1.1項目廢氣產生的特征

客戶公司位于廣西，需對噴涂廢氣進行進一步處理。廢氣中污染物主要為乙酸乙酯、二甲苯等揮發性有機物等有機組分。

1.2設計排放標準

根據企業所處位置和當地環保管理部門的要求，有機廢氣執行《GB16297-1996 大氣污染排放標準》和《四川省固定污染源大氣揮發性有機物排放標準》（DB51/2377-2017）Ⅱ時段二級標準，總VOC排放濃度不得超過60mg/m³。

表1.1大氣污染物排放標準排放限值

1.3設計依據 

    （1）《中華人民共和國環境保護法》

        （2）《中華人民共和國大氣污染防治法》

        （3）《大氣污染物綜合排放標準》 （GB16293-1996）

        （4）《大氣污染防治行動計劃》 （2013年9月）

        （5）《催化燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》 （HJ2027-2013)

        （6）《環境工程設計手冊?廢氣污染控制卷》

        （7）《三廢處理工程技術手冊?廢氣卷》

        （8）《固定源廢氣檢測技術規范》 （HJ/T397-2007)

        （9）《建筑結構荷載規范》 （GB5009-2001）

        （10）《工業與民用供配電系統設計規范》 （GB50052-95）

        （11）《化學工業爐設計規定》 （HG/T-20541-2006）

        （12）《化學工業爐耐火纖維襯材料設計技術條件》 （HG/T-20642-1998）

        （13）《吸附法工業廢氣治理工程技術規范》 （HJ2026-2013）

        （14）《環境保護產品技術要求工業廢氣吸附凈化裝置》 （HJ/T386-2007）

        （15）《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》（GB/T16157-1996）

        （16）業主提供的設計條件及要求

        （17）我公司多項對同類廢氣的處理經驗

1.4設計范圍及分工交接

  本項目的設計范圍為：我方提供主要設備（過濾裝置、活性炭吸附箱、催化燃燒設備、設備間連接管道以及控制柜）的供貨及安裝調試，以及所需場地的改造及土建及相關改造項目。

1.5 設計原則

 （1）嚴格執行國家及地方的環境保護法律法規，按規定的排放標準，使處理后的廢氣各項指標達到且優于標準值；

 （2）根據該公司的產品結構及生產廢氣特征，結合已有的工程實例，在確保尾氣達標的前提下，盡可能采用簡單、成熟、可靠、處理效率高的處理工藝，達到功能可靠、經濟合理、管理方便；

 （3）工藝設計應根據企業的具體情況及發展規劃，結合現場調研，優先考慮惡臭、有毒化學品的防治，提出綜合整治技術路線，確保達標排放；

 （4）設備選型具有較大的靈活性和調節余地，選用優質、低能耗的國產設備，設置必要的自控系統，便于操作管理、維修，節省動力消耗及運行費用；

 （5）提高有機廢氣的收集效率，確保揮發性有機廢氣全部經處理后達標排放。

第二章  設計參數

2.1廢氣排放風量

 鋁材噴涂及烘干產生的潤滑油廢氣排放風量及濃度

工藝段		風量（m3/h）	濃度（mg/m3）	備注
1	鋁材噴涂廢氣	15000	200~300	乙酸乙酯、二甲苯等以及其他VOCs

2.2廢氣排放成分

本項目中所產生的有機廢氣主要是乙酸乙酯、二甲苯為主。根據業主提供資料顯示，主要污染物平均濃度范圍如下：

表2.2  VOCs主要污染物成份濃度

2.3廢氣成分基本性質

表2.3  廢氣成分性質

 

第三章  廢氣處理設備設計方案

3.1工藝選擇說明

 有機廢氣的處理工藝主要有以下幾種：高溫焚燒技術、生物氧化技術、低溫等離子體技術、活性炭吸附技術。

表3.1  廢氣處理工藝比較

      3.2處理工藝選擇說明

       3.2.1 本項目治理方案

根據我公司長期治理有機廢氣的經驗，我們建議采用活性炭吸附濃縮-催化燃燒技術進行治理。

噴涂廢氣的主要污染物為烷烴，該類污染物具有性質穩定、沸點高、不溶于水等特點，考慮到廢氣的處理成本以及企業后期的運行費用，采用活性炭吸附濃縮+催化燃燒工藝進行處理符合有機廢氣治理行業規范，能夠使凈化后廢氣排放達到相關行業排放標準。噴涂排出的尾氣中含一定量樹脂，屬于粘性物質，所以在廢氣進入活性炭吸附裝置前必須要進行預處理，在活性炭吸附工藝前段采用“”噴淋+干式過濾“”裝置去除廢氣中的顆粒物以及樹脂等。

