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      噴漆廠廢氣治理方案

      文章來源:錦誠環保編輯部 人氣:1437發表時間:2018-07-21

      第一章


      1.1設計依據概述


      1)《大氣污染物綜合排放標準》GB16297-1996;

      2)《采暖通風與空氣調節設計規范》GB50019-2003;

      3)《污水綜合排放標準》GB8978—1996;

      4)《室外排水設計規范》(2006年版)GB500014—2006;

      5)《環境污染事故應急預案編制技術指南》(征求意見稿);

      6)《建筑設計防火規范》GB50016—2006;

      7)相關環境保護法律、法規和規章;


      1.2設計原則


      設計凈化效率大于95%


      1)工藝成熟、設備先進,運行穩定可靠;

      2)管理、運行、維護方便,自動化程度高,避免二次污染;

      3)盡可能做到投資少,處理成本低;

      4)處理系統因地制宜,合理布局、平面布置緊湊;

      5)根據環保要求,保證該項目處理廢氣排放達到國家排放標準。


      1.3工程范圍


      1)設計范圍:廢氣處理系統設計包括從各廢氣源至排放口之間的廢氣處理設施(工藝、設備、電氣、自控等)的工程方案設計。

      2)供貨范圍:提供包括一整套廢氣收集、輸送、處理,包括管道、配套離心風機、噴淋泵、噴淋塔、處理裝置及相關的儀表設備、就地控制柜各設備之間的風管正常運行所需的所有附件、緊固件、支撐件、備品備件等。

      3)安裝范圍:包括廢氣處理設備、風機、水泵、電氣儀表等設備安裝。

      4)調試、檢驗及試運行:調試包括除臭系統設備的單機調試及系統功能調試;系統調試完畢配合業主做好效果檢驗。


      第二章


      2.1設計風量廢氣情況及排放標準


      根據業主所提供的資料,本項目的廢氣來源為車間噴漆生產過程中,產生的揮發性廢氣以及粉塵。根據業主提供的流量為25000m3/h。


      2.2污染物性質濃度分析


      根據同類工程提供的資料,本工程廢氣組分主要為甲苯二異氰酸酯、粉塵、二甲苯、甲苯、丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、三氯乙烯、苯、丙酮、環己酮、乙醚等。


      例舉部分污染物物化性質和環境數據如下:


      醇:外觀為無色液體。沸點64.7℃,熔點-97.8℃,蒸氣壓92mmHg/20℃,蒸氣127mmHg/25℃,相對密度0.8100/0℃/4℃,蒸氣相對密度1.11,辛醇/水分配系數log Kow=-0.77,與水,乙醇,醚,苯及多數有機溶劑及酮等互溶。嗅閾值141ppm。爆炸極限6.0~36%,自燃點464℃,閃點12℃,


      閉杯。


      慢性反復接觸甲醇蒸氣會導致結膜炎,頭痛,眼花,失眠,視覺模糊,失明。類似乙醇的中樞神經系統抑制。代謝可形成甲酸而引起酸毒癥。嚴重時可因呼吸停止而死亡。約4mL甲醇可導致失明,致死量約80~150mL。爆炸極限2.2~9%,閃點7.2℃開杯,自燃點427℃。


      醚:外觀為無色透明液體。沸點40~80℃,熔點-73℃,蒸氣壓7.05 mmHg/25℃,相對密度0.64~0.66/20℃/4℃,易揮發,易溶于水,溶于無水乙醇、苯、氯仿、油類等多數有機溶劑。易燃易爆,與氧化劑可強烈反應。主要用作溶劑。


      其蒸氣或霧對眼睛、粘膜和呼吸道有刺激性。中毒表現可有燒灼感、咳嗽、喘息、喉炎、氣短、頭痛、惡心和嘔吐。少量吸入可以致人昏迷,大量吸入可致人死亡。


      丙酮:外觀為無色液體。熔點-94.6℃,沸點56.48℃,蒸氣相對密度:2.0,蒸氣壓:231 mmHg/25℃,400 mmHg/39.5℃,溶于苯,與水,醇,二甲基甲酰胺,醚,氯仿及多數油互溶。相對密度0.79(水=1),蒸汽密度2.00(空氣=1),嗅閾值:水中20 mg/L(或20 ppm,W/V);空氣中13 uL/L(或13 ppm,V/V),辛醇/水分配系數Log Kow=-0.2。閃點-4℃,自燃點465℃,爆炸極限2.5~12.8%。


      甲苯:外觀為無色液體。沸點110.6℃,熔點-94.9℃,蒸氣壓28.4 mmHg/25℃,相對密度0.8636/20℃/4℃,辛醇/水分配系數log Kow=2.73,與醇,氯仿,醚,丙酮,冰醋酸等有機溶劑互溶,水中溶解度526 mg/L/25℃,蒸氣密度3.1,嗅閾值2.14ppm。閃點4℃閉杯,自燃點480℃,爆炸極限1.27~7%。


