噴漆廢氣處理方法

1、精心整理噴漆廢氣處理設計方案1.概述噴漆車間在生產過程中排放出大量的涂層烘干廢氣，廢氣中含有較高濃度的甲苯。該廢氣若不經處理直接排入大氣，不僅會污染周圍的環(huán)境，而且導致了極大的原物料消耗，同時對企業(yè)的形象也會造成一定的影響，為此，必須進行處理。杭州一達環(huán)保技術咨詢有限公司根據現場調查和研究分析，就涂層廢氣中的甲苯治理和回收工藝制定可行性方案，以供企業(yè)和環(huán)保管理部門參考，為今后工程的正式實施提供準備。2.設計依據2.1 廢氣中所含污染物種類、濃度及溫度污染物種類：甲苯污染物排放量：甲苯為270kg/h，廢氣排放量為33000m3/h烘箱出口溫度：7080通過計算可得甲苯濃度為：8182mg/m3

2、，故屬于高濃度高風量型。2.2設計規(guī)模廢氣處理量：33000m3/h；甲苯排放量為270kg/h（最大值）備注：本方案按最大值設計。2.3設計范圍從車間排氣管匯合后出口開始，經裝置入口至排風機出口之間，所有工藝設備、連接管道、管件、閥門、風機、電氣裝置、自動控制設備等。2.4處理后氣體排放濃度廢氣排放標準應執(zhí)行GB16297-1996大氣污染物綜合排放標準中的二級標準，具體見表1。表1GB16297-1996中甲苯的二級排放標準序號污染物最高允許排放濃度，mg/m3最高允許排放速率，kg/h排氣筒高度，m二級標準1甲苯40153.1205.230182.5設計參考資料以及法規(guī)標準涂裝作業(yè)安全規(guī)

3、程涂漆工藝通風凈化GB6515-86國家標準局1986通風除塵技術工業(yè)通風環(huán)保設備材料手冊建設項目環(huán)境保護管理條例中華人民共和國國務院令第253號19982.6控制系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器(PLC)系統(tǒng)的自動控制，以實現治理系統(tǒng)的操作最優(yōu)化，降低運行費用，增加設備運行的可靠性。3.工藝設計3.1設計原則1.嚴格執(zhí)行國家環(huán)境保護有關法規(guī)，按規(guī)定的排放標準，使處理后的廢氣各項指標達到且優(yōu)于標準指標。2.采用先進、合理、成熟、可靠的處理工藝，并具有顯著的環(huán)境效益、社會效益和經濟效益。3.工藝設計與設備選型能夠在生產運行過程中具有較大的靈活性和調節(jié)余地，確保達標排放。4.在運行過程中，便于操作管理、便

4、于維修、節(jié)省動力消耗和運行費用。3.2廢氣處理方法選擇目前，有機廢氣處理主要有以下幾種方法：（1） 燃燒法包括高溫燃燒和催化燃燒，前者需要附加燃料燃燒，因此，使用該法時要考慮回收利用熱能；催化燃燒能耗低，但在工作初期，需用電加熱將廢氣加熱到起燃溫度，故對于頻繁開停車的場合不合適?？紤]到高溫燃燒法回收的熱量超過生產所需的熱能，故并不合適。而直接采用催化燃燒投資太大。（2）吸收法即采用適當的吸收劑（如柴油、煤油、水等介質）在吸收塔內進行吸收，吸收到一定濃度后進行溶劑與吸收液的分離，溶劑回收，吸收液重新使用或另行處理，采用這種方法的關鍵是吸收劑的選擇。由于溶劑與吸收劑的分離較為困難，因此其應用受到了

5、一定的限制。（3）活性炭吸附法采用多孔活性炭或活性炭纖維吸附有機廢氣，飽和后用低壓蒸汽再生，再生時排出溶劑廢氣經冷凝、水分離后回收溶劑，適用于不連續(xù)的處理過程，特別對低濃度有機廢氣中的溶劑回收有很好的效果。（4）冷凝法主要利用冷介質對高溫有機廢氣蒸汽進行處理，可有效回收溶劑。處理效果的好壞與冷媒的溫度有關，處理效率較其他方法相對較低，適用高濃度廢氣的處理。根據本項目情況，采用冷凝活性炭吸附法較好。將這兩種方法聯用回收烘干廢氣中的甲苯，綜合了冷凝法適用于高濃度廢氣處理和活性炭吸附法處理效果好的優(yōu)勢，又可以通過前期冷凝降低甲苯濃度，減少活性炭吸附負荷，延長活性炭再生周期，能夠兼顧回收率和處理成本。