根據設備運行總風量、總功率以及現場安裝要求，廢氣治理設施設計為兩套：活性炭吸附濃縮+催化燃燒工藝，活性炭箱體兩臺，一用一備，每臺吸附箱體風量為15000m³/h，每套催化燃燒脫附系統風量為2000 m³/h。

表3.2  活性炭吸附濃縮+催化燃燒系統參數

3.3廢氣處理工藝流程

       3.3.2 工藝流程說明

本裝置是采用活性炭吸附濃縮→脫附再生→催化燃燒的工藝流程而設計的，采取多氣路工作方式。其工作流程是：將廢氣匯總后經活性炭吸附器吸附，吸附后的尾氣高空排放?；钚蕴慨斂爝_到飽和時停止吸附操作，然后用催化燃燒以后的熱空氣流將有機物從活性炭上脫附下來使其再生。在解吸脫附時，本吸附箱停止工作。脫附后的有機物已被濃縮(濃度較原來提高幾十倍，達2000ppm以上)，并送催化燃燒器催化為CO₂與H₂O排出。該系統采用一套2000m3/h催化燃燒裝置，催化燃燒裝置能夠使溫度氣體直接進入到活性炭吸附床進行脫附。每臺活性炭床脫附時間為4h，在線脫附8小時系統即可完成脫附。

        本裝置的工作原理是利用微孔活性物質對溶劑分子或分子團的吸附力，當廢氣通過吸附介質時，其中的有機溶劑即被阻留下來，從而使有機廢氣得到凈化處理，又根據分子熱運動理論，從外界加給吸附體系熱能，提高被吸附分子或分子團的熱運動能量，當分子熱動力足以克服吸附力時，有機溶劑分子便從吸附體系中爭脫出來，從而使吸附介質得到再生，同時有機廢氣得到濃縮。

當某個吸附器吸附飽和需要脫附再生時，有PLC程序自動切換到脫附工作狀態。脫附結束，該吸附箱重新回到吸附工作狀態，這樣，可以保證由于生產需要的連續性。

我司針對貴方工況采取以下安全保障措施：

1、嚴格控制脫附溫度，吸附床溫度控制在85℃左右，采用多組熱電阻對脫附溫度和吸附床溫度進行實時監測，溫度過高通入冷卻風進行稀釋。

2、延長脫附時間，保證脫附效果。

3、接入氮氣管道，脫附前對管道進行吹掃，降低含氧量。

4、嚴格控制吸附時間，降低廢氣吸附量，保證脫附廢氣濃度在爆炸下限25%以下，催化燃燒裝置前后安裝阻火器。

5、吸附床安裝應急噴淋裝置，萬一吸附床著火，水噴淋滅火。

6、由于廢氣中有高沸點物質，計劃吸附200h后用高溫空氣對活性炭進行脫附再生一次，提高活性炭使用壽命，高溫脫附全程需要人工操作監控，降低安全風險，也可以將吸附飽和后的活性炭拉到別的事業部的氮氣脫附基站進行脫附再生。

3.4主要設備說明

 設備系統主要由干式過濾、活性碳吸附濃縮系統、催化燃燒再生系統、電氣控制系統及連接管道（閥門）等幾大系統組成。

        3.4.1 噴淋塔

噴涂廢氣采用旋流洗滌塔進行漆霧預處理。洗滌塔原理：含漆霧廢氣進入噴淋處理設備進行處理，含塵廢氣在風機的作用下從廢氣凈化器底部沿噴淋塔切線進入，在旋流板的作用下，氣流在凈化器內作旋轉上升運動，噴淋液在經過水泵的加壓從螺旋噴頭噴射出來，與氣流在凈化塔內的填料表面充分混合、接觸，廢氣中的原子灰粉塵物質與噴淋液中的充分接觸而溶解于水中被去除，經過反應后的氣流繼續上升，在凈化器頂部旋流板和填料的作用下處理后氣液分離，液體被截留在填料和旋流板的表面最終匯流到凈化器底部，通過水路流回循環水池，經過沉淀、過濾后重新循環使用，經過使用一段時間后將循環水池內的水定期更換。

