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(20 届)毕业设计 工艺蜡烛中含香料无组织废气的收集处理系统设计摘 要 针对工业企业的无组织废气具有污染源分散,排放高度低,排放量不大,污染性强的特点,在资料分析的基础上,针对工艺蜡烛生产中含香料的无组织废气主要是挥发性有机物质,采用喷淋-吸附-解吸-冷凝处理工艺,使车间空气质量达到室内空气质量标准GB18883-2002要求,经处理后,废气排放达到大气污染物综合排放标准GB16297-1996规定的最高允许排放浓度。该处理工艺运行成本低,管理方便,可称为无组织废气处理推荐的工艺。关键词:无组织废气、吸收法、吸附法、催化氧化、燃烧法、生物法。Process candle contains spices of non-organization waste gas discharged from collection and handling system designAbstractAccording to industrial enterprises with non-organization waste gas discharged from pollution,low emission height scattered,emissions is not big,polluting strong characteristicBased on the analysis of the data,In process of production contains spices candle is mainly non-organization waste gas discharged from volatile organic material,Using adsorption - desorption - Condensate treatment process, the workshop air quality, indoor air quality standard GB18883-2002 requirements,After treatment,Emissions to achieve Integrated emission standard of air pollutantsGB1697-1996 the imum allowable emission levels.Ask to handle the gas after meet the national emission standard. Process operation, low cost and easy managementCan be called Non-organization treatment recommended process Keywords: Non-organization waste gas; Absorption; Adsorption; Catalytic oxidation; Combustion method; Biological method 目录1 绪论11.1 我国大气污染现状11.2 无组织废气的概况11.3 无组织废气排放的特性21.4 化工企业无组织废气的来源21.4.1 挥发性原料贮存的产品贮罐区21.4.2生产车间内的物料转移31.4.3易逸散废气的生产工序31.4.4机械设备、管道装置的泄漏31.4.5 污水处理设施和废渣堆放场31.4.6 生产管理不善,造成人为污染31.5课题设计意义42 无组织废气处理技术42.1吸收法42.2吸附法52.3燃烧法52.4催化氧化法62.5生物法62.6冷凝法63 设计部分73.1 估计废气的成分并设计废气量73.1.1估计废气的成分73.1.2设计废气总处理量73.1.3设计标准73.2 工艺流程与主要设计参数73.2.1工艺流程的确定73.2.2流程说明83.2.3工艺要点83.2.4主要设计参数93.3 废气处理构筑物的设计103.3.1总废气量的设计103.3.2吸附器的设计103.3.3管道的设计123.3.4通风机和电动机的设计143.4废气处理系统平面布置153.4.1平面布置原则153.4.2附属建筑物及其尺寸163.5投资估算及运行费用173.5.1 投资估算173.5.2运行费用193.5.2其他说明194 结论19参考文献20致谢21附录附录A喷淋装置图附录B工艺流程图附录C冷凝器示意图附录D厂区平面布置图1 绪论 大气环境是人类赖以生存的可贵资源,我们进行生命活动所需要的氧气,植物进行光合作用所需要的二氧化碳都是大气中的重要组成成分,要是大气环境被破坏了,在地球上的生物都不能很好的生存,由于大气环境资源的破坏是一种不可逆过程,所以恢复良好的大气环境质量要比采取措施从根本上防治大气污染付出更多的经济代价。