Thiết bị đốt xúc tác lưu trữ nhiệt LQ-RCO được sử dụng để xử lý VOC là gì?

Thiết bị đốt xúc tác lưu trữ nhiệt LQ-RCO được thiết kế để làm gì

Thiết bị đốt xúc tác lưu trữ nhiệt LQ-RCO là công nghiệp xử lý VOC thiết bị được chế tạo để phân hủy các hợp chất hữu cơ trong dòng khí thải của nhà máy thành carbon dioxide và hơi nước thông qua quá trình oxy hóa xúc tác tái sinh. Nói một cách dễ hiểu, hệ thống hút khí thải chứa đầy dung môi hoặc chứa mùi, tăng nhiệt độ nhờ nhiệt dự trữ thay vì nhiên liệu mới trong hầu hết chu trình, đưa dòng khí đi qua lớp xúc tác ở nhiệt độ phản ứng vừa phải và giải phóng dòng khí đã qua xử lý mang ít hợp chất hữu cơ dễ bay hơi hơn dòng vào. Loại lò đốt lưu trữ nhiệt này thường được lắp đặt ở phía sau dây chuyền sơn, lò nướng, máy in và lò phản ứng hóa học, nơi cần xử lý khí thải liên tục.

Là một phần của thiết bị đốt , chất oxy hóa xúc tác tái sinh LQ-RCO kết hợp quá trình oxy hóa xúc tác ở nhiệt độ thấp với công nghệ lưu trữ nhiệt gốm. Sự kết hợp này cho phép thiết bị thu hồi một phần lớn nhiệt phản ứng và tái sử dụng nó để làm nóng trước khí thải đi vào, từ đó làm giảm nhu cầu nhiên liệu phụ hoặc sưởi ấm bằng điện và giảm nhiệt độ của khí rời khỏi ống khói. Thiết bị được hiển thị bên dưới là lắp đặt thiết bị đốt xúc tác lưu trữ nhiệt LQ-RCO tiêu biểu, với vỏ, bảng kiểm tra và ống nối có thể nhìn thấy ở bên ngoài.

Hình 1. Thiết bị đốt xúc tác lưu trữ nhiệt LQ-RCO tại chỗ, được hiển thị với vỏ cách nhiệt ở bên trái và một bộ phận được lắp đặt với ống dẫn kết nối ở bên phải.

Nguyên lý làm việc của chất oxy hóa nhiệt đằng sau hệ thống RCO

Hiểu nguyên lý hoạt động của chất oxy hóa nhiệt của hệ thống RCO bắt đầu từ trình tự khởi động. Trước khi khí thải được kết nối với thiết bị, buồng gia nhiệt và bệ chứa nhiệt bằng gốm được làm nóng trước bằng điện. Khi đạt đến nhiệt độ cài đặt, nguồn khí thải sẽ được mở và một quạt phù hợp sẽ hút khí vào thiết bị. Dòng đến trước tiên trao đổi nhiệt với thân gốm lưu trữ nhiệt được làm nóng trước, tăng nhiệt độ đầu tiên, sau đó đi vào vùng gia nhiệt để tăng nhiệt độ lần thứ hai cho đến khi đạt đến mức cần thiết cho phản ứng xúc tác.

Từ đó, khí đi vào buồng xúc tác, nơi các hợp chất hữu cơ phản ứng trên lớp xúc tác để tạo thành carbon dioxide và nước đồng thời giải phóng năng lượng nhiệt. Sau đó, khí sạch, đã qua xử lý sẽ đưa một phần nhiệt đó trở lại thân gốm lưu trữ nhiệt thứ hai trước khi được quạt thải ra. Một cặp nhiệt điện đầu vào ở phía quạt hút liên tục kiểm tra nhiệt độ khí và khi đạt đến điểm đặt, van chuyển đổi sẽ thay đổi vị trí để dòng khí thải và buồng trao đổi dòng khí sạch. Chu trình tái sinh này lặp đi lặp lại liên tục, đây là ý tưởng cốt lõi đằng sau mọi chất oxy hóa xúc tác tái sinh và cũng là lý do khiến công nghệ này đôi khi được nhóm cùng với chất oxy hóa nhiệt tái sinh trong tài liệu tham khảo sơ đồ chất oxy hóa nhiệt nói chung, mặc dù cả hai sử dụng nhiệt độ phản ứng khác nhau.

