沸石轉輪+TNV 焚燒裝置在汽車涂裝車間的應用

王 磊，李 梁

（上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東青島 266111）

0 引言

上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司涂裝車間環(huán)保改善項目由德國WK 公司承建，其中沸石轉輪選用日本西部技研產(chǎn)品，TNV 選用德國WK 產(chǎn)品，所涉及設備及工藝在國內均處于領先水平。

1 設計數(shù)據(jù)及實現(xiàn)排放標準

1.1 原始廢氣參數(shù)

涂裝車間涂裝B 線原始廢氣參數(shù)見表1，涂裝C 線原始廢氣參數(shù)見表2。

表1 涂裝B 線原始廢氣參數(shù)

表2 涂裝C 線原始廢氣參數(shù)

1.2 排放標準

清漆噴漆室和閃干室廢氣經(jīng)過處理后，廢氣中VOC 排放滿足山東省地方標準DB 37/2801.1—2016 中的限值（表3）。同時滿足凈化設備處理效率的要求，即沸石轉輪濃縮系統(tǒng)對原始廢氣中VOCs 的吸附效率≥95%；焚燒系統(tǒng)中溫度維持在750～850 ℃，燃燒廢氣在焚燒系統(tǒng)中停留時間≥1 s，保證焚燒后排放氣體VOCs濃度≤20 mg/Nm3。當進入TNV 的VOCs 濃度≥2000 mg/Nm3時，燃燒廢氣中VOCs 的去除效率≥99.9%。

2 設計方案及系統(tǒng)結構

2.1 廢氣處理方案

項目采用“沸石轉輪濃縮+TNV 焚燒”系統(tǒng)解決方案，將清漆室和閃干室廢氣從原有廢氣風道中抽出，送入沸石轉輪濃縮系統(tǒng)。經(jīng)轉輪濃縮處理后的廢氣匯集后送入車間原有煙囪排放；小部分用于脫附的廢氣，經(jīng)加熱后進入沸石轉輪脫附區(qū)域，將吸附在沸石表面的VOC脫附出來形成高濃度廢氣，送入廢氣焚燒爐（TNV）焚燒，燃燒后的高溫潔凈廢氣先經(jīng)過換熱器加熱脫附空氣，然后與吸附后的潔凈廢氣混合，送入車間原有煙囪排放。

表3 排放標準

2.2 廢氣處理系統(tǒng)組成

濃縮轉輪單元（2 套），過濾系統(tǒng)（2 套），溫濕度調節(jié)系統(tǒng)（1 套），工藝風機（6 臺），TNV 焚燒爐及其燃燒機、閥組及控制系統(tǒng)（1 套），解吸附熱交換器（1 套），外部風管及平臺，控制系統(tǒng)（1 套），VOC 濃度爆炸極限檢測裝置。

3 設備運行

SGMW 青島涂裝B、C 線沸石轉輪+TNV 項目施工時間分別為，2017 年4 月—7 月（涂裝C 線），2017 年7 月—11 月（涂裝B線），完成項目施工及調試工作后，設備順利投入運行。

3.1 常用的3 種運行模式

（1）正常模式。廢氣濃縮焚燒控制系統(tǒng)通過壓力控制器實現(xiàn)處理系統(tǒng)運行參數(shù)自動同廢氣處理區(qū)域的總排氣量配合，系統(tǒng)開啟與廢氣處理區(qū)域的送排風系統(tǒng)連鎖；系統(tǒng)需實現(xiàn)生產(chǎn)線間歇（節(jié)能）、生產(chǎn)線清潔、超高溫脫附（自清潔）等狀態(tài)的連鎖反應。

（2）緊急模式。當一臺轉輪設備故障停機時，另一臺可以繼續(xù)運行，處理一部分原始廢氣，所有操作自動實現(xiàn)，無需人工開啟閥門。當2 個以上轉輪無法正常運轉時，過濾器前端廢氣入口閥門關閉。焚燒爐前端新風閥打開，焚燒爐開始自動降溫，廢氣處理區(qū)域的送排風連鎖停機，同時緊急旁通打開。

（3）節(jié)能模式。當車間處于設備維護、臨時停機、換班等情況下，噴漆室送風系統(tǒng)停止供風或部分供風，僅有少部分廢氣進入廢氣濃縮焚燒系統(tǒng)或暫無廢氣進入廢氣濃縮焚燒系統(tǒng)時，整個廢氣焚燒系統(tǒng)必須處于低能耗模式；但當生產(chǎn)線恢復生產(chǎn)時，廢氣系統(tǒng)連鎖恢復正常生產(chǎn)模式，焚燒爐必須在最短時間內升至設定溫度，確保焚燒爐出口VOCs 濃度的穩(wěn)定性。

3.2 工藝參數(shù)

沸石轉輪系統(tǒng)主要工藝參數(shù)見表4。

表4 沸石轉輪+TNV 主要工藝參數(shù)