当前社会在治理环境方面的在技术装备水平低,缺乏对环境保护考虑的地方政策的出台,本身就是造成加重大气污染的诱因,所造成环境危害和损失是难以挽回的。 当前,我国大气污染状况十分严重,主要呈现为煤烟型污染特征。城市大气环境中悬浮颗粒物浓度普遍超标;二氧化硫污染保持在较高水平;机动车尾气污染物排放总量迅速增加:氯氧化物污染呈加重趋势;全国形成华中、西南、华东、华南多个酸雨区,以华中酸雨区为重。大气污染物的种类繁多,而排放量大、污染范围广、危害严重的就有几十种,分为化学性物质、放射性物质和生物性物质三类。依照污染物的存在形态,可将其分为气态污染物和颗粒污染物;依照与污染源的关系可将其分为一次污染物和二次污染物。大气污染危害了人体的舒适、健康或危害了环境,给我国可持续发展的实施带来了负面效应1。1.2无组织废气的概况“十一五”以来,长江三角地区的大气污染由煤烟型转换成复合型污染,其中工业企业的无组织废气的排放未得到有效控制,是造成环境空气质量不断恶化的原因之一,无组织废气主要来源于化工生产中常有蒸馏冷凝、离心、结晶、烘干等工序,都有可能发生有机物和溶剂挥发产生无组织废气的情况,特别是在离心、烘干等工序,一般排放浓度较高,这方面的无组织废气排放量与工艺方法和设备形状有很大关系。无组织废气排放的特点是污染源分散,排放高度低,排放量不大,污染物没经充分扩散稀释就进入地面呼吸带。但不大的排放量,也会在排放点附近形成高出标准允许排放的污染区,故无组织排放引起的污染问题越来越严重。近年来,随着国民经济的发展和人们生活水平的日益提高,人们对环境保护的意识正在日益增强。国家关于环境保护的法律、法规、规范和标准相继出台,使得环境保护越来越规范化、制度化。虽然目前我国大气污染防治工作取得了很大的成效,但由于各种原因,我国大气环境面临的形势仍然非常严峻。为了保护我们周围的大气环境不被破坏,为了实现经济效益和环境效益的双赢,采用合理有效的处理工艺对无组织废气进行处理对环保工作有很大的意义。1.3无组织废气排放的特性 无组织废气排放是指生产过程中无密封设备或设备不完善,无排气筒或烟囱,污染物通过门窗自然排放,或从露天作业场所,废物堆放场所等扩散出来。由于高度小于15米的排气筒的排放特点与无组织排放的特点相似,因此无组织排放的执行定于为“凡不通过排气筒的废气排放(排气筒高度小于15米者,按无组织排放处理)。” 无组织排放的特点是:(1)排放源高度低,污染物尚未充分稀释即进入呼吸带;2污染物的扩散,随着排放源下风向距离的增长而逐渐降低;(3)污染物往往呈多点、分散的无规则排放,监测和评价、管理都比较困难2。 化工生产中产生无组织废气较多, 且比较分散, 其来源大致有以下几方面。 贮罐区的无组织废气, 主要是“大呼吸”和“小呼吸”过程产生的挥发性气体。“大呼吸” “小呼吸”过程指液体在容器与容器之间转移而发生气体的吸入或放出的现象。排出的气体多为饱和蒸汽, 一般出现在原料和产品入库或转移车间的过程中。“小呼吸”过程指由于外界温度或压力变化而导致气体的吸入或排出的现象, 排出的气体为相对饱和蒸汽。贮罐区排放的无组织废气, 其量与物料的理化性质、储罐的结构、气候条件以及填充频次等有关。一般情况下, “大呼吸”过程的排放量大于“小呼吸”的排放量。 在生产中, 物料从一个容器转移到另一个容器时, 会发生吸入或放出气体的现象。在化工生产中, 转移液体有机物料和溶剂时, 使用较多的是水环泵。水环泵是采用抽真空而形成容器内的负压进行吸料, 有机物料和溶剂容易挥发, 极易被带出而进入大气中, 均属无组织废气排放。同时, 当水环泵循环水中有机物量较高时, 在循环水池处会出现有机气体逸出。这种无组织废气排放量与物料使用量及循环水的更换频率有直接关系。 化工生产中, 常有合成、混合、过滤、压滤、离心、蒸馏、结晶、沉降、粉碎、烘干等工序, 都有可能发生有机物和溶剂挥发而逸散到空气中, 特别是在离心、烘干等工序, 极易间歇排放浓度较高的废气,不仅污染环境, 而且危害操作者。这方面的无组织废气排放量与工艺方法及设备形状有很大的关联。1.4.4机械设备、管道装置的泄漏 废气的泄漏与设备管道管件的材质、耐压等级及运行状况有关。在正常工况下, 无论设备管件多好, 随着运行时间的延长,设备零部件的腐蚀和磨损增加,因此物料泄漏是不可避免的。泄漏发生与生产中设备和管道管件的密封程度, 以及操作介质、温度、压力等相关。因此,可以通过降低静密封点泄漏率和保持设备较高完好率来减少该类废气的排放量。1.4.5 污水处理设施和废渣堆放场 化工企业一般都建有污水处理或预处理设施,产生废渣的还需设置废渣临时堆放场。