鋼管防腐作業(yè)廢氣回收系統(tǒng)改造*

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(duì)于石油管道內(nèi)減阻漆料的噴涂作業(yè)， 涂覆后的鋼管進(jìn)入固化爐加熱固化， 過(guò)程會(huì)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(huì)損害員工身體健康， 同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成污染。 因此針對(duì)廢氣回收系統(tǒng)的催化燃燒設(shè)施進(jìn)行封閉式改造， 包括防腐區(qū)域固化爐、 噴漆小車(chē)行走區(qū)域、 調(diào)漆間， 合理加裝風(fēng)機(jī)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(dá)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(guò)廢氣回收+干式過(guò)濾+活性炭吸附濃縮+催化燃燒的凈化處理工藝流程， 實(shí)現(xiàn)鋼管防腐作業(yè)區(qū)域廢氣排放達(dá)標(biāo)。 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(chē)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(dòng)控制系統(tǒng)控制閥門(mén)切換， 確保及時(shí)開(kāi)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(shí)， 該系統(tǒng)內(nèi)設(shè)自動(dòng)降溫系統(tǒng)、 超溫保護(hù)、 防火連鎖保護(hù)等。 超溫時(shí)， 保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。 此外， 系統(tǒng)還配備制氮裝置， 從而適時(shí)采用氮?dú)饨禍鼗驕缁穑?合理設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)并配備自動(dòng)報(bào)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(jī)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(jī)廢氣凈化裝置

有機(jī)廢氣凈化裝置主要用于凈化涂裝生產(chǎn)線產(chǎn)生的有機(jī)廢氣， 凈化后的氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 廢氣收集裝置

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

（2） 噴漆小車(chē)行走區(qū)域、 移動(dòng)倉(cāng)區(qū)域整體封閉加裝風(fēng)機(jī)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(duì)調(diào)漆間合理加裝風(fēng)機(jī)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(guò)濾箱、 活性炭吸附箱、 催化爐、 電氣控制、 耗材等組成。

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

圖3 三級(jí)過(guò)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(mén)， 同時(shí)碳床進(jìn)、 出口全部安裝均流板， 保證整個(gè)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(jìn)、 出口均設(shè)溫度傳感器。 碳床匹配有壓差開(kāi)關(guān)和壓力表， 達(dá)到壓差時(shí)發(fā)出警報(bào)， 并且不起動(dòng)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(duì)各環(huán)節(jié)溫度實(shí)施監(jiān)控， 且具有報(bào)警功能， 報(bào)警溫度可自行設(shè)定； 換熱器采用二級(jí)熱交換系統(tǒng)， 確保輸出溫度不超過(guò)120 ℃； 脫附溫控傳感器采取冗余設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)的可靠性， 至少安裝2 個(gè)傳感器，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警功能； 催化燃燒室進(jìn)、 出風(fēng)口全部設(shè)有阻火器， 并安裝壓差開(kāi)關(guān)， 具備提醒更換報(bào)警功能； 脫附風(fēng)機(jī)、 補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)裝有壓差開(kāi)關(guān)和壓力表， 補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口裝有過(guò)濾器及壓差開(kāi)關(guān)。風(fēng)機(jī)及電機(jī)使用噪音應(yīng)不超過(guò)85 dB。

圖5 催化爐

由于需要定期維護(hù)催化爐電加熱器， 若因結(jié)構(gòu)問(wèn)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(jì)， 延長(zhǎng)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(mén)子PLC 和變頻器。 PLC 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(mén)的控制以及風(fēng)機(jī)、 爐內(nèi)溫度、 壓力、 風(fēng)向切換閥信號(hào)聯(lián)鎖控制等， 同時(shí)對(duì)重要運(yùn)行參數(shù)集中監(jiān)控， 并將故障信息反映在觸摸屏上， 進(jìn)行相應(yīng)報(bào)警提示。 在人機(jī)界面上， 操作人員可通過(guò)觸摸屏了解溫度設(shè)置、 系統(tǒng)的狀態(tài)和參數(shù)及報(bào)警信息。

PLC 控制功能包含但不限于： 控制裝置運(yùn)行； 處理各閥門(mén)的開(kāi)關(guān)定位； 在人機(jī)界面顯示運(yùn)行狀態(tài)； 在人機(jī)界面上操作控制； 在人機(jī)界面上進(jìn)行參數(shù)修改； 故障報(bào)警； 手動(dòng)、 自動(dòng)兩種操作功能選項(xiàng)， 并且和噴漆房操作進(jìn)行連鎖控制； 定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)； 具備溫度控制自動(dòng)調(diào)節(jié)及超溫報(bào)警功能； 預(yù)判故障并進(jìn)行相應(yīng)的故障保護(hù)措施； 關(guān)鍵數(shù)據(jù)記錄及下載； 自動(dòng)運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守操作； 手動(dòng)操作時(shí)， 可對(duì)單體設(shè)備進(jìn)行單車(chē)試機(jī)調(diào)試； 密碼保護(hù)， 非操作人員不能進(jìn)行操作； 誤操作自動(dòng)保護(hù)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(guò)合理的布風(fēng)，使廢氣均勻通過(guò)活性炭層過(guò)流斷面， 實(shí)現(xiàn)漆霧、 塵雜的過(guò)濾； 活性炭選用優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤作為原料， 碘值＞560， 同時(shí)須保證活性炭的強(qiáng)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(duì)噴漆小車(chē)行走區(qū)域、 移動(dòng)倉(cāng)區(qū)域、 調(diào)漆間和固化爐進(jìn)行改造， 采用風(fēng)機(jī)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(chǎng)環(huán)境。 改造前、 后現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比如圖7 所示。

圖7 廢氣回收裝置改造前、后現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比圖

（2） 廢氣催化燃燒設(shè)備的成功運(yùn)行， 經(jīng)第三方現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)驗(yàn)證達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)值， 其風(fēng)量處理、 廢氣進(jìn)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(yùn)行阻力、 裝置噪聲值等參數(shù)均達(dá)標(biāo)[11-12]， 設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 廢氣回收設(shè)備參數(shù)

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)廢氣收集處理裝置進(jìn)行升級(jí)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(shí)現(xiàn)了以下效果： ①進(jìn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范及地方相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求之內(nèi)； ②二甲苯氣體等有機(jī)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。