Hình 2. Hình ảnh đẳng cự đơn giản của vỏ hệ thống RCO, với buồng xúc tác, buồng lưu trữ nhiệt đôi, van đầu vào và van chuyển mạch, cặp nhiệt điện và các vị trí quạt được dán nhãn để tham khảo.

Quy trình chuyển mạch hai buồng và chu trình thu hồi nhiệt

Hầu hết các thiết kế lò đốt xúc tác loại này đều chạy trên hai buồng lưu trữ nhiệt thay phiên nhau hấp thụ và giải phóng nhiệt, đồng thời LQ-RCO cũng có thể được cấu hình với ba buồng khi cần mục tiêu hiệu suất thanh lọc cao hơn. Trong quá trình có thể gọi là Quy trình 1, buồng thứ nhất hấp thụ nhiệt từ khí thải đi vào trong khi buồng thứ hai giải phóng nhiệt dự trữ khi khí sạch đi qua nó trên đường thoát ra ngoài. Sau khi van chuyển mạch thay đổi vị trí, vai trò sẽ đảo ngược trong Quy trình 2, buồng đầu tiên sẽ giải phóng nhiệt mà nó lưu trữ trong khi buồng thứ hai bắt đầu hấp thụ nhiệt từ mẻ khí thải đi vào tiếp theo. Buồng xúc tác nằm giữa hai buồng lưu trữ nhiệt và là nơi diễn ra quá trình phân hủy xúc tác thực tế của các hợp chất hữu cơ trong cả hai quá trình.

Hiệu quả thanh lọc RCO, hiệu suất sử dụng năng lượng và phát thải

Do chất xúc tác làm giảm nhiệt độ cần thiết cho quá trình oxy hóa nên hệ thống đốt xúc tác LQ-RCO thường phản ứng ở 250°C đến 500°C , thấp hơn nhiệt độ một chất oxy hóa nhiệt ngọn lửa mở cần đạt được kết quả phá hủy tương tự. Hoạt động trong cửa sổ nhiệt độ thấp hơn này cũng là lý do tại sao thiết bị được mô tả là hệ thống oxy hóa ở nhiệt độ thấp và đó là một lý do khiến việc hình thành oxit nitơ vẫn ở mức thấp so với các phương pháp đốt ở nhiệt độ cao. Theo bảng thông số kỹ thuật của nhà sản xuất, cấu hình RCO hai buồng thường đạt hiệu suất lọc khoảng 95 phần trăm , trong khi cấu hình ba buồng có thể đạt tới trên 98 phần trăm , và toàn bộ loạt thiết bị được đánh giá ở mức 99 phần trăm hoặc cao hơn hiệu quả thanh lọc trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn. Hiệu suất thu hồi nhiệt, phản ánh lượng nhiệt phản ứng được tái sử dụng để làm nóng trước khí đi vào thay vì bị mất đi trong ngăn chất oxy hóa nhiệt, thường đạt trên 95% và mức tiêu thụ năng lượng có thể thấp tới 8 watt-giờ trên một mét khối khí đã xử lý thông thường.

Biểu đồ trên so sánh hiệu quả lọc điển hình giữa cách sắp xếp RCO hai ngăn và ba ngăn. Việc bổ sung thêm buồng lưu trữ nhiệt thứ ba giúp dòng khí có thêm một đường đi qua lớp tái sinh, đó là lý do tại sao bố trí ba buồng có xu hướng mang lại hiệu suất cao hơn cho cùng một nhiệm vụ xử lý khí thải. Sự khác biệt này quan trọng nhất khi cơ sở phải đối mặt với giới hạn xả khí thải hữu cơ nghiêm ngặt hoặc khi nồng độ hơi dung môi đầu vào tương đối cao. Đối với các ứng dụng có nhiệm vụ nhẹ hơn, hệ thống RCO hai buồng vẫn có thể đáp ứng thoải mái hầu hết các yêu cầu xử lý khí thải trong khu vực trong khi vẫn giữ diện tích sử dụng thiết bị và dung lượng lưu trữ nhiệt bằng gốm nhỏ hơn. Việc lựa chọn giữa hai cấu hình nói chung là sự cân bằng giữa hiệu quả lọc cần thiết, không gian lắp đặt sẵn có và các đặc tính của dòng khí thải cụ thể đang được xử lý.

