Các chất gây ô nhiễm thải ra chủ yếu là: sương sơn và dung môi hữu cơ do sơn phun sinh ra và dung môi hữu cơ sinh ra khi sấy khô bay hơi. Sương sơn chủ yếu đến từ phần phủ dung môi trong quá trình phun không khí và thành phần của nó phù hợp với lớp phủ được sử dụng. Dung môi hữu cơ chủ yếu đến từ dung môi và chất pha loãng trong quá trình sử dụng lớp phủ, phần lớn là khí thải dễ bay hơi và các chất ô nhiễm chính của chúng là xylene, benzen, toluene, v.v. Vì vậy, nguồn khí thải độc hại thải ra trong lớp phủ chính là phòng phun sơn, phòng sấy và phòng sấy.
1. Phương pháp xử lý khí thải dây chuyền sản xuất ô tô
1.1 Sơ đồ xử lý khí thải hữu cơ trong quá trình sấy
Khí thải ra từ phòng sấy điện di, lớp phủ trung bình và lớp phủ bề mặt thuộc loại khí thải có nhiệt độ cao và nồng độ cao, thích hợp cho phương pháp đốt. Hiện nay, các biện pháp xử lý khí thải được sử dụng phổ biến 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 loại lưu trữ nhiệt (RTO)
Thiết bị oxy hóa nhiệt (Regenerative Thermal Oxidizer, RTO) là thiết bị bảo vệ môi trường tiết kiệm năng lượng để xử lý khí thải hữu cơ dễ bay hơi có nồng độ trung bình và thấp. Thích hợp cho khối lượng lớn, nồng độ thấp, thích hợp cho nồng độ khí thải hữu cơ trong khoảng 100 PPM-20000 PPM. Chi phí vận hành thấp, khi nồng độ khí thải hữu cơ trên 450 PPM, thiết bị RTO không cần bổ sung nhiên liệu phụ; tỷ lệ thanh lọc cao, tỷ lệ thanh lọc của RTO hai giường có thể đạt trên 98%, tỷ lệ thanh lọc của RTO ba giường có thể đạt trên 99% và không có 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 nồng độ trung bình và thấp, và bộ trao đổi nhiệt giường lưu trữ nhiệt bằng gốm được sử dụng để thu hồi nhiệt. Nó bao gồm giường lưu trữ nhiệt bằng gốm, van điều khiển tự động, buồng đốt và hệ thống điều khiển. Các tính năng chính là: van điều khiển tự động ở dưới cùng của giường lưu trữ nhiệt được kết nối tương ứng với đường ống chính nạp và ống xả chính, 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 bằng gốm để hấp thụ và giải phóng nhiệt; khí thải hữu cơ được làm nóng trước đến nhiệt độ nhất định (760oC) bị oxy hóa trong quá trình đốt cháy buồng đốt để tạo ra carbon dioxide và nước, và được tinh chế. Cấu trúc chính của RTO hai giường điển hình bao gồm một buồng đốt, hai bệ đóng gói bằng gốm và bốn van chuyển mạch. Bộ trao đổi nhiệt giường đóng gói bằng gốm tái tạo trong thiết bị có thể tối đa hóa khả năng thu hồi nhiệt lớn hơn 95%; Không sử dụng hoặc sử dụng ít nhiên liệu khi xử lý khí thải hữu cơ.
Ưu điểm: Khi xử lý khí thải hữu cơ có lưu lượng cao và nồng độ thấp, chi phí vận hành rất thấp.
Nhược điểm: đầu tư một lần cao, nhiệt độ đốt cao, không thích hợp xử lý khí thải hữu cơ nồng độ cao, có nhiều bộ phận chuyển động, cần nhiều công việc bảo trì.
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 lọc 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 yêu cầu cao về tốc độ thu hồi nhiệt nhưng cũng phù hợp cho cùng một dây chuyền sản xuất, do các sản phẩm khác nhau nên thành phần khí thải thường xuyên thay đổi hoặc nồng độ khí thải biến động lớn. Nó đặc biệt phù hợp với nhu cầu thu hồi năng lượng nhiệt của doanh nghiệp hoặc xử lý khí thải đường trục sấy, và việc thu hồi năng lượng có thể được sử dụng để sấy đường trục, nhằm đạt được mục đích tiết kiệm năng lượng.
