơ có nồng độ cao, có nhiều bộ phận chuyển động, cần nhiều công việc bảo trì hơn.
1.1.2 Công nghệ đốt xúc tác nhiệt (RCO)
Thiết bị đốt xúc tác tái sinh (Regenerative Catalytic Oxidizer RCO) được ứng dụng trực tiếp để xử lý khí thải hữu cơ có nồng độ trung bình và cao (1000 mg/m3-10000 mg/m3). Công nghệ xử lý RCO đặc biệt phù hợp với nhu cầu thu hồi nhiệt cao, đồng thời cũng phù hợp với cùng một dây chuyền sản xuất. Do các sản phẩm khác nhau, thành phần khí thải thường thay đổi hoặc nồng độ khí thải dao động mạnh. Thiết bị này đặc biệt phù hợp với nhu cầu thu hồi nhiệt năng của doanh nghiệp hoặc xử lý khí thải đường ống chính, và năng lượng thu hồi được có thể được sử dụng để sấy đường ống chính, nhằm đạt được mục đích tiết kiệm năng lượng.
Công nghệ xử lý đốt xúc tác tái sinh là một phản ứng pha khí-rắn điển hình, thực chất là quá trình oxy hóa sâu các gốc oxy phản ứng. Trong quá trình oxy hóa xúc tác, sự hấp phụ bề mặt của chất xúc tác làm giàu các phân tử chất phản ứng trên bề mặt chất xúc tác. Tác dụng làm giảm năng lượng hoạt hóa của chất xúc tác giúp tăng tốc phản ứng oxy hóa và cải thiện tốc độ phản ứng oxy hóa. Dưới tác dụng của chất xúc tác chuyên biệt, chất hữu cơ xảy ra quá trình đốt cháy không cần oxy hóa ở nhiệt độ khởi đầu thấp (250-300°C), phân hủy thành carbon dioxide và nước, đồng thời giải phóng một lượng lớn năng lượng nhiệt.
Thiết bị RCO chủ yếu bao gồm thân lò, bộ phận lưu trữ nhiệt xúc tác, hệ thống đốt, hệ thống điều khiển tự động, van tự động và một số hệ thống khác. Trong quá trình sản xuất công nghiệp, khí thải hữu cơ thải ra đi vào van quay của thiết bị thông qua quạt hút cảm ứng, và khí vào và khí ra được tách hoàn toàn thông qua van quay. Nhiệt năng lưu trữ và trao đổi nhiệt của khí gần như đạt đến nhiệt độ được thiết lập bởi quá trình oxy hóa xúc tác của lớp xúc tác; khí thải tiếp tục được làm nóng thông qua khu vực gia nhiệt (bằng cách gia nhiệt bằng điện hoặc gia nhiệt bằng khí tự nhiên) và duy trì ở nhiệt độ đã thiết lập; khí thải đi vào lớp xúc tác để hoàn thành phản ứng oxy hóa xúc tác, cụ thể là phản ứng tạo ra carbon dioxide và nước, đồng thời giải phóng một lượng lớn năng lượng nhiệt để đạt được hiệu quả xử lý mong muốn. Khí được xúc tác bởi quá trình oxy hóa đi vào lớp vật liệu gốm 2 và năng lượng nhiệt được thải ra khí quyển thông qua van quay. Sau khi làm sạch, nhiệt độ khí thải sau khi làm sạch chỉ cao hơn một chút so với nhiệt độ trước khi xử lý khí thải. Hệ thống hoạt động liên tục và tự động chuyển mạch. Thông qua hoạt động của van quay, tất cả các lớp gốm hoàn thành các bước chu trình làm nóng, làm mát và tinh chế, đồng thời năng lượng nhiệt có thể được thu hồi.
Ưu điểm: quy trình xử lý đơn giản, thiết bị nhỏ gọn, hoạt động đáng tin cậy; hiệu suất lọc cao, thường trên 98%; nhiệt độ cháy thấp; đầu tư khả dụng thấp, chi phí vận hành thấp, hiệu suất thu hồi nhiệt thường có thể đạt trên 85%; toàn bộ quy trình không tạo ra nước thải, quá trình lọc không tạo ra ô nhiễm thứ cấp NOX; Thiết bị lọc RCO có thể được sử dụng với phòng sấy, khí đã lọc có thể được tái sử dụng trực tiếp trong phòng sấy, để đạt được mục đích tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải;
Nhược điểm: thiết bị đốt xúc tác chỉ thích hợp để xử lý khí thải hữu cơ có thành phần hữu cơ có điểm sôi thấp và hàm lượng tro thấp, còn việc xử lý khí thải có các chất dính như khói dầu mỡ thì không thích hợp, phải xử lý chất xúc tác bằng phương pháp đầu độc; nồng độ khí thải hữu cơ dưới 20%.
