Deşarj edilen kirleticiler başlıca şunlardır: püskürtme boyadan kaynaklanan boya buharı ve organik çözücüler ile kurutma sırasında buharlaşma sonucu oluşan organik çözücüler. Boya buharı esas olarak hava püskürtme işlemindeki çözücü kaplamadan kaynaklanır ve bileşimi kullanılan kaplama ile tutarlıdır. Organik çözücüler ise esas olarak kaplamaların kullanım sürecindeki çözücülerden ve seyrelticilerden kaynaklanır, çoğu uçucu emisyonlardır ve başlıca kirleticileri ksilen, benzen, toluen vb.dir. Bu nedenle, kaplamada deşarj edilen zararlı atık gazların ana kaynağı püskürtme boyama odası, kurutma odası ve kurutma odasıdır.
1. Otomobil üretim hattının atık gaz arıtma yöntemi
1.1 Kurutma işleminde organik atık gazın arıtma şeması
Elektroforez, orta kaplama ve yüzey kaplama kurutma odasından çıkan gaz, yüksek sıcaklık ve yüksek konsantrasyonlu atık gaz olup, yakma yöntemi için uygundur. Şu anda kurutma işleminde yaygın olarak kullanılan atık gaz arıtma yöntemleri şunlardır: rejeneratif termal oksidasyon teknolojisi (RTO), rejeneratif katalitik yanma teknolojisi (RCO) ve TNV geri kazanımlı termal yakma sistemi.
1.1.1 Termal depolama tipi termal oksidasyon teknolojisi (RTO)
Termal oksitleyici (Rejeneratif Termal Oksitleyici, RTO), orta ve düşük konsantrasyonlu uçucu organik atık gazların arıtılması için enerji tasarruflu bir çevre koruma cihazıdır. Yüksek hacimli, düşük konsantrasyonlu, 100 PPM-20000 PPM arasındaki organik atık gaz konsantrasyonları için uygundur. İşletme maliyeti düşüktür; organik atık gaz konsantrasyonu 450 PPM'nin üzerinde olduğunda, RTO cihazına yardımcı yakıt eklenmesine gerek yoktur; arıtma oranı yüksektir, iki yataklı RTO'nun arıtma oranı %98'in üzerine, üç yataklı RTO'nun arıtma oranı ise %99'un üzerine ulaşabilir ve NOX gibi ikincil kirlilik oluşmaz; otomatik kontrol, basit kullanım; yüksek güvenlik.
Rejeneratif ısı oksidasyon cihazı, orta ve düşük konsantrasyonlu organik atık gazların işlenmesinde termal oksidasyon yöntemini kullanır ve ısı geri kazanımı için seramik ısı depolama yatağı ısı eşanjörü kullanılır. Seramik ısı depolama yatağı, otomatik kontrol vanası, yanma odası ve kontrol sisteminden oluşur. Başlıca özellikleri şunlardır: Isı depolama yatağının altındaki otomatik kontrol vanası, sırasıyla giriş ana borusu ve çıkış ana borusuna bağlanır ve ısı depolama yatağına giren organik atık gaz, seramik ısı depolama malzemesi ile önceden ısıtılarak ısı emilir ve salınır; belirli bir sıcaklığa (760℃) önceden ısıtılan organik atık gaz, yanma odasında yanma ile oksitlenerek karbondioksit ve su üretilir ve arıtılır. Tipik iki yataklı RTO ana yapısı, bir yanma odası, iki seramik dolgu yatağı ve dört anahtarlama vanasından oluşur. Cihazdaki rejeneratif seramik dolgu yatağı ısı eşanjörü, %95'in üzerinde ısı geri kazanımını en üst düzeye çıkarabilir; organik atık gaz işlenirken yakıt kullanımı ya hiç yoktur ya da çok azdır.
Avantajları: Yüksek akış hızına ve düşük konsantrasyona sahip organik atık gazlarla başa çıkmada işletme maliyeti çok düşüktür.
Dezavantajları: yüksek tek seferlik yatırım, yüksek yanma sıcaklığı, yüksek konsantrasyonlu organik atık gazların işlenmesi için uygun olmaması, çok sayıda hareketli parçaya sahip olması ve daha fazla bakım gerektirmesi.
