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VOCs廢氣治理效率達標99.99%的幾大行業,看工藝
網責任編輯:pecontrols.com   人氣:   發布日期:2018-09-05 15:09:00

典型生產工藝及VOCs排放節點

涉及工業涂裝的企業類型包括,家具制造、金屬制品、專用/通用設備制造、交通運輸設備制造、電氣機械及器材制造、儀器儀表制造等。各類涂裝工藝基本相似,作業工序通常包含:表面預處理(除塵、脫脂、除銹、蝕刻等)、表面噴涂(噴涂、浸涂、輥涂、流涂等)、固化干燥(室溫下自然干燥、固化爐干燥、輻射固化等)。工業涂裝企業的有機廢氣產生主要集中在表面噴涂和固化干燥兩個工序,部分企業在固化干燥之前,還需要進行流平晾置,以保證漆膜的平整度和光澤度。典型的生產流程見圖1。
4.1.2 VOCs排放特征
噴漆換氣量大,VOCs濃度通常在100mg/m3以下,并且排氣中含有少量未處理完全的漆霧。流平廢氣的成分與噴漆廢氣相近,但不含漆霧,可與噴漆室排風混合后集中處理。烘干固化廢氣溫度較高,成分復雜,但風量相對較小,屬于中、高濃度有機廢氣。
不同類型的工業涂裝企業所使用的涂料類型和涂裝工藝不同,其VOCs排放特征見表1。
4.2 包裝印刷
4.2.1典型生產工藝及VOCs排放節點
包裝印刷企業的VOCs排放來源于油墨、稀釋劑、潤版液、清洗劑(洗車水)、膠粘劑及上光劑,典型生產工藝流程及主要VOCs產生環節如圖2所示。
4.2.2 VOCs排放特征
包裝印刷企業的有機廢氣主要集中在印刷工序和復合工序。印刷工序排放的VOCs成分復雜,濃度一般在300~800mg/m3之間,單臺印刷機的排風量約在30000~50000m3/h。復合工序排放的VOCs成分相對簡單,濃度通常在1000~3000mg/m3之間,風量相對較小。
不同印刷工藝所使用的VOCs原輔材料以及其排放特征見表2。
4.3醫藥制造
4.3.1典型生產工藝及VOCs排放節點
化學藥品原料藥制造企業(包括化學合成類、發酵類和提取類)和生物藥品制造企業則是醫藥制造行業中主要的VOCs排放大戶。相比而言,中成藥制藥企業VOCs排放較少,僅在醇提工序中逸散少量VOCs。
(1)化學合成類制藥采用化學方法,將有機物質或無機物質通過化學反應生成化學藥品或化學原料藥,典型生產工藝流程見圖3。VOCs廢氣主要是合成反應過程、提取精制過程、干燥過程中揮發的有機溶劑和污水處理過程中逸散的惡臭氣體。(2)發酵類制藥通過微生物的生命活動,將有機原料經過發酵、過濾、提純等工序制成藥品,典型生產工藝流程見圖4。VOCs廢氣主要是提取、轉化和精制過程中產生的有機溶媒廢氣、菌渣干燥廢氣等。
(3)提取類制藥運用物理、化學以及生物化學的方法,將生物體中起重要生理作用的基本物質(如氨基酸、多肽及蛋白質、酶、核酸、糖、脂等)經過提取、分離、純化等手段制造藥物,典型生產工藝流程見圖5。VOCs廢氣主要是提取、沉淀、結晶過程中揮發的有機溶劑。
 
(4)生物工程類制藥的具體工藝分為上下游過程。上游過程是以生物材料為核心,目的在于獲得藥物,包括藥物研發、細胞培養工藝、放大及大規模細胞培養研究等;下游過程是以目標藥物后處理為核心,屬于生物分離過程,包括藥物的提取、分離、精制工藝,藥物產品的檢測及質量保證等。VOCs排污主要來自于下游過程,其工藝過程和排污節點與化學合成類制藥生產過程、發酵類制藥生產過程相似。
4.3.2VOCs排放特征
醫藥制造行業的VOCs來源及特征主要表現在:
(1)工藝廢氣。制藥企業在投料、反應以及回收、離心過濾和烘干等各個生產工序中會產生揮發性有機廢氣。排放點多,且多為無組織、間歇性排放。
