中小型涂裝企業(yè)VOCs廢氣治理現(xiàn)狀調(diào)研及整改實(shí)例

工業(yè)涂裝行業(yè)排放大量含VOCs(揮發(fā)性有機(jī)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(duì)VOCs的貢獻(xiàn)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。VOCs組分繁多，對(duì)公眾健康會(huì)產(chǎn)生直接或間接的不良影響，部分VOCs對(duì)人體具有致癌作用。VOCs已成為導(dǎo)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(yīng)從源頭、過(guò)程和末端的全過(guò)程進(jìn)行控制。
現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查瀘州市10家中小型涂裝企業(yè)的VOCs廢氣治理現(xiàn)狀后發(fā)現(xiàn)：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(fèi)較多；只有30%的企業(yè)對(duì)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(diào)漆間、流平室、固化區(qū)、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(dá)標(biāo)排放。
另外，從VOCs廢氣治理設(shè)備分析，這10家企業(yè)還存在以下問(wèn)題：UV光解設(shè)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小；80%的企業(yè)廢氣收集管的管徑不適當(dāng)，風(fēng)速不適宜；所有企業(yè)皆存在管線偏長(zhǎng)，管道壓力損失大，各并聯(lián)管網(wǎng)壓力損失不匹配，且未設(shè)置調(diào)壓裝置，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓不足以克服壓力損失，VOCs廢氣收集系統(tǒng)難以正常運(yùn)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(tǒng)，確保達(dá)標(biāo)排放。
一、某中小型涂裝企業(yè)VOCs治理現(xiàn)存問(wèn)題的分析
1. 1 涂料
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(jī)物的污染防治工作方案》(環(huán)大氣[2017]121號(hào))中鼓勵(lì)使用的涂料類(lèi)型之一，因此原輔材料無(wú)需整改。
1. 2 涂裝工藝和設(shè)備
使用傳遞效率優(yōu)良的涂裝技術(shù)和設(shè)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(qiáng)，噴漆效率高，但油漆浪費(fèi)較多，因此需要將高壓噴槍整改為低壓噴槍。
1. 3 漆霧回收
回收漆霧有利用企業(yè)節(jié)約油漆使用量，同時(shí)減少對(duì)廢氣收集管網(wǎng)和后續(xù)廢氣處理設(shè)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(shè)備。
1. 4 VOCs廢氣收集
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(diào)配、噴漆、流平、固化等環(huán)節(jié)以及危廢暫存。該企業(yè)僅對(duì)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(zhǎng)3.0 m、寬3.5 m、高2.2 m的面漆房為例，對(duì)現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量符合性進(jìn)行分析。風(fēng)機(jī)型號(hào)為4-72-NO8C，風(fēng)量范圍12 224 ~ 15 705 m3/h。利用風(fēng)機(jī)風(fēng)量與通風(fēng)面積(即長(zhǎng)乘高)的比值計(jì)算出最小風(fēng)速0.51 m/s和最大風(fēng)速0.66 m/s，它們?cè)凇锻垦b作業(yè)安全規(guī)程噴漆室安全技術(shù)規(guī)定》(GB 14444–2006)要求的控制風(fēng)速0.38 ~ 0.67 m/s范圍之內(nèi)，故不需要整改。
1. 5 治理工藝
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(jí)水噴淋 + 活性炭吸附 + UV光解”處理技術(shù)。據(jù)《四川省2018年度揮發(fā)性有機(jī)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(duì)油性漆VOCs的去除率低，因此不考慮水噴淋對(duì)VOCs的去除效果。該企業(yè)現(xiàn)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(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 51/2377–2017)的“表3”對(duì)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(diào)整，將VOCs去除率提高至80%以上。
1. 6 治理設(shè)備1. 6. 1 噴淋塔：
一級(jí)噴淋塔內(nèi)徑1.50 m，高度3.00 m；二級(jí)噴淋塔內(nèi)徑1.50 m，高度4.50 m。如前所述，水噴淋對(duì)油性漆VOCs的去除效果較差，不適用于本項(xiàng)目，需要整改。
1. 6. 2 UV光解設(shè)備：
該企業(yè)原有的UV光解設(shè)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(zhǎng)度90 cm。據(jù)設(shè)備說(shuō)明書(shū)所述，該設(shè)備設(shè)計(jì)處理風(fēng)量為10 000 m3/h，遠(yuǎn)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。
1. 6. 3 活性炭吸附設(shè)備
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(jù)處理風(fēng)量與活性炭吸附箱中通風(fēng)面積計(jì)算出廢氣最小流速為6.79 m/s，不符合《吸附法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)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(shè)備處理能力不足，需要整改。
1. 7 VOCs廢氣收集管網(wǎng)
以底漆房至風(fēng)機(jī)的通風(fēng)管(長(zhǎng)達(dá)15 m)為例進(jìn)行計(jì)算，底漆房至風(fēng)機(jī)的通風(fēng)管斷面為邊長(zhǎng)500 mm的正方形，斷面面積為0.25 m2。根據(jù)風(fēng)量范圍12 224 ~ 15 705 m3/h可算出通風(fēng)管內(nèi)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(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50019–2015)中風(fēng)速在2 ~ 14 m/s范圍內(nèi)的要求，通風(fēng)管內(nèi)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(jì)算參照《簡(jiǎn)明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》。由于并聯(lián)管道阻力損失相差大于10%，因此需要安裝調(diào)壓閥，但該企業(yè)現(xiàn)有廢氣收集系統(tǒng)未進(jìn)行調(diào)壓處理。
該企業(yè)現(xiàn)有的廢氣收集處理系統(tǒng)是自行設(shè)計(jì)的，矩形管和圓形管混接，管徑不適當(dāng)，存在管線偏長(zhǎng)、管道壓力損失大、各并聯(lián)管網(wǎng)壓力損失不匹配、未設(shè)置調(diào)壓裝置等問(wèn)題，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓不足以克服系統(tǒng)壓力損失，廢氣收集系統(tǒng)難以正常運(yùn)行，因此需要整改。
二、VOCs廢氣收集處理系統(tǒng)的整改
由上述分析可知，該企業(yè)現(xiàn)在的VOCs廢氣治理問(wèn)題主要是：涂裝設(shè)備不合理，使油漆浪費(fèi)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(dāng)；廢氣治理設(shè)備規(guī)模偏?。粡U氣收集管網(wǎng)不匹配。于是對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行逐項(xiàng)整改。
2. 1 涂裝設(shè)備的整改
建議改用工作壓力不超過(guò)0.3 MPa的低壓噴槍。
2. 2 有機(jī)廢氣收集系統(tǒng)的整改
根據(jù)對(duì)VOCs產(chǎn)生源的分析，按表1進(jìn)行有機(jī)廢氣收集系統(tǒng)風(fēng)量計(jì)算。

