宿迁龙净环保科技有限公司是一家致力于国内机电一体化专业除尘器和烟气脱硫装置等大气污染治理设备及垃圾焚烧、污水处理等环保产品的综合研发和生产的公司。
公司现有一生产工艺,其中在喷漆操作中产生有机废气,公司现准备建设一废气治理车间以改善工作环境,同时使得废气排放标准达到江苏省化学工业挥发性有机物排放标准。
生产工艺:材料采购→下料→焊接→抛丸除锈→油漆→包装→发货
废气主要来源:油漆厂房
油漆厂房尺寸:40×12×3m
换气次数:20(经验值)
换气量:36000m3/h
设计裕量:10%
设计风量:39600m3/h
工作时间:8:00—20:00(12h)
年运行时间:300d
废气浓度(经验值):200~400mg/m3
江苏省化学工业挥发性有机物排放标准DB32/3151—2016
表1:江苏省化学工业挥发性有机物排放标准
污染物项目 |
15m烟囱 |
|
最高允许排放浓度(mg/m3) |
最高允许排放速率(kg/h) |
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非甲烷总烃 |
80 |
7.2 |
臭气浓度 |
1500(无量纲) |
— |
序号 |
名称 |
执行的标准及规范 |
1 |
工艺设计 通用标准 |
江苏省化学工业挥发性有机物排放标准DB32/3151—2016 |
化工管道设计规范 |
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大气污染物综合排放标准GB16297-1996 |
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工业企业厂界噪声排放标准GB12348-2008 |
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设备及管道保温设计通则GB 4272-92 |
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仪表供气设计规定HG20510-2000 |
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《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ2027-2013) |
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2 |
设备制造 通用标准 |
锅炉钢结构制造技术条件JB/T1620 |
铸造尺寸公差与机械加工余量GB/T6414-1999 |
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耐热铸铁件GB9437-88 |
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灰铸铁件GB9439-88 |
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焊接件通用技术条件JB/ZQ 4000.3-86 |
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涂装通用技术条件JB/ZQ 4000.10-86 |
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涂漆与防腐蚀设计规定04032-09400-MC08 |
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设备及管道设计通则 |
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信号报警、联锁系统设计规定HG20511-2000 |
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仪表系统接地设计规定HG20513-2000 |
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机电产品包装运输通用技术条件GB/T13384-92 |
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安全标志 GB2894-1996 |
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安全色GB2893-2001 |
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3 |
设备安装 通用标准 |
机械设备安装工程施工及验收通用规范GB50231-98 |
连续输送设备安装工程施工及验收规范GB50270-1998 |
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压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范GB50275-98 |
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现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB50231-98 |
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工业设备及管道绝热工程施工及检验评定标准GB50126-2008 GBJ126-98;GB50185-93 |
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工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范HGJ229-91 |
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工业设备及管道绝热工程施工质量验收规范GB50185-2008 |
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工业炉砌筑工程施工及验收规范GB50211-2004 |
