第一章

1.1設(shè)計(jì)依據(jù)概述

1）《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16297-1996；

2）《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50019-2003；

3）《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978—1996；

4）《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（2006年版）GB500014—2006；

5）《環(huán)境污染事故應(yīng)急預(yù)案編制技術(shù)指南》（征求意見稿）；

6）《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016—2006；

7）相關(guān)環(huán)境保護(hù)法律、法規(guī)和規(guī)章；

1.2設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)凈化效率大于95%

1）工藝成熟、設(shè)備先進(jìn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠；

2）管理、運(yùn)行、維護(hù)方便，自動化程度高，避免二次污染；

3）盡可能做到投資少，處理成本低；

4）處理系統(tǒng)因地制宜，合理布局、平面布置緊湊；

5）根據(jù)環(huán)保要求，保證該項(xiàng)目處理廢氣排放達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.3工程范圍

1）設(shè)計(jì)范圍：廢氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括從各廢氣源至排放口之間的廢氣處理設(shè)施（工藝、設(shè)備、電氣、自控等）的工程方案設(shè)計(jì)。

2）供貨范圍：提供包括一整套廢氣收集、輸送、處理，包括管道、配套離心風(fēng)機(jī)、噴淋泵、噴淋塔、處理裝置及相關(guān)的儀表設(shè)備、就地控制柜各設(shè)備之間的風(fēng)管正常運(yùn)行所需的所有附件、緊固件、支撐件、備品備件等。

3）安裝范圍：包括廢氣處理設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵、電氣儀表等設(shè)備安裝。

4）調(diào)試、檢驗(yàn)及試運(yùn)行：調(diào)試包括除臭系統(tǒng)設(shè)備的單機(jī)調(diào)試及系統(tǒng)功能調(diào)試；系統(tǒng)調(diào)試完畢配合業(yè)主做好效果檢驗(yàn)。

第二章

2.1設(shè)計(jì)風(fēng)量廢氣情況及排放標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)業(yè)主所提供的資料，本項(xiàng)目的廢氣來源為車間噴漆生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的揮發(fā)性廢氣以及粉塵。根據(jù)業(yè)主提供的流量為25000m3/h。

2.2污染物性質(zhì)濃度分析

根據(jù)同類工程提供的資料，本工程廢氣組分主要為甲苯二異氰酸酯、粉塵、二甲苯、甲苯、丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、三氯乙烯、苯、丙酮、環(huán)己酮、乙醚等。

例舉部分污染物物化性質(zhì)和環(huán)境數(shù)據(jù)如下：

醇：外觀為無色液體。沸點(diǎn)64.7℃，熔點(diǎn)-97.8℃，蒸氣壓92mmHg/20℃，蒸氣127mmHg/25℃，相對密度0.8100/0℃/4℃，蒸氣相對密度1.11，辛醇/水分配系數(shù)log Kow=-0.77，與水，乙醇，醚，苯及多數(shù)有機(jī)溶劑及酮等互溶。嗅閾值141ppm。爆炸極限6.0～36%，自燃點(diǎn)464℃，閃點(diǎn)12℃，

閉杯。

慢性反復(fù)接觸甲醇蒸氣會導(dǎo)致結(jié)膜炎，頭痛，眼花，失眠，視覺模糊，失明。類似乙醇的中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制。代謝可形成甲酸而引起酸毒癥。嚴(yán)重時(shí)可因呼吸停止而死亡。約4mL甲醇可導(dǎo)致失明，致死量約80～150mL。爆炸極限2.2～9%，閃點(diǎn)7.2℃開杯，自燃點(diǎn)427℃。

醚：外觀為無色透明液體。沸點(diǎn)40~80℃，熔點(diǎn)-73℃，蒸氣壓7.05 mmHg/25℃，相對密度0.64~0.66/20℃/4℃，易揮發(fā)，易溶于水，溶于無水乙醇、苯、氯仿、油類等多數(shù)有機(jī)溶劑。易燃易爆，與氧化劑可強(qiáng)烈反應(yīng)。主要用作溶劑。

