Para que é usado o equipamento de incineração catalítica com armazenamento de calor LQ-RCO no tratamento de COV?

O que o equipamento de incineração catalítica com armazenamento de calor LQ-RCO foi projetado para fazer

Equipamento de incineração catalítica com armazenamento de calor LQ-RCO é industrial Tratamento de COV equipamento construído para decompor compostos orgânicos em fluxos de exaustão de fábrica em dióxido de carbono e vapor de água por meio de um processo oxidante catalítico regenerativo. Em termos simples, o sistema puxa gases residuais carregados de solvente ou com odor, aumenta sua temperatura com a ajuda do calor armazenado em vez de combustível fresco durante a maior parte do ciclo, passa o fluxo através de um leito de catalisador a uma temperatura de reação moderada e libera um fluxo de gás tratado que carrega muito menos compostos orgânicos voláteis do que o fluxo de entrada. Este tipo de incinerador de armazenamento de calor é comumente instalado a jusante de linhas de pintura, fornos, impressoras e reatores químicos onde o tratamento contínuo de gases residuais é necessário.

Como um pedaço de equipamento de incineração , o oxidante catalítico regenerativo LQ-RCO combina oxidação catalítica de baixa temperatura com tecnologia de armazenamento de calor cerâmico. Este emparelhamento é o que permite à unidade recuperar uma grande parte do calor de reação e reutilizá-lo para pré-aquecer os gases residuais recebidos, o que, por sua vez, reduz a necessidade de combustível auxiliar ou de aquecimento elétrico e reduz a temperatura do gás que sai da chaminé. O equipamento mostrado abaixo é uma instalação representativa de equipamento de incineração catalítica com armazenamento de calor LQ-RCO, com a carcaça, painéis de inspeção e dutos de conexão visíveis no exterior.

Figura 1. Equipamento de incineração catalítica com armazenamento de calor LQ-RCO no local, mostrado com o invólucro isolado à esquerda e uma unidade instalada com dutos de conexão à direita.

Princípio de funcionamento do oxidante térmico por trás do sistema RCO

A compreensão do princípio de funcionamento do oxidante térmico de um sistema RCO começa com a sequência de inicialização. Antes de o gás residual ser conectado ao equipamento, a câmara de aquecimento e o leito cerâmico de armazenamento de calor são pré-aquecidos eletricamente. Assim que a temperatura definida for atingida, a fonte de gás residual é aberta e um ventilador correspondente aspira o gás para dentro da unidade. A corrente de entrada primeiro troca calor com um corpo cerâmico de armazenamento de calor pré-aquecido, captando um primeiro aumento de temperatura, depois entra em uma zona de aquecimento para um segundo aumento de temperatura até atingir o nível necessário para a reação catalítica.

A partir daí, o gás entra na câmara catalítica, onde os compostos orgânicos reagem sobre o leito catalítico para formar dióxido de carbono e água enquanto liberam energia térmica. O gás limpo e tratado devolve parte desse calor a um segundo corpo cerâmico de armazenamento de calor antes de ser descarregado pelo ventilador. Um termopar de entrada no lado do ventilador de exaustão verifica continuamente a temperatura do gás e, uma vez atingido o ponto de ajuste, a válvula de comutação muda de posição para que o fluxo de gás residual e o fluxo de gás limpo troquem de câmara. Este ciclo regenerativo se repete continuamente, que é a ideia central por trás de todo oxidante catalítico regenerativo e também é a razão pela qual a tecnologia às vezes é agrupada com um oxidante térmico regenerativo nas referências gerais do diagrama de oxidante térmico, embora os dois usem temperaturas de reação diferentes.

Figura 2. Vista isométrica simplificada de um invólucro de sistema RCO, com a câmara catalítica, câmaras duplas de armazenamento de calor, válvulas de entrada e comutação, termopar e posições do ventilador rotuladas para referência.

