以集裝箱涂裝生產(chǎn)線烘房VOCs廢氣治理為例,分別采用蓄熱式熱力焚燒（RTO）-熱能回用工藝與活性炭吸附-蒸汽脫附-冷凝再生工藝,通過工程應(yīng)用中采集的各項運行數(shù)據(jù),對2種工藝在集裝箱烘房VOCs廢氣處理中的特點進行了分析和探討.結(jié)果表明,2種工藝均能實現(xiàn)廢氣回收利用的目的;相對活性炭吸附-蒸汽脫附-冷凝再生工藝,RTO-熱能回用工藝具有更好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益.

      集裝箱生產(chǎn)過程耗用大量有機溶劑，并產(chǎn)生大量有機廢氣，每生產(chǎn)一個標箱(TEU)約需使用0.1t的有機溶劑，其中絕大部分有機溶劑揮發(fā)到空氣中，給生態(tài)環(huán)境和人體健康帶來嚴重危害.據(jù)統(tǒng)計，2008年我國集裝箱產(chǎn)量超過400萬TEU，耗用溶劑40萬t，廢氣排放超過30萬t，一個年產(chǎn)15萬TEU的箱廠，每年有機廢氣排放量達1.2萬t，集裝箱生產(chǎn)是典型的揮發(fā)性有機化合物(volatileorganiccompounds，VOCs)重污染行業(yè)].目前大部分生產(chǎn)干貨箱的工廠對主要漆房配套了廢氣凈化裝置，如吸附-催化燃燒裝置等，取得較好的凈化效果.烘房廢氣是集裝箱生產(chǎn)廢氣的重要部分，但大部分烘房廢氣沒有得到有效處置.

      烘房廢氣產(chǎn)生于集裝箱噴涂后加熱烘干過程中，廢氣成分主要為甲苯、二甲苯等.由于加熱升溫加速了溶劑揮發(fā)，使廢氣濃度大大提高，然而為了降低能耗控制成本，一般采用小風量通風，致使烘房廢氣具有濃度高、溫度高、風量小的特點.本研究以集裝箱涂裝生產(chǎn)線烘房VOCs廢氣治理為例，分別采用蓄熱式熱力焚燒(regenerativethermaloxidizers，RTO)-熱能回用工藝與活性炭吸附-蒸汽脫附-冷凝再生工藝，通過工程應(yīng)用中采集的各項運行數(shù)據(jù)，分析比較2種工藝在集裝箱烘房VOCs廢氣處理中的特點，以期為烘房VOCs廢氣治理工藝的選擇提供參考.

1烘房VOCs廢氣凈化工藝介紹

1.1吸附-催化燃燒工藝

      吸附-催化燃燒工藝主要應(yīng)用于大風量、低濃度有機廢氣的治理，適用于治理集裝箱生產(chǎn)過程中噴漆工段產(chǎn)生的有機廢氣，具有運行成本低、凈化*的優(yōu)點.但由于烘房廢氣濃度較高，且風量相對較低，在我公司以往的工程案例中一般不對烘房廢氣進行單獨治理，而是并入噴漆車間的有機廢氣治理系統(tǒng)中進行集中治理.

1.2活性炭吸附-蒸汽脫附-冷凝再生工藝

      活性炭吸附-蒸汽脫附-冷凝再生工藝(簡稱“吸附-溶劑回收工藝”)可以實現(xiàn)廢氣的再生循環(huán)利用.在揮發(fā)性有機廢氣的治理中，對于組分少、濃度高的VOCs，吸附-溶劑回收工藝具有較高的實用價值，能回收其中有用成分，產(chǎn)生經(jīng)濟效益，針對集裝箱烘房有機廢氣單獨處理，目前部分廠家采用了該工藝.

      吸附-溶劑回收工藝主要以顆粒狀或纖維狀活性炭為吸附材料，工藝流程一般包含預(yù)處理、吸附、蒸汽脫附、冷凝等處理單元，典型的工藝流程示意圖如圖1所示.

      從烘房收集的有機廢氣先經(jīng)過表冷、降溫等預(yù)處理過程后進入活性炭床吸附處理，吸附后凈化氣體直接外排.活性炭床吸附飽和后，由PLC程序控制轉(zhuǎn)入脫附再生過程，導(dǎo)入飽和蒸汽對活性炭脫附，脫附后的蒸汽和有機氣體的混合氣體在冷凝器中冷卻液化成水和有機溶劑的混合液，之后水和有機溶劑的混合物流入自動油水分離器中，實現(xiàn)自動分離，分離后的有機溶劑進入溶劑儲槽，工藝廢水進入廢水處理系統(tǒng)凈化處理后達標排放.

1.3RTO-熱能回用工藝

      通過廢氣燃燒產(chǎn)生熱能，實現(xiàn)能量循環(huán)利用.RTO技術(shù)是一種治理中高濃度有機廢氣比較理想的治理技術(shù)，該技術(shù)是在傳統(tǒng)燃燒技術(shù)上發(fā)展起來的一種新型有機廢氣治理技術(shù)，它以規(guī)整陶瓷材料作為蓄熱體，通過流向變換操作回用有機廢氣氧化過程中產(chǎn)生的熱量，熱回用效率一般高達95%以上，遠遠高于傳統(tǒng)的列管式換熱器.該法對有機物的氧化溫度高，一般在800℃左右，凈化效率高，對大部分有機物的凈化效率可達98%以上.