（1）廢氣凈化塔適用范圍廣：化工、輕工、印染、醫藥、鋼鐵、機械、電子、儀表、電鍍等工業部門生產過程中排放的有機廢氣、硫酸、硝酸、 鹽酸、 氫氟酸等尾氣及硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、碳氧化化物（CO、CO2）、氰化物（HCN）等酸性氣體，采用工業廢氣凈化設備，都可得到滿意的效果。

（2）廢氣凈化效率高：酸（堿）霧廢氣凈化塔采用二級逆向噴淋，填料比表面積大，由試驗研究確定的氣比保證了性能穩定，對各種濃度的酸性（或堿性）廢氣凈化效率均可達85%~95%。

（3）廢氣處理塔阻力低：在保證足夠氣液接觸面積基礎上，工業廢氣凈化塔選用空氣動力特性最佳的填料品種及結構形式，使設備阻力在額定風量下不超過40毫米水柱，是國內各種填料吸收塔中阻力最低的一種。這對于配用耐腐蝕低壓通風機極為有利。

（4）廢氣處理塔占地面積?。汗I廢氣凈化處理塔采用PP、FRP等材質，將塔體、吸收液槽、循環泵、吸收液管道系統組合成一套完整的工業廢氣處理設備，結構緊湊，便于現場安裝及操作管理，占地面積小，無論對新建工程還是技改項目都可適應。

 

 

        3.4.2 干式過濾裝置

  干式過濾器采用三級過濾設計，分為粗效過濾、中效過濾、高效過濾。

  ①初效過濾器

   用于廢氣的初級過濾；氣流均勻性高；Sus304不銹鋼絲網，可重復利用。該過濾氣能夠起到均風和水蒸氣液化的效果。

技術參數

        ②中效過濾器

  用于噴漆漆霧、印刷和復合車間油霧、粒徑較小的顆粒物過濾；合理的遞增密度結構；纖維結構強度高，彈性好；阻力小，容塵量大。

技術參數

        ③高效過濾器

 用于漆霧、印刷車間油墨、粘附劑、灰塵過濾；合理的遞增密度結構；纖維結構強度高，彈性好；阻力小，容塵量大。

        3.4.3 活性碳吸附系統

  ① 吸附床采用方箱形式，由碳鋼材料制作。
  ② 由于吸附床內活性碳脫附再生時有高溫，所以吸附床采用50mm硅酸鋁纖維板隔熱結構。
  ③吸附床風速設計為0.8~1.2m/s。

        （1） 活性碳的選擇
         ① 活性碳選用耐水型蜂窩活性炭。
         ② 蜂窩活性碳比表面積大，吸附能力強。
         ③ 蜂窩活性碳流體阻力小，再生效果好。

    （2）活性碳的使用參數

     本項目采用的耐水型蜂窩活性炭物理性能如下。

表 3.1　蜂窩狀活性炭的物理性能

催化燃燒系統采用模塊化設計，工藝設計處理流程為板式熱交換器+加熱室+催化反應室。催化燃燒裝置由內膽和外殼組成，內外殼間填滿隔熱材料保證爐體外壁溫度在60℃以下，以防燙傷操作人員和節約能源。內膽由碳鋼材料制作，外殼由保溫材料制作。催化室內的催化劑選用蜂窩型催化劑，載體三氧化二鋁、堇青石，外表涂層鉑、鈀和銠。廢氣進入催化室先經過換熱器升溫，后經過加熱室加熱，催化燃燒后的熱量再經過換熱器儲存熱量，達到節能目的。

（1）催化燃燒凈化VOCs機理

催化燃燒是典型的氣-固相催化反應，其實質是活性氧參與的深度氧化作用。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低活化能，同時催化劑表面具有吸附作用，使反應物分子富集于表面提高了反應速率，加快了反應的進行。借助催化劑可使有機廢氣在較低的起燃溫度條件下，發生無焰燃燒，并氧化分解為CO₂和H₂O，同時放出大量熱能。