6、3.3系統(tǒng)工藝流程根據該廠的實際情況，要提高甲苯的回收效率，需加強以下兩方面的工作：一是烘干廢氣的收集，盡可能將甲苯收集到溶劑回收裝置中；二是對收集的廢氣采用適當的方法進行處理與回收。工藝流程如圖3-1所示：烘干廢氣風機引風機集氣罩列管式冷凝器1溶劑水分離器甲苯貯槽2冷卻水貯槽水槽過濾阻火器活性炭吸附器尾氣排放低壓蒸汽鍋爐房列管式冷凝器2冷凝水回收槽甲苯貯槽1圖3-1系統(tǒng)工藝流程圖工藝流程說明：由于烘箱出口廢氣中甲苯濃度較高，因此統(tǒng)一收集后先通過一組過濾阻火器，去除尾氣中的固體雜質，然后進入列管式冷凝器，將氣態(tài)甲苯冷凝為液體。經冷凝，溫度冷卻至24以下。由于甲苯沸點約為110，因此可回收大部分

7、甲苯。經冷凝的廢氣由引風機導入活性炭吸附器，進行活性炭吸附處理。吸附器共設兩組，交替使用。飽和后的活性炭采用低壓蒸汽再生，再生出的氣相返回到冷凝器進行溶劑回收。回收的溶劑經水分離器分離后回用。4.工藝系統(tǒng)說明4.1概述本工藝系統(tǒng)可分為如下3個系統(tǒng)：廢氣收集系統(tǒng)，廢氣凈化處理系統(tǒng)，排風系統(tǒng)。廢氣收集系統(tǒng)主要包括局部排風罩，風量調節(jié)閥，管道。廢氣凈化處理系統(tǒng)主要包括除塵器，冷凝器，活性炭吸附裝置。排風系統(tǒng)主要包括排風機，風量調節(jié)閥和煙囪。4.2主要工藝設備功能簡述1.除塵器主要作用：主要是為了除去有機廢氣中的漆霧粒子，避免漆霧粒子粘在吸附床內的活性碳纖維材料上，影響有害氣體吸附效果。其次是為了防止

8、生產設備出現著火事故時影響凈化設備。2.冷凝器冷凝器_1的作用是將有機廢氣中的氣態(tài)甲苯冷凝為液體，從而降低廢氣中甲苯含量，提高活性炭吸附處理效率，同時回收部分甲苯。冷凝器_2的作用是將脫附所得甲苯和水蒸氣冷凝為液體，回收脫附所得甲苯。3.活性炭吸附裝置活性炭吸附裝置是凈化裝置重要組成部分，設置目的是利用吸附法截留廢氣中的有機物進一步凈化廢氣，并利用低壓蒸汽吹脫及冷凝等手段回收部分甲苯。5.主要設備設計5.1主要設計參數主要設計參數及要求的處理效果見表5-1。表5-1主要設計參數及要求處理效果生產工藝風量（m3/h）甲苯入口濃度(mg/m3)處理后濃度(mg/m3)回收（kg/h）回收效率(%)

9、列管式冷凝器330008182904244.990.7活性炭吸附器9044024.095.65.2主要設備1.除塵器（方案一）根據廢氣性質和氣量，本項目選用XCX型旋風除塵器，規(guī)格為1300mm四管。XCX型旋風除塵器除了有長錐體結構外在排氣管內還設有弧形減阻器以降低除塵器的阻力系數。具體參數如下：進口風速：24m/s；風量：33700m3/h；壓力損失：1039Pa；除塵效率：可除去5m以上的粉塵，效率9599。（方案二）根據廢氣性質和氣量，本項目選用SJ型高精密度金屬微孔過濾器十一臺（十臺使用，一臺清洗備用）。此空氣過濾器采用由金屬及合金粉末燒結制成的微空金屬材質，具有耐高溫、耐腐蝕、孔徑