其蒸氣或霧對眼睛、粘膜和呼吸道有刺激性。中毒表現(xiàn)可有燒灼感、咳嗽、喘息、喉炎、氣短、頭痛、惡心和嘔吐。少量吸入可以致人昏迷，大量吸入可致人死亡。

丙酮：外觀為無色液體。熔點(diǎn)-94.6℃，沸點(diǎn)56.48℃，蒸氣相對密度:2.0,蒸氣壓:231 mmHg/25℃,400 mmHg/39.5℃,溶于苯，與水，醇，二甲基甲酰胺，醚，氯仿及多數(shù)油互溶。相對密度0.79(水=1)，蒸汽密度2.00(空氣＝1)，嗅閾值：水中20 mg/L(或20 ppm,W/V);空氣中13 uL/L(或13 ppm,V/V)，辛醇/水分配系數(shù)Log Kow=-0.2。閃點(diǎn)－4℃，自燃點(diǎn)465℃，爆炸極限2.5～12.8%。

甲苯：外觀為無色液體。沸點(diǎn)110.6℃，熔點(diǎn)-94.9℃，蒸氣壓28.4 mmHg/25℃，相對密度0.8636/20℃/4℃，辛醇/水分配系數(shù)log Kow=2.73，與醇，氯仿，醚，丙酮，冰醋酸等有機(jī)溶劑互溶，水中溶解度526 mg/L/25℃，蒸氣密度3.1，嗅閾值2.14ppm。閃點(diǎn)4℃閉杯，自燃點(diǎn)480℃，爆炸極限1.27～7%。

毒性小于苯，但刺激作用較強(qiáng)。接觸甲苯會引起紅血球計(jì)數(shù)減少，血紅素，平均血球體積，平均血球血色素增高，還有報(bào)導(dǎo)可以引起白血球減少癥，嗜中性白血球減少癥，對皮膚具有脫脂作用，使皮膚干燥，皸烈及二次感染。高濃度的吸入可以導(dǎo)致心律不齊及心肌受損而導(dǎo)致突然死亡。長期吸入而引起腦中毒，對眼睛也有刺激?？梢砸鸫x性酸中毒。對肝，腎及神經(jīng)系統(tǒng)均有影響。

可以引起呼吸道，眼睛刺激，吸入蒸氣可經(jīng)引起睡意，頭昏，長期及反復(fù)接觸可以引起皮膚干燥并引起刺激，對中樞神經(jīng)有抑制作用。

2.3污染物濃度分析

經(jīng)與同類工廠類比分析和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其具體濃度見下表2-3，以該濃度作為本次工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。

表2-3

污染物

醇

醚

丙酮

非甲烷總烴廢氣主要污染物及濃度平均濃度400 300 300 1200單位mg/m3設(shè)計(jì)最高濃度800 500 500 3000

2.4排放標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)要求，在正常工況及常規(guī)氣象條件下，處理后廢氣排放濃度達(dá)到《大氣染污綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）中的新建二級排放標(biāo)準(zhǔn)，具體詳見表2。

表2《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)

最高允許排放速率（kg/h）

排氣筒高度（m）

非甲烷總烴

污染物最高允許濃度（mg/m）3二級10 120 15

第三章工藝原理及流程

根據(jù)業(yè)主和環(huán)保相關(guān)部門的要求，同時(shí)考慮設(shè)備大小及投資，選用“水膜除塵吸收+光解臭氧氧化+水洗”處理工藝。水膜除塵吸收法是目前效率最高運(yùn)行成本最低的除塵工藝之一。光解氧化除臭設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，安全性好，氧化效率高，對于該工藝具有反應(yīng)速度快、效率高的特點(diǎn)，末端水噴淋清洗能夠?qū)崿F(xiàn)多種高能，徹底解決前2道工藝沒有完全解決的問題，同時(shí)防止光解臭氧的二次污染。

