01 引言
我國(guó)vocs排放源主要包括工業(yè)源、生活源和移動(dòng)源等。其中,工業(yè)源是最主要的排放源,排放貢獻(xiàn)率高達(dá)55.5%;而工業(yè)涂裝工序則是vocs工業(yè)源的重要組成部分,其排放量占整個(gè)工業(yè)源的20%以上。鑒于工業(yè)涂裝涉及行業(yè)廣,包括汽車制造與維修、船舶制造、集裝箱制造、家具制造、通信設(shè)備及其他電子終端產(chǎn)品制造、通用設(shè)備制造、專用設(shè)備制造和電氣機(jī)械及器材制造等行業(yè);vocs排放量大,且排放富含芳香烴和含氧有機(jī)物等光化學(xué)反應(yīng)活性大、毒性高的物質(zhì),對(duì)空氣質(zhì)量影響較大;此外工業(yè)涂裝使用溶劑型涂料的比例高達(dá)75%,控制上游涂料產(chǎn)品,減排潛力巨大。因此,我國(guó)應(yīng)對(duì)工業(yè)涂裝vocs污染予以重點(diǎn)控制,在政策上有要求、有引導(dǎo)、在技術(shù)上有支撐、有保障,在管理上有突破、有提高。在2019年國(guó)家生態(tài)環(huán)境部下發(fā)的《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物治理方案》通知中,將涂裝行業(yè)作為重點(diǎn)行業(yè),要求企業(yè)切實(shí)提升末端治理水平,因此,如何經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、高效地去除涂裝工藝中產(chǎn)生的vocs,是近幾年研究的課題。
02 涂裝行業(yè)常見(jiàn)vocs廢氣處理方法
目前常見(jiàn)的vocs廢氣處理方法有:燃燒法、吸附法、冷凝法、化學(xué)氧化法、低溫等離子法、光催化氧化法和生物降解法等。在生態(tài)環(huán)境部頒發(fā)的《涂裝工業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》中,推薦使用吸附法、燃燒法、冷凝法或其中的組合工藝進(jìn)行處理。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,根據(jù)企業(yè)實(shí)際產(chǎn)污情況,企業(yè)對(duì)工程匹配情況可合理選擇工藝。
03 涂裝行業(yè)廢氣處理工程實(shí)例
1、項(xiàng)目概況
武漢某汽車飾件涂裝工藝在生產(chǎn)過(guò)程中大量使用油性油漆有機(jī)溶劑,污染物主要是油漆和溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的有機(jī)污染物,主要成分為乙酸乙酯及苯類(甲苯、二甲苯等)。原使用蜂窩活性碳吸附設(shè)備進(jìn)行凈化處理,由于處理效率較低(約60%)以及吸附飽和后需定期更換蜂窩活性碳,產(chǎn)生危廢也需處理;本次對(duì)環(huán)保設(shè)備進(jìn)行提升改造,更換一套新凈化設(shè)備。
2、廢氣處理工藝介紹
本裝置工作過(guò)程可分為4個(gè)工藝段,洗滌塔,干式過(guò)濾階段,纖維氈活性碳吸附階段,纖維氈活性碳脫附再生階段。
2-1 洗滌塔
車間排出的廢氣由進(jìn)入洗滌塔裝置,有機(jī)廢氣通過(guò)洗滌塔時(shí),廢氣中的顆粒物(漆霧)可有效的被洗滌塔中的水霧及環(huán)保球有效攔截,氣體組分和顆粒物組分分開(kāi),進(jìn)入到下級(jí)處理器進(jìn)行處理。
2-2 干式過(guò)濾階段
車間排出的廢氣由進(jìn)入洗滌塔裝置后,有機(jī)廢氣此時(shí)還含有水霧及微量的漆霧,利用干式過(guò)濾裝置中的擋水板及除霧器去除水氣,再來(lái)利用初效及袋式過(guò)濾器攔截微量的漆霧,將氣體組分和顆粒物組分再次分離,進(jìn)入到下級(jí)處理器進(jìn)行處理。
