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金洁环保工业废气处理:丙类车间废气处理工程

一、 废气处理工程概述

1、工程概况

某新材料科技有限公司,位于珠海。公司专注于各类胶粘剂的技术研发、生产制造及销售服务,主要产品为新型集成材密封胶、新型聚氨酯密封胶、新型环保白乳胶及新型环保水基胶粘剂。公司计划新建车间生产新型集成材密封胶、新型聚氨酯密封胶、新型环保白乳胶和新型环保水基胶粘剂。所配套的生产设备在投产后会产生大量有机废气及一定量的粉尘,公司在注重企业发展的同时也特别重视环境保护工作,现计划对项目的丙车间优先进行废气治理,受贵公司委托,我公司本着严肃认真的态度和实事求是的原则,对这些废气提出如下治理设计方案。

2、废气处理技术选用主要原则

1、技术成熟,废气处理效果能满足企业和环境保护的要求;

2、废气处理设施设备的使用寿命在3年以上;

3、投资和运行费用低,操作维修方便,布置紧凑,占地面积小。

3、设计依据

1、《中华人民共和国环境保护法》;

2、《环境空气质量标准》(GB3095-1996);

3、《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)新污染源二级标准;

4、《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93);

5、《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》(DB44/814-2010)第Ⅱ时段排放限值;

6、《环保机械设备设计.制造.安装及质量检测通用标准实用手册》;

7、国家及地区颁发的其他有关设计规范;

8、业主提供的有关废气排放的设计资料。

4、设计执行的有关国家标准、行业标准依据

本车间各类废气排放分别执行以下相应标准:

车间产生的VOCs甲苯废气执行广东省《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》(DB44/816-2010)第Ⅱ时段排放标准值和广东省《制鞋行业挥发性有机化合物排放标准》(DB44/817-2010)第Ⅱ时段排放标准值中较严标准,具体指标如下:

总VOCs排放浓度≤30mg/m3,排放速率≤2.6Kg/h;

甲苯排放浓度≤15mg/m3,排放速率≤1.0Kg/h;

根据业主提供的MSDS报告分析,废气中不含有苯乙烯成分,因此本方案不涉及该指标的处理工艺。

粉尘废气排放执行广东省《大气污染物排放限值》(DB44/27-2001)第Ⅱ时段二级排放限值,具体指标如下:

颗粒物≤120mg/m3

同时参考以下相关设计标准及规范

《环境空气质量标准》(GB3095-1996);

《工业企业总平面设计规范》(GB50187-1993)

《工业金属管道工程施工及验收规范》(GB150235-97)

《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

《涂装前表面锈蚀等级和除锈等级》(GB8923-1988)

《钢结构工程及施工验收规范》(GB50205-95)

《工业与民用供配电系统设计规范》(GB50052-95)

二、 丙类厂房车间有机废气处理工艺设计

1、风量及污染物说明

丙类厂房总高度23.75m,包含楼顶共5层建筑,其中2-4F均安装有反应釜、分散釜和粉料罐等设备,车间包含拼板胶和聚氨酯密两种产品的生产工序。设备生产所需的反应釜在溢散排气时主要产生甲苯和VOCs废气,所有反应釜均采用斗型集气罩收集废气。对现场情况统计如下:

序号 反应釜类型及容量 数量 废气类别 备注
1 10KL储槽及反应釜 12个 有机废气 2层4个、3层4个、4层4个
2 5KL储槽、反应釜及分散釜 6个 2层6个
3 3KL分散釜、搅拌釜、储槽 5个 2层3个,3层1个、4层1个
4 2KL储槽 1个 4层1个
5 1KL粉料罐 2个 粉尘 3层2个
6 2KL粉料罐 12个 3层12个
7 3KL粉料罐 8个 3层8个

从以上统计数据得出,丙类厂房共有24个罐体设备产生有机废气。根据罐体的设计规格,其中有20个罐体留有Φ50mm的排气口,有4个人工投料罐体,人工投料罐体的投料口尺寸约Φ500mm。

设计剩余风量系数取1.2,则丙类厂房的有机废气风量计算如下:

A、[3600×π×(0.6÷2)2×5×4+3600×π×(0.05÷2)2×15×20]×1.2=26960m3/h;

B、3台真空泵在工作时产生的废气约1000m3/h;

