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船舶制造企業VOCs高效末端治理技術案例

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【摘要】:
為推動重點行業揮發性有機物深度治理工作,強化重點行業VOCs減排,江蘇省環境科學研究院征集了VOCs先進治理技術典型案例,傳遞VOCs治理經驗,為各地VOCs治理工作提供示范。

為推動重點行業揮發性有機物深度治理工作,強化重點行業VOCs減排,江蘇省環境科學研究院征集了VOCs先進治理技術典型案例,VOCs治理經驗,為各地VOCs治理工作提供示范。

項目概況

南通中遠海運川崎船舶工程有限公司是中遠海運重工有限公司與日本川崎重工業株式會社合資興建的大型造船企業。企業主要制造大型船舶,設計生產能力為200萬載重噸/年。

企業于2021年1月完成涂裝生產線VOCs治理技術改造,建1套吸附+催化燃燒1套RTO有機廢氣治理設施,項目總投資預計1236萬元。

VOCs廢氣治理技術路線

項目采用三級預過濾+沸石轉輪濃縮+催化式燃燒工藝。采用連續吸附、間隙脫附的運行方式,即先吸附兩天,第三天集中脫附,可有效地降低能耗,脫附溫度為180—210℃。

因企業整個生產周期中VOCs產生的濃度波動性很大,最高濃度可達1400mg/m3左右,同時風機也是根據生產情況開與停。若是采用傳統的蜂窩沸石濃縮轉輪,在VOCs濃度波動很大的情況下,很難保證廢氣時刻都能達標排放,且設備運行能耗、運行維護代價增加,設備壽命降低,安全風險提高。為解決此問題,項目進行了工藝優化。

一是采用了顆粒沸石轉輪代替傳統的蜂窩沸石轉輪,主要有如下優點:

(1) 單位體積內的顆粒分子篩重量遠遠大于蜂窩轉輪,因而轉輪抗濃度波動能力強,在高濃度下也能保持高效運行。

(2) 在整個噴涂生產周期內,爐子不開啟,轉輪處于靜止狀態,只起到吸附的作用。對于風機的開停,只需一個按鈕,不需要復雜的開停爐過程,無安全風險,同時無能耗產生,運行維護簡單。

(3) 不受風量減少的影響。

二是基于廢氣定性和定量分析,優化轉輪設計

(1) VOCs定性分析:分子篩材料具有吸附選擇性,所以VOCs中含有具體哪些有機物,對材料選擇有重大影響,需對涂裝工序產生的VOCs進行定性分析。對廢氣進行采樣,用色譜質譜儀做定性分析,結果表明對(間)二甲苯、乙苯、鄰二甲苯和甲苯的含量最高,分別占比40%、23%、15%和6%。

(2) VOCs定量分析:考慮到系統節能設計,如轉輪可做到兩道漆涂裝作業時只吸附,最后單獨脫附,則系統為最佳節能狀態。所以,利用便攜式FID,測出一周期的波峰與波谷,配合總量計算,配置吸附材料用量。

綜上,根據相關數據計算,配置兩臺筒式顆粒轉輪和一臺5000m3/h的催化爐。兩道漆涂裝作業時,轉輪有足夠的吸附量,保證達標的前提下,無需脫附,從而達到消化波峰的目的。最后在二道漆結束時,開啟脫附,分別脫附兩個轉輪。

技術與經濟指標

顆粒轉輪+催化燃燒與傳統的蜂窩轉輪+催化燃燒對比如圖所示,與蜂窩轉輪相比,顆粒轉輪有如下優點:

(1) 設計風量較小,為蜂窩轉輪風量的41.7%,更加有利于廢氣的濃縮。

(2) 開機能耗較低,為蜂窩轉輪能耗的22.4%。

(3) 周運行能耗較低,為蜂窩轉輪能耗的13.5%。

社會與環境效益

本項目采用顆粒轉輪+催化燃燒處理廢氣中VOCs,取得了良好的社會和環境效益:

(1) VOCs排放量大幅削減,可實現VOCs減排約20.4噸/年。

(2) 項目不需要復雜的開停爐過程,無安全風險,運行維護簡單。

(3) 與傳統的蜂窩轉輪相比,項目運行能耗較低,可節省能耗,對實現碳達峰有著積極的作用。

 

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