1.1.2 Termal katalitik yanma teknolojisi (RCO)
Rejeneratif katalitik yanma cihazı (Rejeneratif Katalitik Oksitleyici RCO), orta ve yüksek konsantrasyonlu (1000 mg/m³-10000 mg/m³) organik atık gazların arıtılmasında doğrudan kullanılır. RCO arıtma teknolojisi, özellikle yüksek ısı geri kazanım oranına ihtiyaç duyulan uygulamalar için uygundur; ancak aynı üretim hattında, farklı ürünler nedeniyle atık gaz bileşiminin sıklıkla değişmesi veya atık gaz konsantrasyonunun büyük ölçüde dalgalanması durumunda da kullanılabilir. Özellikle ısı enerjisi geri kazanımına ihtiyaç duyan işletmeler veya kurutma ana hattı atık gaz arıtımı için uygundur ve geri kazanılan enerji kurutma ana hattında kullanılarak enerji tasarrufu amacına ulaşılabilir.
Rejeneratif katalitik yanma arıtma teknolojisi, aslında reaktif oksijen türlerinin derin oksidasyonu olan tipik bir gaz-katı faz reaksiyonudur. Katalitik oksidasyon sürecinde, katalizör yüzeyinin adsorpsiyonu, reaktan moleküllerinin katalizör yüzeyinde zenginleşmesine neden olur. Katalizörün aktivasyon enerjisini düşürme etkisi, oksidasyon reaksiyonunu hızlandırır ve oksidasyon reaksiyon hızını artırır. Belirli bir katalizörün etkisi altında, organik madde düşük başlangıç sıcaklığında (250~300℃) daha az oksidasyon yanması geçirir, karbondioksit ve suya ayrışır ve büyük miktarda ısı enerjisi açığa çıkarır.
RCO cihazı esas olarak fırın gövdesi, katalitik ısı depolama gövdesi, yanma sistemi, otomatik kontrol sistemi, otomatik vana ve diğer birkaç sistemden oluşmaktadır. Endüstriyel üretim sürecinde, deşarj edilen organik egzoz gazı, cebri çekiş fanı vasıtasıyla ekipmanın döner vanasına girer ve giriş gazı ile çıkış gazı, döner vana vasıtasıyla tamamen ayrılır. Gazın ısı enerjisi depolaması ve ısı değişimi, katalitik tabakanın katalitik oksidasyonu ile belirlenen sıcaklığa neredeyse ulaşır; egzoz gazı, ısıtma alanından (elektrikli ısıtma veya doğal gaz ısıtma ile) geçerek ısıtılmaya devam eder ve belirlenen sıcaklıkta tutulur; katalitik oksidasyon reaksiyonunu tamamlamak için katalitik tabakaya girer, yani reaksiyon karbondioksit ve su üretir ve istenen arıtma etkisini elde etmek için büyük miktarda ısı enerjisi açığa çıkarır. Oksidasyonla katalize edilen gaz, seramik malzeme tabakası 2'ye girer ve ısı enerjisi döner vana vasıtasıyla atmosfere boşaltılır. Arıtma işleminden sonra, arıtma sonrası egzoz sıcaklığı, atık gaz arıtma işleminden önceki sıcaklıktan sadece biraz daha yüksektir. Sistem sürekli çalışır ve otomatik olarak geçiş yapar. Döner valf mekanizması sayesinde, tüm seramik dolgu katmanları ısıtma, soğutma ve arıtma döngüsü adımlarını tamamlar ve ısı enerjisi geri kazanılabilir.
Avantajları: Basit işlem akışı, kompakt ekipman, güvenilir çalışma; yüksek arıtma verimliliği, genellikle %98'in üzerinde; düşük yanma sıcaklığı; düşük yatırım maliyeti, düşük işletme maliyeti, ısı geri kazanım verimliliği genellikle %85'in üzerine çıkabilir; tüm süreçte atık su üretimi olmaz, arıtma işlemi NOX ikincil kirliliğine neden olmaz; RCO arıtma ekipmanı kurutma odasıyla birlikte kullanılabilir, arıtılmış gaz doğrudan kurutma odasında yeniden kullanılabilir, böylece enerji tasarrufu ve emisyon azaltımı amacına ulaşılır;
Dezavantajları: Katalitik yanma cihazı yalnızca düşük kaynama noktasına ve düşük kül içeriğine sahip organik bileşenler içeren organik atık gazların işlenmesi için uygundur; yağlı duman gibi yapışkan maddeler içeren atık gazların işlenmesi için uygun değildir ve katalizör zehirlenmeye yol açabilir; organik atık gaz konsantrasyonu %20'nin altındadır.