Processo de comutação de duas câmaras e ciclo de recuperação de calor

A maioria dos projetos de incineradores catalíticos deste tipo funcionam em duas câmaras de armazenamento de calor que se revezam na absorção e liberação de calor, e o LQ-RCO também pode ser configurado com três câmaras quando uma meta de eficiência de purificação mais alta é necessária. No que pode ser chamado de Processo 1, a primeira câmara absorve o calor do gás de exaustão que entra, enquanto a segunda câmara libera o calor armazenado à medida que o gás limpo passa por ela ao sair. Depois que a válvula de comutação muda de posição, os papéis se invertem no Processo 2, a primeira câmara agora libera o calor armazenado enquanto a segunda câmara começa a absorver o calor do próximo lote de gás de exaustão de entrada. A câmara catalítica fica entre as duas câmaras de armazenamento de calor e é onde ocorre a decomposição catalítica real dos compostos orgânicos em ambos os processos.

Eficiência de purificação de RCO, uso de energia e desempenho de emissões

Como o catalisador reduz a temperatura necessária para a oxidação, o sistema de combustão catalítica LQ-RCO normalmente reage a 250°C a 500°C , bem abaixo da temperatura que um oxidante térmico de chama aberta precisa para atingir o mesmo resultado de destruição. Operar nesta janela de temperatura mais baixa também é o motivo pelo qual o equipamento é descrito como um sistema de oxidação de baixa temperatura, e é um dos motivos pelos quais a formação de óxido de nitrogênio permanece baixa em comparação com métodos de combustão de alta temperatura. De acordo com a folha de especificações do fabricante, uma configuração RCO de duas câmaras geralmente atinge uma eficiência de purificação de cerca de 95 por cento , enquanto uma configuração de três câmaras pode atingir mais de 98 por cento , e a série de equipamentos como um todo é avaliada em 99 por cento ou mais eficiência de purificação sob condições de teste padrão. A eficiência da recuperação térmica, que reflete quanto do calor da reação é reutilizado para pré-aquecer o gás que entra, em vez de ser perdido na pilha do oxidante térmico, geralmente atinge mais de 95%, e o consumo de energia pode ser tão baixo quanto 8 watts-hora por metro cúbico normal de gás tratado.

O gráfico acima compara a eficiência de purificação típica entre um arranjo RCO de duas câmaras e um arranjo RCO de três câmaras. A adição de uma terceira câmara de armazenamento de calor dá ao fluxo de gás uma passagem adicional através do leito regenerativo, razão pela qual o layout de três câmaras tende a apresentar um valor de eficiência mais elevado na mesma tarefa de tratamento de gases residuais. Essa diferença é mais importante quando uma instalação enfrenta um limite estrito de descarga de gases residuais orgânicos ou quando a concentração de vapor de solvente na entrada é relativamente alta. Para aplicações mais leves, um sistema RCO de duas câmaras ainda pode atender confortavelmente à maioria dos requisitos regionais de tratamento de gases residuais, mantendo ao mesmo tempo menor a área ocupada pelo equipamento e o volume de armazenamento de calor cerâmico. A escolha entre as duas configurações é geralmente um equilíbrio entre a eficiência de purificação necessária, o espaço de instalação disponível e as características do fluxo específico de gás residual a ser tratado.

Oxidador térmico vs incinerador vs flare: onde a oxidação catalítica se encaixa

Oxidador Térmico vs Incinerador

Na linguagem cotidiana das plantas, os termos oxidante térmico e incinerador são frequentemente usados vagamente para a mesma família de equipamentos que utiliza calor para destruir vapores orgânicos. A diferença prática geralmente se resume à temperatura e ao uso do catalisador. Um incinerador geral ou um oxidante térmico regenerativo normalmente depende apenas de calor e precisa de temperaturas de câmara mais altas, muitas vezes na faixa de 700°C a 800°C ou mais, para destruir a mesma carga orgânica que um incinerador catalítico RCO pode tratar de 300°C a 500°C. Um incinerador de gás ácido é uma categoria relacionada construída com materiais resistentes à corrosão para fluxos que formam subprodutos ácidos durante a combustão, e geralmente ainda depende de pura destruição térmica em vez de um leito catalítico.

