工程机械制造企业涂装废气处理工程实例.pdf

2023年第14期中国高新科技131Enginee术应用TECHNOLOGY APPLICATION|技工程机械制造企！气处理工程实例徐志霖1王雅丽1.长沙皓龙环保科技有限公司，湖南长沙410 0 0 0；2.长沙环境保护职业技术学院，湖南长沙410 0 0 7摘要：在工程机械的制造过程中，涂装时使用的涂料、固化剂、稀释剂等原辅料中含挥发性有机物成分。项目通过建设高效的“干式过滤+活性炭吸附+脱附催化氧化”废气处理系统，对废气进行处理后，废气中各污染物浓度大幅下降，排放的废气各挥发性有机物指标可达到表面涂装（汽车制造及维修）挥发性有机物、镍排放标准（DB43/1356一2 0 17）中标准限值的要求，有效降低了挥发性有机物的排放。关键词：涂装废气；挥发性有机物；活性炭吸附；催化氧化文献标识码：A中图分类号：X701文章编号：2 0 96-413 7（2 0 2 3）14-13 1-0 3D0l:10.13535/ki.10-1507/n.2023.14.40ng waste gas treatment in construction machinery maring example of coating waste gas treatment in constrin construction machinery manufacturing enterprisesXU Zhilin,WANG Yali?1.Changsha Haolong Environmental Protection Technology Co.,Ltd.,Changsha 4100o0,China;2.Changsha Environmental Protection College,Changsha 410007,ChinaAbstract:In the production process of construction machinery,due to the use of volatile organic compounds in raw materials such ascoatings,curing agents,and diluents during painting,the project has constructed an efficient“dry filtration+activated carbon adsorption+desorption catalytic oxidation waste gas treatment system.After treating the waste gas,the concentration of various pollutants inthe waste gas has significantly decreased.The emission of volatile organic compounds in the exhaust gas can meet the standard limitrequirements of the“Emission Standards for Volatile Organic Compounds and Nickel in Surface Coatings(Automotive Manufacturingand Maintenance)(DB43/1356-2017),effectively reducing the emission of volatile organic compounds.Keywords:coating waste gas;volatile organic compound;activated carbon adsorption;catalytic oxidation挥发性有机物（VOCs），一般是沸点在5 0 2 5 0，室温下饱和蒸汽压超过13 3.3 2 Pa，在常温下以蒸汽形式存在的有机化合物总称。从环境角度考虑，主要指参与大气光化学反应的有机化合物，包括：非甲烷烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃等）、含氧有机化合物（醛、酮、醇、醚等）、含氮有机物、含硫有机物等。其是臭氧（O，）和细颗粒物（PM2.5）共同的重要前体物，也是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物，主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等过程。1庆废气成分及规模根据项目企业涂装生产使用的油漆、固化剂、稀释剂等产品的成分分析，其产生的废气中主要含有汽油、二甲苯、乙酸乙酯、正丁醇等成分，均为挥发性有机物。企业涂装工艺主要在密闭的喷漆室、流平室、烘干室等单元中进行，产生的废气通过单元内部设置的抽风槽抽出并通过管道导入至处理系统中，设计废气处理量为3 6 0 0 0 0 m/h。主要废气污染物平均浓度如表1所示。