的工业涂装表面处理通常涉及热处理阶段以及显著的VOC排放，这使得该工艺非常适合于集成的“烤箱/氧化剂组合”设计，采用多级热回收。通过利用热交换器来传递热量，有可能回收和循环大部分在此过程中浪费的热能，并有可能节省数百万美元的年度运营成本。

当工艺气体进入空气污染控制单元时，用一次热交换器对其进行预热。这些典型的形式是再生和恢复热氧化剂。在此基础上，可以利用二次甚至三级热交换系统进一步回收热能。在工业涂料和涂料应用中，烤箱和氧化过程之间的多级热回收不仅确保了排放符合性，还提高了热效率和整体系统性能，相当于更可持续、更均匀的净零运行。

以下三个项目案例研究展示了在整个过程中管理气流和热回收的定制工程系统如何具有众多好处，而不受生产细节或材料规格的影响。

案例研究1:金属加工涂层系统

所面临的挑战

一家金属加工厂需要更换几台旧的涂层生产线烤箱和一个独立的空气污染控制系统。该工厂不仅希望在提高吞吐量的同时遵守排放规范，而且还希望提高运营效率。

经过对现有系统运行的广泛评估和考虑，确定该应用的最佳解决方案是组合系统布局，包括一个带有单一热氧化剂的3区初级烤箱和4区整理烤箱，以及一次和二次热回收系统。这个全面的系统充分利用了过程的每一个部分，确保没有热量和材料浪费。

解决方案

对于涂层烤箱，根据工艺的不同，通常会将烤箱设计成多个区域。烘箱内的不同区域允许逐步加热过程，这在处理某些材料(如油漆或金属)时是至关重要的组成部分。188金宝搏bet官网在这个特殊的系统中，3区初级烤箱将底漆固化在金属上，温度在500-600°F之间。当金属穿过每个区域时，4区烤炉继续固化涂料，逐渐达到所需的峰值金属温度。

随着涂漆金属条分别在底漆和面漆烘箱中进行固化，涂料溶剂蒸发。然后，从烘箱的工作腔中提取出充满VOCs的空气，并通过热氧化剂的主热交换器。这个主热交换器预热从烤箱1100°F以上的工艺流，以最大限度地减少氧化剂的燃烧器燃料消耗。在氧化过程中VOC的放热反应进一步有助于使氧化剂的保留室充当自持剂，而无需任何额外的燃烧器热输入。一旦来自初级和精加工涂布室的污染空气被热氧化剂有效清洗，它就会通过二次热交换器。二次热交换器的使用进一步建立了一个高效、经济、闭环的解决方案，因为它不断地将预热空气供应回主炉和精加工炉。

除了概述的集成烘箱/氧化剂系统之外，还设计了一种额外的三级热回收方法，以进一步回收热能，增加节能。安装了一个废热热水器，以收集烟道废气中的可用废热，产生清洁金属条所需的热水，而不必使用燃烧器和额外的燃料。

结果

在主热交换器中，当溶剂蒸汽氧化和放热反应发生时，溶剂充当氧化剂的燃料，将运行氧化剂的燃料成本降低到绝对最低。主热交换器最终为该设施每小时节省了约8.0 MMBTU。二次热交换器从热氧化剂中回收废热，将清洁的热风再循环回烤箱供应，从而使烤箱燃烧器的燃料消耗每小时减少约6.0 MMBTU。此外，增加了废热热水锅炉，将水加热到所需的温度，每小时额外节省了3.0 MMBTU。

总的来说，新优化的金属涂层系统布局每小时可节省超过17.0 MMBTU的燃料。这相当于每年仅在燃料成本上就节省了42万美元。这种将热处理和空气污染控制系统耦合起来的专利方法，以及寻找额外的机会来捕获和回收热量，是热工如何在金属涂层过程中通过效率创造价值的一个主要例子。

案例研究2:树脂在连续线绳制造中的应用

所面临的挑战

一家大型工程公司正在寻找25,000 - 35,000 SCFM加力燃烧器，或直接燃烧热氧化剂(DFTO)，用于连续脐带树脂浸渍制造工厂。这家工厂违反了环保局的规定，即将被关闭。他们的目标是控制从几个来源捕获的VOC总量:混合区域、存储区域、涂层区域和固化烤箱，并将整个操作过程中所有受污染的废气引导到单个空气污染控制单元。这项工作的燃料消耗约为每小时485美元。