4 設備維護

4.1 過濾器

廢氣過濾系統(tǒng)采用4 級過濾，過濾等級為G3（板框式）、F5、F7、F9（袋式），過濾系統(tǒng)間距設計合理，易于更換、維護、清潔。根據(jù)維護經(jīng)驗，沸石轉輪的過濾器更換頻次是，G3 過濾器頻次為一周，F(xiàn)5 為兩周，F(xiàn)7 為1 個月，F(xiàn)9 為3 個月。

更換時必須保證過濾器安裝到位，有密封條的一面必須和框架貼合到位，否則會造成漏氣，前一級漏氣會影響后一級的壽命，如果4 級都有漏氣點，會導致部分漆渣未經(jīng)過濾直接和轉輪接觸，影響轉輪的壽命。

每次保潔人員更換完過濾器后，操作人員都要進行檢查。最簡單的方法是，兩個人分別站在過濾器的兩邊，一側的一個人使用手電照射過濾器，另一側的一個人觀察有無光線透過，不透光證明密封到位。

4.2 轉輪清潔

（1）灰塵聚集在轉輪表面。轉輪旋轉同時用吸塵器或用壓縮空氣清理，此時壓力不要超過3 kg。轉輪表面的油漬可以用軟毛刷蘸清水清潔，清潔完成后，要等轉輪晾干后才能開啟。

（2）超高溫脫附。系統(tǒng)運行一段時間后，可利用停產(chǎn)維修時間對濃縮設備進行清潔。系統(tǒng)將脫附風的溫度加熱至280 ℃，并對沸石轉輪表面持續(xù)吹掃，將殘留在沸石轉輪表面的高沸點VOCs 汽化、解附、焚燒，達到清潔的目的。超高溫脫附只能在專業(yè)人士的指導下根據(jù)轉輪廠家的操作說明來完成。

5 安全裝置

沸石轉輪系統(tǒng)涉及到高濃度廢氣的焚燒，且焚燒溫度較高，因此系統(tǒng)設計時采取了一系列措施來保障運行的安全可靠性，主要是防止發(fā)生燃爆。其中LEL（可燃氣體在空氣中遇明火種爆炸的最低濃度）檢測是極為重要的安全裝置。

5.1 LEL

廢氣焚燒系統(tǒng)入口安裝在線VOCs 濃度（LEL）報警連鎖裝置，當VOCs 濃度高于某一設定值時，系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報警，提醒操作人員對設備進行檢查；當VOCs 濃度超過規(guī)定的危險值時（VOCs 濃度8 g/Nm3），立即發(fā)出報警信號，并自動關閉加熱電源，同時自動切斷原始廢氣和焚燒系統(tǒng)天然氣供給，開啟焚燒系統(tǒng)自動泄氣功能，原始廢氣自動切換為緊急模式；為了確保濃度檢測儀至少1 s 以上的時間做出反應，從VOCs 濃縮后到焚燒爐的風管要設計足夠的長度，以保證到達焚燒爐前切斷閥的足夠距離，同時在切斷閥前安裝維護排放口和新鮮空氣入口，以保證焚燒爐的安全性。

本項目采用了雙通道LEL 檢測方案，即兩套裝置同時檢測解附后的的廢氣濃度，只要一個通道超標，立即報警或者停機，大大提高了系統(tǒng)的安全可靠性。LEL 檢測裝置見圖1。

5.2 氣動閥門

所有的閥門具備斷電以及斷氣時的保護功能，本項目使用的氣缸都為德國進口BAR 品牌，氣缸內置彈簧，在緊急情況時，根據(jù)之前的FC（Failure to Close）或者FO（Failure to Open）設置，可以自動復位，以確保設備處于安全狀態(tài)?？傮w設計原則：緊急情況時，立即切斷進口廢氣，切換新風，同時保障廢氣出口處于打開狀態(tài)。

5.3 TNV 安全裝置

TNV 點火前，通過西門子LDU裝置對燃氣管道上的關斷閥進行試漏測試，保障在 TNV關機期間，關斷閥未發(fā)生內漏問題，如果發(fā)生內漏，未經(jīng)檢測、吹掃立即點火，點火后燃爆的風險會非常高。

點火成功后，會時時通過UV 探測器對火焰進行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)火焰信號減弱或者熄火，反饋電流信號變弱，立即熄火。

圖1 VOCs 濃度（LEL）報警連鎖裝置

6 VOCs 排放數(shù)據(jù)

項目投入運行后，經(jīng)過調試及完善，排放數(shù)據(jù)達到山東省環(huán)保排放標準要求。目前涂裝B、C 線與沸石轉輪相連的兩根涂裝主煙道上，根據(jù)環(huán)保局要求，各自安裝了VOCs 在線監(jiān)測儀器，與環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，這就要求企業(yè)務必做好沸石轉輪系統(tǒng)的運行管理，對設備負責，對人民群眾的健康負責。涂裝C 線轉輪VOCs排放數(shù)據(jù)見表5。

7 結束語

沸石轉輪+TNV廢氣治理設備對環(huán)保治理至關重要，設備系統(tǒng)較為復雜，既要穩(wěn)定運行，還要保障安全可靠，需要持續(xù)研究及完善。

表5 涂裝C 線沸石轉輪+TNV 廢氣VOCs 排放數(shù)據(jù)