表1废气污染物平均浓度表(单位：mg/m3)项目数值二甲苯8.61苯系物29.35挥发性有机物124.32非甲烷总烃67.872处理工艺介绍2.1工艺比选挥发性有机物废气处理工艺主要有：低温等离子、UV光解、吸附、直接燃烧、催化燃烧、冷凝等。低温等离子、UV光解等处理工艺为低效处理工艺，原主要用于小风量、低浓度废气的处理，由于其处理过程中会产生等离子体、臭氧等二次污染物质，现基本不推荐使用。吸附工艺主要适用于大风量、低浓度废气处理，其处理效率较高，但吸附剂使用量较大，若不进行再生利用，更换吸附剂频率较高，造成运行维护成本相应较高。直接燃烧法及催化燃烧法均适用于小风量、高浓度废气，处理效率较高。其中直接燃烧法由于燃烧温度高，需要借助大量的如天然气等能源，造成其运行维护成本高；催化燃烧由于其燃烧温度较直接燃烧法低，能源消耗较低。冷凝法处理效率较高，一般适用于风量小、浓度高废气，且其中物质有一定的回收利用价值，其运行成本也相对较高。2.2处理工艺流程经过一段时间吸附后，活性炭达到饱和状态，系统电控的PLC自动控制程序，对活性炭进行脱附再生处理，由后端催化燃烧装置的预热室，将空气加热后通过风机送入活性炭床使碳层升温，使挥发性有机物从活性炭中脱附解析而释放。经过设定时间的脱附作用，活性炭中大部分被吸附的挥发性有机物脱附出，活性炭再生完成。脱附出的废气属于高浓度、132中国高新科技2023年第14期（下转第13 5 页）技术应用TECHNOLOGYAPPLICATION小风量、中温度的有机废气，经阻火器后通过脱附风机送入特制的板式热交换器，与催化燃烧后的高温气体进行能量间接交换。此时脱附废气源的温度得到第一次提升，具有一定温度的脱附废气进入预热器，进行第二次温度提升，之后进入第一级催化反应。此时有机废气在低温下部分分解，并释放出能量，对废气源进行直接加热，将气体温度提高到催化反应的最佳温度。经温度检测系统检测，温度符合催化反应的温度要求，进入催化燃烧室，在催化燃烧室中填充的催化剂作用下，有机气体彻底分解，同时释放出大量的热量。燃烧后的气体通过热交换器将热能转换给即将进入设备的低温流，降温后气体达标排放。如果脱附废气浓度足够高，有机物利用自身氧化燃烧释放出的热量可维持自燃，可降低催化燃烧所需的能源消耗。处理系统工艺流程图如图1所示。城州风机一假化燃烧设备度气排气第活性旋发用设备过滤预处理设善度气D活性泉暖用设备进滤插处理设备图1处理系统工艺流程图3主主要设备设计参数3.1干式过滤器干式过滤器为立式箱体，外壳骨架采用SS304材质，外形尺寸为10.5 m6.5m5.0m，处理风量18 0 0 0 0 m/h，共2 座；内置4级过滤，过滤装置均为模块化设置，单个模块规格为0.59m0.59m0.6m，第一级采用除雾器模块，共112 个；第二级采用G4初效过滤袋模块，共112 个；第三层采用中级过滤F7优质聚酯纤维材质过滤袋，共112 个；第四级采用F9高效滤袋，共112 个；4段分别设计压差计，通过压差信号反馈对系统运行进行控制。3.2活性炭吸附床活性炭箱体含保温层及内外壳体，外部壳体制作材料为1mm厚SS304板材，内部采用3 mm厚碳钢防腐材质，中间含有5 0 mm的硅酸铝保温层，外形尺寸为17.0 m2.9m5.7m，处理风量18 0 0 0 0 m/h，共2 座；内部排列活性炭模块，单个模块尺寸为3.2 m2.9m5.7m，共10 个，控制工艺为8吸2 脱：共装填防水型蜂窝活性炭（10 0 mm100mm100mm）6 3.8 4m；模块设置有温度检测、紧急灭火装置，当温度达到设置的极限温度时，会触发设备的温度报警，当情况达到一定状态时，启用紧急灭火装置，紧急灭火装置分为惰性气体灭火与水喷淋灭火。3.3催化燃烧装置催化燃烧装置壳体采用SS304材质，内衬陶瓷纤维保温模块，外形尺寸为2.0 m2.0m2.5m，处理能力8 0 0 0 m/h，共1座；主要构成为燃气管路、点火管路、空气管路、燃烧器系统、预热系统等。其中催化燃烧室中装填有催化剂，催化剂采用-Al,O，为载体，以贵金属Pt为主要活性成份，催化剂单体规格为10 0 mm100mm100mm，总填充量0.6 7 m，气体过流风速为1.2 1.8 m/s。3.4动力系统系统采用离心风机为各设备废气流动提供动力，共设置吸附风机2 台（G4-732000C：18 0 0 0 0 m/h；2 0 3 8 Pa；160kW），脱附风机1台（10 0 0 0 m/h；2 5 0 0 Pa；15 k W），补冷风机1台（8 0 0 0 m/h；15 0 0 Pa；5.5 k W）3.5排气筒系统设置排气筒1座，用于吸附后及脱附处理后达标废气排放。排气筒为碳钢防腐材质，3.525m，配置监测平台及爬梯。3.6电控系统系统设备配备独立的电气控制柜1套，采用西门子PLC程序控制器，实现电源控制、风量调节、温度自动控制、保温时间自动控制、故障报警等，以及输送启动、运行、停机、故障等信号；控制柜面板流程可显示运行主要参数，据工艺要求可改变控制参数，电器控制柜面板上设置电流和电压表、数显仪表、温度调控器，吸附时间调控器及风机、加热器、照明等指示灯按钮。4运行费用分析系统运行维护费用主要包含：各用电设备电费、过滤设备过滤棉/袋及活性炭吸附床吸附剂更换耗材费、催化燃烧设备燃气费等。