隨著全國各地陸續(xù)推行大氣環(huán)保政策，法規(guī)明確了VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物）排放必須滿足限值要求才允許企業(yè)正常運(yùn)營?？紤]到廢氣的特點(diǎn)，各大企業(yè)涂裝車間基本都采用了“沸石轉(zhuǎn)輪濃縮吸附+氧化燃燒”的方式進(jìn)行處理。這種廢氣處理方式在近5年內(nèi)遍及了整個(gè)涂裝行業(yè)，經(jīng)過廣泛的應(yīng)用，設(shè)備前期的策劃和設(shè)計(jì)的不足逐漸暴露出來。
通過與供應(yīng)商進(jìn)行技術(shù)交流，以及對廢氣濃縮轉(zhuǎn)輪焚燒技術(shù)方案的研究，發(fā)現(xiàn)問題主要集中在法規(guī)、工藝與維護(hù)，以及安全這3個(gè)方面。
為避免項(xiàng)目在實(shí)施過程中出現(xiàn)功能遺漏和制造返工問題，本項(xiàng)目總結(jié)了沸石轉(zhuǎn)輪濃縮吸附和氧化燃燒設(shè)備在規(guī)劃及設(shè)計(jì)過程中需注意的要點(diǎn)。
今天結(jié)合我公司經(jīng)過驗(yàn)收的某涂裝廢氣治理項(xiàng)目，給大家分析一下；
1設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)
1.1法規(guī)要求
在考慮增設(shè)設(shè)備之前，首先需要明確廢氣處理的目標(biāo)，熟悉地方法規(guī)對揮發(fā)性有機(jī)廢氣的要求。目前各地要求測定的揮發(fā)性有機(jī)廢氣的成分不一致：有的僅要求非甲烷總烴值（NMHC），有的是VOCso其實(shí)二者有一定區(qū)別：NMHC指除甲烷以外的碳?xì)浠衔?，其中主要是C2-C12之間的烴類物質(zhì)；VOCs的范疇比NMHC要大，檢測值也會更高。因VOCs的成分較復(fù)雜，目前全國各地在線監(jiān)測和取樣多是檢測NMHC，如果參照的地方標(biāo)準(zhǔn)為VOCs，那么在設(shè)備選型時(shí)需以VOCs和NMHC要求的較低值為準(zhǔn)。另外，為了更好地檢測廢氣處理效果，有的法規(guī)要求進(jìn)行含氧量折算，但在實(shí)際計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)，含氧量折算只適用于化工行業(yè)的無氧廢氣，并不適合噴漆廢氣，這是因?yàn)橥垦b廢氣本身就是VOCs與空氣的混合物。因法規(guī)覆蓋行業(yè)較廣，故含氧量折算只能作為參考。在廢氣處理過程中還應(yīng)考慮到別的排放物超標(biāo)的問題，例如：在對VOCs廢氣進(jìn)行高溫焚燒處理時(shí)，空氣中的氮?dú)夂脱鯕鈺l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氮氧化物的排放量將增大，因此需要選配低氮燃燒機(jī)，以避免氮氧化物超標(biāo)。
除了關(guān)注環(huán)保法規(guī)的要求，還要關(guān)注與之對應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求。HJ75-2017《固定污染源煙氣（SO2，NOx、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》對在線監(jiān)控設(shè)備的采樣平臺與采樣孔大小及數(shù)量有新要求：監(jiān)測平臺寬度不小于2m；采樣孔也由80mm加大至90mm；采樣或監(jiān)測平臺要求設(shè)置斜梯，且平臺距離地面高度不低于20m時(shí)，應(yīng)有通往平臺的升降梯。此類對監(jiān)測平臺的要求在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)關(guān)注，否則容易遺漏。
1.2廢氣的初始參數(shù)
項(xiàng)目改造效果好壞，廢氣的初始參數(shù)至關(guān)重要。廢氣的成分和濃度關(guān)系到轉(zhuǎn)輪的處理效率和使用壽命，而且一旦導(dǎo)致濃縮氣體濃度超高，就有爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。某些特殊物質(zhì)（如石腦油）對轉(zhuǎn)輪的吸附脫附能力影A向非常大，甚至?xí)鸶邷刈儺惖取Ｈ绻麖U氣進(jìn)氣的濃度高，在風(fēng)量一定的情況下，濃縮效率會受影響，處理效率也會降低，且存在進(jìn)RTO（蓄熱式熱力氧化爐）的廢氣濃度超過爆炸極限的風(fēng)險(xiǎn)。規(guī)劃之初，很多企業(yè)對自身需處理的廢氣的原始數(shù)據(jù)不清楚，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)總會發(fā)生廢氣濃度超標(biāo)或有特殊物質(zhì)堵塞轉(zhuǎn)輪的問題，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)增高。
