30000m3-hr-吸附浓缩-催化燃烧方案.doc

日科能高

50000m3/hr VOCs废气
治理方案

苏州乔尼设备工程有限公司

2011-02-26
1．概况
1.1 项目名称
50000m3/hr VOCs 废气处理装置
1.2 工程范围及内容
本工程的范围及包括：工艺设计、总体布局、设备设计和制造、现场安装和调试及必要的人员培训。本工程含设备基础改造，但不包括：废气收集风管以及水、电、压缩空气、排水等一次侧工程。
1.3 背景资料
依据业主提供的资料，拟处理废气为生产工艺过程中排放的有机废气。
a. 污染物种类：正丁醇、乙醇等混合溶剂。
b. 污染物排放量为：100%浓度的正丁醇为19吨/年；50%浓度的正丁醇为98吨/年；95%浓度的乙醇为120吨/年。
c. 废气排放总量：50000m3/hr。

2. 设计原则
本项目的设计原则，首先是保证尾气的达标排放，其次是保证设备的处理能力。在此前提下，本方案充分考虑了处理工艺的先进性和合理性，尽可能采用新的节能技术，以降低设备投资和运行成本；系统采用合理的自动化技术及监测仪表，以确保设备运行安全，管理方便灵活。

3. 设计依据
3.1 业主提供的排放数据（见上）
3.2 相关规范：
《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）
《爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范》（GB50058-92）
《工业机械电器设备通用技术条件》（GB/T5226.1-1996）
《涂装作业安全规程—有机废气净化装置安全技术规定》（GB16297-1996）
工业设备焊接及技术规范
其他有关设计规范。
3.3 尾气排放标准
《大气污染物排放标准》GB16297-1996新污染源极值二级执行
污染物
最高允许
排放浓度
最高允许排放速率
排气筒
二级
甲苯
40mg/m3
15m
3.1kg/hr
二甲苯
70mg/m3
15m
1.0kg/hr
非甲烷总烃类
120mg/m3
15m
10kg/hr

4. 设计方案
4.1废气处理方法选择
目前，有机废气处理主要有以下几种方法：
l 吸收法：一般采用物理吸收，即将废气引入吸收液进行净化，待吸收液饱和后经加热、解析、冷凝回收；本法适用于大气量、低温度、低浓度的废气，但需要配置加热解析回收装置，设备体积大、投资高。
l 直接燃烧法：利用燃气或者燃油等辅助燃料燃烧，将混合气体加热，使有害物质在高温作用下分解为无害物质；本法工艺简单、投资小，适用于高浓度、小风量的废气，但对安全技术、操作要求高。
l 催化燃烧：把废气加热经催化燃烧转化成无害的二氧化碳和水；本法起燃温度低、节能、净化率高、操作方便、占地面积、设备投资较大，适用于高温或高浓度有机废气。
l 吸附法：有机废气经活性炭吸附，可达95%以上的净化率，设备简单、投资小，但活性炭更换频繁，增加了装卸、运输、更换等工作程序，导致运行费用增加。
l 吸附-催化燃烧法：此法综合了吸附法及催化燃烧法的优点，采用新型吸附材料（蜂窝状活性炭）吸附，在接近饱和后引入热空气进行脱附、解析，脱附后废气引入催化燃烧床无焰燃烧，将其彻底净化，热气体在系统中循环使用，大大降低能耗。本法具有运行稳定可靠、运行成本低、维修方便等优点，适用于大风量、低浓度的废气治理。
通过计算得知：废气中正丁醇的最高浓度约为113mg/m3,乙醇的浓度约为44mg/m3，它属于低浓度高风量的废气。
综合以上各项考虑，本装置的总体方案为：吸附浓缩+催化燃烧；
装置包括：
吸附浓缩装置：50000m3/hr×2套（1用1备）；
催化燃烧装置：3000m3/hr×1套；
吸附浓缩采用活性炭吸附和在线脱附方式，吸附-脱附和催化燃烧为全自动运行。

5．工艺流程
本装置工艺流程为：吸附浓缩——解吸脱附——催化燃烧的工艺流程。采取单气路工作（参见图1）方式，由2个活性炭吸附器，一个催化燃烧器（辅之低压风机、阀门等构成）。废气经预处理除去粉尘、颗粒状物质后，送入活性炭吸附器A，当活性炭吸附器A接近饱和时，首先将处理气体自动切换到活性炭吸附器B（活性炭吸附器A停止吸附操作），然后用热气流对活性炭吸附器A进行解吸脱附将有机物从活性炭上脱附下来。在脱附过程中，有机废气已被浓缩,浓度较原来提高几十倍，达2000ppm以上，浓缩废气送到催化燃烧装置，最后被成为CO2与H2O排出。
完成解吸脱附以后活性炭吸附器A进入待用状态，待活性炭吸附器B接近饱和时，系统再自动切换回来，同时对活性炭吸附器B进行解吸脱附，如此循环工作。
当有机废气的浓度达到2000ppm以上时，催化床内可维持自燃，不用外加热。这个方案不仅大大节省了能量的消耗，而且由于催化燃烧器的处理能力仅需原废气处理量的1/10（3000m3/hr！），所以同时也降低了设备投资。本方案既适合于连续工作，也适合于间断工作。
单台活性炭吸附器的解吸脱付大约需要2-3小时。
吸附风机用变频器控制，可以依照需要的风量或者装置入口的净负压来进行调节。