Chất oxy hóa nhiệt, Lò đốt và Ngọn lửa: Nơi phù hợp cho quá trình oxy hóa xúc tác

Chất oxy hóa nhiệt và lò đốt

Trong ngôn ngữ thực vật hàng ngày, thuật ngữ chất oxy hóa nhiệt và lò đốt thường được sử dụng một cách lỏng lẻo cho cùng một loại thiết bị sử dụng nhiệt để phá hủy hơi hữu cơ. Sự khác biệt thực tế thường liên quan đến việc sử dụng nhiệt độ và chất xúc tác. Lò đốt thông thường hoặc máy oxy hóa nhiệt tái sinh thường chỉ dựa vào nhiệt và cần nhiệt độ buồng cao hơn, thường nằm trong khoảng từ 700°C đến 800°C trở lên, để phá hủy cùng một lượng chất hữu cơ mà lò đốt xúc tác RCO có thể xử lý ở nhiệt độ 300°C đến 500°C. Lò đốt khí axit là một loại có liên quan được chế tạo bằng vật liệu chống ăn mòn cho các dòng tạo thành sản phẩm phụ có tính axit trong quá trình đốt và nó thường vẫn phụ thuộc vào sự phân hủy nhiệt thuần túy hơn là lớp xúc tác.

Chất oxy hóa nhiệt vs ngọn lửa

Ngọn lửa thường được sử dụng cho các dòng khí không liên tục, thể tích lớn hoặc đảm bảo an toàn hơn là hơi dung môi nồng độ thấp liên tục và hiếm khi thu hồi nhiệt. Ngược lại, một hệ thống oxy hóa nhiệt tái tạo hoặc hệ thống RCO được chế tạo để xử lý khí thải liên tục và được kết hợp với bộ lưu trữ nhiệt để phần lớn năng lượng phản ứng được tái sử dụng thay vì thải trực tiếp vào khí quyển. Đây là một phần lý do tại sao thiết bị oxy hóa xúc tác thường được lựa chọn nhiều hơn cho các dây chuyền sơn ở trạng thái ổn định, khí thải sản xuất PCB và các nhiệm vụ xử lý khí thải hữu cơ liên tục tương tự, trong khi pháo sáng vẫn phổ biến hơn để giảm khí thỉnh thoảng hoặc khẩn cấp.

Biểu đồ radar ở trên đưa ra một bức tranh tổng quát, định tính về cách so sánh quá trình oxy hóa xúc tác với quá trình oxy hóa chỉ dùng nhiệt và bùng phát qua năm đặc điểm thường được thảo luận trong tài liệu ngành: nhiệt độ vận hành cần thiết, hiệu suất năng lượng, kiểm soát sự hình thành NOx, dấu chân thiết bị và mức độ thu hồi nhiệt. Những xếp hạng này mô tả các mô hình công nghệ rộng hơn là kết quả được đảm bảo cho bất kỳ địa điểm cụ thể nào, vì kết quả thực tế phụ thuộc vào thành phần khí thải, tốc độ dòng chảy và nồng độ tại một cơ sở nhất định. Quá trình oxy hóa xúc tác thường cần nhiệt độ phản ứng thấp hơn và có xu hướng thu hồi nhiệt và kiểm soát NOx mạnh hơn so với đốt, chủ yếu thay đổi dấu chân và hoạt động liên tục để đơn giản hóa việc xử lý khí không liên tục. Một chất oxy hóa nhiệt tái sinh nằm giữa hai kích thước trên hầu hết các kích thước này, vì nó thu hồi nhiệt tương tự như hệ thống RCO nhưng không làm giảm nhiệt độ phản ứng thông qua chất xúc tác. Các kỹ sư thường sử dụng những so sánh như thế này làm điểm khởi đầu và sau đó xác nhận công nghệ phù hợp bằng phân tích thành phần khí thải cụ thể cho dây chuyền xử lý đang được xử lý.

