重庆国利汽车维修设备有限公司
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汽车喷烤漆房 VOCs废气治理一体化工程

 



汽车喷烤漆房

VOCs废气治理一体化工程


一、概述

汽车在喷涂或烘干过程中将产生有机混合废气,其中可能含有二甲苯、甲苯、醋酸乙脂、丁酮等低沸点、高挥发性溶剂;芳香烃的有机溶剂即有毒又易燃,如果此类废气不经过处理装置而直接排入大气,不仅影响周围居民的身体健康,同时,污染周围的环境;对企业的形象也会造成一定的影响。对此,根据我公司多年对涂装废气治理的经验,自主研发了喷涂烤漆房废气治理一体化设备,以供企业和环保管理部门参考,为今后工程的正式实施提供准备。

二、设备处理设计目标

通过一体化设备治理,确保烤漆房排放的气体达到重庆市地方标准《汽车维修业大气污染物排放标准》( DB50/661-2016) 表 1 中Ⅱ时段的排放限值,详见下表:

表 1-1 排气筒排放大气污染物的最高允许排放浓度

序号

污染物

排气筒排放浓度限值( mg/m3)

Ⅱ时段

城市建成区

其他区域

1

1

1

2

苯系物

30

35

3

非甲烷总烃

50

60

4

颗粒物

10

20

三、设备设计依据

1、 重庆市《汽车维修业大气污染物排放标准》 (DB50/661-2016)

2、 《工业企业设计卫生标准》 GBZ1-2010

3、 《大气污染控制工程》

4、 《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》 GB50275-2010

5、 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》 GB50236-2011

6、 《工业企业采光设计标准》

7、 《中华人民共和国环境保护法》

8、 《环境空气质量标准》 GB3095-2012

9、 《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2012

10、 《建筑地基处理技术规范》 GBJ79-2012

11、 《混凝土结构设计因素标准》 GB50010-2010

12、 《工业机械电器设备通用技术条件》 GB/T5226.1-1996

13、 《爆炸危险环境电力装置设计规范》 GB50058-2014

14、  现场实际情况

四、设备设计原则

1、 依据国家和重庆市有关环保法规、产业政策,以便充分发挥建设项目的 社会效益、经济效益和环境效益。

2、 采用简便﹑易行﹑可靠的工艺流程。

3、 处理后的相关污染物必须满足重庆市地方标准《汽车维修业大气污染物排放标准》( DB50/661-2016) 表 1 中Ⅱ时段的排放限值。

4、 进行经济技术比较,选择技术先进可靠,经济合理,高效节能的方案。

5、 根据废气具体参数选用合理的设备、管道及辅材等。

6、 投资省,运行费用低。

7、 操作简单,维护管理方便。

五、治理工艺选择

有机废气的治理当今比较成功的工艺有催化燃烧、活性碳吸附、直接燃烧、液体吸收、光催化氧化分解等,根据浓度不同,温度不同,工况不同,选用不同的处理设备。

(1)冷凝回收法

冷凝回收法是把废气直接导入冷凝器冷凝,冷凝液经分离可回收有价值的有机物,采用冷凝法要求废气中有机物浓度高,一般有机物浓度要达到几万甚至几十万ppm。对于低浓度在机废气此法不适用。

(2)液体吸收法

吸收法可分为化学吸收和物理吸收,大部分有机废气不宜采用化学吸收。物理吸收是废气中一种或几种组分溶解于选定的液体吸收剂中,这种吸收剂应具有与吸收组分有较高的亲和力,低挥发性,同时还应具有较小的挥发性,吸收液饱和后经解析或精馏后重新使用。本法适合于含颗粒废气的初级处理。

(3)直接燃烧法

本法亦称为热氧化法、热力燃烧法,是利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧放出的热量将混合气体加热到一定温度(700~800℃),驻留一定的时间(0.3~0.5秒),使可燃的有害物质进行高温分解变为无害物质。

