新余钢铁钢板预处理生产线漆雾净化装置改造

 成功案例     |      2019-01-14 11:56:02
新余新钢板材加工有限公司是以预处理钢板为主的加工企业。钢板预处理线的工艺是钢板在加工前(即原材料状态)进行表面抛丸除锈,然后再涂上一层保护底漆的加工工艺。喷涂工序包括喷涂和烘干,喷漆室或喷涂工序主要污染物为VOC和漆雾(颗粒物),烘干室主要污染物为VOC。漆雾颗粒微小、黏度大、易黏附在物质表面,净化有机废气之前必须去除漆雾,然后再进一步去除废气中的甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等挥发性有机物。现有钢板预处理生产线配置了一套漆雾净化装置,漆雾净化装置由烘干室地坑、喷漆室地坑、通风管道、漆雾过滤装置、通风机、烟囱等组成,目前漆雾净化装置系统净化不达标


目前存在的问题
目前由于漆雾净化装置使用了近10年,同时由于本身工艺设计问题,既无法达到
国家环保要求又无法满足生产的正常运行,主要表现为以下几点:
1)、喷漆室在喷漆过程中大量漆雾外溢,导致现场环境恶劣,影响员工身心健康,为此车间不得不在喷漆室门口安装大功率轴流风扇对着门口往喷漆室内吹。同时大量漆雾不能及时抽走导致漆雾附着在吸风罩及钢结构上,只要喷枪换向时稍微一抖动,油漆灰就掉落在抛丸好的钢板上,这样喷枪再喷涂时油漆仅仅是喷在油漆灰上而不是钢板上,所以钢板下线吊运时油漆灰一脱落,未喷涂的钢板就暴露出来形成漏喷,在空气中没几天就会形成锈斑,导致钢板表面质量异议。
2)、造成喷漆室漆雾大量外溢的原因就是喷漆室辊道上方的吸风罩吸力不足,用手伸向吸风罩感觉不到明显的吸力,虽然烘干室检修门及喷漆线辊道前后软帘有不密封情况,但是处理好后效果仍不明显,这主要是设计缺陷所致。从“钢板预处理生产线漆雾净化装置工艺及管线总图”可以看出漆雾净化系统的吸风管道共有6个:其中喷漆室两个,一个是辊道上部的吸风罩风管,另一个是辊道下部地坑的风管;烘干室吸风管道共有4个,其中辊道上部吸风管道2个,辊道下部地坑吸风管道2个。在设计上喷漆室和烘干室辊道下部的风管在地坑部分全部是开放式的,这样相当于下部风管都是敞开式的导致负压较小,风管吸力严重不足,此外由于地坑是敞开式的油漆灰等杂物很快就会将地坑填埋,所以烘干室下部基本丧失废气净化功能。
3)、漆雾过滤装置基本无净化功能。为了增加喷漆室风道吸力,车间曾经做过试验将烘干室风道闸阀关闭,喷漆室风道吸力立即增大,但是漆雾除尘烟囱马上冒黑烟,说明即使喷漆室吸力增大漆雾被抽走,但是过滤装置也根本不能有效过滤漆雾,导致环保不达标。
3、改造项目及要求
3.1 改造前工况:
1、喷涂车间总风量:风机上没有铭牌,根据风机叶轮测算为22000m³/h ;
2、漆雾及废气产生地:喷漆室、烘干室 ;   
3、废气排放种类:苯、甲苯、二甲苯、醇、酮、酯等有机溶剂挥发性气体;    
4、漆雾及废气浓度:没有相关数据,需招标厂家检测;
5、排放速率:未知 ;                             
6、温度:常温;
7、废气湿度: ≤99% ;          
8、非气体污染物:无 ;         
9、排气连续性:此排气为连续性排气;
10、漆雾除尘风机电机型号:YB2-180-4  22KW;
11、烟囱直径:700mm      烟囱高度:15米;
3.2 改造后废气净化目标及改造设计要求
3.2.1、改造后净化目标
3.2.1.1  严格执行国家及地方有关环保法规及相关的排放标准,使处理后的废气各项指标达到以下排放标准:
(1)《中华人民共和国环境保护法》(2015年1月1日起施行);
(2)《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996);
(3)《中华人民共和国大气污染防治法》(2016年1月1日起施行);
(4)《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993);
(5)《环境空气质量标准》(GB3095-2012);
(6)《工作场所有害因素职业接触限值-化学有害因素》(GBZ2.1-2007);
(7)《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2010);
(8)《建设项目环境保护管理条例》国务院令【2017】682号修订版
(9)《国家职业卫生标准》(GBZ38-2006)
(10)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
(11)《通风管道技术规程》(JGJ/T141-2017)
(12)《烟囱设计规范》(GB50051-2013)
(13)《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》(GB50257-2014)
(14)《电气装置安装工程施工及验收规范》(GB50169-2016)
(15)《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-2011)
(16)《固定源废气监测技术规范》(HJ/T397-2007)
(17)《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》HJ2026-2013
(18)《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》HJ2027-2013
3.2.1.2 喷漆室门口取消轴流风扇后,漆雾不外溢,喷漆室内部吸收效果不低于97%,排放标准达到国家和地区环保相关排放标准。
3.2.1.3 排放标准
1)、净化后废气VOCs排放浓度及排放速率达到国家标准《工业企业挥发性有机物排放控制标准》(DB 13-23322-2016),具体见下表:

污染物项目 浓度限值 速率限值a 污染物排放监控位置
单位为毫克/立方米(mg/m3 单位为千克/小时(kg/h) 车间或生产设备排气筒
0.5 0.3
甲苯 5 0.6
二甲苯 15 0.8
VOCs 70 2.4
污染治理设施处理效率达到90%及以上时,等同于满足排放速率限值要求。
3.2.2、改造、设计要求
3.2.2.1、设计原则
(1)、保证有关环保指标达到相关国家和地方标准。
(2)、采用科学适用的治理方法及设备,保证净化效率,降低净化系统设备造价。
(3)、设备运行安全、可靠、使用方便,达到国内同类装置最先进水平。
(4)、合理利用净化系统热量,选用可靠元件,降低装置运行费用。
(5)、参照现有设备布置进行设计。
(6)、保证在系统安装、调试及检修过程中不影响现有工艺生产线的正常运转,同时兼顾操作人员的水平及维修能力。
(7)、兼顾投资、运行费用、环保效益的三者关系,做到整体最优设计。
(8)、工程造价合理,设备使用寿命长,整体外形布置美观。 处理系统运行稳定,使用安全可靠,全自动控制,安装、操作、 维修方便、使用寿命长。
3.2.2.2 、改造内容:
3.2.2.2.1 施工内容:从喷漆室、烘干室除尘入口至烟囱排放出口。
改造现有的钢板预处理线漆雾除尘设施主要内容有:1)、将现有喷漆室喷枪上部空间加大,上部吸风口由侧吸式改为顶吸式;喷漆室、烘干室下部吸风口堵塞部分清理、疏通,涉及设备设施移位改造部分及土建部分由招标方负责,涉及管道部分改造的由投标方负责。2)、将现有漆雾除尘总风量加大,满足喷漆室、烘干室的除尘要求,总风量初步按30000 m³/h进行设计选型,如风量大小不能满足除尘要求则投标方应进行说明并提供风量大小。3)、废气处理方式采用废气收集+初中效过滤器+活性炭吸附--催化燃烧脱附再生+风机高空排空。原有烟囱、管道利旧或重新设计、制作,涉及本除尘设施改造的水、电、气等以及改造设备拆除、设计、施工、安装调试等内容均由投标方负责。4)新增所有改造设备原则上应在现有漆雾除尘室(长*宽*高:7.3米*5.3米*6米)内布置。
3.2.2.2.2  设备改造要求
废气处理系统由干式过滤系统、活性炭吸附系统、催化燃烧再生系统、电气控制系统及通风管道系统等五大子系统组成,设备改造要求如下:
1、干式过滤系统:包括过滤箱、抽屉、过滤材料等。
1)、干式过滤器采用2.2mm不锈钢材料制作,选用抽拉式结构,使过滤材料更容易清理和更换。
2)、过滤材料选用目前净化效率最高的玻璃纤维阻漆网。
3)、为保证漆雾净化的高效率,保证排放气体符合国家排放标准,干式过滤器采用二级过滤的方法。
2、活性炭吸附系统:包括吸附箱本体、活性炭、泄压装置、温度传感器、消防喷淋装置、仪表阀门等。
1)、吸附床内胆由1.8mm不锈钢材料制作,锥斗及上盖由1.5mm工业镀锌板材料制作。
2)、为了保护设备安全,吸附箱上应设置温度传感器,和温度报警、消防喷淋装置。
3)、吸附床的吸附(出)风阀和再生进(出)阀门均采用电动阀门,此阀门要求密闭性好、开启灵活、维修方便、坚固耐用。
5)、活性炭:吸附活性炭选用蜂窝状活性炭,活性炭的规格:100*100*100mm
蜂窝活性炭规格参数

