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东莞石碣镇某橡塑有限公司有机废气治理工程设计方案
时间: 2016-01-29 14:21:27 来源: 点击: 次
东莞石碣镇某橡塑有限公司有机废气治理工程设计方案
施工单位：广东居峰环保科技有限公司
联 系 人：黄生15015364893
一、 项目概况：
贵公司位于东莞市石碣镇。该厂在生产过程印刷和烘烤工序所采用的主要原材料为油漆，有一定量的废气外排，废气的主要成分是挥发的苯及苯系物（俗称天那水），对周围环境有一定影响。
现该厂有超前的环保意识，走可持续发展之路，为维护员工利益、改善工作环境及周边环境不受影响。特委托广东居峰环保科技有限公司拟定此设计方案，供贵厂领导及有关环保技术部门审评。
二、 污染物及其危害性
Ⅰ、主要污染物：
㈠挥发性有机废气
Ⅱ、污染物的形成及危害性：
l 挥发性有机废气：有机溶剂，主要为三苯（苯、甲苯、二甲苯）是用来稀释油漆以达到物件表面光滑美观的目的，但有机溶剂极易挥发，不能长时间随油漆附着於物件表面，在喷涂及晾干过程将全部释放出来，从而形成有机废气，其特点为无色、极具刺激性，随空气的流动而扩散於大气中，能通过人体呼吸或直接作用人体，对人体的呼吸系统、血液、心肺、肝脏、黏膜、眼睛、神经等造成伤害，也会通过皮肤直接伤害人们。
三、 设计依据与原则：
1、 设计依据：
（1）、遵循《中华人民共和国环境保护法》；
（2）、遵循《大气污染物综合排放标准》；
（3）、遵循《大气污染物控制工程》；
（4）、遵循《通风与空气调节工程》；
（5）、遵循《工业管道工程施工及验收规范》；
（6）、依据现场环境及参考厂方要求；
（7）、依据以往工作经验及参考国内外同类厂家资料；
（8）、遵循广东省地方标准DB44/27-2001《大气污染物排放限值》；
（9）、电气工程采用国家级设计规范与标准：
1）、GBJ54-83《低压配电装置及线路设计规范》
2）、GBJ50034-93《工业企业照明设计规范》
3）、GBJ50055-93《通用用电设备配电规范》
2、 设计原则：
（1）、环保设备运行时对正常生产不造成影响；
（2）、设计科学、布局合理、运行稳定、环保节能；
（3）、投资省，设备管理、维护方便，运行费用低；
（4）、不出现抽排风过大或不及，不出现漏风、漏水等现象；
（5）、保证污染物经治理后达标排放，不产生二次污染；
（6）、工艺先进，兼顾长远发展。
3、 设计范围：
（1）、厂方原有外排风管之后的所有设施设备；
（2）、整套治理系统的工艺选择及设计编写说明；
（3）、标准与非标准设备制造与设备造型；
（4）、工程设施、设备的制作、安装、调试及验收；
（5）、全部工程电器设计及工程造价估算；
四、 设计目标：
经治理后，污染物排放达到广东省《表面涂装（汽车制造业）挥发性有机化合物排放标准》（DB44/816-2010）第二时段排放标准；
苯外排浓度低于1mg/m3。
甲苯与二甲苯外排浓度低于18mg/m3。
苯系物外排浓度低于60mg/m3。
总VOCs排放浓度低于90mg/m3。
五、 处理工艺：
现阶段针对有机废气的处理工艺主要有：隔离法、燃烧法、吸收法、冷凝法、等离子低温催化氧化法、吸附法。
l 隔离法：是通过特种过滤材料，置放於废气外排过程，经机械隔离，从而达到治理效果。
优点：对漆雾治理效率高，无技术要求，操作简单。
缺点：不能有效去除有机物。
l 燃烧法：利用加热高温的方法，将有机废气直接燃烧处理，以达到废气净化的目的。
优点：净化效率高，可达95%以上。