1.1.3TNV Geri Dönüşüm Tipi Termal Yakma Sistemi
Geri dönüşümlü termal yakma sistemi (Almanca Thermische Nachverbrennung TNV), organik çözücü içeren atık gazın gaz veya yakıtla doğrudan yakılarak ısıtılması prensibine dayanır. Yüksek sıcaklık altında, organik çözücü molekülleri oksidasyon yoluyla karbondioksit ve suya ayrışır. Yüksek sıcaklıktaki baca gazı, çok kademeli ısı transfer cihazı vasıtasıyla ısıtma işleminde kullanılan hava veya sıcak suya aktarılır. Bu sayede, organik atık gazın oksidasyon yoluyla ayrışmasından elde edilen ısı enerjisi tamamen geri dönüştürülerek tüm sistemin enerji tüketimi azaltılır. Bu nedenle, TNV sistemi, üretim sürecinde çok fazla ısı enerjisine ihtiyaç duyulduğunda organik çözücü içeren atık gazın işlenmesi için verimli ve ideal bir yöntemdir. Yeni elektroforetik boya kaplama üretim hatlarında genellikle TNV geri kazanımlı termal yakma sistemi kullanılır.
TNV sistemi üç bölümden oluşur: atık gaz ön ısıtma ve yakma sistemi, sirkülasyonlu hava ısıtma sistemi ve taze hava ısı değişim sistemi. Sistemin çekirdek parçası olan atık gaz yakma merkezi ısıtma cihazı, fırın gövdesi, yanma odası, ısı eşanjörü, brülör ve ana baca gazı düzenleme vanasından oluşur. Çalışma prensibi şöyledir: Yüksek basınçlı bir fan ile kurutma odasından gelen organik atık gaz, atık gaz yakma merkezi ısıtma cihazının dahili ısı eşanjöründe ön ısıtmadan sonra yanma odasına alınır ve ardından brülörde ısıtılarak yüksek sıcaklıkta (yaklaşık 750℃) organik atık gazın oksidasyonu ve ayrışması gerçekleşir; organik atık gaz karbondioksit ve suya ayrışır. Oluşan yüksek sıcaklıktaki baca gazı, ısı eşanjörü ve fırın içindeki ana baca gazı borusundan dışarı atılır. Dışarı atılan baca gazı, kurutma odasındaki sirkülasyonlu havayı ısıtarak kurutma odası için gerekli ısı enerjisini sağlar. Sistemin atık ısısını geri kazanmak ve nihai geri kazanımı sağlamak için sistemin sonuna bir taze hava ısı transfer cihazı yerleştirilmiştir. Kurutma odasından gelen taze hava, baca gazı ile ısıtılarak kurutma odasına gönderilir. Ayrıca, ana baca gazı boru hattında, cihaz çıkışındaki baca gazı sıcaklığını ayarlamak için kullanılan bir elektrikli regülatör vanası da bulunmaktadır ve nihai baca gazı çıkış sıcaklığı yaklaşık 160℃'de kontrol edilebilir.
Atık gaz yakmalı merkezi ısıtma cihazının özellikleri şunlardır: organik atık gazın yanma odasında kalma süresi 1~2 saniyedir; organik atık gazın ayrışma oranı %99'dan fazladır; ısı geri kazanım oranı %76'ya ulaşabilir; ve brülör çıkışının ayar oranı 26:1'den 40:1'e kadar ulaşabilir.
Dezavantajları: Düşük konsantrasyonlu organik atık gazların işlenmesinde işletme maliyeti daha yüksektir; borulu ısı eşanjörü yalnızca sürekli çalışma modunda olduğundan uzun ömürlüdür.
1.2 Sprey boya odası ve kurutma odasında organik atık gazın arıtma şeması
Püskürtme boya odasından ve kurutma odasından çıkan gaz, düşük konsantrasyonlu, yüksek akış hızına sahip ve oda sıcaklığında atık gazdır ve kirleticilerin ana bileşimi aromatik hidrokarbonlar, alkol eterleri ve ester organik çözücülerdir. Şu anda, yabancı ülkelerde daha olgun olan yöntem şudur: Öncelikle organik atık gazın konsantrasyonu ile toplam organik atık gaz miktarının azaltılması, ardından düşük konsantrasyonlu oda sıcaklığındaki püskürtme boya egzoz gazının adsorpsiyon yöntemiyle (aktif karbon veya zeolit adsorban olarak kullanılarak) adsorbe edilmesi, yüksek sıcaklıkta gaz sıyırma işlemi ile konsantre egzoz gazının katalitik yanma veya rejeneratif termal yanma yöntemiyle işlenmesi.