Oxidante térmico vs flare

Um flare é geralmente usado para fluxos de gás intermitentes, de alto volume ou de alívio de segurança, em vez de vapor de solvente contínuo de baixa concentração, e raramente inclui recuperação de calor. Um oxidante térmico regenerativo ou sistema RCO, por outro lado, é construído para tratamento contínuo de gases residuais e é combinado com armazenamento de calor para que a maior parte da energia da reação seja reutilizada em vez de liberada diretamente na atmosfera. Isso é parte do motivo pelo qual o equipamento oxidante catalítico é mais comumente selecionado para linhas de pintura em estado estacionário, exaustão de fabricação de PCB e tarefas semelhantes de tratamento contínuo de gases residuais orgânicos, enquanto os flares permanecem mais comuns para alívio ocasional ou de emergência de gases.

O gráfico de radar acima fornece uma imagem geral e qualitativa de como a oxidação catalítica se compara à oxidação apenas térmica e à queima em cinco características comumente discutidas na literatura do setor: temperatura operacional necessária, eficiência energética, controle de formação de NOx, pegada do equipamento e grau de recuperação de calor. Essas classificações descrevem padrões tecnológicos amplos, em vez de resultados garantidos para qualquer local específico, uma vez que os resultados reais dependem da composição, taxa de fluxo e concentração dos gases residuais em uma determinada instalação. A oxidação catalítica geralmente necessita de uma temperatura de reação mais baixa e tende a apresentar recuperação de calor e controle de NOx mais fortes em relação à queima, que troca principalmente a área ocupada e a operação contínua pela simplicidade no manuseio de gás intermitente. Um oxidante térmico regenerativo fica entre os dois na maioria dessas dimensões, uma vez que recupera calor de forma semelhante a um sistema RCO, mas sem diminuir a temperatura de reação através de um catalisador. Os engenheiros normalmente usam comparações como essa como ponto de partida e depois confirmam a tecnologia correta com uma análise da composição dos gases residuais específica para a linha de processo que está sendo tratada.

RCO-10 a RCO-200: Dimensionamento do volume de ar e potência de aquecimento

A linha de equipamentos LQ-RCO VOC está organizada em doze modelos padrão, desde RCO-10 até RCO-200, para que uma instalação possa combinar o volume de ar de tratamento com o fluxo de exaustão real que sai de sua linha de produção, em vez de superdimensionar ou subdimensionar a unidade. Escalas de volume de ar de tratamento de 1000 metros cúbicos por hora no menor modelo RCO-10 até 20.000 metros cúbicos por hora no modelo RCO-200, e a potência de aquecimento varia de 30 quilowatts a 300 quilowatts na mesma faixa. Outras especificações de volume de ar fora desta tabela padrão também podem ser projetadas mediante solicitação, e o pré-aquecimento do combustível pode ser adicionado quando especificado no momento do pedido.

Este gráfico de linhas rastreia o volume de ar de tratamento em todos os doze modelos RCO padrão, e a curva ascendente constante mostra o quão fielmente a série de modelos segue os requisitos reais de fluxo de exaustão, em vez de pular em etapas grandes e difíceis de combinar. Uma instalação com uma única cabine de pintura pequena pode ser bem atendida por um RCO-10 ou RCO-15 classificado para 1.000 a 1.500 metros cúbicos por hora, enquanto uma operação maior de revestimento multilinha pode precisar de um RCO-60 ou superior. Como a curva é bastante suave entre modelos adjacentes, a maioria das taxas de fluxo de gases de escape medidas durante uma pesquisa no local pode ser comparada a um modelo padrão sem recorrer a um projeto totalmente personalizado. Este tipo de mapeamento modelo-fluxo é um primeiro passo comum na especificação de um sistema RCO, uma vez que o volume de ar de tratamento determina em grande parte o tamanho do vaso, a seleção do ventilador e o diâmetro dos dutos. A correspondência correta do volume de ar também tem um efeito direto no consumo de energia, uma vez que uma unidade superdimensionada que processa um fluxo real menor tende a usar mais energia por unidade de gás residual tratado do que uma unidade dimensionada adequadamente.