本法的特点是:工艺简单、设备投资小,适用高浓度废气治理,对于自身不能燃烧的中低浓度尾气。通常需助燃剂型或加热,能耗大,运行成本比催化燃烧法高5倍以上。

(4)催化燃烧法

本法是把废气加热到200~300℃经过催化床催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳和水,达到净化目的。本法的特点:起燃温度低,节约能源,净化效率高,无二次污染。工艺简单,操作方便,安全性好,装置体积小,占地面积少,设备的维修与折旧费较低。本法适用于高温、中高浓度的有机废气治理,国内外已有广泛使用的经验,效果良好。该法是治理有机废气的有效方法之一,但对于低浓度、大风量的有机废气治理存在设备投资以及运行成本较高的缺点。

(5)活性碳吸附法

Ø直接活性炭吸附法

有机废气通过活性炭的吸附,可达到95%的净化率,设备简单,投资小。活性炭达到饱和时吸附量约35%,应用于净化设备可取20~25%的吸附量。即每吨活性炭可吸附200~250kg的“三苯”气体。由于系统不能对吸附饱和的活性炭进行再生,要求经常更换活性炭以保证净化效果。导致装卸、运输等过程中造成二次污染,并且经常更换的活性炭需要量很大,材料损耗大,运行费用相当高。

Ø吸附——回收法

该法是利用纤维活性炭等吸附剂吸附废气,接近饱和后用过热水蒸汽反吹活性炭进行脱附再生,水蒸气与脱附出来的“三苯”气体经冷凝、分离,可回收“三苯”液体。该法净化效率高,但要求提供必要的蒸汽量,另外“三苯”溶剂与水的分离不很彻底,得到的“混合苯”液体品质不高,蒸汽冷凝效果和设备运转安全问题也亟等解决。该法在工艺技术上仍有待于提高。

Ø吸附——催化燃烧法

应用新型活性炭(多为蜂窝或纤维炭)吸附浓缩浓度的有机废气,吸附接近饱和后引入热空气加热活性炭。使“三苯”废气脱附出来进入催化煅烧床进行无焰燃烧净化处理,热气体在系统中循环使用或增设二级换热器进行热能回收。该法将低浓度有机废气通过活性炭将其浓缩成高浓度的有机废气再通过催化燃烧床将其彻底净化。该法吸取了吸附法和催化煅烧法的优点,克服了各自单独使用的缺点,解决了治理低浓度,大风量有机废气存在的难题。

(6)蓄热式高温焚烧炉(RTO)

是在热力燃烧基础上发展起来,将有机物产生的热能通过自身的蓄热用于自身的分解所需能量,少许能量补充的基础上可满足设备的动行,当浓度达到一定值时,可以无需补充能量运行。是当前比较流行和适用的一种净化方式。

(7)光催化氧化分解法(UV光催化氧化分解)

利用特制的高能UV紫外线光束照射恶臭气体,裂解恶臭气体如:氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯,硫化物H2S、VOC类,苯、甲苯等的分子键。本方法与活性炭装置配合使用,对活性炭有一定再生功能。

(8)低温等离子体分解氧化

其净化作用机理是在产生等离子体的过程中,高频放电所产生的瞬间高能足够打开些有害气体分子的化学能,使之分解为单质原子或无害分子;等离子体中包含大量的高能电子,正负离子,激发态粒子和具有强氧化性的自由基,它些活性粒子和部分臭气分子碰撞结合,在电场作用下,使臭气分子处于激发状态。当臭气分子获得的能量大于其分子键能的结合时,臭气分子的化学键断裂,直接分解成单质原子构成得无害气体分子。同时产生的大量OH,HO2,O等活性基和气化性极强的O3,与有害气体分子发生化学反应,最终生成无害产物。

