生態環保產業作為支撐生態文明建設和高質量發展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環保新質生產力，正成為推動產業向前發展的核心力量。本欄目將聚焦生態環保產業的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創新成果，及時發布環境技術進步獎項，全面介紹行業內的實用技術裝備和示范工程，引導行業持續創新，加快數字、智慧、科技的融合賦能，為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
生態環境保護實用技術
2023-J-24
申報單位
航天凱天環保科技股份有限公司
推薦單位
湖南省環境保護產業協會
一、技術簡介
適用范圍
應用于制造行業中大型部件噴涂產生的含苯系物、醇類、酯類等有機廢氣的凈化，當廢氣入口峰值濃度<1200 mg/m3時，治理后排放濃度<40 mg/m3，優于國標要求。
本技術裝備適宜處理風量為10000~50000m3/h，可以安裝在室外或室內環境中。
技術原理
本技術裝備采用沸石轉輪配套蓄熱式燃燒爐(RTO)使用，利用RTO產生的高溫氣流對沸石轉輪進行吹掃，把沸石內吸附的有機化合物脫附出來，再送入RTO進行燃燒處理，最后生成二氧化碳和水等。
基于船舶涂裝的非穩態高峰值廢氣，創新研發出條狀沸石模塊和瓦楞紙結構蜂窩模塊組合的雙組分轉輪濃縮+RTO燃燒技術，采用一種連續旋轉的沸石轉輪對有機廢氣進行吸附凈化。4個沸石轉輪組成并聯吸附設備組，通過周期性輪換進行脫附，當兩臺轉輪處于在線脫附時，另外兩臺轉輪處于離線狀態。
沸石轉輪分為吸附區、冷卻區和高溫脫附區，轉輪連續旋轉使廢氣依次通過各個區。吸附區吸附的有機廢氣，在脫附區經高溫空氣吹掃排出，脫附氣體濃度為吸附入口濃度的10倍，脫附氣體流量為吸附入口風量的1/10，再配置一臺1/10吸附入口風量的燃燒裝置進行分解處理。
從沸石轉輪中脫附出來的高濃度有機廢氣進入蓄熱式燃燒爐(RTO)的燃燒室，在760℃以上的溫度下進行燃燒，分解為二氧化碳和水等，廢氣處理效率>99%，當廢氣濃度>2000mg/m³時，正常運行時RTO設備不需要額外補充天然氣。
工藝路線
含VOCs有機廢氣→多級濾袋式過濾器→沸石轉輪吸附(交替輪換脫附)→蓄熱式燃燒爐RTO→排氣筒。
在吸附風機的動力作用下，噴涂廢氣與漂浮的漆霧被送入多級濾袋式過濾器，經過G4+F6+AC+F9的四級攔截，讓進入組合式沸石轉輪的廢氣中顆粒物濃度<1mg/m³。
沸石轉輪分為吸附區、冷卻區和高溫脫附區，轉輪在各個區內連續旋轉。全部的廢氣進入處理區進行吸附過程，吸附完成后的凈化氣體達標排放。
有機廢氣蓄熱式燃燒爐采用3室結構，每個腔室循環交替進行進氣、排氣、吹掃，確保廢氣凈化的高效率和實現焚燒廢氣的能量回收，有機廢氣在焚燒爐中燃燒分解。
裝備性能參數及執行標準
沸石轉輪的吸附效率>96%，RTO的燃燒效率>99%。
《HJ2026-2013 吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》
《HJ1093-2020 蓄熱燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》
應用效果
治理工程在完成安裝調試后，經江蘇省百斯特檢測技術有限公司對工程排放尾氣進行檢測，入口氣流中揮發性有機物濃度<685 mg/m³，治理后排放濃度<5mg/m³，排放速率<1kg/h，驗收合格。
研發背景
我國是一個船舶制造大國，同時海上風電也在蓬勃發展。船舶、風電等行業的噴涂作業間歇性排放大風量、非穩態有機廢氣，具有噴涂作業時間短，流平時間長等作業不平衡的特點。大型部件的噴涂作業，通常為多噴槍同時噴涂4小時，20小時進行流平固化。噴涂時通風換氣風量大、VOCs有機廢氣濃度峰值高達1200mg/m³；噴涂和流平工序的通風換氣量及有機廢氣濃度的差別非常大。
針對大風量、高濃度、流平固化時間長的廢氣特性，國內外常用的固定床式活性炭吸脫附法、生物法等，都無法達到凈化效率的要求。采用直接燃燒法處理廢氣，設備投資和能源消耗很高，企業無法承受。采用國外進口沸石轉輪吸附濃縮+RTO蓄熱燃燒技術，除了投資費用高，且必須保證吸附與脫附同時在線。