另外，廢氣的濃度、成分、溫濕度、風(fēng)量等還對轉(zhuǎn)輪選型有很大影響。廢氣濃度過高或過低都將影響轉(zhuǎn)輪的處理效率，就如篩漏一樣，進(jìn)入的廢氣總濃度過高，轉(zhuǎn)輪吸附飽和后多余的廢氣物質(zhì)只能因過濾吸附不而被排放，此時(shí)為了保證環(huán)保要求的處理效率，轉(zhuǎn)輪選型必須增大增多。廢氣在溫度≤32℃、相對濕度≤80%的情況下處理效率*佳，若進(jìn)氣濕度過高，則設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)需增加除濕設(shè)備以保證
處理效果。規(guī)劃設(shè)計(jì)階段收集準(zhǔn)確的廢氣原始參數(shù)有利于設(shè)備的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。
1.3設(shè)備
1.3.1系統(tǒng)規(guī)劃
目前，要將“涂裝VOCs廢氣沸石轉(zhuǎn)輪濃縮吸附+氧化焚燒處理系統(tǒng)”應(yīng)用在現(xiàn)有的涂裝車間，改造難度較大。受改造空間影響，需要考慮的因素很多。不僅要分析增設(shè)廢氣處理設(shè)備后怎樣保證原有系統(tǒng)的風(fēng)平衡，旁通是否允許直排，還要結(jié)合生產(chǎn)線設(shè)備的維護(hù)狀態(tài)，考慮風(fēng)管的走向與原有風(fēng)管的對接方式、風(fēng)門的位置，以及怎樣避免各噴漆室排風(fēng)相互影響等方面。
在實(shí)際改造中，常常會發(fā)生因原有涂裝排風(fēng)系統(tǒng)清渣不及時(shí)，積漆嚴(yán)重，在改造清渣后反而破壞了風(fēng)平衡的問題。如果不能及時(shí)分析出原因，判斷不出是設(shè)計(jì)問題，還是原有設(shè)備因改造而導(dǎo)致?lián)p壞所造成的，就會延長設(shè)備調(diào)試周期，造成一定的浪費(fèi)。此外，在規(guī)劃時(shí)不能局限于實(shí)現(xiàn)設(shè)備自身功能，還要考慮增加廢氣處理設(shè)備后過濾袋的使用量增大，需新增足夠大的區(qū)域來存儲用于更換的過濾袋。而更換下來的過濾袋屬于危廢，還要考慮危廢放置空間和處理措施。
1.3.2過濾箱
過濾箱設(shè)計(jì)的好壞直接影響到轉(zhuǎn)輪的使用壽命。過濾箱必須保證過濾器框架與壁板之間的間隙采用全滿焊，確保無泄露，不漏風(fēng)，所有廢氣都必須經(jīng)過過濾袋。其室體內(nèi)壁板及框架均以304不銹鋼制作，中間使用巖棉保溫。為防止框架因風(fēng)阻而出現(xiàn)變形、漏風(fēng)，骨架應(yīng)加固。過濾器與過濾框之間的接觸面要緊密、不漏風(fēng)，需采用快開結(jié)構(gòu)壓緊裝置。每套過濾箱的每級過濾材料必須具有在線壓降測量功能，以保證廢氣處理系統(tǒng)正常、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。每一個(gè)壓差檢測有2個(gè)設(shè)定報(bào)警值：當(dāng)過濾系統(tǒng)壓力達(dá)到第*個(gè)值時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號，并接入控制室，提醒操作人員更換過濾袋；當(dāng)過濾系統(tǒng)壓力達(dá)到第二個(gè)值時(shí)，直接關(guān)閉系統(tǒng)。壓差恢復(fù)正常后，需要人工復(fù)位。過濾框架兩側(cè)壓差檢測位置需避
免風(fēng)流和過濾袋對測量口造成影響。過濾箱配置壓差計(jì)，能現(xiàn)場顯示，并與壓力變送器一起上傳數(shù)據(jù)至PLC（可編程邏輯控制器）系統(tǒng)，方便維護(hù)管理。
每級過濾箱應(yīng)配備檢修門及維修用照明燈一LED（發(fā)光二極管）節(jié)能燈。維修燈應(yīng)輕便，便于旋轉(zhuǎn)，以便更換不同位置的過濾器。過濾箱室體內(nèi)配有維修平臺，可方便后期維護(hù)等。每個(gè)過濾箱前端設(shè)置有新風(fēng)風(fēng)閥（關(guān)閉時(shí)必須確保氣體不外泄），還需設(shè)置防風(fēng)、防雨、防冰雹的保護(hù)措施。當(dāng)設(shè)備待機(jī)、停機(jī)或檢修時(shí)，新風(fēng)閥開，進(jìn)過濾箱前的閥門關(guān)閉；設(shè)備正常生產(chǎn)時(shí)，進(jìn)過濾箱前的閥門開啟，新風(fēng)閥關(guān)閉。