RCO-10 đến RCO-200: Tăng tỷ lệ thể tích không khí và công suất sưởi

Dây chuyền thiết bị LQ-RCO VOC được tổ chức thành 12 mẫu tiêu chuẩn, chạy từ RCO-10 đến RCO-200, để cơ sở có thể điều chỉnh lượng không khí xử lý phù hợp với lưu lượng khí thải thực tế thoát ra khỏi dây chuyền sản xuất thay vì thiết bị quá khổ hoặc quá nhỏ. Thể tích không khí xử lý có thang đo từ 1000 mét khối mỗi giờ trên mẫu RCO-10 nhỏ nhất lên đến 20000 mét khối mỗi giờ trên mẫu RCO-200 và công suất sưởi ấm có quy mô từ 30 kilowatt đến 300 kilowatt trên cùng một phạm vi. Các thông số kỹ thuật về thể tích không khí khác ngoài bảng tiêu chuẩn này cũng có thể được thiết kế theo yêu cầu và có thể bổ sung thêm khả năng làm nóng trước nhiên liệu khi được chỉ định tại thời điểm đặt hàng.

Biểu đồ đường này theo dõi lượng không khí xử lý trên tất cả 12 mẫu RCO tiêu chuẩn và đường cong hướng lên ổn định cho thấy loạt mô hình tuân thủ chặt chẽ các yêu cầu về lưu lượng khí thải thực tế như thế nào thay vì nhảy theo các bước lớn, khó khớp. Một cơ sở có một buồng sơn nhỏ có thể được phục vụ tốt bởi RCO-10 hoặc RCO-15 được định mức từ 1000 đến 1500 mét khối một giờ, trong khi hoạt động phủ nhiều dòng lớn hơn có thể cần RCO-60 trở lên. Do đường cong khá trơn tru giữa các mô hình liền kề nên hầu hết tốc độ dòng khí thải được đo trong quá trình khảo sát địa điểm có thể khớp với mô hình tiêu chuẩn mà không cần dùng đến thiết kế tùy chỉnh hoàn toàn. Kiểu ánh xạ từ mô hình đến dòng chảy này là bước phổ biến đầu tiên trong việc xác định hệ thống RCO, vì thể tích không khí xử lý quyết định phần lớn kích thước bình chứa, lựa chọn quạt và đường kính ống dẫn. Việc điều chỉnh đúng thể tích không khí cũng có tác động trực tiếp đến mức tiêu thụ năng lượng, vì một thiết bị quá khổ xử lý lưu lượng thực tế nhỏ hơn có xu hướng sử dụng nhiều năng lượng hơn trên một đơn vị khí thải được xử lý so với một thiết bị có kích thước phù hợp.

Biểu đồ cột ở trên hiển thị công suất sưởi được lắp đặt cho 12 mẫu RCO giống nhau, tăng từ 30 kilowatt trên RCO-10 lên 300 kilowatt trên RCO-200. Năng lượng gia nhiệt chủ yếu bao gồm các ống gia nhiệt bằng điện được sử dụng trong quá trình khởi động và trong các giai đoạn khi giá trị gia nhiệt của khí thải không đủ để duy trì nhiệt độ phản ứng xúc tác. Bởi vì lớp gốm lưu trữ nhiệt thu hồi một phần lớn nhiệt phản ứng khi thiết bị đạt đến trạng thái hoạt động ổn định nên năng lượng sưởi được lắp đặt thường chỉ cần ngắt quãng thay vì liên tục. Các mô hình lớn hơn cần nhiều năng lượng sưởi ấm tương ứng hơn, chủ yếu là do chúng chứa khối lượng gốm và chất xúc tác lưu trữ nhiệt lớn hơn, cần nhiều năng lượng hơn để tăng nhiệt độ khi khởi động nguội. Việc xem xét đường cong công suất sưởi ấm này cùng với đường cong thể tích không khí xử lý sẽ mang lại bức tranh đầu tiên khá đầy đủ về cả nhiệt và công suất dòng khí cần thiết trước khi chuyển sang lựa chọn thiết bị chi tiết.

Hai ghi chú áp dụng trên toàn bộ bảng. Đầu tiên, các thông số kỹ thuật về thể tích không khí nằm ngoài phạm vi tiêu chuẩn này vẫn có thể được thiết kế trên cơ sở dự án khi lưu lượng khí thải của cơ sở nằm giữa hai mô hình tiêu chuẩn hoặc vượt quá định mức RCO-200. Thứ hai, dạng chống cháy nổ được sử dụng trên dây chuyền LQ-RCO là thiết kế dạng màng, áp dụng cho dù chọn kiểu máy nào.