1.1.3Hệ thống đốt nhiệt loại tái chế TNV
Hệ thống đốt nhiệt kiểu tái chế (tiếng Đức: Thermische Nachverbrennung TNV) sử dụng khí hoặc nhiên liệu đốt trực tiếp để làm nóng khí thải chứa dung môi hữu cơ. Dưới tác động của nhiệt độ cao, các phân tử dung môi hữu cơ bị oxy hóa phân hủy thành carbon dioxide và nước. Khí thải ở nhiệt độ cao thông qua thiết bị truyền nhiệt đa tầng hỗ trợ quá trình sản xuất cần nhiệt lượng từ quá trình oxy hóa phân hủy, tái chế hoàn toàn khí thải hữu cơ, giảm thiểu tiêu thụ năng lượng của toàn hệ thống. Do đó, hệ thống TNV là một giải pháp hiệu quả và lý tưởng để xử lý khí thải chứa dung môi hữu cơ khi quá trình sản xuất cần nhiều năng lượng nhiệt. Đối với dây chuyền sản xuất sơn phủ điện di mới, hệ thống đốt nhiệt thu hồi TNV thường được áp dụng.
Hệ thống TNV bao gồm ba phần: hệ thống đốt và gia nhiệt khí thải, hệ thống gia nhiệt không khí tuần hoàn và hệ thống trao đổi nhiệt không khí trong lành. Thiết bị sưởi ấm trung tâm đốt khí thải trong hệ thống là bộ phận cốt lõi của TNV, bao gồm thân lò, buồng đốt, bộ trao đổi nhiệt, đầu đốt và van điều chỉnh khói chính. Quy trình hoạt động của nó là: với quạt áp suất cao, khí thải hữu cơ sẽ từ phòng sấy, sau khi thiết bị sưởi ấm trung tâm đốt khí thải được gia nhiệt trước, đến buồng đốt, sau đó qua đầu đốt gia nhiệt, ở nhiệt độ cao (khoảng 750℃) khí thải hữu cơ bị oxy hóa phân hủy, phân hủy khí thải hữu cơ thành carbon dioxide và nước. Khí thải nhiệt độ cao được tạo ra được thải ra qua bộ trao đổi nhiệt và ống khói chính trong lò. Khí thải thải ra làm nóng không khí lưu thông trong phòng sấy để cung cấp năng lượng nhiệt cần thiết cho phòng sấy. Một thiết bị truyền nhiệt không khí trong lành được đặt ở cuối hệ thống để thu hồi nhiệt thải của hệ thống cho lần thu hồi cuối cùng. Không khí sạch bổ sung từ phòng sấy được gia nhiệt bằng khí thải rồi đưa vào phòng sấy. Ngoài ra, trên đường ống khói chính còn có van điều chỉnh điện, dùng để điều chỉnh nhiệt độ khí thải tại đầu ra của thiết bị, nhiệt độ khí thải cuối cùng có thể được kiểm soát ở khoảng 160℃.
Đặc điểm của thiết bị sưởi ấm trung tâm đốt khí thải bao gồm: thời gian lưu lại của khí thải hữu cơ trong buồng đốt là 1~2 giây; tỷ lệ phân hủy khí thải hữu cơ là hơn 99%; tỷ lệ thu hồi nhiệt có thể đạt 76%; và tỷ lệ điều chỉnh công suất đầu đốt có thể đạt 26 ∶ 1, lên đến 40 ∶ 1.
Nhược điểm: khi xử lý khí thải hữu cơ có nồng độ thấp, chi phí vận hành cao hơn; bộ trao đổi nhiệt dạng ống chỉ hoạt động liên tục, tuổi thọ cao.
