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    轨道车辆涂装VOCs废气治理技术的探讨

    来源:admin(传梦环保整理发布)   时间:2020-01-22

    轨道车辆涂装VOCs废气治理技术的探讨

    摘要:阐发了轨道交通车辆涂装工艺中有机废气的近况、特点及其治理工艺的挑选,复点先容了沸石浓缩转轮串连催化氧化系统的道理、装备组成、工艺流程、手艺特点及在轨道车辆涂装废气治理中的利用,并以实例阐发了该系统在某轨道交通涂装车间的利用效验。

    最近几年来,轨道交通因为其快速、便利,并有用减缓城市交通压力的特点,获得了快速成长。但今朝我国轨道交通车辆涂装仍是以溶剂型涂料为主,跟着需求量的不竭增添,响应出产涂装进程带来的情况题目也引发了愈来愈多的存眷,跟着国度对年夜气污染防治的要求愈来愈严酷,对轨道车辆涂装喷漆室、烘干室废气排放的治理燃眉之急。

    1 轨道交通车辆制造中发生的涂装废气特点

    轨道交通车辆涂装涂层包罗防锈底漆、腻子、中涂漆和面漆,车辆内概况和底架下概况喷涂阻尼降噪涂料,部门列车底部喷涂防火涂料,今朝涂装首要摘用的还是溶剂型涂料。此中,涂猜中的溶剂组分又以苯系物( 甲苯、二甲苯较多) 、酯、醇、醚、酮为主,普通的涂猜中有机溶剂占比为40%~ 60%。在喷涂工序,车辆车体每次完成一个涂层的喷涂后,都将进进喷漆室和烘干室,喷漆室和烘干室的VOCs发生量比例年夜约为5∶1~6∶1。

    喷漆室废气首要污染物为未附着至工件概况的漆雾和工件概况涂料挥发出来的VOCs。为包管喷涂后工件的概况质量,喷漆室的气流要参考我国相干设计尺度,喷漆室凡是摘用长进下排的气流组织体例,喷涂功课区空载风速不小于0.35m/s,有载时风速不低于0.5m/s。温度前提为18~28 ℃。是以,喷漆室废气的特点是风量年夜、VOCs浓度低( 年夜约为100~500mg/m3 ) ,且含必然的雾滴( 此中漆雾不跨越1mg /m3 ) 。

    烘干室因为要连结必然的温度,所以废气的风量不年夜,其组分与涂猜中溶剂的组分根基一致( 醇类、酯类、醚类、酮类、苯系物等) ,因为烘干室温度相对较高,所以溶剂会在此工序中年夜量挥发出来,VOCs浓度普通在2500mg /m3 摆布,发生的废气为VOCs中等浓度、高温型废气。

    2 轨道交通车辆喷涂VOCs废气治理方案的挑选

    车辆喷涂车间出产普通都是喷漆室和烘干室同时工作,固然烘干室废气的浓度和温度都较高,可是因为烘干室的风量较小( 约为喷漆室的1 /8~ 1 /12) ,是以车辆喷涂车间发生的VOCs废气普通摘用2个工段的废气经夹杂后集中处置,且废气特征根基属于低温、低浓度、年夜气量、易吸附的VOCs废气。基于车辆涂装出产发生的VOCs废气特点和今朝我国较高的排放尺度要求,似北京地域产业涂装废气排放尺度要求非甲烷总烃≤50mg /m3,总VOCs处置效力≥90%。综合该治理系统的一次性投资、持久运行用度、环保达标排放等机能,车辆涂装废气治理较为公道的处置手艺为“废气的吸附浓缩净化+脱附废气的高温热氧化”组合治理方案。

    2. 1 吸附浓缩方案及其吸附剂的挑选

    废气的浓度普通摘用质量-标态下体积浓度( C)暗示,按式( 1) 运算:

    C = m/Q 式( 1)

    式中: C—尺度状况下废气中VOCs 的质量浓度,单元为mg /Nm3 ; m—废气中污染物的总质量,单元为mg; Q—废气的总风量,单元为标态下体积Nm3。

    吸附浓缩利用的吸附剂普通有份子筛和活性炭2 种,行将年夜风量低浓度的废气,吸附后实现达标排放,动态吸附饱和的区域,经再发怒再生,气量下降若干倍,但再发怒中污染物浓度则增添若干倍( 污染物遵守总质量m 不变,现实受浓缩介质影响,会稍微下降) ,从而实现系统处置能耗公道的方针。表1 为份子筛和活性炭的机能对照。

