行業(yè)知識 |
摘 要
以某中小型涂裝企業(yè)為例,分析其現有VOCs(揮發(fā)性有機物)廢氣收集處理存在的問(wèn)題,針對VOCs廢氣產(chǎn)生源收集不全面,漆霧回收率低,VOCs廢氣收集系統混亂,VOCs廢氣處理工藝不適當,VOCs廢氣處理設備能力偏小等問(wèn)題導致的VOCs超標排放,從源頭、過(guò)程和末端全過(guò)程進(jìn)行整改,整改后企業(yè)產(chǎn)生的VOCs廢氣能達標排放。
工業(yè)涂裝行業(yè)排放大量含VOCs(揮發(fā)性有機物)的廢氣,占整個(gè)工業(yè)源VOCs排放量的20%以上。工業(yè)涂裝等溶劑使用行業(yè)對VOCs的貢獻受到了越來(lái)越多的關(guān)注。VOCs組分繁多,對公眾健康會(huì )產(chǎn)生直接或間接的不良影響,部分VOCs對人體具有致癌作用。VOCs已成為導致環(huán)境空氣質(zhì)量惡化的核心污染物之一。目前VOCs減排的研究主要集中在末端治理技術(shù)上。VOCs的減排應從源頭、過(guò)程和末端的全過(guò)程進(jìn)行控制。
現場(chǎng)調查瀘州市10家中小型涂裝企業(yè)的VOCs廢氣治理現狀后發(fā)現:這些企業(yè)全部使用低VOCs含量的涂料,VOCs產(chǎn)生量較少;其中30%的企業(yè)采用高壓噴槍?zhuān)推崂速M較多;只有30%的企業(yè)對漆霧進(jìn)行了回收利用;普遍VOCs廢氣收集不完善,雖然所有企業(yè)都集中收集處理了噴漆房的VOCs廢氣,但調漆間、流平室、固化區、危廢暫存間的VOCs廢氣未進(jìn)行有效的收集和處理;80%的企業(yè)的廢氣治理工藝不合理,如某使用紫外光(UV)固化油性漆的企業(yè)中的VOCs廢氣主要采用噴淋、UV光解和活性炭吸附的方式來(lái)處理,難以使廢氣中的VOCs達標排放。
另外,從VOCs廢氣治理設備分析,這10家企業(yè)還存在以下問(wèn)題:UV光解設備的處理能力都偏??;78%的企業(yè)中,活性炭吸附箱處理能力偏??;80%的企業(yè)廢氣收集管的管徑不適當,風(fēng)速不適宜;所有企業(yè)皆存在管線(xiàn)偏長(cháng),管道壓力損失大,各并聯(lián)管網(wǎng)壓力損失不匹配,且未設置調壓裝置,風(fēng)機風(fēng)壓不足以克服壓力損失,VOCs廢氣收集系統難以正常運行。本文以瀘州市某中小型涂裝企業(yè)為例,講述如何從源頭、過(guò)程和末端全過(guò)程整改其VOCs廢氣收集處理系統,確保達標排放。
該企業(yè)使用的底漆和面漆屬于紫外光固化油性涂料。紫外光固化溶劑型涂料屬于《“十三五”揮發(fā)性有機物的污染防治工作方案》(環(huán)大氣[2017]121號)中鼓勵使用的涂料類(lèi)型之一,因此原輔材料無(wú)需整改。
使用傳遞效率優(yōu)良的涂裝技術(shù)和設備,如空氣輔助噴涂、無(wú)氣噴涂、靜電噴涂等,可減少涂料使用量,可以減少VOCs排放量。該企業(yè)采用靜電噴涂工藝,所以不需要整改。底漆房和面漆房分別配置7支高壓噴槍?zhuān)ぷ鲏毫?.4 MPa。高壓噴槍的噴涂霧化能力強,噴漆效率高,但油漆浪費較多,因此需要將高壓噴槍整改為低壓噴槍。
回收漆霧有利用企業(yè)節約油漆使用量,同時(shí)減少對廢氣收集管網(wǎng)和后續廢氣處理設備的不利影響。該企業(yè)只采用旋風(fēng)裝置回收底漆房漆霧,面漆房未回收,故需增加漆霧回收設備。
收集是廢氣有效處理的前提。涂裝企業(yè)生產(chǎn)主要經(jīng)歷待加工件除塵、噴底漆、流平、固化、噴面漆、流平、固化等工序。VOCs產(chǎn)生源主要來(lái)自油漆調配、噴漆、流平、固化等環(huán)節以及危廢暫存。該企業(yè)僅對噴漆房廢氣進(jìn)行了密閉收集處理,其余VOCs廢氣未收集,處于無(wú)組織排放狀態(tài)。由于VOCs廢氣收集不全面,因此需要整改。
以長(cháng)3.0 m、寬3.5 m、高2.2 m的面漆房為例,對現有引風(fēng)機的風(fēng)量符合性進(jìn)行分析。風(fēng)機型號為4-72-NO8C,風(fēng)量范圍12 224 ~ 15 705 m3/h。利用風(fēng)機風(fēng)量與通風(fēng)面積(即長(cháng)乘高)的比值計算出*小風(fēng)速0.51 m/s和*大風(fēng)速0.66 m/s,它們在《涂裝作業(yè)安全規程噴漆室安全技術(shù)規定》(GB 14444–2006)要求的控制風(fēng)速0.38 ~ 0.67 m/s范圍之內,故不需要整改。
VOCs治理技術(shù)主要有:直接燃燒法、蓄熱燃燒法、催化燃燒法、低溫等離子體法、臭氧法、冷凝法、膜分離法、吸附法、吸收法、生物降解法、光解法、光催化法等。
