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随着雾霾污染,国家对环保治理方面整治力度加大,环保法规方面对废气排放标准方面也不断加严。近些年涉及废气排放的企业逐渐的增加环保处理设备以应对废气对环境造成的污染。然而设备规划选型是否合理在设备运行过程后逐渐的体现出来,随着环保设备,设备运行消耗成为了车间经济投入的一大项,直接增加了车辆的单台成本。本文根据废气处理设备前期的设计规划、后期运行投入及安全问题进行梳理,在废气处理设备设计选型方面进行简单介绍。
1废气处理设备简介
废气处理设备工作原理:车间废气调温调湿后经过滤器过滤,送到转轮进行浓缩过滤排放,用高温空气对吸附着在转轮上VOC进行高温脱附,脱附后高浓度气体在高温环境下进行高温焚烧处理。
汽车涂装车间作为废气产生主要来源,目前涂装车间普遍采取的废气处理方式是沸石转轮浓缩和高浓度VOCs焚烧处理方式。现场一般采用“沸石浓缩转轮+TAR”和“沸石浓缩转轮+RTO”的设备形式。根据车间废气量、废气浓度及现场场地约束,现场布局形式各不相同吗。
2 废气处理结构介绍
废气处理设备在结构和功能上可分为三部分:转轮前预处理部分、沸石转轮浓缩部分、废气焚烧室部分。
转轮前预处理部分:转轮前预处理分为调温调湿和过滤部分构成。调温调湿主要是针对涂装车间喷漆室采用文丘里水幕处理前处理废气后排放得废气具有低温高湿(温度20℃~30℃,湿度80%~95%左右)的特点采取升温调湿的方式提高进转轮前空气的温度降低空气含湿量达到转轮佳吸附温湿度(温度40℃,湿度<90%)状态。过滤部分通过采用不同等级过滤器组合作用除去进转轮的大颗粒物质,使转轮对VOCs进行处理。
沸石转轮浓缩部分:沸石转轮部分依据功能分三个区,吸附区、脱附区、冷却区。驱动电机通过链条传动带动转轮旋转,通过调整转轮的转速调整沸石转轮的处理效率。吸附区将车间废气进行过滤处理,利用沸石转轮的吸附性将废气中的苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、、异丙醇和醚类等吸附在转轮中,达标气体经过过滤后直接排放;转轮脱附区的温度在200℃左右高温风反吹作用下转轮中沸石分子与VOCs分子间的范德华力和静电吸引力被破坏。VOCs被浓缩成原来5~20倍的高浓度气体。冷却区通过低温风将转轮温度冷却下来进行下一个阶段的废气吸附。
废气焚烧室:为VOCs裂解提供一个750℃~800℃高温的环境,在高温环境下VOCs和氧气发生氧化反应生成二氧化碳和水并释放出大量的热。目前市场上常见的有TAR、床式RTO和旋转RTO三种,设计选型时根据现场废气量、废气浓度、后级用热需求、场地及后期使用维护成本等综合考虑进行选择。
众所周知,工厂车间从事生产作业时会产生性等有害气体之污染物,对大自然生态与厂区环境都会造成空气污染之危害,故需对喷漆线所排放之废气加以收集后制作一套污染防治设备,将废气处理至符合空气污染物排放标准后再排放至大气中,以免造成环境与人员之危害,而吸附塔则是主要对有害气体进行处理的装置,在各个行业中均得到广泛的使用;现有的吸附塔出气口结构包括出气管和筛板,筛板上设置有多个网孔,并且筛板安装在出气管的输出端;其使用时通过筛板对空气进行过滤;其使用中发现,筛板拆装非常不方便,从而导致其检修和清理效率降低。
永绿环保工程案例。
目前对于鞋厂挥发性有机化合物(VOCs)废气处理的控制方法有:直燃焚化法、触媒焚化法、活性碳吸附法、吸收法、冷凝法等。
一、鞋厂VOCs废气处理技术
1、燃烧法适用于可燃或高温分解的物质,不能回收有用物质,但可回收热量;
2、吸收法适用于浓度较高、温度较低和压力较高VOCs废气;
3、冷凝法适于废气体积分数10-2以上的有机蒸气,常作为其它方法的前处理,冷凝法在5,000ppm以上方有良好的去除效率且一般常应用在溶剂回收上;
4、吸收法的适用范围虽为250~10,000ppm,但只针对少部分水溶性较佳的挥发性有机物;吸附法在大气污染控制领域;
