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)性有機化合物）排放必須滿足限值要求才允許企業(yè)正常運營?？紤]到廢氣的特點，各大企業(yè)涂裝車間基本都采用了“沸石轉輪濃縮吸附+氧化燃燒”的方式進行處理。這種廢氣處理方式在近5年內(nèi)遍及了整個涂裝行業(yè)，經(jīng)過廣泛的應用，設備前期的策劃和設計的不足逐漸暴露出來。
通過與供應商進行技術交流，以及對廢氣濃縮轉輪焚燒技術方案的研究，發(fā)現(xiàn)問題主要集中在法規(guī)、工藝與維護，以及安全這3個方面。
為避免項目在實施過程中出現(xiàn)功能遺漏和制造返工問題，本項目總結了沸石轉輪濃縮吸附和氧化燃燒設備在規(guī)劃及設計過程中需注意的要點。
今天結合我公司經(jīng)過驗收的某涂裝廢氣治理項目，給大家分析一下；
1設計關注點
1.1法規(guī)要求
在考慮增設設備之前，首先需要明確廢氣處理的目標，熟悉地方法規(guī)對揮發(fā)性有機廢氣的要求。目前各地要求測定的揮發(fā)性有機廢氣的成分不一致：有的僅要求非甲烷總烴值（NMHC），有的是VOCso其實二者有一定區(qū)別：NMHC指除甲烷以外的碳氫化合物，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，如果參照的地方標準為VOCs，那么在設備選型時需以VOCs和NMHC要求的較低值為準。另外，為了更好地檢測廢氣處理效果，有的法規(guī)要求進行含氧量折算，但在實際計算時發(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，這是因為涂裝廢氣本身就是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考慮到別的排放物超標的問題，例如：在對VOCs廢氣進行高溫焚燒處理時，空氣中的氮氣和氧氣會發(fā)生化學反應，氮氧化物的排放量將增大，因此需要選配低氮燃燒機，以避免氮氧化物超標。
除了關注環(huán)保法規(guī)的要求，還要關注與之對應的檢測標準的要求。HJ75-2017《固定污染源煙氣（SO2，NOx、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測技術規(guī)范》對在線監(jiān)控設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)測平臺要求設置斜梯，且平臺距離地面高度不低于20m時，應有通往平臺的升降梯。此類對監(jiān)測平臺的要求在項目設計中需要重點關注，否則容易遺漏。
1.2廢氣的初始參數(shù)
項目改造效果好壞，廢氣的初始參數(shù)至關重要。廢氣的成分和濃度關系到轉輪的處理效率和使用壽命，而且一旦導致濃縮氣體濃度超高，就有爆炸的風險。某些特殊物質(zhì)（如石腦油）對轉輪的吸附脫附能力影A向非常大，甚至會引起高溫變異等。如果廢氣進氣的濃度高，在風量一定的情況下，濃縮效率會受影響，處理效率也會降低，且存在進RTO（蓄熱式熱力氧化爐）的廢氣濃度超過爆炸極限的風險。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，當設備運行時總會發(fā)生廢氣濃度超標或有特殊物質(zhì)堵塞轉輪的問題，運行風險增高。
另外，廢氣的濃度、成分、溫濕度、風量等還對轉輪選型有很大影響。廢氣濃度過高或過低都將影響轉輪的處理效率，就如篩漏一樣，進入的廢氣總濃度過高，轉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，此時為了保證環(huán)保要求的處理效率，轉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，若進氣濕度過高，則設備設計時需增加除濕設備以保證
處理效果。規(guī)劃設計階段收集準確的廢氣原始參數(shù)有利于設備的設計和應用。
1.3設備
1.3.1系統(tǒng)規(guī)劃
目前，要將“涂裝VOCs廢氣沸石轉輪濃縮吸附+氧化焚燒處理系統(tǒng)”應用在現(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。不僅要分析增設廢氣處理設備后怎樣保證原有系統(tǒng)的風平衡，旁通是否允許直排，還要結合生產(chǎn)線設備的維護狀態(tài)，考慮風管的走向與原有風管的對接方式、風門的位置，以及怎樣避免各噴漆室排風相互影響等方面。
在實際改造中，常常會發(fā)生因原有涂裝排風系統(tǒng)清渣不及時，積漆嚴重，在改造清渣后反而破壞了風平衡的問題。如果不能及時分析出原因，判斷不出是設計問題，還是原有設備因改造而導致?lián)p壞所造成的，就會延長設備調(diào)試周期，造成一定的浪費。此外，在規(guī)劃時不能局限于實現(xiàn)設備自身功能，還要考慮增加廢氣處理設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