      一般來說，烘房工藝段排放的有機廢氣濃度較高(濃度4000mg˙m-3左右)，且正常運行時風量和濃度都較為穩(wěn)定，RTO設(shè)備在這種條件下運行不需外加能耗，并可產(chǎn)生高于進風溫度的熱風，通過管道回用于烘房，達到資源的循環(huán)利用.工藝流程示意圖見圖2.

      烘房排放的廢氣經(jīng)集氣管路收集，通過過濾阻火器，進入RTO設(shè)備內(nèi)高溫焚燒降解.降解后的凈化氣體經(jīng)過蓄熱體后，會產(chǎn)生高于廢氣進口溫度約100℃的氣體，通過管道將該熱風直接回用于烘房供熱，可以將熱風回用管道接至烘房燃油/燃氣熱風爐的進口風道處，因此從某種意義上說，RTO設(shè)備可以看成一種特殊的燃燒機，在降解有機廢氣的同時通過蓄熱體的切換換熱原理，在高換熱效率下使烘房出來的較高濃度有機廢氣降解并轉(zhuǎn)換成熱量，并通過管道回用于烘房.

      另外，在熱風回用控制系統(tǒng)中可以通過采集烘房內(nèi)的溫度信號并與烘房供熱的燃油/燃氣熱風爐進行聯(lián)動控制，根據(jù)回用熱量的大小調(diào)節(jié)熱風爐的燃料耗量，降低原有燃油/燃氣熱風爐的燃料耗量，達到節(jié)能降耗的目的.理論上，在烘房排放的廢氣流量和有機廢氣濃度足夠的情況下，可通過RTO的回熱替代烘房熱風爐的供熱.

      目前在汽車涂裝線烘干工藝中，大多應(yīng)用了RTO技術(shù)，獲得了良好的凈化效果。

2RTO-熱能回用工藝與吸附-溶劑回收工藝對比分析

      2個集裝箱廠分別采用RTO-熱能回收工藝和吸附-溶劑回收工藝治理烘房廢氣，根據(jù)設(shè)計參數(shù)及運行數(shù)據(jù)，綜合分析比較RTO-熱能回用工藝與吸附-溶劑回收工藝的設(shè)備配置、公用工程及經(jīng)濟效益等參數(shù).

      有機廢氣參數(shù)取值:流量10000m3˙h-1，溫度60℃，VOCs濃度4000mg˙m-3.

2.1設(shè)備配置及公用工程

      根據(jù)上述排氣參數(shù)，2種治理工藝參數(shù)如表1所示.

      由表1可知，由于吸附-溶劑回收工藝一般采用顆粒狀或纖維狀活性炭作為吸附材料，設(shè)備阻力大，因此在風機選型上需要選用壓頭較大的風機;而RTO設(shè)備采用阻力小的蜂窩狀陶瓷蓄熱體，系統(tǒng)阻力小，選用功率較小的風機，大大降低了主風機的能耗。

      活性炭一般在溫度低于40℃下具有較好的吸附性能，由于烘房廢氣出口溫度>60℃，因此對于吸附-溶劑回收系統(tǒng)的前處理需要配置表冷器對進口廢氣降溫.目前的溶劑回收系統(tǒng)多采用水蒸氣脫附解析，因此溶劑回收分離后會產(chǎn)生工藝廢水，該廢水COD很高，需要進一步處理后方可達標排放.

      RTO設(shè)備內(nèi)部焚燒爐爐溫>800℃，氣體停留時間>0.5s，對有機廢氣凈化率高于98%，處理后的氣體可穩(wěn)定達標.采用活性炭吸附的溶劑回收工藝由于受活性炭飽和吸附量的影響，吸附效率不穩(wěn)定，工藝控制不當時易出現(xiàn)排氣超標.

2.2經(jīng)濟效益分析

      以集裝箱高溫烘房廢氣參數(shù)為例，對吸附-溶劑回收工藝及RTO-熱能回用工藝的經(jīng)濟效益進行分析，結(jié)果見表2.

      由表2的分析結(jié)果可知，采用RTO-熱能回用工藝在運行成本和經(jīng)濟效益上均優(yōu)于吸附-溶劑回收工藝.此外，一方面，隨著使用時間的延長，活性炭吸附率降低，吸附-溶劑回收工藝中的活性炭一般1～2a需要更換一次，而RTO設(shè)備中采用的蜂窩陶瓷蓄熱體壽命一般都在8a以上;另一方面，由于水蒸氣的引入，導(dǎo)致吸附-溶劑回收設(shè)備的腐蝕，降低了設(shè)備的使用壽命.綜上而言，相比吸附-溶劑回收工藝，RTO-熱能回用工藝具有更好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益.

3結(jié)論

      (1)集裝箱烘房VOCs廢氣污染嚴重，若采取適當?shù)膬艋に?，可變廢為寶，實現(xiàn)回收利用目的.

      (2)烘房VOCs廢氣治理采用RTO-熱能回用工藝與活性炭吸附-蒸汽脫附-冷凝再生工藝均可實現(xiàn)回收利用的目的.

      (3)相比活性炭吸附-蒸汽脫附-冷凝再生工藝，RTO-熱能回用工藝具有凈化效率高、運行成本低、占地面積少、工藝配置簡單、無二次污染等優(yōu)點.