汽車涂裝車間VOC處理設(shè)備廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒

導(dǎo)讀：伴隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保工作的重視，各地方對(duì)本地區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）的排放指標(biāo)要求越來越高，根據(jù)DB 11/ 1227《汽車整車制造業(yè)（涂裝工序）大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》以及DB 11/ 501-2017《大氣污染地方排放標(biāo)準(zhǔn)（北京）》的要求，使用有機(jī)溶劑的工藝設(shè)備或車間，其排氣筒中非甲…

伴隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保工作的重視，各地方對(duì)本地區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）的排放指標(biāo)要求越來越高，根據(jù)DB 11/ 1227《汽車整車制造業(yè)（涂裝工序）大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》以及DB 11/ 501-2017《大氣污染地方排放標(biāo)準(zhǔn)（北京）》的要求，使用有機(jī)溶劑的工藝設(shè)備或車間，其排氣筒中非甲烷總烴初始排放速率≥1 kg/h，應(yīng)安裝VOC控制設(shè)備凈化處理后排放；非甲烷總烴初始排放速率≥2.5 kg/h，應(yīng)安裝VOC 控制設(shè)備凈化處理后排放，且凈化效率應(yīng)不低于90％。

按照北京市排放標(biāo)準(zhǔn)要求，2017年9月1日起，非甲烷總烴應(yīng)低于25 mg/m3，為滿足環(huán)保要求，北京某汽車涂裝車間需要安裝濃縮轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)，用來處理清漆噴漆室排出的含VOC氣體。本文通過詳細(xì)闡述涂裝車間廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝，調(diào)試應(yīng)用等技術(shù)細(xì)節(jié)，對(duì)汽車行業(yè)VOC處理設(shè)備上馬提供一個(gè)技術(shù)參考，也為環(huán)保工作的實(shí)施提供一個(gè)案例。

1 廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)背景

北京某汽車涂裝車間土建設(shè)計(jì)由北京市工業(yè)設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)規(guī)劃及設(shè)計(jì)，建設(shè)由北京建工集團(tuán)負(fù)責(zé)實(shí)施。涂裝設(shè)備安裝調(diào)試由杜爾涂裝系統(tǒng)工程（上海）有限公司負(fù)責(zé)，廠房占地39 372 m2，建筑面積76 637 m2，主體為鋼架構(gòu)，共分三層，一層布置前處理及電泳區(qū)、中上涂車身區(qū)及工廠輔助設(shè)施，二層布置作業(yè)場(chǎng)、噴漆區(qū)、打磨區(qū)、涂膠區(qū)、檢修區(qū)及注蠟區(qū)，三層布置空調(diào)區(qū)及烘干區(qū)，廠房防火等級(jí)按戊類標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

北京某汽車涂裝車間一期產(chǎn)能15萬輛/a，2015年7月監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1所示。

對(duì)照北京市Ⅰ時(shí)段（2015.9.1）和Ⅱ時(shí)段（2017.9.1）的廢氣主要污染物上限值，2015年苯系物和非甲烷總烴已經(jīng)接近Ⅱ時(shí)段的上限值，二期建成后，產(chǎn)能達(dá)到30萬輛/a，產(chǎn)量的成倍增長(zhǎng)勢(shì)必造成VOC廢氣的增加，故在二期建設(shè)時(shí)，啟動(dòng)了廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的建設(shè)，通過廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的應(yīng)用，使廢氣排放完全符合北京市Ⅱ時(shí)段的廢氣主要污染物上限指標(biāo)。

1.2 廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的工作原理

廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)是濃縮輪（沸石轉(zhuǎn)輪）的技術(shù)，將有機(jī)廢氣中的有機(jī)物濃縮（本項(xiàng)目20 ∶ 1的濃縮比）。再將濃縮后的廢氣通過TAR焚燒，經(jīng)余熱回收后將燃燒后清潔的空氣排放，達(dá)到完全處理廢氣的效果。