過濾箱設計的好壞直接影響到轉輪的使用壽命。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，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。為防止框架因風阻而出現(xiàn)變形、漏風，骨架應加固。過濾器與過濾框之間的接觸面要緊密、不漏風，需采用快開結構壓緊裝置。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)定地運行。每一個壓差檢測有2個設定報警值：當過濾系統(tǒng)壓力達到第*個值時，報警系統(tǒng)發(fā)出報警信號，并接入控制室，提醒操作人員更換過濾袋；當過濾系統(tǒng)壓力達到第二個值時，直接關閉系統(tǒng)。壓差恢復正常后，需要人工復位。過濾框架兩側壓差檢測位置需避
免風流和過濾袋對測量口造成影響。過濾箱配置壓差計，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)，方便維護管理。
每級過濾箱應配備檢修門及維修用照明燈一LED（發(fā)光二極管）節(jié)能燈。維修燈應輕便，便于旋轉，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，可方便后期維護等。每個過濾箱前端設置有新風風閥（關閉時必須確保氣體不外泄），還需設置防風、防雨、防冰雹的保護措施。當設備待機、停機或檢修時，新風閥開，進過濾箱前的閥門關閉；設備正常生產(chǎn)時，進過濾箱前的閥門開啟，新風閥關閉。
1.3.3轉輪
濃縮轉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)被轉輪中的特殊分子篩吸附，轉到脫附區(qū)后經(jīng)過小風量的高溫再生氣體作用而脫離，轉輪經(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，濃縮轉輪周邊則用硅膠的復合式平帶型密封條密封。轉輪通常采用連續(xù)旋轉（2-6 r/m）的方式通過3個區(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高溫排風混入原始廢氣進風段，以將相對濕度調(diào)節(jié)至≤80%。此方法簡單實用，但增大了系統(tǒng)廢氣處理風量，且RTO高溫排氣中的焦油會污染過濾器和轉輪。也可以在過濾箱內(nèi)設置換熱器進行間接換熱，適當提高廢氣溫度（5℃左右），降低相對濕度至≤80%，進而提升轉輪的吸附效率。
沸石轉輪可用多種方式進行維修保養(yǎng)：以壓縮空氣吹掃或水洗；采用約300℃的高溫脫附熱風進行反吹掃，以處理正常運行時不易脫附的高沸點物質(zhì)。
每套沸石轉輪濃縮系統(tǒng)設置有溫度、壓力和轉輪轉速的在線監(jiān)測：當轉輪溫度高于警報設定值或壓力達到設定值，又或轉輪轉速偏離設定值時，系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報警，提醒操作人員進行檢查或保潔；當超過危險值時，立即發(fā)出報警信號，同時自動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)暴露出部分轉輪易出現(xiàn)堵塞，甚至需要報廢的情況。經(jīng)初步分析，有過濾箱漏風，廢氣本身有雜質(zhì)，過濾器不合適，維護保養(yǎng)不當?shù)仍颉＾D輪是系統(tǒng)的關鍵部件，規(guī)劃時需要對影響其效率及壽命的因素進行有效控制，并應充分考慮后期的維護保養(yǎng)及更換的便捷性。
1.3.4風機
風機是整個系統(tǒng)中主要的耗電設備，耗能費用約占系統(tǒng)的80%?？紤]到風平衡及各種運行節(jié)能模式，通常選用變頻風機。在整套系統(tǒng)啟動的過程中，風機的頻率慢慢往上升，能夠避免所有風機同時啟停而造成共振及對電網(wǎng)的沖擊，通常設定風機是按順序依次啟動的，相互間有幾秒的時間差。在風機出口通常也會設置逆止閥或電動調(diào)節(jié)閥，從而避免各套轉輪之間串風。
吸附風機與原始廢氣排風機的信號連鎖，根據(jù)不同工況自動調(diào)整吸附風機開啟的頻率，控制風機排風量，保證涂裝車間排氣壓力穩(wěn)定和風平衡，以免影響車間生產(chǎn)。吸附風機的功率比較大，需要考慮降噪隔音，減少噪音對外界的影響。
脫附風機是通過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。要確保風機外部的保溫效果，風機進出口設置有耐高溫軟連接，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。
風機需設計為軸承，這樣拆卸方便，且不拆葉輪的結構?？蛇x擇風冷一體式軸承座結構，傳動軸為光軸。若采用效率更好的直聯(lián)式傳動離心風機，其軸連接方式要求采用便于維修更換的聯(lián)軸器。此外，風機幾乎都布置在室外，電機的維修和更換需要考慮吊裝軌道，設置防雨棚以提高電機的防雨等級。
1.3.5 RTO
RTO可將有機廢氣加熱到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”，并用于預熱后續(xù)進入的有機廢氣，從而節(jié)省使廢氣升溫的燃料消耗。
陶瓷蓄熱體應至少分成2個室或區(qū)。每個蓄熱室依次經(jīng)歷蓄熱、放熱、清掃等程序，周而復始，連續(xù)工作。蓄熱室“放熱”后應立即引入己處理合格的潔凈排氣的一部分對該蓄熱室進行清掃（以保證VOCs去除率在95%以上），只有清掃完成后才能進入“蓄熱”程序。
