蓄势待发的千亿级VOCs治理市场(三):全球领先VOCs处理技术掠影

来源: 奥科环境 奥科环境ALCLE 时间:2019-11-11 点击次数:1167


  随着VOCs相关减排政策和行业标准的强力推出以及技术方案的不断成熟,“十三五”期间VOCs治理市场迎来了爆发式增长,市场规模超过千亿元。目前中国市场采用的主流处理技术包括吸附回收、转轮浓缩、催化氧化、蓄热燃烧等方法,其中一些细分技术领域已与国际主流VOCs治理技术相接轨,整体水平也日益提升。

  奥科环境在前两篇文章中,详细分析了我国VOCs治理行业现状及发展趋势,并解构了全球主流VOCs治理技术体系。请参见:

  蓄势待发的千亿级VOCs治理市场(一):行业市场与政策分析;

  蓄势待发的千亿级VOCs治理市场(二):解构行业技术体系。

  在本篇文章中,奥科环境将为您详细剖析全球有代表性的VOCs治理技术及其成功应用案例。

 01 WAB高温空气净化与VOCs处理系统

  来自于德国的Wahrheit Anlagenbau(WAB)公司成立于2012年,是一家致力于研发、设计及生产废气净化系统的技术公司。该公司研发的产品广泛应用于汽车、印刷、涂层、陶瓷制造等工业领域的废气处理,在全球范围拥有奥迪股份公司、戴姆勒股份公司、大众汽车公司、北京效能华晨科技有限公司等诸多知名客户及数十个成功案例。WAB公司提供专业的工业流程分析服务,可根据客户实际情况定制废气污染控制方案以及各种优化选项。公司除技术研发外还提供一站式工程服务,包括工艺设计、设备制造、设备安装与维护等。

  技术介绍

 

  高温空气净化与VOCs处理系统由转换区、处理区和冷却区组成:

  1)转换区:大量低浓度含有VOCs等空气污染物的气流流经VOC浓缩转轮,通过汽提工艺使VOC吸附到基板上,然后将净化后的气体排出。在收集VOC之后,利用高温高速气流进行脱附,随后送入处理区进行高温氧化反应。该过程将VOC浓缩,提高了后续反应的处理效率,并节约了后续高温氧化过程中所消耗的燃气与电能

▲ 旋流燃烧火焰

  2)处理区:燃烧系统主要由高温预热室、耐高温材料制造的燃烧器、点火装置以及调温挡板组成。系统利用直接或间接的加热方式,配合旋流燃烧系统,并通过多级气体回送技术最大程度处理废气中的VOCs和氮氧化物成分。系统可根据项目实际需求,调节温度、送气量、控制燃烧速率与处理量。

 

  3)冷却区:高温脱附与高温氧化后排出的气体经过冷却区与冷空气进行热交换,冷却后可重新进行吸附,随着转轮的不断转动,系统将进行吸附、脱附、冷却循环等一系列处理环节,以确保废气中的VOCs被全部去除。

  应用案例

 

  位于德国格拉德贝克的一家汽车制造企业寻求喷漆干燥车间的含VOCs废气净化升级方案。客户要求在不增加能耗的条件下对车间空气净化系统及其热效率进行优化。由于WAB技术所采用的高温系统可充分利用废气中的氧气成分,燃烧过程中不需要再进行通风,且可根据实际需求设计热效率实现高效热回收,因此该项目采用WAB高温空气净化与VOCs处理系统对车间进行改造。

  WAB根据干燥车间的负载状况,通过计算得出烘干机所需送风量,并设计出可随时根据负载量调整的空气净化系统,为客户节约了能耗。

02 GCES蓄热式焚烧系统(RTO)

  美国 Gulf Coast Environmental Systems (GCES) 公司专业致力于研发和生产先进的工业空气污染控制设备,废物热回收设备和工业焚烧炉等。该公司研发的产品主要包括洗涤器、碳吸附系统、工业焚化炉以及全套的尾气热氧化系统,如蓄热式焚烧炉(RTO)、催化式焚烧炉、再生式焚烧炉(TRO)和直燃式焚烧炉(TO)等。其中,蓄热式焚烧系统(RTO)已获得专利,能够高效去除挥发性有机物(VOCs),并已在全球范围内拥有众多成功的工程应用案例。同时GCES 公司已经研发了数代RTO系统,专为提炼业而设计,是这个产业中最有竞争力的供应商之一。

  GCES公司提供专业的工业流程分析服务,帮助客户制定理想的污染控制方案以及各种优化选项。除了原始设备供应,GCES还提供一站式工程服务,包括设备设计、制造、调试、安装、升级和后续改造的全方位服务。

 