1.3.3轉(zhuǎn)輪
濃縮轉(zhuǎn)輪以玻璃纖維為載體，表面涂布一層高效疏水性吸附材料—沸石。濃縮轉(zhuǎn)輪格化區(qū)分為吸附區(qū)（占83.3%）、脫附區(qū)（占8.3%）和冷卻區(qū)（占8.3%）。廢氣中的VOCs在吸附區(qū)被轉(zhuǎn)輪中的特殊分子篩吸附，轉(zhuǎn)到脫附區(qū)后經(jīng)過小風(fēng)量的高溫再生氣體作用而脫離，轉(zhuǎn)輪經(jīng)過冷卻后循環(huán)使用。分區(qū)采用V-zone型中空密封條隔離開來，濃縮轉(zhuǎn)輪周邊則用硅膠的復(fù)合式平帶型密封條密封。轉(zhuǎn)輪通常采用連續(xù)旋轉(zhuǎn)（2-6 r/m）的方式通過3個(gè)區(qū)。沸石在相對濕度≤80%、溫度≤40℃的條件下均可保證高效吸附，且不會解附脫離到高溫氣體內(nèi)燃燒。
目前涂裝行業(yè)中涉及濕式處理的廢氣濕度較大，可以將RTO高溫排風(fēng)混入原始廢氣進(jìn)風(fēng)段，以將相對濕度調(diào)節(jié)至≤80%。此方法簡單實(shí)用，但增大了系統(tǒng)廢氣處理風(fēng)量，且RTO高溫排氣中的焦油會污染過濾器和轉(zhuǎn)輪。也可以在過濾箱內(nèi)設(shè)置換熱器進(jìn)行間接換熱，適當(dāng)提高廢氣溫度（5℃左右），降低相對濕度至≤80%，進(jìn)而提升轉(zhuǎn)輪的吸附效率。
沸石轉(zhuǎn)輪可用多種方式進(jìn)行維修保養(yǎng)：以壓縮空氣吹掃或水洗；采用約300℃的高溫脫附熱風(fēng)進(jìn)行反吹掃，以處理正常運(yùn)行時(shí)不易脫附的高沸點(diǎn)物質(zhì)。
每套沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)設(shè)置有溫度、壓力和轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的在線監(jiān)測：當(dāng)轉(zhuǎn)輪溫度高于警報(bào)設(shè)定值或壓力達(dá)到設(shè)定值，又或轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速偏離設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報(bào)警，提醒操作人員進(jìn)行檢查或保潔；當(dāng)超過危險(xiǎn)值時(shí)，立即發(fā)出報(bào)警信號，同時(shí)自動(dòng)切斷原始廢氣和焚燒系統(tǒng)的天然氣供給，開啟焚燒系統(tǒng)旁通功能，原始廢氣自動(dòng)切換為緊急模式。
經(jīng)過近幾年的使用，陸續(xù)暴露出部分轉(zhuǎn)輪易出現(xiàn)堵塞，甚至需要報(bào)廢的情況。經(jīng)初步分析，有過濾箱漏風(fēng)，廢氣本身有雜質(zhì)，過濾器不合適，維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)?shù)仍?。轉(zhuǎn)輪是系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，規(guī)劃時(shí)需要對影響其效率及壽命的因素進(jìn)行有效控制，并應(yīng)充分考慮后期的維護(hù)保養(yǎng)及更換的便捷性。
1.3.4風(fēng)機(jī)
風(fēng)機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)中主要的耗電設(shè)備，耗能費(fèi)用約占系統(tǒng)的80%?？紤]到風(fēng)平衡及各種運(yùn)行節(jié)能模式，通常選用變頻風(fēng)機(jī)。在整套系統(tǒng)啟動(dòng)的過程中，風(fēng)機(jī)的頻率慢慢往上升，能夠避免所有風(fēng)機(jī)同時(shí)啟停而造成共振及對電網(wǎng)的沖擊，通常設(shè)定風(fēng)機(jī)是按順序依次啟動(dòng)的，相互間有幾秒的時(shí)間差。在風(fēng)機(jī)出口通常也會設(shè)置逆止閥或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，從而避免各套轉(zhuǎn)輪之間串風(fēng)。