3.1光催化氧化工藝原理

應(yīng)用于工業(yè)的紫外線波長154nm-254nm，波長越短能量越大，254nm以下波長的紫外線能夠裂解O2，產(chǎn)生O3，大于254nm波長基本不能裂解O2，由于154nm-185nm的波長相對比較短所以“殺傷”的空間范圍也較小。185nm-254nm而盡管波長較長但是殺傷空間范圍相對較大。

光催化氧化除臭設(shè)備，采用德國賀利氏進(jìn)口紫外線燈，產(chǎn)生高強(qiáng)紫外線，其中154nm-185nm波長在系列光譜中使占比例高達(dá)14%，紫外線劑量大于45mw/cm2，光子能量大于1000kJ/mol，是當(dāng)前工業(yè)UV/O3紫外燈中劑量和能量最大的紫外線，迅速氧化鍵能小于380kJ/mol的污染物，紫外線光解氧氣產(chǎn)生臭氧，臭氧濃度按照1.8Kg/h配置，設(shè)計(jì)臭氧濃度200mg/m3，臭氧能快速氧化金屬性較強(qiáng)的污染物，臭氧量可根據(jù)污染物的濃度以及后續(xù)反應(yīng)時(shí)間設(shè)定。

同時(shí)催化光譜比例高達(dá)95%，蜂窩型催化劑載體，蜂窩型載體表面積大，可成膜催化劑劑量能按1000m3/h廢氣1KG催化劑裝配。本催化突出催化光源強(qiáng)，催化劑裝載量大，設(shè)計(jì)活性離子濃度12萬次/cm3。

廢氣的光解催化氧化機(jī)理包括兩個(gè)過程：一是在產(chǎn)生高能離子群體的過程中，一定數(shù)量的有害氣體分子受高能作用，本身分解成單質(zhì)或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。二是含有大量高能粒子和高活性的自由基的離子群體，與大分子氣體（如苯、甲苯等）作用，打開了其分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，轉(zhuǎn)化為無害的小分子物質(zhì)。新生態(tài)的氧離子具有很強(qiáng)的氧化性，它能有效的氧化分解不受負(fù)離子作用控制的有機(jī)物。和廢氣反應(yīng)后多余的氧離子（正），能與氧離子（負(fù)）很快結(jié)合成中性氧，因而不會更多地對設(shè)備及環(huán)境造成不利影響。

3.2工藝流程

本工程廢氣治理系統(tǒng)工藝流程框圖如圖1所示。

達(dá)標(biāo)排放

排氣筒

廢氣收集后送入吸收裝置光解臭氧

氧化裝置風(fēng)機(jī)水洗裝置

圖1廢氣治理工藝流程框圖

廢氣經(jīng)收集系統(tǒng)收集后，由管道輸送至廢氣處理系統(tǒng)，先經(jīng)前端的化學(xué)吸收塔，在堿液噴淋下，氣廢氣與自上而下噴淋液充分接觸，去其中大部分酸性污染物和部分可溶的污染物。由風(fēng)機(jī)引入光催化氧化裝置，在裝置內(nèi)廢氣中含鍵能較低的污染物直接被氧化成CO2和H2O等低分子化合物，并與產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性物質(zhì)臭氧在裝置內(nèi)紫外線催化下，廢氣中難處理的污染物大分子（如苯、甲苯、苯胺等）迅速被裂解、氧化，降解成低分子化合物、水和二氧化碳。部分未反應(yīng)的臭氧及微量臭氧氧化后的有機(jī)小分子在最后的水洗塔中被洗滌下來，實(shí)現(xiàn)氣體達(dá)標(biāo)排放。

一定時(shí)間后，化學(xué)吸收塔的循環(huán)液吸收了大量污染物后，吸收效果變差，則將循環(huán)液進(jìn)行更換即可，廢液排入廠區(qū)的污水處理系統(tǒng)。燈管的壽命在10000小時(shí)以上。