污水处理设施在收集池和污泥处理工段会逸出恶臭,主要成分是硫化物, 如硫化氢、甲硫醇和氨氮, 恶臭物质的逸出量与污水量、污水水质、曝气方式、污泥处置以及日照、气温、风速等自然因素有关。化工废渣主要有滤渣、废催化剂等, 一般均掺杂着有机物, 在风吹和日晒下, 会缓慢释出有毒、有害气体。1.4.6 生产管理不善, 造成人为污染 化工生产中, 由于操作人员的责任心不强, 往往会发生泄漏性生产事故, 如造成工艺废气的短时大量无组织排放;或是将液体物流散到地面, 使地面遭到污染物的渗透, 日后释放出气体, 而且排放时间较长, 对操作人员造成直接危害3。 本文针对工业企业的无组织废气的特点及处理技术进行分析和研究,在资料分析的基础上,寻求不同的处理工艺特点,运用废气处理工艺,设计方案,优化设计参数和设计条件。经理论计算分析,处理后的气体达到国家排放标准。 2 无组织废气处理技术 工业生产中排放的废气成分复杂,容量比较大,因此对人类的健康和社会的发展带来影响,一般处理这些废气主要方法有吸收法、吸附法、催化氧化、燃烧法、生物法、冷凝法等。对于工艺蜡烛生产中含香料的无组织废气的排放的主要污染物来自挥发性溶剂以及反应过程产生的挥发性有机物质比如是酯类、醚类、醛类等有机工业废气。 因此采取的处理挥发性有机工业废气的方法来间接性处理那些无组织废气。2.1吸收法 吸收法是利用液体吸收液从气流中吸收气态VOCs的一种方法,常用于处理高湿度VOCs气流50%。该法的处理浓度范围为500ppm-800ppm,效率高达95%-98%,但投资较大、设计困难、应用较少,其常用方式有填料塔和喷淋塔两种。常用的吸收剂有柴油、煤油、664消泡剂、碳酸丙烯醛等。该法对处理大风量、常温、低温、低浓度含苯VOCs比较有效并且费用低。用柴油或碳酸丙烯醛作吸收剂处理喷漆尾气,用7-8块塔板数,即可达90%左右的吸收率,用20的水蒸气对柴油进行解吸,解吸率达85%。由于柴油本身易燃,且价格日益上涨。近年来,以水一柴油作为苯系物吸收液,对吸收剂的组成、数值、表面活性剂的选择和用量、吸收容量进行了大量实验,获得苯系物吸收率为80%左右的结果。常用吸收剂对苯系物的吸收过程的传质阻力主要在气膜和液膜内,其净化效果取决于气、液两相接触频率和面积,因此反应器的优化也是该技术研究的一个方向4。 吸附法是利用吸附剂孔状结构的巨大表面积对VOCs进行吸附的一种方法。它适宜处理成分单一、气流稳定、浓度为300ppm一800ppm的有机废气,主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和醛类,常用活性炭和大孔树脂作为吸附剂,是应用较为广泛的一种VOCs控制方法。该方法设备简单、处理量的范围较大,应用灵活,特别是活性炭吸附更是被广泛应用。但活性炭性能受水分含量的影响较大,被处理的VOCs气体湿度应在60%以下。同时,活性炭在达到饱和后需要进行再生,废炭的产生也可能出现二次污染问题。对吸附法的研究,主要集中在吸附剂方面。以前侧重于如何再生活性炭,以提高废旧活性炭的吸附能力,延长使用寿命,因此产生了诸如蒸汽再生、热空气再生、氮气再生等多种方法4。 燃烧法就是利用高温氧化将VOCs转化CO2和H2O的一种方法。VOCs气体进入燃烧室后,在足够高温度、过量空气、湍流的条件下完全燃烧,处理效率可达到95%。该方法原理简单,彻底破坏VOCs,同时可回收热能,是目前使用最普遍和最广泛的一种方法。据悉,在欧洲的燃烧设备占VOCs控制设各市场总份额的43%。但是该方法要求特定的运行条件,燃烧温度需达到700-1200,而在此温度条件下空气中的氮易被转化为NOx,形成二次污染物,同时燃烧也会产生一些有毒成分,需要作进一步的处理4。2.4催化氧化法 催化氧化和直接燃烧法作用原理基本类同,只是在反应器内需要安装蜂窝状或片状催化剂。由于使用了催化剂,它可以在较低的温度下运行,从而降低了辅助燃料消耗和运行费用。常用于处理低浓度的VOCs气体,对气体流量的适应范围较大。该法的处理率超过90%。最近,美国开发出氧化铬一氧化铝球型催化剂,可将加利福尼亚某空军基地含三氯乙烯TCE浓度达到1%-2%的VOCs气体焚烧掉,TCE的破坏率达97.5%。但催化剂在硫、硅等化学物质的作用下易发生中毒现象,造成活性降低4。 生物法是利用微生物在好氧条件下将有机物氧化为CO2和H2O,其反应过程和氧化法相似,但不是用热而是用生物去破坏VOCs。这是一种价廉、有效的处理方法,设备简单,常用于处理低浓度VOCs气体,但对温度、PH值、水分含量、气流速度等运行条件的要求比较严格。如果氧化不完全,可能产生比VOCs毒性更强的副产物。生物法常分为生物滤池、生物洗涤塔和生物滴滤池3种类型,生物法具有设备简单,运行维护费用低,无二次污染等优点,对处理低浓度,易降解的VOCs具有广阔的应用前景。