《大气污染控制工程》教学规划

本科《大气污染控制工程》课程设计

说明书

大气污染控制课程设计

一、设计任务

广东九江俊业家具厂生产时会进行喷漆流程，喷漆时，作业场所有大量的漆雾产生，而且苯浓度相当高，对喷漆工人危害极大，如果没有经过处理直接排放，对车间及厂区周边环境造成严重的影响。

为了改善车间及周边区域大气环境状况，受实木家具厂委托，对喷漆车间在生产过程中产生的含苯类有机废气进行整套废气净化系统的设计，使得上述车间排放含有VOC的气体经净化处理后达标排放，减少其对周围环境的污染，提高企业的环保形象。

二、公司资料

生产工艺

家具喷漆工艺主要包括基材破坏处理、素材处理、整体着色、填充剂、底漆、吐纳、着

色、修色、二度底漆、画漆、抛光打蜡等工艺。主要采用的是水帘机喷漆方法。

而在喷漆工艺中，喷漆时涂料溶剂从涂料中挥发出来，形成油漆工艺最主要的污染物——“漆雾”的主要成分之一。家具喷漆中一般采用含苯烃类溶剂，苯为剧毒溶剂，少量吸入也会对人体造成长期的损害。

•废气特点

废气排放量：17640m³/h，

废气组分为苯类有机物（苯、甲苯、二甲苯等）及少量醛类和醇类有机物，

有机物浓度日平均值：2000 mg/m³，

废气温度：当地气温

•气象资料

气温：

年平均气温：22.2ºC

冬季：13.5ºC

夏季：29.1ºC

大气压力：

冬季740mmHg（98.6×103Pa）

夏季718 mmHg（95.72×103Pa）

•喷漆室布置图

三、设计原则

（1）综合考虑采用先进工艺、技术、设备、材料、投资经济性等因素，以较少的投资，取得较大的社会、环境和经济效益；

（2）采用技术成熟、先进可靠的工艺和处理效果好的设备，确保环保设施运行正常；

（3）按现有场地条件考虑设计，整个工程做到布局合理、占地空间小、外形结构美观、投资小等几项特点；

（4）以设备为主，工艺简单合理，设备使用寿命长，维护简单、方便；并且处理效果

稳定，确保处理后废气达到国家环保标准排放。

四、设计要求

减少该建设项目对附近环境的影响，在正常生产工作状况下，由生产工艺流程中产生的废气污染物经净化处理后，排放污染物的排放浓度能满足达到《中华人民共和国大气污染物综合排放标准》（GB16297-2001）中的第二时段排放要求，详见下表1：

五、确定净化方案

家具喷漆车间废气以VOCs污染为主，处理喷漆废气技术常用的有以下几种：

1.低温冷凝法

冷凝法利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一性质，采用降低温度、提高系统的压力的方法使处于蒸汽状态的污染物冷凝并与废气分离[1]。该法特别适用于处理废气体积分数在2

10 以上的有机废气。一般典型的带制冷的冷凝系统工艺流程如图1。

图 3 冷凝系统流程

在对喷漆车间有机废气处理过程中，低温冷凝法虽是最简单的回收技术，但利用此方法离开冷凝器的VOCs 仍具有较高的浓度，不能满足环境排放标准。要获得高的回收率，系统需要很高的压力和很低的温度设备，费用显著地增加。

2. 燃烧法

燃烧法是氧化有机物最为剧烈的方法，一般喷漆行业所排出的有机废气广泛采用燃烧法治理。在燃烧过程中有机物质剧烈氧化，放出大量的热能，可以回收利用。燃烧法一般包括直接燃烧法和催化燃烧法。

直接燃烧法主要用于高浓度VOCs 废气的净化。燃烧温度控制在1100℃以上，去除效率达95%以上。对于低浓度有机废气采用燃烧法来处理还需加入辅助燃料，其处理效率可达到 99%。

催化燃烧法是在催化剂作用下，使有机废气在200～400℃温度下氧化成二氧化碳和水，同时发出燃烧热，常用的催化剂有铂、钯贵金属和非贵金属氧化物[2]，预热能源可用煤气、煤油等。

冷凝器

VOCs 气体

净化气体

冷凝有机物

制冷设备

冷却剂

处理有机废气的浓度越高越有利。 图 4 为典型的催化燃烧系统图。

图 4 典型燃烧系统示意（其中稀释空气视情况加入）

此法适于高浓度、小风量的喷漆废气的净化。缺点是表面异物附着易使催化剂中毒失效，且催化剂和设备价格较贵。

3. 溶剂吸收法

吸收法是用来去除、净化混合气体的最重要的方法之一。用溶剂、溶液或清水吸收有害气体，使其与废气分离的方法即称为溶剂吸收法，吸收剂不同可吸收不同的有害气体。

废气由吸收塔底进入塔内，作为吸收剂的水从吸收塔上部进入并被分散。在气体由下而上和液体从上至下的接触过程中，废气中有害溶剂气体被水吸收，使废气得到净化。净化后气体由吸收塔上部排出，而含有废气的水由塔底排出并流入水槽。需对产生的废水作二次处理[3]。

采用油来吸收喷漆室中的溶剂，让废气通过5个喷油的吸附室，使废气与油充分接触，将有机溶剂吸收。含溶剂的油经过分馏处理后可再利用,经处理的的废气排入大气中。

4. 活性炭吸附法

吸附法[4]是目前广泛使用于喷漆车间有机废气的处理，其原理是利用吸附剂的多孔结构，将废气中的VOCs 捕获，废气得到净化从而可以排放到大气中。吸附技术主要用于

预热

催化剂床

助燃空气

辅助燃料

催化焚烧炉

预处理

排放源

稀释空气

烟道

热交换器

废气中组分比较简单、有机物回收利用价值较高的情况，活性炭则由于具有巨大的比表面积、吸附容量大、易再生、来源丰富且价格较低等优点，故成为最常用的吸附剂[5]。活性炭吸附在处理喷漆车间VOCs过程上是一项成熟的工业技术。

表2 列出了各种常见方法的处理效果、优缺点等做了较为详细的比较。

目前大部分工厂在处理喷漆废气时采用水帘洗涤装置或颗粒碳吸附法，水帘洗涤法处理后的喷漆废气一般达不到《大气污染物排放标准》GB16297- 96中的标准。颗粒碳吸附法一般未采取再生措施，设施运行一定时间后需更换新炭，因此运行成本较高[6-8]。

针对喷漆废气的特点，并结合工厂现状，认为采取吸附-催化燃烧法来处理“三苯”等有机废气比较合理，由于喷漆废气经水幕机洗涤后仍具有粘性并含有一定的水分，因此在吸附床前应增加预处理部分以除去漆物和水分，见图5。