3、设计依据
◇《中华人民共和国大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996); ◇《广东省大气污染物排放限值》(DB44/T27-2001); ◇《工业企业厂界噪声排放标准》(GB12348-2008); ◇ 环境空气质量标准(GB13223-1996); ◇ 《废气处理工程技术手册》;
◇ 电气装置安装工程及验收规程(GB50254-259-1996); ◇ 其他有关设计规范和设计手册以及甲方提供的资料及要求。
4、设计原则
◇ 采用高效节能、成熟可靠的工艺技术,确保废气处理的效果; ◇ 选用先进、优质的专用设备,把本工程建设成一个优秀示范工程;
◇ 结合本工程实际,采用安全可靠的控制系统,做到技术可靠,经济合理,操作管理方便。
5、设计指标
通过对污染废气实施有效的环保治理措施,可以使排放到大气中的污染物量得到有效控制。各项污染物的排放标准,按《广东省大气污染物排放限值》(DB44/T27-2001)执行,具体数据如下:
表1-3 项目治理后污染物排放指标:
指标名称 苯 甲苯 最高允许排放浓度(mg/m3)(标准值) 12 40 最高允许排放速率(kg/h) 0.42 2.5 15 烟囱高度 (m) 30
二甲苯 非甲烷总烃 颗粒物 70 120 120 0.84 8.4 3.5 15 二、 厂内危害因素问题分析
**公司在生产过程中会产生职业卫生危害因素。这些职业卫生危害因素来源于生产过程中的某些环节,主要包括废气、废水、高温、有机溶剂及噪声的污染等。大部分生产环节都有职业卫生危害因素产生,且不同生产环节的职业卫生危害因素情况并不相同。本项目主要是针对**公司喷漆生产过程中产生的颗粒物(漆雾)和有机废气的净化处理进行方案设计。这些废气可经呼吸道、皮肤及消化道吸收,属低毒类,如不经处理,有害气体随着空气流动四处扩散,厂区的工作人员及附近居民,不可避免会将有害废气通过人体呼吸作用进入到人体内,从而危及人体健康。
三、 净化工艺选择
1、颗粒物(漆雾)的处理工艺
喷漆中产生的漆雾主要为形成漆膜的物质。漆雾在喷涂过程中飘散在空气中,现已经过水帘柜处理。但为了保证后续有机废气处理设备的使用寿命,在有机废气处理设备前增加预处理设备。从投资、运行成本及操作维护保养方面等权衡,选用目前使用较广泛、净化效率高的专用的干式工艺—漆雾过滤器作为漆雾的进一步处理设备。
2、有机废气的处理工艺
有机废气的控制方法大体上可分为以下两方面:第一是生产过程控制方面,即:改变反应装置、技术工艺或反应原料;第二是末端处理,即:采用物理或化学的方法对产生的有机废气进行去除或回收。虽然第一种方法是一种高效的有机气体的控制方法,但是反应装置或反应工艺的改变往往受到各种条件的制约,使得第一种方法的应用受到很大的限制。因此目前各国研究较多和普遍采用的有机废气的控制技术多以第二个方面为
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主。目前国内外有机废气的净化技术主要以吸附剂吸附+蒸汽或氮气脱附冷凝回收、冷凝回收、吸附剂吸附浓缩+催化燃烧、催化燃烧、直接焚烧及生物降解为主,具体说明如下:
2.1、吸附剂吸附回收法
吸附剂吸附回收法的原理是利用吸附剂(活性炭、活性炭纤维或其它吸附剂) 的多孔结构,将废气中的挥发性有机物捕获。将含挥发性有机废气通过吸附床,其中的挥发性有机物被吸附剂吸附,废气得到净化,从而排入大气。当吸附剂吸附达到饱和后, 对饱和的吸附剂进行脱附再生;通入水蒸气或氮气加热吸附剂,挥发性有机物被吹脱放出,并与水蒸汽或氮气形成蒸汽混合物或氮气混合物, 一起离开吸附床。用冷凝器冷却这些混合物, 使混合物冷凝为液体。若挥发性有机物为水溶性的, 则用精馏将液体混合物提纯;若为水不溶性, 则用沉析器直接回收挥发性有机物。吸附法的缺点是处理设备庞大,流程复杂,运行费用较高,回收的有机物纯度不高。此方法适用于单一组分、低分子量、常温的有机废气。
2.2、冷凝回收法
冷凝回收法是最简单的回收技术,其原理将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度,使有机物冷凝变成液滴,从废气中分离出来,直接回收。但这种情况下,离开冷凝器的排放气中仍含有相当高浓度的挥发性有机物,不能满足环境排放标准。要获得高的回收率,系统需要很高的压力和很低的温度,运行费用显著地增加。此方法主要用于高沸点、高浓度、高温及单一组分有机物回收。
2.3、吸附剂吸附浓缩+催化燃烧法