    表2 是某活性炭装备厂的活性炭在某喷涂工场的现实利用数据,记实数据的时候为每次完成脱附再生后和下一次脱附再生前,脱附周期为7d。

    表3 是某沸石份子筛装备厂的沸石份子筛在某喷涂工场的现实利用数据,因为其吸拥护脱附同时进行,为包管数据的可对照性,记实数据的周期也为7d。

    从表2 和表3 可以看出,活性炭的吸附能力较份子筛强,但跟着利用时候和再生次数的增添,活性炭装备的吸附能力会较着降落。活性炭固然在脱附再生后处置效力可以有用进步,可是在7 d 的运行周期内降落较快,极可能在最后几天涌现不达标的状况,而且即便进行再生脱附,吸附效力也较着降落,普通在300d摆布就必需改换。是以,为包管稳固的吸附处置效力,喷涂行业VOCs废气治理经常使用的吸附剂以沸石份子筛为主,同时疏水性改性沸石份子筛的利用进一步增添了其利用价值,浓缩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的挑选

    高浓度VOCs废气的治理方案凡是为燃烧法或热氧化法。今朝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) ,3种主流方案的机能比力见表4。

    从表4 可以看出,CO的特点是工作温度低,启动时候短,比力合适中断型出产工况,可是因为其利用催化剂,所以废气中必需节制会使催化剂中毒的成份。RTO 的特点是工作温度高,热收受接管效力高,由于内部没有催化剂,不会涌现催化剂中毒的风险,所以合用范畴很广,只要没有强侵蚀性的气体普通都可以使用,但由于启动时候较长,所以在中断型出产的工况,需要长时候的保温运行,燃料的耗损量较高。RCO布局与RTO类似,但也需要催化剂,是以,在涂装VOCs废气的治理中少有利用。

    轨道交通车辆喷涂的工况,普通状况下天天喷漆车间工作8h,属于中断型出产工况,所以催化氧化( CO) 是车辆涂装出产中处置VOCs废气的优选燃烧方案,似果废气成份中含有过量不合适组分的催化剂,且没法经由过程预处置排除时,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利用沸石转轮浓缩+催化氧化( CO) 系统首要由3个子系统构成,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 废气的除湿、预过滤处置子系统

    高湿度废气对沸石转轮的吸附效力有着直接的影响。按照现实出产中的利用和屡次实验,废气的相对湿度低于80%时,沸石转轮对VOCs的吸附效力可稳固连结在90%以上,但当废气相对湿度年夜于90%时,对某些VOCs 组分,沸石转轮的吸附效力降落至80%摆布。

    若利用水性涂料,废气中现实相对湿度可能太高,是以,为包管废气中相对湿度低于80%,可将废气温度进步从而下降废气的相对湿度。凡是车辆涂装VOCs 废气处置系统,进口废气温度约30℃,似果进口温度进步约2℃,年夜约可以使进口废气的相对湿度下降15%。是以,即便车间废气的相对湿度到达100%,进进转轮时的相对湿度也可下降至85%以下,但在现实的产业化利用中,宜将进进沸石转轮的废气进口温度进步至较车间夹杂废气温度高3℃以上较为平安靠得住。

    其次,因为车辆涂装废气中含有少许漆雾等颗粒杂质,为避免影响转轮的吸附效力,凡是预过滤摘用初、中、高效组合过滤手艺用于除颗粒杂质,但预过滤设计应尽可能削减中、高效过滤器的改换频次,以下降装备的运行本钱。

    3. 2 沸石转轮浓缩子系统

    转轮是沸石转轮浓缩子系统的焦点部件,也是将低浓度VOCs浓缩的关头装备,它凡是由疏水性沸石份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布局,并在轮盘的中心安装扭转轴承。耐侵蚀、耐高温的气体密封垫安装在转轮的外部框架布局上。凡是转轮隔离成3 个区域,即吸附区、脱附区和冷却区,转轮速度凡是以3~6r /h 连续迟缓扭转。

    沸石转轮浓缩子系统另外一焦点部门为再发怒加热及其热互换系统,和风机系统、主动节制系统等。今朝全球的转轮厂家可以或许供给的最年夜型号的单只沸石转轮,最年夜可以处置200000m3 /h风量的废气,按照处置废气的组分和浓度,可以或许将废气中的VOCs浓度进步5~20倍。