Công nghệ xử lý đốt xúc tác tái sinh là phản ứng pha khí-rắn điển hình, thực chất là quá trình oxy hóa sâu của các loại oxy phản ứng. Trong quá trình oxy hóa xúc tác, sự hấp phụ trên bề mặt chất xúc tác làm cho các phân tử chất phản ứng được làm giàu trên bề mặt chất xúc tác. Tác dụng của chất xúc tác trong việc giảm năng lượng hoạt hóa sẽ làm tăng tốc độ phản ứng oxy hóa và cải thiện tốc độ phản ứng oxy hóa. Dưới tác dụng của chất xúc tác cụ thể, chất hữu cơ xảy ra mà không bị oxy hóa quá mức ở nhiệt độ ban đầu thấp (250 ~ 300oC), bị phân hủy thành carbon dioxide và nước và giải phóng một lượng lớn năng lượng nhiệt.
Thiết bị RCO chủ yếu bao gồm thân lò, thân lưu trữ nhiệt xúc tác, hệ thống đốt, hệ thống điều khiển tự động, van tự động và một số hệ thống khác. Trong quy trình sản xuất công nghiệp, khí thải hữu cơ thải ra đi vào van quay của thiết bị thông qua quạt hút cảm ứng, khí vào và khí ra được tách biệt hoàn toàn qua van quay. Việc lưu trữ năng lượng nhiệt 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 nóng lên qua khu vực gia nhiệt (bằng sưởi điện hoặc sưởi bằng khí tự nhiên) và duy trì ở nhiệt độ đã cài đặt; nó 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 vào khí quyển thông qua van quay. Sau khi tinh chế, nhiệt độ khí thải sau khi tinh chế 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 đổi. Thông qua hoạt động của van quay, tất cả các lớp trám gốm sẽ hoàn thành các bước chu trình làm nóng, làm mát và thanh lọc, đồng thời có thể thu hồi năng lượng nhiệt.
Ưu điểm: quy trình đơn giản, thiết bị nhỏ gọn, vận hành đáng tin cậy; hiệu quả thanh lọc cao, thường trên 98%; nhiệt độ đốt thấp; đầu tư dùng một lần thấp, chi phí vận hành thấp, hiệu suất thu hồi nhiệt thường có thể đạt hơn 85%; toàn bộ quá trình không tạo ra nước thải, quá trình thanh lọc không tạo ra ô nhiễm thứ cấp NOX; Thiết bị lọc RCO có thể được sử dụng trong phòng sấy, khí tinh khiết có thể được tái sử dụng trực tiếp trong phòng sấy, nhằm 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 nhiệt độ sôi thấp và hàm lượng tro thấp, còn việc xử lý khí thải các chất dính như khói dầu là không phù hợp, chất xúc tác sẽ bị nhiễm độc; nồng độ khí thải hữu cơ dưới 20%.
1.1.3TNV Hệ thống đốt nhiệt loại tái chế
Hệ thống đốt nhiệt loại tái chế (Thermische Nachverbrennung TNV của Đức) là việc sử dụng khí hoặc nhiên liệu đốt trực tiếp, đốt nóng khí thải có chứa dung môi hữu cơ, dưới tác dụng của nhiệt độ cao, các phân tử dung môi hữu cơ bị oxy hóa phân hủy thành carbon dioxide và nước, khí thải nhiệt độ cao thông qua việc hỗ trợ quá trình sản xuất thiết bị truyền nhiệt đa tầng cần không khí hoặc nước nóng, tái chế hoàn toàn quá trình oxy hóa phân hủy năng lượng nhiệt của khí thải hữu cơ, giảm mức tiêu thụ năng lượng của toàn hệ thống. Vì vậy, hệ thống TNV là giải pháp hiệu quả và lý tưởng để xử lý khí thải chứa dung môi hữu cơ khi quá trình sản xuất cần nhiều nhiệt năng. Đối với dây chuyền sản xuất sơn điện di mới, hệ thống đốt nhiệt phục hồi TNV thường được áp dụng.