1）廢氣通過引風(fēng)機(jī)進(jìn)入三組沸石濃縮轉(zhuǎn)輪進(jìn)行初步VOC處理；

2）解附、濃縮后的高濃度有機(jī)廢氣進(jìn)入焚燒裝置先進(jìn)行預(yù)熱然后進(jìn)行高溫氧化處理；

3）燃燒后的高溫氣體排出對(duì)預(yù)熱裝置進(jìn)行換熱，

同時(shí)對(duì)管路進(jìn)行加熱，用于解附氣體。

通過此設(shè)備的高溫氧化分解，綜合廢氣處理效率可達(dá)95%，經(jīng)過處理后的廢氣完全可以達(dá)到幾乎零排放的高標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該汽車涂裝車間中涂、面漆采用水性漆，噴漆室產(chǎn)生的廢氣中VOC含量極低，罩光漆是溶劑型漆，故VOC的主要廢氣來源于罩光噴漆室。涂裝車間廢氣排放煙囪高50 m，位于車間南側(cè)中央，煙囪東側(cè)二層為罩光噴漆室排氣風(fēng)房，西側(cè)二層為中涂、面漆噴漆室排氣風(fēng)房，兩個(gè)風(fēng)房的廢氣分別進(jìn)入煙囪，煙囪內(nèi)在30 m以下有隔板，將兩邊的廢氣分隔，便于測(cè)量各混風(fēng)室排出廢氣的濃度，30 m以上，兩邊廢氣混合后排入大氣。

為處理罩光噴漆室排出的廢氣，廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)設(shè)備安裝在涂裝排放煙囪東南側(cè)，占地面積248 m2，設(shè)計(jì)條件及原則為：1）罩光漆噴漆室體廢氣量大；2）廢氣中VOC濃度低；3）濃度越高，焚燒所消耗的天然氣越少（濃度不超過爆炸極限下限25%）。

涂裝車間罩光噴漆室排風(fēng)進(jìn)行廢氣濃縮處理，其中一期罩光噴漆室排風(fēng)風(fēng)量27.6萬m3/h，二期罩光噴漆室排風(fēng)風(fēng)量24.6萬m3/h。要求一期、二期設(shè)備可單獨(dú)使用，也可同時(shí)混合使用。要求廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)設(shè)備處理能力55.2萬m3/h風(fēng)量，廢氣處理系統(tǒng)風(fēng)管連接至罩光噴漆室排氣風(fēng)機(jī)出口端，將罩光噴漆室廢氣（以下簡(jiǎn)稱為原始廢氣）引入廢氣處理系統(tǒng)；原始廢氣連接至沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)，經(jīng)轉(zhuǎn)輪工作區(qū)濃縮處理后的廢氣（以下簡(jiǎn)稱為吸附后潔凈廢氣）與焚燒處理后的廢氣（以下簡(jiǎn)稱為燃燒后潔凈廢氣）混合后送入混合風(fēng)道排放；小部分用于解附的原始廢氣（以下簡(jiǎn)稱為解附廢氣）經(jīng)加熱后，進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)高溫解附區(qū)域，將吸附在沸石表面是的VOC解附出來，形成高濃度廢氣（以下簡(jiǎn)稱為燃燒廢氣），直接送入廢氣焚燒系統(tǒng)進(jìn)行焚燒，燃燒后潔凈廢氣與吸附后潔凈廢氣混合后送入混合風(fēng)道從高煙囪排放。

涂裝車間廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的組成為：

1）過濾系統(tǒng)

新增廢氣過濾系統(tǒng)，安裝在每套溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，過濾噴漆室廢氣中易導(dǎo)致濃縮設(shè)備阻塞和失效的雜質(zhì)、顆粒物；每套過濾系統(tǒng)分四級(jí)過濾，初效過濾器為G3板式過濾器和G4袋式過濾器，中效過濾器為F7袋式過濾器，過濾器為F9袋式過濾器，通過４層過濾，使過濾后的廢氣不含漆霧，保證沸石轉(zhuǎn)輪的佳使用壽命。

2）沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)

在過濾系統(tǒng)后端安裝沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)，原始廢氣經(jīng)過沸石轉(zhuǎn)輪吸附區(qū)的潔凈廢氣進(jìn)入混合風(fēng)道，經(jīng)過沸石轉(zhuǎn)輪解附區(qū)后的高濃度廢氣由燃燒廢氣風(fēng)機(jī)送入焚燒系統(tǒng)凈化處理。

3）解附廢氣預(yù)熱系統(tǒng)