該企業(yè)主要采用“兩級水噴淋 + 活性炭吸附 + UV光解”處理技術(shù)。據《四川省2018年度揮發(fā)性有機物(VOCs)減排核算方法說(shuō)明》,活性炭吸附技術(shù)的VOCs去除效率為30%;UV光解的VOCs去除效率為20%;水噴淋的VOCs去除效率為10%。該企業(yè)使用油性漆,從原理上講水噴淋對油性漆VOCs的去除率低,因此不考慮水噴淋對VOCs的去除效果。該企業(yè)現有廢氣治理工藝的VOCs去除總效率為44%,不滿(mǎn)足《四川省固定污染源大氣揮發(fā)性有機物排放標準》(DB 51/2377–2017)的“表3”對表面涂裝行業(yè)VOCs去除率不低于80%的要求。因此,VOCs廢氣治理工藝需要進(jìn)行調整,將VOCs去除率提高至80%以上。
一級噴淋塔內徑1.50 m,高度3.00 m;二級噴淋塔內徑1.50 m,高度4.50 m。如前所述,水噴淋對油性漆VOCs的去除效果較差,不適用于本項目,需要整改。
該企業(yè)原有的UV光解設備的尺寸為2.7 m × 1.1 m × 1.3 m,安裝有紫外燈管60根,每根燈管電壓100 V,長(cháng)度90 cm。據設備說(shuō)明書(shū)所述,該設備設計處理風(fēng)量為10 000 m3/h,遠小于企業(yè)目前實(shí)際收集的底漆房和面漆房VOCs廢氣量24 448 ~ 31 410 m3/h,其處理能力不足,因此需要整改。
該企業(yè)采用固定床吸附裝置,尺寸為0.9 m × 1.0 m × 1.3 m,活性炭箱為3層,每層20 cm高。每15 d更換一次蜂窩狀活性炭。根據處理風(fēng)量與活性炭吸附箱中通風(fēng)面積計算出廢氣*小流速為6.79 m/s,不符合《吸附法工業(yè)有機廢氣治理工程技術(shù)規范》(HJ 2026–2013)中小于1.2 m/s的要求。廢氣在活性炭吸附箱中停留時(shí)間較短,設備處理能力不足,需要整改。
以底漆房至風(fēng)機的通風(fēng)管(長(cháng)達15 m)為例進(jìn)行計算,底漆房至風(fēng)機的通風(fēng)管斷面為邊長(cháng)500 mm的正方形,斷面面積為0.25 m2。根據風(fēng)量范圍12 224 ~ 15 705 m3/h可算出通風(fēng)管內風(fēng)速為13.58 ~ 17.45 m/s,不符合《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調節設計規范》(GB 50019–2015)中風(fēng)速在2 ~ 14 m/s范圍內的要求,通風(fēng)管內徑偏小。
通風(fēng)管阻力包括摩擦阻力和局部阻力,通風(fēng)管阻力計算參照《簡(jiǎn)明通風(fēng)設計手冊》。由于并聯(lián)管道阻力損失相差大于10%,因此需要安裝調壓閥,但該企業(yè)現有廢氣收集系統未進(jìn)行調壓處理。
該企業(yè)現有的廢氣收集處理系統是自行設計的,矩形管和圓形管混接,管徑不適當,存在管線(xiàn)偏長(cháng)、管道壓力損失大、各并聯(lián)管網(wǎng)壓力損失不匹配、未設置調壓裝置等問(wèn)題,風(fēng)機風(fēng)壓不足以克服系統壓力損失,廢氣收集系統難以正常運行,因此需要整改。
由上述分析可知,該企業(yè)現在的VOCs廢氣治理問(wèn)題主要是:涂裝設備不合理,使油漆浪費較多;漆霧回收效率較低;廢氣收集不全面;廢氣治理工藝不適當;廢氣治理設備規模偏??;廢氣收集管網(wǎng)不匹配。于是對存在的問(wèn)題進(jìn)行逐項整改。
建議改用工作壓力不超過(guò)0.3 MPa的低壓噴槍。
根據對VOCs產(chǎn)生源的分析,按表1進(jìn)行有機廢氣收集系統風(fēng)量計算。
據《四川省2018年度揮發(fā)性有機物(VOCs)減排核算方法說(shuō)明》,催化燃燒的VOCs去除效率為90%。該企業(yè)VOCs產(chǎn)生濃度經(jīng)計算約為188 mg/m3,若采用活性炭吸附濃縮后催化燃燒去除廢氣中90%的VOCs,則VOCs排放濃度為18.8 mg/m3,低于DB 51/2377–2017的VOCs排放限值60 mg/m3。
因此VOCs廢氣去除率和排放濃度可以同時(shí)達標。為保護后端處理設備和提高油漆回收利用率,擬對噴漆室進(jìn)行脫脂預處理。揮發(fā)性有機廢氣主要來(lái)自噴漆房和固化室,因此這兩處采用脫脂箱(預處理)加活性炭吸附濃縮催化燃燒工藝。
為充分利用現有設備,底漆房的旋風(fēng)回收集漆霧設備保留,在其后端安裝脫脂箱,如圖1所示。油漆分裝間和危廢暫存間產(chǎn)生的揮發(fā)性有機廢氣少,濃度較低,并且持續產(chǎn)生,因此經(jīng)收集后利用現有活性炭吸附設備處理后排放。
對噴漆室進(jìn)行脫脂預處理,保護了后端處理設備之余,又增大了油漆回收利用率。面漆房和底漆房分別配置一個(gè)脫脂箱,其處理能力大于收集風(fēng)量13 662 m3/h。