Các ngành phụ thuộc vào việc xử lý khí thải hữu cơ bằng RCO

Nhu cầu xử lý khí thải bằng dung môi xuất hiện ở nhiều lĩnh vực sản xuất và dây chuyền thiết bị LQ-RCO thường được chỉ định ở bất kỳ dây chuyền xử lý nào giải phóng hơi hữu cơ cần được thu giữ và xử lý trước khi xả. Các ứng dụng phổ biến bao gồm những điều sau đây.

1. Sản xuất ô tô và máy móc, bao gồm các dây chuyền sơn và lò xử lý nơi các lớp phủ gốc dung môi giải phóng khí thải hữu cơ.
2. Sản xuất điện tử, đặc biệt là khí thải hữu cơ phát sinh trong quá trình sản xuất bảng mạch in.
3. Sản xuất điện, bao gồm cả quy trình xử lý cách điện cho men dây.
4. Các quy trình công nghiệp nhẹ như sản xuất giày và phủ keo tạo ra khí thải hữu cơ và mùi hôi.
5. Hoạt động in ấn và in màu, trong đó mực gốc dung môi là nguồn khí thải phổ biến.
6. Các quy trình luyện kim và thép, sản xuất điện cực carbon, tổng hợp hóa học như sản xuất ABS và lọc dầu, tất cả đều có thể tạo ra khí thải hữu cơ cần có các biện pháp kiểm soát VOC của nhà máy hóa chất.

Trên các lĩnh vực này, điểm chung là dòng khí thải liên tục hoặc bán liên tục có chứa benzen, xeton, este, rượu, ete, aldehyd, phenol hoặc các hợp chất hữu cơ tương tự cùng với mùi chung. Đây là loại đặc tính khí thải mà chất oxy hóa xúc tác RCO thường phù hợp để xử lý, vì lớp xúc tác được chọn để hoạt động trên nhiều loại hợp chất hữu cơ này thay vì một dung môi cụ thể.

Tại sao các cơ sở chọn chất oxy hóa xúc tác tái sinh để kiểm soát VOC công nghiệp

Khi một cơ sở so sánh các lựa chọn thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí cho hệ thống xử lý khí thải mới hoặc nâng cấp, chất oxy hóa xúc tác tái sinh có xu hướng đưa ra một loạt lý do nhất quán. Sự kết hợp giữa quá trình oxy hóa ở nhiệt độ thấp và tích trữ nhiệt bằng gốm có nghĩa là cần ít năng lượng phụ hơn để duy trì phản ứng khi thiết bị đạt đến nhiệt độ, điều này được phản ánh qua số liệu tiêu thụ năng lượng thấp đã thảo luận trước đó. Hoạt động ở nhiệt độ 250°C đến 500°C thay vì dải nhiệt độ cao hơn được sử dụng bởi quá trình oxy hóa nhiệt thuần túy cũng hạn chế sự hình thành NOx, hỗ trợ xếp hạng không gây ô nhiễm thứ cấp của thiết bị trong điều kiện hoạt động bình thường.

• Mức độ tự động hóa cao, với việc chuyển đổi van và điều khiển nhiệt độ được xử lý bởi hệ thống điều khiển thay vì vận hành thủ công.
• Mô hình mô-đun có phạm vi từ RCO-10 đến RCO-200, hỗ trợ định cỡ hệ thống điều khiển VOC công nghiệp cho phù hợp với lưu lượng khí thải thực tế thay vì một thiết bị một kích cỡ phù hợp cho tất cả.
• Cấu hình hai buồng hoặc ba buồng tùy chọn, giúp cơ sở đạt được mức hiệu suất lọc cụ thể cho nhiệm vụ xử lý khí thải hữu cơ.
• Khả năng tương thích với nhiều loại hợp chất hữu cơ, bao gồm benzen, xeton, este, rượu, ete, aldehyd và khí thải loại phenol và mùi chung.