(1)板式換熱器

 板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種高效換熱器。各種板片之間形成薄矩形通道，通過板片進行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽進行熱交換的理想設備。它具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、占地面積小、應用廣泛、使用壽命長等特點。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數比管式換熱器高3-5倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達90%以上。

 板式換熱器板片緊密排列，與其他換熱器類型相比，板式換熱器的占地面積和占用空間較少，面積相同換熱量的板式換熱器僅為管殼式換熱器的1/5。其換熱系數在3000～4500kcal/m²·°C·h，比管殼式換熱器的熱效率高3~5倍。板式換熱器靠夾緊螺栓將夾固板板片夾緊，因此拆裝方便，隨時可以打開清洗，同時由于板面光潔，湍流程度高，不易結垢。不串液，板式換熱器密封槽設置泄液液道，各種介質不會串通，即使出現泄露，介質總是向外排出。

(2)加熱室及催化劑

 加熱室采用U型加熱管排列加熱，該加熱方式具有無污染、運行穩定的特點，由電控系統自動控制，當廢氣溫度低于一定溫度時（可設定）加熱器自動加熱給廢氣加熱，當廢氣溫度高于一定溫度時（可設定）燃燒器斷開電源以節約電能及達到安全運行。

 堇青石蜂窩瓷體作為第一載體，γ-Al₂O₃和稀土材料為第二載體，以貴金屬Pd、Pt、Rh等為主要活性組分，是一種新型高效的有機廢氣凈化催化劑。具有流動阻力低、反應起始溫度低、活性高、空速適應范圍寬的特點，其形狀為方形蜂窩體，外形尺寸是100mm×100mm×50mm（長、寬、高），200目方形孔，孔密度32個/cm²，堆密度是600-700kg/m³，貴金Pd、Pt涂層厚度約100μm，最佳使用溫度是280-650℃，按正常操作要求使用，壽命一般為2～3年。

(3)催化燃燒系統處理有機廢氣的優勢

① 該系統具有操作費用低，不需要消耗大量電能或燃氣，節省運行成本；

② 不產生氮氧化物(NO_x)等二次污染物；

③ 投資低；

④ 全自動控制，即開即用；

⑤ 耐沖擊負荷，不易被污染物濃度及溫度變化影響；

⑥ 高效的熱量回收率，熱回收效率≥60%等優點。

        3.4.5 電氣控制系統

    （1）電氣控制系統功能

 ①活性炭吸附及催化氧化爐CTO電控系統采用西門子PLC控制，PLC采用西門子200/三菱系列，觸摸屏采用10″威綸通/西門子產品，PLC控制系統實現對活性炭吸附床及催化氧化設備、加熱功率高低、煙氣出口風門控制、風機、爐內溫度、壓力、風向切換閥信號聯鎖控制等，并對重要運行參數集中監測或控制。實現數據檢測，數據存儲，動態畫面顯示等實現監視的功能，對于運行事故能預先自動判斷、準確地反映出故障狀態、故障時間、及相關信息并及時報警，故障代碼以文本形式顯示。

 ②電控系統具有手動和自動控制功能。手動控制時各項設備可獨立啟動；自動控制時各項設備自動按程序啟動。手動控制模式：將控制柜上的自動按鈕切換至手動模式時，可在觸摸屏上啟動及停止任何設備或電器。當觸摸屏發生故障時，備用操作部分可提供下位機PLC 自動運行功能，當PLC 發生故障時，還可提供手動按鈕操作功能，而不影響整個工藝過程控制和檢測。自動模式：將控制柜上的自動按鈕切換至自動模式時，設備的運行完全由各PLC 根據廢氣處理工況及生產要求來完成對設備的運行或開/關控制，而不需要人工干預。