(2)儲運廢氣。醫藥制造企業的原料通常需要槽車向儲罐中輸入有機溶劑,有機蒸汽通過儲罐頂部的排氣管或呼吸閥逸散至外界環境。廢氣濃度高,但氣量較少。
(3)固液堆場廢氣。制藥企業一般建設有污泥脫水間、菌渣儲庫等,這些場所易產生較高濃度的VOCs廢氣。該類廢氣嗅閾值低,影響范圍廣。不同制藥類型使用的常見有機溶劑見表3。
5 控制技術要求
5.1工業涂裝
5.1.1源頭控制
(1)推廣使用環境友好型的環保原料,包括水性涂料、高固體分涂料、粉末涂料、紫外光固化涂料等。涂料中VOCs含量需符合相關規定的要求。
(2)鼓勵企業采用靜電噴涂、高壓無氣噴涂、熱噴涂、自動輥涂等涂裝工藝,杜絕露天噴涂,限制使用空氣噴涂;優化設計噴漆房,合理布置進出氣流,降低廢氣收集和處理負荷。
5.1.2過程控制
(1)加強涂料和溶劑的管理。含溶劑物料宜通過管道輸送或桶泵輸送,轉移溶劑物料的容器除操作時段外必須密封或加蓋。調漆間和暫存含揮發性有機物物料的密閉場所,按負壓設計要求設置排氣凈化系統。
(2)廢涂料桶、廢有機溶劑、涂料渣以及其它接觸過含有機物的廢材料,棄用后須收納到密閉的容器中,最終按危險廢棄物處置要求進行處理。
5.1.3廢氣收集
(1)噴涂廢氣和烘干廢氣原則上需分類收集。
(2)采用吸風罩收集,排風罩設計應滿足《排風罩的分類及技術條件》(GB/T16758-2008)要求。
(3)采用整體密閉的生產線,密閉區域內換風次數原則上不少于20次/小時;采用車間整體密閉換風,車間換風次數原則上不少于8次/小時。所有產生VOCs的密閉空間應保持微負壓。
(4)噴漆室設計時,除滿足安全通風外,任何濕式或干式噴漆室的控制風速須滿足《涂裝作業安全規程噴漆室安全技術規定》(GB14444-2006)中表1的要求,即本表4。
(5)收集系統能與生產設備同步啟動,集氣方向與污染氣流運動方向一致,管路應有明顯的顏色區分及走向標識。
5.1.4末端治理
(1)噴涂廢氣應設置有效的漆霧預處理裝置,可采用干式過濾高效除漆霧、濕式水簾+多級過濾除濕聯合裝置、靜電漆霧捕集等除漆霧裝置。濕式水簾須滿足《環境保護產品技術要求濕法漆霧過濾凈化裝置》(HJ/T388-2007)要求。
(2)使用溶劑型涂料的生產線,噴涂廢氣處理技術須滿足《涂裝作業安全規程有機廢氣凈化裝置安全技術規定》(GB20101-2006)要求。在污染物總量規模不大且濃度低、周邊環境不敏感的情況下也可采用低溫等離子法、光催化氧化法等技術聯合吸附或吸收等廢氣處理組合工藝;烘干類廢氣宜采用催化燃燒法單獨處理,在保證安全、有設備條件的基礎上,可考慮作為烘干供熱設備油/氣焚燒的空氣補風,直接燃燒處理。
(3)當采用水性涂料且企業有自備廢水站時,可采用噴淋吸收工藝進行處理,但需定期更換吸收液。
(4)妥善、及時處置次生污染物。水簾機的除漆霧廢水應定期更換,廢水應采用密閉管道收集處理至達標排放,漆渣應按照危險廢物處置;更換產生的廢過濾棉、廢吸附劑應按照相關管理要求規范處置,防范二次污染。
5.2包裝印刷
5.2.1源頭控制
(1)推廣使用清潔環保原輔材料。推廣使用水性油墨,單一組分溶劑的油墨;鼓勵使用植物基油墨、紫外光固化油墨,承印物清洗、設備洗車時采用低揮發和高沸點的清洗劑(環保洗車水)替代汽油等溶劑,平板印刷企業采用無/低酒精化學溶劑作為潤版液(酒精含量不多于5%)。
(2)推廣使用先進設備和技術。鼓勵使用環保密閉型生產成套裝置,如復合工序推廣采用水性膠粘劑及無溶劑復合工藝,軟包裝復合工藝推廣無溶劑的預涂膜覆膜技術或氮氣保護全紫外光干燥技術等。
5.2.2過程控制
(1)規范稀釋劑、清洗劑儲存。鼓勵采用儲罐集中存放,并采用管道輸送。儲罐排放的廢氣須收集、處理后達標排放。