但此方法对成分复杂的废气或难以降解的VOCs,去除效果较差4。 冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压的这一性质,采用降低温度、提高系统的压力或者既降低温度又提高压力的方法,使处于蒸气状态的污染物如(VOCs)冷凝并与废气分离。该方法特别适用于处理废气体积分数在10-2以上的有机蒸汽。冷凝法在理论上可达到很高的净化程度,但是当体积分数低于10-6时,须采取进一步的冷冻措施,使运行成本大大提高。所以冷凝法不适合处理低浓度的有机气体,而常作为其他方法净化高浓度废气的前处理,以降低有机负荷,回收有机物4。3 设计部分 废气中主要是些挥发性的化学物质包括醛、戊醇、己醇、苄醇、乙酸等;反应过程使用的溶剂包括甲苯、二甲苯、甲醇、丁酮等;反应过程产生的易挥发物质包括异丙醇、丁酸、HCl、二氧化碳等5。 根据现场调查的数据,将蜡烛生产的废气引至楼顶排放废气的总处理量约为5000 m3/h。3.1.3 设计标准室内空气质量标准污染物名称标准值依 据二氧化硫SO20.50 mg/m31hGB 3095-1996环境空气质量标准二氧化氮NO20.24 mg/m31 hGB 3095-1996环境空气质量标准一氧化碳CO10 mg/m31 hGB 3095-1996环境空气质量标准二氧化碳CO2室外浓度以上1260 mg/m38 hASHREA 62-1999氨NH30.20 mg/m31 h前苏联工业企业设计卫生标准(CH245-71)臭氧O30.1 6mg/m31 hGB 3095-1996环境空气质量标准甲醛HCHO0.10mg/m31h香港地区办公室及公共场所室内空气质量管理指南-2000苯C6H60.11mg /m31 h香港地区办公室及公共场所室内空气质量管理指南-2000甲苯0.20mg/m31h结合我国具体情况,等效采用前苏联工业企业设计卫生标准(CH245-71)中二甲苯的标准二甲苯0.20mg/m31h前苏联工业企业设计卫生标准(CH245-71)苯并a芘BaP1ng/m324 hWS/T182-1999室内空气中苯并a芘卫生标准可吸入颗粒物PM100.15 mg/m324 hGB/T17095-1997室内空气中可吸入颗粒物卫生标准;GB 3095-1996环境空气质量标准总挥发性有机物TVOC0.60 mg/m38 h香港地区办公室及公共场所室内空气质量管理指南-2000细菌2500 cfu/m3依据仪器定参照前苏联、我国公共场所卫生标准、我国人防工事空气中细菌卫生标准制定。 车间空气质量达到室内空气质量标准GB18883-2002要求,经处理后,废气排放达到大气污染物综合排放标准GB16297-1996规定的最高允许排放浓度6。本设计采用的工艺流程见图3-1:废气 图3-1 工艺流程图3.2.2流程说明步骤一:水吸收 有机废气进入水喷淋塔,吸收大部分的油脂,剩余废气通过除沫器除沫之后,进入吸附床净化。步骤二:活性碳吸附 废气进入吸附床,有机物被活性炭吸附净化后,由风机引出达标排放。活性碳采用抽屉式填装,便于快捷更换活性碳。步骤三:脱附 当活性炭吸附有机物达到一定的饱和度后,停止吸入有机废气。将饱和活性碳送入热空气进行脱附,将有机物自活性炭中脱出,脱附出的有机物通过燃烧炉直接燃烧;脱附工作完成后,再冷却至常温,活性炭恢复吸附活性,备下次吸附使用。 设气体缓冲罐使尾气均匀进入纤维活性炭吸附床。设两台吸附床,一台处于降温吸附过程,另一台处于加热脱附过程中,两台吸附床通过电动阀门自动转换作用。吸附过程启动设于固定炭层间的冷却器,以吸收吸附热、降低床层温度,尾气经吸附后,净化气体由排气风机进入烟囱排放。脱附过程,开启固定炭层间的加热器及循环风机,使系统全面加热,随着活性炭温度提高,VOC逐渐解析出来,循环气体中VOC 浓度也不断提高。吸附床排出的气体先经预冷却器降温,再经冷凝器使VOC 冷凝回收下来,之后气体经加热器升温回到吸附床加热解析活性炭,脱附过程不引入新风,脱附浓缩比较高7。3.2.3 工艺要点 1)吸附、脱附性能参数确定 目前活性炭产品中,以纤维活性炭性能最佳,蜂窝活性炭次之,而颗粒活性炭再次。本工艺采用纤维活性炭为吸附剂,由于吸附剂的吸附-脱附性能是确定本工艺的关键因素,而厂家提供的有关参数存在不详、失实问题。因此针对类似工况作纤维活性炭性能的实验室研究,结果见图7。 2吸附床设计 为获得理想的吸附和脱附效率,要求吸附床升温、降温速度快,床内空气、N2 残余量小,脱附循环气体VOC 浓度提升快。吸附床设多层吸附层,层与层之间设有冷却器及加热器,采用翼式板式金属换热器换热效率较高,可以迅速地升温或降温;换热器特制为模块状,体积小、重量轻,活性炭设筛网托架,金属耗量少,安装紧揍,吸附床内部剩余空间小,使脱附时VOC 浓度很快提升7。 