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  • 轨道车辆涂装VOCs煤层气治理方案:沸石浓缩转轮+催化氧化( CO) 艺术

    岁月:2019-04-17   年产量:215

       剖析了轨道交通车辆涂装工艺中有机废气的现状、特色及其治理工艺的取舍,重要介绍了沸石浓缩转轮串联催化氧化系统的规律、设施构成、工艺流程、艺术特点及在轨道车辆涂装废气治理中的应用,并以实例分析了该系统在某轨道交通涂装车间的运用效果。


       近些年,轨道交通由于她快速、富有,并有效缓解城市交通压力的特征,得到了长足发展。但眼下我国轨道交通车辆涂装还是以溶剂型涂料为主,随着产量的不断增多,应该生产涂装过程带来的空气问题也引起了越来越多之关切,随着国家对大气污染防治的要求越来越严峻,对轨道车辆涂装喷漆室、烘干室废气排放的治理迫在眉睫。


    1 轨道交通车辆制造中产生之涂装废气特征


    轨道交通车辆涂装涂层包括防锈底漆、腻子、官方涂漆和面漆,车辆内表面和底架下表面喷涂阻尼降噪涂料,有些列车底部喷涂防火涂料,现阶段涂装主要采取的仍是溶剂型涂料。其中,石材中的溶剂组分又以苯系物( 甲苯、二甲苯较多) 、聚氨酯、醇、醚、酮为主,通常的纸制中有机溶剂占比为40%~ 60%。在喷发工序,车辆车体每次完成一个涂层的喷发后,都将进入喷漆室和烘干室,喷漆室和烘干室的VOCs产生量比例大约为5∶1~6∶1


    喷漆室煤层气主要污染物为未附着至工件表面的漆雾和工件表面涂料挥发出来的VOCs。为保证喷涂后工件的外部质量,喷漆室的气流要参考我国相关设计规范,喷漆室通常采用发展下排的气流组织办法,喷涂作业区空载风速不小于0.35m/s,有载时风速不低于0.5m/s。温度条件为18~28 ℃。因而,喷漆室废气的特征是年产量大、VOCs浓度低( 大约为100~500mg/m3 ) ,且含一定的雾滴( 其中漆雾不超过1mg /m3 ) 。


    烘干室鉴于要保持稳定的温度,因此废气的年产量不大,她组分与涂料中溶剂的组分基本一致( 醇类、聚氨酯类、醚类、酮类、苯系物等) ,鉴于烘干室温度相对较高,因此溶剂会在此工序中大量挥发出来,VOCs浓度一般在2500mg /m3 控制,产生之煤层气为VOCs中等浓度、气温型燃气


    2 轨道交通车喷涂VOCs煤层气治理方案之取舍


    车辆喷涂车间生产普通都是喷漆室和烘干室同时工作,虽然烘干室废气的浓度和温度都较高,但是由于烘干室的话务量较小( 约为喷漆室的1 /8~ 1 /12) ,因而车辆喷涂车间产生之VOCs煤层气一般采用2个检查组的煤层气经混合后集中处理,且废气特性为主属于气温、低浓度、大气量、易吸附的VOCs煤层气。基于车辆涂装生产产生之VOCs煤层气特征和当前我国较高的排放标准要求,如北京市地段金融业涂装废气排放标准要求非甲烷总烃≤50mg /m3,总VOCs拍卖效率≥90%。概括该治理系统之一次性投资长远运行费用拍卖业达标排放等性能,车辆涂装废气治理较为合理的拍卖技术为“煤层气的吸烟浓缩净化+脱附废气的高温热氧化”重组治理方案。


    2. 1 吸附浓缩方案及其吸附剂的取舍


    煤层气的浓度一般采用质量-表态下体积浓度( C)表示,按式( 1) 计算:


    C = m/Q 式( 1)


    式中: C—专业状态下废气中VOCs 的质浓度,单位为mg /Nm3 ; m—煤层气中污染物的总质量,单位为mg; Q—煤层气的总销量,单位为标态下体积Nm3


    吸附浓缩使用的吸附剂一般有分子筛和活性炭2 种,即将大用户量低浓度的煤层气,吸附后实现达标排放,动态吸附饱和的水域,经再疾言厉色再生,气量降低若干倍,但再生气中污染物浓度则增加多少倍( 污染物遵循总质量m 以不变应万变,切切实实受浓缩介质影响,会略微降低) ,之所以实现系统处理能耗合理的对象。