主要成份 活性炭 规格 100×100×100mm
壁厚 0.5~0.6mm 体密度 (380-450)kg/m3
比表面积 >700m²/g 吸苯量 ≥25%
脱附温度 <120℃ 使用寿命 ≥8000h
孔数 150孔/平方英寸 碘吸附值 ≥600mg/g
风速阻力 450Pa(风速1.0m/s;床厚50cm)
抗压强度 正压>0.9MPa;侧压>0.3MPa
活性炭填充量:活性炭的质量和数量决定废气处理设备净化效率高低,所以要在保证活性炭质量的基础上,合理配置活性炭的填量,总风量3000m³/h活性炭的填量满足下表要求:
总风量m³/h 单元数/室 单元面积/㎡ 填充厚度/m 单元填量/m³ 总填量/m³
30000 6 2.65 0.6 1.5 9
催化剂蜂窝陶瓷做载体,内浸渍贵金属铂和钯,具有高活性、高净化效率、耐高温及长使用寿命等特点,主要性能指标如下表:
催化剂主要技术性能

外形尺寸 100×100×50mm 空穴尺寸 φ1.3mm
空穴密度 25.4 个/cm2 孔壁厚度 0.5mm
深层主晶相 γ-A1203 比表面积 43 m2/g
堆积密度 0.8g/cm2 空速 1.2×104 h-1
催化剂活性温度 210℃ 耐冲击温度 750℃
使用寿命 ≥12000h
3、 催化燃烧再生装置:包括装置本体、电加热预热室、催化燃烧蓄热室、防爆泄压装置、温度传感器、连接管道阀门、仪表、催化剂等。
1)、废气加热采用无污染、运行稳定的电加热方式,当废气温度低于一定温度时电热管会自动接通电源给废气加热,当温度高于一定温度时电热管会自动断开,以节约电能和安全运行,电热管选用耐热耐用的不锈钢电热管。
2)、催化燃烧装置由内胆和外壳组成,内外壳间填满隔热材料保证炉体外壁温度在60℃以下。壳体由δ=1.2不锈钢材料制作,保温材料选用岩棉。
3)、催化燃烧电加热室和催化室内分别设置温度传感器,当电加热室和催化室内温度高于设定值时,会自动关闭部分或者全部电加热。
4)、催化燃烧装置设置防爆阀,当废气浓度超过设定值时,防爆阀会自动打开阀门,补充自然空气降低废气浓度,保证安全运行。
5)、催化室内的催化剂选用蜂窝状贵金属催化剂。
6)、催化燃烧装置设置阻火阀和防爆泄压装置。
4、电气控制系统:包括电柜、PLC、触摸屏、现场仪表及线管等。
1)、在现场设一套PLC控制站,控制站由触摸屏、PLC、现场仪表及线管等组成。电控系统具有手动和自动控制功能:手动控制时各项设备可独立启动,自动控制时各项设备自动按程序启动。
2)、控制系统通过PLC采集现场各类数据和信号,实现数据检测,数据存储,动态画面显示等实时监控的功能,对于运行事故能预先自动判断,准确地反映出故障状态、故障时间、及线管信息并及时报警,故障代码以文本形式显示。整个系统能够正常、稳定、安全、高效、低耗运行。
3)、可根据招标方需求提供DCS、485或以太网接口。
4)、主要电器选型
·PLC作为本系统的核心,选择欧姆龙品牌。
·其它元器件选用国产知名品牌。
5、管道及风机系统:
1)、所有连接管道均选用优质工业镀锌板制作。
2)、管道的管内流速控制在10-15米/秒。
6、安全要求:
1)、各设备人员操作的凌空处均设置保护栏杆。
2)、电器均严格执行有关规范中有关防雷、接地安全措施和防范各种事故的保护措施。
3)、活性炭吸附床和催化燃烧装置分别设置泄压装置。
4)、活性炭吸附床和催化燃烧装置连接管道中设置阻火阀:如果气体温度过高时,阻火阀发挥作用,阻止高温气体进入活性炭吸附床,确保安全运行。
5)、设置补冷风机控制温度:当活性炭吸附床内的温度高于设定值时,补冷风机会自动启动,补充冷风,降低吸附床内温度,确保安全运行。
6)、活性炭吸附箱和催化燃烧装置分别设置超温自动报警、断电和补风降温装置。
7)、活性炭吸附箱和催化燃烧装置填充氮气和消防喷淋装置:当活性炭吸附床内的温度高于设定值时(暂定110℃)氮气快速填充,若温度还在升高,(暂定140℃)喷淋会自动打开,确保安全。
8)、高温设备及管道采取隔热保温措施。
9)、防雷接地系统按照《建筑防雷设计规范(GB50057-2010)》标准设置防雷设施:
a)应该装设独立避雷针或架空避雷线(网),使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。
b)独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各支柱处应至少设一根引下线。对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱,亦利用其作为引下线。
c)烟囱应作为接闪器和引下线。引下线不应少于两根,周长不超过25m。废气处理系统的构筑物一般属于三类防雷,为了防止直接雷击,在排气筒设避雷保护。