      毒性小于苯,但刺激作用較強。接觸甲苯會引起紅血球計數減少,血紅素,平均血球體積,平均血球血色素增高,還有報導可以引起白血球減少癥,嗜中性白血球減少癥,對皮膚具有脫脂作用,使皮膚干燥,皸烈及二次感染。高濃度的吸入可以導致心律不齊及心肌受損而導致突然死亡。長期吸入而引起腦中毒,對眼睛也有刺激??梢砸鸫x性酸中毒。對肝,腎及神經系統均有影響。


      可以引起呼吸道,眼睛刺激,吸入蒸氣可經引起睡意,頭昏,長期及反復接觸可以引起皮膚干燥并引起刺激,對中樞神經有抑制作用。


      2.3污染物濃度分析


      經與同類工廠類比分析和經驗數據,其具體濃度見下表2-3,以該濃度作為本次工程設計的依據。


      表2-3


      污染物




      丙酮


      非甲烷總烴廢氣主要污染物及濃度平均濃度400 300 300 1200單位mg/m3設計最高濃度800 500 500 3000


      2.4排放標準


      根據要求,在正常工況及常規氣象條件下,處理后廢氣排放濃度達到《大氣染污綜合排放標準》(GB16297-1996)中的新建二級排放標準,具體詳見表2。


      表2《大氣污染物綜合排放標準》二級標準


      最高允許排放速率(kg/h)


      排氣筒高度(m)


      非甲烷總烴


      污染物最高允許濃度(mg/m)3二級10 120 15


      第三章工藝原理及流程


      根據業主和環保相關部門的要求,同時考慮設備大小及投資,選用“水膜除塵吸收+光解臭氧氧化+水洗”處理工藝。水膜除塵吸收法是目前效率最高運行成本最低的除塵工藝之一。光解氧化除臭設備運行穩定,安全性好,氧化效率高,對于該工藝具有反應速度快、效率高的特點,末端水噴淋清洗能夠實現多種高能,徹底解決前2道工藝沒有完全解決的問題,同時防止光解臭氧的二次污染。


      3.1光催化氧化工藝原理


      應用于工業的紫外線波長154nm-254nm,波長越短能量越大,254nm以下波長的紫外線能夠裂解O2,產生O3,大于254nm波長基本不能裂解O2,由于154nm-185nm的波長相對比較短所以“殺傷”的空間范圍也較小。185nm-254nm而盡管波長較長但是殺傷空間范圍相對較大。


      光催化氧化除臭設備,采用德國賀利氏進口紫外線燈,產生高強紫外線,其中154nm-185nm波長在系列光譜中使占比例高達14%,紫外線劑量大于45mw/cm2,光子能量大于1000kJ/mol,是當前工業UV/O3紫外燈中劑量和能量最大的紫外線,迅速氧化鍵能小于380kJ/mol的污染物,紫外線光解氧氣產生臭氧,臭氧濃度按照1.8Kg/h配置,設計臭氧濃度200mg/m3,臭氧能快速氧化金屬性較強的污染物,臭氧量可根據污染物的濃度以及后續反應時間設定。


      同時催化光譜比例高達95%,蜂窩型催化劑載體,蜂窩型載體表面積大,可成膜催化劑劑量能按1000m3/h廢氣1KG催化劑裝配。本催化突出催化光源強,催化劑裝載量大,設計活性離子濃度12萬次/cm3。


      廢氣的光解催化氧化機理包括兩個過程:一是在產生高能離子群體的過程中,一定數量的有害氣體分子受高能作用,本身分解成單質或轉化為無害物質。二是含有大量高能粒子和高活性的自由基的離子群體,與大分子氣體(如苯、甲苯等)作用,打開了其分子內部的化學鍵,轉化為無害的小分子物質。新生態的氧離子具有很強的氧化性,它能有效的氧化分解不受負離子作用控制的有機物。和廢氣反應后多余的氧離子(正),能與氧離子(負)很快結合成中性氧,因而不會更多地對設備及環境造成不利影響。


      3.2工藝流程


      本工程廢氣治理系統工藝流程框圖如圖1所示。


      達標排放


      排氣筒


      廢氣收集后送入吸收裝置光解臭氧


      氧化裝置風機水洗裝置


      圖1廢氣治理工藝流程框圖


      廢氣經收集系統收集后,由管道輸送至廢氣處理系統,先經前端的化學吸收塔,在堿液噴淋下,氣廢氣與自上而下噴淋液充分接觸,去其中大部分酸性污染物和部分可溶的污染物。由風機引入光催化氧化裝置,在裝置內廢氣中含鍵能較低的污染物直接被氧化成CO2和H2O等低分子化合物,并與產生的強氧化性物質臭氧在裝置內紫外線催化下,廢氣中難處理的污染物大分子(如苯、甲苯、苯胺等)迅速被裂解、氧化,降解成低分子化合物、水和二氧化碳。部分未反應的臭氧及微量臭氧氧化后的有機小分子在最后的水洗塔中被洗滌下來,實現氣體達標排放。