六、喷涂烤漆废气治理设计方案

1、喷涂烤漆废气治理措施分析

喷涂烤漆房产生废气主要污染物是漆雾、苯、甲苯、二甲苯及非甲烧总烃等有机物。 这些有机废气微溶或不溶于水,仅采用喷淋除漆雾去除效率较低,一般效率约为40-70%,处理后通过风机直接排放不能达标,余下的30-60%左右的有机废气须作二级净化处理后,才能保证排放浓度和排放速率达到国家标准。

6.1.1 对粘结颗粒物的处理一般采用两种方法,一是拦截、过滤。二是用吸收法,即用吸收剂进行吸收,由于吸收剂饱和后不能回收利用,故本方案拟采用拦截、过滤措施,即:将通过喷淋初步处理漆雾颗粒物、对有机废气进行拦截,过滤处理。

6.1.2 对苯、甲苯、二甲苯及非甲烧总烃等有机物的治理,从前述可知方法很多,其吸收法、吸附法或吸收、吸附综合法、光催化氧化分解法等是目前治理有机废气的常用方法。本方案拟采用两种方法:

(1)UV光催化氧化分解、吸附法即用配合处理,在活性炭使用过程中,在无有机废气进入时,UV光氧化装置生成的O3同时对其附着的有机物质起氧化反应进行有效分解,从而间断性完成活性炭再生处理过程。

(2)UV光催化、等离子分解氧化、活性炭吸附综合处理,适用于较大风量,或较高浓度的废气处理过程,处理效率极高,可达98%以上。同时,装置生成的O3间断性完成活性炭再生处理过程。

2、设备工艺流程图(后附图)

工艺选择(1)

喷烤漆房废气        

高空达标排放

流程简述

喷漆烤房外各设排风管(其长度根据现场实际需要确定)和引风机,通过引风机将风管内的废气送至密闭喷淋吸附塔进风口处,废气通过水雾装置的循环水吸收喷涂过程中的过喷漆雾。液雾,有较大吸附面积,对废气中的水溶性气体和大颗粒成分进行沉降,起到净化作用,再经过气液分离装置除去液雾,最后进入密闭UV光解装置、活性炭吸附箱,通过光解、多层床式活性炭处理,废气中“三 苯”净化率可达 95% 以上。活性炭吸附能力主要靠活性炭的细微多孔结构、高比表面积达 600~1600 ㎡/g,有很强的物理亲和吸附和化学键力吸附能力,可将有害气体里的苯、酯、 酚、甲醛、酮类及微小颗粒进行吸附与空气分离,达到净化处理的作用。达标气体由排气管排空。

工艺选择(2)

喷烤漆房废气        

达标排放

流程简述

喷漆烤房外各设排风管(其长度根据现场实际需要确定)和引风机,通过引风机将风管内的废气送至密闭喷淋吸附塔进风口处,废气通过水雾装置的循环水吸收喷涂过程中的过喷漆雾。液雾,有较大吸附面积,对废气中的水溶性气体和大颗粒成分进行沉降,起到净化作用,再经过气液分离装置除去液雾,最后进入密闭UV光解装置、活性炭吸附箱,通过光催化氧化、等离子分解氧化、多层床式活性炭处理,废气中“三 苯”、 醋酸乙脂丁酮、芳香烃类等净化率可达 98% 以上,达到净化处理的作用。达标气体由排气管排空。

3、设备组成简述

3。1 排风管

根据现场实际情况设置管道,或并入原有管道系统。

3.2 风机

本系统由漆房自备风机作废气引出使用,其它根据现场实际情况设置。

3.3 密闭喷淋吸附塔

要求:其截面积与内部净化所需风速相匹配,其长度按达标实际所需净化效率确定。内设雾化装置的循环水吸收喷涂过程中的过喷漆雾。水雾,有较大吸附面积,对废气中的水溶性气体和大颗粒成分进行沉降,起到净化作用。

