劉奮勇， 馬立立， 鄧寶剛， 蘇文燕， 劉迪龍

（渤海裝備南京巨龍鋼管有限公司， 南京 210061）

廢氣收集處理在制造業(yè)中尤為重要， 特別對于石油管道內(nèi)減阻漆料的噴涂作業(yè)， 涂覆后的鋼管進入固化爐加熱固化， 過程會產(chǎn)生大量的二甲苯氣體， 另外在調(diào)漆間和噴涂區(qū)域也產(chǎn)生大量揮發(fā)性氣體， 這些廢氣會損害員工身體健康， 同時也對環(huán)境造成污染。 因此針對廢氣回收系統(tǒng)的催化燃燒設(shè)施進行封閉式改造， 包括防腐區(qū)域固化爐、 噴漆小車行走區(qū)域、 調(diào)漆間， 合理加裝風(fēng)機及排放管線， 并入催化燃燒后處理設(shè)備。 不同于以往采用密閉吸風(fēng)燃燒后直接排放大氣的方式，改造后的回收系統(tǒng)更加符合現(xiàn)代鋼管涂覆企業(yè)的環(huán)保治理要求， 廢氣收集處理裝置整體凈化效率達到90%以上[1-3]。

1 廢氣回收系統(tǒng)功能

廢氣回收系統(tǒng)通過廢氣回收+干式過濾+活性炭吸附濃縮+催化燃燒的凈化處理工藝流程， 實現(xiàn)鋼管防腐作業(yè)區(qū)域廢氣排放達標。 催化燃燒工藝流程如圖1 所示， 改造后的廢氣回收系統(tǒng)能滿足防腐調(diào)漆間、 噴涂小車區(qū)域及固化爐區(qū)域的廢氣回收需求。 催化燃燒裝置前后均設(shè)置阻火除塵系統(tǒng)， 并設(shè)泄壓系統(tǒng)， 回收裝置采用氣動控制系統(tǒng)控制閥門切換， 確保及時開啟或關(guān)閉。設(shè)備內(nèi)外均應(yīng)設(shè)有消靜電裝置， 高空管道設(shè)有避雷裝置。

圖1 催化燃燒流程圖

同時， 該系統(tǒng)內(nèi)設(shè)自動降溫系統(tǒng)、 超溫保護、 防火連鎖保護等。 超溫時， 保護系統(tǒng)自動啟動。 此外， 系統(tǒng)還配備制氮裝置， 從而適時采用氮氣降溫或滅火； 合理設(shè)置檢測點并配備自動報警系統(tǒng)， 其電氣控制系統(tǒng)采用PLC 和變頻器控制[4-5]。

2 廢氣回收系統(tǒng)構(gòu)成

廢氣回收系統(tǒng)主要由有機廢氣凈化裝置、 廢氣收集裝置、 后處理凈化設(shè)備構(gòu)成[6]。

2.1 有機廢氣凈化裝置

有機廢氣凈化裝置主要用于凈化涂裝生產(chǎn)線產(chǎn)生的有機廢氣， 凈化后的氣體達到排放標準。

2.2 廢氣收集裝置

（1） 封閉固化爐入口區(qū)域， 同時對固化爐出口封閉區(qū)域合理加裝風(fēng)機及排放管線， 并入催化燃燒設(shè)備。

（2） 噴漆小車行走區(qū)域、 移動倉區(qū)域整體封閉加裝風(fēng)機及排放管線， 并入催化燃燒設(shè)備， 廢氣收集裝置如圖2 所示。

圖2 廢氣收集裝置

（3） 對調(diào)漆間合理加裝風(fēng)機及排放管線， 并入催化燃燒設(shè)備[7-8]。

2.3 后處理凈化設(shè)備

后處理凈化設(shè)備主要由過濾箱、 活性炭吸附箱、 催化爐、 電氣控制、 耗材等組成。

（1） 過濾箱。 過濾箱采用干式過濾， 采用適合過濾漆霧的過濾材料進行不少于三級過濾， 即采用DPA 過濾袋+過濾袋 （過濾效率F6） +過濾袋的形式（過濾效率F8）。 過濾箱匹配有壓力表和壓差開關(guān)， 三級過濾箱如圖3 所示。

圖3 三級過濾箱

（2） 活性炭吸附箱。 活性炭吸附箱如圖4 所示， 吸附箱內(nèi)部壁板采用高防腐材料、 滲鋁板或不銹鋼。 碳床前匹配有泄壓門， 同時碳床進、 出口全部安裝均流板， 保證整個碳床平面風(fēng)速均勻， 材料為不銹鋼或滲鋁板， 且不得含鋅或氧化鋅等雜物； 碳床合理分層裝填， 提高碳層散熱效率， 且便于更換。 此外， 在碳床進、 出口均設(shè)溫度傳感器。 碳床匹配有壓差開關(guān)和壓力表， 達到壓差時發(fā)出警報， 并且不起動脫附系統(tǒng)， 防止脫附產(chǎn)生熱聚而失火。