5、吸附法,虽然选择性强,能有效分离其他过程难以分开的混合物、能有效去除低浓度有毒有害物质而得以广泛应用,但活性碳吸附适用范围为200~10,000ppm,且进气浓度需在1,000ppm以上时控制设备方才能有较高的处理效率;同时对吸附剂的选择也十分讲究,应该考虑选用那些吸附剂更为适合,常用的吸附剂有:活性炭、活性氧化铝、硅胶、沸石分子筛、吸附树脂等;而且这些吸附剂往往*饱和,脱附起来非常麻烦,往往需要定期更换或者添加吸附剂,平时维护保养比较麻烦。
二、制鞋废气VOCs处理工艺:
制鞋废气VOCs→预处理设备(粉尘颗粒去除过滤、雾化喷淋塔、水汽分离等设备)→低温等离子分解废气净化器/UV光解除臭光触媒催化废气净化器/等离子UV光解除臭废气净化器→高排
三、低温等离子分解废气净化器/等离子UV光解除臭废气净化器工作原理:
1、主要采用脉冲高频高压等离子体电源和双介质齿板放电装置,放电形式产生高浓度离子。等离子体是一种聚集态物质,其所拥有的高能电子能在毫秒级的时间内,瞬间击穿空气和废气分子,发生一系列分化裂解反应,产生高浓度、高强度、高能量的活性自由基和各种电子、离子等,在与机废气中的分子碰撞时会发生一系列基元物化反应,并在反应过程中产生多种活性自由基和生态氧,即臭氧分解而产生的原子氧。活性自由基可以有效地破坏各种病毒、中的核酸,蛋白质,使其不能进行正常的代谢和生物合成,从而致其死亡;而生态氧能*将有机废气分子异味气体分解或还原为低分子无害物质;另外,借助等离子体中的离子与物体的聚合吸附作用,可以对小至亚微米级的细微有机废气颗粒物进行有效的吸附沉降处理。
2、利用特制的高能UV紫外线光束照射恶臭气体,裂解恶臭气体的分子键,降解转变为低分子化学物,如二氧化碳和水等物质。
3、利用高能臭氧分解空气中的氧分子产生游离氧,即活性氧,因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合,进而产生臭氧,使呈游离状态的污染物分子与臭氧氧化结合成小分子无害或低害的化合物。如CO2、H2O等。UVO2→O-O(活性氧)OO2→O3(臭氧)。
4、高效除恶臭:能高效去除挥发性有机物(VOCs)及各种恶臭味,脱臭效率高可达99%以上。
5、*添加任何物质:只需要设置相应的排风管道和排风动力。
四、UV光解除臭光触媒催化净化器工作原理:
(1)、利用特制的高能UV紫外线光束照射恶臭气体,裂解恶臭气体的分子键,降解转变为低分子化学物,如二氧化碳和水等物质。
(2)、利用高能臭氧分解空气中的氧分子产生游离氧,即活性氧,因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合,进而产生臭氧,使呈游离状态的污染物分子与臭氧氧化结合成小分子无害或低害的化合物。如CO2、H2O等。UVO2→O-O(活性氧)OO2→O3(臭氧)。
(3)、利用特制的光触媒催化过滤棉,在U紫外光的照射下,对空气进行协同催化反应,产生大量臭氧,对恶臭气体进行协同氧化分解反应,使恶臭气体物质其降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳,从而达到脱臭及杀灭的目的。
(4)、高效除恶臭:能高效去除挥发性有机物(VOCs)及各种恶臭味,脱臭效率高可达99%以上。
(5)、*添加任何物质:只需要设置相应的排风管道和排风动力。
(6)、适应性强:可适应高浓度,大气量,可每天24小时连续工作,运行稳定可靠。
应用对象:
(1)适应范围广泛,对《国家恶臭污染控制标准》中规定的八大恶臭物质(氨、硫化氢、二硫化碳、甲硫醇、甲硫醚、、三、苯乙烯)以及VOC类,苯、甲苯、二甲苯等废气均能有效治理净化,特别适合处理各种恶臭废气、腐臭废气、喷漆废气、喷涂废气、印刷印染废气等。
(2)可以处理(禁止用等离子分解净化器处理的)各种含易燃易爆等挥发性物质的各种恶臭废气(比如喷漆废气、喷涂废气、炼油化工废气、含汽油酒精废气、含天那水废气、医药废气等等)
五、低温等离子分解废气净化器/UV光解除臭光触媒催化废气净化器/等离子UV光解除臭废气净化器系统运行维护