第四章廢氣處理工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)業(yè)主的技術(shù)要求，本工程設(shè)計(jì)采用1套“水膜吸收+光催化氧化+水洗”處理工藝，各系統(tǒng)系統(tǒng)主要由廢氣收集系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、處理系統(tǒng)等組成，收集及輸送系統(tǒng)包括廢氣收集口、輸送管路和引風(fēng)機(jī)；廢氣處理系統(tǒng)主要包括化學(xué)吸收塔、光催化氧化裝置、噴淋系統(tǒng)等組成。

4.1廢氣收集及輸送系統(tǒng)

廢氣收集輸送系統(tǒng)主要包括廢氣收集口、輸送管路和引風(fēng)機(jī)。

（1）廢氣收集口

各反應(yīng)釜、儲罐、冷凝器等處于正壓運(yùn)行的設(shè)備，廢氣管路可直接與放空管路采用法蘭對接，中間用塑料球閥或蝶閥控制開閉，在使用才進(jìn)行開啟；若各反應(yīng)釜、儲罐、真空罐、冷凝器等處于負(fù)壓運(yùn)行狀態(tài)，需在放空管路上設(shè)置倒漏斗形收集口，以防止廢氣竄入其他罐中，產(chǎn)生影響，同時(shí)在倒漏斗形收集口上部設(shè)置塑料球閥或蝶閥控制開啟。離心間廢氣收集口直接設(shè)置于離心機(jī)上部，中間用塑料蝶閥控制開度，根據(jù)使用情況調(diào)節(jié)吸風(fēng)量。

根據(jù)現(xiàn)場情況，考慮施工空間、美觀等等因素，設(shè)置管架管托。

（3）引風(fēng)機(jī)

1）風(fēng)機(jī)選型

引風(fēng)機(jī)根據(jù)氣量和管路、處理設(shè)施等全系統(tǒng)的壓損情況選型。

a）系統(tǒng)壓損計(jì)算系統(tǒng)壓損包括管道、處理裝置及風(fēng)機(jī)本身等部分。

管道壓損：

包括管路壓損、局部壓損；根據(jù)業(yè)主提供的資料和相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，管路壓損≤200Pa。

廢氣處理裝置壓損包括：

①吸收塔壓損≤1400Pa；

②光催化氧化裝置壓損≤100Pa；水洗裝置壓損≤400Pa。

風(fēng)機(jī)本身壓損小于50Pa，排氣筒壓損小于50Pa。

系統(tǒng)壓力損失為△P=200+1400+100+400+50=2100Pa，

預(yù)留高于系統(tǒng)壓降10%的裕量，則風(fēng)壓選擇為：1750Pa。

b）風(fēng)機(jī)選型

依據(jù)上述計(jì)算及本項(xiàng)目廢氣的成分、溫度、濕度等情況，選用臺灣頂裕生產(chǎn)的TF型風(fēng)機(jī)，根據(jù)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量/風(fēng)壓曲線圖，對風(fēng)機(jī)選用相應(yīng)型號如下。

車間風(fēng)機(jī)型號：TF-181B，風(fēng)量25000m3/h，全壓1750Pa，功率17.5kW，共1臺。

2）風(fēng)機(jī)性能

①風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量是在1atm，20℃，相對濕度65%的條件下的風(fēng)量，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其絕對效率≥90%。

②風(fēng)機(jī)為離心風(fēng)機(jī)，外殼、葉輪等主要部件采用耐酸堿和有機(jī)物腐蝕的Vinylester樹脂（玻璃鋼）制作，機(jī)座為SS41材質(zhì)，采用環(huán)氧樹脂（EPOXY）防腐。

③為避免產(chǎn)生應(yīng)力和增加強(qiáng)度，風(fēng)機(jī)外殼采用一體成型法制作。為避免泄漏，外殼與入口鐘的裝配螺絲采用預(yù)注法。入口鐘為喇叭型漸縮在漸擴(kuò)設(shè)計(jì)，并與葉輪形成平順的銜接，形成了較佳的流線型，且為線性疊合，避免了酸堿結(jié)晶附著產(chǎn)生干涉破壞。