4.1电费各设备中，使用过程中主要为各风机运行产生的电费。风机总装机功率3 40.5 kW，运行功率18 0.5 kW，年度运行费用为3 3.5 万元4.2耗材费各耗材中，除雾模块定期清理，G4级棉更换频率为4次/年，F7级过滤棉更换频率为3 次年，F9级过滤袋更换频率为2 次年，活性炭吸附剂更换频率为1次/6 0 0 0 h，综合年度耗材费用为5 4.7 万元。4.3燃气费催化燃烧设备运行时，天然气消耗为15 Nm/h，年度运2023年第14期中国高新科技135（责任编辑：肖央然上接第13 2 页）.（责任编辑：肖央然）TECHNOLOGYAPPLICATION技术应用质量、内容、标准、人员），将设备的使用、保养、维修责任到人。建立各机电设备菜单式检修台账，通过检查表对设备进行全面检查、检修、维护，避免漏检等检修不到位的情况出现。强化培训机电设备的作业标准，确保作业人员能够按标准进行作业，杜绝野蛮操作、甩保护运行等情况，确保设备日常运转工况良好。5结语大佛寺煤矿引进快掘设备已达2 年多，从未停止过对快掘设备的使用探索，通过不断探索、讨论、改进，申报集团内部创新3 0 多项。及时与厂家沟通，对设备进行改造，获得厂家的一致认可。制定了快速掘进系统配套的作业标准及安全技术措施，为其推广使用建立了标准，探明了方向。引进快掘设备后对巷道的支护参数进行了进一步的优化，详见彬长矿区快掘设备应用技术一文，支护参数优化后对巷道的支护强度与材料节省都上了一个台阶。与综合机械化掘进对比，主要优势在于，综掘为先掘进后支护，两者不能同时作业；快掘设备能够做到掘进与支护平行作业，且快掘有多个钻臂同时支护，不仅解决了掘进与支护不能同时作业的矛盾，多钻臂同时支护大大提升了支护效率。巷道掘进效率大大提升，经测算可提高2 倍以上；在安全性上加设了超前临时支护装行时间约2 0 0 h，则年度燃气费用为1.0 万元。综合，系统运行费用约为8 9.2 万元年。5系统运行效果分析经过1个月的调试后，达到运行条件，系统各设备运行良好，处理效果稳定，对照进口数据，系统二甲苯、苯系物、挥发性有机物、非甲烷总烃的平均处理率分别可达7 8.9%、88.2%、6 5.8%、6 3.4%，具体指标出口浓度平均水平如表2 所示。表2排口废气污染物平均浓度表(单位：mg/m3)项目数值二甲苯1.81苯系物3.46挥发性有机物42.53非甲烧总烃24.866系统投资情况项目总投资为8 8 4.5 8 万元，其中设备投资7 46.2 6 万元，基础土建、电力改造、天然气改造费用为13 8.3 2 万元。7结语项目根据机械制造涂装工艺产生的废气特点，通过“干式过滤+活性炭吸附+脱附催化燃烧”工艺对废气进行处理，可有效去除涂装工艺生产过程废气中的挥发性有机物成分，置，作业人员避免了空顶作业，安全得到了更大保障；此次快掘设备拐切眼创新应用成功，为今后彬长矿区大量引进快掘设备，逐步淘汰落后设备奠定了基础，使彬长矿区巷道掘进向着更高效、更安全的方向发展。同时，也加速了彬长矿区井下快速施工工艺的革新，为快掘设备稳步向前发展攻克了一道难题。作者简介：王李平（198 8-），男，陕西咸阳人，陕西彬长大佛寺矿业公司工程师，研究方向：采矿工程。参考文献1王虹，王步康，张小峰，等煤矿智能快掘关键技术与工程实践J煤炭学报，2 0 2 1，46（7）：2 0 6 8-2 0 8 3.2王连生煤巷快掘技术及装备开发应用研究J神华科技，2 0 16，14（3）：2 8-3 2.3孙泽宏新型岩巷快速掘进成套设备应用浅析J煤炭技术，2 0 0 8（9）：19-2 0.4董雪峰煤矿机械化快速掘进技术质量研究J当代化工研究，2 0 2 2（2 0）：8 7-8 9.5郑建伟煤矿井下巷道掘锚一体化快速掘进技术探讨J科学技术创新，2 0 2 2（2 8）：15 5-15 8.6高飞煤矿综合机械化快速掘进技术质量研究J.中国石油和化工标准与质量，2 0 2 2，42（14）：2 4-2 5，2 8.废气排口各指标可稳定达到表面涂装（汽车制造及维修）挥发性有机物、镍排放标准（DB43/1356一2 0 17）中标准限值要求，有效地降低了排入环境中的挥发性有机物量。作者简介：徐志霖（198 6-），男，山东淄博人，长沙皓龙环保科技有限公司工程师，研究方向：污水处理、废气处理等环境工程设计及施工。通讯作者：王雅丽（198 7-），女，湖南长沙人，长沙环境保护职业技术学院讲师，研究方向：环境科学与工程。参考文献1田瑞丽可挥发性有机物的治理工艺分析J山西化工，2 0 19（3）：2 0 3.2崔少杰，于鸽方，闫和刚表面涂装工艺中挥发性有机物污染防治措施分析J节能环保，2 0 2 2（5）：49.3陈安营可挥发性有机物的治理工艺技术综述J.炼油与化工，2 0 17（3）：1-3.4】张瑞，陈吉祥，刘凤军，等工程机械涂装中挥发性有机化合物的治理形势与对策J电镀与涂饰,2 0 19,3 8（6)：279-280.5肖伟，冯求宝，刘红玉。活性炭吸附催化燃烧在钢结构喷漆废气处理中的应用J冶金设备，2 0 2 2（S1）：10 0.6袁烨，曹刚，翟星挥发性有机物治理工艺及催化剂研究进展J工业催化，2 0 19，2 7（7）：12.