圖4 活性炭吸附箱

（3） 催化爐。 催化爐如圖5 所示， 脫附管路、 催化反應(yīng)室、 換熱器、 阻火器等采用不銹鋼材料。 催化爐匹配溫度傳感器， 對各環(huán)節(jié)溫度實施監(jiān)控， 且具有報警功能， 報警溫度可自行設(shè)定； 換熱器采用二級熱交換系統(tǒng)， 確保輸出溫度不超過120 ℃； 脫附溫控傳感器采取冗余設(shè)計提高了系統(tǒng)的可靠性， 至少安裝2 個傳感器，實現(xiàn)故障報警功能； 催化燃燒室進、 出風(fēng)口全部設(shè)有阻火器， 并安裝壓差開關(guān)， 具備提醒更換報警功能； 脫附風(fēng)機、 補冷風(fēng)機裝有壓差開關(guān)和壓力表， 補冷風(fēng)機進風(fēng)口裝有過濾器及壓差開關(guān)。風(fēng)機及電機使用噪音應(yīng)不超過85 dB。

圖5 催化爐

由于需要定期維護催化爐電加熱器， 若因結(jié)構(gòu)問題不便更換， 應(yīng)在加熱管功率或數(shù)量上采用冗余設(shè)計， 延長拆卸更換周期。 板式換熱器下端排水系統(tǒng)采用水密封結(jié)構(gòu)。

（4） 電氣控制部分。 電控系統(tǒng)采用西門子PLC 和變頻器。 PLC 控制系統(tǒng)實現(xiàn)對活性炭吸附床、 催化氧化設(shè)備、 電加熱功率、 煙氣出口風(fēng)門的控制以及風(fēng)機、 爐內(nèi)溫度、 壓力、 風(fēng)向切換閥信號聯(lián)鎖控制等， 同時對重要運行參數(shù)集中監(jiān)控， 并將故障信息反映在觸摸屏上， 進行相應(yīng)報警提示。 在人機界面上， 操作人員可通過觸摸屏了解溫度設(shè)置、 系統(tǒng)的狀態(tài)和參數(shù)及報警信息。

PLC 控制功能包含但不限于： 控制裝置運行； 處理各閥門的開關(guān)定位； 在人機界面顯示運行狀態(tài)； 在人機界面上操作控制； 在人機界面上進行參數(shù)修改； 故障報警； 手動、 自動兩種操作功能選項， 并且和噴漆房操作進行連鎖控制； 定時開關(guān)機； 具備溫度控制自動調(diào)節(jié)及超溫報警功能； 預(yù)判故障并進行相應(yīng)的故障保護措施； 關(guān)鍵數(shù)據(jù)記錄及下載； 自動運行時實現(xiàn)無人值守操作； 手動操作時， 可對單體設(shè)備進行單車試機調(diào)試； 密碼保護， 非操作人員不能進行操作； 誤操作自動保護等。 電氣控制流程如圖6 所示。

圖6 廢氣回收系統(tǒng)電氣控制流程圖

（5） 耗材選擇。 采用蜂窩陶瓷催化劑（使用量≥0.3 m3）， 作為貴金屬（Pt、 Pb） 的載體； 活性炭采用磚砌式裝填， 多層安裝， 經(jīng)過合理的布風(fēng)，使廢氣均勻通過活性炭層過流斷面， 實現(xiàn)漆霧、 塵雜的過濾； 活性炭選用優(yōu)質(zhì)無煙煤作為原料， 碘值＞560， 同時須保證活性炭的強度高、 比表面積較大、 吸附速度快， 苯靜態(tài)吸附容量≥35%[9-10]。

3 應(yīng)用效果

（1） 集中對噴漆小車行走區(qū)域、 移動倉區(qū)域、 調(diào)漆間和固化爐進行改造， 采用風(fēng)機把噴涂中產(chǎn)生的廢氣、 調(diào)漆間散發(fā)的廢氣、 固化爐加熱產(chǎn)生的廢氣經(jīng)排放管線集中送至催化燃燒設(shè)備處理， 有效降低漆霧及有害氣體的濃度， 既保證了員工身體健康， 又改善了噴涂現(xiàn)場環(huán)境。 改造前、 后現(xiàn)場對比如圖7 所示。

圖7 廢氣回收裝置改造前、后現(xiàn)場對比圖

（2） 廢氣催化燃燒設(shè)備的成功運行， 經(jīng)第三方現(xiàn)場檢測驗證達到了設(shè)計目標值， 其風(fēng)量處理、 廢氣進口溫度、 處理氣體成分、 蜂窩煤活性炭尺寸、 凈化效率、 蜂窩煤活性炭吸附量、 設(shè)備運行阻力、 裝置噪聲值等參數(shù)均達標[11-12]， 設(shè)備參數(shù)見表1。

表1 廢氣回收設(shè)備參數(shù)

4 結(jié)束語

通過對廢氣收集處理裝置進行升級改造， 有效降低了有害氣體的排放濃度， 提高了廢氣收集處理裝置整體凈化效率， 實現(xiàn)了以下效果： ①進一步提升VOC 排放控制， 確保大氣污染物排放濃度有效控制在國家標準和規(guī)范及地方相關(guān)行業(yè)標準要求之內(nèi)； ②二甲苯氣體等有機揮發(fā)物回收處理后， 有效改善了內(nèi)噴涂區(qū)域作業(yè)環(huán)境， 保障了崗位員工職業(yè)健康安全。