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“转轮+RTO”用于橡胶轮胎VOCs治理技术方案

发布时间:2020-10-04 21:10:00 点击:

1、现存技术问题

RTO焚烧炉RTORCO专业生成厂家AG真人国际厅2020年10月04日讯  混炼工序是轮胎生产的第一步,炭黑、氧化锌以及小粉料中能够飞扬的轻质成分会产生粉尘;密炼机混炼过程中,由于混炼胶温度高达140℃,橡胶助剂、胶料及芳烃油中某些成分将分解、挥发并发生化学反应,因而形成炼胶烟气。炼胶烟气成分复杂,芳烃油产生有毒的烃类油雾,硫黄主要会产生硫化氢和二氧化硫等含硫气体,天然胶和橡胶助剂产生有机烃类物质。

炼胶废气成分复杂,且属于大风量、低浓度废气,常规而言所需处理设备容量(处理能力)极大,这就导致了设备投资大、运行能耗高、处理效率低等问题。

目前国内外针对橡胶废气常用的预处理方法如下:

干式:滤材污染严重,设备阻力增加,需要经常人为更换滤材,人员劳动强度大,有的被污染废物需要按危废进行处理,运行费用较高,去除油雾和颗粒物不彻底,对后续设备危害较大。

湿式:采用喷淋预处理,耗水量较大,系统庞大,对废气中油雾的去除效率不高,需要配套增加水处理系统以便对水中的油雾和炭黑尘进行处理,出口经常带水,对后续设备造成影响。以上两种预处理方法实际使用效果都不尽理想,因此急需一种对炼胶废气进行高效、稳定、较为彻底的预处理设备。


2、技术解决方案

废气相关指标调研对废气的风量和浓度的调研。为全面了解炼胶车间的污染物排放情况,作者选择了国内某轮胎厂炼胶车间作为研究对象(该轮胎厂具备完整的废气收集和排放管道),收集风量为40万m3/h。通过FID连续监测设备监测胶料废气在母炼生产过程中的排放情况,监测数据见下:

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根据监测数据,有以下结论:胶料生产过程中各排口非甲烷总烃排放浓度差距较大,其中母炼进料口、母炼卸料口及终炼进/卸料口3个排口浓度较高,双螺杆、开炼机浓度较低。



2.1处理工艺及方案


结合废气中的主要成分和设备去除效率等因素,对当前市场上主流的几种治理工艺进行了详细的分析和论证,决定采用如下工艺路径:


预处理采用:袋式除尘器+喷消石灰(氢氧化钙)粉末,利用消石灰粉末较强的吸附作用,起到除油及中和硫氧化物的作用;布袋除尘器过滤除尘效果极佳,并且可以实现分区自动清灰。


后续处理设备采用:转轮浓缩+RTO燃烧法相结合的废气处理工艺,将大风量、低浓度的有机废气利用沸石分子筛进行吸附和浓缩,然后利用高温气体进行脱附,脱附后小风量、高浓度气体采用RTO进行燃烧分解,最终分解形成CO2和H2O,实现超低排放。


整套处理系统的工艺流程见下图。废气首先进入预处理设备1;预处理后的废气分两路进入二级过滤器2和主工艺风机3;经过沸石转轮吸附区4的气体,通过管道5直接排放;部分气体通过脱附风机6在热风炉7内进行换热,进入沸石转轮脱附区进行脱附;脱附后废气通过RTO风机9进入旋转RTO11燃烧;燃烧后气体通过管道12排放入烟筒13。


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2.2关键设备介绍


(1)预处理系统预处理系统包含了除尘器本体、回收料系统、新鲜料输送系统和检测系统。


系统采用人工解包将物料投放到储斗中,在储斗下端采用旋转下料器下料,然后用稀相气力输灰方式,将消石灰输送到除尘器进口的风管中,使其先均匀附着在滤袋表面形成3mm左右厚度的过滤层,烟气中的油雾和水分在穿过过滤层时,被消石灰充分接触吸附,从而将烟气中的油烟和水分去除,保护除尘器滤袋。过滤层吸附将近饱和时(通过阻力设定),清灰程序启动进行反吹,去除滤袋表面粉饼,滤袋工况进入下一个循环。


