汽车涂装车间转轮+CO设计方案

汽车涂装车间转轮+CO
设计方案
喷漆废气处理技术
(安全·达标·节能)
江苏山淼环境工程有限公司
2022年4月
中国·盐城
目录
一、项目概况 (3)
(一)项目名称 (3)
(二)建设地点 (3)
(三)设备用途 (3)
(四)设计思路 (3)
(五)方案布置图 (5)
(六)设计依据及排放标准 (5)
(七)工程范围及双方责任界定 (6)
(八)运行条件 (6)
二、产品特点 (7)
(一)安全措施 (7)
(二)达标排放 (8)
(三)维护保养 (8)
(四)成本控制 (9)
(五)远程监控系统 (10)
1.移动端 (11)
2.产品功能 (12)
三、工艺系统说明 (13)
(一)设备原理图 (13)
(二)气旋塔 (14)
(三)干式过滤箱 (15)
(四)沸石浓缩转轮装置 (16)
(五)CO催化氧化炉 (20)
(六)管道 (25)
(七)阀门 (25)
(八)防火阀 (26)
(九)风机 (26)
(十)电气控制系统 (26)
四、质量保证、操作培训及售后服务 (28)
(一)质量保证 (28)
(二)操作培训 (29)
(三)售后服务 (29)
(四)提供的相关文件资料 (29)
五、工程进度 (29)
六、设计单位及联系方式 (30)
一、项目概况
(一)项目名称（江苏山淼环境）
VOC处理装置
(二)建设地点
滁州市琅琊区清流街道
(三)设备用途
用于汽车涂装车间收集VOC的处理
(四)设计思路
1)废气治理方式：气旋塔+干式过滤+沸石转轮吸附+CO催化燃烧脱附；
2)废气处理系统主要设备：水旋塔、干式过滤箱、沸石转轮、CO催化燃烧装置、风
机、烟囱、安全系统、电控系统等；
3)水旋塔：25000m³/h
4)干式过滤箱：G4+F5+F7+F9；
5)沸石转轮：25000m³/h浓缩倍率：7
6)CO催化燃烧炉：3000m³/h，采用电加热；
7)风机风量选择按110%配置，保证排放通畅；
8)风机压力选型充分考虑并预留过滤材料堵塞后的风阻余量；
9)配备远程模组，连接外网后，可远程监控设备运行情况，协助客户对设备进行诊
断；
10)设备整体采用撬装设计，减少现场安装调试工作量，远程进行设备调试。

11)本方案设计包括气旋塔入口至风机出口部分设备、管路；不含排气筒
(五)方案布置图
(六)设计依据及排放标准
序号项目相关标准及规范
1.工业企业厂界噪音排放标准GB12348-2008
2.设备及管道保温设计通则GB4272-92
3.涂装作业安全规程、有机废气净化装置安全技术规定GB20101-2006
4.焊接件通用技术条件JB/ZQ4000.3-86
5.涂漆与防腐设计规定04032-09400-MC08
6.安全标志GB2894-1996
7.安全色GB2893-2001
8.外壳防护等级（IP代码）GB4208-2008
9.固定式工业防护栏杆安全技术条件GB4053.3-93
10.固定式钢直梯安全技术条件GB4053.1-93
11.机械设备安装工程施工及验收通用规范GB50231-98
12.压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范GB50275-98
13.现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB50231-98
14.工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范HGJ229-91
15.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92
16.施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-88
17.电气装置安装工程。

