邱才娣

（弗仕德（廈門）環(huán)保設(shè)備有限公司，福建 廈門 364100）

電池行業(yè)真空泵尾氣主要來源于一次注液、化成、二次注液工序的產(chǎn)線真空泵及廠房真空泵。在正常生產(chǎn)過程中，電解液揮發(fā)和真空泵油揮發(fā)會產(chǎn)生尾氣，其主要成分為碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、甲烷、乙烷、乙烯、氟化氫以及少量真空泵油。本項目設(shè)計處理氣量為10 000 m3/h，設(shè)計進(jìn)氣非甲烷總烴濃度為2 500 mg/m3。廢氣排放滿足《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 30484—2013）的限值要求，非甲烷總烴濃度不大于50 mg/m3。

1 系統(tǒng)處理工藝流程

根據(jù)作用機理，揮發(fā)性有機物（VOCs）治理工藝可以分為生物法、吸附法、氧化法和燃燒法[1]。本項目廢氣屬于中高濃度VOCs 廢氣，通常采用燃燒法處理。燃燒法又被稱為熱氧化法，主要分為直接熱氧化、催化熱氧化和蓄熱熱氧化[2]。蓄熱熱氧化處理效率可高達(dá)99%，同時熱回收效率可超過95%[3]。本項目廢氣含有真空泵油及酸性氣體，需要進(jìn)行預(yù)處理。廢氣首先經(jīng)過濾筒除油進(jìn)行預(yù)處理，而后進(jìn)入堿洗塔去除酸性物質(zhì)并進(jìn)一步除油，接著進(jìn)入蓄熱式氧化爐（RTO）進(jìn)行焚燒處理，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。同時，考慮系統(tǒng)維護(hù)需要，設(shè)置活性炭吸附箱作為應(yīng)急處理裝置。系統(tǒng)處理工藝流程如圖1 所示，不同VOCs 廢氣的處理方案如表1 所示。

表1 不同VOCs 廢氣的處理方案

圖1 系統(tǒng)處理工藝流程

2 系統(tǒng)組成

2.1 濾筒

廢氣首先經(jīng)過濾筒除油進(jìn)行預(yù)處理。濾筒內(nèi)部設(shè)除油濾芯，廢氣中的油狀物質(zhì)在濾網(wǎng)阻隔及慣性等作用下被隔離于濾筒外表面，過濾后的氣體通過濾芯內(nèi)部排出，而被隔離的油狀物質(zhì)會在濾筒外部積累，在重力作用下滴落，積聚在設(shè)備底部。設(shè)備底部設(shè)置有排油口，要定期打開排油口，將油狀積聚物排出，而其中的不銹鋼濾芯可從設(shè)備頂部取出，清洗后可反復(fù)使用。濾筒除油殼體材質(zhì)為Q235A鋼，過濾元件采用200 目不銹鋼絲網(wǎng)褶皺而成，能過濾微米級的油污粒子（氣溶膠顆粒），過濾效率大于90%。濾筒采用易拆卸設(shè)計，滿足在線快拆快裝要求，帶壓差檢測儀，濾筒有專設(shè)零泄漏密封結(jié)構(gòu)，確保運行時不漏風(fēng)。

2.2 堿洗塔

廢氣經(jīng)濾筒除油后，進(jìn)入旋流洗滌塔進(jìn)一步除油并去除酸性物質(zhì)。廢氣含有油性物質(zhì)，因此一次堿洗塔采用旋流板塔結(jié)構(gòu)，避免發(fā)生填料堵塞問題。廢氣在旋流板塔與堿液進(jìn)行兩相充分接觸反應(yīng)，再經(jīng)除霧板脫水除霧。堿洗塔由塔體、布風(fēng)段、噴淋層、除霧層、循環(huán)水箱和加藥系統(tǒng)等組成。洗滌塔采用聚對苯二酰對苯二胺（PPA）板抗紫外線涂層制作，空塔設(shè)計流速小于1.6 m/s，有效停留時間大于1 s。洗滌塔內(nèi)部填料厚度大于600 mm，填料層數(shù)不小于2層，頂部除霧效率大于80%。

2.3 阻火器

阻火器是重要安全元件，具有阻斷燃燒、形成安全隔離的作用，在后端設(shè)備出現(xiàn)燃燒事故時，防止火焰反竄到前端管道與設(shè)備而造成更大安全事故和設(shè)備損失。本裝置采用阻爆燃性阻火器，殼體采用碳鋼，阻火芯材質(zhì)為304 不銹鋼，采用快拆結(jié)構(gòu)設(shè)計，當(dāng)阻火芯堵塞時可快速更換。

2.4 蓄熱式氧化爐

預(yù)處理后的廢氣經(jīng)風(fēng)機送入蓄熱式氧化爐（RTO）。廢氣首先經(jīng)過蓄熱體預(yù)熱，而后進(jìn)入燃燒室進(jìn)行高溫分解，凈化后的廢氣將熱量儲存于未蓄熱的蓄熱室后排放，經(jīng)過周期性地改變氣流方向，保持爐膛溫度的穩(wěn)定[4]。RTO 主體結(jié)構(gòu)由燃燒室、蓄熱室填料床和切換閥等組成[5]。蓄熱室填料設(shè)計熱回收效率大于95%，其具有良好的抗堵塞性，抗熱沖擊及抗熱應(yīng)力能力強，耐高溫（1 180 ℃），熱脹冷縮系數(shù)小。

