一套處理VOCs工藝在延峰彼歐汽車外飾系統(tǒng)有限公司的應(yīng)用

夏春生 丁健翔

摘? 要：介紹了延峰彼歐汽車外飾系統(tǒng)有限公司原始廢氣排放點(diǎn)、排放量，分析存在問(wèn)題和改造必要性，闡述改造方案技術(shù)原理、工藝流程、主體設(shè)備及電氣控制系統(tǒng)，根據(jù)在線儀表檢測(cè)數(shù)據(jù)和第三方檢測(cè)公司比對(duì)數(shù)據(jù)，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的非甲烷總烴排放量不超過(guò)30 mg/m?排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs，濃縮轉(zhuǎn)輪，RTO蓄熱焚燒爐，控制模式

揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs是指在常壓下，熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50-260 ℃的各種有機(jī)化合物[1]。室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物濃度過(guò)高時(shí)很容易引起急性中毒，輕者會(huì)出現(xiàn)頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐、或呈酩醉狀;重者會(huì)出現(xiàn)肝中毒甚至很快昏迷，有的還可能有生命危險(xiǎn)[2]。長(zhǎng)期居住在揮發(fā)性有機(jī)化合物污染的室內(nèi)，可損害肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)、引起全身無(wú)力、瞌睡、皮膚瘙癢等，有的還可能引起內(nèi)分泌失調(diào)。延峰彼歐汽車外飾系統(tǒng)有限公司為響應(yīng)國(guó)家環(huán)保要求，降低污染物排放總量，改善大氣狀況，從公司員工身體健康著想，對(duì)現(xiàn)有處理工藝和裝備進(jìn)行升級(jí)改造。介紹該公司原始廢氣排放點(diǎn)及排放量，分析存在問(wèn)題和改造必要性，闡述改造方案技術(shù)原理、工藝流程、主體設(shè)備及電氣控制系統(tǒng)，根據(jù)在線儀表檢測(cè)數(shù)據(jù)和第三方檢測(cè)公司比對(duì)數(shù)據(jù)，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的非甲烷總烴排放量不超過(guò)30mg/m?排放標(biāo)準(zhǔn)。

1? 現(xiàn)狀

延峰彼歐汽車外飾系統(tǒng)有限公司是一家生產(chǎn)汽車配件的公司，生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs，原始高濃度廢氣 2800 mg/m?左右，風(fēng)量為 23000 m?/h，設(shè)有一套2塔結(jié)構(gòu)RTO蓄熱焚燒系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)焚燒處理后進(jìn)入煙囪排放。其他工藝段產(chǎn)生的低濃度廢氣通過(guò)風(fēng)機(jī)直接排放，廢氣濃度150～250 mg/m?，廢氣量約25000 m?/h。低濃度廢氣收集統(tǒng)計(jì)表見表1。

2? 存在問(wèn)題及改造必要性

2.1 存在問(wèn)題

原2塔結(jié)構(gòu)RTO蓄熱焚燒系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間過(guò)久，設(shè)備老化嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)故障，排放瞬時(shí)不達(dá)標(biāo)。原設(shè)計(jì)沒(méi)有旁路處理設(shè)施，致使RTO蓄熱焚燒系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題而沒(méi)有補(bǔ)救措施。其他工藝段產(chǎn)生的低濃度廢氣通過(guò)風(fēng)機(jī)直接排放，不滿足環(huán)保要求。

2.2? 改造必要性

對(duì)工藝和裝備進(jìn)行升級(jí)改造，用3塔式RTO替換2塔式RTO，在進(jìn)排氣閥門切換時(shí)可避免尚未進(jìn)入燃燒室氧化的廢氣不會(huì)被排出。低濃度廢氣需要收集匯合后也進(jìn)行焚燒處理，達(dá)到國(guó)際規(guī)定的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