3冷凝效率 为达到较高的冷凝回收率,除提高脱附气体VOC浓度即提升浓缩比 外,应选取较低的冷凝温度,以降低VOC 饱和蒸汽分压,提高回收率。本工艺控制冷凝温度为- 5,甲苯回收率90 % ,THF 回收率85 %。为减少冷冻水用量、降低运行成本,设两级冷却、冷凝,先用循环冷却水使脱附气体冷却至40 以下, 再用- 5 -10的冷冻水使气体降温至- 5 ,大部分VOC 得以冷凝回收7。3.2.4 主要设计参数 1废气的总处理量 设计废气处理能力为5000 m3/h 2管道设计 系统内气体的平均温度为20,管道的粗糙度K0.15mm,气体含尘浓度为10g/m3。 3)压力损失 压力损失为981pa,集气罩局部压力损失系数为10.12,20.19。 4)风机 排风量Qv18877m3/h,P02030.9 pa,电机功率 Ne15kW。 5相关数值说明 吸附装置台数2 台 型号CFG-X250 尺寸(长高宽)? 300025003400mm 吸附层数1层 吸附层厚600 mm 空层过气面积7.5 m2 车间废气抽排系统四组 风机台数9 台 风机型号4-72No:10C 电动机型号:Y132M-4 由于工艺蜡烛生产中所产生的气体是含香料的无组织废气,考虑到整个蜡烛生产厂的规模现先设计的总废气量是5000 m3/h8。 1)吸附剂的选择,微溶于水。可选用活性炭做吸附剂进行吸附,采用水蒸气置换脱附,脱附气冷凝后沉降分离回收四氯化碳。根据市场供应情况,选用粒状活性炭作吸附剂,其直径为3mm,堆积密度300600kg/m3,孔隙率0.330.439。 2)吸附器参数设计 选定在常温下进行吸附,维持进入吸附床的气体在20以下,压力为1.013105pa。根据经验选取空床流速为20m/min9。 将穿透点浓度定为50mg/m3。以含四氯化碳5g/m3的气流在上述条件下进行动态吸附试验,测定不同床层高度下的穿透时间,得以以下实验数据 表3-1 不同床层高度下的穿透时间穿透时间109231310462550651 根据实验上表的实验数据可得到的直线的斜率是K,截距是0得 根据该厂生产情况,考虑每周脱附一次,床层每周吸附6天,每天按8h计,累计吸附时间为48h。床层高度应为: 取L1.4m。 采用立式圆柱床进行吸附,其直径为:取D2m所需吸附剂质量: 考虑装填损失,取损失率为10%,则每次新装填吸附剂时需准备活性碳550730kg。 计算气体流过床层的压力损失:已知L1.4m,孔隙率0.330.43,取平均值为0.38,Dp0.003m;2010-5pa.s。则实际空床气速为: 即压力损失为3441Pa。 (1)摩擦压力损失 根据流体力学的原理,气体流经断面不变的直管时,摩擦压力损失可按照下式计算10 据qV5000m3/h,v16m/s,查“计算表”得d1320mm,/d0.0562,实际流速v117.1m/s,动压为182Pa。则摩擦压力损失为管段:各管件局部压力损失系数(查手册)为:集气罩1:管段:根据Qv.38070m3/h,v16m/s,查“计算表”得d3420mm, /d0.0403,实际流速V316.2m/s,动压为161.5pa。则摩擦压力损失为10局部压力损失为合流三通对应总管动压的压力损失,其局部压力损失系数则局部压力损失: 管段:气体流量同管段,即qv,4qv,38070m3/h,选择管径d4420mm, /d0.0403,实际流速V316.2m/s,动压为161.5pa。则摩擦压力损失:该管段有90弯头(R/d1.5)两个,由手册查的则局部压力损失:2除尘系统总压力损失: 图3-3 废气处理系统管道布置 选择通风机的计算风量:qv,0qv1+k15000 选择通风机的计算风压:P0 根据上述风量和风压,在通风机样本上选择4-72No:10C通风机,当转数n1250r/min时,qv8906m3/h时,p2060pa,配套电动机为15kw,基本满足要求11。 废气处理厂包括生产性的处理构筑物、吸附床、冷凝器、预冷却器、鼓风机房、实验室等建筑物,以及辅助性的修理间、仓库、办公室、值班室等。在厂区内还有道路系统、室内外照明系统和美化的绿化设施,根据流程、地质条件,进行平面布置。 根据处理厂的规模大小,采用1:1000的比例尺的地形图绘制总平面图。管道布置单独绘制。 处理站构(建)筑物的布置应紧凑,节约用地和便于管理。 回收槽的选择应考虑减少占地,利于构(建)筑物之间的协调;构(建)筑物单体数量除按计算要求确定外,亦应有利于相互间的协调和总图的协调; 构(建)筑物的布置除按工艺流程和废气进出方向布置外,还应考虑与外界交通,气象,人居环境和发展规划的协调,做好功能划分和局部利用。 经常有人工作、活动的构筑物,如综合楼等,应尽量布置在夏季主导风向的上风向一方。 吸附床在处理厂区内妥善布置有利于安全和管理。 