(2)規范原料調配、轉運與使用。鼓勵采用中央供墨系統;溶劑型油墨、稀釋劑、溶劑型膠水等調配應在獨立密閉間內進行,并將廢氣收集處理;轉運過程應采用密閉的盛裝容器。
5.2.3廢氣收集
(1)包裝印刷行業的VOCs廢氣宜根據工段分別設置廢氣收集系統,印刷工段和烘干工段推薦采用全面排風收集方式,洗車工段、調墨工段和復合工段推薦采用局部排風收集方式。采用局部排風時使用集氣罩,應保持罩口呈微負壓狀態,且罩內負壓均勻,控制風速應保證不小于0.3m/s。
(2)收集系統能與生產設備同步啟動,集氣方向與污染氣流運動方向一致,管路應有明顯的顏色區分及走向標識。
5.2.4末端治理
(1)對印刷工序產生的廢氣,使用水性油墨的生產線,可采用水洗+更換式活性炭吸附方式處理;使用溶劑型油墨的生產線,可采用ESO(節能、減風、增濃)+燃燒技術進行處理;使用植物油基油墨、紫外光固化油墨或單一溶劑油墨的生產線,可采用活性炭吸脫附方式處理。
(2)采用溶劑型膠粘劑的復合工藝,廢氣經捕集后宜采用溶劑回收方式或者熱氧化進行處理。
(3)在污染物總量規模不大且濃度低、周邊環境不敏感的情況下也可采用低溫等離子法、光催化氧化法等技術聯合吸附或吸收等廢氣處理組合工藝。
(4)在包裝印刷企業比較集中地區,鼓勵建立統一的活性炭再生中心,妥善解決廢活性炭處置問題。
5.3 醫藥制造
5.3.1源頭控制
(1)提倡選用使用低(無)VOCs含量或低反應活性的溶劑、溶媒,大力發展清潔、高效的綠色環保產品,減少使用苯、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺(DMF)等溶劑。
(2)推廣使用先進的生產工藝。在保證產品質量的前提下,積極改造制藥工藝和生產線,使用高效或者與低VOCs溶劑原輔材料相配套的生產工藝,如生物酶合成法、液膜法、雙水相萃取法等技術。
5.3.2 過程控制
(1)規范液體有機化學品儲存。大宗液體有機化學品應全部采用高效密封的儲罐儲存,并安裝呼吸閥等減少廢氣排放的設施,進出料應設置平衡管或收集呼吸排放的廢氣,經處理后達標排放。生產車間內原則上采用中間儲罐中轉存放,并采用管道輸送。
(2)提升工藝裝備水平。推廣使用屏蔽泵、隔膜泵、磁力泵等無泄漏的泵;鼓勵選用密閉式、自動化程度較高的壓濾機和離心機,如過濾洗滌溶解二合一機、過濾洗滌干燥三合一機、立式全自動壓濾機、密閉式自動卸料離心機等。
(3)優化進出料方式。鼓勵反應釜采用底部給料或使用浸入管給料,頂部添加液體宜采用導管貼壁給料,投料和出料均應設密封裝置或設置密閉區域;除工藝要求外,避免采用高位槽計量,鼓勵采用定量輸送方式。
(4)完善開停工、檢修制度。廢氣處理設施應先于進料前開啟,設備完全停工后關閉。開工過程和停工過程中產生的VOCs廢氣,均應進行有效收集。
(5)鼓勵開展泄漏檢測與修復(LDAR)工作。針對泵、壓縮機、閥門、法蘭、連接頭或導淋等易泄漏組件,定期檢測并及時修復,防止或減少跑冒滴漏。檢測頻次、泄漏定義濃度以及工作流程可參照執行《石化企業泄漏檢測與修復工作指南》的要求,實現長效管理。
5.3.3廢氣收集
在醫藥制造企業中,首先應根據有機、無機廢氣的類別進行區分,廢氣混合后能夠進行二次化學反應或者爆炸的廢氣須單獨收集,其次對于含鹵素有機廢氣和非含鹵素有機廢氣進行分類收集、分類處置。對于產生逸散有機廢氣的設備,宜采取密閉、隔離和負壓操作措施,在確定密閉罩吸氣口位置、結構和風速時,應使罩口呈微負壓狀態,罩內負壓均勻,防止有害氣體外逸,并避免物料被抽走。制藥行業具體產生VOCs位置、污染物排放方式以及集氣方式情況見表5。
5.3.4末端治理
