N公司為一家外商投資的膠帶生產廠商，主要生產泛用型膠帶及電子電器設備膠帶，在膠帶生產的塗佈及烘乾製程中會排放出揮發性有機溶劑並同時伴隨高沸點之塑化劑(DINP)，於廢氣輸送過程中DINP會因冷卻而形成細小霧滴，凝聚於蓄熱式焚化爐(RTO)下端的熱交換磚，造成結焦及異味，影響RTO爐的正常運轉及效率，同時由於製程排氣的VOCs濃度過低，需要提補大量瓦斯，以維持RTO的溫度，導致RTO的運行成本過高。為有效解決RTO爐效能不彰及運行成本過高的問題，必須對來源廢氣進行過濾前處理及增設轉輪濃縮單元，以去除DINP油霧所造成的危害，同時經由濃縮單元可提高並穩定廢氣中的VOCs濃度，對於RTO爐的穩定運行及降低成本有相當的助益，表1為廠商廢氣的主要組成。
表1 N公司廢氣主要成分
| 組成 |
學名 |
分子量 |
沸點(℃) |
液體比
重(g/ml) |
蒸汽壓
(20℃mmHg) |
水溶性 |
| 甲苯 |
甲苯(C7H8)
(占比>99﹪) |
92 |
111 |
0.87 |
22.3 |
不溶 |
| 甲醇 |
甲醇(CH4O)
(占比<1﹪) |
32 |
64 |
0.84 |
160 mmHg
@30 ℃ |
全溶 |
| DINP |
鄰苯二甲酸二異壬酯
(C26H42O4 ) |
418 |
403 |
0.97 |
1 mm Hg
(200 °C) |
微溶 |
同時進一步分析廠區主要的廢氣特性，其主要廢氣來源為1號塗佈機，排氣風量28,000 ACMH (@125 ℃)，故以30,000 ACMH @125 ℃(20,581 NCMH)進行規劃，增加設備單元為高效次微米油霧過濾器及沸石濃縮轉輪(濃縮10~12倍)，經處理後之廢氣濃度可匹配業主現有之RTO爐。使用濃縮轉輪系統主要是因轉輪系統無壓力波動問題，不會干擾塗佈製程的均勻性，同時提高VOCs濃度，使RTO爐達到自足的運行功效，降低瓦斯用量達到系統節能的目的。
廠區主要廢氣VOCs成分中含有大量高沸點化合物DINP，其中主要有機溶劑為甲苯及微量之甲醇，由於高沸點(403℃)DINP為塑化劑，若直接導入沸石轉輪容易造成脫附不完全，易累積於轉輪中後段(脫附出口區) ，恐會降低轉輪之效率及壽命，因此建議於轉輪入口前端增設高效次微米油霧過濾器，將廢氣中的高沸點DINP(油霧)先行去除，再經後端活性碳過濾後，導入沸石轉輪處理，可有效提升轉輪壽命及長時間操作下維持效率。
高效次微米油霧過濾器採特級耐燃纖維材質設計，對於粒徑1 μm之油霧具有99％以上之去除效率，可以大降低DINP阻塞轉輪問題，延長轉輪定時清洗週期設備。此單元可搭配線上再生設計，採線上分區再生方式，延長濾材的使用壽命，降低濾材更換的頻率，大幅降低濾材成本。將廢氣中的DINP有效去除後，可降低轉輪水洗再生頻率， 大幅延長轉輪之壽命及應有之性能。
為有效利用廢熱及節能，轉輪的脫附氣體將使用RTO爐的排氣進行加熱(熱交換)，但因進一步檢視現有RTO爐排氣因有大量粉塵，難以確保熱交換時粉塵不會阻塞轉輪系統，因此本案轉輪脫附規劃採用可清理式氣對氣熱交換器，採間接熱交換，則可以避免一般熱交換器產生阻塞無法清理之問題，亦可確保轉輪之清潔。
進一步分析廢氣處理系統在有轉輪與否的情況下每年的操作費用差異，表2是不同風量下有無採用轉輪之主要操作費用差異，由於N公司的製程風量大，VOCs濃度又低，為維持RTO爐的正常運轉需不斷地補充燃料，風量愈大所需的操作費用越高，以30,000 ACMH的風量概估，每年約需要320萬的操作費用，60,000 ACMH風量的RTO系統每年則約需要640萬的操作費用，如果加入轉輪單元，則不僅RTO爐可以自持，甚至有多餘的熱能可以進行熱回收，則每年的操作費用可以降至40萬以內。
由於本案效率要求(小時平均值＞95 ％)，因此濃縮倍率最高建議比照先前規劃為12倍，表8為濃縮10倍及12倍在操作電費及瓦斯費之差異，其中差異較大的主要在瓦斯燃料費，高濃縮倍數可提高RTO的入口VOCs濃度，增加其可回收之熱量。
表2 不同風量下有無採用轉輪之操作費用比較
| 排氣風量 (ACMH)@125度 |
操作條件 |
RTO入口溫度(℃) |