Kết hợp lại với nhau, những đặc điểm này là lý do tại sao hệ thống đốt VOC được xây dựng dựa trên quá trình oxy hóa xúc tác tái sinh thường được chọn cho nhu cầu hệ thống xử lý khí thải hoạt động liên tục trong các cơ sở xử lý lớp phủ, điện tử, in ấn và hóa học, trong đó cả giới hạn xả theo quy định và chi phí vận hành hàng ngày của thiết bị đều quan trọng đối với cơ sở.

Giới thiệu về Công ty TNHH Công nghệ Kỹ thuật Bảo vệ Môi trường Lvquan

Công ty TNHH Công nghệ Kỹ thuật Bảo vệ Môi trường Lvquan có trụ sở tại Gaoyou, Dương Châu, một thành phố thường được gọi là cửa ngõ phía bắc của tỉnh Giang Tô. Công ty là một doanh nghiệp cổ phần được hình thành thông qua sự hợp tác giữa các chuyên gia, mỗi người đảm nhiệm nhiều hơn 30 năm có kinh nghiệm trong thiết kế và sản xuất thiết bị VOC, đồng thời hoạt động với tư cách là nhà sản xuất thiết bị kỹ thuật xử lý khí thải hữu cơ VOC chuyên dụng.

Công ty có số vốn đăng ký là 22 triệu nhân dân tệ , với tài sản cố định gần 40 triệu nhân dân tệ và tổng tài sản gần 60 triệu nhân dân tệ . Quá trình sản xuất diễn ra trên diện tích sàn nhà máy khoảng 9800 mét vuông , được hỗ trợ bởi hơn 200 bộ của các thiết bị gia công khác nhau và một đội ngũ khoảng 120 nhân viên , với năng lực sản xuất hàng năm khoảng 100 triệu nhân dân tệ . Quy mô sản xuất nội bộ này hỗ trợ việc chế tạo thiết bị đốt xúc tác lưu trữ nhiệt, bao gồm dòng LQ-RCO được mô tả trong bài viết này, từ vỏ kết cấu cho đến lắp ráp và thử nghiệm cuối cùng.

Câu hỏi thường gặp

Q1. Quá trình oxy hóa xúc tác tái sinh được sử dụng để làm gì?

Quá trình oxy hóa xúc tác tái sinh được sử dụng để xử lý khí thải hữu cơ từ dòng khí thải công nghiệp, chuyển đổi các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi thành carbon dioxide và nước thông qua lớp xúc tác kết hợp với bộ lưu trữ nhiệt bằng gốm, giúp giảm năng lượng cần thiết để duy trì phản ứng.

Q2. Sự khác biệt giữa hệ thống RCO và chất oxy hóa nhiệt tái tạo là gì?

Hệ thống RCO sử dụng chất xúc tác để hạ nhiệt độ phản ứng cần thiết, thường xuống khoảng 300°C đến 500°C, trong khi chất oxy hóa nhiệt tái sinh thường chỉ dựa vào nhiệt và cần nhiệt độ buồng cao hơn để đạt được kết quả phá hủy tương đương.

Q3. Thiết bị LQ-RCO hoạt động ở nhiệt độ xúc tác nào?

Buồng xúc tác LQ-RCO thường hoạt động ở nhiệt độ từ 300°C đến 500°C, đây là khoảng nhiệt độ cần thiết cho phản ứng phân hủy xúc tác tạo ra carbon dioxide và nước từ các hợp chất hữu cơ trong khí thải.

Q4. Van chuyển mạch ảnh hưởng đến việc xử lý khí thải như thế nào?

Van chuyển mạch thay đổi đường dẫn dòng chảy sau khi cặp nhiệt điện đầu vào của quạt hút xác nhận đã đạt đến nhiệt độ cài đặt, gửi khí thải vào buồng trước đó đã giải phóng nhiệt thành khí sạch, giúp chu trình tái sinh tiếp tục diễn ra.

Q5. Thiết bị LQ-RCO có thể được tùy chỉnh cho một lượng không khí cụ thể không?

Có, phạm vi mô hình tiêu chuẩn bao gồm 1000 đến 20000 mét khối mỗi giờ trên 12 mô hình và các thông số kỹ thuật về thể tích không khí ngoài phạm vi này có thể được thiết kế riêng biệt dựa trên lưu lượng khí thải thực tế của cơ sở.