电气设备交接试验标准GB50150
18.爆炸性环境用防爆电器设备GB3836
19.国家电气设备安全技术规范GB19517
20.《烟囱设计规范》GB50051-2013
21.《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》GB/T16157-1996
(七)工程范围及双方责任界定
工程范围甲方乙方备注
1电气
电网至车间变配电室★
车间变配电室至设备配电柜
(一次配线)
★
设备配电柜至各用电点(二次配线)☆
2给水城市供水网到生产线用水点之间的联系★3土建工程土建及预埋件★4污水排放地下预埋管线,如地下排水沟★
5压缩空气车间空压站至设备接气点
（一次配管）
★
室体接气管至各用气点
(二次配管)
☆
6综合工程废气治理设备生产、安装☆设备内配件管线☆设备卸货☆
废气检测★
车间地面、设备基础★
墙体及室顶开洞★
(八)运行条件
项目规格
一次电源380V×50Hz×XKW（三相五线）压缩空气压力0.6Mpa,最大10m3/min
二、产品特点
(一)安全措施
设备项目内容
前处理箱温度监控与消防系统联锁
压差监控滤材二级堵塞报警
新风阀管道超压保护、浓度超高保护、超温冷却保护密封性确保废气经过过滤后进入转轮
排水口设备内部排水
沸石转轮压差监控二级堵塞报警温度监控与消防系统联锁转速监控转速报警
排水口设备内部排水
CO催化燃烧炉
材料
脱附管路、催化反应室、换热器、阻火器等不得
有含锌或氧化锌，防止催化剂中毒阶梯脱附
防止低沸点物质瞬间大量反应，造成CO炉温度
升高
浓度监测
监测入口浓度，与新风阀、紧急排放阀、废气入
口、出口阀联锁
温度监测关键部位传感器冗余设计
新风阀管道超压保护、浓度超高保护、超温冷却保护紧急排放阀CO炉超温、浓度超高情况下，紧急排放
电加热模块化安装，满焊防爆结构
泄爆片自动泄爆
进、出口阻火器防止火势蔓延；处理废气源中的灰尘水密封设备内部排水及密封
整体安全措施消防系统根据情况，选择水喷淋灭火或气体灭火器；
消防系统压力监测
防火阀过滤箱进口前、吸附风机进口前设置防雷、防静电排气筒防雷接地、设备及管路跨接接地，接地电
阻＜4Ω
电气保护短路、过载保护、接地保护
风阀采用气动、开机自检、定时动作防卡死、断气断
电保护、冗余设计
UPS 应急电源突然停电时，确保阀门可正确动作故障联锁停机
检测到风机、转轮电机等故障时，系统自动停机
并报警，并进入紧急模式。

(二)达标排放
设备
项目内容
干式过滤箱
压差监控
滤材二级堵塞报警，提醒及时更换过滤精度及层级
保证进入转轮废气粉尘含量≤1mg/m ³密封性
确保废气经过过滤后进入转轮
沸石转轮
压差监控二级堵塞报警
CO 催化燃烧炉
材料
脱附管路、催化反应室、换热器、阻火器等不得
有含锌或氧化锌，防止催化剂中毒
催化剂贵金属催化剂，空速比10000-20000二级脱附风机变频调节平滑，对浓度波动适应性强
水密封
防止外部空气进入
(三)维护保养
设备项目内容前处理箱压差监控滤材二级堵塞报警沸石转轮
压差监控二级堵塞报警
CO 催化燃烧炉
电加热
冗余设计，部分电热管损坏不用全部更换阻火器阻火器具有压差检测，提醒清洁更换检修门
催化剂、电加热模块均有检修门，方便检修
风阀内窥孔无需拆卸，可用窥镜检查阀门内部情况智能化维护保养系统设备保养提醒、耗材更换提醒等运维中心
远程监控
设备连接外网后，可协助客户对设备进行诊断
(四)成本控制
设备
项目内容
CO 催化燃烧炉
自持燃烧
废气浓度达到一定值时，无需或仅需少量外部能
源
能源选择可选用天然气作为能源
板式换热器
换热效率高
设备整体
撬装结构
设备整体为撬装结构，减少现场安装工作量
(五)远程监控系统
在客户需要时可连接外网，协助客户对设备进行诊断。

1.移动端
平台支持通过APP、微信小程序、微信公众号3种方式对设备进行远程监控、管理等，主要分为以下几个主要模块：画面监控、实时数据监测、故障告警、设备维保以及管理。

2.产品功能
三、工艺系统说明
VOCs废气处理系统主要包括预过滤器、沸石转轮浓缩机、吸附风机、CO、脱附风机、补冷风机排放烟囱、系统内部风管以及电气控制系统等。

