臺灣博碩士論文加值系統

應用沸石濃縮轉輪蓄熱焚化爐(RTO)處理含揮發性有機廢氣(volatile organic compounds, VOCs)，有不少成功的案例，但也有一些操作上需要克服的問題。其適合的運作模式與操作參數，仍待更廣泛地實務案例的分析與操作經驗的建立。基於此，本研究以典型噴塗製程廢氣為處理對象，探討案例廠在採用蓄熟式焚化爐(RTO)處理韓VOCs之適用性，研究中除了分析相關的操作參數外，檢視其可能衍生操作上的問題，並據以提出相關的改善建議。
研究結果顯示：塗裝製程所使用的有機溶劑成分種類眾多且繁雜，亦可能因生產批號的不同，而有不同的漆料、粉料、溶劑配方。一般而言，塗裝作業廢氣特性具有常溫、大風量、高濕度等特性，塗料之危害成份主要來自於二甲苯、異丁醇、乙酸正丁酯及乙二醇單丁醚等溶劑的使用，其中以二甲苯佔40%為最大宗。根據此RTO實際操作結果，入口VOCs濃度介於200~310 ppmv間，而處理後廢氣VOCs濃度可低於10 ppmv，整體VOCs去除率，可維持高於95%以上，符合原規劃設計目標。彙整RTO之操作條件如下：廢氣處理風量 782.43 Nm³/min、爐內燃燒溫度 850℃、廢氣入口溫度80℃、廢氣出口溫度 105℃、天然氣用量3 m3/hr。
影響RTO分化系統之操作效能的主要因素在於進入廢氣組成差異與風量穩定性不佳所致。建議應仔細盤點相關噴塗製程之廢氣收集系統，同時建議應儘量避免收集管線過長；其次，氣膠型態之粒狀污染物，其包含了固形物之漆料、漆渣、液態物之噴漆液滴、水滴等，會影響整體RTO對VOCs的去除效果。建議應瞭解噴塗製程廢氣之粒狀與氣態物的組成。在此研究中，可在製程廢氣收集管線、預先過濾器、沸石表面、乃至於蓄熱材等處，發現聚合性粉塵或粒狀無機性污染物，無法藉由一般溫度去除，其可能與塗料中含有矽元素有關。建議應設置除渣前處理系統，避免不可燃物蓄積在沸石轉輪或蓄熱材上，影響RTO對於VOCs焚化破壞效能。

The investigation on both VOCs control efficiencies and operation stabilities of RTO for treating the wasted gaseous streams from spray coating processes

Many successful application cases have been demonstrated by using pre-concentration zeolite rotor/rotary regenerative incinerator (RTO) as an effective air pollution control equipment for volatile organic compounds (VOCs) control. But its suitable operation modes and operation parameters need be characterized by more extensively practical application experiences. Accordingly, this study used a newly established RTO system as an investigation case mainly for treating typical spraying coating process waste gases. The applicability and operation stabilities for the investigated case were analyzed. In addition, some improvement suggestions were proposed in the study, based on the analyzed results.
The analyzed results indicated that the VOCs containing waste gaseous streams could be effectively removed in an appropriate combustion time, which achieved VOCs removal efficiencies as high as 95%. Some operational conditions for the RTO system were achieved as gaseous flowrate of 782.43 Nm³/min, combustion temperature of 850℃, influent gas temperature of 80℃, effluent temperature of 105℃, and a natural gas auxiliary fuel flowrate of 3 m3/hr. The tailing gases contained several VOCs at least including toluene, 2-methyl-1-propanol, butyl acetate, and 2-butoxyethanol. Among them, toluene had the highest concentration of about 40%. The influent and effluent VOCs concentration for RTO system were from 200~300 ppmv and below 10 ppmv, respectively.
There are several factors that would affect the operational stabilities of the RTO system, especially gaseous flowrates and chemical compositions. Some suggestions were proposed for operating the RTO system effectively and efficiently, which include to make the collection pipelines as short as possible, to prevent solid precipitates entering the influent gaseous streams, to identify chemical compositions of collected gases, and to prevent using silicon chemicals. Finally, the pre-filtration units would be help to reduced the condense of solid impurities on the collection pipelines, zeolite rotor, and RTO recuperation thermal chips.

中文摘要 ⅰ
Abstract ⅲ
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
一、緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 2
二、文獻回顧 3
2.1塗裝製程產業研究動機 3
2.1.1塗裝製程產業現況 5
2.1.2 塗裝製程產品之作業流程 6
2.1.3噴塗製程揮發性有機污染物的產生 13
2.2 揮發性有機物特型及來源 15
2.3 噴塗製程業之VOCs排放源管制 19
2.4揮發性有機物之危害 21
2.4.1 揮發性有機物之環境危害 21
2.4.2 揮發性有機物之健康危害 22
2.5噴塗製程業VOCs之防制技術 24
2.5.1 影響焚化操作之因子 26
2.5.2燃燒之3T原則. 27
2.6 RTO設計與沸石轉輪吸附濃縮裝置 30
2.6.1 RTO床體設計. 30
2.6.2沸石轉輪材質介紹. 31
三、研究方法與步驟 33
3.1 研究設備及沸石轉輪/RTO焚化系統 33
3.2製程廢氣前處理研究流程 37
3.3 VOC連續監測設備 37
四、第四章 研究結果 40
4.1製程廢氣污染源 40
4.2 廢氣VOCs特性 41
4.3 沸石轉輪/蓄熱焚化處理程序之VOCs控制功能評估 43
4.4 沸石轉輪/蓄熱焚化處理程序維持穩定操作建議 44
4.4.1操作問題. 44
4.4.2穩定操作建議. 46
五、結論與建議 48
5.1結論 48
5.2建議 49