缺点：需要大量热能，如甲苯直接燃烧需8000c左右，需要消耗大量能源，也易在高温下生成NOX等造成二次污染。
l 吸收法：利用吸收液与废气相互接触，使废气中的有害物质溶入吸收液中，从而使废气得以净化。吸收液另行处理。
优点：投资小，运行费用低，操作简单。
缺点：处理效率低，不稳定，净化效率不高，约为50%，难於达到相关环保要求，适合低浓度有机废气，有二次污染。
l 冷凝法：通过冷凝降温，当温度低于有害物质的凝结点时，气态的有害物质转化为液态，从空气中分离出来，从而净化。
优点：运行稳定，净化效率高。
缺点：投资较大，对环境及操作人员要求较高，且能耗过大，运行费用高。
l 等离子低温催化氧化法：等离子体是物质存在的除固态、液态、气态之外的第四种状态，具有宏观度内的电中性与高导电性。等离子体中含有大量的活性电子、离子、激发态粒子和光子等。这些活性粒子和气体分子碰掸的结果，产生大量的强氧化性自由基O·、OH·、HO2 和氧化性很强的O3；有机物分子受到高能电子碰撞，被激发及原子健断裂而形成小碎片基团或原子；O·、OH·、HO2、O3等与激发原子、有机物分子、基团、自由基等反应，终使有机物分子氧化降解为CO、CO2和HO2。
优点：广泛适用性，适合于处理低浓度（〈1～1000ppm〉）、剧毒剧臭的有害气体，弥补了其他技术无法处理的空白。以及操作简单。
缺点：单独的低温等离子体技术在处理有害气体时还是有其欠缺的地方，如不能完全彻底地把有害气体转化为无害气体，副产物较多；且在氧等离子体下产生大量的臭氧；能耗较高；脱除效率较低等。
l 吸附法：利用多孔性的活性炭、硅澡土、无烟煤等分子级的大表面剩余能，将有机气体分子吸附到其表面，从而净化。
优点：处理效率高（活性炭吸附可达99%以上），适用广泛，操作简单，投资费用低。
缺点：系统风压损失大，使得能耗较高，吸附剂的饱和点难掌握，吸附剂容量有限，运行费用较高。
六、 工艺流程框图及说明：
1、 处理工艺的选定：
综上所述，各种方法均有优缺点，一个优秀的处理工艺必需是集众所长，避其所短，必需高效、实用、低能耗、易操作。
实践证明，单独采用任何一种方法都不能达到高效治理目标，因此本方案选用组合式二级除尘，从而达到佳、高效处理效果。
根据有机废气的特点及环保要求，拟采用旋流板塔加活性炭吸附工艺进行治理。
2、 流程框图：
有机废气→集气罩→管道→风机→旋流板除尘塔→活性炭吸附塔→达标排放。
3、 工艺流程图（见附图）
4、 工艺说明：
有机废气产生于印刷及烘烤过程中，液态油漆在气压、加热作用下形成挥发苯等有机危害物，浓度较高，粒径较小，绝大部分在10µm以下，若未经预处理，将很快堵塞活性炭微孔，使活性炭失效。有机废气经过旋流板除尘塔、净化处理后，废气中细小粉尘、未凝固的油漆颗粒及少量的有机废气被过滤拦截，确保废气中粉尘颗粒物大部份被拦截去除，再进入活性碳吸附塔，有机气体在床内被活性炭吸附，净化气体由加压风机经排气筒高空排放。
该法净化效率可达95％以上，大大改善了大气环境。
（1）湿式旋流板塔除尘器
湿式旋流板塔除尘器在湿法除尘中技术较先进，在锅炉上除尘脱硫及喷涂除漆雾效果尤为显著，应用也非常广泛，较喷淋及其它湿法工艺除尘效果更好，净化后气体湿度含量更低。既清除95％以上的漆尘，又保证气体湿度含量低，滤水简单。确保下一工序活性炭的使用效率及延长使用周期，从而降低成本。
（2）活性炭吸附塔
活性炭吸附塔，它适用于大流量低浓度有机废气，活性炭采用TF高效蜂窝状活性炭，比表面积（吸附面积）高达500-1500m2/g。比表面积大，因而具有很高的表面活性和吸附能力。排出的低浓度有机气体被吸附在它的活性表面上，达到净化的目的。
