該裝置主體結構由凈化裝置主機、引風機、控制系統三大部分組成。其中凈化裝置包括:除塵阻火器、熱交換器、預熱器、催化燃燒室。
圖 1 VOC- CO 原理圖
2 應用設計
2.1 項目基本情況
廣州某一汽車有限公司,具有四個面漆房,排出的有機廢氣通過匯總風管接入廢氣處理設備,處理風量為 80000m3/h;廢氣成分:三苯(苯、甲苯、二甲苯)以及顆粒物;VOCs 濃度:<200 mg/Nm3;進氣溫度:35℃;廢氣濕度:無(按常規空氣濕度設計);工作節拍:24 小時/天。
2.2 工藝流程圖
本工程選用初效過濾器+中效過濾器+吸附床吸附+催化燃燒處理工藝。
圖 2 工作流程圖
車間的廢氣經由初效過濾器過濾后,由管道收集系統收集后,進入中效過濾器去除其中的顆粒物質及噴漆渣霧,含有機物的廢氣經風機的作用,經活性炭吸附層,有機物質被活性炭的作用力吸附在其內部,潔凈氣被排出;經一段時間后,活性炭達到飽和狀態時,停止吸附,此時有機物已經被濃縮在活性炭內。催化凈化裝置內設加熱室,啟動加熱裝置,進入內部循環,當熱氣源達到有機物的沸點時,有機物從活性炭內揮發出來,進入催化室進行催化分解成水和二氧化碳,同時釋放出能量。利用釋放出的能量再進入吸附床脫附時,此時加熱裝置完全停止工作,有機廢氣在催化燃燒室內維持自燃,尾氣再生,循環進行,直到有機物完全從活性炭內部分離,至催化室分解?;钚蕴康玫搅嗽偕?,有機物得到分解處理。
2.3 主要設備選型
2.3.1 活性炭吸附塔
廢氣成分主要為苯系物(苯、二甲苯、甲苯等),活性炭床單床處理風量為 30000m3/h,按照連續運行方式設計則活性炭床數量為 4 臺,工作時始終有一臺活性炭床處于備用狀態?;钚蕴看苍O計空塔氣速 0.8m/s,駐留時間為 0.625s,按初始濃度 200mg/m3計算則單床吸附周期為 93.7h。
表 1 活性炭設備選型(單臺設備)
活性炭+催化燃燒技術在噴漆廢氣上的應用
2.3.2 CO 催化氧化爐裝置
?。?)阻火除塵器:將設備和廢氣源之間的危險阻隔開來,保證處理設備和生產設備之間的安全,同時除去廢氣源中的粉塵。
?。?)熱交換器:將有機氣體分解后的熱能和廢氣源冷氣流進行冷熱交換,置換熱能,提高廢氣源的溫度。當廢氣濃度達到一定值時,通過熱交換器的作用,可以保證設備在無運行功率(或低功率)的狀態下正常運轉,是催化凈化裝置中對廢氣源進行第一次溫度提升裝置,也是設備中節能設施之一。(3)預熱室:廢氣源在進入催化燃燒室之前,經溫度檢測儀檢測,溫度達不到催化反應的條件,由布置在預熱室內的電加熱系統進行溫度的第二次提升。(4)催化反應室:達到溫度條件的有機廢氣進入第一級催化反應室;第一催化反應室內裝蜂窩狀催化劑,中間分插電加熱組件,利用紅外線輻射原理,使蜂窩狀催化劑溫度達到反應溫度,使部份有機物進行分解,釋放出能量,直接使廢氣溫度提升,是本設備設計的第三溫度提升處,也叫催化升溫;溫度提升后的有機氣體進入催化固定床,內置蜂窩狀催化劑,滿足反應條件的有機氣體在此完全分解,廢氣變成潔凈氣體。(5)主排風機:選用國內品牌優良通用風機,耐高溫低轉速,保證工作效果同時保證風機噪聲不超過 85dB,沒有二次污染,是整個裝置氣流運轉的動力源。
表 2 催化氧化 CO 設備選型
2.4 設備安全設置
在設備的進口設置了阻火除塵裝置,將生產線和處理設備之間的任何危險斷開,同時處理廢氣源中的灰塵,保證廢氣的潔凈度。裝置正常運轉。阻火器應能有效地防止火焰通過。在催化反應室內設置了泄壓口,當設備內部的壓力 30-80Kpa 之間時,自動泄壓,使設備始終在安全狀態下運行。裝置的金屬外殼應有明顯的接地標志,金屬殼體或可能帶電的金屬部位(包括因絕絕緣損壞可能帶電的金屬件) 與接地螺釘間的電阻不大于 0.1 歐姆。裝置的絕緣電阻不小于 2MΩ。裝置的帶電部分與外殼之間應能承受頻率為 50HZ,電壓為 2000V。持續 1min 的耐壓試驗,不得發生擊穿和閃絡現象。電加熱組件可以根據廢氣的溫度起伏,自動控制補償和停止;當反應溫度出現高溫時,自動停止電加熱的電源,溫度降低后會自動起動,恢復正常工作??刂葡到y上顯示廢氣預熱溫和氣體反應溫度,可以清楚了解氣體氧化分解效果??梢詮目刂葡到y中了解電加熱組件工作狀態及電加熱組件的完好狀態,電源均有良好地接地和保護措施。整個系統為負壓工作方式,廢氣不存在外溢現象。設備外表面用絕緣保溫材料進行保溫,使表面的外殼溫升為 46-50℃,整個設備的絕緣電阻小于 2MΩ。
2.5 運行費用
?。?)電力消耗費用
e1= 吸附凈化部分 105kw×24 小時×0.8 元/度×80%=1612.8元/天。
e2= 脫附部分 (100kw/3+7.5kw+2.2kw)×6 小時×0.8 元/度×80%=165.248 元/天。
?。?)耗材活性炭更換費用
e3=124800 元÷(3×330 天/年)=126.06 元/天。
?。?)過濾袋更換費用
e4= 37.6 只×20 元÷(7 天更換一次)=107.42 元/天。
?。?)催化劑更換費用
e5= 70000 元÷8000 小時×6 小時/天=52.5 元/天。
?。?)日運行費用統計
日運行總費用=(e1+e2+e3+e4+e5)×2 =4128.056 元/天。
2.6 運行結果
經調試后,有機廢氣各指標均能達標排放。
結語
?。?)汽車噴漆廢氣對環境產生了一定的影響,目前的處理方法,活性炭吸附-催化燃燒法具有較好的處理效果。
?。?)此處理工藝在廣州一工廠進行運用,具有較理想的處理效果,處理后廢氣均能達標排放