廢氣在對外排放之前必須進(jìn)行預(yù)處理
作者： 來源： 時間：2020年09月09日
隨著各地方有機(jī)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)發(fā)布，包含集裝箱在內(nèi)的表面涂裝行業(yè)的有機(jī)廢氣排放濃度限值和排放速率限值也越來越嚴(yán)格。集裝箱生產(chǎn)過程中使用大量的溶劑型涂料及稀釋劑，產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣，因此各集裝箱生產(chǎn)廠家也面臨著巨大的環(huán)保壓力。根據(jù)集裝箱生產(chǎn)工藝過程有機(jī)廢氣的排放特點(diǎn)選擇一套滿足國家及地方有機(jī)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，同時兼顧運(yùn)維經(jīng)濟(jì)和安全可靠的有機(jī)廢氣治理技術(shù)成為各集裝箱生產(chǎn)廠家亟待解決的首要問題。
1集裝箱行業(yè)有機(jī)廢氣濃度與治理要求
1.1集裝箱行業(yè)廢氣來源及濃度核算
常見鋼制集裝箱的生產(chǎn)工藝流程見圖1。集裝箱生產(chǎn)過程中，車間底漆(即鋼材預(yù)處理底漆)噴涂和整箱涂裝兩個生產(chǎn)車間將會產(chǎn)生有機(jī)廢氣。
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調(diào)研集裝箱某一廠和某二廠的板材及型材預(yù)處理線的涂料和稀釋劑使用量及占比、有效噴漆時間、車間排風(fēng)量、收集效率等信息對集裝箱噴涂車間底漆的有機(jī)廢氣濃度進(jìn)行核算，見表1。
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廢氣組分以二甲苯、1一丁醇、甲苯、乙醇、正丁醇、乙酸甲酯、甲醇、甲乙酮等為主。
通過表1核算分析，集裝箱車問底漆的排風(fēng)量約60 000 m%，有機(jī)廢氣排放濃度分別為2 068 mg/m，和1 834 mg/m3。
調(diào)研集裝箱某干箱廠面漆和某冷箱廠中間漆的涂料和稀釋劑使用量及占比、有效噴漆時間、車間排風(fēng)量、收集效率等信息對集裝箱整箱噴涂的有機(jī)廢氣濃度進(jìn)行核算，見表2。廢氣組分以10#溶劑油、150#溶劑油、二甲苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、異丙醇等為主。
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通過表2核算分析，集裝箱干箱廠面漆排風(fēng)量約140 000 m%，集裝箱冷箱廠中間漆排風(fēng)量約160 000 mⅦ，有機(jī)廢氣排放濃度分別為723 mg/m3和1 153 mg/m3。
1.2集裝箱有機(jī)廢氣治理排放標(biāo)準(zhǔn)及凈化效率要求
目前，各地方有關(guān)集裝箱有機(jī)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)相繼發(fā)布。表3摘自DB 44/1 837--2016{廣東省集裝箱制造業(yè)揮發(fā)有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》。表4摘自DB 37/2801.5—2018《山東省揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)第5部分：表面涂裝行業(yè)》。
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通過對比表3和表4，新頒布的山東省地方標(biāo)準(zhǔn)相較于廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。集裝箱生產(chǎn)廠家在選擇廢氣治理設(shè)備凈化效率時應(yīng)當(dāng)考慮未來有機(jī)廢氣排放指標(biāo)日益嚴(yán)格的趨勢。現(xiàn)將集裝箱車間底漆和整箱涂裝有機(jī)廢氣按照山東省地方標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行凈化效率的核算，見表5～6。
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通過表5分析，集裝箱某一廠和集裝箱某二廠要滿足排放濃度的要求，設(shè)備整體凈化效率分別要達(dá)到96.18%和96.61%以上，而排放速率則必須要滿足97.82%和98.18%以上的凈化效率。但山東省地方標(biāo)準(zhǔn)要求：污染治理設(shè)施處理效率達(dá)到90%以上時，等同于滿足排放速率限制要求。因此，集裝箱某一廠和集裝箱某二廠廢氣治理設(shè)備的整體凈化效率分別要達(dá)到96.18%和96.61%以上。
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通過表6分析，集裝箱某干箱廠面漆和集裝箱某冷箱廠中間漆要滿足排放濃度的要求，設(shè)備整體凈化效率要分別達(dá)到90.31%和93.93%以上。而排放速率則必須要滿足97.63%和98.7%以上的凈化效率。但山東省地方標(biāo)準(zhǔn)要求：污染治理設(shè)施處理效率達(dá)到90%以上時，等同于滿足排放速率限制要求。因此，集裝箱某干箱廠面漆和集裝箱某冷箱廠中間漆廢氣治理設(shè)備的整體凈化效率要分別達(dá)到90.31%和93.93%以上。
2集裝箱行業(yè)有機(jī)廢氣治理技術(shù)選擇
2.1常見有機(jī)廢氣治理技術(shù)適用條件
欒志強(qiáng)等對常見的VOC治理技術(shù)適用條件進(jìn)行分析評估，見表7。
結(jié)合表7判定，集裝箱行業(yè)噴車間底漆排放的有機(jī)廢氣適合選擇蓄熱式催化燃燒技術(shù)(RCO)或蓄熱式熱力焚燒技術(shù)(RTO)。集裝箱整箱噴涂排放的有機(jī)廢氣適合選擇吸附濃縮技術(shù)。