解附廢氣預(yù)熱系統(tǒng)使解附廢氣的溫度能夠直接將吸附在沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)中的VOC解附出來，形成高濃度燃燒廢氣。

4）廢氣焚燒系統(tǒng)

沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)后端增設(shè)廢氣焚燒系統(tǒng)，沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣通過管道引至廢氣焚燒系統(tǒng)入口。燃燒廢氣風(fēng)機(jī)引導(dǎo)燃燒廢氣通過廢氣焚燒系統(tǒng)，使燃燒廢氣在焚燒系統(tǒng)中裂解為二氧化碳和水。

5）變頻風(fēng)機(jī)

原始廢氣抽風(fēng)風(fēng)機(jī)安裝在沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)后端；解附廢氣風(fēng)機(jī)安裝在解附廢氣預(yù)熱系統(tǒng)前端；燃燒廢氣風(fēng)機(jī)安裝在廢氣焚燒系統(tǒng)前端。

6）連接風(fēng)管

連接風(fēng)管包含所有與設(shè)備相關(guān)的進(jìn)風(fēng)、排煙風(fēng)管以及系統(tǒng)設(shè)備之間的風(fēng)管，將廢氣處理設(shè)備連接成完整系統(tǒng)，所有管路不漏氣。

7）廢氣處理控制系統(tǒng)

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(zhǎng)期、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行需求，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(chǎng)就地操作箱、現(xiàn)場(chǎng)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。在控制柜上設(shè)有觸摸屏，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行集中動(dòng)態(tài)監(jiān)視和自動(dòng)控制，對(duì)設(shè)備狀態(tài)和報(bào)警參數(shù)自動(dòng)生成報(bào)表。系統(tǒng)可擴(kuò)充TCP/IP協(xié)議和車間中央控制室的計(jì)算機(jī)相連；廢氣處理系統(tǒng)與噴漆室送排風(fēng)實(shí)現(xiàn)中控室一鍵連鎖啟動(dòng)。

2 廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的安裝調(diào)試

2.1 廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的調(diào)試

廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的調(diào)試和涂裝車間二期罩光漆噴漆室的風(fēng)平衡的調(diào)試同步進(jìn)行，廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪有３種運(yùn)行模式，對(duì)應(yīng)兩個(gè)罩光噴漆室，即兩條生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)，一種是一線運(yùn)行模式，一種是二線運(yùn)行模式，還有一種是雙線運(yùn)行模式，廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)有3套轉(zhuǎn)輪機(jī)組，自西向東分別為１號(hào)機(jī)組、２號(hào)機(jī)組和３號(hào)機(jī)組，罩光噴漆室一線生產(chǎn)時(shí)，２號(hào)機(jī)組和３號(hào)機(jī)組運(yùn)行，罩光噴漆室二線生產(chǎn)時(shí)，１號(hào)機(jī)組和３號(hào)機(jī)組運(yùn)行，罩光噴漆室雙線生產(chǎn)時(shí)，３個(gè)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行。

風(fēng)量調(diào)試是設(shè)備調(diào)試的關(guān)鍵，要保證罩光噴漆室的風(fēng)平衡，使罩光噴漆室的排氣量和廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)量平衡，并且保證３個(gè)模式可以互相切換。風(fēng)量調(diào)試時(shí)，要滿足各個(gè)關(guān)鍵位置的風(fēng)速達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)速，并且沒有風(fēng)橫流現(xiàn)象，經(jīng)過調(diào)試人員在現(xiàn)場(chǎng)各測(cè)試點(diǎn)測(cè)試風(fēng)速，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行多次調(diào)試，最終調(diào)試出一個(gè)平衡的狀態(tài)。