2-3 纖維氈活性碳吸附階段
車間排出的廢氣由前置工藝處理后進(jìn)入活性碳吸附箱,有機(jī)廢氣通過(guò)活性碳層時(shí),廢氣中的有機(jī)組分被吸引到活性碳的微孔中并濃集保持其中,有機(jī)組分從而與其組分分開(kāi),其它組分氣體(潔凈氣體)經(jīng)風(fēng)機(jī)排空。
2-4 纖維氈活性碳再生階段
活性碳使用一段時(shí)間,吸附了一定量的溶劑后,因吸附量逐漸增加會(huì)降低或失去吸附能力,此時(shí)活性碳需脫附再生,再生后活性碳重新恢復(fù)吸附功能,活性碳才可繼續(xù)使用。再生時(shí),先通過(guò)預(yù)熱對(duì)燃燒室進(jìn)行升溫,當(dāng)溫度達(dá)到起燃溫度后切換至脫附路線對(duì)活性碳吸附箱進(jìn)行脫附再生處理。
具體工藝流程圖如圖1所示。
3、工程設(shè)計(jì)
3-1 廢氣氣量及處理說(shuō)明
根據(jù)企業(yè)原有設(shè)備以及收集效果反饋,該印刷生產(chǎn)線排氣量約為40,000m3/h,根據(jù)原排氣管道檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),廢氣處理設(shè)備進(jìn)口vocs濃度約為100~300mg/m3。
3-2 廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)
項(xiàng)目廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行db33/2146-2018《工業(yè)涂裝工序大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。排放要求如下:非甲烷總烴(乙酸乙酯等)≦40mg/m3,排放速率≦1.5kg/h。
3-3廢氣處理流程
涂裝廢氣先進(jìn)入洗滌塔洗滌、干式過(guò)濾設(shè)備,然后經(jīng)過(guò)纖維氈活性碳吸附箱1,2,3吸附處理,處理后的廢氣經(jīng)吸附風(fēng)機(jī)和排氣筒排放。此時(shí)催化燃燒爐進(jìn)行預(yù)熱,待達(dá)到乙酸乙酯催化起燃溫度260℃時(shí),開(kāi)啟相應(yīng)閥門、脫附風(fēng)機(jī)。空氣經(jīng)換熱器加熱到約100℃對(duì)活性碳吸附箱4進(jìn)行脫附,脫附出來(lái)的廢氣進(jìn)入催化燃燒爐的電加熱器加熱至起燃溫度260℃后,催化燃燒反應(yīng)形成二氧化碳(co2)及水蒸氣(h2o)。燃燒過(guò)的廢氣經(jīng)過(guò)換熱器進(jìn)行熱量回收后經(jīng)脫附風(fēng)機(jī)排放至排氣筒(煙囪)。
3-4廢氣處理設(shè)備組成
3-4-1干式過(guò)濾箱。最大處理風(fēng)量為40,000m3/h,尺寸約為4.15m*2.57m*2.04m,內(nèi)置擋水板及除霧器,兩道過(guò)濾裝置,分別為初效過(guò)濾g4和袋式過(guò)濾f8。生產(chǎn)車間為潔凈車間,該設(shè)備的主要用途是去除可能進(jìn)入廢氣管道中的粉塵顆粒物(漆霧),防止堵塞活性碳吸附劑,影響吸附效果。
3-4-2 纖維氈活性碳吸附箱。采用固定床纖維氈活性碳吸附,單個(gè)處理能力為13,333m3/h,采用三吸一脫。纖維氈活性碳裝填數(shù)量為25支/箱體,氣體通過(guò)纖維氈活性碳的速度約為0.2m/s,停留時(shí)間約為1.5s。每天吸附24h達(dá)全天運(yùn)行,碳箱再生周期為1~1.5h。碳箱采用80k巖棉進(jìn)行保溫。
3-4-3 催化燃燒設(shè)備。最大處理風(fēng)量為1,333m3/h,包括一套換熱器,高效過(guò)濾室,燃燒加熱室(內(nèi)含電加熱器,催化劑),溫度檢測(cè)器等。催化床催化劑空速為10,000h-1,進(jìn)入催化床廢氣濃度約為500~1,500mg/m3左右,視噴涂狀況而定。設(shè)備采用陶瓷棉及巖棉進(jìn)行保溫。
