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船舶涂裝VOCs末端處理工藝探討

發(fā)布時間:2019.01.02    點擊數(shù): 96817

摘要:本文介紹了船舶行業(yè)VOCs處理現(xiàn)狀,對VOCs末端處理的工藝進(jìn)行了探討,提出了一些適用于船舶涂裝VOCs的末端處理工藝.

       為切實做好VOCs污染防治工作,2014年,上海市環(huán)境保護(hù)局發(fā)布《關(guān)于開展揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)排放重點企業(yè)污染治理工作的通知》,對VOCs防治展開全面部署,并從2015年10月1日開始實施船舶企業(yè)VOCs排放收費;2015年,上海市環(huán)境保護(hù)局和上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合頒布實施《船舶工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,2017年1月1日正式實施新的排放限值,新標(biāo)準(zhǔn)較舊標(biāo)準(zhǔn)的排放限值要求已大大提高。因此,船舶企業(yè)開展VOCs排放治理工作已經(jīng)迫在眉睫。

一、船舶行業(yè)VOCs處理現(xiàn)狀

船舶涂裝是船舶制造的重要工藝過程,也是VOCs產(chǎn)生的最主要的渠道之一,其主要出現(xiàn)在鋼板/型鋼預(yù)處理階段、分段涂裝階段、船塢/船臺涂裝階段和碼頭涂裝階段,成分主要以甲苯、二甲苯為主。其中,鋼板/型鋼預(yù)處理階段主要依靠鋼板/型鋼預(yù)處理流水線,分段涂裝階段主要在涂裝車間實施,屬于有組織排放區(qū)域;船塢/船臺涂裝階段、碼頭涂裝階段大都在開發(fā)空間完成,屬于無組織排放區(qū)域。

二、VOCs末端處理工藝

VOCs處理工藝眾多(如圖1),其理主要有回收、有價值溶劑的回收技術(shù)和分解VOCs分子的破壞技術(shù)兩大類,實際應(yīng)用中更多是采用組合式技術(shù)。

船舶涂裝VOCs處理存在諸多難點:

1、涂裝車間空間大,即設(shè)備需處理的風(fēng)量大,常規(guī)涂裝房需處理的風(fēng)量為100000m3/h左右;

2、涂裝作業(yè)期間VOCs濃度波動大:一般晚上6點~7點開始噴漆,噴涂時間約4小時,固化時間約20小時,噴涂時濃度約1000mg/m3固化時間廢氣濃度逐步遞減,平均濃度為噴漆狀態(tài)的三分之一到四分之一;

3、涂裝作業(yè)存在間歇性,單個涂裝房可能從一次噴涂工作到下次噴涂工作間隔2~3天。因此,行業(yè)內(nèi)目前尚無成熟先進(jìn)且較為經(jīng)濟(jì)的末端處理方案可供借鑒。

針對船舶涂裝的特點,適用于船舶涂裝VOCs處理工藝主要有六種(如表1)。

 

(一)沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱式氧化爐(RTO)

該處理工藝將進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪吸附區(qū)的VOCs在常溫下吸附凈化后直接排放至大氣,通過轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動,將吸附VOCs后的區(qū)域帶入脫附區(qū),沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置是利用吸附———脫附———濃縮三項連續(xù)變溫的吸、脫附程序,使低濃度、大風(fēng)量的VOCs濃縮為高濃度、小流量的濃縮氣體。通過轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn),可在轉(zhuǎn)輪上同時完成氣體的脫附和轉(zhuǎn)輪的再生過程。濃縮后的VOCs進(jìn)入蓄熱式氧化爐(RTO)進(jìn)行燃燒,分解為CO2和H2O。

 

(一)沸石轉(zhuǎn)輪+蓄熱式氧化爐(RTO)

該處理工藝將進(jìn)入沸石轉(zhuǎn)輪吸附區(qū)的VOCs在常溫下吸附凈化后直接排放至大氣,通過轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動,將吸附VOCs后的區(qū)域帶入脫附區(qū),沸石轉(zhuǎn)輪吸附裝置是利用吸附———脫附———濃縮三項連續(xù)變溫的吸、脫附程序,使低濃度、大風(fēng)量的VOCs濃縮為高濃度、小流量的濃縮氣體。通過轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn),可在轉(zhuǎn)輪上同時完成氣體的脫附和轉(zhuǎn)輪的再生過程。濃縮后的VOCs進(jìn)入蓄熱式氧化爐(RTO)進(jìn)行燃燒,分解為CO2和H2O。

 

(二)顆?;钚蕴课?熱氮氣脫附+冷凝回收

該處理工藝是含有VOCs的廢氣經(jīng)過顆?;钚蕴績艋笾苯优欧胖链髿猓陬w?;钚蕴课降揭欢ǔ潭群?,用熱氮氣對顆?;钚蕴窟M(jìn)行脫附,脫附出的VOCs被熱氮氣帶入冷凝裝置進(jìn)行冷凝回收,將VOCs以液態(tài)的形式儲存下來,然后視其成分回收利用或作為危廢進(jìn)行處理。

 

(三)低溫等離子法

低溫等離子體是指采用介質(zhì)阻擋放電技術(shù)所產(chǎn)生低溫等離子體(DielectricBarrierDisge,簡稱DBD),利用所產(chǎn)生的高能電子、自由基等活性粒子激活、電離、裂解工業(yè)廢氣中的各組成分,使之發(fā)生分解,氧化等一些列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),使有毒有害的VOCs氣體達(dá)到低毒化、無毒化。

 

(四)沸石陶瓷合成材料吸附/活性炭纖維吸附/蜂窩活性炭吸附+熱空氣脫附+催化燃燒

       這三種處理工藝原理類似:含有VOCs的廢氣經(jīng)過沸石陶瓷合成材料/活性炭纖維/蜂窩活性炭吸附凈化后直接排放至大氣,在吸附材料吸附到一定程度后,用熱空氣對吸附材料進(jìn)行脫附,脫附出的VOCs被熱空氣帶入催化燃燒裝置進(jìn)行反應(yīng),VOCs在300℃左右溫度下通過貴金屬(鈀,鉑等)催化劑表面即被催化分解為CO2和H2O。

       結(jié)合船舶涂裝大風(fēng)量、中低濃度、濃度波動大的特點,表3中的六種VOCs末端處理工藝是可能適用于船舶涂裝的處理工藝,不過目前還沒有完全成熟可靠的案例支持這些工藝,有待在進(jìn)一步研究中確定哪一種工藝是最適合船舶涂裝的VOCs末端處理工藝。

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