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淺談塗裝車間廢氣處理設備選型

2019-03-22

隨著霧霾汙染,國家對環保治理方麵整治力度加大,環保法規方麵對廢氣排放標準方麵也不斷加嚴。近些年涉及廢氣排放的企業逐漸的增加環保處理設備以應對廢氣對環境造成的汙染。然而設備規劃選型是否合理在設備運行過程後逐漸的體現出來,隨著環保設備,設備運行消耗成為了車間經濟投入的一大項,直接增加了車輛的單台成本。本文根據廢氣處理設備前期的設計規劃、後期運行投入及安全問題進行梳理,在廢氣處理設備設計選型方麵進行簡單介紹。

1廢氣處理設備簡介

廢氣處理設備工作原理:車間廢氣調溫調濕後經過濾器過濾,送到轉輪進行濃縮過濾排放,用高溫空氣對吸附著在轉輪上VOC進行高溫脫附,脫附後高濃度氣體在高溫環境下進行高溫焚燒處理。

汽車塗裝車間作為廢氣產生主要來源,目前塗裝車間普遍采取的廢氣處理方式是沸石轉輪濃縮和高濃度VOCs焚燒處理方式。現場一般采用“沸石濃縮轉輪+TAR”和“沸石濃縮轉輪+RTO”的設備形式。根據車間廢氣量、廢氣濃度及現場場地約束,現場布局形式各不相同嗎。

2 廢氣處理結構介紹

廢氣處理設備在結構和功能上可分為三部分:轉輪前預處理部分、沸石轉輪濃縮部分、廢氣焚燒室部分。

轉輪前預處理部分:轉輪前預處理分為調溫調濕和過濾部分構成。調溫調濕主要是針對塗裝車間噴漆室采用文丘裏水幕處理前處理廢氣後排放得廢氣具有低溫高濕(溫度20℃~30℃,濕度80%~95%左右)的特點采取升溫調濕的方式提高進轉輪前空氣的溫度降低空氣含濕量達到轉輪最佳吸附溫濕度(溫度40℃,濕度<90%)狀態。過濾部分通過采用不同等級過濾器組合作用除去進轉輪的大顆粒物質,使轉輪對VOCs進行處理。

沸石轉輪濃縮部分:沸石轉輪部分依據功能分三個區,吸附區、脫附區、冷卻區。驅動電機通過鏈條傳動帶動轉輪旋轉,通過調整轉輪的轉速調整沸石轉輪的處理效率。吸附區將車間廢氣進行過濾處理,利用沸石轉輪的吸附性將廢氣中的苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮、異丙醇和醚類等吸附在轉輪中,達標氣體經過過濾後直接排放;轉輪脫附區的溫度在200℃左右高溫風反吹作用下轉輪中沸石分子與VOCs分子間的範德華力和靜電吸引力被破壞。VOCs被濃縮成原來5~20倍的高濃度氣體。冷卻區通過低溫風將轉輪溫度冷卻下來進行下一個階段的廢氣吸附。

廢氣焚燒室:為VOCs裂解提供一個750℃~800℃高溫的環境,在高溫環境下VOCs和氧氣發生氧化反應生成二氧化碳和水並釋放出大量的熱。目前市場上常見的有TAR、床式RTO和旋轉RTO三種,設計選型時根據現場廢氣量、廢氣濃度、後級用熱需求、場地及後期使用維護成本等綜合考慮進行選擇。

3 現場方案介紹

3.1經濟性介紹

廢氣處理本身作為一個能耗較高的設備,其前期的設計規劃直接影響著後期使用的經濟性,如涉及不合理經大大的增加運行方麵的經濟成本。關於廢氣處理設備的運行能耗可以從以下幾個方麵進行考慮。

3.1.1濾材損耗

車間采取塗裝工藝不同,排放廢氣也不盡相同。塗裝車間廢氣具有大風量、濃度低的特點。為保護轉輪,在進轉輪前需要對進入轉輪前的廢氣進行過濾處理。進轉輪前過濾材選擇過濾精度達不到要求,長時間運行會對轉輪處理效果造成影響,降低轉輪處理效率,造成轉輪的處理效果不達標。對於幹式噴房,廢氣濕度小,其對廢氣的過濾要求比較低,廢氣可進行簡單調濕。對於濕式文丘裏結構噴房,廢氣雜質相對較多,初級過濾器更換頻繁,濾材更換投入成本較大。如更換不及時可能會造成過濾器吹塌的風險。

對於濕式噴漆室就需要考慮對廢氣在進入過濾器前進行預處理結構設計。如增加采用大容塵量過濾袋或采用金屬網或迷宮式過濾器對廢氣中得大顆粒物質進行初步過濾,利用物質的相互碰撞使小顆粒物質形成大顆粒物質,定期對初步過濾器進行衝洗或者壓縮空氣吹掃等。減少過濾器汙染速率,減少更換過濾器的次數,降低濾材使用成本。