1.2 Sơ đồ xử lý khí thải hữu cơ trong phòng phun sơn và phòng sấy
Khí thải từ phòng phun sơn và phòng sấy có nồng độ thấp, lưu lượng lớn và nhiệt độ phòng, thành phần ô nhiễm chủ yếu là hydrocarbon thơm, ete rượu và dung môi hữu cơ este. Hiện nay, phương pháp tiên tiến hơn của nước ngoài là: cô đặc khí thải hữu cơ đầu tiên để giảm tổng lượng khí thải hữu cơ, sử dụng phương pháp hấp phụ đầu tiên (than hoạt tính hoặc zeolit làm chất hấp phụ) để hấp phụ khí thải sơn phun ở nhiệt độ phòng có nồng độ thấp, kết hợp với phương pháp tách khí ở nhiệt độ cao, cô đặc khí thải bằng phương pháp đốt xúc tác hoặc đốt nhiệt tái sinh.
1.2.1 Thiết bị hấp phụ - giải hấp và tinh chế than hoạt tính
Sử dụng than hoạt tính tổ ong làm chất hấp phụ, Kết hợp với các nguyên tắc làm sạch bằng hấp phụ, tái sinh giải hấp phụ và cô đặc VOC và đốt cháy xúc tác, Thể tích không khí cao, nồng độ khí thải hữu cơ thấp thông qua quá trình hấp phụ than hoạt tính tổ ong để đạt được mục đích làm sạch không khí, Khi than hoạt tính bão hòa và sau đó sử dụng không khí nóng để tái sinh than hoạt tính, Chất hữu cơ cô đặc đã giải hấp phụ được đưa đến lớp đốt xúc tác để đốt cháy xúc tác, Chất hữu cơ bị oxy hóa thành carbon dioxide và nước vô hại, Khí thải nóng bị đốt cháy làm nóng không khí lạnh thông qua bộ trao đổi nhiệt, Một số khí làm mát được thải ra sau khi trao đổi nhiệt, Một phần để tái sinh giải hấp phụ than hoạt tính tổ ong, Để đạt được mục đích sử dụng nhiệt thải và tiết kiệm năng lượng. Toàn bộ thiết bị bao gồm bộ lọc sơ bộ, lớp hấp phụ, lớp đốt xúc tác, chất chống cháy, quạt liên quan, van, v.v.
Thiết bị lọc hấp phụ-tách hấp phụ than hoạt tính được thiết kế theo hai nguyên lý cơ bản là hấp phụ và đốt cháy xúc tác, sử dụng đường dẫn khí kép làm việc liên tục, một buồng đốt xúc tác, hai lớp hấp phụ được sử dụng luân phiên. Đầu tiên, khí thải hữu cơ được hấp phụ bằng than hoạt tính, khi bão hòa nhanh, quá trình hấp phụ dừng lại, sau đó sử dụng luồng khí nóng để loại bỏ chất hữu cơ khỏi than hoạt tính để thực hiện quá trình tái sinh than hoạt tính; chất hữu cơ đã được cô đặc (nồng độ cao gấp hàng chục lần so với ban đầu) và được đưa đến buồng đốt xúc tác để đốt cháy xúc tác thành carbon dioxide và hơi nước. Khi nồng độ khí thải hữu cơ đạt hơn 2000 PPm, khí thải hữu cơ có thể tự cháy trong lớp xúc tác mà không cần gia nhiệt bên ngoài. Một phần khí thải của quá trình đốt cháy được thải ra khí quyển, và phần lớn được đưa đến lớp hấp phụ để tái sinh than hoạt tính. Điều này có thể đáp ứng nhu cầu đốt cháy và hấp phụ năng lượng nhiệt cần thiết, đạt được mục đích tiết kiệm năng lượng. Quá trình tái sinh có thể đi vào quá trình hấp phụ tiếp theo; trong quá trình tách hấp phụ, quá trình tinh chế có thể được thực hiện bởi một lớp hấp phụ khác, phù hợp cho cả hoạt động liên tục và hoạt động gián đoạn.
Hiệu suất và đặc tính kỹ thuật: hiệu suất ổn định, cấu trúc đơn giản, an toàn và đáng tin cậy, tiết kiệm năng lượng và nhân công, không gây ô nhiễm thứ cấp. Thiết bị chiếm diện tích nhỏ và trọng lượng nhẹ. Rất phù hợp để sử dụng với khối lượng lớn. Lớp than hoạt tính hấp thụ khí thải hữu cơ sử dụng khí thải sau quá trình đốt xúc tác để tái sinh tách khí, và khí tách khí được đưa vào buồng đốt xúc tác để làm sạch, không cần năng lượng bên ngoài, hiệu quả tiết kiệm năng lượng đáng kể. Nhược điểm là than hoạt tính có kích thước nhỏ và chi phí vận hành cao.