(一)设备原理图
(二)气旋塔
气旋塔由循环水池、循环水泵、注水管、洗涤水槽、水旋层、气水分离器等组成。

处理漆雾的水由水旋层流淌到循环水池，这样可长期循环使用，节约了能源。

在生产过程中水池定期添加漆粒凝聚剂，通过凝聚剂的作用，将分散、漂浮在水面上的漆粒凝聚成酥松结块，然后自动打捞将其捞出，送至处理站进行处理。

（极寒天气可添加防冻液）
循环水池加装了自动水位控制系统，它由一个水位测量计和一个补水管路上的电磁阀连锁控制，即当水位下降到最低报警线时，水位计发出信号个补水电磁阀，指示电磁阀打开，补充水从补水管流出，进入循环水池。

当水位达到循环水池上限报警水位时，水位计断开，给电磁阀发出关闭信号，补水电磁阀关闭，截断补水。

另外，为防止自动控制系统发生故障，水池侧面在上限水位处装有溢水管，使多余的水通过排水管流人排水沟，以确保不致水位过高而淹没电机发生故障，保障了循环系统的安全可靠。

水循环装置：循环水泵将循环水池中的水上提，注入到注水管中。

注水管
注水管(直径50mm)安装在洗涤水槽顶侧底部，按一定间距均匀布置。

产品采用流体力学技术，气旋塔内安装有若干个“圆形旋流桶”和高效除雾层，鲍尔填充物厚240mm，达到脱水雾的目的。

含尘气体在塔内旋流上升、并在各板上与由塔顶
进入的液体旋流接触，完成除尘任务；通过离心力的作用，废气中的大颗粒沉入水池，之后由人工捞出清理机壳，含漆雾气体得到净化，同时气旋塔内的水可以继续循环使用。

气动旋流塔板叶片如固定的风车叶片，气流通过叶片时产生旋转和离心运动，吸收液通过中间盲板均匀分配到个叶片，形成薄液层，与旋转向上的气流形成旋转和离心的效果，喷淋后成细小液滴，甩向塔壁后。

液滴受重力作用集流到集液槽，并通过降液管流到下一旋流板废气处理塔旋流板废气处理塔板的盲板区。

具有一定风压、风速的待处理气流从塔的底部进，上部出；气流与吸收液在塔内作相对运动，并在旋流塔板的结构部位形成很大表面积的水膜，从而大大提高了吸收作用。

整套漆雾气旋处理柜均采用不锈钢板制作。

排风管道：涂油机排风口与水洗气旋塔进风口连接，连接管路设活动检修清理口。

气旋塔处风口与废气处理设备连接。

(三)干式过滤箱
1)由于废气含有粉尘，容易堵塞转轮，影响转轮的使用寿命和性能，需要进行过滤才能
进入后面的处理单元。

2)在每一级过滤材料前后设置压力开关，对每级过滤材料设置两级压差报警值，一级压
差报警提醒进行过滤材更换，当过滤系统压力达到设定的二级报警值，报警系统发出报警信号，并切换至应急排空模式。

3)过滤器为压紧设计，拆装方便，方便过滤材料的的更换。

过滤器在运行过程中，随着
使用时间的增加，内部过滤材料需定期更换。

4)过滤单元均为快装结构设计，省时省力，且框架重复使用，可减少设备运行成本。

5)过滤器后设置空气冷凝水排水；
6)箱体结构：采用型材+板材焊接制作
(四)沸石浓缩转轮装置
1、转轮材料
沸石浓缩转轮是以陶瓷纤维为基材，转轮表面涂覆疏水性沸石做吸附剂，做成的蜂窝状的圆盘体，是沸石浓缩转轮技术中最核心的部件。

可有效的吸附废气中的有机溶剂，对废气的净化效率能够达到98%以上。

转轮浓缩是全球公认的最先进、最高效的废气浓缩技术。

沸石转轮材料以改性沸石为原料，以陶瓷纤维为骨架，加工成方形蜂窝块，是一款可以完全代替活性炭的高性能吸附产品，能够有效吸附有机废气。

其安全性能极高，完全不可燃，并且有极高的疏水耐水性。

吸附体积相较于活性炭更小，吸附效率极高。

吸附再生更完全，可以实现吸附剂的循环使用，降低处理成本，减少废渣的生成。

2、转轮原理
浓缩转轮利用“吸附－脱附－冷却”三个分区循环运行模式，废气首先接触转轮的吸附区，有机组分被吸附到转轮小孔上，然后通过转轮的旋转，吸附饱和的小孔转入面积较小的脱附区，由小流量的热风反吹脱附出高浓度废气，进入蓄热焚烧装置进行进
行燃烧转化成二氧化碳及水蒸气排放至大气中，由此完成大风量低浓度有机废气的浓缩
过程。