  技术介绍

  该系统利用一层陶瓷材料来吸收废气中的热量,并利用捕获的热量来预热进气气流。系统无需任何补充燃料,使用VOCs作为唯一的燃料来源,就能持续地维持燃烧。由于其高热能回收率,该RTO更适用于浓度较低但流量较高的VOCs废气处理。

  步骤一:RTO在初始阶段需要通过添加天然气、柴油等燃料来达到最佳燃烧温度。在该阶段,焚烧系统通过排气自动调整空气比例,直到燃烧反应达到平衡状态。随后,系统开始以接近99%的超高效率来热氧化甲烷等废气。

  步骤二:RTO从初始阶段(需外部空气和燃料补充)切换至运行阶段,直接处理废气。为了最大化回收热量,焚烧系统会通过气动阀的一系列切换来达到进气和出气的自动交替与循环。

 

  该公司RTO含三种不同配置:一室设计、两室设计和三室设计(“室”指的是存放热回收介质的陶瓷容器),每种设计各有优势。其中三室设计是去除提炼工业产生的尾气、臭气的最优方案。该系统能确保有机污染物和臭气被完全去除,去除率可达到99%以上。相比于三室设计,一室设计能高效去除甲烷但不能实现臭气的去除,而两室设计在运行初期会不可避免地排放极少量臭气。污染物中含有机物蒸汽和水蒸气,易从加热器中溢出并凝聚在陶瓷容器和阀管上。长期的凝聚会产生一层可燃性固体尾物,在运行后期会产生潜在的火灾隐患。三室设计具有独特的焙烧循环系统和蝶阀式试剂,能够高效去除臭气和有机污染物,巧妙地解决了这一弊端。

  技术应用案例

  印尼Yudistra能源公司生产清洁、可持续能源的过程中,排放了大量VOCs。为有效减少客户由于能源开发而排放的VOCs,GCES公司设计、制造及安装了处理流量能力为14,000 SCFM的两室RTO,并且使用了淬火系统和盐酸洗涤器。

  经过GCES两室RTO的处理,VOCs去除率高达99%,同时系统有效将热能进行回收利用,大大降低了处理成本。

 

03疏水性沸石VOCs浓缩系统

  可迪尔(Calidaddelaire)为欧洲领先空气净化品牌,隶属于西班牙Herver-9 S.L公司,20多年来一直专注于为全世界提供先进的空气清洁技术和产品服务。其产品广泛应用于欧美的工业厂房等处。Herver-9集团于2014年正式进入中国内地市场,并在中国开展了研发、生产、销售和售后服务等业务。可迪尔作为工业废气整体解决方案提供商,服务行业包括汽车制造业、印刷包装业、制药业、航空业、涂布业、液晶业、家具制造业、化工业、食品业等。

  技术特点

  可迪尔公司拥有国际领先的疏水性沸石浓缩系统。系统采用蜂窝状沸石吸附材料, 通过吸附浓缩法高效吸附废气中的VOCs,适用于低浓度、大风量的VOCs处理,对甲苯、二甲苯、N-甲基吡咯烷酮等VOCs去除效率达98%以上。

  可迪尔的沸石转轮引进自日本东洋纺,其生产的沸石均采用天然沸石,并结合实际应用需求,将沸石设计成筒式和盘式,用户可根据废气中VOCs的性状、成分以及风量选用不同形式的沸石。由于该蜂窝沸石主要采用天然沸石,经特殊工艺加工而成,使得沸石的吸附浓缩性能更加卓越,特别是芳香族类有机物,吸附能力更强,并且在处理相对湿度较高的废气有明显优势,不会出现水分吸收量急剧增加情况。

  疏水性沸石浓缩系统后端可适配直接燃烧装置、催化燃烧装置、蓄热燃烧装置、冷凝回收装置或其他溶剂回收装置,进一步对浓缩VOCs进行处理。

 

  技术应用案例

  某印刷工厂进行凹印和胶印工艺时产生大量有机废气,气体的成份为甲醚、醋酸乙酯、异丙醇等非甲烷总烃,处理风量30,000Nm³/Hr,气体浓度为200mg/m³。该气体成分复杂,浓度较低,风量较大, 该厂决定采用可迪尔VOCs浓缩转轮+CO的方法进行处理。

  经第三方检测,该厂废气经处理后,非甲烷总烃含量<40mg/m³,远低于国家120mg/m³的排放标准。

  结语

  VOCs治理由于涉及行业众多,且VOCs的成分通常较为复杂,因此VOCs治理工艺的选择需要系统化的评估以及多种工艺的优化配合。针对不同行业或者同一行业不同生产工序所产生的废气,需要采取不同的技术解决方案。因此,环保技术企业需要对症下药,为业主提供定制化技术路线。而业主单位需要与工艺和技术提供方充分沟通,提供尽可能详细的行业和项目信息,只有技术工艺与行业废气特征具备较高的契合度,才能达到预期的治理效果。

 

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