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4 |
电气标准 |
建筑电气通用图集:防雷与接地92DQ13 |
建筑物防雷设计规范 GB50057-94(2000年版) |
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工业机械电气设备第一部分:通用技术条件GBT5226.1-1996 |
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低压配电设计规范 GB50054-95 |
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爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92 |
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电力工程电缆设计规范GB50217-2007 |
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电气装置安装工程施工及验收规范GB50254~50259-1996 |
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电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50169-1992 |
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5 |
硅酸铝耐火纤维毡 |
普通硅酸铝耐火纤维毡GB/T3003-1982 |
6 |
高铝耐火浇注料 |
粘土质和高铝质致密耐火浇注料YB/T5083-1997 |
7 |
风机 |
一般用途的离心式鼓风机 JB/T 7258-94 |
8 |
仪表标准 |
信号报警、联锁系统设计规定HG20511-2000 |
爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB 50058-1992 |
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化工装置自控工程设计规定HG/T 20636~20639 |
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分散型控制系统工程设计规定HG/T 20573-95 |
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仪表系统接地设计规定 HG/T 20513-2000 |
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仪表配管、配线设计规定HG/T 20512-2000 |
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信号报警、安全联锁系统设计规定 HG/T 20511-2000 |
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自动化仪表工程施工及验收规范GB 50093-2002 |
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过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号HG/T 20505-2000 |
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自动化仪表选型设计规定 HG/T 20507-2000 |
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仪表供电设计规定 HG/T 20509-2000 |
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仪表及管线伴热和绝热保温设计规定HG/T 20514-2000 |
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仪表供气设计规定HG/T 20510-2000 |
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仪表隔离和吹洗设计规定HG/T 20515-2000 |
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自控安装图册HG/T 21581-95 |
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控制室设计规定HG/T 20508-2000 |
(1)严格执行国家及地方有关环保法规及相关的排放标准,使处理后的废气各项指标达到且优于国家和地方标准。
(2)采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺,并具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。
(3)工艺设计与设备选型,能够在生产运行过程中,具有较大的灵活性和调节余地,确保废气达标排放。
(4)在净化设备运行过程中,便于操作管理、便于维修、节省动力消耗和运行费用。
根据以上信息,在充分了解本项目甲方的治理需求和愿景后,结合项目废气工况欲采用漆雾过滤+沸石转轮浓缩+催化燃烧工艺进行处理。经过燃烧之后废气中有机物去除效率高于99%,满足排放要求。
应用在喷漆车间的燃烧工艺通常有三种:RTO(蓄热燃烧)、TAR/TNV/TO(直接燃烧)、CO(催化燃烧)。三种燃烧工艺特点如下表所示:
项目 |
热力氧化(TO) |
蓄热式氧化(RTO) |
催化氧化(CO) |
废气流量(m3/h) |
1000~50000 |
1000~400000 |
1000~50000 |
操作温度(℃) |
700~800 |
800~850 |
300~400 |
溶剂浓度(g/m3) |
0~15 |
0~6 |
0~10 |