(1)日常运行*额外添加任何物料和添加剂之类的耗材参加物理或者化学反应;
(2)*专人管理和日常维护,只需做定期检查,如果处理效率降低,只需打开设备将等离子电场和UV灯管拆出来,进行清洗,去除粉尘颗粒等粘附杂质即可。
(3)、适应性强:可适应高浓度,大气量,可每天24小时连续工作,运行稳定可靠。
现场方案介绍
3.1经济性介绍
废气处理本身作为一个能耗较高的设备,其前期的设计规划直接影响着后期使用的经济性,如涉及不合理经大大的增加运行方面的经济成本。关于废气处理设备的运行能耗可以从以下几个方面进行考虑。
1滤材损耗
车间采取涂装工艺不同,排放废气也不尽相同。涂装车间废气具有大风量、浓度低的特点。为保护转轮,在进转轮前需要对进入转轮前的废气进行过滤处理。进转轮前过滤材选择过滤精度达不到要求,长时间运行会对转轮处理效果造成影响,降低转轮处理效率,造成转轮的处理效果不达标。对于干式喷房,废气湿度小,其对废气的过滤要求比较低,废气可进行简单调湿。对于湿式文丘里结构喷房,废气杂质相对较多,初级过滤器更换频繁,滤材更换投入成本较大。如更换不及时可能会造成过滤器吹塌的风险。
对于湿式喷漆室就需要考虑对废气在进入过滤器前进行预处理结构设计。如增加采用大容尘量过滤袋或采用金属网或迷宫式过滤器对废气中得大颗粒物质进行初步过滤,利用物质的相互碰撞使小颗粒物质形成大颗粒物质,定期对初步过滤器进行冲洗或者压缩空气吹扫等。减少过滤器污染速率,减少更换过滤器的次数,降低滤材使用成本。
2燃气消耗
燃气消耗主要体现在废气焚烧选择。焚烧室以天然气为原料提供热能为废气处理提供一个高温环境。让废气发生氧化分解。对燃烧室的选择,要考虑整个系统后级是否需要热能及现场废气浓度、投资成本、占地面积等方面进行考虑。对于RTO系统来说,进入RTO的废气浓度达到1.8g就可以实现运行过程自持燃烧,实现废气焚烧系统的“零”消耗。这就需要在设备选型时对进入RTO 前的废气浓度、转轮浓缩比等进行综合测算。增大废气浓度可采取的方法很多:如喷漆室风部分工位循环风进行回用、提高转轮浓缩比、转轮浓缩后废气进行回用调湿等。但与此同时就需要考虑转轮**温、脱附废气浓度过大引发爆炸风险。对于TAR选型来说要考虑到后级设备的用热量,如使用余热回收装置等使TAR产生的热量全部的被后级设备利用。
3电能消耗
废气处理系统中的电能主要是风机电能消耗。因此在设备前期设计过程中首先要考虑废气处理设备与车间的废气源距离,减少风管长度,合理计算风量,减少进入废气处理的风量,减少转轮数量,避免设备选型过剩造成的电能浪费;其次考虑在设备运行中设置节能模式,设备的运行频率与车间的生产状态进行连锁等,再次在设备使用过程中使用人员合理的选择开机时间,使开机时间与车间生产设备步调一致。另外及时的更换设备滤材,减少风压造成的风机运行频率过大造成电能浪费等。
4安全性介绍
废气处理设备涉及废气浓度其安全性主要涉及转轮及RTO安全性。
设备整体需考虑脱附管路中废气的浓度,管路中设置废气浓度检测仪及时反馈管路中废气浓度,遇到浓度**标时及时混新风降浓度排放。
沸石转轮作为沸石浓缩的重要组成部分,其主要成分主要是沸石及纤维纸为基材加工而成。纤维纸对温度的变化为敏感,因此设计及方案选择方面应注意温度。沸石转轮脱附区的高温气体温控要求精确,因此对阀门选型方面要求较高。选型方面考虑使用一次风或冷却风采用二次换热的形式达到高温脱附温度要求。设计时应考虑高温阀门的密封性、混风罐的混风均匀性以及混风罐与脱附区的位置距离,要尽量减少高低温风混风方式获取脱附风,一旦其控制不好*产生转轮着火风险。
废气处理系统在设计时要充分考虑到管路中阀门选型,与废气高浓度废气接触的管路要采用防爆风阀和气动风阀。部分位置要使用自回位的阀门,系统中设施储气罐,系统在系统断电后减少热气向易燃部位流动,消除着火隐患。
RTO系统设备中要考虑到焚烧室点火前预吹扫及设备整体的防爆,系统需设置防爆口。系统需设置高温紧急排放口,在废气浓度过高时要考虑将部分高温烟气进行烟囱排放。