6. 设备的技术性能与特点
● 本装置净化效率高，没有二次污染。净化效率经中国环境科学研究院大气环境研究所检测，其结果为：苯>96%；甲苯>98%；二甲苯>99%；臭气>92%。
● 本装置的活性炭吸附器为多层设计，气流分布均匀、稳定，吸附性能好；采用蜂窝状活性炭，空塔风速为0.65-0.8m/s时，实测阻力小于50mmAq，床层具有优越的动力学性能，适合在大风量下使用。
● 催化燃烧器装填的催化剂，具有阻力小，活性高，稳定性好的特点，当有机废气（如甲苯）浓度达到2000ppm时，就可维持自燃。催化燃烧器的转换效率高，性能稳定。
● 利用余热，节省能源。本装置中活性炭的解吸脱附均以热空气作为解吸介质，而此热气流均来自于系统内催化燃烧后的余热。脱附后的浓缩有机废气再进入催化燃烧器进行净化处理，不需另加能源，运行费用大大降低。就同样的处理量而言，约为直接催化燃烧法的1/10左右，活性炭吸附的1/5。
● 本系统自动化程度高，运行操作方便。系统采用PLC控制，所有阀门均为气动控制阀。当一套活性炭吸附器接近饱和时，由气动阀自动切换到另一套设备，并自动开启催化燃烧装置及其脱附风机，实现整个设备的自动化。
●催化燃烧加热部分为自动，脱附时由温度信号反馈来实现脱附温度自动控制。
●活性炭吸附器的脱附过程为自动程序控制。

7. 工艺流程简图
④

①

初级过滤器
达标排放
风机
有机废气

①

②

③

吸附风管
脱附风管

① 吸附床；② 催化燃烧室；③ 脱附风机；④ 补冷风机

图1
8．设备参数表:
处理风量
50000 m3/h
废气进口浓度
≤200mg/m³
废气进口温度
≤50℃
吸附风机功率
kW
脱附风机功率
kW
电动比例阀功率
1.1kW
加热室功率
kW
活性炭填充量
10m3
催化剂填充量
kg
占地面积（m）
14.0×7.0×3.5
设备装机总功率: kW

9. 废气净化装置的配套设施
配套设施有以下几点：（以下设施需业主提供，苏州乔尼负责安装连接）
三相四线；380V；120kW；
循环冷却水：常温，流量1吨/小时；
压缩空气：0.1m³/min，@0.6Mpa

10. 照明
综合机房以荧光灯照明为主，室外构筑物根据需要分别设置局部照明。

11.设备总清单及报价（见附件1）

12. 运行成本估算（见附件2）

13．设备生产及安装时间
生产周期为75天，指合同生效予付款到帐即日起。
安装，调试期为30天。
总竣工日期为105天。

14．设备验收
a. 设备验收的标准和方法依照本合同内容及现有国家有关行业标准和技术规范。
b. 乙方工程竣工后，向业主提交设备竣工资料和验收报告、设备使用说明书、电气线路图和主要设备外购件使用说明书、合格证等技术文件。
c. 乙方设备交付业主使用前，对设备进行空载和负荷调试，使其各项技术指标达到设计要求。业主收到乙方的设备竣工验收报告后，应组织有关部门及时进行验收。业主若不能在规定的时间内履行相关验收手续，则设备视作验收为合格。

15．售后服务
本工程设备的售后服务内容包括：
a.设备制造前的工程设计，包括设计方案编制，设计文件编制，施工图设计（总平面、工艺、土建、非标设备及标准设备选型、管路、概预算及设备、材料　清册），工程设计在合同签订后规定时间内完成并提交设计图纸及设计文件。
b.系统工程调试，包括设备调试、开车试运行。(在买方工厂内进行组装调试)。
c.起草制订操作规程和负责操作人员技术培训。
d.我们还将按照以下主要措施对项目管理人员提供培训。
在卖方工厂进行不少于7个完整工作日的技术工人安全作业以及现场操作培训以及不少于3个完整工作日的维修技术培训服务。
在培训技术后，在业主同意的条件下，对所有废气净化回收系统相关管理人员进行专业培训测试。
e.在设备运行过程中，按合同规定质保期内（一年），因设备质量引起的故障，卖方负责免费提供更换部件。如是使用方（买方）违反操作规范或其他原因造成的质量事故，卖方也应负责配件，费用由买方承担（只收取成本费）。在质保期满后，设备产生质量故障，买方应及时联系，卖方热情为买方服务，及时查明原因，分析故障，及时修复或更换，费用由买方承担。
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