      一定時間后,化學吸收塔的循環液吸收了大量污染物后,吸收效果變差,則將循環液進行更換即可,廢液排入廠區的污水處理系統。燈管的壽命在10000小時以上。


      第四章廢氣處理工藝設計


      根據業主的技術要求,本工程設計采用1套“水膜吸收+光催化氧化+水洗”處理工藝,各系統系統主要由廢氣收集系統、輸送系統、處理系統等組成,收集及輸送系統包括廢氣收集口、輸送管路和引風機;廢氣處理系統主要包括化學吸收塔、光催化氧化裝置、噴淋系統等組成。


      4.1廢氣收集及輸送系統


      廢氣收集輸送系統主要包括廢氣收集口、輸送管路和引風機。


      (1)廢氣收集口


      各反應釜、儲罐、冷凝器等處于正壓運行的設備,廢氣管路可直接與放空管路采用法蘭對接,中間用塑料球閥或蝶閥控制開閉,在使用才進行開啟;若各反應釜、儲罐、真空罐、冷凝器等處于負壓運行狀態,需在放空管路上設置倒漏斗形收集口,以防止廢氣竄入其他罐中,產生影響,同時在倒漏斗形收集口上部設置塑料球閥或蝶閥控制開啟。離心間廢氣收集口直接設置于離心機上部,中間用塑料蝶閥控制開度,根據使用情況調節吸風量。


      根據現場情況,考慮施工空間、美觀等等因素,設置管架管托。


      (3)引風機


      1)風機選型


      引風機根據氣量和管路、處理設施等全系統的壓損情況選型。


      a)系統壓損計算系統壓損包括管道、處理裝置及風機本身等部分。


      管道壓損:

      包括管路壓損、局部壓損;根據業主提供的資料和相關工程經驗,管路壓損≤200Pa。


      廢氣處理裝置壓損包括:

      ①吸收塔壓損≤1400Pa;

      ②光催化氧化裝置壓損≤100Pa;水洗裝置壓損≤400Pa。


      風機本身壓損小于50Pa,排氣筒壓損小于50Pa。


      系統壓力損失為△P=200+1400+100+400+50=2100Pa,


      預留高于系統壓降10%的裕量,則風壓選擇為:1750Pa。


      b)風機選型

      依據上述計算及本項目廢氣的成分、溫度、濕度等情況,選用臺灣頂裕生產的TF型風機,根據風機的風量/風壓曲線圖,對風機選用相應型號如下。


      車間風機型號:TF-181B,風量25000m3/h,全壓1750Pa,功率17.5kW,共1臺。


      2)風機性能

      ①風機額定風量是在1atm,20℃,相對濕度65%的條件下的風量,正常運轉時,其絕對效率≥90%。

      ②風機為離心風機,外殼、葉輪等主要部件采用耐酸堿和有機物腐蝕的Vinylester樹脂(玻璃鋼)制作,機座為SS41材質,采用環氧樹脂(EPOXY)防腐。

      ③為避免產生應力和增加強度,風機外殼采用一體成型法制作。為避免泄漏,外殼與入口鐘的裝配螺絲采用預注法。入口鐘為喇叭型漸縮在漸擴設計,并與葉輪形成平順的銜接,形成了較佳的流線型,且為線性疊合,避免了酸堿結晶附著產生干涉破壞。

      ④風機配有專用的進出口柔性補償器和彈簧避震器。柔性補償器主體材料為纖維織物,可補償軸向、橫向、角向,耐腐蝕、耐高溫、具有吸聲、隔震動傳遞的功能,能有效減少風機的噪聲和震動。風機噪音(包括電動機在內)低于80dB(A),機組震動符合ISO2372規范之4.5級,隔振效率≥80%。

      ⑤風機葉輪的動平衡精度符合ISO1940規范之G2.5級,且能24小時連續運行。

      ⑥電機采用二級節能防爆電機,防護等級IP65,電源為3相、4P、380V、50Hz,絕緣等級F級,溫升等級B級。

      ⑦風機組裝通過美國AMCA空氣動力學認證,具有運行平穩、噪音低、性能優越等特點。

      ⑧使用壽命大于10年。電機防爆。


      4.2吸收塔


      (1)裝置設計參數


      化學吸收塔及水洗塔各具體設計參數見表4-1.