1.2.1 Aktif karbon adsorpsiyon-desorpsiyon ve saflaştırma cihazı
Petek yapılı aktif karbonu adsorban olarak kullanarak, adsorpsiyonla arıtma, desorpsiyonla rejenerasyon ve VOC konsantrasyonu ile katalitik yanma prensiplerini birleştirerek, yüksek hava hacmi ve düşük konsantrasyonlu organik atık gazın petek yapılı aktif karbon adsorpsiyonu yoluyla hava arıtma amacına ulaşılır. Aktif karbon doygun hale geldiğinde, sıcak hava kullanılarak rejenerasyon sağlanır. Desorbe edilen konsantre organik madde, katalitik yanma yatağına gönderilerek katalitik yanmaya tabi tutulur. Organik madde, zararsız karbondioksit ve suya oksitlenir. Yanan sıcak egzoz gazları, bir ısı eşanjörü aracılığıyla soğuk havayı ısıtır. Isı değişiminden sonra soğutma gazının bir kısmı desorpsiyonla rejenerasyona tabi tutulur. Böylece atık ısıdan yararlanma ve enerji tasarrufu amacına ulaşılır. Cihazın tamamı ön filtre, adsorpsiyon yatağı, katalitik yanma yatağı, alev geciktirici, ilgili fan, vana vb. bileşenlerden oluşmaktadır.
Aktif karbon adsorpsiyon-desorpsiyon arıtma cihazı, adsorpsiyon ve katalitik yanmanın iki temel prensibine göre tasarlanmıştır; çift gaz yolu sürekli çalışma prensibiyle, bir katalitik yanma odası ve iki adsorpsiyon yatağı dönüşümlü olarak kullanılır. İlk olarak organik atık gaz aktif karbon ile adsorbe edilir, hızlı doygunluğa ulaşıldığında adsorpsiyon durdurulur ve ardından aktif karbondan organik maddeyi uzaklaştırmak için sıcak hava akımı kullanılır ve aktif karbon rejenerasyonu sağlanır; organik madde konsantre edilir (konsantrasyon orijinalinden onlarca kat daha yüksektir) ve katalitik yanma odasına gönderilerek karbondioksit ve su buharına dönüştürülür. Organik atık gazın konsantrasyonu 2000 PPm'nin üzerine çıktığında, organik atık gaz, dışarıdan ısıtma olmadan katalitik yatakta kendiliğinden yanmaya devam edebilir. Yanma sonucu oluşan egzoz gazının bir kısmı atmosfere salınır ve büyük bir kısmı aktif karbonun rejenerasyonu için adsorpsiyon yatağına gönderilir. Bu, yanma ve adsorpsiyonun gerektirdiği ısı enerjisini karşılayarak enerji tasarrufu amacına ulaşılmasını sağlar. Rejenerasyon, bir sonraki adsorpsiyon aşamasına geçebilir. Desorpsiyon işleminde, arıtma işlemi hem sürekli hem de aralıklı çalışma için uygun olan başka bir adsorpsiyon yatağı kullanılarak gerçekleştirilebilir.
Teknik performans ve özellikler: istikrarlı performans, basit yapı, güvenli ve güvenilir, enerji ve iş gücü tasarrufu, ikincil kirlilik yok. Ekipman az yer kaplar ve hafiftir. Yüksek hacimli kullanım için çok uygundur. Organik atık gazı adsorbe eden aktif karbon yatağı, katalitik yanmadan sonra atık gazı sıyırma rejenerasyonu için kullanır ve sıyırma gazı, dış enerjiye ihtiyaç duymadan, saflaştırma için katalitik yanma odasına gönderilir ve enerji tasarrufu etkisi önemli ölçüdedir. Dezavantajı ise aktif karbonun kısa ömürlü olması ve işletme maliyetinin yüksek olmasıdır.