10、分布均勻、透氣性好、機械強度高、可清洗再生、可焊接及機械加工等優(yōu)良特性。SJ型高精密度金屬微孔過濾器的具體參數如下：DN250mm；進口風速：20m/s；風量：3530m3/h；殼體材料：SUS304L；濾芯材料：金屬粉末燒結管；過濾精度：0.5120m；工作壓力：0.61.6Mpa。2. 阻火器根據廢氣性質和氣量，本項目選用ZHQ型管道防爆波N阻火器十臺，其具體參數為：DN250mm；進口風速：20m/s；殼體材質：碳鋼；芯件材質：不銹鋼波N帶。3.列管式冷凝器_1根據廢氣性質和氣量，本項目選用固定板式換熱器對廢氣進行冷凝以回收部分甲苯。為了便于排出冷凝液，且考慮到經除塵后廢氣相對清潔，流動

11、路徑按廢氣走管間（即殼程）、冷卻水走管內考慮。另外，為了達到一定的回收效率，且兼顧冷卻水成本，確定冷卻水進口溫度為常溫20，出口溫度為23。烘干廢氣進口溫度為80，經冷凝后降低到24以下。具體計算如下：（1）已知條件：烘干廢氣風量33000m3/h，進氣溫度80，甲苯濃度為8182mg/m3，流量為270kg/h出口溫度為24，冷卻水進水溫度20，出口溫度23。（2） 甲苯回收率計算甲苯的Antoine常數為A=16.0137,B=3096.52,C=53.67。由Antoine方程（p為溫度T時的飽和蒸汽壓，mmHg）80時p291.21mmHg；24時p27.00mmHg因此，80降溫至2

12、4的回收率為90.7所以，至24時甲苯冷凝量為270×90.7%=244.90kg/h，剩余流量為270244.925.1kg/h。24時總廢氣體積約為，冷凝處理后廢氣中殘留甲苯濃度為（3）計算換熱器的面積A80時甲苯質量流量為270kg/h，則每小時排出的甲苯體積V為又廢氣總體積流量為33000m3/h，廢氣平均分子量約為28。80時廢氣質量流量kg/h廢氣中空氣的質量流量為3190827031638kg/h。廢氣從80(T1)降至24(T2)，冷水從20(t1)升高至23(t2)。熱負荷Q1甲苯降溫傳熱量空氣降溫傳熱量270×1.7×(80-24)+31638

13、×1.005×(80-24)1.8×106kJ/h冷卻水用量W143t/h先按單殼程考慮：對數平均溫差19.95K根據R、P的值查溫度校正系數圖可得，溫差修正系數0.89>0.8，可見用單殼程合適，因此有效溫差17.8K假定換熱器總傳熱系數為，則所需傳熱面積為:216m2（4）主要工藝及結構基本參數的計算選用25×2.5mm鋼管，材質20號鋼。取管內冷卻水的流速為0.5m/s，則管數253根管長l10.9m因此，取管程數為2，管長為6m，總管數為253×2506根。殼體的公稱直徑DN800mm，公稱壓力為10kgf/cm2。采用正三角形排

14、列換熱管，管子與管板采用焊接法連接。綜上，列管式冷凝器_1的主要參數是：選用6m長的25×2.5mm鋼管（材質20號鋼）共506根；殼體直徑800mm；換熱面積216m2；冷卻水用量為143t/h；甲苯回收率為90.7；廢氣由80降至24，冷卻水由20升至23。3.列管式冷凝器_2根據廢氣性質和氣量，本項目選用固定板式換熱器對甲苯和水蒸氣進行冷凝以回收脫附所得甲苯。為了便于排出冷凝液，流動路徑按甲苯和水蒸氣走管間（即殼程）、冷卻水走管內考慮。另外，為達到一定的回收效率，且兼顧冷卻水成本，確定冷卻水進口溫度為20，出口溫度為25，蒸汽進口溫度為120，經冷凝后降至30以下。具體計算如下

15、：（1）確定所需蒸汽量脫附時甲苯回收率95.6需吹脫甲苯量為25.1×95.624.0kg/h。一般取蒸汽量：吹脫溶劑量（410）：1，確定蒸汽量為150kg/h。（2）冷凝甲苯回收率計算甲苯的Antoine常數為A=16.0137,B=3096.52,C=53.67。由Antoine方程（p為溫度T時的飽和蒸汽壓，mmHg）120時p984.7mmHg；30時p36.67mmHg因此，80降溫至30的回收率為97.3，即甲苯基本上全部冷凝下來。（3）計算換熱器的面積A120時甲苯質量流量為24kg/h，水蒸氣質量流量為150kg/h。蒸汽從120降低至30，冷卻水從20升高至25。