构(建)筑物之间的间距应按交通,管道敷设,基础施工和运行管理需要考虑。一般采用5-10m。 做好建筑,道路,绿地与工艺构筑物的协调,做到即使生产运行安全方便,又使站区环境美观,向外界展现优美的形象。 变电所应设在耗电量大的构筑物附近,如鼓风机房、电机房等。高压线应避免在厂内架空敷设。 废气处理站的辅助构筑物可根据需要设置,但应尽量集中,以便于管理。只有当废气处理站规模较大,或远离厂区时,则需配置应有的生活设施,而当废气处理站在厂区或距离较近时,应尽量减少辅助构筑物。 各处理构筑物的连接关系应自成体系,保证其独立运行,在某个构筑物因故停止运行时,不致于影响其他构筑物的正常运行。 在布置总图的时候,应考虑安装充分的绿化地带。3.4.2 附属建筑物及其尺寸 蜡烛生产厂的附属建筑物有办公室、化验室、员工宿舍、仓库、机修车间、值班室、警卫室等房屋。其规模和取舍按蜡烛生产厂的规模和需要而定。 附属建筑物根据平面布置原则进行布置,充分展现站区的美观。 其尺寸如下表附属建筑物及其尺寸。表3-2 附属建筑物及其尺寸项目面 积m2项目面 积m2机修间105活动中心2012配电间105传达室64仓库2012冷凝池56综合办公楼3724鼓风机房1510车库490吸附床3 1吸附设备 吸附设备按照吸附剂在吸附器中的工作状态可分为固定床吸附器、移动床吸附器及流化床吸附器。划分吸附器类型主要依据是气体通过吸附器的速度,即穿床速度。当气体穿床速度低于吸附剂的悬浮速度时,吸附剂颗粒处于基本静止状态,则吸附器属于固定床;当气体穿床速度大致等于吸附剂颗粒的悬浮速度时,吸附剂颗粒处于上下沸腾状态,并在一定的空间内运动,则吸附器属于流化床;当气体穿床速度远远超过悬浮速度时,吸附剂颗粒被气流输送出吸附器,则吸附器属于移动床12。 本工艺吸附床设计两个尺寸是1015m2 2管道系统布置及部件 管道系统布置主要包括系统的划分、管网配置和管道布置等内容。 1系统划分:系统划分应充分考虑管道输送气体(粉尘)的性质、操作制度、相互距离、回收处理等因素,以确保管道系统的正常运转。符合以下条件可以合为一个管道系统: 污染物性质相同,生产设备同时运转,便于污染物统一集中回收处理的场合。 污染物性质不同,生产设备同时运转,但允许不同污染物混合或污染物无回收价值的场合。 尽可能将同一生产工序中同时操作的污染设备排风点合为一个系统。 2管网配置:管网配置的一个重要的问题就是实现各支管间的压力平衡,以保证各吸气点达到设计风量,实现控制污染物扩散的效果。为保证多分支管系统管网中各支管间压力平衡,常用干管配管方式、个别配管方式、环状配管方式。 3管道布置:管道布置应从系统总体布局出发,既要考虑系统的技术经济合理性,又要与总图、工艺、土建等有关专业密切配合,统一规划,力求 简单、紧凑,缩短管线,减少占地和空间,节省投资,不影响工艺操作、调节和维修。 3冷凝器 两种最通用的冷凝方法是表面冷凝和接触冷凝。表面冷凝常用的设备是壳管式热交换器。典型情况下,冷凝剂通过管子流动,而蒸汽在管子外壳冷凝,被冷凝的蒸汽在冷却管上形成液层后被排到收集槽进行贮存或处理。有接触冷凝和表面冷凝。这里设计的冷凝池尺寸是1010m2 13 4其他附属构筑物 综合楼 废水处理站综合楼综合了办公室、化验室、生产管理室、中央控制室等。采用3724?。 配电间、机修间 配电间和机修间采用105?。 仓库 仓库采用106?。 活动中心 活动中心采用2012?。 车库 车库采用490?。3.5.1 投资估算 1)投资估算表表3-3工程投资预算一览表序号名称单位数量单价(万元)总价(万元)6电控套7排气筒8排气筒 9排气筒 2)土建 机电间,配电间,办公室,车库,传达室等附属构筑物需厂方自理,总计316.89万元。 3)废气处理技术服务费 (1)设计费? 5.9 万元 (2)调试费? 0.5 万元 (3)小计 6.4 万元 4)税金 (1+2+3) 5)工程总投资 (1+2+3+4)480.63万元 6)技术经济指标电耗序号主要动力设备名称装机容量kw使用容量kw使用时间h/d电?耗kwh/d1离心通风机555563302离心通风机22522513503离心通风机90905404有机废气净化器20201205合计39039062340 7)人员编制 废气处理设施连续运作,操作管理简单,不需要专门的操作人员,将其操作规程列入生产车间操作程序,由员工兼职看管即可14。一、运行费用表序号名称单价计算方法费用1电费0.70元/度2340度/天0.7元/度1638元/天2人工费30元/人30元/人?天总计1698元/天 1、主设备(风机、废气净化器)一年内保修,保修期外收取成本费; 2、本方案只作参考,设计参数如有更改,方案应作相应更改; 3、为了保证系统的正常使用,请保持日常的维护; 4、因该工程的特殊性,需做好系统的防火和雷电等安全工作; 5、本案不包括废气处理工艺和设备配置; 6、本案废气处理设备的处理量,只保证生产设备正常使用所排放的废气量,超量排放不在设计范围15。