七、 工艺特点：
机械隔离加活性炭吸附工艺避免了单一机械隔离的低效率及单一活性炭吸附的高运行成本。
八、 废气的风量与污染物浓度：
该厂车间现有1条印刷及烘烤线；经我公司技术人员的现场勘察，拟做1套40000m3/h治理设施对其进行治理 ；
九、 设计参数：
1、离心风机
型号：4-72-8C 功率：22Kw
风量：18860-24230m3/h 全压：2676-2581Pa
则主风管截面积为：
S＝q/v＝40000/3600/15=740m2
主风管尺寸为：φ970mm。
为方便生产，终确定主风管尺寸为：φ1000mm。
3、湿式旋流板塔
净化装置主体
1）塔体面积S的确定
取空塔气速4.0m/s，则S= = =2.22(m2)=φ1682mm
2）净化塔：
实际制作为：φ1700×4500mm
主体材质: δ2A3钢制作，防腐处理。
3）过滤沉淀池(1000×2000×1000mm)
有效容积2.0m3，δ2A3钢板制作,防腐处理。
4）提升泵
型号：40SFB-13 材质：普通 功率2.2kw
转速：2900r/min 扬程13.0米 流量6.0m3/h
主体风压损失约为△P=300～400Pa
蜂窝状活性炭是具有大比表面积，微孔结构，高附容量，高表面活性炭的产品，在空气污染治理领域中普遍应用，选用蜂窝状活性炭吸附法即废气与具有大表面的多孔性的活性炭接触，废气中的污染物被吸附，使其与气体混合物分离而起到净化作用。本项目活性炭参数：
碘吸附值900mg/g 苯吸附率ŋ≥30% 装填密度ρ=500g/L 比表面积≥1000m2/g 装填高度H=100mm 规格：φ4×20mm
查有关资料，苯分子的临界直径为6.8A0,甲苯分子的临界直径为6.7 A0，参照同行业的经验，该活性炭对甲苯的吸附率取30%。
2）活性炭饱和期确定
为方便操作，活性炭饱和期限定为一个月，按每天8小时工作制，减去4个星期天，则总时间为208小时。
3）所需活性炭的确定
废气总流量Q=40000m3/h
污染物甲苯的质量流量为m=40000m3/h×4×10-5=1.6kg/h
则一个饱和期内所需吸附的甲苯量为：m1=208×1.6=332.8(kg)
所需活性炭量为：M= ×332.8=1109(kg)≈1.1吨
4）塔体截面积S的确定
依据《大气控制原理》，活性炭佳吸附过滤风速为0.3m～0.8m/s，本方案设计选用0.8m/s过滤风速。
则：S= = =13.88(m2)
5）吸附塔尺寸：
外形主体制作为：1500×2200×4500mm，另加双向引风喇叭口,材质δ2.0A3钢制作,外刷油漆防腐。
活性炭托板为：610×430×146mm，分四层均匀置放于塔体中，通风间距300mm，活性炭堆高100mm，主要材质δ1.5A3钢多密度穿孔网制作。
实际过滤面积为：610×430mm×64=16.6m2
九、运行费用分析
主要是电费和人工费。首先确定操作制度：设1人操作本系统。
1.人工：1电工或现场生产工人顺带管理，无需另计人工；
2.电费：本方案运行新增动力有7.5Kw的风机1台及2.2kw的水泵1台，按每度电1元计算，则每小时费用为：
（2.2+7.5）×1×1=9.7元
十、工程进度
总计：20天（以上安装工作日不含下雨天，下雨天工作计划日顺延，同时有些工作日可同步进行）
十一、投资概算：
施工单位：广东居峰环保科技有限公司
联 系 人：黄生15015364893
一、 项目概况：
贵公司位于东莞市石碣镇。该厂在生产过程印刷和烘烤工序所采用的主要原材料为油漆，有一定量的废气外排，废气的主要成分是挥发的苯及苯系物（俗称天那水），对周围环境有一定影响。