16、熱負荷Q1甲苯降溫傳熱量蒸汽傳熱量蒸汽冷凝潛熱24×1.7×(120-30)+150×4.2×(120-30)150×22320.395×106kJ/h冷卻水用量W18.8t/h先按單殼程考慮：對數平均溫差37.76K18根據R、P的值查溫度校正系數圖可得，溫差修正系數0.93>0.8，可見用單殼程合適，因此有效溫差35K假定換熱器總傳熱系數為，則所需傳熱面積為:9m2（4）主要工藝及結構基本參數的計算選用25×2.5mm鋼管，材質20號鋼。取管內冷卻水的流速為0.5m/s，則管數34根管長l3.4m因此，換熱器管程數

17、為2，管長為2m，總管數34×268根。殼體的公稱直徑DN400mm，公稱壓力為16kgf/cm2。采用正三角形排列換熱管，管子與管板采用焊接法連接。綜上，列管式冷凝器_2的主要參數是：選用2m長的25×2.5mm鋼管（材質20號鋼）共68根；換熱面積9m2；殼體直徑400mm；冷卻水用量為18.8t/h；蒸汽由120降至30，冷卻水由20升至25。4.活性炭吸附裝置及附屬設備（1）根據廢氣性質和氣量，本項目采用低壓蒸汽再生的固定床活性炭吸附系統(tǒng)進一步回收廢氣中的甲苯。廢氣氣量為33000m3/h，溫度24，廢氣中含有904mg/m3的甲苯，要求出口甲苯濃度為40mg/m3

18、，即凈化率達到95.6。（2）活性炭對甲苯的飽和吸附量計算選用某種活性炭的參數如下：堆積密度450kg/m3，5mm，空隙率0.40。甲苯在該活性炭上的吸附等溫線方程為式中：a氣相濃度為時的平衡吸附量，kg/kgAC；氣相中甲苯的濃度，g/m3。由廢氣中甲苯濃度為0.904g/m3可得，活性炭吸附甲苯的靜態(tài)飽和吸附容量a0.330kg/kgAC。（3）固定床吸附器主要參數計算選定吸附器中的氣速為0.4m/s，此時吸附帶長度為0.3m，吸附帶中活性炭的動態(tài)吸附容量按靜態(tài)飽和吸附容量的35計，則吸附帶中活性炭所吸附的甲苯為0.116kg/kg。吸附帶外已經動態(tài)飽和的活性炭吸附容量按靜態(tài)飽和吸附容量

19、的90計，則吸附飽和后活性炭所吸附的甲苯為0.297kg/kg。吸附器直徑為吸附帶內的活性炭量為吸附帶內的活性炭可吸附的甲苯量為吸附工作周期按2天（16h）計，則每一周期的吸附量為吸附帶外所需的活性炭用量為吸附器總高為活性炭總用量為氣流穿過固定床層的壓降估算式為：式中：壓降，Pa；空隙率，m3空隙/m3吸附床；吸附劑顆粒直徑，m；氣體密度，kg/m3；G氣體表現質量通量，；D床深，m；氣體黏度，。30下氣體密度為，黏度為，而，因此經計算可得壓降為理論功率消耗，風機效率以0.70計，則實際功率消耗綜上，選用固定床活性炭吸附器兩臺，交替使用，其主要參數為：活性炭堆積密度450kg/m3，5mm，空

20、隙率0.40；活性炭總用量為7.77m3；吸附器總高0.339m，直徑5.4m；吸附工作周期為2天（16小時）；凈化效率>95.6；實際消耗功率3.876kW。（4）引風機活性炭吸附器組進口總管處配B472型防爆離心通風機一臺，風量Q=33000m3/h，風壓671Pa，電機功率35kw。（5）溶劑水分離器水蒸氣用量為150kg/h（即150m3/h），甲苯為24kg/h（即7m3/h），兩天脫附一次，每次脫附兩個小時，因此確定溶劑水分離器的容積為350m3。在此溶劑水分離器上設置安全排氣管，每兩天排空一次。（6）甲苯貯槽2由于甲苯脫附量為24kg/h（即7m3/h），且兩天脫附一次，每