2. 3 有機(jī)廢氣處理工藝整改
據(jù)《四川省2018年度揮發(fā)性有機(jī)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(jì)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(dá)標(biāo)。為保護(hù)后端處理設(shè)備和提高油漆回收利用率，擬對(duì)噴漆室進(jìn)行脫脂預(yù)處理。揮發(fā)性有機(jī)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(yù)處理)加活性炭吸附濃縮催化燃燒工藝。
為充分利用現(xiàn)有設(shè)備，底漆房的旋風(fēng)回收集漆霧設(shè)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(jī)廢氣少，濃度較低，并且持續(xù)產(chǎn)生，因此經(jīng)收集后利用現(xiàn)有活性炭吸附設(shè)備處理后排放。
2. 4 漆霧回收設(shè)備的整改
對(duì)噴漆室進(jìn)行脫脂預(yù)處理，保護(hù)了后端處理設(shè)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。
2. 5 末端控制設(shè)備的整改2. 5. 1 噴漆房和固化室的有機(jī)廢氣末端控制設(shè)備將現(xiàn)有的噴淋塔、UV 光解設(shè)備、活性炭吸附箱等末端控制設(shè)備改為活性炭轉(zhuǎn)輪濃縮−催化燃燒處理設(shè)備，它主要由活性炭轉(zhuǎn)輪濃縮、脫附系統(tǒng)、催化燃燒系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成，要求處理能力達(dá)到40 000 m3/h，同時(shí)符合《催化燃燒法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ 2027–2013)的要求。2. 5. 2 油漆分裝間和危廢暫存間有機(jī)廢氣的處理油漆分裝間和危廢暫存間的廢氣經(jīng)收集后，利用現(xiàn)有的活性炭吸附設(shè)備處理后排放。這兩處廢氣量為 1 400 m3/h，現(xiàn)有活性炭吸附設(shè)備尺寸為 0.9 m × 1.0 m × 1.3 m，算得廢氣風(fēng)速為 0.3 m/s，符合 HJ 2026–2013 標(biāo)準(zhǔn)中小于 1.2 m/s 的要求。因此現(xiàn)有活性炭吸附設(shè)備滿(mǎn)足這兩處廢氣的處理要求。

2. 6 通風(fēng)管的整改
VOCs 廢氣收集管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與安裝應(yīng)根據(jù)廢氣性質(zhì)、廢氣量來(lái)確定管材、管徑，各并聯(lián)管路進(jìn)行調(diào)壓，根據(jù)壓力損失和風(fēng)量來(lái)選擇適用的風(fēng)機(jī)。各處理設(shè)施盡量縮短連接距離，減小通風(fēng)管道壓力損失。并聯(lián)風(fēng)管應(yīng)安裝壓力調(diào)節(jié)閥、密閉止回閥。各有機(jī)廢氣污染源的收集通風(fēng)管采用圓形管，長(zhǎng)度、管徑及壓力損失見(jiàn)圖 2。有機(jī)廢氣處理系統(tǒng)配置的風(fēng)機(jī)應(yīng)能克服管道和設(shè)備壓力損失。

2. 7 整改工程投資及運(yùn)行費(fèi)用估算
VOCs 廢氣收集處理系統(tǒng)整改前后的對(duì)比見(jiàn)表 2。這次整改投資主要體現(xiàn)在活性炭吸附濃縮催化燃燒設(shè)備的采購(gòu)費(fèi)用和通風(fēng)管的整改費(fèi)用，具體的投資估算見(jiàn)表 3。

本項(xiàng)目的有機(jī)廢氣處理系統(tǒng)的運(yùn)行成本主要包括活性炭采購(gòu)及廢活性炭處置費(fèi)用、脫脂箱耗材、電費(fèi)、催化燃燒設(shè)備維護(hù)和檢修費(fèi)用。處理能力為 40000 m3/h 的吸附濃縮催化燃燒設(shè)備的年運(yùn)行費(fèi)用大概4 ~ 8 萬(wàn)元。
三、結(jié)語(yǔ)
企業(yè) VOCs 廢氣收集系統(tǒng)整改后，VOCs 廢氣去除率和排放濃度同時(shí)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。本文可為中小型涂裝企業(yè) VOCs 廢氣治理提供一定的參考。
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