工艺流程: 从喷涂烤漆房排出的气体,通过风机压入密闭喷淋吸附塔内,经塔内密封的高压水雾处理,对废气中的水溶性气体和大颗粒成分进行净化,漆雾颗粒净化率可达70%。VOCs处理效率约为30-40%

内部构造: 内部选用高级雾化装置,将循环水液体通过高压喷洒成微小、均匀的水雾(水表面集聚扩大),使气雾充分接触,有效地将废气中的过喷漆雾颗粒和水溶性气体吸附在大面积的水雾中。水雾通过沉降、过滤,进入下次循环。是针对无水帘处理装置的小型喷涂烤漆车间设置的排放气体外部净化处理设备。根据使用频率,定期(连续使用一月内)清理水中沉淀物,避免高压泵体和雾化装置堵塞。

循环水处理: 针对喷淋吸附塔内的循环水,使用水处理化学品——漆雾凝聚剂处理。漆雾凝聚AB剂:除去漆渣的粘性,分离水中的漆渣,并保持循环水清澈、无臭味。

操作维护及外部配置:

——每次在新增或更换的塔内循环水中加入定量 B剂,破除过喷油漆颗粒的粘性,预防油漆粒附在泵体和管道内,增强机械脱水效率,延长换水周期;

——在水塔边放置废水处理池,对定期(采用Bh波美表测量5°Bé~8°Bé范围,连续使用不超过一个月)从塔内排出的废水进行处理。加入定量 A 剂,中和系统电荷,保持系统中离子平衡,使凝集基团在系统中上浮速度加快,结成漆渣浮于水面,便于清理打捞;

——经处理后的水,再用于水塔进行循环使用,从而实现废水零排放。

3。4密闭气液分离塔

要求:进一步分离从喷淋塔排除的气体、少量水雾和大颗粒成分,起到净化作用。

工艺流程:进入到气液分离装置,将气体和液体进一步过滤分离,使气体中的颗粒物和水溶性废气浓度降低95%以上。

内部构造:本装置设置多层过滤网,采用气体旋流式结构,水雾和大颗粒成分经多次过滤后被拦截在本装置内。沉降后的水回流到密闭喷淋吸附塔,并定期更换被堵塞的过滤网。

3.5光分解氧化装置

要求:与活性炭装置配合安装,其截面积与内部净化所需风速相匹配。装置便于配件更换和操控。

工艺流程:从气水分离塔导入的气体进入本装置,对废气有机成分进行部分氧化分解,同时,产生的活性自由基及负氧离子,对活性炭所吸附的有机废气有一定分解再生功能。本装置可使废气浓度降低50~70%.

3.6等离子分解氧化装置

要求:与活性炭装置配合安装,其截面积与内部净化所需风速相匹配。装置便于配件更换和操控。

工艺流程:从气水分离塔导入的气体进入本装置,由高频放电所产生的等离子体,在电场作用下产生的大量OH,HO2,O等活性基和氧化性极强的O3,与有害气体分子发生化学反应,最终生成无害产物。同时,对活性炭所吸附的有机废气有较强分解能力,对活性炭有一定再生功能。本装置可使废气浓度降低60~80%。

3.6密闭活性炭吸附塔

要求:其截面积与内部净化所需风速相匹配,其高度按达标实际所需净化效率确定。内设活性炭吸附净化单元。所有单元的设置以废气被充分净化达标为前提,同时便于饱和活性炭的更换。

工艺流程:经UV光解之后的气体被压入密闭活性炭吸附装置。

主要作用: 喷涂烤漆房排出气体的主要污染物为苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等挥发性有机物;废气处理蜂窝状活性炭,细微多 孔结构、比表面积达 600~1600 ㎡/g,有很强的物理亲和吸附和化学键力吸附能 力,可将有害气体里的苯、酯、酚、甲醛、酮类及微小颗粒进行吸附与空气分离,达到净化处理的作用。

内部构造: 内部选用多层床式活性炭网,使废气与之充分接触,从而净化废气。废气浓度降低90%以上.