2.2集裝箱噴車間底漆的有機(jī)廢氣治理技術(shù)選擇
三塔RCO與三塔RTO整體流程相似，不同之處在于是否填裝催化劑以及運(yùn)行溫度水平，三塔RTO在每個蓄熱室的蓄熱體上部填裝催化劑即轉(zhuǎn)換為三塔RCO。蓄熱氧化技術(shù)與蓄熱催化氧化技術(shù)對比見表8。
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根據(jù)表8分析，蓄熱催化氧化技術(shù)的凈化效率取決于催化劑的設(shè)計效率，且催化劑存在使用壽命，當(dāng)催化劑到達(dá)使用壽命后，凈化效率將難以得到保證。且催化劑易受到雜元素中毒失活和高溫沖擊失活，同樣造成蓄熱催化氧化的凈化效率無法滿足設(shè)計要求。
表9運(yùn)行費(fèi)用計算是參照集裝箱某二廠的噴車間底漆的廢氣參數(shù)進(jìn)行的理論核算。通過蓄熱氧化技術(shù)與蓄熱催化氧化技術(shù)運(yùn)行費(fèi)用對比，當(dāng)濃度達(dá)到1 834 mg/m3的情況下，蓄熱氧化技術(shù)與蓄熱催化氧化技術(shù)均能保證排放達(dá)標(biāo)，且天然氣等輔助燃料的消耗為0。但是由于蓄熱催化氧化技術(shù)需要定期更換催化劑，因此蓄熱催化氧化技術(shù)年運(yùn)行費(fèi)用總計要遠(yuǎn)高于蓄熱催化氧化技術(shù)。
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同時，一般蓄熱催化氧化爐是在蓄熱氧化爐的基礎(chǔ)上增加催化劑，因此蓄熱催化氧化爐的一次性投資也要高于蓄熱氧化爐。
結(jié)合表8、表9及一次性投資的分析，針對集裝箱噴車間底漆的有機(jī)廢氣治理建議選擇蓄熱氧化的工藝。
2.3集裝箱整箱噴涂的有機(jī)廢氣治理技術(shù)選擇
吸附濃縮技術(shù)目前主要分為蜂窩活性炭吸附濃縮技術(shù)與沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮技術(shù)。沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮與蜂窩活性炭吸附濃縮技術(shù)對比見表10。
活性炭存在壽命短、不穩(wěn)定、受水氣影響大、難脫附高沸點(diǎn)有機(jī)物、熱氣流再生過程中易發(fā)生火災(zāi)等缺點(diǎn)，沸石具有均勻微孔，其孑L徑與一般有機(jī)分子大小相當(dāng)，具有耐高溫、不可燃、良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。
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通過表10分析可看出，在凈化效率方面和安全風(fēng)險方面：沸石轉(zhuǎn)輪的性能要優(yōu)于蜂窩活性炭。同時，集裝箱整箱噴涂廢氣組分中含有100*溶劑油和15#溶劑油等沸點(diǎn)高于120 oC的高沸點(diǎn)組分，針對此類高沸點(diǎn)有機(jī)化合物，沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮性能明顯優(yōu)于蜂窩活性炭吸附濃縮。因此，吸附濃縮技術(shù)建議采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮。
目前，市場上常見的沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+熱氧化的組合工藝為：沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱氧化(RTO)、沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱催化氧化(RCO)、沸石轉(zhuǎn)輪+催化氧化(CO o不同沸石轉(zhuǎn)輪+熱氧化組合運(yùn)行費(fèi)用對比分析見表11。
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表11運(yùn)行費(fèi)用計算是參照集裝箱某干箱廠面漆的廢氣參數(shù)進(jìn)行的理論核算。通過不同沸石轉(zhuǎn)輪+熱氧化組合運(yùn)行費(fèi)用對比分析，沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱催化氧化(RCO)>沸石轉(zhuǎn)輪+催化氧化(C0)>沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱氧化(RTO)。當(dāng)濃度達(dá)到723 mg/m3的情況下，均能保證排放達(dá)標(biāo)，且天然氣等輔助燃料的消耗為0。
結(jié)合表10與表11，沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+蓄熱氧化技術(shù)既能夠保證長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且年運(yùn)行費(fèi)用最低。因此，集裝箱整箱噴涂行業(yè)有機(jī)廢氣治理技術(shù)建議選擇沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+蓄熱氧化技術(shù)。
3結(jié)語
通過分別核算集裝箱生產(chǎn)工藝流程產(chǎn)生有機(jī)廢氣排放的噴車間底漆和整箱噴涂的廢氣濃度與治理要求，綜合對比分析不同有機(jī)廢氣治理技術(shù)的性能指標(biāo)及運(yùn)行費(fèi)用等，集裝箱噴車間底漆推薦采用蓄熱氧化技術(shù)，集裝箱整箱噴涂推薦采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+蓄熱氧化技術(shù)。