4 结论对于含香料的无组织废气的净化处理,无论是广泛采用的传统处理方法,还是新开发的处理技术,由于其适用范围、去除性能、投资运行费用等多方面因素,皆制约了单元处理技术的应用16。处理像蜡烛生产厂中排放的无组织废气途中采取的是喷淋-吸附-脱附-冷凝处理工艺达到提高去除效率,降低投资运行费用,减少二次污染的目的。使处理的结果车间空气质量达到室内空气质量标准GB18883-2002要求,经处理后,废气排放达到大气污染物综合排放标准GB16297-1996规定的最高允许排放浓度。设气体缓冲罐使尾气均匀进入纤维活性炭吸附床。设两台吸附床,一台处于降温吸附过程,另一台处于加热脱附过程中,两台吸附床通过电动阀门自动转换作用17。吸附过程启动设于固定炭层间的冷却器,以吸收吸附热、降低床层温度,尾气经吸附后,净化气体由排气风机进入烟囱排放。脱附过程,开启固定炭层间的加热器及循环风机,使系统全面加热,随着活性炭温度提高,VOC逐渐解析出来,循环气体中VOC 浓度也不断提高。吸附床排出的气体先经预冷却器降温,再经冷凝器使VOC 冷凝回收下来,之后气体经加热器升温回到吸附床加热解析活性炭,脱附过程不引入新风,脱附浓缩比较高。蜡烛生产中排放的废气中含有一部分的挥发性的有机气体18,所以在本次设计中主要以去除工艺生产中排放的尾气和车间内的废气为主,达到排放标准和大气污染环境排放标准。喷淋-吸附-脱附-冷凝处理,工艺简单,运行成本相对较低,所以将之设计运用到废气处理中19。 参考文献1 李春瑛.大气污染及计量对大气污染治理所起的作用J.中国计量,20102:33-34.2 杨旭.工业废气无组织排放污染的监测和评价方法J,2000.320:30-383曹磊. 化工企业无组织排放废气的危害与防治J.污染防治技术,2006.19(5)50-59.4依成武,刘洋,马丽等.有机废气的危害及治理技术安徽农业科学J.2009.371 351-3525汪涵,郭桂悦,周玉莹等.挥发性有机废气治理技术的现状与进展J.化工进展,2009,2810:1833-18416?马红荣,工业生产厂房内废气的排放和处理J.工艺与装备,2005:57-717陈定盛,岑超平,方平等.活性污泥法处理甲苯废气吸收液的研究J.环境科学与技术,2009,3212:142-145.8曾祥诚,有机废气处理方法探讨,科技创新导报J.2009,371:351-52.9杨豪,李彦旭,卢姿,生物法处理挥发性有机废气VOCs的研究J.广东化工,2009,368:125-129.10郝吉明,马广大,王书肖.大气污染控制工程第三版M.北京:高等教育出版社,2010,1:341-35012 齐慧敏 刘忠生 林大泉.废气处理工艺流程选择及其应用J.石油化工环境保护,2005.281 28-30.13 唐运雪.有机废气处理技术及前景的展望J.2005.21.31-35.14刘卫红,香料厂废气治理全过程控制研究J,浙江化学,2007 38(7)23-25.15杨慎文,袁健,马兆丽,张华俊,用生物法技术处理废气的探讨环境科学导刊.2009,29:64-66.16吴康跃,陈根良,陈杰等,农药厂废气污染综合治理系统设计与应用J.环境污染与防治,2009,3110:97-104.17?Daniel?Q.?Tong,?Nicholas?Z.?Muller,?Denise?L,/.egrated?Assessment?of?the?Spatial?Variability?of?Ozone?Impacts?from?Emissions?of?Nitrogen?Oxides.?Environ.?Sci.?Technol.,?2006,405:1395-140018?Anne?Munch?Christensen,?Fumiyuki?Nakajima,?Anders?Baun.?Toxicity?of?Water?and?Sediment?in?a?Small?Urban?RiverStore?Vejlea,?Denmark.?Environmental?Pollution,?2006,?144:?621-62519 刘祖文, 陈玉平. 抛光车间废气处理系统的改造设计J.2002.234 44-47.文献综述生产工艺无组织废气处理技术综述 当前,我国大气污染状况十分严重,主要呈现为煤烟型污染特征。