脱附干净的吸附载体转入冷却区，由空气冷却至常温，继续进入吸附阶段，如此持续循环工作。

3、箱体介绍
转轮通过链条和转轮上的活动齿条连接，再由电机进行传动。

1、脱附区和冷却区保温层设计，保证分区的热损失最小。

为了更好的保证冷却区和脱附区的温度，我们在设计箱体的同时，把保温层设计在箱体的内侧，这样既起到了避免温度的热损耗最小，同时又保证了箱体的美观性，这一设计从一定程度上避免了高温密封材料起火或者变黄失效的危险。

2、限位开关设计，保证转轮旋转不会反转，方便计数。

为了检测转轮的运转情况，我们安装了限位开关，这样能实时监测转轮的运转情况，防止链条出现故障或者转轮电机出现故障我们的设备人员还不知情，对转轮问题出现报警从而避免转轮的损坏。

同时，限位开关还可以计算转轮的圈数以及时间。

3、活动齿条设计，减少跳齿的风险。

链条附着在转轮外围的齿牙改进为活动式的，从而很大程度上避免了链条跳齿的情况。

对于大转轮来说，由于链条受力大，如果受力不均与的情况下很容易造成转轮链条跳齿，通过对于齿牙的改进，极大的避免了跳齿情况。

4、双排链条设计，延长链条寿命。

链条由单链条改为双链条，提高了链条带动转轮的力度，避免了轮子大链条受力不均匀的情况，从而也提高了链条的使用寿命，通过链条和链条齿牙的改进，我们转轮连续运转5-10天的实验条件下都没有出现跳齿的情况。

5、排水口设计，方便积水排出。

很多情况下转轮都是放在外面，有时候转轮排水做不好有可能对转轮轮芯造成损坏，我司在箱体的结构上增设了排水口，防止转轮被水淹没损坏。

6、密封条压片设计，方便更换密封条。

密封条安装形式为压片结构，便于密封条的安装以及拆卸，同时也有利于调节密封条的松紧度，让轮子的密封性能可调性更强。

7、压差和温度变送器
对于转轮我们设有压差表、温度表，这些参数的设置更能检测废气的动态指标，以便我们做出相应的调节，更好的监督轮子的运行效果和废气参数的关系。

(五)CO催化氧化炉
VOC-CH 型有机气体催化净化装置，是利用催化剂使有害气体中的可燃组分在较低的温度下氧化分解的净化方法。

对于CnHm 和有机溶济蒸汽氧化分解生成CO2和H2O 并释放出大量热量。

其反应方程式为：
热量（++−−→−+
+⋅O H m nCO O H C 22pd
pt 2m n 2
4m n 该装置主体结构由阻火器、热交换器、预热器、催化反应室、主排风机、控制系统、电加热、催化剂、防爆阀、补冷风阀、新鲜风阀等几大部分组成。

高浓度、小风量、高温度的有机废气经阻火除尘器过滤后，进入特制的板式热交换器，和催化反应后的高温气体进行能量间接交换，有机气体彻底分解，同时释放出大量的热量；净化后的气体通过热交换器将热能转换给出冷气流，降温后气体由引风机排空。

有机物利用自身氧化燃烧释放出的热量维持自燃，如果脱附废气浓度足够高，CO 正常使用需要很少的功率甚至不需要加热，做到真正的节能、环保，同时，整套装置安全、可靠、无任何二次污染。

（1）阶梯升温
采用阶梯升温技术，防止一次升温造成低沸点物质大量反应，导致CO 炉温度快速升高，引发失火（2）整体结构设计
我司将一次换热、催化室、燃烧室、二次换热设计制作成四元体一体机，与传统分散结构相比，具有以下优点：●结构紧凑、占地面积小●投入成本低
●
无连接管路，现场安装工作量减少、热损减少
（3）脱附风机
我司采用二级脱附风机，与单台风机相比，具有以下优点：
●变频调节范围大，对浓度波动适应性高
●保证脱附系统整体为微负压，泄漏率低
（4）阻火除尘器
我们进出口全部有阻火器,采用双阻火器,将设备和废气源之间的危险阻隔开来，保证处理设备和生产设备之间的安全，同时除去废气源中的粉尘。

