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东莞某展示柜有限公司喷漆废气治理工程设计方案

东莞某展示柜有限公司喷漆废气治理工程设计方案

时间:2016-02-25 17:00来源:居峰环保 作者:居峰环保 点击:

东莞某展示柜有限公司喷漆废气治理工程设计方案 
 
一、 项目概况:
东莞某展示柜有限公司在生产过程喷漆工序所采用的喷涂剂主要为油漆,有一定量的废气外排,废气的主要成分是油漆粉尘(漆雾)及易挥发的苯及苯系物(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。特委托我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 漆雾;          ㈡ 挥发性有机废气
Ⅱ、污染物的形成及危害性:
l 漆雾:液态油漆在气压作用下形成的雾化粉尘颗粒物,呈粘稠状,极易吸附在所接触的人或物体上,而且还是潜在的致癌物质,对整个大气环境造成污染。
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《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》DB 44/814-2010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20mg/m3。
总VOCs外排浓度低于 30 mg/m3
二甲苯排放速率不得超过1.0kg/h。
 
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,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,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。
根据喷漆废气的特点及环保要求,拟采用水浴清洗工艺(旋流板塔)加活性炭吸附工艺进行综合治理。
2、 流程框图:见附录
 
3、 工艺说明:
漆雾废气产生于喷涂过程,液态漆油在气压作用下形成雾化粉尘颗粒物及挥发三苯等有机危害物,浓度较高,粒径较小,绝大部分在10µm以下,胶原漆雾废气经过水帘柜清洗后,对胶油起到很好的清洗降解作用,经湿式旋流板塔进一步清洗处理后,再进入活性碳吸附床,有机气体在床内被活性炭吸附,净化气体由外排风管高空排放。
该法净化效率可达95%以上,大大改善了大气环境。
4、 设备说明:
(1)水帘柜:厂方原有。
(2)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。
 
七、 废气的风量与污染物浓度:
该厂喷漆车间现有2台8米长水帘柜和1台镭射雕刻机,依据《大气流动原理》,设计1座40000m3/h和1座35000m3/h治理塔对其进行治理。
参考同类厂家,废气高浓度大致如下:
苯外排浓度低于1mg/m3。
甲苯与二甲苯外排浓度低于20mg/m3。
总VOCs外排浓度低于 30 mg/m3
二甲苯排放速率不得超过1.0kg/h。

八、 设计参数:
1、离心风机:(40000m3/h)
  型号:4-72-10C                 功率:18.5Kw
  风量:30121-42161 m3/h          压力:1295-1635Pa
2、离心风机:(35000m3/h)
  型号:4-72-10C                 功率:15Kw
  风量:27109-37945 m3/h          压力:1048-1323Pa
3、风管(40000m3/h)
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20m/s。
则主风管截面积为:
S=q/v=40000/3600/20=0.556m2 =φ945mm
为方便生产,终确定主风管尺寸为:φ1000mm。
4、风管(35000m3/h)
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20m/s。
则主风管截面积为:
S=q/v=35000/3600/20=0.486m2 =φ787mm
为方便生产,终确定主风管尺寸为:φ900mm。
5、湿式旋流板塔除尘器(40000m3/h)
净化装置主体
1)塔体面积S的确定
取空塔气速5.0m/s,则S=    =        =2.222(m2)=φ1689mm
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:y90l-2          材质:普通        功率2.2kw
转速:2840r/min       扬程16.0米         流量22.3m3/h
主体风压损失约为△P=300~400Pa
6、湿式旋流板塔除尘器(35000m3/h)
净化装置主体
1)塔体面积S的确定
取空塔气速5.0m/s,则S=    =        =1.94(m2)=φ1574mm
2)净化塔:
实际制作为:φ1600×4500mm
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:y90l-2          材质:普通        功率2.2kw
转速:2840r/min       扬程16.0米         流量22.3m3/h
主体风压损失约为△P=300~400Pa
 

7、活性炭吸附塔

1活性炭(40000m3/h)
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。选用活性炭参数: 
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×2×10-5=0.8kg/h
则一个饱和期内所需吸附的甲苯量为:m1=208×0.8=166.4(kg)
所需活性炭量为:M=    ×166.4=0.8(kg)≈0.8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:
外形主体制作为:1500×2450×4500mm,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:610×430×64mm,分五层均匀置放于塔体中,通风间距238mm,活性炭堆高100mm,主要材质δ1.2A3钢多密度穿孔网制作。
实际过滤面积为:610×430mm×70=18.36m2    实际过滤面积=活性炭托板长度*宽度*个数)
主体风压损失约为△P=500~600Pa
2、活性炭(35000m3/h)
1)所需活性炭的确定
废气总流量Q=35000m3/h
污染物甲苯的质量流量为m=35000m3/h×2×10-5=0.7kg/h
则一个饱和期内所需吸附的甲苯量为:m1=208×0.7=146(kg)
所需活性炭量为:M=    ×146=486(kg)≈0.5吨
2)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=    =        =12.15(m2)
3)吸附塔:
外形主体制作为:1250×2450×4500mm,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:610×430×64mm,分五层均匀置放于塔体中,通风间距238mm,活性炭堆高100mm,主要材质δ1.2A3钢多密度穿孔网制作。
实际过滤面积为:610×430mm×70=18.36m2    实际过滤面积=活性炭托板长度*宽度*个数)
主体风压损失约为△P=500~600Pa
 

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。 
十、投资概算:见附录
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