醫藥制造企業在不同工段的VOCs廢氣濃度變化很大,如反應釜真空泵的排氣、各種有機物料儲存罐工藝過程中的排氣,VOCs濃度在600~10000mg/m3;各投料口排氣和車間內換風系統排氣等,VOCs濃度在150~500mg/m3;動物房和廢水處理站逸散出的VOCs濃度低但有惡臭性質。在實際選取治理技術時,應根據有機廢氣的風量、污染物的組分和性質、溫度、壓力等因素進行綜合分析后確定。
(1)高濃度有機廢氣,鼓勵采用冷凝回收、變壓吸附等技術進行回收利用,輔以其他治理技術實現達標排放。
(2)中濃度有機廢氣,宜采用吸附技術回收有機溶劑,或采用催化燃燒、直接焚燒或熱力焚燒技術凈化后達標排放。當采用催化燃燒和熱力焚燒技術進行凈化時,宜對燃燒后的熱量回收利用。
(3)低濃度有機廢氣有回收價值時,宜采用吸附技術回收處理,無回收價值時優先采用吸附濃縮-燃燒技術處理,也可采用低溫等離子體組合技術或生物處理技術等凈化處理后達標排放,環境敏感的區域應提高凈化效率要求。
(4)水溶性有機廢氣宜采用水噴淋、堿(酸)噴淋等預處理工藝,惡臭氣體宜采用低溫等離子、熱力焚燒等凈化達標排放,非水溶性組分的廢氣不得僅采用水或水溶液洗滌吸收方式處理。
(5)凡配套吸附處理單元的含塵、含氣溶膠、高濕廢氣,應事先采用高效除塵、除霧裝置進行預處理。對于催化燃燒和高溫焚燒過程中產生的含硫、氮、氯等的無機廢氣,以及吸收、冷凝、生物等治理工藝過程中所產生的含有機物廢水,應處理達標后排放。
6 設施設計、運行與管理
6.1總體要求
治理工藝設計應以“一廠一策”為核心,首先遵循安全第一,同時兼顧成熟可靠和經濟適用的原則。
治理設施建設方應提供治理設施的使用要求和操作規程,明確吸附劑、吸收液、催化劑、紫外光燈管等相關耗材的更換周期。
6.2廢氣采樣口設計要點
治理設施應在廢氣處理設施前后設置永久性采樣口,采樣口的設置應符合《氣體參數測量和采樣的固定位裝置》(HJ/T1-92)要求,并在排放口周邊懸掛對應的標識牌。
采樣口應優先設置在垂直管道,避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位,距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于6倍直徑,和距上述部件上游方向不小于3倍直徑處。對矩形煙道,其當量直徑D=2AB/(A+B),式中A、B為邊長。采樣口所在斷面的氣流速度最好在5m/s以上。若現場條件很難滿足上述要求時,采樣口所在斷面與彎頭等的距離至少是煙道直徑的1.5倍。
6.3設施設計要點
6.3.1吸附技術
(1)吸附設施的風量按照最大廢氣排放量的120%進行設計,處理效率需到90%以上,其它性能要求需滿足《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》(HJ2026-2013)和《環境保護產品技術要求工業廢氣吸附凈化裝置》(HJ/T386-2007)要求。
(2)廢氣中顆粒物含量超過1mg/m3時,應進行除塵預處理。
(3)采用顆粒狀吸附劑時,氣體流速宜低于0.60m/s;采用纖維狀吸附劑時,氣體流速宜低于0.15m/s;采用蜂窩狀吸附劑時,氣體流速宜低于1.20m/s。
(4)采用纖維狀吸附劑時,吸附單元的壓力損失宜低于4kPa;采用其他形狀吸附劑時,吸附單元的壓力損失宜低于2.5kPa。
6.3.2吸收技術
(1)吸收設施的風量按照最大廢氣排放量的120%進行設計,其它性能要求需滿足《環境保護產品技術要求工業廢氣吸收凈化裝置》(HJ/T387-2007)要求。
(2)非水溶性組分的廢氣不得僅采用水或水溶液洗滌吸收方式處理。
(3)宜采用無臭、無毒、難燃、化學穩定性好的吸收劑,廢氣經吸收塔后需進行除霧處理。
6.3.3催化氧化技術、蓄熱催化氧化技術