1.行政院環保署，108年度受理公害陳情案件處理統計報告，P.1~23，2020。
2.行政院環保署，中華民國環境統計年報，P.5~14，2021。
3.行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所，印刷業作業環境有機溶劑使用及其勞工健康狀況調查，P.3~31，2014。
4.甲级空氣污染防制專責人員訓練教材，氣狀污染物控制設備，P.2~5，1996。
5.陳立德、蔡俊宏、林政鑒，半導體業轉輪式VOC理系統最佳化運轉探討，產業環保工程實務技術研討會，2003。
6.濟部工業局，高科技產業揮發性有機物控制技術之研究，產業環保工程實務技術研討會文集，P.39~79，2004。
7.林文川，環保技術輔導計畫-塗裝產業環保法令管制趨勢介紹簡報，2002。
8.周子琪、邱國創，VOCs塗料市場技術展望，工業材料雜誌，第365期，P.38~47，2017。
9.行政院環保署.，空氣汙染防制總檢討，P.81~82，2020。
10.Fujita, E.M.; Watson, J.G.; Chow, J.C.; Robinson, N.F.; Richards, L.W.; Kumar, N., Northern Front Range Air Quality Study. Volume C: Source apportionment and simulation methods and evaluation, prepared for Colorado State University, Cooperative Institute for Research in the Atmosphere, Ft. Collins, CO, Desert Research Institute, Reno, NV., 1998。
11.Fujita, E.M.; Lu, Z.; Sheetz, L.; Harshfield, G.; Hayes, T.; Zielinska, B., Hydrocarbon source apportionment in western Washington, prepared for State of Washington Dept. of Ecology, Lacy, WA., Desert Research Institute, Reno, NV., 1997。
12.Conner, T.L.; Lonneman, W.A.; Seila, R.L., Transportation-related volatile hydrocarbon source profiles measured in Atlanta, J. of Air and Waste Manage. Assoc., Vol. 45, P. 383~394, 1995.
13.Lin, C.; Milford, J. B., Decay-adjusted chemical mass balance receptor modeling for VOCs, Atmos. Environ., Vol. 28, P.3261~3276, 1994.
14.Lewis, C.W.; Stevens, R.K.; Rasmussen, R.A.; Cardelino, C.A.; Pierce, T.E., Biogenic fraction of ambient VOC: Comparison of radiocarbon, chromatographic, and emissions inventory estimates for Atlanta, GA., J. Air and Waste Management Association, 1998.
15.經濟部工業局，揮發性有機物廢氣減量及處理技術手冊，P.2-1~3-19， 2007
16.劉希平，VOC自廠排放係數建立之探討與建議，工業污染防治，第106期，P.111~138 ，2008。
17.王忠恕、管衍德，有機排氣處理設備改善對VOCs移除效率影響之探討，燃燒季刊76期，P.57~66，2012。
18.周更生，各種表面塗裝作業揮發性有機物減量技術調查評估計畫，行政院家科學委員會專題就計畫成果報告，1998。
19.經濟部工業局，揮發性有機物廢氣減量及處理技術手冊，2007。
20.張孟溫，蓄熱式焚化爐於處理VOCs之應用，產業環保工程實務技術研討會，2010。
21.Atkinson, R., Gas-phase tropospheric chemistry of organic compounds: A review, Atmospheric Environment, Vol. 24 A, P.1~41, 1990.
22.朱信，固定污染源揮發性有機物排放減量技術及成效評估研究子計畫-表面塗裝揮發性有機物之減量技術及成效評估，國科會空污防制科研計畫，2003。
23.陳文政，塗料工業之揮發性有機污染物排放特徵，崑山科技大學環境工程研究所，2011。
24.粘愷峻，VOC管制、收費制度介紹及因應作法建議，桃園縣環保局VOC排放管制與控制技術講習會，2007。
25.張豐堂、陳見財、粘愷峻、沈克鵬、林華宇、陳良棟，光電業沸石轉輪焚化系統效率提升實廠改善案例，工業污染防治，第110期，P.53~76，2005
26.莊子儀、劉帝彤、林煌智、劉兆仁， VOCs有機廢氣處理系統的運轉參數與節能之研究，工業污染防治季刊96期，P.55~69，2005。
27.莊錦烽、鐘嘉祺，蓄熱催化燃燒裝置 (RCO)介紹，工業污染防治，第139期，P.13~43，2017。
28.張景儀，從VOCs管制看空污治理的新趨勢與新想像，風險社會與政策研究中心，2016。
29.張寶額，揮發性有機物空氣污染控制，技術工業技術研究院綠能與環境研究所，2004。
30.張孟溫，蓄熱式焚化爐系統於處理VOCs之應用，產業環保工程實務術研討會，P.163~176，2002。
31.周明顯，光電半導體 VOCs 處理成本分析及效益評估，揮發性氣體减量處理技術講習會講義，2004。
32.林文川，製程VOCs廢氣之收集與處理，工業污染防治，第110期，P.105~173 ，2009。
33.錢一心， TFT-LCD 產業揮發性有機物(VOCs)空氣污染防制設備旋轉蓄熱式燃燒爐(RRTO)效能提升研究，朝陽科技大學環境工程與管理系，2010。
34.潘明鈺、黃旭明、石崑林、黃成吉，沸石轉輪直燃式系統實驗設計之最佳化操作，清潔生產暨環保技術研討會， P.31~46 ，2012。
35.莊惠如、許惠敏、吳俊儀、鄭福田，揮發性有機物自廠係數建置作業之執行與檢討，工業污染防治第110期，P.75~191， 2009。
36.經濟部工業局，工業減廢技術手冊-塗料工業及塗裝工程技術手冊，P.6~19，1996。