    沸石转轮的目标是包管进进转轮的超标VOCs废气颠末转轮吸附区吸附净化后可直接排放至年夜气中,被往除的原有VOCs成份被截留吸附在沸石份子筛内部,当转轮上吸附有年夜量VOCs的片区扭转至脱附区时,一台小风量的脱附风机将180~240 ℃摆布高温气体吹进转轮中,并将此中吸附的VOCs脱附出来,此时便实现了废气的浓缩。脱附后的转轮因为温度较高,此时不具有较高的吸附机能,所以进步前辈进冷却区,经冷却气体吹扫降温,使其复原吸附能力,尔后再扭转至吸附区,复新起头下一轮的工作。每一个区域都连结气密。如许转轮的每一个部门都可以持续地从吸附区扭转来脱附区,然后扭转来冷却区,最后又扭转回吸附区完成一圈的扭转。

    3. 3 催化氧化( CO) 子系统

    催化氧化( CO) 子系统凡是由燃烧器或加热器、贵金属催化剂、阀组及平安报警装配构成。催化氧化( CO) 为无火焰燃烧手艺,涂装废气处置系统常见的催化氧化温度在300~350 ℃之间,也能够高达600 ℃,处置效力可以到达99. 5%以上,且无NOx发生。

    催化氧化( CO) 可以或许将热力燃烧不合适处置的低浓度VOCs,在不补给或少补给辅助热量的状况下,将其氧化为无毒无害的CO2和H2O,从而节省年夜量的能源。图1 中显示了一些常见的有机废气在Pt-Pd催化剂感化下,氧化温度与处置效力的关系。

    4 沸石转轮浓缩+催化氧化系统的手艺特点

    ( 1) 对年夜风量、低浓度的VOCs废气,具有较稳固的净化效力,凡是该系统VOCs的处置效力可高达95%以上。

    ( 2) 沸石转轮由无机氧化物构成,本身不成燃,平安度高。

    ( 3) 沸石转轮可以承担300 ℃以上的脱附温度,对高沸点的VOCs也可以或许有用处置。热稳固性极高,可以经由过程频频加热脱附来实现再生,利用寿命高于40000h。

    ( 4) 全部系统每次启动时候小于1h,对轨道车辆喷涂行业非持续运行的工况来讲,系统启/停快,运行矫捷,可节省年夜量运行能耗。

    5 沸石转轮浓缩-催化氧化系统利用实例阐发

    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,对其废气处置系统进行实例阐发。本案例的喷涂车间天天工作约8h,此中有用工作时候不小于6 h。

    5. 1 系统设计参数的运算

    5. 1. 1 风量运算

    依照每间喷漆房排风量100000m3 /h,每间烘干房排风量以10000m3 /h来运算,此系统的处置总风量为230000m3 /h。

    5. 1. 2 废气浓度及组分检测

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

    5. 2 系统工艺设计

    斟酌来废气浓度的波动性和废气排放稳固达标性,系统设计预留20%的余量。则本项目废气总风量为276000m3 /h,跨越了单台转轮200000m3 /h的最年夜处置风量,故选用2 套3 550 mm×400 mm 沸石转轮,换轮的处置气量138000m3 /h,浓缩比20∶1; 浓缩后废气进进一台处置能力为13800m3 /h的催化氧化子系统。系统经由过程二级换热收受接管氧化炉热能,确保能源操纵的经济性。处置流程见图2。

    5. 3 系统的处置效验

    经检测,此套系统对风量276 000m3 /h,浓度80~ 250mg /m3,首要成份为乙二醇丁醚、三甲苯、乙酸丁酯与少许溶剂油的VOCs,处置效力不低于90%,非甲烷总烃排放浓度可稳固低于30mg /m3,根基知足现有国标及地标的排放尺度。

    6 结语

    沸石转轮浓缩+催化氧化( CO) 处置方案,是车辆涂装VOCs废气治理的公道工艺,处置工艺系统平安、往除率高、稳固性高、运行用度公道可行。是以,沸石浓缩转轮+催化氧化( CO) 手艺是现有手艺前提下对非持续工况,处置年夜风量、低浓度VOCs废气的最好挑选,在轨道车辆涂装废气治理中的利用将会愈来愈普遍。

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