结构为波纹网型，参照国家标准制造，更换快捷，清理方便。

是本设备中安全设施之一，过滤面大，风阻小，更换清洁方便。

（5）热交换器
热交换器，出气作为脱附气体温度控制用，进气是加热催化反应的废气温度，将有机气体分解后的热能和废气源冷气流进行冷热交换，置换热能，提高废气源的温度。

当废气浓度达到一定值时，通过热交换器的作用，可以保证设备在无运行功率（或低功率）的状态下正常运转，是催化净化装置中对废气源进行第一次温度提升装置，也是设备中节能设施之一；通过热交换器内部对气流的合理控制，使交换器的效率保证在60%以上。

结构采用不锈钢冲压成板式换热器，合理的布置，使冷热气流全面接触，能量进行全面置换。

（6）
预热室
废气源在进入催化燃烧室之前，经温度检测仪检测，温度达不到催化反应的条件，由布置在预热室内的燃烧系统进行温度的第二次提升；
（7）催化反应室
内胆用不锈钢焊接,顶部装有防爆阀,内有均流板和导流板,催化剂采用交错摆放,达到温度条件的有机废气进入催化反应室反应；内装蜂窝状催化剂交错摆放，提高废气的净化效率.
（8）温度传感器
设有二级温度报警。

一级报警：当温度超过设定值，自动开启新风阀，并发出报警提醒操作人员检查
二级报警：温度超过最高设定值，关闭废气出、入口阀，新风阀全部打开，同事打开紧急排放阀。

关闭加热系统，发出声光报警，提醒操作人员检查。

（9）电加热组件
电加热组件为电热管，利用电加热的辐射原理。

电加热管由φ12高温薄管，内衬高温氧化镁及电加热丝组成，具有效率高、散热快、寿命长等特点，严格按照国家标准制作和验收。

其性能参数为：
电加热组件参数
电功率NkW功率偏差±10%
电加热管之间采用满焊防爆结构，保证其密封性及安全性
催化炉电加热器有20%冗余设计，多余的电热管不接入系统工作，有电热管损坏时可接入工作，而不需要更换整个加热系统。

采用无翅片加热管主要是为了防止长期工作后，翅片式易附着粉尘、油漆等物质，
有火灾隐患
（10）催化剂
催化剂是在化学反应中能改变反应温度而本身的组成和重量在反应后保持不变的物质。

本装置中选用的催化剂型号为工业废气VOC 净化催化剂，是处理各种不同类型有机废气的高效广谱型催化剂。

工业废气VOC 净化催化剂，催化剂蜂窝陶瓷做载体，内浸渍贵金属铂和钯，具有高活性、耐高温及使用寿命长等特点。

性能参数为：方形孔，孔数25个/c ㎡，堆积密度为0.76±0.02kg/L，强度为100kgf/c ㎡，比表积为25㎡/g。

活性指标测试见下表：
催化剂主要技术性能
外形尺寸50×50×34mm 空穴尺寸φ1.3mm 空穴密度
25.4个/c ㎡
孔壁厚度
0.5mm
冷态绝缘电阻200M Ω老化时间3000h
热态绝缘电阻
≥5M Ω
深层主晶相γ-A1203比表面积43㎡/g
堆积密度0.8g/c㎡空速 1.2×104h-1催化剂活性温度210℃耐冲击温度750℃使用寿命≥10000h
（11）泄爆口
在催化反应室内设置了泄压口。

当设备内部的压力30-80Kpa之间时，自动泄压，使设备始终在安全状态下运行。

(六)管道
风管：本工程输送管道采用内外壁光滑，风道阻力小的风管；管道制作施工安装按GB50243-2002规范执行。

风管开设检修口，方便维修清灰使用。

风管具有强度高、阻力小、密封性能好、外形美观、安装简单、使用寿命长特点。

原材料使用的均为镀锌钢板。

主管道用钢结构支架由道路上方通过，采用钢结构桥架支撑固定；其余间隔分布支架承托，间距≤5.0米。

(七)阀门
设备阀门、传感器具有开机自检功能，一旦检测到有阀门、传感器损坏，设备无法启动，并报警提醒操作人员检查；
紧急排放阀等涉及安全的阀门为单作用气动阀，在断气、断电情况下，风阀为常开状态；设备停机时处于打开状态；
涉及安全的阀门，定时自动开关动作一次，防止长时间不动作导致阀门卡死，遇到事故时无法正常工作；
风阀与风机设有联锁，启动时先开风阀，再启动风机；关闭时相反。