O gráfico de colunas acima mostra a potência de aquecimento instalada para os mesmos doze modelos RCO, que aumenta de 30 quilowatts no RCO-10 para 300 quilowatts no RCO-200. A energia de aquecimento cobre principalmente os tubos de aquecimento eléctrico utilizados durante o arranque e durante os períodos em que o valor de aquecimento dos gases residuais não é suficiente por si só para sustentar a temperatura da reacção catalítica. Como o leito cerâmico de armazenamento de calor recupera uma grande parte do calor de reação quando a unidade atinge a operação estável, a potência de aquecimento instalada geralmente é necessária apenas de forma intermitente, em vez de contínua. Modelos maiores precisam proporcionalmente de mais potência de aquecimento, principalmente porque possuem um volume maior de cerâmica e catalisador de armazenamento de calor, que consome mais energia para atingir a temperatura durante uma partida a frio. A revisão desta curva de potência de aquecimento juntamente com a curva de volume de ar de tratamento fornece uma primeira imagem razoavelmente completa da capacidade térmica e de fluxo necessária antes de passar para uma seleção detalhada do equipamento.

Duas notas se aplicam a toda a tabela. Primeiro, as especificações de volume de ar fora desta faixa padrão ainda podem ser projetadas com base no projeto quando o fluxo de exaustão de uma instalação fica entre dois modelos padrão ou excede a classificação RCO-200. Em segundo lugar, a forma à prova de explosão usada em toda a linha LQ-RCO é um design de relevo do tipo membrana, que se aplica independentemente do modelo selecionado.

Indústrias que dependem do tratamento de gases residuais orgânicos com RCO

As necessidades de tratamento de gases residuais com solventes aparecem em uma ampla variedade de setores de produção, e a linha de equipamentos LQ-RCO é geralmente especificada sempre que uma linha de processo libera vapor orgânico que precisa ser capturado e tratado antes da descarga. As aplicações comuns incluem o seguinte.

1. Fabricação automotiva e de máquinas, cobrindo linhas de pintura e fornos de cura onde revestimentos à base de solvente liberam gases residuais orgânicos.
2. Fabricação de eletrônicos, especialmente gases residuais orgânicos gerados durante a produção de placas de circuito impresso.
3. Fabricação elétrica, incluindo processos de tratamento de isolamento para esmalte de fios.
4. Processos da indústria leve, como fabricação de calçados e operações de revestimento com cola, que geram gases residuais orgânicos e odores.
5. Operações de impressão e impressão em cores, onde tintas à base de solvente são uma fonte comum de gases residuais.
6. Processos metalúrgicos e siderúrgicos, produção de eletrodos de carbono, síntese química, como produção de ABS e refino de petróleo, todos os quais podem gerar gases residuais orgânicos que exigem medidas de controle de COV em plantas químicas.

Nestes setores, o fio condutor é um fluxo de exaustão contínuo ou semicontínuo contendo benzeno, cetona, éster, álcool, éter, aldeído, fenol ou compostos orgânicos semelhantes, juntamente com odor geral. Este é o tipo de perfil de gás residual que um oxidante catalítico RCO é geralmente adequado para tratar, uma vez que o leito catalítico é selecionado para funcionar nesta ampla família de compostos orgânicos, em vez de um único solvente específico.

Por que as instalações escolhem oxidantes catalíticos regenerativos para controle industrial de COV

Quando uma instalação compara opções de equipamentos de controle de poluição do ar para um sistema de tratamento de gases de escape novo ou atualizado, um oxidante catalítico regenerativo tende a surgir por um conjunto consistente de razões. A combinação de oxidação a baixa temperatura e armazenamento de calor cerâmico significa que menos energia auxiliar é necessária para sustentar a reação quando a unidade atinge a temperatura, o que se reflete nos valores de baixo consumo de energia discutidos anteriormente. Operar entre 250°C e 500°C, em vez da faixa mais alta usada pela oxidação térmica pura, também limita a formação de NOx, apoiando a classificação de ausência de poluição secundária do equipamento em condições normais de operação.