1.2.2 Thiết bị tinh chế hấp phụ - giải hấp bánh xe chuyển zeolit
Thành phần chính của zeolit là silic, nhôm, có khả năng hấp phụ, có thể được sử dụng làm chất hấp phụ; zeolit vận hành bằng cách sử dụng đặc tính khe hở đặc hiệu của zeolit với khả năng hấp phụ và giải hấp các chất ô nhiễm hữu cơ, giúp giảm chi phí vận hành thiết bị xử lý cuối cùng cho cả khí thải VOC nồng độ thấp và cao. Thiết bị này phù hợp để xử lý lưu lượng lớn, nồng độ thấp, chứa nhiều thành phần hữu cơ. Nhược điểm là chi phí đầu tư ban đầu cao.
Thiết bị hấp phụ-làm sạch bằng zeolit runner là một thiết bị làm sạch khí có thể liên tục thực hiện hoạt động hấp phụ và giải hấp. Hai bên của bánh xe zeolit được chia thành ba khu vực bằng thiết bị niêm phong đặc biệt: khu vực hấp phụ, khu vực giải hấp (tái sinh) và khu vực làm mát. Quy trình làm việc của hệ thống là: bánh xe quay zeolit quay liên tục ở tốc độ thấp, Tuần hoàn qua khu vực hấp phụ, khu vực giải hấp (tái sinh) và khu vực làm mát; Khi nồng độ thấp và thể tích gió khí thải liên tục đi qua khu vực hấp phụ của bánh xe, VOC trong khí thải được hấp thụ bởi zeolit của bánh xe quay, Phát thải trực tiếp sau khi hấp phụ và làm sạch; Dung môi hữu cơ được hấp thụ bởi bánh xe được đưa đến khu vực giải hấp (tái sinh) với sự quay của bánh xe, Sau đó, với một thể tích không khí nhỏ làm nóng không khí liên tục qua khu vực giải hấp, VOC được hấp thụ trên bánh xe được tái sinh trong khu vực giải hấp, Khí thải VOC được thải ra cùng với không khí nóng; Bánh xe đến khu vực làm mát để làm mát có thể được hấp phụ lại, Với sự quay liên tục của bánh xe quay, quá trình hấp phụ, giải hấp và làm mát được thực hiện, Đảm bảo quá trình xử lý khí thải diễn ra liên tục và ổn định.
Thiết bị dẫn zeolit về cơ bản là một bộ cô đặc, khí thải chứa dung môi hữu cơ được chia thành hai phần: không khí sạch có thể thải trực tiếp và không khí tuần hoàn chứa dung môi hữu cơ nồng độ cao. Không khí sạch có thể thải trực tiếp và có thể được tuần hoàn trong hệ thống thông gió điều hòa không khí sơn; nồng độ khí VOC cao gấp khoảng 10 lần nồng độ VOC trước khi vào hệ thống. Khí cô đặc được xử lý bằng cách đốt ở nhiệt độ cao thông qua hệ thống đốt nhiệt thu hồi TNV (hoặc các thiết bị khác). Nhiệt sinh ra từ quá trình đốt lần lượt là nhiệt làm khô phòng và nhiệt làm sạch zeolit, và năng lượng nhiệt được tận dụng tối đa để đạt được hiệu quả tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải.
Hiệu suất kỹ thuật và đặc điểm: cấu trúc đơn giản, dễ bảo trì, tuổi thọ cao; hiệu quả hấp thụ và tách cao, chuyển đổi lượng gió lớn ban đầu và khí thải VOC nồng độ thấp thành lượng không khí thấp và khí thải nồng độ cao, giảm chi phí thiết bị xử lý cuối cùng; giảm áp suất cực thấp, có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng điện; chuẩn bị hệ thống tổng thể và thiết kế mô-đun, với yêu cầu không gian tối thiểu và cung cấp chế độ điều khiển liên tục và không người lái; có thể đạt tiêu chuẩn khí thải quốc gia; chất hấp phụ sử dụng zeolit không cháy, sử dụng an toàn hơn; nhược điểm là đầu tư một lần với chi phí cao.
Thời gian đăng: 03-01-2023