城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标;二氧化硫污染保持在较高水平;机动车尾气污染物排放总量迅速增加;氮氧化物污染呈加重趋势【1】;“十一五”以来,长江三角地区的大气污染由煤烟型转换成复合型污染,其中工业企业的无组织废气的排放未得到有效控制,是造成环境空气质量不断恶化的原因之一,无组织废气主要来源于化工生产中常有蒸馏冷凝、离心、结晶、烘干等工序,都有可能发生有机物和溶剂挥发产生无组织废气的情况,特别是在离心、烘干等工序,一般排放浓度较高,这方面的无组织废气排放量与工艺方法和设备形状有很大关系。无组织废气排放的特点是污染源分散,排放高度低,排放量不大,污染物没经充分扩散稀释就进入地面呼吸带。但不大的排放量,也会在排放点附近形成高出标准允许排放的污染区,故无组织排放引起的污染问题越来越严重。因此应重视无组织废气监测【2】。近年来,虽然我国大气污染防治工作取得了很大的成效,但由于各种原因,我国大气环境面临的形势仍然非常严峻。大气环境是人类赖以生存的可贵资源,大气环境资源的破坏是一种不可逆的过程,恢复良好的大气环境质量要比采取措施从根本上防治大气污染付出更多的经济代价。为了保护我们周围的大气环境不被破坏,为了实现经济效益和环境效益的双赢,采用合理有效的处理工艺对对无组织废气进行处理对环保工作有很大的意义【3】。二、主题部分 工业生产中排放的废气成分复杂,容量比较大,因此对人类的健康和社会的发展带来影响,一般处理这些废气主要方法有吸收法、吸附法、催化氧化、燃烧法、及生物法等【4】。而来自于贮罐区,生产车间,污水处理设施和废渣堆放场以及人为造成的污染的一些无组织废气处理方法不能单一使用吸收法、吸附法、催化氧化、燃烧法、及生物法,而是根据无组织气体的组成,假如废气的组成比较单一,那可以由吸附、催化氧化、燃烧、吸收等工艺单元中选择其一作为处理方法即可。但是,许多废气中含有一种以上污染物,且污染物性质复杂、浓度高、处理要求严,此时,采用两种处理方法相结合的方法来处理,由于含香料的无组织气体由于含有大量的酯类、醚类、醛类等有机工业废气,因此采用的方法必须根据不同区的废气类型采取相应的措施,一般含香料的无组织废气有装置区,罐区,污水处理装置的无组织废气,对于装置区的无组织废气再其投料方式,物料转移方式,设备要求及自动控制方面采取相应的措施;对于罐区的无组织废气在运输方面,管道内补充氮气为了避免罐内液体位升降所产生的废气排放;对于污水处理装置的无组织废气通过生物处理系统处理,高空排放【5】。1.1吸收法 吸收法是利用液体吸收液从气流中吸收气态VOCs的一种方法,常用于处理高湿度VOCs气流50%。该法的处理浓度范围为500ppm-800ppm,效率高达95%-98%,但投资较大、设计困难、应用较少,其常用方式有填料塔和喷淋塔两种。常用的吸收剂有柴油、煤油、664消泡剂、碳酸丙烯醛等。该法对处理大风量、常温、低温、低浓度含苯VOCs比较有效并且费用低。用柴油或碳酸丙烯醛作吸收剂处理喷漆尾气,用7-8块塔板数,即可达90%左右的吸收率,用20的水蒸气对柴油进行解吸,解吸率达85%。由于柴油本身易燃,且价格日益上涨。近年来,以水一柴油作为苯系物吸收液,对吸收剂的组成、数值、表面活性剂的选择和用量、吸收容量进行了大量实验,获得苯系物吸收率为80%左右的结果。常用吸收剂对苯系物的吸收过程的传质阻力主要在气膜和液膜内,其净化效果取决于气、液两相接触频率和面积,因此反应器的优化也是该技术研究的一个方向6。 吸附法是利用吸附剂孔状结构的巨大表面积对VOCs进行吸附的一种方法。它适宜处理成分单一、气流稳定、浓度为300ppm一800ppm的有机废气,主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和醛类,常用活性炭和大孔树脂作为吸附剂,是应用较为广泛的一种VOCs控制方法。该方法设备简单、处理量的范围较大,应用灵活,特别是活性炭吸附更是被广泛应用。但活性炭性能受水分含量的影响较大,被处理的VOCs气体湿度应在60%以下。同时,活性炭在达到饱和后需要进行再生,废炭的产生也可能出现二次污染问题。对吸附法的研究,主要集中在吸附剂方面。以前侧重于如何再生活性炭,以提高废旧活性炭的吸附能力,延长使用寿命,因此产生了诸如蒸汽再生、热空气再生、氮气再生等多种方法6。 燃烧法就是利用高温氧化将VOCs转化为co2和H2o的一种方法。VOCs气体进入燃烧室后,在足够高温度、过量空气、湍流的条件下完全燃烧,处理效率可达到95%。该方法原理简单,彻底破坏VOCs,同时可回收热能,是目前使用最普遍和最广泛的一种方法。据悉,在欧洲的燃烧设备占VOCs控制设各市场总份额的43%。但是该方法要求特定的运行条件,燃烧温度需达到70-1200,而在此温度条件下空气中的氮易被转化为NOx,形成二次污染物,同时燃烧也会产生一些有毒成分,需要作进一步的处理【7】。
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