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涂装车间废气处理怎么选择

日期:2019-03-25 09:23         本文来源:郑州云涂自动化设备有限公司    字号:T|T

浅谈涂装车间废气处理设备选型

李恒,崔青松,司乐,苑玖霄,李志杰

(长城汽车股份有限公司技术中心,河北省汽车工程技术研究中心,河北,保定071000)

 

0  引言

随着雾霾污染,国家对环保治理方面整治力度加大,环保法规方面对废气排放标准方面也不断加严。近些年涉及废气排放的企业逐渐的增加环保处理设备以应对废气对环境造成的污染。然而设备规划选型是否合理在设备运行过程后逐渐的体现出来,随着环保设备,设备运行消耗成为了车间经济投入的一大项,直接增加了车辆的单台成本。本文根据废气处理设备前期的设计规划、后期运行投入及安全问题进行梳理,在废气处理设备设计选型方面进行简单介绍。

1  废气处理设备简介

废气处理设备工作原理:车间废气调温调湿后经过滤器过滤,送到转轮进行浓缩过滤排放,用高温空气对吸附着在转轮上VOC进行高温脱附,脱附后高浓度气体在高温环境下进行高温焚烧处理。

汽车涂装车间作为废气产生主要来源,目前涂装车间普遍采取的废气处理方式是沸石转轮浓缩和高浓度VOCs焚烧处理方式。现场一般采用“沸石浓缩转轮+TAR”和“沸石浓缩转轮+RTO”的设备形式。根据车间废气量、废气浓度及现场场地约束,现场布局形式各不相同吗。

2   废气处理结构介绍

废气处理设备在结构和功能上可分为三部分:转轮前预处理部分、沸石转轮浓缩部分、废气焚烧室部分。

转轮前预处理部分:转轮前预处理分为调温调湿和过滤部分构成。调温调湿主要是针对涂装车间喷漆室采用文丘里水幕处理前处理废气后排放得废气具有低温高湿(温度20~30℃,湿度80%~95%左右)的特点采取升温调湿的方式提高进转轮前空气的温度降低空气含湿量达到转轮最佳吸附温湿度(温度40℃,湿度<90%)状态。过滤部分通过采用不同等级过滤器组合作用除去进转轮的大颗粒物质,使转轮对VOCs进行处理。

沸石转轮浓缩部分:沸石转轮部分依据功能分三个区,吸附区、脱附区、冷却区。驱动电机通过链条传动带动转轮旋转,通过调整转轮的转速调整沸石转轮的处理效率。吸附区将车间废气进行过滤处理,利用沸石转轮的吸附性将废气中的苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮、异丙醇和醚类等吸附在转轮中,达标气体经过过滤后直接排放;转轮脱附区的温度在200℃左右高温风反吹作用下转轮中沸石分子与VOCs分子间的范德华力和静电吸引力被破坏。VOCs被浓缩成原来5~20倍的高浓度气体。冷却区通过低温风将转轮温度冷却下来进行下一个阶段的废气吸附。

废气焚烧室:为VOCs裂解提供一个750~800℃高温的环境,在高温环境下VOCs和氧气发生氧化反应生成二氧化碳和水并释放出大量的热。目前市场上常见的有TAR、床式RTO和旋转RTO三种,设计选型时根据现场废气量、废气浓度、后级用热需求、场地及后期使用维护成本等综合考虑进行选择。

3  现场方案介绍

3.1  经济性介绍

废气处理本身作为一个能耗较高的设备,其前期的设计规划直接影响着后期使用的经济性,如涉及不合理经大大的增加运行方面的经济成本。关于废气处理设备的运行能耗可以从以下几个方面进行考虑。

3.1.1  滤材损耗

车间采取涂装工艺不同,排放废气也不尽相同。涂装车间废气具有大风量、浓度低的特点。为保护转轮,在进转轮前需要对进入转轮前的废气进行过滤处理。进转轮前过滤材选择过滤精度达不到要求,长时间运行会对转轮处理效果造成影响,降低转轮处理效率,造成转轮的处理效果不达标。对于干式喷房,废气湿度小,其对废气的过滤要求比较低,废气可进行简单调湿。对于湿式文丘里结构喷房,废气杂质相对较多,初级过滤器更换频繁,滤材更换投入成本较大。如更换不及时可能会造成过滤器吹塌的风险。