1.2.2 Zeolit transfer çarkı adsorpsiyon-desorpsiyon arıtma cihazı
Zeolitin ana bileşenleri silikon ve alüminyumdur; adsorpsiyon kapasitesine sahip oldukları için adsorban olarak kullanılabilirler. Zeolit taşıyıcı, organik kirleticiler için adsorpsiyon ve desorpsiyon kapasitesine sahip zeolitin özgül gözenek özelliklerini kullanarak, düşük ve yüksek konsantrasyonlu VOC egzoz gazlarının arıtılmasını sağlar ve son işlem ekipmanının işletme maliyetini düşürür. Cihaz özellikleri, büyük akışlı, düşük konsantrasyonlu ve çeşitli organik bileşenler içeren gazların arıtılması için uygundur. Dezavantajı ise ilk yatırım maliyetinin yüksek olmasıdır.
Zeolit çarklı adsorpsiyon-arıtma cihazı, sürekli olarak adsorpsiyon ve desorpsiyon işlemi gerçekleştirebilen bir gaz arıtma cihazıdır. Zeolit çarkının iki tarafı, özel bir sızdırmazlık cihazı ile üç alana ayrılmıştır: adsorpsiyon alanı, desorpsiyon (rejenerasyon) alanı ve soğutma alanı. Sistemin çalışma süreci şu şekildedir: Zeolit dönen çarkı düşük hızda sürekli olarak döner, adsorpsiyon alanı, desorpsiyon (rejenerasyon) alanı ve soğutma alanından geçer; Düşük konsantrasyonlu ve düşük hacimli egzoz gazı sürekli olarak çarkın adsorpsiyon alanından geçerken, egzoz gazındaki VOC'ler dönen çarkın zeolitleri tarafından adsorbe edilir, adsorpsiyon ve arıtmadan sonra doğrudan dışarı atılır; Çark tarafından adsorbe edilen organik çözücü, çarkın dönüşüyle desorpsiyon (rejenerasyon) bölgesine gönderilir, daha sonra az miktarda hava ile sürekli olarak desorpsiyon alanından sıcak hava geçirilir, çarka adsorbe edilen VOC'ler desorpsiyon bölgesinde rejenere edilir, VOC egzoz gazı sıcak hava ile birlikte dışarı atılır. Soğutma alanına doğru dönen tekerlek, soğutma işlemini tekrar adsorbe edebilir. Dönen tekerleğin sürekli dönmesiyle adsorpsiyon, desorpsiyon ve soğutma döngüsü gerçekleştirilir ve atık gaz arıtma işleminin sürekli ve istikrarlı çalışması sağlanır.
Zeolit akış cihazı esasen bir yoğunlaştırıcıdır ve organik çözücü içeren egzoz gazı iki kısma ayrılır: doğrudan tahliye edilebilen temiz hava ve yüksek konsantrasyonda organik çözücü içeren geri dönüştürülmüş hava. Doğrudan tahliye edilebilen ve boyalı klima havalandırma sisteminde geri dönüştürülebilen temiz hava; sisteme girmeden önceki VOC konsantrasyonunun yaklaşık 10 katı olan yüksek konsantrasyonlu VOC gazıdır. Yoğunlaştırılmış gaz, TNV geri kazanımlı termal yakma sistemi (veya diğer ekipmanlar) aracılığıyla yüksek sıcaklıkta yakılarak işlenir. Yakma ile üretilen ısı, sırasıyla kurutma odası ısıtması ve zeolit sıyırma ısıtması için kullanılır ve ısı enerjisi, enerji tasarrufu ve emisyon azaltımı etkisini sağlamak için tamamen kullanılır.
Teknik performans ve özellikler: Basit yapı, kolay bakım, uzun hizmet ömrü; yüksek emme ve sıyırma verimliliği, orijinal yüksek hacimli ve düşük konsantrasyonlu VOC atık gazını düşük hacimli ve yüksek konsantrasyonlu atık gaza dönüştürerek son işlem ekipmanının maliyetini düşürür; son derece düşük basınç düşüşü, enerji tüketimini büyük ölçüde azaltabilir; genel sistem hazırlığı ve modüler tasarım, minimum alan gereksinimi ve sürekli ve insansız kontrol modu sağlar; ulusal emisyon standardına ulaşabilir; adsorban olarak yanıcı olmayan zeolit kullanılır, kullanımı daha güvenlidir; dezavantajı ise yüksek maliyetli tek seferlik yatırım gerektirmesidir.
Gönderi zamanı: 03-01-2023