電控調(diào)試是廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的重點(diǎn)，３種模式的切換需要噴漆室信號(hào)和廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的交互，給出相應(yīng)的信號(hào)。信號(hào)系統(tǒng)對(duì)廢氣過濾系統(tǒng)各級(jí)過濾壓差進(jìn)行控制，能實(shí)現(xiàn)壓差過載時(shí)自動(dòng)報(bào)警，能對(duì)各級(jí)壓差顯示和記錄，其信號(hào)進(jìn)入主控柜的PLC；對(duì)沸石濃縮轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速、廢氣吸附及解附前后壓力、廢氣吸附及解附前后溫度自動(dòng)控制；轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速過載、壓力過載及溫度過載時(shí)自動(dòng)報(bào)警，對(duì)轉(zhuǎn)速、壓力及溫度顯示和記錄，其信號(hào)進(jìn)入主控柜的PLC；對(duì)沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)至焚燒系統(tǒng)進(jìn)口VOC濃度自動(dòng)監(jiān)測(cè)，沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)至焚燒系統(tǒng)進(jìn)口VOC濃度超出限值時(shí)自動(dòng)報(bào)警，對(duì)沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)至焚燒系統(tǒng)進(jìn)口VOC濃度顯示和記錄，其信號(hào)進(jìn)入主控柜的PLC；對(duì)廢氣焚燒系統(tǒng)內(nèi)焚燒溫度、焚燒系統(tǒng)出口溫度、焚燒系統(tǒng)內(nèi)部壓力進(jìn)行控制，對(duì)溫度過載、VOC濃度超出限值和壓力過載時(shí)自動(dòng)報(bào)警，對(duì)各自溫度、VOC濃度和壓力顯示和記錄；其信號(hào)進(jìn)入主控柜的PLC；對(duì)燃燒器天然氣管路和壓縮空氣的自控閥門進(jìn)行控制，對(duì)燃燒器自動(dòng)點(diǎn)火進(jìn)行控制，對(duì)天然氣壓力、天然氣助燃風(fēng)壓力進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)火焰紫外線掃描探測(cè)數(shù)據(jù)、熄火報(bào)警數(shù)據(jù)、天然氣壓力及助燃風(fēng)壓力顯示和記錄，其信號(hào)進(jìn)入主控柜的PLC；設(shè)置天然氣安全檢測(cè)報(bào)警裝置，對(duì)天然氣壓力進(jìn)行控制，能對(duì)天然氣產(chǎn)生泄露時(shí)進(jìn)行報(bào)警和控制，其信號(hào)進(jìn)入主控柜的PLC；系統(tǒng)軟件對(duì)越限參數(shù)和工藝設(shè)備故障進(jìn)行分析，發(fā)出報(bào)警并實(shí)施相應(yīng)的連鎖和保護(hù)。

控系統(tǒng)上設(shè)有急停開關(guān)?，F(xiàn)場(chǎng)可自動(dòng)啟動(dòng)、手動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)停止，中控室實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)噴漆室排風(fēng)啟動(dòng)時(shí)，VOC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在其啟動(dòng)之前啟動(dòng)。VOC報(bào)故障時(shí)，將故障信息傳輸至VOC主控柜的操作面板（并可隨時(shí)看到故障記錄），故障指示燈亮，在中控制監(jiān)控畫面顯示出VOC系統(tǒng)故障，并發(fā)出故障指示聲音。

2.2 廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的處理效果及完成狀態(tài)

廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)安裝完成后，在雙線滿產(chǎn)狀態(tài)下，涂裝車間所有廢氣混合后，通過第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)譜尼測(cè)試集團(tuán)股份有限公司實(shí)測(cè)，廢氣主要污染物較少，遠(yuǎn)低于北京市環(huán)保要求值，詳見表2所列。

3 結(jié)語

涂裝車間廢氣濃縮沸石轉(zhuǎn)輪焚燒系統(tǒng)的安裝調(diào)試，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，使涂裝車間的廢氣排放指標(biāo)完全符合北京市Ⅱ時(shí)段的指標(biāo)，這一環(huán)保項(xiàng)目為北京某汽車公司創(chuàng)建綠色工廠提供了有力的支持。該項(xiàng)目得到了公司高度重視，前期論證充分，設(shè)計(jì)合理，準(zhǔn)備工作到位，按計(jì)劃順利實(shí)施，使廢氣排放達(dá)到優(yōu)良水平，為企業(yè)的清潔生產(chǎn)工作提供了有利保障。

為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，需要在工業(yè)生產(chǎn)中的各環(huán)節(jié)都盡量減少污染物，同時(shí)在污染物排放末端要進(jìn)行凈化處理，以盡量減少污染物排放。采用本方案對(duì)涂裝車間噴漆室的廢氣進(jìn)行處理后，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，大大減少了VOC排放總量，具有顯著的社會(huì)效益。