工程公司对这种尺寸的独立加力燃烧室的运营成本一无所知。他们通过一名代表该公司的律师与国家机构合作，他们唯一关心的是减少VOC，并确保设施符合法规要求以保持运营。

解决方案

Epcon的应用工程师研究了整个问题，并提出了一种解决方案，使用更小的再生热氧化剂，而不是他们所寻求的30,000 SCFM的大型加力燃烧室。再生式热氧化器只需约6000 CFM，因为它是一个综合系统，与工艺加热炉集成，并利用一次和二次热交换器。

主热交换器的安装是为了对来自各种来源的污染废气进行预热。通过捕获所有受影响区域的逃逸排放并利用这些潜在的过程热，主热交换器可以显著提高运行效率，因为将氧化剂加热到适当的温度以破坏VOC所需的燃料更少。此外，它不是将干净的热空气释放到大气中，而是从氧化剂被送到二次热交换器。热能没有被浪费，而是被回收并重新供应给三个工艺烤箱。这种封闭系统在节省燃料方面起到了双重作用。

结果

除了满足EPA的要求并能够继续经营之外，该系统还有其他一些好处。首先，该系统比预期的要小得多，前期资本设备占用和成本显著降低。此外，从一次和二次热交换器的热回收导致几乎没有燃料成本来运行氧化剂和烤箱。最重要的是，系统的整体安全性大大增强。由于二次热交换器的热回收，具有非常高的LFL(易燃下限)的烤箱能够在没有燃烧器或点火源的情况下运行。

案例研究3:金属线圈涂层应用

所面临的挑战

一个卷材涂料作业速度高达700英尺/分钟，使用了老式加力燃烧室和100英尺长的固化烤箱。评估合适的氧化系统需要深入分析具体的工艺气体和操作参数，因为有许多配置可供选择。加力燃烧器或直接燃烧热氧化剂(DFTO)是最基本的系统，因为它不包含内部热回收系统，是高VOC水平和波动操作条件的理想选择。

解决方案

经过大量的分析，一个更复杂的系统，由45000 SCFM再生热氧化剂和多级热回收方法组成。再生系统通常用于更大的工艺气流，在至少两个固定陶瓷介质衬里的床层之间吸收和传递热量，并使用一个公共燃烧/保留室连接这两者。来自燃烧室的热空气流过其中一个床层，加热它，而另一个则排出，在连续的保留和清除循环中交替。再生系统可以处理一系列的工艺流量，通常产生80%到95%以上的热能回收效率。

在本设计中，一次热交换器和二次热交换器都被纳入整个系统。再生氧化剂的循环气流机制作为主要的热交换器。离开再生式氧化剂的清洁空气然后继续进入二次热交换系统，该系统利用热氧化剂燃烧过程中的废热在整个制造设施中运行其他并行生产过程，并对各种烤箱进行预热。

结果

旧系统加上低效率的加力系统，使用4000万BTU/小时。带有一次和二次热交换器的新型再生式热氧化剂将燃料消耗降低至1600万BTU/小时，节省2400万BTU/小时，相当于每年节省2100亿BTU。

结论

“烘箱/氧化剂”组合系统几乎可以在任何既需要工艺加热设备又需要空气污染控制系统的制造设施中实施。根据不同的应用需求，不同类型的热交换器可以战略性地集成到整个系统中。正如这三种不同的涂料和涂料应用所证明的那样，通过热交换器在氧化剂和烤箱之间不断回收热量，组合系统可以创造最佳的运行效率，并允许设施在整个过程中充分利用热能。

在建造新设施或更换旧的油漆和涂料生产线时，让热回收专家评估整个流程至关重要，并有可能将独立设备重新设计成一个集成系统。通过在流程的各个阶段提取和回收热量，多级热回收可以创建一个闭环系统，是最大限度地提高流程效率、降低运营成本和燃料消耗的最佳方式。

*所有图片由Epcon工业系统公司提供。