一種新式恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪在VOC處理行業(yè)里的應(yīng)用研究

邵成成，方官麗

（1.青島納博科環(huán)保科技有限公司；2.青島濱海學(xué)院，山東 青島 266000）

1 緒論

1.1 研究背景

燃燒法是一種應(yīng)用比較廣泛的VOCs處理方式，而在VOCs的燃燒過程中會產(chǎn)生大量的熱量，這部分熱量直接釋放到大氣中，會對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利的影響，而且造成熱量的浪費(fèi)。如果能將產(chǎn)生的熱量收集并應(yīng)用于VOCs處理裝置中的其他單元，實(shí)現(xiàn)熱能的循環(huán)利用，不僅不會對周圍環(huán)境的產(chǎn)生不利影響，還可以用效地降低VOCs處理過程中的能耗，從而降低生產(chǎn)制造成本和企業(yè)的運(yùn)營成本。

1.2 研究目標(biāo)

二次回收VOCs燃燒過程產(chǎn)生的熱量，降低高溫氣體對環(huán)境的影響，將溫度為100～120℃的氣體二次換熱為脫附所需要的180～200℃的高溫脫附氣體，實(shí)現(xiàn)分子篩轉(zhuǎn)輪二次再生，完成循環(huán)。

2 恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)及工作原理

恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中熱量蓄積、再利用的有效裝置，其形式主要分為固定床型和旋轉(zhuǎn)型。固定床型結(jié)構(gòu)體積較大，通常需要兩個床體維持持續(xù)的熱量傳遞，通過切換閥門實(shí)現(xiàn)換熱器內(nèi)的流向變換，換熱效率較低。相比固定床型換熱轉(zhuǎn)輪，旋轉(zhuǎn)型換熱轉(zhuǎn)輪只需要一個蓄熱室，不需要切換閥門，換熱過程中，恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪在減速機(jī)的帶動下，緩慢轉(zhuǎn)動，熱量進(jìn)行冷熱互換，完成相關(guān)功能。

圖1

該套換熱轉(zhuǎn)輪主要組成部分包括：1.換熱轉(zhuǎn)輪；2.筋板；3.彈性夾；4.高溫軸承；5.芯軸；6.密封壓板；7.P型密封條；8.外護(hù)板；9.導(dǎo)鏈板；10.傳動鏈條；11.鏈板。換熱轉(zhuǎn)輪通過蓄熱區(qū)存儲熱量，放熱區(qū)進(jìn)行釋放熱量，實(shí)現(xiàn)熱量的存、放。換熱轉(zhuǎn)輪依靠高溫軸承固定，由外部減速機(jī)帶動換熱轉(zhuǎn)輪緩慢轉(zhuǎn)動。彈性夾固定密封壓板，密封壓板壓住P型密封條，實(shí)現(xiàn)密封效果。換熱轉(zhuǎn)輪裝配后增加保溫區(qū)，提高換輪轉(zhuǎn)輪熱量存儲，釋放能力。

圖2

3 恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪的制作

該恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪采用陶瓷纖維紙，經(jīng)過壓紙、浸漬、烘烤等多道工序組成。陶瓷纖維紙由硅酸鋁系耐火纖維加上少量經(jīng)科學(xué)選擇和嚴(yán)格控制結(jié)合劑生產(chǎn)而成，具備高強(qiáng)度抗撕扯、耐高溫、絕緣等優(yōu)良特點(diǎn)。陶瓷纖維紙導(dǎo)熱系數(shù)低，蓄熱慢、放熱慢，由于恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪無需和VOCs設(shè)備同步運(yùn)行，并VOCs設(shè)備廠家長時間連續(xù)開機(jī)，蓄熱慢的問題可以忽略不計(jì)，放熱慢就成為恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪的控制恒溫溫度的關(guān)鍵。

恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪采用蜂窩狀結(jié)構(gòu)，增加了換熱面積和通風(fēng)面積，以恒溫轉(zhuǎn)輪中心線為界限，蓄熱面積和散熱面積均為50%。通過減速機(jī)和鏈條傳動，恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪以12轉(zhuǎn)/h的速度緩慢轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)不間斷的蓄熱和放熱。目前，該恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪的生產(chǎn)和制作工藝均已成熟，可批量生產(chǎn)。

4 恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪在廢氣處理中的意義

在VOCs廢氣處理過程中，分子篩轉(zhuǎn)輪起到了至關(guān)重要的作用，恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪主要用于分子篩轉(zhuǎn)輪的再生過程。由于CO內(nèi)部焚燒產(chǎn)生的熱量變動很大，相對常規(guī)管式換熱器，板式換熱器對溫度高敏感性，往往會造成脫附氣體超溫，造成密封的損傷，嚴(yán)重者會造成轉(zhuǎn)輪熱量大量聚集，造成轉(zhuǎn)輪悶燃，因此，恒溫的高溫脫附氣體在轉(zhuǎn)輪脫附再生的過程中有著舉足輕重的作用。在相對濕度低于75%的前提下，甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等眾多VOCs氣體被吸附在分子篩轉(zhuǎn)輪上，在180～200℃的高溫脫附氣體下，VOCs會從分子篩上二次揮發(fā)，形成高溫脫附廢氣，從而實(shí)現(xiàn)分子篩轉(zhuǎn)輪的再生。恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪的作用就是提供180～200℃的恒溫脫附氣體，不僅可以回收利用CO內(nèi)部多余的高溫?zé)崃浚医o分子篩轉(zhuǎn)輪提供恒溫區(qū)間的高溫脫附氣體，一舉兩得。

5 恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪在VOCs處理行業(yè)的應(yīng)用

自從2017年恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪研發(fā)成功以來，已成功應(yīng)用到多個VOCs處理項(xiàng)目，比如，徐州巴特工程機(jī)械有限公司、徐州世通重工機(jī)械制造有限公司、湘江關(guān)西涂料有限公司等10余家公司，反饋效果良好。2018年，該產(chǎn)品已成功申報專利，專利號：ZL 2018 2 1130968.6。在VOCs處理現(xiàn)場，CO焚燒爐的排放的高溫氣體，在通過風(fēng)管管道后，溫度可以達(dá)到300～340℃，高溫氣體對恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪進(jìn)行預(yù)熱后，恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪和冷卻出口氣體進(jìn)行二次換熱，冷卻出口氣體轉(zhuǎn)化為脫附入口氣體，溫度達(dá)到180～200℃，試驗(yàn)證明，恒溫?fù)Q熱轉(zhuǎn)輪可適合于VOCs處理行業(yè)。