Hệ thống TNV bao gồm ba phần: hệ thống đốt và gia nhiệt sơ bộ khí thải, hệ thống gia nhiệt không khí tuần hoàn và hệ thống trao đổi nhiệt không khí trong lành. Thiết bị gia nhiệt 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 tiết khói chính. Quy trình làm việc của nó là: với một quạt đầu áp suất cao sẽ đưa khí thải hữu cơ từ phòng sấy, sau khi đốt khí thải, thiết bị gia nhiệt trung tâm tích hợp bộ trao đổi nhiệt làm nóng sơ bộ, đến buồng đốt, sau đó qua lò đốt, ở nhiệt độ cao ( khoảng 750oC) đến quá trình phân hủy oxy hóa khí thải hữu cơ, phân hủy khí thải hữu cơ thành carbon dioxide và nước. Khí thải nhiệt độ cao sinh ra được thải qua bộ trao đổi nhiệt và ống khói chính trong lò. Khí thải thải ra làm nóng không khí tuần hoàn 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 trong lành được bổ sung từ phòng sấy được làm nóng bằng khí thải và sau đó được đưa vào phòng sấy. Ngoài ra, trên đường ống khí thải chính còn có một van điều chỉnh điện, dùng để điều chỉnh nhiệt độ khí thải ở đầu ra của thiết bị, nhiệt độ khí thải cuối cùng có thể được kiểm soát ở khoảng 160oC.
Đặc điểm của thiết bị gia nhiệt trung tâm đốt khí thải bao gồm: thời gian lưu giữ khí thải hữu cơ trong buồng đốt là 1 ~ 2 giây; tỷ lệ phân hủy khí thải hữu cơ đạt trên 99%; tỷ lệ thu hồi nhiệt có thể đạt 76%; và tỷ lệ điều chỉnh đầu ra đầu đốt có thể đạt 26 ∶ 1, lên tới 40 ∶ 1.
Nhược điểm: khi xử lý khí thải hữu cơ nồng độ thấp, chi phí vận hành cao hơn; bộ trao đổi nhiệt dạng ống chỉ hoạt động liên tục nên có tuổi thọ cao.
1.2 Sơ đồ xử lý khí thải hữu cơ trong phòng phun sơn và phòng sấy
Khí thải ra từ phòng phun sơn và phòng sấy có nồng độ thấp, tốc độ dòng chảy lớn và khí thải ở nhiệt độ phòng, thành phần chính của chất ô nhiễm là hydrocarbon thơm, ete rượu và dung môi hữu cơ este. Hiện nay, phương pháp trưởng thành hơn của nước ngoài là: nồng độ khí thải hữu cơ đầu tiên để giảm tổng lượng khí thải hữu cơ, với phương pháp hấp phụ đầu tiên (than hoạt tính hoặc zeolite làm chất hấp phụ) để hấp phụ khí thải phun sơn ở nhiệt độ phòng thấp, bằng phương pháp tách khí ở nhiệt độ cao, khí thải tập trung 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 thanh lọc hấp phụ, tái tạo giải hấp và nồng độ VOC và đốt xúc tác, Thể tích không khí cao, nồng độ khí thải hữu cơ thấp thông qua hấp phụ than hoạt tính tổ ong để đạt được mục đích thanh lọc không khí, Khi than hoạt tính bão hòa sau đó sử dụng không khí nóng để tái sinh than hoạt tính, chất hữu cơ đậm đặc đã giải hấp được đưa đến giường đốt xúc tác để đốt 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 phát thải sau khi trao đổi nhiệt, Một phần để tái sinh giải hấp của 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 trước, giường hấp phụ, giường đốt xúc tác, chất chống cháy, quạt liên quan, van, v.v.
Thiết bị lọc hấp phụ-giải hấp bằng than hoạt tính được thiết kế theo hai nguyên tắc cơ bản là hấp phụ và đốt xúc tác, sử dụng đường dẫn khí kép làm việc liên tục, buồng đốt xúc tác, hai lớp hấp phụ được sử dụng xen kẽ. Khí thải hữu cơ đầu tiên có khả năng hấp phụ bằng than hoạt tính, khi bão hòa nhanh sẽ ngừng hấp phụ, sau đó sử dụng luồng khí nóng để loại bỏ chất hữu cơ khỏi than hoạt tính để tái tạo than hoạt tính; chất hữu cơ đã được cô đặc (nồng độ cao gấp hàng chục lần so với ban đầu) được đưa vào buồng đốt xúc tác, xúc tác quá trình đốt cháy thành carbon dioxide và thải ra hơi nước. Khi nồng độ khí thải hữu cơ đạt hơn 2000 PPm, khí thải hữu cơ có thể duy trì quá trình đốt cháy tự phát trong lớp xúc tác mà không cần đốt nóng bên ngoài. Một phần khí thải của quá trình đốt cháy được thải vào khí quyển, phần lớn được đưa đến lớp hấp phụ để tái sinh than hoạt tính. Điều này có thể đáp ứng quá trình đốt cháy và hấp thụ năng lượng nhiệt cần thiết, để đạt được mục đích tiết kiệm năng lượng. Sự tái sinh có thể bước vào quá trình hấp phụ tiếp theo; trong quá trình giải hấp, hoạt động thanh lọc có thể được thực hiện bằng một lớp hấp phụ khác, phù hợp cho cả hoạt động liên tục và hoạt động không liên tục.