吸附風(fēng)機(jī)與原始廢氣排風(fēng)機(jī)的信號連鎖，根據(jù)不同工況自動(dòng)調(diào)整吸附風(fēng)機(jī)開啟的頻率，控制風(fēng)機(jī)排風(fēng)量，保證涂裝車間排氣壓力穩(wěn)定和風(fēng)平衡，以免影響車間生產(chǎn)。吸附風(fēng)機(jī)的功率比較大，需要考慮降噪隔音，減少噪音對外界的影響。
脫附風(fēng)機(jī)是通過220℃的高溫氣體令濃縮后的廢氣脫附，送至RTO系統(tǒng)，因此必須耐高溫。要確保風(fēng)機(jī)外部的保溫效果，風(fēng)機(jī)進(jìn)出口設(shè)置有耐高溫軟連接，軟連接盡量選擇防水、防火、防腐、耐酸雨、韌性好的材料，例如內(nèi)置鋼絲骨架的阻燃布、耐酸堿布等。
風(fēng)機(jī)需設(shè)計(jì)為軸承，這樣拆卸方便，且不拆葉輪的結(jié)構(gòu)?？蛇x擇風(fēng)冷一體式軸承座結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)軸為光軸。若采用效率更好的直聯(lián)式傳動(dòng)離心風(fēng)機(jī)，其軸連接方式要求采用便于維修更換的聯(lián)軸器。此外，風(fēng)機(jī)幾乎都布置在室外，電機(jī)的維修和更換需要考慮吊裝軌道，設(shè)置防雨棚以提高電機(jī)的防雨等級。
1.3.5 RTO
RTO可將有機(jī)廢氣加熱到760℃以上，使VOCs在氧化室中分解成CO2和H20。由此產(chǎn)生的高溫氣體流經(jīng)特制的陶瓷蓄熱體，令其升溫而“蓄熱”，并用于預(yù)熱后續(xù)進(jìn)入的有機(jī)廢氣，從而節(jié)省使廢氣升溫的燃料消耗。
陶瓷蓄熱體應(yīng)至少分成2個(gè)室或區(qū)。每個(gè)蓄熱室依次經(jīng)歷蓄熱、放熱、清掃等程序，周而復(fù)始，連續(xù)工作。蓄熱室“放熱”后應(yīng)立即引入己處理合格的潔凈排氣的一部分對該蓄熱室進(jìn)行清掃（以保證VOCs去除率在95%以上），只有清掃完成后才能進(jìn)入“蓄熱”程序。
RTO燃燒室的設(shè)計(jì)溫度通常為1000℃，操作溫度820-850℃。合理規(guī)劃蓄熱體的擺放能確保熱效率達(dá)到%%以上，以及廢氣停留時(shí)間≥1s。性能*的RTO的處理效率能至少有99%，*終排煙溫度≤120℃。在廢氣進(jìn)RTO系統(tǒng)前的風(fēng)管上安裝在線VOCs濃度檢測儀（LEL）和報(bào)警連鎖裝置。當(dāng)進(jìn)氣VOCs濃度高于某一設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報(bào)警，并自動(dòng)開啟新風(fēng)閥以稀釋濃度；當(dāng)VOCs濃度超過規(guī)定的危險(xiǎn)值時(shí)，系統(tǒng)除了立即報(bào)警，還會自動(dòng)切斷原始廢氣和焚燒系統(tǒng)的天然氣供給，開啟焚燒系統(tǒng)旁通功能，自動(dòng)切換為緊急模式。為了確保檢測儀器在Ss以內(nèi)作出反應(yīng)，從VOCs濃縮后到RTO的風(fēng)管要有足夠的長度，以保證利用切斷閥在濃縮廢氣到達(dá)RTO之前執(zhí)行關(guān)斷，同時(shí)在切斷閥前安裝緊急排放口和新鮮空氣入口，以保證RTO的安全性。RTO系統(tǒng)的燃燒室還需要設(shè)置高溫旁通管路，當(dāng)燃燒室因故障或其他特殊原因?qū)е鲁邷鼗虺邏簣?bào)警，室體不能自主降溫時(shí)，應(yīng)實(shí)行緊急旁通排放操作程序。
另外，RTO系統(tǒng)的啟動(dòng)和加熱由燃燒器點(diǎn)燃天然氣與少量廢氣的混合氣來實(shí)現(xiàn)。為安全起見，RTO的啟動(dòng)和停止只用新鮮空氣，且系統(tǒng)需配置燃燒器閥組和爐內(nèi)燃?xì)庑孤z測裝置。結(jié)合環(huán)保趨勢，建議采用低氮排放燃燒器，避免因高溫焚燒VOCs廢氣而導(dǎo)致氮氧化物超標(biāo)。
1.4安全設(shè)計(jì)
近幾年噴漆排風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生的火災(zāi)較多，因此在廢氣末端治理系統(tǒng)中，安全設(shè)計(jì)尤為重要。安全設(shè)計(jì)分主動(dòng)和被動(dòng)。為避免設(shè)備爆燃、悶燃，要充分考慮設(shè)備的雙安全保護(hù)措施，各種狀態(tài)模式下設(shè)備的安全程序控制，設(shè)備急停下的壓縮空氣吹掃，安全旁通等。在被動(dòng)安全防護(hù)上，考慮到廢氣處理設(shè)備的風(fēng)管和過濾箱是VOCs排氣經(jīng)過的區(qū)域，且通風(fēng)量大、管路截面較大，建議根據(jù)國家消防規(guī)范，