主要应用范围 |
涂层、印刷油漆 |
涂层、印刷油漆、化工 |
涂层、印刷油漆 |
运行状况 |
间断运行、连续运行 |
连续运行 |
连续、间断运行 |
表3-1 三种燃烧工艺对比
根据上表信息,结合本项目废气工况信息选择催化燃烧方式。
36000m3/h风量废气经过沸石转轮吸附浓缩10倍后汇总,经过CO炉进行催化氧化,处理后的高温废气(350℃左右)经过换热器给转轮脱附气预热,之后经排气筒排出。整个系统运行维护方便,每次开机预热时间短,约半小时,可随时停机,夜间无需值守。
图3-2 PID流程图
(1)前处理阶段
车间收集的废气首先经过漆雾过滤棉和三级过滤器收集废气中的颗粒物,然后处理后的废气进入转轮。
(2)吸附浓缩阶段
预处理后的废气通过转轮内的沸石被吸附,变频引风机将干净尾气排入大气。转轮持续以每小时1~6转的速度旋转。能达到95%以上的VOCs去除率。
(3)脱附阶段
转轮内VOCs被浓缩在沸石吸附区,部分废气经过冷却区后利用一级换热器提供的热流加温,之后经过加热器1进行加热到200度左右,再进行脱附,脱附完成后旋转至冷却区,以常温空气吹嘘冷却至常温、再旋转至吸附浓缩区。
(4)催化氧化阶段
脱附出高浓度VOCs气流,以脱附风机抽送至催化燃烧炉内进行催化裂解处理,VOCs被转化为CO2(g)和H2O(g)排放至大气。 燃烧室高温气流被引出至气对气热交换器,与常温空气进行热交换、升温至脱附温度的热流, 供脱附使用达到省能目的。
图3-3 转轮+CO工艺流程图
(1)操作方便:设备工作时,实现自动控制。
(2)能耗低:设备启动后,浓度高时耗能仅为风机功率,浓度较低时自动补偿。
(3)安全可靠:设备配有阻火除尘系统、防爆泄压系统、超温报警系统及先进的自控系统。
(4)阻力小,净化率高:采用当今先进的贵金属钯、铂浸渍的蜂窝状陶瓷载体催化剂,比表面积大。贵金属含量不低于0.8g/l,催化燃烧效率达95%以上。
(5)余热可回用:余热可返回烘道,降低原烘道中消耗功率;也可作其它方面的热源。
(6)占地面积小:仅为同行业同类产品的70%~80%,且设备基础无特殊要求。
(7)使用寿命长:抗毒性强,分解温度低,催化剂一般12000小时更换,并且载体可再生。确保废气得到彻底净化,避免二次污染环境。
漆雾毡由高强度的连续单丝玻璃纤维组成,呈递增结构,捕捉率高、漆雾隔离效果好;压缩性能好,能保持其外型不变,其过滤纤维利于储存漆雾灰尘减少三级过滤器更换频率。
为了防止少量的漆雾进入到燃烧系统的催化床中堵塞活性炭及催化剂微孔,经滤器除去漆雾,以确保进入吸附处理系统的气源微粒小于5μm。多级过滤器利用吸附、折流、沉降、再吸附工序,首先使用G4初效过滤器,过滤废气中较大颗粒的漆雾,然后废气进入折流区域,在折流板作用下改 变废气流动方向,较大比重的颗粒物由于惯性较大依然保持原有轨迹运动,撞击到折流板上得以去除,由于受到重力作用,此过程伴随着沉降作用。最后采用F7中效过滤器,继续过滤较小粒径的颗粒物。
沸石转轮是从空气中去除有机挥发物的核心设备。转轮的基底为蜂窝状结构的陶瓷纤维材质,表面涂覆沸石材质,因此兼具吸附VOC成分并能蓄热的双重特性。沸石的硅氧四面体和铝氧八面体组成四元环和六元环形成孔道结构,具有巨大的内表面积和吸附力。另外,蜂窝式结构设计可以增加其与废气的接触面积,高效地吸附低浓度气体中的有机挥发物,从而净化空气。
沸石转轮的传动系统主要包括:传动电机、皮带以及转速监测装置。转轮在电机和皮带的驱动下,以1~6转/h的速度运转。
喷漆废气在进入转轮吸附之前需要经过漆雾过滤装置。
转轮设备通常将沸石转轮、传动系统和过滤器集成在一个单元室体内。过滤器和转轮两侧的室体上均设置有维修门,便于设备操作和检修。
催化燃烧法属于热力破坏法。其机理是氧化和热裂解、热分解废气中的有机成分,使其转化成无毒的CO2和H2O。催化燃烧技术为污染物的治理提供了独特的经济解决办法,有机废气采用催化燃烧处理具有净化效率高、能耗低、无二次污染等优点。催化燃烧的净化效率一般都在97%以上。
离心风机是依靠输入的机械能,提高气体压力并排送气体的机械,它是一种从动的流体机械。离心风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却;锅炉和工业炉窑的通风和引风;空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风;谷物的烘干和选送;风洞风源和气垫船的充气和推进等。
离心式风机由机壳、主轴、叶轮、轴承传动机构及电机等组成。
机壳:由钢板制成坚固可靠,可为分整体式和半开式,半开式便于检修。
叶轮:由叶片、曲线型前盘和平板后盘组成。
转子:应做过静平衡和动平衡,保证转动平稳,性能良好。
传动部分:有主轴、轴承箱、滚动轴承及皮带轮(或联轴器)组成。
含PLC电气集中控制柜、现场控制柜、控制仪表、电气元件及电缆等,成套仪表
具体控制有:
*热氧化装置电源指示、开关;
*超负荷运转保护、报警功能;
*燃烧器运行指示、开关、熄火警报;
*热氧化室温度显示、控制及超温报警;
*热氧化室压力显示、控制及超压报警;
*烟气和废气气动阀连锁
序号 |
名称 |
规格和型号 |
单位 |
数量 |
品牌 |
备注 |
1 |
漆雾过滤棉 |
处理风量:39600m3/h, 外壳材质:碳钢 |
台 |
1 |
龙净 |
|
2 |
多级过滤器 |
材质:碳钢 |
台 |
1 |
龙净 |
|
3 |
沸石转轮 |
处理风量:39600m³/h, 外壳材质:碳钢 |
台 |
1 |
龙净 |
|
4 |
脱附风机 |
材质Q235,环氧树脂防腐,吸入口镶铜片防火花设计,防水防尘等级IP55,耐温300℃ |
台 |
1 |
优质国产 |
|
5 |
CO炉 |
处理风量:39600m³/h, 外壳材质:碳钢 |
台 |
1 |
龙净 |
|
6 |
换热器(脱附) |
主体材质310s+304,边框材质为SUS 304 |
套 |
2 |
优质国产 |
|
7 |
阻火装置 |
材质:碳钢 |
台 |
1 |
龙净 |
|
8 |
排气筒 |
碳钢,高15m 包含检测平台、检测口、爬梯、排污口 |
座 |
1 |
龙净 |
|
9 |
设备间管道 |
材质:镀锌 |
米 |
|
龙净 |
|
10 |
阀门 |
不同规格 |
套 |
|
优质国产 |
|
11 |
控制电仪 |
PLC、电控柜、仪器仪表等 |
套 |
1 |
优质国产 |
|