吸附剂吸附浓缩+催化燃烧法的原理是利用吸附剂(活性炭、活性炭纤维或分子筛) 的多孔结构,将废气中的挥发性有机物捕获。将含挥发性有机废气通过吸附床,其中的挥发性有机物被吸附剂吸附,废气得到净化,从而排入大气。当吸附剂达到饱和后, 对饱和的吸附剂进行脱附再生;通入热空气加热吸附剂,挥发性有机物被吹脱放出,并与热空气一起离开吸附床进入催化燃烧床,在催化燃烧床内,有机物被分解为二氧化碳和
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水,并释放出大量的热量,该热量通过催化燃烧床内的热交换器一部分再用来加热脱附出的高浓度废气,另外一部分加热室外来的空气作为吸附剂脱附气体使用,再生处理系统靠废气中的有机物作能源,再无需外加能源基础上使再生过程达到平衡循环,极大地减少能耗,但此热量只能维持正常的再生和催化燃烧所需的能量。此方法适用于常温、大风量、低浓度、低分子量的有机废气。
2.4、催化燃烧法
催化燃烧的原理是将有机废气加热到一定温度下(250-350℃),在催化剂的作用下将有机物完全氧化分解,生成二氧化碳和水,并释放出大量的热量。此热量经过回收用于维持后续的反应,此方法其去除效率可达99%以上。对于热量的回收方式,此方法又可以分为直接催化燃烧法和蓄热式催化燃烧法,直接催化燃烧法由于热回收效率低(40%左右),为了保证反应连续进行,在不需要外部热源的基础上必须要求有机废气的浓度要很高。然而蓄热式催化燃烧法由于有较高的热回收效率(90%以上),只要有一定浓度(1500mg/m3以上)的有机废气,就可以维持反应的连续进行,同时还可以提供多余的热量为生产服务。根据以上说明,直接催化燃烧法适用于高温、高浓度及稳定排放的有机废气处理,蓄热式催化燃烧法适用于任何温度的中高浓度的有机废气处理。
2.5、直接焚烧法
直接焚烧法的原理是将有机废气加热到一定温度下(800℃左右),将有机物完全氧化分解,生成二氧化碳和水,并释放出大量的热量。此热量经过回收用于辅助后续的反应,此方法其去除效率可达99%以上,但此方法会产生氮氧化物,有二次污染。对于热量的回收方式,也可以分为直接焚烧法和蓄热焚烧法。此方法适用于高温、高浓度的有机废气处理。
2.6、生物降解法
生物降解法的原理是将有机废气由气相转变为液相,再利用微生物将液相中的有机物分解为无害的物质,从而达到净化废气的目的,此方法主要应用于除臭、除异味等废气浓度很低的场合。
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2.7、低温等离子体法
低温等离子体也被称为物质存在的第四态,别于传统的固态、液态、气态,在气体的外部提供一个强大的电场,当气体被击穿,就会产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体,这种混合体中正离子和负离子的电荷相等,整个系统呈现中性,所以被称为等离子体。当放电过程中电子温度很高,但重粒子温度很低时,整个体系呈现低温状态,所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。此方法主要应用于除臭、除异味等废气浓度很低的场合。
2.8、光催化法
光催化法是在特定电磁波的紫外光照射下,产生氧化力极强的自由基,当空气旋流进入滤网,即进入光催化反应腔时,这些自由基可分解与毒有害的有机物直接进行化学反应,氧化、分解为无污染的水和二氧化碳等。此方法主要应用于除臭、除异味等废气浓度很低的场合。
3、车间喷漆废气处理工艺的确定
根据以上各种废气处理工艺的说明,结合喷漆废气的特点(常温、大风量、低浓度的有机废气),采用吸附剂吸附浓缩+蓄热式催化燃烧法处理废气。该工艺具有处理效率高、操作维护简单、运行成本低等特点。综合考虑安全性能、处理效果、运行费用及初次投资等方面,现选择蜂窝活性炭作为吸附剂,具体工艺流程如下:
喷漆废气→水帘柜→原有风机及管道→新的汇总管道→干式漆雾过滤器→活性炭吸附床(含高效过滤层)→系统风机→烟囱达标排放
↓
蓄热式催化燃烧装置(独立设置)
★ 红色部分为我司设计范围及工程内容,甲方需把现有排放口的废气通过管路汇总到我司的废气处理系统中。
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喷漆废气活性炭吸附及催化燃烧处理工程设计方案
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