21、次脫附兩個小時，故兩天有14m3的甲苯產生。因此，可采用直徑為3m，高為2m的儲罐貯藏。在儲罐上要設置安全排氣管。（7）液泵選用一臺50SGB10-8型防爆管道泵將甲苯從溶劑水分離器中分離出來，其主要參數為口徑為50mm，額定流量10m3/h，揚程8m，轉速2900r.p.m，功率為7.5kW。選用兩臺4B15A型離心水泵將冷凝水從溶劑水分離器中分離出來，其主要參數為額定流量86m3/h，揚程8.5m，轉速2900r.p.m，功率為2.78kW。5.3其他1.電氣及自控系統(tǒng)處理系統(tǒng)總裝機容量為36.9kW，由集中安裝的電控柜進行控制。為了提高回收率，降低能耗，設備的運行采用自動化控制。參數設置

22、和監(jiān)控由上位工控機完成，設備運行由PLC控制。PLC安裝在電控柜中，與工控機一起放置于便于操作的防爆隔離控制室中。整個裝置的溫度、壓力及管道靜電等參數均由傳感器采集，傳輸至集中控制室進行自動化控制。2.供汽為降低設備投資，節(jié)約成本，吸附飽和的活性炭再生時使用低壓蒸汽，直接由廠內鍋爐供給。鍋爐出口壓力為0.2Mpa，蒸汽溫度約120。根據工程經驗，蒸汽與吸附的溶劑量之比約為410，需用蒸汽總共150kg/h。供氣周期為2天。3.供水根據兩個列管式冷凝器計算，循環(huán)水用水量為14318.8161.8t/h，即161.8m3/h，由泵輸送至冷凝器循環(huán)使用。冷凝器_1的循環(huán)水泵使用2臺4B15A型離心清

23、水泵，設計參數為Q=72m3/h，H=11m，轉速2900r.p.m，功率為2.87kW。冷凝器_2的循環(huán)水泵使用1臺2B19B型離心清水泵，設計參數為Q=20m3/h，H=10.3m，轉速2900r.p.m，功率為2.41kW。由于揮發(fā)造成損耗，循環(huán)水需定期補充，補充量約8m3/d。5.4主要設備表主要設備見表5-3。表5-3主要設備表序號設備名稱型號或規(guī)格數量功率（kw）備注冷凝系統(tǒng)1除塵器XCX型1300mm四管12阻火器ZHQ型250101.53列管式冷凝器_1單殼程雙管程殼體8001換熱面積216m24列管式冷凝器_2單殼程雙管程殼體4001換熱面積9m25混合溶劑分層器350m31

24、6冷卻水循環(huán)泵_1Q=72m3/h，H=11m22.877冷卻水循環(huán)泵_2Q=20m3/h，H=10.3m12.418冷凝甲苯泵Q=10m3/h，H=8m17.5防爆管道泵9冷凝水泵Q=86m3/h，H=8.5m22.78活性炭吸附系統(tǒng)10引風機Q=33000m3/h135防爆風機11活性炭吸附罐5400*33923.8812溫度測量系統(tǒng)613壓力測量系統(tǒng)914火災報警系統(tǒng)315管道及閥門1套16電控柜1含PLC及強電17上位工控機1其他輔助材料6.勞動定員設備運行每班1人：四班共4人；化驗計量工兼職1名；管理人員兼職1名。合計4人。7.投資估算見表7-1。表7-1投資估算表序號設備名稱主要技

25、術參數數量(臺套)價格(萬元)總價(萬元)備注1除塵器XCX型1300mm177.002阻火器ZHQ型250100.88.003列管式冷凝器_1單殼程雙管程殼體80011.208.00換熱面積216m24列管式冷凝器_2單殼程雙管程殼體40011.205.00換熱面積9m25防爆風機33000m3/h14.801.80消聲器、減振座6活性炭吸附器1400*38002816.00含活性炭及附件7混合溶劑分層器350m311.651.658循環(huán)水泵_172m3/h20.501.009循環(huán)水泵_220m3/h10.500.5010冷凝甲苯泵Q=10m3/h10.60.60用于氣動閥與活性炭再生11冷凝水泵Q=86m3/h20