3.1.2燃氣消耗

燃氣消耗主要體現在廢氣焚燒選擇。焚燒室以天然氣為原料提供熱能為廢氣處理提供一個高溫環境。讓廢氣發生氧化分解。對燃燒室的選擇,要考慮整個係統後級是否需要熱能及現場廢氣濃度、投資成本、占地麵積等方麵進行考慮。對於RTO係統來說,進入RTO的廢氣濃度達到1.8g就可以實現運行過程自持燃燒,實現廢氣焚燒係統的“零”消耗。這就需要在設備選型時對進入RTO 前的廢氣濃度、轉輪濃縮比等進行綜合測算。增大廢氣濃度可采取的方法很多:如噴漆室風部分工位循環風進行回用、提高轉輪濃縮比、轉輪濃縮後廢氣進行回用調濕等。但與此同時就需要考慮轉輪超溫、脫附廢氣濃度過大引發爆炸風險。對於TAR選型來說要考慮到後級設備的用熱量,如使用餘熱回收裝置等使TAR產生的熱量全部的被後級設備利用。

3.1.3電能消耗

廢氣處理係統中的電能主要是風機電能消耗。因此在設備前期設計過程中首先要考慮廢氣處理設備與車間的廢氣源距離,減少風管長度,合理計算風量,減少進入廢氣處理的風量,減少轉輪數量,避免設備選型過剩造成的電能浪費;其次考慮在設備運行中設置節能模式,設備的運行頻率與車間的生產狀態進行連鎖等,再次在設備使用過程中使用人員合理的選擇開機時間,使開機時間與車間生產設備步調一致。另外及時的更換設備濾材,減少風壓造成的風機運行頻率過大造成電能浪費等。

3.2安全性介紹

廢氣處理設備涉及廢氣濃度其安全性主要涉及轉輪及RTO安全性。

設備整體需考慮脫附管路中廢氣的濃度,管路中設置<LEL>廢氣濃度檢測儀及時反饋管路中廢氣濃度,遇到濃度超標時及時混新風降濃度排放。

沸石轉輪作為沸石濃縮的重要組成部分,其主要成分主要是沸石及纖維紙為基材加工而成。纖維紙對溫度的變化最為敏感,因此設計及方案選擇方麵應注意溫度。沸石轉輪脫附區的高溫氣體溫控要求精確,因此對閥門選型方麵要求較高。選型方麵考慮使用一次風或冷卻風采用二次換熱的形式達到高溫脫附溫度要求。設計時應考慮高溫閥門的密封性、混風罐的混風均勻性以及混風罐與脫附區的位置距離,要盡量減少高低溫風混風方式獲取脫附風,一旦其控製不好容易產生轉輪著火風險。

廢氣處理係統在設計時要充分考慮到管路中閥門選型,與廢氣高濃度廢氣接觸的管路要采用防爆風閥和氣動風閥。部分位置要使用自回位的閥門,係統中設施儲氣罐,係統在係統斷電後減少熱氣向易燃部位流動,消除著火隱患。

RTO係統設備中要考慮到焚燒室點火前預吹掃及設備整體的防爆,係統需設置防爆口。係統需設置高溫緊急排放口,在廢氣濃度過高時要考慮將部分高溫煙氣進行煙囪排放。

3.3其他

1)針對塗裝車間廢氣的來源部分不同,在沸石轉輪的選型中應明確的提出,根據不同工位、不同成分廢氣在轉輪選型時要設計不同類型轉輪。例如在麵塗工位水性漆與溶劑型漆不同,器混合處理會產生N,N-二甲基乙醇胺物質,易出現堵塞轉輪的風險,所以麵塗水性色漆及溶劑清漆產生的VOCs應分別配置轉輪處理。

2)廢氣處理設備處理的廢氣量很大,在設備的選型過程中需要針廠區的位置及對周邊居民環境的影響有不同的噪音需求。設備需要考慮增加大功率風機的噪音問題,如設置消音房和消音牆等設施,消除風機的噪聲影響。

4 結語

2018年4月份國家開始對環境排汙進行征稅,廢氣在線監測係統也會相繼投入使用。廢氣處理設備作為廢氣治理的主要部分,其運行穩定性直接影響著著廢氣處理效果。設備選型過程中要從設備穩定性、安全性、經濟性的角度出發。選擇合理的廢氣處理工藝流程,在滿足排放標準的同時兼顧設備運行能耗情況。在使用過程中不斷的積累經驗,讓設備更好的為生產和環保服務。


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