③各控制回路均設有空氣開關、熔斷保險、熱繼電器等保護系統，確保系統安全運行。

④ 風機電機均有短路和過載保護裝置，確保和延長電機使用壽命。

⑤電纜比較集中的主干線采用電纜橋架架空敷設或電管敷設，接近用電設備80CM 以內采用軟管連接。

⑥所有電氣設備、非金屬外殼均應可靠接地，所有進出建筑的的工藝管道在入戶處應與本裝置接地系統相聯，接地電阻小于10Ω。

⑦系統能在電子噪聲、射頻干擾及振動等環境中連續運行，且不降低系統的性能。

⑧機箱設備外殼等級將嚴格按照IEC529 標準執行。室內地面上設備等級IP54，PLC 主機柜考慮防塵通風。

    （2）通風管道（閥門）

 ① 所有連接管道均選用碳鋼板制作。
  ② 所有管道的管內流速控制在10-15m/s。
  ③ 以上吸附床的吸附進（出）風閥和再生進（出）閥門均采用氣動閥門。電磁閥采用臺灣亞德客品牌。

    （3） 風機

 ①每個噴漆房均配置風機，但是考慮到增加了廢氣處理裝置，阻力增加，故需在末端增加一補償風機。

 ②吸附風機選用防爆風機，風壓選擇2500~3000Pa，風機運行有效載荷按80%進行選型。

 ③補冷風機的作用是在脫附工作時，防止脫附溫度過高造成活性炭燃燒的安全防護措施，通過補充冷風降低脫附空氣的溫度，有溫控儀隨時監控脫附溫度。補風風機風量為：1000m3/h，電機1.5kW。

    3.5催化燃燒設備安全措施

由于該系統中的廢氣是易燃易爆氣體且催化燃燒裝置脫附再生時有高溫氣體產生,為了確保設備安全運行，除了加強安全教育，制定安全操作規程和安全管理制度外，特采取以下措施：

①各設備要人員操作的凌空處均設置保護欄桿。

 ②電器均嚴格執行有關規范中有關防雷、接地安全措施和防范各種事故的保護措施。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。

③設備進口對廢氣濃度監控，根據《催化燃燒法工藝有機廢氣治理工程技術規范》HJ2027-2013的要求，進入催化氧化裝置的廢氣中的VOCs濃度應低于其爆炸下限的25%，本項目處理系統按照此標準來設計系統的VOCs濃度檢測安全連鎖?；钚蕴课酱?、進口管道和催化燃燒裝置設置阻火器和泄壓裝置。

④活性炭吸附床和催化燃燒裝置連接管道中設置阻火器：如果氣體溫度高于280℃時，阻火器中保險片會融化，隨即阻火器會自動關閉，阻止高溫氣體進入活性炭吸附床，確保安全運行。

 ⑤設置補冷閥控制溫度：當活性炭吸附床內的溫度高于設定值時，補冷閥會自動啟動，補充冷風，降低吸附床內溫度，確保安全運行。

 ⑥活性碳吸附箱和催化燃燒裝置分別設置超溫自動聲光報警、斷電和補風降溫裝置。

 ⑦高溫設備及管道采取隔熱保溫措施。

 ⑧吸附床溫度采用多點溫控，脫附氣溫度控制在120℃內，活性炭溫度控制小于85℃。

 ⑨閥門、溫控、風機發生異常時，傳感器和數據自動分析，控制系統會根據情況采取相應措施避免安全事故發生。

第四章  活性炭吸附濃縮+催化燃燒系統設計技術參數

        4.1活性炭吸附+催化燃燒系統技術參數及配置

表4.1活性炭吸附濃縮+催化燃燒系統技術參數

 

4.2裝機功率和能耗估算

        4.2.1 裝機功率

表4.3 裝機功率表

一套15000m³/h系統最大裝機總容量：84kW。

 

    說明：

         以上成本核算為滿負荷運行時的最大成本。本方案設計可單套獨立運行。如單線運行時，系統的運行成本可降低。

第五章  項目工程

5.1工程范圍

編號	工作內容	范圍
		甲方	乙方	備注
一	設計階段
1	尾氣參數及處理要求	√
2	設備擺放位置空間	√
3	工程界限界定	√	√	甲乙雙方公用約定
4	公用工程條件(電力、水、壓縮空氣等)	√
5	特殊相關要求	√
6	技術方案及工藝流程	√	√
二	項目實施階段
1	合同及技術協議確認	√	√
2	工藝流程圖及流程說明 (PID)		√	甲乙雙方簽字認可
3	設備整體布局圖		√	合同簽訂后 15 日內
4	設備地基基礎施工	√
5	公用工程配套內容施工	√