      表4-1


      設計參數


      外形尺寸



      壁質厚化學吸收塔、水洗塔設計參數水洗塔Φ2.2×6m FRP 14mm


      400Pa


      0.8m堿液吸收塔Φ1.8×9.5m FRP 20mm 1400Pa 1.0m最大壓損填料層高度


      停留時間


      空塔氣速


      液氣比


      數量0.66m/s 2.0L/m 1只30.8m/s 2.0L/m 1只3一般噴淋塔的空塔流速控制在0.5~1.0m/s,過高的空塔氣速會加大噴淋塔的阻力,增加不必要的能耗。本次項目設計堿液噴淋塔的塔徑為2.2m,其截面積=2.2×2.2×0.785=3.8m2;空塔氣速=9000÷3600÷3.8=0.66m/s;水洗塔塔徑為2m,其截面積=2×0.785=3.14m2;空塔氣速=9000÷2×3600÷3.14=0.8m/s,都可滿足設計的需要。


      (2)裝置構造


      化學吸收塔采用全玻璃鋼材質制作,分為儲液層、布氣層、填料層、噴淋層、除霧層等。其中塔體內側防腐層采用乙烯基樹脂制作的高強度內襯防腐,厚度不小于1.0mm。該樹脂對于有機溶劑具有很好的耐腐蝕作用。


      填料層填料采用PP材質的短階梯環,規格為DN50。該填料具有比表面積大,堆積密度高,不易老化,與廢氣中的污染物不產生反應等特點,是化工填料中使用最為廣泛的一種。


      噴淋系統為連續運行模式,功能是去除大部分水溶性污染物和部分微溶性污染物。主要包括循環水泵、循環管路等。


      循環液槽設化學吸收塔下部,高度1000mm,配有液位計。


      噴淋水泵根據工藝設計要求和本項目廢氣情況,循環水泵選用國內知名品牌宜興宙斯泵業生產的耐腐耐磨氟塑料管道離心泵,過流部件為氟塑料,可耐受強酸性腐蝕,允許24小時連續運轉,使用壽命10年以上。


      ①流量


      噴淋水泵的流量滿足工藝需要,并預留一


      定余量。A3車間單套9000m3/h系統的噴淋所


      需流量為20m3/h。


      ②揚程


      系統壓損包括提升高度、管道壓損、噴頭壓


      損等部分。


      提升高度:6.0m,管道壓損:3.0m,噴頭壓


      損:10.0m


      揚程H=6.0+3.0+10.0+1.0(預留)=20m


      所以水泵揚程應大于20m。


      ③水泵選型


      根據上述計算和本項目臭氣情況以及現場情況,選用宜興宙斯泵業生產的耐腐耐磨氟塑料離心泵,水泵參數如下:


      循環泵型號:50UHB-ZK-20-20型號,流量20m3/h,揚程20m,電機功率4kW,共4臺,2用2備。


      噴淋管路由管道、噴嘴、閥門等部件組成。管道均采用UPVC材質;噴嘴選用PP材質的無堵塞螺旋噴嘴,該噴嘴噴霧效果好,霧化程度高,保證噴淋液均勻噴灑。


      4.3光解臭氧氧化裝置


      (1)裝置設計參數


      兩種型號的吸附裝置各具體設計參數見表4-2。


      保定博天環??萍?/p>


      Baoding BT Environmental Protection S&T CO.,LTD


      表4-2


      設計參數


      外形尺寸



      壁質厚光催化氧化裝置設計參數25000m/h廢氣處理系統3 2.0(寬)×1.0(長)×3.6m(高)不銹鋼304 2.5mm


      300Pa


      150支


      220V


      22.5KW


      2s


      3000kg


      1組最大壓損燈管數量電功源率停留時間運行重量數量


      (2)裝置構造

      光催化氧化裝置采用立式密閉結構設計,由電控間、反應腔體、催化層等部分組成。全部采用不銹鋼材質制作,耐腐蝕性能好、強度高,使用壽命長。配置溫度計、光強儀、流量等儀表,監控系統各個部分的參數,從而保障系統正常運轉。


      (3)技術特點

      1)去除效率高:能在極短的時間內氧化分解廢氣中的揮發性有機物(VOC)、脫臭效率可達75%以上;成套除臭效率大于95%

      2)無需添加任何物質:只需要設置相應的排風管道和排風動力,使惡臭氣體通過本設備進行脫臭分解凈化,無需添加任何物質參與化學反應;

      3)適應性強:通過電氣控制系統和變頻設備,能調節噴淋強度和無極燈、紫外燈的光強,根據廢氣濃度的高低采用不用模式的光強,在節能的同時還確保處理效果,既能連續運行,也能間歇運行;

      4)設備設計科學、簡潔、美觀,真正實現了清潔生產要求的低能耗工藝設計,且無二次污染;

      5)設備防腐性能好,箱體、管道及附件等均采用304不銹鋼材質制作。專業鑄造品質信心成就未來博天科技打造自然生態



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