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 tiết kiệm lao động, không gây ô nhiễm thứ cấp. Thiết bị có diện tích nhỏ và có trọng lượng nhẹ. Rất thích hợp để sử dụng với số lượng lớn. Lớp than hoạt tính hấp phụ khí thải hữu cơ sử dụng khí thải sau quá trình đốt xúc tác để tái sinh và khí thải được đưa đến buồng đốt xúc tác để thanh lọc, không cần năng lượng bên ngoài và hiệu quả tiết kiệm năng lượng là đáng kể. Nhược điểm là than hoạt tính có thời gian sử dụng ngắn và chi phí vận hành cao.
1.2.2 Thiết bị lọc hấp phụ - giải hấp bằng bánh chuyển Zeolit
Thành phần chính của zeolite là: silicon, nhôm, có khả năng hấp phụ, có thể dùng làm chất hấp phụ; Á hậu zeolit là sử dụng các đặc tính của khẩu độ riêng zeolit với khả năng hấp phụ và giải hấp đối với các chất ô nhiễm hữu cơ, để khí thải VOC có nồng độ thấp và nồng độ cao, có thể giảm chi phí vận hành của thiết bị xử lý cuối cùng. Đặc tính thiết bị của nó phù hợp để xử lý dòng chảy lớn, nồng độ thấp, chứa nhiều thành phần hữu cơ. Nhược điểm là đầu tư ban đầu cao.
Thiết bị lọc hấp phụ Á hậu Zeolite là một thiết bị lọc khí có thể liên tục thực hiện hoạt động hấp phụ và giải hấp. Hai mặt của bánh xe zeolite được chia thành ba khu vực bằng thiết bị bịt kín đặc biệt: khu vực hấp phụ, khu vực giải hấp (tái sinh) và khu vực làm mát. Quá trình làm việc của hệ thống là: bánh xe quay zeolit quay liên tục với tốc độ thấp, tuần hoàn qua vùng hấp phụ, vùng giải hấp (tái sinh) và vùng làm mát; Khi nồng độ thấp và thể tích khí thải gió mạnh liên tục đi qua vùng hấp phụ của máy chạy, VOC trong khí thải được hấp phụ bởi zeolit của bánh xe quay, Phát thải trực tiếp sau khi hấp phụ và tinh chế; Dung môi hữu cơ được bánh xe hấp phụ được đưa đến vùng giải hấp (tái sinh) bằng chuyển động 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 phụ vào bánh xe được tái sinh trong vùng giải hấp, Khí thải VOC được thải ra cùng với không khí nóng; Bánh xe đến khu vực làm mát để làm mát 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 hoạt động liên tục và ổn định.
Thiết bị chạy zeolit thực chất là một thiết bị 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 tái chế chứa nồng độ dung môi hữu cơ cao. Không khí sạch có thể thải ra trực tiếp và có thể tái chế trong hệ thống thông gió điều hòa không khí được 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 phương pháp đốt ở nhiệt độ cao thông qua hệ thống đốt nhiệt thu hồi TNV (hoặc thiết bị khác). Nhiệt sinh ra từ quá trình đốt lần lượt là sưởi ấm phòng sấy và sưởi ấm tước 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 và đặc tính kỹ thuật: cấu trúc đơn giản, bảo trì dễ dàng, tuổi thọ dài; hiệu suất hấp thụ và tước cao, chuyển đổi thể tích gió cao và khí thải VOC nồng độ thấp ban đầu thành thể tích không khí thấp và khí thải nồng độ cao, giảm chi phí cho thiết bị xử lý cuối cùng; giảm áp suất cực thấp, có thể làm 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; nó có thể đạt tiêu chuẩn khí thải quốc gia; chất hấp phụ sử dụng zeolite không cháy, sử dụng an toàn hơn; nhược điểm là đầu tư một lần với chi phí cao.
Thời gian đăng: Jan-03-2023