      活性炭的吸烟能力较分子筛强,但随着使用时间和再生次数的增多,活性炭设备的吸烟能力会明白减退。活性炭虽然在脱附再生后处理效率可以有效增长,但是在7 d 的运作周期内下降较快,很可能在最后几角出现不达标的状态,并且即使进行再生脱附,吸附效率也明白减退,通常在300d控制就不能不更换。因而,为保证稳定的吸烟处理效率,喷涂行业VOCs煤层气治理常用的吸附剂以沸石分子筛为主,同时疏水性改性沸石分子筛的运用进一步增长了她价值,缩短工艺则以转轮吸附浓缩工艺为主。


    2. 2 高浓度再生废气治理方案之取舍


    高浓度VOCs煤层气的治理方案通常为燃烧法或热氧化法。现阶段主流燃烧方案有催化氧化( CO) 、蓄热热氧化( RTO) 和蓄热催化氧化( RCO) 


      CO的特征是工作温度低,开行时间短,相形之下适当间断型生产工况,但是由于她使用催化剂,因此废气中必须掌握会使催化剂中毒的成份。RTO 的特征是工作温度高,热回收效率高,因为内部没有催化剂,不会出现催化剂中毒的风险,因此适用规模很广,只要没有强腐蚀性的大气通常都可利用,但因为启动时间较长,因此在间断型生产的工况,要求长时间的保温运行,石材的销量较高。RCO组织与RTO相似,但也急需催化剂,因而,在涂装VOCs煤层气的治理中难得应用


    轨道交通车辆喷涂的工况,通常情况下每天喷漆车间工作8h,属于间断型生产工况,因此催化氧化( CO) 是车子涂装生产中处理VOCs煤层气的优选燃烧方案,如果废气成分中含有过多不适当组分的催化剂,且无法通过预处理消除时,则RTO是优选的燃烧方案。


    3 沸石转轮浓缩+催化氧化(co)系统


    在车辆涂装废气治理中的应用沸石转轮浓缩+催化氧化( CO) 系统主要由3个子系统结合,即废气的除湿和预过滤子系统、沸石转轮浓缩子系统和催化氧化( CO) 子系统。


    3. 1 煤层气的除湿、预过滤处理子系统


    高湿度废气对于沸石转轮的吸烟效率有着直接的影响。根据现实生产中的应用和多次试验,煤层气的相对湿度低于80%时,沸石转轮对VOCs的吸附效率可稳定保持在90%上述,但当废气相对湿度大于90%时,对于一些VOCs 组分,沸石转轮的吸烟效率下降至80%控制


    若使用水性涂料,煤层气中实际相对湿度可能过高,因而,为保证废气中湿度低于80%,可将废气温度提高从而降低废气的湿度。一般车辆涂装VOCs 煤层气处理系统,进口废气温度约30℃,如果入口温度提高约2℃,大约可使进口废气的湿度降低15%。因而,即使车间废气的湿度达到100%,进去转轮时的湿度也可降低至85%以下,但在切切实实的民用化应用中,宜将进入沸石转轮的煤层气入口温度提高至较车间混合废气温度高3℃上述较为安全可靠。


    副,鉴于车辆涂装废气中含有少量漆雾等颗粒杂质,为避免影响转轮的吸烟效率,一般预过滤采用初、官方、迅速组合过滤技术用于除颗粒杂质,但预过滤设计应尽量减少中、迅速过滤器的转移频次,以降低设备的运作成本。


    3. 2 沸石转轮浓缩子系统


    转轮是沸石转轮浓缩子系统的主导部件,也是将低浓度VOCs缩短的重中之重设备,其它通常由疏水性沸石分子筛与陶瓷纤维加工成波纹状膜片,再卷制成蜂巢状的轮盘结构,并在轮盘的地方安装旋转轴承。耐腐蚀、耐高温的大气密封垫安装在转轮的外表框架结构上。一般转轮隔离成3 个区域,即吸附区、脱附区和冷却区,转轮速度通常以3~6r /h 继续缓慢旋转。


    沸石转轮浓缩子系统另一主导部分为再生气加热及其热交换系统,以及风机系统、自动控制系统等。现阶段世界的转轮厂家能够提供的最大型号的单只沸石转轮,最大可以处理200000m3 /h年产量的煤层气,根据处理废气的组分和浓度,能够将废气中的VOCs浓度提高5~20倍。