3? 改造方案

3.1技術(shù)原理及工藝流程

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理廢氣總量60000 m³/h，處理能力有10-15%的富裕量，其中收集維修間、清漆冷卻、火焰噴房、點(diǎn)補(bǔ)車間、注塑車間、集中供料間、廢溶劑回收間、危廢間低濃度廢氣24595 m³/h，該部分氣體經(jīng)過(guò)過(guò)濾器去除漆霧顆粒，再通過(guò)RC沸石轉(zhuǎn)輪，大部分廢氣中有機(jī)物被吸附在沸石分子篩中而成為潔凈氣體，通過(guò)煙囪進(jìn)行高空排放;少部分廢氣通過(guò)高溫?fù)Q熱器加熱至脫附溫度后（熱源來(lái)自有機(jī)廢氣焚燒裝置RTO內(nèi)的高溫潔凈氣體）進(jìn)入RC沸石轉(zhuǎn)輪的脫附區(qū)，對(duì)吸附在沸石分子篩中的有機(jī)物進(jìn)行脫附再生處理而被“吹掃”出來(lái)，成為低風(fēng)量、高濃度的氣體，之后和原高濃度氣體23000 m³/h混合后通過(guò)RTO主風(fēng)機(jī)送入蓄熱焚燒裝置進(jìn)行焚燒處理后而成為潔凈氣體，然后直接通過(guò)煙囪進(jìn)行高空排放。緊急旁道設(shè)置活性碳箱，一旦RTO焚燒裝置故障，高濃度廢氣經(jīng)活性炭吸附后經(jīng)風(fēng)機(jī)達(dá)標(biāo)排入煙囪。煙囪上設(shè)置在線監(jiān)測(cè)裝置，和江寧區(qū)環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，接收環(huán)保局監(jiān)督和考核。廢氣收集處理工藝流程圖見圖1。

3.1.1過(guò)濾系統(tǒng)

低濃度廢氣在進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪之前，需要過(guò)濾去除廢氣中漆霧顆粒，防止沸石分子篩堵塞，延長(zhǎng)沸石轉(zhuǎn)輪的使用壽命。設(shè)置為三級(jí)過(guò)濾，均為標(biāo)準(zhǔn)袋式過(guò)濾器，每個(gè)過(guò)濾袋的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)濾風(fēng)量為 4000m³/h，為留有一定的余量，采用每級(jí) 9 個(gè)過(guò)濾袋，排列方式為3行3列。每級(jí)過(guò)濾袋設(shè)置數(shù)顯式壓差變送器，當(dāng)過(guò)濾袋前后壓力超出壓力范圍時(shí)，控制柜發(fā)出聲光報(bào)警，提醒設(shè)備維保人員更換過(guò)濾袋。

3.1.2濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)

濃縮轉(zhuǎn)輪分為吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)，在各個(gè)區(qū)域內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。含有 VOCs 的空氣經(jīng)過(guò)濾器送到濃縮轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)被吸附劑（沸石材料）吸附，凈化后的空氣經(jīng)吸附風(fēng)機(jī)排入煙囪。吸附于濃縮轉(zhuǎn)輪中的VOCs在脫附區(qū)經(jīng)過(guò)熱風(fēng)脫附被“吹掃”出來(lái)，經(jīng)RTO主風(fēng)機(jī)送入蓄熱焚燒裝置。最后濃縮轉(zhuǎn)輪在冷卻區(qū)被冷卻，冷卻區(qū)的空氣經(jīng)過(guò)加熱后作為脫附再生的空氣使用，達(dá)到節(jié)能的效果。通過(guò)吸附→脫附→冷卻→吸附的循環(huán)過(guò)程使得低濃度、大風(fēng)量的揮發(fā)性有機(jī)廢氣濃縮成高濃度、小風(fēng)量的氣體。該項(xiàng)目采用1臺(tái)日本NICHIAS品牌的SCB-2190- 40XM沸石轉(zhuǎn)輪，最大可處理30000 m³/h，濃縮可達(dá)到10倍，濃縮后的風(fēng)量3000 m³/h，濃度2000 mg/m?。