对于湿式喷漆室就需要考虑对废气在进入过滤器前进行预处理结构设计。如增加采用大容尘量过滤袋或采用金属网或迷宫式过滤器对废气中得大颗粒物质进行初步过滤,利用物质的相互碰撞使小颗粒物质形成大颗粒物质,定期对初步过滤器进行冲洗或者压缩空气吹扫等。减少过滤器污染速率,减少更换过滤器的次数,降低滤材使用成本。

3.1.2  燃气消耗

燃气消耗主要体现在废气焚烧选择。焚烧室以天然气为原料提供热能为废气处理提供一个高温环境。让废气发生氧化分解。对燃烧室的选择,要考虑整个系统后级是否需要热能及现场废气浓度、投资成本、占地面积等方面进行考虑。对于RTO系统来说,进入RTO的废气浓度达到1。8g就可以实现运行过程自持燃烧,实现废气焚烧系统的“零”消耗。这就需要在设备选型时对进入RTO 前的废气浓度、转轮浓缩比等进行综合测算。增大废气浓度可采取的方法很多:如喷漆室风部分工位循环风进行回用、提高转轮浓缩比、转轮浓缩后废气进行回用调湿等。但与此同时就需要考虑转轮超温、脱附废气浓度过大引发爆炸风险。对于TAR选型来说要考虑到后级设备的用热量,如使用余热回收装置等使TAR产生的热量全部的被后级设备利用。

3.1.3  电能消耗

废气处理系统中的电能主要是风机电能消耗。因此在设备前期设计过程中首先要考虑废气处理设备与车间的废气源距离,减少风管长度,合理计算风量,减少进入废气处理的风量,减少转轮数量,避免设备选型过剩造成的电能浪费;其次考虑在设备运行中设置节能模式,设备的运行频率与车间的生产状态进行连锁等,再次在设备使用过程中使用人员合理的选择开机时间,使开机时间与车间生产设备步调一致。另外及时的更换设备滤材,减少风压造成的风机运行频率过大造成电能浪费等。

3.2  安全性介绍

废气处理设备涉及废气浓度其安全性主要涉及转轮及RTO安全性。

设备整体需考虑脱附管路中废气的浓度,管路中设置<LEL>废气浓度检测仪及时反馈管路中废气浓度,遇到浓度超标时及时混新风降浓度排放。

沸石转轮作为沸石浓缩的重要组成部分,其主要成分主要是沸石及纤维纸为基材加工而成。纤维纸对温度的变化最为敏感,因此设计及方案选择方面应注意温度。沸石转轮脱附区的高温气体温控要求精确,因此对阀门选型方面要求较高。选型方面考虑使用一次风或冷却风采用二次换热的形式达到高温脱附温度要求。设计时应考虑高温阀门的密封性、混风罐的混风均匀性以及混风罐与脱附区的位置距离,要尽量减少高低温风混风方式获取脱附风,一旦其控制不好容易产生转轮着火风险。

废气处理系统在设计时要充分考虑到管路中阀门选型,与废气高浓度废气接触的管路要采用防爆风阀和气动风阀。部分位置要使用自回位的阀门,系统中设施储气罐,系统在系统断电后减少热气向易燃部位流动,消除着火隐患。

RTO系统设备中要考虑到焚烧室点火前预吹扫及设备整体的防爆,系统需设置防爆口。系统需设置高温紧急排放口,在废气浓度过高时要考虑将部分高温烟气进行烟囱排放。

3.3  其他

1)针对涂装车间废气的来源部分不同,在沸石转轮的选型中应明确的提出,根据不同工位、不同成分废气在转轮选型时要设计不同类型转轮。例如在面涂工位水性漆与溶剂型漆不同,器混合处理会产生N,N-二甲基乙醇胺物质,易出现堵塞转轮的风险,所以面涂水性色漆及溶剂清漆产生的VOCs应分别配置转轮处理。

2)废气处理设备处理的废气量很大,在设备的选型过程中需要针厂区的位置及对周边居民环境的影响有不同的噪音需求。设备需要考虑增加大功率风机的噪音问题,如设置消音房和消音墙等设施,消除风机的噪声影响。

4   结语

20184月份国家开始对环境排污进行征税,废气在线监测系统也会相继投入使用。废气处理设备作为废气治理的主要部分,其运行稳定性直接影响着着废气处理效果。设备选型过程中要从设备稳定性、安全性、经济性的角度出发。选择合理的废气处理工艺流程,在满足排放标准的同时兼顾设备运行能耗情况。在使用过程中不断的积累经验,让设备更好的为生产和环保服务。

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