C、丙类车间有机废气理论量为27960m3/h,实际风量按照30000m3/h设计,并与环评报告书的评价参数相匹配。

丙类车间共设计1套有机废气处理设施,计划采用粉尘过滤器器+UV光催化氧化+活性炭吸附的工艺处理有机废气,处理完后的废气在丙类厂房由3#排放口达标排放。

2、有机废气工艺设计

2.1 有机废气处理工艺流程:

工艺说明:

本工艺采用过滤器拦截粉尘+UV光解+活性炭吸附处理的工艺,以UV光解和活性炭为核心处理单元。

人工投料溶解釜产生的有机废气主要以溢散的形式排出,废气收集时将在每台设备上方安装集气罩收集废气,然后统一进入废气主管;预留排气口的反应釜采用收集管收集,然后统一进入废气主管。通过风机输送首先进入粉尘过滤器进行预处理,处理后的废气进入UV光解和活性炭吸附塔,经处理后的废气达标排放,排放口位于丙类厂房楼顶。

  1. 粉尘过滤器采用横向平流的方式使废气均匀通过过滤层,在过滤器内部竖向布置大面积过滤棉,使废气中的细小颗粒物在过滤棉上被有效拦截,定期清理或更换过滤棉即可,经过滤器过滤后的废气从出口进入UV光解处理设备。
  2. UV光解是一种干法处理有机废气的净化设备,无需再生处理原料,无需专人负责,不产生二次污染,更换及维护保养方便(可在设备正常运行情况下更换维护操作)。UV光解前端有光触媒过滤棉,以高纯度TiO2做为光触媒催化剂,废气在紫外线光束的照射下,会产生类似光合作用的光催化反应,产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧,具有很强的光氧化还原功能,可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质,可杀灭细菌和分解有机污染物,把有机污染物分解成无污染的水(H2O)和二氧化碳(CO2),因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。我公司采用德国拜尔公司的专业级TiO2做为触媒催化剂,紫外线灯管采用100w,波长185nm的石英灯管,当纳米级二氧化钛超微粒子接受紫外线照射时,其内部由于吸收光能而激发产生电子·空穴对,即光生载流子,然后迅速迁移到其表面并激活被吸附的氧和水分,产生活性自由氢氧基(·OH)和活性氧(·O),当污染物吸附其表面时,就会发生链式降解反应。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。UV+O2→O+O (活性氧)  O+O2→O3(臭氧),臭氧对有机物具有极强的氧化作用,对废气及其气味有很强的清除作用。经过UV光解处理后的废气在连接管道内进行自身降解。
  3. 活性炭吸附处理,吸附是有机废气处理比较经济的方法,它是利用流体混合物通过多孔性固体物质时,流体中的某一组分或某些组分被吸引到固体表面并浓集保持其上,从而达到气体净化目的的一种气体净化手段。活性炭是应用最早、用途较广的一种优良吸附剂。它是由各种含碳物质如煤、木材、石油焦、果壳、果核等炭化后,再用水蒸气或化学药品进行活化处理,制成孔穴十分丰富的吸附剂,活性炭可提供巨大的吸附面积,对有机废气吸附能力很强。活性炭长期使用后由于吸附孔和面饱和而失去吸附作用,需要更换或再生,再生周期根据废气的实际浓度决定,若采用更换的方式,一般3个月更换1次。

2.2 主要设备工作原理:

  1. UV光解利于超强172微波对有机废或无机废气进行快速列解分裂打短,再利用高能高臭氧紫外线光束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。最后通过臭氧发生器制造足够的氧离子对废气进行氧化,达到让废气生成二氧化碳和水的效果。众所周知臭氧对有机物具有极强的氧化作用,对有机废气气体及其它刺激性异味有立竿见影的清除效果。有机废气气体利用风机输入到UV光解后,净化设备运用高能紫外线光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解氧化反应,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,再通过排风管道排出室外。 利用高能紫外线光束裂解恶臭气体中细菌的分子键,破坏细菌的核酸(DNA),再通过臭氧进行氧化反应,彻底达到脱臭及杀灭细菌的目的。
  2. 活性炭在制造过程中,其挥发性有机物被去除,晶格间生成了空隙,形成许多不同形状、不同大小的细孔。通常活性炭颗粒中的孔隙占颗粒总体积的30%~45%。这些孔隙形状多样,孔径分布范围很广,细孔壁的总表面积即比表面积一般高达500~1700m2/克。这就是为什么活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。

2.3  主要设备特点:

粉尘过滤器的特点

  1. 采用横向水平过滤,结构简单,操作维护方便。
  2. 箱体采用气密性设计,密封性好,检查门用优良的密封材料,制作过程中以煤油检漏,漏风率很低。
  3. 进、出口风道布置紧凑,气流阻力小。

活性炭吸附塔的特点

  1. 活性炭的吸附能力强,吸附速度快,可使吸附周期大大缩短,从而使吸附剂的使用量减小。
  2. 吸附塔处理效率高,经测试可达90%-95%;
  3. 活性炭微孔多而小,比表面积大;具有净化效率高,占地少,运行费用低,操作安全简便,无二次污染,活性炭可再生后重复使用。
  4. 设备阻力低,在额定风量下不超过200Pa;
  5. 使用寿命长,占地面积小。

UV光解的特点

  1. 高效除恶臭:能高效去除挥发性有机物(VOC)、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物,以及各种恶臭味,脱臭效率最高可达99%以上。
  2. 无需添加任何物质:经过活性炭吸附塔后,只需要设置相应的排风管道和排风动力,使有机废气废气通过本设备进行脱臭分解净化,无需添加任何物质参与化学反应。
  3. 适应性强:紫外线光解废气净化设备可适应高浓度,大气量,不同工业废气物质的脱臭、净化处理,可每天24小时连续工作,运行稳定可靠。
  4. 运行成本低:紫外线高效光解废气净化设备无任何机械动作,无噪音,无需专人管理和日常维护,只需作定期检查,本设备能耗低,设备风阻极低<50pa,可节约大量排风动力能耗。
  5. 设备占地面积小,适合于布置紧凑、场地狭小等特殊条件。
  6. 优质进口材料制造:防火、防腐蚀性能高,设备性能安全稳定,采用静电喷漆电泳工艺,设备主体使用寿命在三年以上。

2.4、工艺参数设计

粉尘过滤器,1套

处理风量Q=30000m3/h=8.33m3/s;

过滤速度:v=2m/s;

过滤面积A=Q/v=8.33÷2=4.17m2

过滤层规格为2.5×2m,5m2

过滤器箱体尺寸:2200×2000×2500mm;

压力损失为250Pa;

外箱体采用2.5mm碳钢防锈加工

集气罩:Φ600mm,4个

UV光解,1套

处理风量Q=30000m3/h=8.33m3/s;

单位风量UV灯管配置:16条/10000m3/h(2500W/10000m3/h);

UV灯总配置:48条,150w,长度890mm,波长185nm;

镇流器配制:48套,型号PL1-800-150W;

箱体尺寸:3200×1280×1450mm,静电烤漆板;

压力损失:400Pa。

活性炭吸附塔,1套

设计处理量30000m3/h=8.33m3/s;

活性炭吸附塔设计空塔速度:v=1.6m/s;

吸附面积A=8.33÷1.6=5.2m2

设计尺寸L×B×H=3500×2000×1500mm,吸附面1.5×2m,两层共6m2

压力损失:500Pa。

配套风机:Q=31237m3/h,P=1902Pa,N=30Kw,4-72-10C。

第三章 丙类厂房粉尘处理工艺设计

1、风量及污染物说明

丙类厂房共有22个粉料罐,罐体在投料和卸料时主要产生一定量的细微粉尘。每台粉料罐留有Φ250mm排气口,计划采用Φ350的集气罩对粉尘进行有效收集,集气罩吸风速度设计为2.5m/s,每两个粉料罐设计一套脉冲布袋除尘器。设计剩余风量系数取1.1,则丙类厂房的每套脉冲布袋除尘器风量计算如下:

A、3600×π×(0.35÷2)2×2.5×22×1.05=19992m3/h;

B、实际风量按照20000m3/h设计,并与环评报告书的评价参数相匹配。

2、投料粉尘处理工艺设计

2.1  投料粉尘处理工艺流程:

工艺说明:

相邻两台投料罐的粉尘经过收集管道收集后,进入布袋除尘器进行粉尘过滤收集,本工艺以脉冲布袋除尘器为核心处理单元。

脉冲布袋除尘器是在布袋除尘器的基础上,改进的新型高效脉冲袋式除尘器。为了进一步完善脉冲袋式除尘器,脉冲袋式除尘器保留了净化效率高、处理气体能力大、性能稳定、操作方便、滤袋寿命长、维修工作量小等优点。脉冲布袋除尘器由灰斗、上箱体、中箱体、下箱体等部分组成,上、中、下箱体为分室结构。工作时,含尘气体由进风道进入灰斗,粗尘粒直接落入灰斗底部,细尘粒随气流转折向上进入中、下箱体,粉尘积附在滤袋外表面,过滤后的气体进入上箱体至净气集合管-排风道,经排风机排至大气。 清灰过程是先切断该室的净气出口风道,使该室的布袋处于无气流通过的状态(分室停风清灰)。然后开启脉冲阀用压缩空气进行脉冲喷吹清灰,切断阀关闭时间足以保证在喷吹后从滤袋上剥离的粉尘沉降至灰斗,避免了粉尘在脱离滤袋表面后又随气流附集到相邻滤袋表面的现象,使滤袋清灰彻底,并由可编程序控制仪对排气阀、脉冲阀及卸灰阀等进行全自动控制。经过脉冲布袋除尘器过滤的粉尘由底部灰斗收集,洁净的气体从箱体上端排风口进入风机后达标排放。

2.2  脉冲布袋除尘器的特点:

  1. 脉冲布袋除尘器 采用分室停风脉冲喷吹清灰技术,克服了常规脉冲除尘器和分室反吹除尘器的缺点,清灰能力强,除尘效率高,排放浓度低,漏风率小,能耗少,钢耗少,占地面积少,运行稳定可靠,经济效益好。适用于冶金、建材、水泥、机械、化工、电力、轻工行业的含尘气体的净化与物料的回收。
  2. 由于采用分室停风脉冲喷吹清灰,喷吹一次就可达到彻底清灰的目的,所以清灰周期延长,降低了清灰能耗,压气耗量可大为降低。同时,滤袋与脉冲阀的疲劳程度也相应减低,从而成倍地提高滤袋与阀片的寿命。
  3. 检修换袋可在不停系统风机,系统正常运行条件下分室进行。滤袋袋口采用弹性涨圈,密封性能好,牢固可靠。滤袋龙骨采用多角形,减少了袋与龙骨的磨擦,延长了袋的寿命,又便于卸袋。
  4. 采用上部抽袋方式,换袋时抽出骨架后,脏袋投入箱体下部灰斗,由人孔处取出,改善了换袋操作条件。
  5. 箱体采用气密性设计,密封性好,检查门用优良的密封材料,制作过程中以煤油检漏,漏风率很低。
  6. 进、出口风道布置紧凑,气流阻力小。

2.3、工艺参数设计

脉冲布袋除尘器,11套

处理风量Q=20000m3/h=333.33m3/min;

过滤速度:v= 1.6m/min;

过滤面积A=Q/v=33.33÷1.5=208.33m2

滤袋规格:Φ0.16×3m,面积=1.5m2/条;

所需滤袋数量:208.33÷1.5=139条,实际数量144条;

滤带排列方式:12条×12条,中心间距210mm;

除尘器箱体尺寸:2570×2570×5800mm;

压力损失为700Pa;

外箱体采用2.5mm碳钢防锈加工

配套风机:Q=22435m3/h,P=2390Pa,N=22Kw,4-72-8C。

3、工程布置

1、粉尘过滤器、UV光解设备、活性炭吸附塔、脉冲布袋除尘器、风管及风机等设备,根据甲方目前现场的实际情况,安装于丙类车间的顶楼,并保留甲类车间废气的安装位置。

2、处理后的洁净气体排入大气。

3、长期使用后失效的活性炭颗粒更换后作为危险废物,转交给有资质的公司处理。

4、系统用电采用三相五线制输送配电,由业主提供压缩空气源、电源至设备附近10m范围内,我方施工时进行驳接。

4、运行和管理

1、有机废气和粉尘分期处理的的风机控制箱布置在车间生产线附近,方便就近控制。

2、系统处理工程运行电器部分主要为离心风机,能够长期稳定运行,故障维护及管理工作较简单。其他主要材料为优质镀锌板、穿孔板、钢板、角钢等,全部材料防火、防爆,均可持久使用。

3、定期检查活性炭吸附塔的吸附层,运行达到3个月进行一次更换。

金洁环保是位于深圳环保公司,自2006年起致力于工业废气处理设备研发、制造以及销售。拥有专业的废气处理设备生产、研发团队。产品包括:vocs废气处理设备,工业废气处理设备,工业废气净化器,工业油雾净化器,粉尘处理设备,餐饮厨房油烟净化器,uv光解净化器等。我们的金洁环保品牌已经被众多企业使用及认可。


关键词: VOCs,挥发性有机物



 
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