廢氣預(yù)熱系統(tǒng)采用高溫空氣板式換熱器，熱對(duì)流換熱方式，熱量來(lái)源于RTO焚燒爐內(nèi)的高溫氣體。設(shè)置溫度在線監(jiān)測(cè)儀，換熱過(guò)程采用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制，加熱后的脫附廢氣溫度能夠保持在 180～220 ℃之間，保證良好的脫附效果。

3.1.3 RTO蓄熱焚燒爐

高濃度、轉(zhuǎn)輪脫附后廢氣通過(guò)RTO主風(fēng)機(jī)送入蓄熱A室，蓄熱A室將“蓄積”熱量釋放出來(lái)對(duì)廢氣進(jìn)行加熱，加熱后進(jìn)入氧化室進(jìn)行燃燒處理，燃燒后的高溫氣體通過(guò)蓄熱B室，將熱量“儲(chǔ)存”在蓄熱B室，從而使燃燒后的潔凈氣體降低溫度后直接排放，同時(shí)蓄熱 C 室的吹掃閥門打開，將殘留在C室未處理的廢氣引入RTO入口，再次進(jìn)入RTO進(jìn)行焚燒處理。一定周期后，蓄熱A室進(jìn)口閥門關(guān)閉，廢氣從蓄熱B室進(jìn)入，蓄熱B室將上一次“蓄積”熱量釋放出來(lái)對(duì)廢氣進(jìn)行加熱，加熱后進(jìn)入氧化室進(jìn)行燃燒處理，燃燒后的高溫氣體通過(guò)蓄熱C室，將熱量“儲(chǔ)存”在蓄熱C室，從而使燃燒后的潔凈氣體降低溫度后直接排放，同時(shí)蓄熱A室的吹掃閥門打開，將殘留在A室未處理的廢氣引入RTO入口，再次進(jìn)入RTO進(jìn)行焚燒處理;下一個(gè)周期，蓄熱B室進(jìn)口閥門關(guān)閉，廢氣從蓄熱C室進(jìn)入，蓄熱C室將上一次“蓄積”熱量釋放出來(lái)對(duì)原始廢氣進(jìn)行加熱，加熱后進(jìn)入氧化室進(jìn)行燃燒處理，燃燒后的高溫氣體通過(guò)蓄熱A室，將熱量“儲(chǔ)存”在蓄熱A室，從而使燃燒后的潔凈氣體降低溫度后直接排放，同時(shí)蓄熱B室的吹掃閥門打開，將殘留在B室未處理的原始廢氣引入RTO入口，再次進(jìn)入 RTO 進(jìn)行焚燒處理。如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)蓄熱→放熱→吹掃→蓄熱的循環(huán)，可以大大地降低能源的消耗，RTO的熱效率可達(dá)95%以上，額定濃度下處理效率≥99%。焚燒系統(tǒng)中溫度維持在750℃～850℃，蓄熱體的擺放充足，采用板片式陶瓷蜂窩蓄熱材料MLM-180，尺寸305*305*102 mm，比表面積大于680 m²/m³，阻力小，耐溫高達(dá)1200 ℃。

燃?xì)馊紵髌放芃AXON，具備自動(dòng)吹掃功能，防止燃燒室內(nèi)有易燃易爆氣體存在。具備自動(dòng)點(diǎn)小火功能，保證主火點(diǎn)燃的安全和穩(wěn)定。全程火焰監(jiān)測(cè)，從點(diǎn)小火開始到系統(tǒng)停止，保證系統(tǒng)在安全下運(yùn)行。自動(dòng)轉(zhuǎn)大火，系統(tǒng)輸出4-20 mA信號(hào)，控制燃?xì)忾y為開度，從0位到100%輸出，以保證精確的熱量輸出及溫度調(diào)節(jié)。恒溫控制比例燃燒，調(diào)節(jié)比大，保證快速升溫均勻保溫.具備故障報(bào)警功能，出現(xiàn)火焰檢測(cè)、安全連鎖等任何不滿足條件下，關(guān)斷閥會(huì)迅速切斷氣源，確保設(shè)備在安全下運(yùn)行。