• Alto grau de automação, com comutação de válvulas e controle de temperatura controlado pelo sistema de controle em vez de operação manual.
• Gama de modelos modulares de RCO-10 a RCO-200, que suporta o dimensionamento do sistema de controle de VOC industrial para o fluxo de exaustão real, em vez de uma unidade de tamanho único.
• Configuração opcional de duas ou três câmaras, proporcionando à instalação uma maneira de atingir um nível específico de eficiência de purificação para sua tarefa de tratamento de gases residuais orgânicos.
• Compatibilidade com uma ampla gama de compostos orgânicos, incluindo benzeno, cetona, éster, álcool, éter, aldeído e gases residuais do tipo fenol e odores gerais.

Tomadas em conjunto, essas características são a razão pela qual um sistema de incineração de COV construído em torno da oxidação catalítica regenerativa é frequentemente selecionado para necessidades de sistemas de tratamento de gases de escape de serviço contínuo em ambientes de revestimento, eletrônicos, impressão e processamento químico, onde tanto o limite regulatório de descarga quanto o custo operacional diário do equipamento são importantes para a instalação.

Sobre Lvquan Tecnologia de Engenharia de Proteção Ambiental Co., Ltd.

está sediada em Gaoyou, Yangzhou, uma cidade frequentemente chamada de portão norte da província de Jiangsu. A empresa é uma sociedade por ações formada através da cooperação entre profissionais que exercem, cada um, mais de 30 anos de experiência em projeto e fabricação de equipamentos de VOCs e opera como fabricante dedicado de equipamentos de engenharia para tratamento de gases residuais orgânicos de VOCs.

A empresa detém um capital social de 22 milhões de yuans , com ativos fixos de cerca de 40 milhões de yuans e ativos totais de cerca de 60 milhões de yuans . A fabricação ocorre em uma área de fábrica de cerca de 9.800 metros quadrados , apoiado por mais de 200 conjuntos de vários equipamentos de usinagem e uma equipe de cerca de 120 funcionários , com uma capacidade de produção anual de cerca de 100 milhões de yuans . Esta escala de fabricação interna suporta a fabricação de equipamentos de incineração catalítica com armazenamento de calor, incluindo a série LQ-RCO descrita neste artigo, desde o alojamento estrutural até a montagem final e testes.

Perguntas frequentes

Q1. Para que é usada a oxidação catalítica regenerativa?

A oxidação catalítica regenerativa é usada para tratar gases residuais orgânicos de fluxos de exaustão industriais, convertendo compostos orgânicos voláteis em dióxido de carbono e água através de um leito catalítico combinado com armazenamento de calor cerâmico, o que reduz a energia necessária para sustentar a reação.

Q2. Qual é a diferença entre um sistema RCO e um oxidante térmico regenerativo?

Um sistema RCO utiliza um catalisador para reduzir a temperatura de reação necessária, normalmente para cerca de 300°C a 500°C, enquanto um oxidante térmico regenerativo geralmente depende apenas do calor e precisa de uma temperatura de câmara mais alta para atingir um resultado de destruição comparável.

Q3. Em que temperatura catalítica opera o equipamento LQ-RCO?

A câmara catalítica LQ-RCO geralmente opera entre 300°C e 500°C, que é a faixa de temperatura necessária para a reação de decomposição catalítica que produz dióxido de carbono e água a partir dos compostos orgânicos do gás residual.

Q4. Como a válvula de comutação afeta o tratamento de gases residuais?

A válvula de comutação altera o caminho do fluxo assim que o termopar de entrada do ventilador de exaustão confirma que a temperatura definida foi atingida, enviando o gás residual para a câmara que anteriormente liberava calor para o gás limpo, o que mantém o ciclo regenerativo funcionando continuamente.

Q5. O equipamento LQ-RCO pode ser customizado para um volume de ar específico?

Sim, a gama de modelos padrão cobre 1.000 a 20.000 metros cúbicos por hora em doze modelos, e as especificações de volume de ar fora dessa faixa podem ser projetadas separadamente com base no fluxo de exaustão real da instalação.