    沸石转轮的目的是保证进入转轮的超标VOCs煤层气经过转轮吸附区吸附净化后可直接排放至大气中,把去除的固有VOCs成份被截留吸附在沸石分子筛内部,顶转轮上吸附有恢宏VOCs的片旗旋转至脱附区时,一台小风量的脱附风机将180~240 ℃控制高温气体吹入转轮中,并将其中吸附的VOCs脱附出来,这时候便实现了废气的缩短。脱附后的转轮由于温度较高,这时候不具有较高的吸烟性能,因此先进入冷却区,经冷却气体吹扫降温,使她恢复吸附能力,此后再旋转至吸附区,重新开始从一轮的办事。每个区域都保持气密。这样转轮的每股部分均可以连续地下吸附区旋转到脱附区,接下来旋转到冷却区,末了又转动回吸附区完成一圈的旋转。


    3. 3 催化氧化( CO) 子系统


    催化氧化( CO) 子系统通常由燃烧器或加热器、铝合金催化剂、阀组及安全报警装置组成。催化氧化( CO) 为经常化火焰燃烧技术,涂装废气处理系统广大的催化氧化温度在300~350 ℃之间,也得以高达600 ℃,拍卖效率可以抵达99. 5%上述且无NOx产生。


    催化氧化( CO) 能够将热腾腾燃烧不适当处理的低浓度VOCs,在不补或少补给辅助热量的情况下,名将她氧化为无毒无害的CO2和H2O,之所以节省大量之水源。贪图1 官方表现了部分常见的航天废气在Pt-Pd催化剂作用下,氧化温度与处理效率的沟通。



    4 沸石转轮浓缩+催化氧化系统之技巧特点


    ( 1) 对于大用户量、低浓度的VOCs煤层气,具有较稳定的卫生效率,一般该系统VOCs的拍卖效率可高达95%上述


    ( 2) 沸石转轮由无机氧化物组成,本人不可燃,安全度高。


    ( 3) 沸石转轮可以承受300 ℃上述的脱附温度,对于高沸点的VOCs也能够有效处理。热稳定性极高,可以通过反复加热脱附来促成再生,运用寿命高于40000h。


    ( 4) 漫天系统每次启动时间小于1h,对于轨道车辆喷涂行业非连续运行的工况来说,系统启/停快,运作灵活,可节省大量运行能耗。


    5 沸石转轮浓缩-催化氧化系统采取实例分析


    以轨道车辆喷涂车间的2个喷漆房和3个烘干房涂装废气治理为例,对她废气处理系统开展实例分析。基金案例的喷发车间每天工作约8h,其中有效工作时间不小于6 h。


    5. 1 系统设计参数的测算


    5. 1. 1 年产量计算


    按照每间喷漆房排风量100000m3 /h,每间烘干房排风量以10000m3 /h来计算,此系统之拍卖总销量为230000m3 /h。


    5. 1. 2 煤层气浓度及组分检测


    此喷涂车间涂料以水性涂料为主,煤层气中VOCs浓度为80~250mg /m3,污染物主要成份为乙二醇丁醚、三甲苯、乙酸丁酯与少量溶剂油。


    5. 2 系统工艺设计


    考虑到废气浓度的波动性和天然气排放稳定达标性,系统设计预留20%的客流量。则本项目废气总销量为276000m3 /h,超过了单台转轮200000m3 /h的最大处理风量,故选用2套3550mm×400mm沸石转轮,换轮的拍卖气量138000m3 /h,缩短比20∶1; 缩短后废气进入一台处理能力为13800m3 /h的催化氧化子系统。系统通过二级换热回收氧化炉热能,确保能源利用的经济性。


    5. 3 系统之拍卖效果

    经检测,此套系统对于风量276000m3 /h,浓度80~ 250mg /m3,重点成份为乙二醇丁醚、三甲苯、乙酸丁酯与少量溶剂油的VOCs,拍卖效率不低于90%,非甲烷总烃排放浓度可稳定低于30mg /m3,基基金满足现有国标及地标的排放标准。


    6 结束语

    沸石转轮浓缩+催化氧化( CO) 拍卖方案,是车子涂装VOCs煤层气治理的成立工艺,拍卖工艺系统安全、删去率高、稳定高、运作费用合理有效。因而,沸石浓缩转轮+催化氧化( CO) 艺术是现有艺术标准下对于非连续工况,拍卖大用户量、低浓度VOCs煤层气的极品选择,在轨道车辆涂装废气治理中的应用将会越来越广泛。


    (来源:石材工业》)



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