3.1.4煙囪

煙囪高度15 m，在合適位置設(shè)置氣體取樣口，引至監(jiān)測(cè)小屋，小屋內(nèi)設(shè)置在線檢測(cè)儀表，數(shù)據(jù)和環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)。

4? 電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)

4.1控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該項(xiàng)目配備獨(dú)立的電氣控制柜，控制系統(tǒng)充分考慮設(shè)備的成套性、通用性，保證系統(tǒng)的整體可靠性與其它系統(tǒng)的接口方便性。采用進(jìn)口PLC程序控制器，具備設(shè)備工況監(jiān)視、流程畫面顯示、參數(shù)顯示、報(bào)警顯示、自動(dòng)連鎖保護(hù)等功能，PLC 系統(tǒng)記錄設(shè)備運(yùn)行關(guān)鍵控制點(diǎn)的歷史趨勢(shì)線，數(shù)據(jù)存儲(chǔ) LOG 日志記錄，保存時(shí)間可達(dá)6月以上。數(shù)據(jù)通訊接口預(yù)留有 10%余量?？刂葡到y(tǒng)的主要元器件空氣斷路器、接觸器、熱繼電器、中間繼電器等選用西門子、ABB、施耐德等公司的產(chǎn)品。儀表電源、操作電源和控制系統(tǒng)電源分別供給，各電源回路均設(shè)計(jì)過(guò)載、短路保護(hù)及失電報(bào)警功能。

4.2 RTO焚燒爐主要控制模式

RTO焚燒爐是整個(gè)處理系統(tǒng)的核心設(shè)備，程序控制充分考慮到安全性和節(jié)能性，主要有以下幾種模式。

1） 運(yùn)行模式：在正常的運(yùn)行模式時(shí)，高濃度廢氣和低濃度濃縮廢氣通過(guò)RTO主風(fēng)機(jī)送入焚燒爐進(jìn)行處理，然后進(jìn)入煙囪高空排放;

2） 節(jié)能模式：當(dāng)生產(chǎn)線設(shè)備負(fù)荷不穩(wěn)定，廢氣源總量變化時(shí)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)輪吸附風(fēng)機(jī)、RTO主風(fēng)機(jī)變頻功能，來(lái)適配廢氣量變化，降低運(yùn)行成本。

3） 高溫待機(jī)模式：當(dāng)RTO燃燒室平均溫度達(dá)到760 ?C（可設(shè)定），RTO就可以進(jìn)入廢氣進(jìn)行燃燒處理。若此時(shí)沒(méi)有廢氣處理指令，RTO設(shè)備可處于高溫待機(jī)模式，大大減少預(yù)熱 RTO 的天然氣能耗和電能耗。

4） 緊急模式：當(dāng)RC濃縮轉(zhuǎn)輪或 RTO系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，原始廢氣旁通閥開啟，主閥門關(guān)閉，原始廢氣經(jīng)活性炭箱吸附后直接進(jìn)入煙囪進(jìn)行高空排放，廢氣處理設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的故障停機(jī)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提醒設(shè)備維修人員檢查處理。

5? 改造效果及結(jié)論

項(xiàng)目改造完畢經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，控制系統(tǒng)動(dòng)作靈敏可靠，沒(méi)有發(fā)生誤動(dòng)作。煙囪取樣口在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)非甲烷總烴濃度一般在10-20 mg/m?波動(dòng)，在國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)30 mg/m?以下。

結(jié)論：

項(xiàng)目改造采用的工藝設(shè)備及電氣控制系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠的，廢氣處理后達(dá)標(biāo)排放，達(dá)到項(xiàng)目改造前的預(yù)期。

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