除尘器采用脉冲行喷吹清灰方式,袋式除尘器采用覆膜滤袋,起到防油防水的作用。共设计6个仓室(5用1备),分仓室清灰,除尘器始终有5个仓室投运。达到一定时间(或压差)后,6#室切入运行,替代原5个运行仓室中的一个室进行隔离清灰,待该隔离除尘仓室清灰完毕后再切入原系统,替换下一个仓室进行隔离清灰,以此类推。过滤过程中,通过压差监测系统对除尘器压差进行监测。除尘器灰斗设有高低料位,达到高料位时螺旋输送机开始排灰。除尘器灰斗内的粉料会通过输灰螺旋自动返回储斗或外排,外排的消石灰作为固废进行处理。


(2)二级过滤。二级过滤采用F5、F8两级过滤器,布置在布袋除尘器之后,可分别有效去除1~5μm的颗粒物,进一步保护沸石转轮。二级过滤主要用于去除逃逸的对浓缩设备有害的粉尘、水分和油污。过滤器设置压差计,超压时报警更换滤材。


(3)沸石浓缩转轮装置。沸石转轮设备为筒式结构,沸石模块采用日本东洋纺的材料,采用蜂窝状疏水性沸石分子筛加工而成,包括吸附区域和脱附区域。通常吸附区较大,而脱附区则为一个或两个较小且面积相等处理侧。沸石转轮采用一组电动驱动设备以旋转转轮,转轮运行时可变速。吸附区和脱附区域中装有压差计,用于监测沸石是否堵塞。转轮的脱附气体进出口都设置了热电偶,用于实时监测脱附气进出口温度,以便观察脱附温度控制系统是否正常。


(4)旋转式RTO蓄热。燃烧装置RTO为蓄热式热氧化反应器,原理是把有机废气加热到800℃左右,控制好3T(time、temperature、turbulence),使废气中的VOCs氧化分解成二氧化碳和水。氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体,使陶瓷体升温而“蓄热”,此“蓄热”用于预热后续进入炉体的有机废气,从而节省废气升温的燃料消耗,降低运行成本。


旋转式RTO结构,燃烧室的容积保证了有机废气的燃烧时间,燃烧器火焰在燃烧室内燃烧,内部有足够厚度的内保温。炉塔内安装热交换媒介——蓄热陶瓷。蓄热陶瓷分为12个固定床,其中5个为进气区、5个为排气区、1个吹扫区、1个过渡区。在旋转切换阀的作用下,各区呈步进式变化,每次换向只有16.7%陶瓷媒介改变气流方向,减小RTO进出口的风压波动,对前端生产线气压影响小。旋转阀为旋转式RTO的关键部件,用于空气流动方向的切换,可按照顺时针方向旋转360度,最高可耐温287℃,具有强力金属密封圈确保排除的气体和阀门持续接触。


蓄热体做为RTO的重要部件,相当于一个换热器。其作用是:冷废气通过热蓄热体时,蓄热体将贮存的热量释放,预热后的气体进入燃烧室;燃烧后的热净化气通过冷蓄热体时,蓄热体吸收净化气体的热量,使气体冷却而蓄热体本身被加热(热周期)。


2.3处理效果


该系统于2018年1月正式投入运行,此套废气治理设备运行平稳,各项技术指标完全满足技术协议考核要求,排放浓度指标远低于国家标准和地方标准。散发在厂区上空多年的橡胶臭味基本消失,居民投诉率同比下降74.5%。经过第三方检测机构检测,处理后废气中各项指标均远远低于国家标准。实际检测排放浓度见下表。


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3、结论


针对炼胶车间产生的废气特点,采取“预处理+浓缩转轮+RTO”的工艺方法进行处理,处理后的废气排放指标远远低于国家标准,可实现超低排放。


预处理设计采用喷粉+布袋除尘器系统,可有效去除废气中的油分、颗粒物、硫化物等,该项目已实施近1年,二级过滤和浓缩转轮的入口风道均没有明显油污,去油效果极佳。


处理后的颗粒物排放浓度为1.9mg/m3,去除效率为84.3%;非甲烷总烃排放浓度为1.0mg/m3,去除效率达98%;臭气浓度为280,去除效率达88.6%,各项指标远低于国家标准。


随着国家和各地方环保标准的不断提高以及VOCs在线监测系统与环保局联网的普及,原来的环保技术越来越显现出局限性,本工艺将成为炼胶车间、硫化车间有机废气治理的发展方向。

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