甲苯濃度(ppm) |
電費
元/年 |
瓦斯費
元/年 |
合計(元/年) |
| 30,000(單獨RTO)(第一期) |
降載1/3 |
125 |
70 |
1,140,000 |
2,000,000 |
3,140,000 |
| 60,000(單獨RTO)(第二期) |
全載 |
125 |
70 |
2,280,000 |
4,000,000 |
6,280,000 |
| 30,000(單轉輪+RTO) (第一期) |
濃縮12倍/RTO降載1/2 |
35 |
70 |
480,000 |
-314,000 |
166,000 |
| 60,000(雙轉輪+RTO)第二期) |
濃縮12倍/RTO全載 |
35 |
70 |
990,000 |
-638,000 |
352,000 |
表3 不同濃縮倍數的操作成本差異
| 排氣風量 (ACMH)@125度 |
設備風量(ACMH) @125度 |
操作條件 |
RTO入口溫度(℃) |
甲苯濃度(ppm) |
電費
元/年 |
瓦斯費
元/年 |
合計(元/年) |
| 60,000(雙轉輪+RTO) |
雙轉輪60,000+RTO |
濃縮10倍
(RTO全載) |
35 |
70 |
1,065,000 |
-378,000 |
687,000 |
| 60,000(雙轉輪+RTO) |
雙轉輪60,000+RTO |
濃縮12倍
(RTO全載) |
35 |
70 |
994,000 |
-638,000 |
356,000 |
估算基礎：電費：新台幣 2.3 元/kw.hr(Ave.) 、N.G.：新台幣：21/Nm3；操作時間：24 小時/天；365天/年
圖2為N公司之製程廢氣前處理及濃縮系統，主要單元為次微米高效油霧過濾器及12倍的轉輪濃縮裝置，其中轉輪處理效率需達95%以上，經委託第三方單位檢測，轉輪去除效率>95%，符合設設計及業主要求。
圖3為N公司之再生型油霧過濾器(次微米高效油霧過濾器)，再生型油霧過濾裝置單元本體尺寸為540*220*320公分(長*寬*高)，並配置有再生系統，可於過濾裝置壓降過大時進行濾材再生，估計約每3~6個月再生1次即可。
過濾系統於啟用後6個月進行油霧過濾單元效能檢測，分析結果如表4所示，入口單位時間油霧增重平均約為0.165mg，經過油霧過濾單元處理後單位時間之油霧平均重約為0.010mg，整體去除率可達94%，顯示油霧過濾單元可有效攔截廢氣中的粒徑小1微米的次微米油霧微粒。
表4再生型次微米高效油霧過濾單元之過濾效果
| 位置 |
採樣別 |
第1次 |
第2次 |
第3次 |
第4次 |
第5次 |
平均重 |
去除率 |
| 單元入口 |
採樣前重(mg) |
180.329 |
180.328 |
180.326 |
180.329 |
180.327 |
0.165 |
94% |
| 採樣後重m(g) |
180.491 |
180.492 |
180.493 |
180.493 |
180.493 |
| 增重(mg) |
0.162 |
0.164 |
0.167 |
0.164 |
0.166 |
| 單元出口 |
採樣前重(mg) |
187.008 |
187.011 |
187.012 |
187.013 |
187.009 |
0.010 |
| 採樣後重(mg) |
187.02 |
187.022 |
187.019 |
187.021 |
187.022 |
| 增重(mg) |
0.012 |
0.011 |
0.007 |
0.008 |
0.013 |
圖4為再生型次微米高效油霧過濾單元運轉6個月後進行再生處理之前系統所攔截收集下來的油霧廢液，從圖十二中可以清楚看到經長時間運轉被過濾單元攔截下來的油霧(含水) 液體呈現不透明黏稠乳化狀態，顯示過濾裝置表面已大量附著黏稠性高沸點化合物，導致壓降過高，需啟動再生程序進行濾材再生處理。圖5為系統經再生程序後所攔截之油霧廢液照片，從照片中可清楚看到系統所收集的廢液呈現半透明狀態，與再生前有天壤之別，顯示系統之再生程序可確實去除濾材表面附著的黏稠性物質，達到濾材再生及重複使用之效果。