现该厂有超前的环保意识，走可持续发展之路，为维护员工利益、改善工作环境及周边环境不受影响。特委托广东居峰环保科技有限公司拟定此设计方案，供贵厂领导及有关环保技术部门审评。
Ⅰ、主要污染物：
㈠挥发性有机废气
Ⅱ、污染物的形成及危害性：
l 挥发性有机废气：有机溶剂，主要为三苯（苯、甲苯、二甲苯）是用来稀释油漆以达到物件表面光滑美观的目的，但有机溶剂极易挥发，不能长时间随油漆附着於物件表面，在喷涂及晾干过程将全部释放出来，从而形成有机废气，其特点为无色、极具刺激性，随空气的流动而扩散於大气中，能通过人体呼吸或直接作用人体，对人体的呼吸系统、血液、心肺、肝脏、黏膜、眼睛、神经等造成伤害，也会通过皮肤直接伤害人们。
三、 设计依据与原则：
1、 设计依据：
（1）、遵循《中华人民共和国环境保护法》；
（2）、遵循《大气污染物综合排放标准》；
（3）、遵循《大气污染物控制工程》；
（4）、遵循《通风与空气调节工程》；
（5）、遵循《工业管道工程施工及验收规范》；
（6）、依据现场环境及参考厂方要求；
（7）、依据以往工作经验及参考国内外同类厂家资料；
（8）、遵循广东省地方标准DB44/27-2001《大气污染物排放限值》；
（9）、电气工程采用国家级设计规范与标准：
1）、GBJ54-83《低压配电装置及线路设计规范》
2）、GBJ50034-93《工业企业照明设计规范》
3）、GBJ50055-93《通用用电设备配电规范》
2、 设计原则：
（1）、环保设备运行时对正常生产不造成影响；
（2）、设计科学、布局合理、运行稳定、环保节能；
（3）、投资省，设备管理、维护方便，运行费用低；
（4）、不出现抽排风过大或不及，不出现漏风、漏水等现象；
（5）、保证污染物经治理后达标排放，不产生二次污染；
（6）、工艺先进，兼顾长远发展。
3、 设计范围：
（1）、厂方原有外排风管之后的所有设施设备；
（2）、整套治理系统的工艺选择及设计编写说明；
（3）、标准与非标准设备制造与设备造型；
（4）、工程设施、设备的制作、安装、调试及验收；
（5）、全部工程电器设计及工程造价估算；
四、 设计目标：
经治理后，污染物排放达到广东省《表面涂装（汽车制造业）挥发性有机化合物排放标准》（DB44/816-2010）第二时段排放标准；
苯外排浓度低于1mg/m3。
甲苯与二甲苯外排浓度低于18mg/m3。
苯系物外排浓度低于60mg/m3。
总VOCs排放浓度低于90mg/m3。
五、 处理工艺：
现阶段针对有机废气的处理工艺主要有：隔离法、燃烧法、吸收法、冷凝法、等离子低温催化氧化法、吸附法。
l 隔离法：是通过特种过滤材料，置放於废气外排过程，经机械隔离，从而达到治理效果。
优点：对漆雾治理效率高，无技术要求，操作简单。
缺点：不能有效去除有机物。
l 燃烧法：利用加热高温的方法，将有机废气直接燃烧处理，以达到废气净化的目的。
优点：净化效率高，可达95%以上。
缺点：需要大量热能，如甲苯直接燃烧需8000c左右，需要消耗大量能源，也易在高温下生成NOX等造成二次污染。
l 吸收法：利用吸收液与废气相互接触，使废气中的有害物质溶入吸收液中，从而使废气得以净化。吸收液另行处理。
优点：投资小，运行费用低，操作简单。
缺点：处理效率低，不稳定，净化效率不高，约为50%，难於达到相关环保要求，适合低浓度有机废气，有二次污染。
l 冷凝法：通过冷凝降温，当温度低于有害物质的凝结点时，气态的有害物质转化为液态，从空气中分离出来，从而净化。
