地板涂裝車間VOCs廢氣處理工程實例

張曼怡，金家煥，陳佳琪，陳李慶

（1.浙江愛聞格環(huán)?？萍加邢薰?，杭州310000；2.上一環(huán)保科技（杭州）有限公司，杭州310000；3.杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，杭州311121)

近年來，PVC地板由于其具有隔音、保溫、彈性、防塵、抗污、防滑、滅菌、環(huán)保性及觀賞性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到快速發(fā)展。隨著市場需求的增加，其生產(chǎn)涂裝過程中產(chǎn)生的污染問題越來越引起重視。涂裝是PVC地板（卷材）制造過程中不可或缺的環(huán)節(jié)，也是VOCs排放的核心行業(yè)之一。據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)涂裝行業(yè)排放VOCs廢氣，占工業(yè)廢氣VOCs總排量的20%以上。VOCs是有機(jī)氣溶膠等的主要前體物，若任其排放會加速光化學(xué)煙霧和霾的生成，造成空氣環(huán)境質(zhì)量下降，進(jìn)而引發(fā)癌癥等身體疾病[1，2]。在“十三五”期間，工業(yè)涂裝就被列入全國VOCs減排的重點(diǎn)行業(yè)，“十四五”期間國家政策更是明確指出該行業(yè)需要全面加強(qiáng)VOCs綜合治理[3]。因此，涂裝過程中VOCs廢氣排放的治理問題亟待研究和解決。

浙江某公司是中國防靜電協(xié)會副理事長單位，專業(yè)生產(chǎn)永久性防靜電PVC地板及商用同質(zhì)透心碎花點(diǎn)PVC地板，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在電子工業(yè)、計算機(jī)等IT行業(yè)，對浙江防靜電卷材行業(yè)起到引領(lǐng)作用，在其生產(chǎn)PVC地板的涂裝過程中會產(chǎn)生大量VOCs。目前，VOCs主要通過末端治理技術(shù)達(dá)到減排目的，常見廢氣治理技術(shù)有活性炭吸附或水洗、燃燒法、化學(xué)洗滌法、催化氧化法、低溫等離子技術(shù)、生物法等，多采用組合技術(shù)處理廢氣，但據(jù)統(tǒng)計80%的企業(yè)的廢氣治理工藝不合理[3～5]。因此，為使排出廢氣達(dá)標(biāo)，選擇合適的工藝尤為重要，針對該公司廢氣量較大、組分復(fù)雜、易吸附的特點(diǎn)設(shè)計建造規(guī)模為30000 m3的處理系統(tǒng)，考慮到成本和經(jīng)濟(jì)效益，通過采用“噴淋降溫+干式過濾+活性炭吸附+催化燃燒脫附”工藝治理廢氣，使排放廢氣達(dá)到GB 16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)限值。

1 廢氣來源

PVC地板需經(jīng)過投料、混合、壓延擠出、輥涂和UV光固化等一系列流水線制成相應(yīng)成品，最終經(jīng)檢驗合格后出庫。板材在輥涂后，進(jìn)入流平通道（室溫，運(yùn)行時間2 min）及光固化環(huán)節(jié)，經(jīng)紫外光照射后，紫外光（波長為320～390 mm）的照射促使引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)樹脂反應(yīng)瞬間固化成膜，固光溫度控制在50℃左右照射時長10～15 s。其中UV油漆在輥涂、紫外固化、加熱烘干等生產(chǎn)加工過程中，均有部分溶劑會揮發(fā)，特別是在紫外固化部分，光敏樹脂在紫外光下會起到固化作用，而其中的部分揮發(fā)性溶劑會立即揮發(fā)。

UV油漆是一種紫外光固化涂料，固含量約95%～99%，具有固化速度快，流平佳，氣味低高光澤等特性，主要成分有光敏樹脂以及一些揮發(fā)性溶劑、助劑等。本項目使用UV涂料成分為固含量95%（樹脂類50%，光引發(fā)劑10%，單體35%）、助劑（丙二醇甲醚溶劑5%），使用量為油性UV涂料9 t/a，水性20 t/a。本項目產(chǎn)生有機(jī)廢氣有丙烯類單體、聚丙烯酯單體、固體份的揮發(fā)等，主要污染物為非甲烷總烴。

2 廢氣治理工藝流程

2.1 工藝設(shè)計

為治理資源再生過程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，采用“噴淋降溫+干式過濾+活性炭吸附+催化燃燒脫附”組合工藝，工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程示意圖

廢氣在風(fēng)機(jī)作用下，通過集氣罩及各支路管線抽引至主管，到達(dá)噴淋降溫塔，通過噴淋水將進(jìn)氣溫度控制在活性炭吸附范圍內(nèi)，并能去除一定的親水性粉塵。經(jīng)過噴淋降溫后的廢氣到達(dá)干式過濾裝置器，利用干式漆霧氈吸附阻隔大部分粉塵，截留降溫裝置帶出的水氣，防止水氣進(jìn)入后續(xù)活性炭吸附箱導(dǎo)致活性炭失效。經(jīng)過前處理系統(tǒng)后，廢氣中的粉塵被去除，水分被截留至除霧棉中，廢氣到達(dá)活性炭吸附設(shè)備?；钚蕴客ㄟ^其多微孔的吸附特性，將廢氣中的VOCs吸附固定在內(nèi)，并定時進(jìn)行脫附再生，保證廢氣去除率的穩(wěn)定?；钚蕴匡柡秃?，利用熱風(fēng)機(jī)對活性炭進(jìn)行循環(huán)脫附，脫附的污染物濃度高氣量小，經(jīng)過催化燃燒裝置的催化床層燃燒，污染物被燃燒成水和二氧化碳。燃燒過程不受碳?xì)浠衔餄舛鹊南拗疲胰紵^程中的熱量可持續(xù)提供活性炭床層的脫附，處理后的廢氣不會造成二次污染。利用催化劑，比直接燃燒所需要的起始溫度降低了近300℃，有效節(jié)省了能量的損耗。經(jīng)過以上單元的處理，有機(jī)廢氣的治理目標(biāo)已經(jīng)達(dá)成，且通過催化燃燒的方式，增加了活性炭的使用壽命，減少污染物再循環(huán)至環(huán)境中[6]。在系統(tǒng)后部安裝專用離心風(fēng)機(jī)抽引出風(fēng)，達(dá)標(biāo)排放。