风阀执行器可设置自动/手动模式，自动模式下开度受PLC控制，手动模式下通过执行器自带开关可对各风阀实现打开、关闭等操作，并能在阀门本地显示阀位状态。

蝶阀是由电动/气动执行器和蝶阀组成。

蝶阀是用随阀杆转动的圆形蝶板做启闭性，以实现启用动作的阀门，具有调节或截断兼调节的功能。

主要由阀体、阀叶、轴、轴衬、执行机构组成。

结构简单、紧凑，操作扭矩小，90°回转开启迅速，气密性好。

(八)防火阀
吸附风机入口前安装防火阀，防止设备失火蔓延至烟囱。

(九)风机
风机采用离心风机，该风机性能理想、结构紧凑，安装
维护方便，故广泛用于工矿企业、涂装行业、废气处理设备
等；
(十)电气控制系统
成套设备配备独立的电气控制柜，采用西门子PLC程序控制器，设备动力控制柜应是全套完善可操作的电气系统。

可连续测量并记录治理设施控制指标温度、压力（压差）、时间、频率值。

控制柜上集中控制按钮，实现电源控制、风量调节、温度自动控制、故障报警等。

具有启动、运行、停机信号以及故障报警；设指示灯显示设备的运行状态，分别显示装置相应部分的温度。

控制柜面板流程可显示运行主要参数，据据工艺要求可改变控制参数，电器控制柜面板上设置电流和电压表、数显仪表、温度调控及风机、加热器、照明等指示灯按钮。

电器控制设备应都是互锁的，系统具有自我诊断功能，控制柜设置故障声光报警，如果风机出现故障不运转或加热器出现故障等，只要哪一个环节出现问题，都能自动切断总电源自动停机声光报警。

控制箱内全套设备包括空气断路器、熔断器、接触器、热继电器、中间继电器等；
系统具有安全保护功能：有短路保护、过载保护等，控制箱应防尘。

控制箱应为电缆的进线、出线、接头和今后的维修留有适当的余地。

电柜进线采用
下进线。

系统采用PLC自动控制，同时也可手动操作，配有自动操作档和手动操作档。

手动控制用于装置调试及维修；自动控制具有自动顺序启动、运行、切换、停机功能，能实现定时吸附、脱附功能。

1)手动操作模式——手动控制状态下，设备每个动力点、执行机构无关联动作，以便设
备调试、设备检修工况下操作。

2)自动操作模式——自动操作状态下，设备根据PLC预设程序自动执行工作。

手动运行
模式主要用于设备调试、故障检修。

触摸屏有工艺流程画面，显示设备风机运行停止状态，阀门开关中途，温度监控点实时温度；画面分等级进入，操作员等级，维护等级，管理员等级三级，风机过载，阀门故障，超温报警、温度数据等都有显示及历史记录，方便检查设备运行数据，便于维护管理，给用户带来方便。

低压电气元件使用国优品牌，保障设备运行安全，减少维护成本；设备布线方法采用普通线缆走线缆桥架。

●具有自动、手动两种操作方式；
●自动运行时具有连锁功能；
●系统具有自我诊断功能；
●运行时出现的异常情况可报警及自动停机。

A.系统模式说明
本废气处理系统触摸屏人机对话操作界面。

系统稳定、控制准确，完全满足工控要求。

本系统分为以下两种操作模式：
1)手动操作模式——手动控制状态下，设备每个动力点、执行机构无关联动作，
以便设备调试、设备检修工况下操作。

2)自动操作模式——自动操作状态下，设备根据PLC预设程序自动执行工作。

B.开机
先用万用表测量电源电压两相间电压是否正常（380V），合上总闸开关；用万用表测量各个用电器接线端电阻值情况即是否存在短路情况，无短路情况后合上电气柜内所有开关。

C.控制柜面板介绍。