优点：运行稳定，净化效率高。
缺点：投资较大，对环境及操作人员要求较高，且能耗过大，运行费用高。
l 等离子低温催化氧化法：等离子体是物质存在的除固态、液态、气态之外的第四种状态，具有宏观度内的电中性与高导电性。等离子体中含有大量的活性电子、离子、激发态粒子和光子等。这些活性粒子和气体分子碰掸的结果，产生大量的强氧化性自由基O·、OH·、HO2 和氧化性很强的O3；有机物分子受到高能电子碰撞，被激发及原子健断裂而形成小碎片基团或原子；O·、OH·、HO2、O3等与激发原子、有机物分子、基团、自由基等反应，终使有机物分子氧化降解为CO、CO2和HO2。
优点：广泛适用性，适合于处理低浓度（〈1～1000ppm〉）、剧毒剧臭的有害气体，弥补了其他技术无法处理的空白。以及操作简单。
缺点：单独的低温等离子体技术在处理有害气体时还是有其欠缺的地方，如不能完全彻底地把有害气体转化为无害气体，副产物较多；且在氧等离子体下产生大量的臭氧；能耗较高；脱除效率较低等。
l 吸附法：利用多孔性的活性炭、硅澡土、无烟煤等分子级的大表面剩余能，将有机气体分子吸附到其表面，从而净化。
优点：处理效率高（活性炭吸附可达99%以上），适用广泛，操作简单，投资费用低。
缺点：系统风压损失大，使得能耗较高，吸附剂的饱和点难掌握，吸附剂容量有限，运行费用较高。
六、 工艺流程框图及说明：
1、 处理工艺的选定：
综上所述，各种方法均有优缺点，一个优秀的处理工艺必需是集众所长，避其所短，必需高效、实用、低能耗、易操作。
实践证明，单独采用任何一种方法都不能达到高效治理目标，因此本方案选用组合式二级除尘，从而达到佳、高效处理效果。
根据有机废气的特点及环保要求，拟采用旋流板塔加活性炭吸附工艺进行治理。
2、 流程框图：
有机废气→集气罩→管道→风机→旋流板除尘塔→活性炭吸附塔→达标排放。
3、 工艺流程图（见附图）
4、 工艺说明：
有机废气产生于印刷及烘烤过程中，液态油漆在气压、加热作用下形成挥发苯等有机危害物，浓度较高，粒径较小，绝大部分在10µm以下，若未经预处理，将很快堵塞活性炭微孔，使活性炭失效。有机废气经过旋流板除尘塔、净化处理后，废气中细小粉尘、未凝固的油漆颗粒及少量的有机废气被过滤拦截，确保废气中粉尘颗粒物大部份被拦截去除，再进入活性碳吸附塔，有机气体在床内被活性炭吸附，净化气体由加压风机经排气筒高空排放。
该法净化效率可达95％以上，大大改善了大气环境。
（1）湿式旋流板塔除尘器
湿式旋流板塔除尘器在湿法除尘中技术较先进，在锅炉上除尘脱硫及喷涂除漆雾效果尤为显著，应用也非常广泛，较喷淋及其它湿法工艺除尘效果更好，净化后气体湿度含量更低。既清除95％以上的漆尘，又保证气体湿度含量低，滤水简单。确保下一工序活性炭的使用效率及延长使用周期，从而降低成本。
（2）活性炭吸附塔
活性炭吸附塔，它适用于大流量低浓度有机废气，活性炭采用TF高效蜂窝状活性炭，比表面积（吸附面积）高达500-1500m2/g。比表面积大，因而具有很高的表面活性和吸附能力。排出的低浓度有机气体被吸附在它的活性表面上，达到净化的目的。
七、 工艺特点：
机械隔离加活性炭吸附工艺避免了单一机械隔离的低效率及单一活性炭吸附的高运行成本。
八、 废气的风量与污染物浓度：
该厂车间现有1条印刷及烘烤线；经我公司技术人员的现场勘察，拟做1套40000m3/h治理设施对其进行治理 ；
九、 设计参数：
1、离心风机
型号：4-72-8C 功率：22Kw
风量：18860-24230m3/h 全压：2676-2581Pa
2、风管主管