在充分調研船舶與風電制造行業噴涂特性的基礎上，分析排放有機廢氣的濃度變化曲線，自主研發了工業有機廢氣雙組合高濃度轉輪濃縮+RTO氧化技術。采用兩種結構類型的沸石分子篩材料進行有機廢氣的吸附凈化，同時采用三床式RTO把有機廢氣轉化為無害的二氧化碳與水等。
技術特點
本技術研發的雙組分高濃度濃縮轉輪吸附容量大，能支持轉輪進行短時間單吸附工作模式。通過多組沸石轉輪并聯進行有機廢氣吸附濃縮，多沸石轉輪周期性的交替脫附，符合噴涂車間的工作節奏。
沸石吸附轉輪裝備創新性地選用了國產優質的條狀沸石材料與瓦楞紙蜂窩沸石兩種不同形式的沸石吸附材料，有機物的吸附容量達21kg/m³，是常規吸附材料的2倍。合理分配使兩組沸石轉輪進行周期性的輪換在線和離線脫附，達到常規配套一半風量的RTO就可以正常工作。
沸石吸附轉輪裝備，轉輪部分為圓環筒形狀的扇形模塊式分區結構，分為吸附區、冷卻區、高溫脫附區，當氣流經過冷卻區后溫度能提升到90~110℃，再經過RTO換熱升溫到200℃，此工藝綜合利用了脫附后滯留的熱量，降低了整個轉輪裝備的脫附熱量消耗。同樣當沸石轉輪經過冷卻后恢復吸附性能，可以使經過這一個分區的廢氣得到吸附凈化，設備的處理效率提升約4%。
設備的控制系統可根據車間的工作節拍及廢氣中有機物的排放濃度曲線，智能選擇噴涂模式、固化模式、停止模式，避免脫附期間不必要的能源浪費，降低運營成本。同時在正常運行的過程中，可通過控制系統對噴漆時間、噴漆面積、噴涂工作間名稱等參數輸入，實現系統的智能節能運行。
二、典型應用案例
案例名稱
招商局金陵船舶(江蘇)有限公司400000m³/h涂裝房VOCs有機廢氣雙組分高濃度轉輪濃縮+RTO氧化技術治理設備改造項目。
案例簡介
招商局金陵船舶(江蘇)有限公司涂裝房VOCs治理項目，共有4個噴漆工作間，占地面積6498㎡，噴涂廢氣處理設計風量400000m³/h，總投資1845萬元。采用8套50000m³/h的沸石轉輪，配置2套10000m³/h三床式RTO系統。每4套轉輪+1套RTO治理后的廢氣集中到一個排氣筒排放。
項目由航天凱天環保科技股份有限公司總承包、設計、施工。由招商局金陵船舶(江蘇)有限公司自主運行。項目實施完畢后順利通過驗收，目前系統運行良好，系統運行能耗低，用戶滿意。
達到的標準或性能要求
凈化后的廢氣排放符合《上海市船舶工業大氣污染物排放標準》(DB 31/934-2015)、《江蘇省大氣污染物綜合排放標準》(DB 32/4041-2021)的要求。
業主單位
招商局金陵船舶(江蘇)有限公司
投運時間
2021年12月23日
工藝流程
工藝路線：含VOCs有機廢氣→多級濾袋式過濾器→沸石轉輪(交替輪換脫附)→蓄熱式燃燒爐RTO。
在吸附風機的動力作用下，噴涂廢氣與漆霧被送入多級濾袋式過濾器，經過G4+F6+AC+F9四級過濾攔截漆霧。過濾后的廢氣進入沸石轉輪進行吸附過程，吸附完成后的凈化氣體達標排放。
有機廢氣蓄熱式燃燒爐采用3室結構，轉輪脫附出來的有機廢氣首先從A室進入，吸收了蓄熱體的熱量以及燃燒器補充的熱量，有機廢氣溫度提高到760℃左右，在適宜3T(溫度、停留時間、湍流)條件下，有機廢氣成分被分解成二氧化碳和水等；經充分氧化后的清潔氣體從B室排出，并將熱量釋放至B室蓄熱體，熱量得以回收；同時C室進行吹掃工作，將RTO管道內殘余的有機廢氣，送回RTO入口端。
原理圖
運行情況
2021年11月29日工程安裝調試完畢，機組運行正常，滿足合同規定的全部技術、性能指標。
2022年3月18日經江蘇省百斯特檢測技術有限公司對治理工程排放尾氣進行檢測，揮發性有機物排放濃度<5mg/m³，排放速率<1kg/h，驗收合格。
排氣筒上安裝有VOCs有機廢氣在線檢測設備與環保局聯網，自設備運行兩年以來，運行穩定，未發生過事故與生態環境部門監督異常情況。
技術應用產生的碳減排效果
項目中采用2臺10000m³/h風量的3床式RTO，實際使用熱量538KW，如果采用直接從60℃加熱到760℃，需熱量5031KW，節能95%。
脫附氣流(10000 m³/h)從110℃加熱到200℃需熱量323KW，由RTO燃燒后的熱量回用提供。
冬季運行時RTO尾氣中144KW的熱量被回收用于噴涂車間供暖
進行正常脫附時，廢氣中揮發性有機物的燃燒熱量可以維持RTO的自持運行
本項目的轉輪采用周期性交替輪換脫附，降低了整套系統50%的脫附設計風量和RTO設計風量。
原標題：環保新質生產力 | 非穩態排放VOCs廢氣轉輪濃縮+RTO凈化技術
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