操作维护及外部配置:

——定期对塔内活性炭进行更换;

活性炭选用以优质无烟煤作为原料、外形蜂窝状,其主要特点为:具有强度高、吸附速度快、吸附容量高、比表面积较大、孔隙结构发达、孔隙大小介于椰壳活性炭和木质活性之间。

用于有毒气体的净化,废气处理,工业和生活用水的净化处理,溶剂回收等方面

                 

蜂窝状活性炭规格参数

主要成份

活性炭

规格

100×100×100mm

壁厚

0。5mm

体密度

(400~450)kg/m³

比表面积

850~950m2/g

吸苯量

38~45%

脱附温度

<120℃

使用寿命

≥1年

孔数

100-150孔/平方英寸

空塔风速阻力

400Pa(风速0。8~1。3m/s;床厚40cm)

抗压强度

正压>0.9MPa;  侧压>0.4MPa

4、设备运行周期设计

单一活性炭吸附饱和周期

设计参数(1)

Ø油漆使用量1.3L/天,VOCs400g/L

Ø喷淋吸附VOCs按吸附率30%计算

ØUV光解VOCs效率按60%计算

Ø活性炭吸附VOCs按80%计算

Ø喷漆实际废气排出风量22000m³/h

Ø喷淋、光解后活性炭能够吸附的废气浓度  1.3×400×(1-30%)×(1-60%)×80%×1000÷22000=5.3mg/m³

Ø工作时间累积按1h/d

Ø活性炭采用蜂窝状活性炭100×100×100mm

Ø柱状活性炭比重400kg/m³

Ø对苯系物的吸附量按比重35%设计

活性炭吸附箱 长×宽×高 1260×1260×2500mm

活性炭装填量=0.1×0.1×0.1×600 =0.6m³

活性炭最大饱和吸附量= 0.6m³×400kg/m³×35% = 84kg

活性炭饱和周期=84kg÷(5.3mg/m³×22000m³/h)=720 h

说明:若每天喷漆排除废气时间累积为1h,可连续吸附约720天,活性炭饱和。在系统工作过程中,由于UV光解装置生成的负氧离子对活性炭具有一定再生功能,除机械性损坏外,活性炭理论上可以持续使用2~3年以上。

设计参数(2)

Ø油漆使用量2L/天,VOCs400g/L

Ø喷淋吸附VOCs按吸附率30%计算

ØUV光解、等离子分解氧化VOCs效率按70%计算

Ø活性炭吸附VOCs按90%计算

Ø喷漆实际废气排出风量40000m³/h

Ø喷淋、光解后活性炭能够吸附的废气浓度 2×400×(1-30%)×(1-70%)×90%×1000÷40000=3.78mg/m³

Ø工作时间累积按1h/d

Ø活性炭采用蜂窝状活性炭100×100×100mm

Ø柱状活性炭比重400kg/m³

Ø对苯系物的吸附量按比重35%设计

活性炭吸附箱 长×宽×高 1500×1500×2500mm

活性炭装填量=0.1×0.1×0.1×800 =0.8m³

活性炭最大饱和吸附量= 0.8m³×400kg/m³×35% = 112kg

活性炭饱和周期=112kg÷(3。78mg/m³×40000m³/h)=740 h

说明:若每天喷漆排除废气时间累积为1h,可连续吸附约740天,活性炭饱和。在系统工作过程中,由于UV光解、等离子装置生成的负氧离子对活性炭具有较强再生功能,除机械性损坏外,活性炭理论上可以持续使用3~5年。

                         

                                           

             

附:工艺多项选择表

工艺选择(1)

喷烤漆房废气        

高空达标排放

工艺选择(2)

喷烤漆房废气        

高空达标排放

工艺选择(3)

喷烤漆房废气        

高空达标排放

工艺选择(4)

喷烤漆房废气        

       电话:023-89802985          

       网址:jxtym.com        

         邮箱:13983886127@163.com

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