單獨(dú)為此區(qū)域設(shè)置噴淋閥組，并作為涂裝車間消防系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立分區(qū)，水源來自原有的消防管路系統(tǒng)，消防報(bào)警和控制信號需要接入涂裝車間消防控制室，以便集中監(jiān)控和管理，同時(shí)廢氣處理設(shè)備的消防信號需要跟風(fēng)機(jī)、轉(zhuǎn)輪、RTO、車間內(nèi)噴漆室、供排風(fēng)等設(shè)備做好相應(yīng)的聯(lián)鎖，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全。由于過濾箱和通風(fēng)管路內(nèi)部的廢氣比較潮濕，且具有腐蝕性，系統(tǒng)內(nèi)部布置的管路和噴頭均要求采用304不銹鋼。RTO燃?xì)忾y組需要設(shè)置可燃?xì)怏w泄露檢測及報(bào)警裝置，并將信號傳給消防控制室和設(shè)備控制間。
1.5電氣控制
新增的廢氣處理控制系統(tǒng)要求采用集中監(jiān)控PLC分布式控制，以滿足廢氣處理系統(tǒng)安全、長期、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行的需求，即采用PLC+觸摸屏與電源柜、電氣控制柜、PLC控制柜、電磁閥箱、現(xiàn)場就地操作箱、現(xiàn)場儀表等組成整個(gè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的獨(dú)立監(jiān)控。PLC系統(tǒng)具備設(shè)備工況監(jiān)視、流程畫面顯示、參數(shù)顯示、報(bào)警顯示、自動(dòng)連鎖保護(hù)、接收數(shù)據(jù)軟件、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲等功能，并設(shè)有緊急停車功能。在控制柜上設(shè)有觸摸屏，對系統(tǒng)進(jìn)行集中動(dòng)態(tài)監(jiān)視和自動(dòng)控制，自動(dòng)生成工藝系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)和報(bào)警參數(shù)報(bào)表，并且所有信息保存至少3年以上?？删幊炭刂破鲬?yīng)帶有互鎖以保證生產(chǎn)和設(shè)備的安全運(yùn)行。電氣控制柜由于使用了大量的變頻器等發(fā)熱元件，必須配備降溫裝置，通常給控制室設(shè)置獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)或每組電控柜配備足夠的電柜空調(diào)，確保電氣元件在30℃以下的環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。
廢氣處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)要求全自動(dòng)化控制，操作人員能通過觸摸屏對整個(gè)工藝流程及工藝參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，并達(dá)到如下控制水平。
（1）全自動(dòng)：操作人員只要選擇了運(yùn)行的裝置，按下啟動(dòng)鍵后系統(tǒng)即能完成各設(shè)備之間的運(yùn)行、連鎖、控制，而不需要操作人員的干預(yù)（特殊情況除外）。
（2）半自動(dòng)：當(dāng)現(xiàn)場某個(gè)部件（如閥門）需要即時(shí)執(zhí)行開或關(guān)操作時(shí)，操作人員可以通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)。
（3）手動(dòng)：當(dāng)現(xiàn)場某個(gè)設(shè)備的PLC出現(xiàn)故障或需要調(diào)試時(shí)，操作人員可以就地在控制柜上實(shí)現(xiàn)其開、關(guān)操作。
吸附濃縮焚燒凈化廢氣設(shè)備被越來越多的企業(yè)采用。雖然這對企業(yè)而言是很大的投入，但是為了建設(shè)一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的社會，這些投入具有很大的社會效益。本項(xiàng)目對此種技術(shù)在涂裝車間的應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)，希望能給大家一點(diǎn)有益的參考。