3-4-4 管道。管道采用鍍鋅材質(zhì),催化床及活性碳吸附設(shè)備之間的管道進(jìn)行保溫,選用玻璃棉材料,外包鍍鋅板。
3-4-5 風(fēng)機(jī)。本套系統(tǒng)含2組風(fēng)機(jī),全部使用變頻控制;分別為吸附主風(fēng)機(jī)1臺(tái)(風(fēng)量q=40,000m3/h,風(fēng)壓p=1,800pa,功率n=45kw),脫附燃燒風(fēng)機(jī)2臺(tái)(風(fēng)量q=1,333m3/h,風(fēng)壓p=2,500pa,功率n=3.7kw)。
3-4-6 電控系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用大量氣動(dòng)閥共18個(gè),消防用電磁閥4只,溫度計(jì)7支,固定式vocs傳感器檢測(cè)儀1套,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行,所有操作通過(guò)plc反饋到操作屏上,同時(shí)在車間設(shè)置操作分屏,方便操作。
3-4-7 安全系統(tǒng)。本系統(tǒng)催化床與活性碳吸附設(shè)備之間安裝防火風(fēng)閥,管道安裝泄爆門,活性碳吸附箱配置泄壓閥及消防水滅火裝置。在利用vocs傳感器自動(dòng)控制同時(shí)設(shè)置其他安全冗余措施。
04 運(yùn)行結(jié)果
1、污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
項(xiàng)目正常運(yùn)行后,對(duì)設(shè)備不同運(yùn)行時(shí)段進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)數(shù)周的監(jiān)控,并委托當(dāng)?shù)氐谌秸J(rèn)證公司使用規(guī)范的檢測(cè)儀對(duì)進(jìn)出口vocs濃度指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。主要檢測(cè)值如表1所示。
非甲烷總烴的去除率效果達(dá)到90%以上。
2、投資與運(yùn)行費(fèi)用
項(xiàng)目投資主要是纖維氈活性碳吸附設(shè)備,過(guò)濾器,風(fēng)機(jī),催化燃燒床,通風(fēng)管道,脫附燃燒管道,自控系統(tǒng)等的設(shè)備和安裝,該項(xiàng)目總投資約190萬(wàn)元。系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用主要是設(shè)備消耗電力上,處理廢氣量40,000m3/h,每天24h,。電耗約為120kw*h,電價(jià)按1.0元/(kw*h),即處理1m3廢氣的電費(fèi)為0.003元
05 結(jié)語(yǔ)
廢氣處理設(shè)施提標(biāo)改造后,整體去除率在90%以上,2018年投入使用后,該汽車飾件涂裝廢氣污染排放得到大幅削減,廠區(qū)環(huán)境氣味明顯改善,目前已無(wú)臭氣投訴事件。
文章來(lái)源:北極星環(huán)保網(wǎng)
2022上海國(guó)際環(huán)保展將于6月8-10日在上海國(guó)家會(huì)展中心隆重拉開(kāi)帷幕。本屆展會(huì)展示面積將達(dá)17萬(wàn)平米,匯聚超2,000家品牌展商。展示范圍涵蓋綜合治理、水、大氣、智慧環(huán)保、環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源再生、土壤、噪聲8大環(huán)境污染治理領(lǐng)域。