喷漆废气经过集气罩进行收集，然后汇入支管，由支管汇入集气总管，然后再进入废气净化系统，经净化处理后达标排放。取主风管内的风速为18m/s。则主风管截面积为：
S＝q/v＝40000/3600/15=740m2
主风管尺寸为：φ970mm。
为方便生产，终确定主风管尺寸为：φ1000mm。
3、湿式旋流板塔
净化装置主体
1）塔体面积S的确定
取空塔气速4.0m/s，则S= = =2.22(m2)=φ1682mm
2）净化塔：
实际制作为：φ1700×4500mm
主体材质: δ2A3钢制作，防腐处理。
3）过滤沉淀池(1000×2000×1000mm)
有效容积2.0m3，δ2A3钢板制作,防腐处理。
4）提升泵
型号：40SFB-13 材质：普通 功率2.2kw
转速：2900r/min 扬程13.0米 流量6.0m3/h
主体风压损失约为△P=300～400Pa
4、活性炭吸附塔
1）活性炭蜂窝状活性炭是具有大比表面积，微孔结构，高附容量，高表面活性炭的产品，在空气污染治理领域中普遍应用，选用蜂窝状活性炭吸附法即废气与具有大表面的多孔性的活性炭接触，废气中的污染物被吸附，使其与气体混合物分离而起到净化作用。本项目活性炭参数：
碘吸附值900mg/g 苯吸附率ŋ≥30% 装填密度ρ=500g/L 比表面积≥1000m2/g 装填高度H=100mm 规格：φ4×20mm
查有关资料，苯分子的临界直径为6.8A0,甲苯分子的临界直径为6.7 A0，参照同行业的经验，该活性炭对甲苯的吸附率取30%。
2）活性炭饱和期确定
为方便操作，活性炭饱和期限定为一个月，按每天8小时工作制，减去4个星期天，则总时间为208小时。
3）所需活性炭的确定
废气总流量Q=40000m3/h
污染物甲苯的质量流量为m=40000m3/h×4×10-5=1.6kg/h
则一个饱和期内所需吸附的甲苯量为：m1=208×1.6=332.8(kg)
所需活性炭量为：M= ×332.8=1109(kg)≈1.1吨
4）塔体截面积S的确定
依据《大气控制原理》，活性炭佳吸附过滤风速为0.3m～0.8m/s，本方案设计选用0.8m/s过滤风速。
则：S= = =13.88(m2)
5）吸附塔尺寸：
外形主体制作为：1500×2200×4500mm，另加双向引风喇叭口,材质δ2.0A3钢制作,外刷油漆防腐。
活性炭托板为：610×430×146mm，分四层均匀置放于塔体中，通风间距300mm，活性炭堆高100mm，主要材质δ1.5A3钢多密度穿孔网制作。
实际过滤面积为：610×430mm×64=16.6m2
九、运行费用分析
主要是电费和人工费。首先确定操作制度：设1人操作本系统。
1.人工：1电工或现场生产工人顺带管理，无需另计人工；
2.电费：本方案运行新增动力有7.5Kw的风机1台及2.2kw的水泵1台，按每度电1元计算，则每小时费用为：
（2.2+7.5）×1×1=9.7元
十、工程进度
| 安 装 工 艺 设 计 工 作 日 | 1天 |
| 材 料 计 划 工 作 日 | 1天 |
| 材 料 采 购 工 作 日 | 2天 |
| 设 备 加 工 工 作 日 | 10天 |
| 设 备 安 装 工 作 日 | 3天 |
| 电 气 安 装 工 作 日 | 1天 |
| 设 备 调 试工 作 日 | 1天 |
| 设 施 试 运 行 工 作 日 | 1天 |
总计：20天（以上安装工作日不含下雨天，下雨天工作计划日顺延，同时有些工作日可同步进行）
十一、投资概算：
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