2.2 主要構(gòu)筑物及工藝參數(shù)

1）噴淋降溫裝置（1臺）

1臺塔體：處理風(fēng)量30000 m3/h，Φ2.1m×5.5m，碳鋼材質(zhì)，內(nèi)部防銹涂料層，塔頂設(shè)置絲網(wǎng)除霧；1臺循環(huán)水箱：外置循環(huán)水箱，浮球液位計；1臺循環(huán)水泵：水泵流量46m3/h；水泵功率7.5kW。

2）干式過濾裝置（1臺）

處理風(fēng)量23000m3/h，漆霧氈過濾，2.3m×1.5m×2.2 m，材質(zhì)Q235-A。

3）吸附凈化系統(tǒng)（1臺）

3臺炭箱主體：處理風(fēng)量15000 m3/h，2.1m×2.1m×2.1m，材質(zhì)Q235；2吸1脫；5.5 m2活性炭；6組吸附閥門，Φ700mm；泄漏量0.5%（氣動）；1批吸附管路，Φ900，材質(zhì)Q235；1臺吸附風(fēng)機(jī)，風(fēng)量35000 m3/h，風(fēng)壓2400 Pa，功率37 kW，材質(zhì)Q235，喉口防爆。

4）脫附再生系統(tǒng)（1臺）

1臺燃燒箱：處理風(fēng)量2000 m3/h，采用電加熱方式，1.5 m×1.7 m×2.4 m，材質(zhì)Q235-A+鍋爐鋼；0.06 m2催化劑，蜂窩陶瓷鍍貴金屬鈀、鉑；1臺混流器950×950×950 mm；2套阻火器：非標(biāo)設(shè)計，材質(zhì)Q235；6套脫附閥門，Φ400mm，泄漏量0.5%（氣動）；3套溫控閥門，Φ400mm，泄漏量0.5%（氣動）；1批脫附管路：Φ400mm，材質(zhì)Q235，外巖棉保溫層；1臺脫附風(fēng)機(jī)：風(fēng)量3500 m3/h，風(fēng)壓2000 Pa，功率5.5 kW，材質(zhì)Q235，喉口防爆。

5）排氣筒（1套）

Φ900，高15m，流速12～14 m/s；材質(zhì)Q235。

3 工程運(yùn)行分析

3.1 運(yùn)行效果

經(jīng)過“噴淋降溫+干式過濾+活性炭吸附+催化燃燒脫附”組合工藝處理后，處理設(shè)施出口（排氣筒高度15 m）有組織排放廢氣中非甲烷總烴排放濃度和排放速率均符合GB 16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)限值要求。排放濃度和速率見表1。

表1 廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)出口監(jiān)測結(jié)果

由表1可得：廢氣處理設(shè)備進(jìn)口非甲烷總烴排放濃度和排放速率分別為134.8 mg/m3和4.044 kg/h，出口非甲烷總烴排放濃度和排放速率分別為15.1 mg/m3和0.453 kg/h。出口非甲烷總烴排放濃度和排放速率均遠(yuǎn)低于《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）中二級排放標(biāo)準(zhǔn)的排放濃度限值120 mg/m3和10 kg/h，且非甲烷總烴去除率高達(dá)88.8%，說明該處理系統(tǒng)能高效去除非甲烷總烴廢氣，具有運(yùn)行穩(wěn)定、去除效率高等特點(diǎn)。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

該工程固定投資費(fèi)用300萬元；運(yùn)行費(fèi)用共計688.46元/d，其中電費(fèi)597.12元/d（裝機(jī)功率為62.2 kW，運(yùn)行系數(shù)0.8，運(yùn)行功率為49.76 kW，每天工作10 h，電耗為497.6 kW·h/d，電價1.2元/(kW·h)），藥劑費(fèi)91.34元/d（活性炭51.56元/d、催化劑14.82元/d）。該廢氣處理設(shè)施連續(xù)運(yùn)作，操作管理簡單，不需要專門的操作人員，由員工兼職看管即可，無人工費(fèi)。

4 結(jié)論

針對地板涂裝過程中產(chǎn)生的VOCs廢氣，本工程采用“噴淋降溫+干式過濾+活性炭吸附+催化燃燒脫附”工藝，處理系統(tǒng)出口非甲烷總烴排放濃度和排放速率分別為15.1mg/m3和0.453kg/h，均符合《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）中二級排放標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)對非甲烷總烴為88.8%，進(jìn)一步表明“噴淋降溫+干式過濾+活性炭吸附+催化燃燒脫附”工藝對地板涂裝車間VOCs廢氣中的非甲烷總烴具有良好的處理效果。該處理系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、去除效率高和管理方便的優(yōu)點(diǎn)，可為國內(nèi)同類廢氣處理提供參考。