RTO燃燒室的設計溫度通常為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到%%以上，以及廢氣停留時間≥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RTO系統(tǒng)前的風管上安裝在線VOCs濃度檢測儀（LEL）和報警連鎖裝置。當進氣VOCs濃度高于某一設定值時，系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報警，并自動開啟新風閥以稀釋濃度；當VOCs濃度超過規(guī)定的危險值時，系統(tǒng)除了立即報警，還會自動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，自動切換為緊急模式。為了確保檢測儀器在Ss以內(nèi)作出反應，從VOCs濃縮后到RTO的風管要有足夠的長度，以保證利用切斷閥在濃縮廢氣到達RTO之前執(zhí)行關斷，同時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)的燃燒室還需要設置高溫旁通管路，當燃燒室因故障或其他特殊原因導致超高溫或超高壓報警，室體不能自主降溫時，應實行緊急旁通排放操作程序。
另外，RTO系統(tǒng)的啟動和加熱由燃燒器點燃天然氣與少量廢氣的混合氣來實現(xiàn)。為安全起見，RTO的啟動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)燃氣泄漏檢測裝置。結合環(huán)保趨勢，建議采用低氮排放燃燒器，避免因高溫焚燒VOCs廢氣而導致氮氧化物超標。
1.4安全設計
近幾年噴漆排風系統(tǒng)發(fā)生的火災較多，因此在廢氣末端治理系統(tǒng)中，安全設計尤為重要。安全設計分主動和被動。為避免設備爆燃、悶燃，要充分考慮設備的雙安全保護措施，各種狀態(tài)模式下設備的安全程序控制，設備急停下的壓縮空氣吹掃，安全旁通等。在被動安全防護上，考慮到廢氣處理設備的風管和過濾箱是VOCs排氣經(jīng)過的區(qū)域，且通風量大、管路截面較大，建議根據(jù)國家消防規(guī)范，
單獨為此區(qū)域設置噴淋閥組，并作為涂裝車間消防系統(tǒng)的一個獨立分區(qū)，水源來自原有的消防管路系統(tǒng)，消防報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，同時廢氣處理設備的消防信號需要跟風機、轉輪、RTO、車間內(nèi)噴漆室、供排風等設備做好相應的聯(lián)鎖，確保整個系統(tǒng)的安全。由于過濾箱和通風管路內(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燃氣閥組需要設置可燃氣體泄露檢測及報警裝置，并將信號傳給消防控制室和設備控制間。
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)場儀表等組成整個控制系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的獨立監(jiān)控。PLC系統(tǒng)具備設備工況監(jiān)視、流程畫面顯示、參數(shù)顯示、報警顯示、自動連鎖保護、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，并設有緊急停車功能。在控制柜上設有觸摸屏，對系統(tǒng)進行集中動態(tài)監(jiān)視和自動控制，自動生成工藝系統(tǒng)設備狀態(tài)和報警參數(shù)報表，并且所有信息保存至少3年以上?？删幊炭刂破鲬獛в谢ユi以保證生產(chǎn)和設備的安全運行。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，通常給控制室設置獨立的空調(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)定運行。
廢氣處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)要求全自動化控制，操作人員能通過觸摸屏對整個工藝流程及工藝參數(shù)和設備運行情況進行監(jiān)控，并達到如下控制水平。
（1）全自動：操作人員只要選擇了運行的裝置，按下啟動鍵后系統(tǒng)即能完成各設備之間的運行、連鎖、控制，而不需要操作人員的干預（特殊情況除外）。
（2）半自動：當現(xiàn)場某個部件（如閥門）需要即時執(zhí)行開或關操作時，操作人員可以通過觸摸屏實現(xiàn)。
（3）手動：當現(xiàn)場某個設備的PLC出現(xiàn)故障或需要調(diào)試時，操作人員可以就地在控制柜上實現(xiàn)其開、關操作。
吸附濃縮焚燒凈化廢氣設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，但是為了建設一個可持續(xù)發(fā)展的社會，這些投入具有很大的社會效益。本項目對此種技術在涂裝車間的應用情況進行了總結，希望能給大家一點有益的參考。