(1)治理設施的風量按照最大廢氣排放量的120%進行設計,治理效率達到97%以上,其它性能要求需滿足《催化燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范》(HJ2027-2013)和《環境保護產品技術要求工業有機廢氣催化凈化裝置》(HJ/T389-2007)要求。
(2)進入催化燃燒裝置前廢氣中的顆粒物含量高于10mg/m3時,應采用高效過濾等方式進行預處理。
(3)催化燃燒裝置的設計空速宜大于10000h-1,但不應高于40000h-1。
6.3.4蓄熱燃燒技術
(1)治理設施的風量按照最大廢氣排放量的120%進行設計,治理效率達到97%以上。
(2)氣流切換閥門的漏風率應小于0.2%。
(3)燃燒室應該設置事故應急排空管,排空裝置與沖稀閥、報警聯動,確保進入燃燒室的有機廢氣濃度控制在混合有機物的爆炸極限下限的25%以下。
6.3.5低溫等離子體技術、光催化氧化技術
(1)治理設施的風量按照最大廢氣排放量的120%進行設計。低溫等離子體技術或光催化技術單獨使用時,僅適用于處理低濃度有機廢氣或惡臭氣體;治理效率要求更高時,應采用多種技術的組合工藝。對于含油霧、漆霧或顆粒物的廢氣,應配置高效過濾等適宜的預處理工藝。
(2)應首先明確廢氣組分中最大可能的化學鍵鍵能。使用低溫等離子體技術的,需給出處理裝置設計的電壓、頻率、電場強度、穩定電離能等參數,同時出具所用電氣元件的出廠防爆合格證;使用光催化氧化技術的,需給出所用催化劑種類、催化劑負載量等參數,并出具所用電氣元件的防爆合格證與燈管發射185nm波段的占比情況檢驗證書。
(3)應盡量延長廢氣在裝置中的反應停留時間,并配備臭氧催化分解單元。
6.4設施運行要點
(1)對于催化氧化、蓄熱催化氧化、蓄熱燃燒處理工藝,需要更換催化劑的,其周期應符合設計文件的要求;蓄熱式裝置應設置為自動控制,并自動記錄溫度變化曲線。
(2)對于采用單一或組合的吸附/吸收/低溫等離子體/光催化氧化技術的涉VOCs治理設施,以及VOCs排放速率(包括等效排氣筒等效排氣速率)大于2.5kg/h或排氣量大于60000m3/h的排氣筒,應逐步加裝VOCs在線監控系統(需通過計量認證),對設施出口濃度進行實時監控記錄。
6.5企業管理要點
(1)企業應對治理設施的正常運行和安全管理負責。治理設施的管理應納入生產管理中,配備專業管理人員和技術人員,并配備安全應急救援人員和器械。
(2)企業應根據實際生產工況和治理設施的設計標準,明確運行、維護和操作規程,以及耗材的更換周期,并建立與設施相關的記錄制度,記錄內容主要包括:
Ⅰ.治理裝置的啟動、停止時間;
Ⅱ.吸附劑、吸收液、過濾材料、催化劑等耗材的質量分析數據、采購量、使用量及更換時間;
Ⅲ.治理裝置運行工藝控制參數,至少包括治理設備進口濃度、出口濃度、吸附(或燃燒)裝置內溫度數據;
Ⅳ.主要設備維修情況;
Ⅴ.運行事故及維修情況;
Ⅵ.吸附法、吸收法產生的危險廢物、污水等處置去向情況。
(3)列入VOCs污染源自動監控計劃的企業,應當按照規定的時限建設、安裝監控設備及其配套設施,配合自動監控系統聯網,并做好后期運維管理。
6.6環保部門監管要點
(1)檢查與企業治理設施相關的運行、維護和操作規程,以及運行過程中的維護記錄和臺賬。
(2)核查治理設施耗材(吸附劑、吸收劑、過濾材料、催化劑等)的流轉記錄,包括采購記錄(含采購時間、采購量及質量分析數據)、更換時間與更換的維護記錄。
(3)對于加裝有VOCs自動監測系統的企業,檢查其在線數據記錄。
(4)核查治理過程產生的危險廢物與次生污染物是否得到有效處置。

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