RTO燃燒室及蓄熱室內(nèi)保溫采用陶瓷纖維模塊，耐熱溫度不小于1 200 ℃，容重為200 kg/m3，燃燒室及蓄熱室高溫區(qū)保溫層厚度為300 mm，蓄熱室低溫區(qū)保溫層厚度為250 mm。RTO 系統(tǒng)中，風(fēng)向切換閥全部采用直推式蓋板閥門（提升閥），閥門精度高，泄漏量小（泄漏率不大于1%），壽命長（可達(dá)100萬次），啟閉迅速（1 s），運行可靠。燃燒系統(tǒng)具有自動吹掃、自動點火、掃描儀火焰檢測、火焰燃燒狀況監(jiān)視等功能，配置1 個燃燒器，其包含燃燒機（含助燃風(fēng)機）、燃燒管路系統(tǒng)、電控柜等。燃燒系統(tǒng)設(shè)計滿足最大燃燒容量及升溫曲線等要求。

2.5 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器（PLC），其具備良好的人機交互功能，同時配置智慧云平臺及手機遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)，可在云平臺或手機上設(shè)定運行參數(shù)，查看設(shè)備運行狀態(tài)及設(shè)備運行效果。當(dāng)設(shè)備故障時，手機會接收到報警信息或振鈴提醒。PLC 對系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，同時配置人機界面，對整個系統(tǒng)運行工況進(jìn)行實時監(jiān)控。

2.6 應(yīng)急活性炭吸附箱

當(dāng)系統(tǒng)檢修維護(hù)時，廢氣從活性炭吸附箱進(jìn)行應(yīng)急處理和排放。活性炭采用優(yōu)質(zhì)顆?；钚蕴浚_保吸附性能。

3 安全措施

在廢氣總管進(jìn)行爆炸下限（LEL）在線監(jiān)測，聯(lián)鎖補風(fēng)閥門，通過補入新風(fēng)降低廢氣濃度，控制氣體濃度低于LEL的25%。多點檢測RTO 燃燒室溫度，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時，開啟超溫閥進(jìn)行放散，并連鎖停機。管路設(shè)置阻火器和泄爆口，保證企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備安全。RTO 安裝泄爆片，超壓時自動泄爆。

4 系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)處理工藝為濾筒+堿洗塔+蓄熱式氧化爐，處理風(fēng)量為10 000 m3/h。處理廢氣的主要成分為碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯和真空泵油等。非甲烷總烴的進(jìn)口廢氣濃度為2 500 mg/m3，處理效率不小于99%，凈化后達(dá)到《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 30484—2013）的限值要求，其中，非甲烷總烴濃度不小于50 mg/m3。系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)如表2 所示。

從系統(tǒng)配置來看，其主要分為濾筒、堿洗塔、阻火器、蓄熱式氧化爐、風(fēng)機、應(yīng)急活性炭吸附箱、應(yīng)急風(fēng)機、電氣控制系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)和煙囪，總功率為50 kW。一是濾筒，濾芯材質(zhì)為316 不銹鋼，配置均風(fēng)裝置和壓差檢測儀。二是堿洗塔，直徑為1 500 mm，材質(zhì)為聚丙烯（PP），采用兩級噴淋+兩級除霧。三是阻火器，采用不銹鋼波紋阻火填料。四是蓄熱式氧化爐，蓄熱體容積為10 m3，硅酸鋁纖維模塊保溫層厚度為300 mm，天然氣燃燒機發(fā)熱量約為1 046 463 kJ/h。五是風(fēng)機，空氣流量為10 000 m3/h，風(fēng)壓為6 000 Pa，功率為30 kW。六是應(yīng)急活性炭吸附箱，裝填顆?；钚蕴? m3。七是應(yīng)急風(fēng)機，空氣流量為10 000 m3/h，風(fēng)壓為1 500 Pa，功率為7.5 kW。八是電氣控制系統(tǒng)，采用PLC+人機界面控制+智慧云平臺+手機遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，儀表有溫度傳感器、壓力傳感器、壓差計和LEL檢測儀。九是在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用氫火焰離子化檢測器（FID）進(jìn)行非甲烷總烴在線監(jiān)測。十是煙囪，直徑為500 mm，高度為27 m，材質(zhì)為304 不銹鋼，含煙囪固定裝置、標(biāo)準(zhǔn)取樣口、檢修平臺和避雷系統(tǒng)。

5 系統(tǒng)特點

一是持續(xù)達(dá)標(biāo)。系統(tǒng)凈化效率可超過99%，確保廢氣得到徹底凈化后達(dá)標(biāo)排放。二是安全運行。設(shè)有火焰探測器、防爆泄壓口、阻火器和高溫旁通等，全方位措施保障安全。三是節(jié)能降碳。進(jìn)氣管道安裝調(diào)節(jié)閥及壓力傳感器，根據(jù)生產(chǎn)情況，自動調(diào)節(jié)主風(fēng)機的抽風(fēng)量，使主管道保持恒壓狀態(tài)，達(dá)到節(jié)能的目的。四是智能運行。智慧云平臺及手機遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可實現(xiàn)無人值守、設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控、設(shè)備故障報警，工作人員不需要到現(xiàn)場就可以隨時隨地掌握設(shè)備運行情況，設(shè)備異常報警時，可及時發(fā)現(xiàn)并處理故障。

6 結(jié)論

電池行業(yè)真空泵尾氣成分復(fù)雜，可采用濾筒+堿洗塔+蓄熱式氧化爐進(jìn)行治理，該系統(tǒng)具有環(huán)保達(dá)標(biāo)、安全運行、節(jié)能降碳、智能運維的突出優(yōu)勢。系統(tǒng)運行后，非甲烷總烴的在線監(jiān)測值低于20 mg/m3，滿足《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 30484—2013）的限值要求。