④風(fēng)機(jī)配有專用的進(jìn)出口柔性補(bǔ)償器和彈簧避震器。柔性補(bǔ)償器主體材料為纖維織物，可補(bǔ)償軸向、橫向、角向，耐腐蝕、耐高溫、具有吸聲、隔震動傳遞的功能，能有效減少風(fēng)機(jī)的噪聲和震動。風(fēng)機(jī)噪音（包括電動機(jī)在內(nèi)）低于80dB（A），機(jī)組震動符合ISO2372規(guī)范之4.5級，隔振效率≥80%。

⑤風(fēng)機(jī)葉輪的動平衡精度符合ISO1940規(guī)范之G2.5級，且能24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。

⑥電機(jī)采用二級節(jié)能防爆電機(jī)，防護(hù)等級IP65，電源為3相、4P、380V、50Hz，絕緣等級F級，溫升等級B級。

⑦風(fēng)機(jī)組裝通過美國AMCA空氣動力學(xué)認(rèn)證，具有運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低、性能優(yōu)越等特點(diǎn)。

⑧使用壽命大于10年。電機(jī)防爆。

4.2吸收塔

（1）裝置設(shè)計(jì)參數(shù)

化學(xué)吸收塔及水洗塔各具體設(shè)計(jì)參數(shù)見表4-1.

表4-1

設(shè)計(jì)參數(shù)

外形尺寸

材

壁質(zhì)厚化學(xué)吸收塔、水洗塔設(shè)計(jì)參數(shù)水洗塔Φ2.2×6m FRP 14mm

400Pa

0.8m堿液吸收塔Φ1.8×9.5m FRP 20mm 1400Pa 1.0m最大壓損填料層高度

停留時(shí)間

空塔氣速

液氣比

數(shù)量0.66m/s 2.0L/m 1只30.8m/s 2.0L/m 1只3一般噴淋塔的空塔流速控制在0.5~1.0m/s，過高的空塔氣速會加大噴淋塔的阻力，增加不必要的能耗。本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)堿液噴淋塔的塔徑為2.2m，其截面積=2.2×2.2×0.785=3.8m2；空塔氣速=9000÷3600÷3.8=0.66m/s；水洗塔塔徑為2m，其截面積=2×0.785=3.14m2；空塔氣速=9000÷2×3600÷3.14=0.8m/s，都可滿足設(shè)計(jì)的需要。

（2）裝置構(gòu)造

化學(xué)吸收塔采用全玻璃鋼材質(zhì)制作，分為儲液層、布?xì)鈱?、填料層、噴淋層、除霧層等。其中塔體內(nèi)側(cè)防腐層采用乙烯基樹脂制作的高強(qiáng)度內(nèi)襯防腐，厚度不小于1.0mm。該樹脂對于有機(jī)溶劑具有很好的耐腐蝕作用。

填料層填料采用PP材質(zhì)的短階梯環(huán)，規(guī)格為DN50。該填料具有比表面積大，堆積密度高，不易老化，與廢氣中的污染物不產(chǎn)生反應(yīng)等特點(diǎn)，是化工填料中使用最為廣泛的一種。

噴淋系統(tǒng)為連續(xù)運(yùn)行模式，功能是去除大部分水溶性污染物和部分微溶性污染物。主要包括循環(huán)水泵、循環(huán)管路等。

循環(huán)液槽設(shè)化學(xué)吸收塔下部，高度1000mm，配有液位計(jì)。

噴淋水泵根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求和本項(xiàng)目廢氣情況，循環(huán)水泵選用國內(nèi)知名品牌宜興宙斯泵業(yè)生產(chǎn)的耐腐耐磨氟塑料管道離心泵，過流部件為氟塑料，可耐受強(qiáng)酸性腐蝕，允許24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，使用壽命10年以上。

①流量

噴淋水泵的流量滿足工藝需要，并預(yù)留一

定余量。A3車間單套9000m3/h系統(tǒng)的噴淋所

需流量為20m3/h。

②揚(yáng)程

系統(tǒng)壓損包括提升高度、管道壓損、噴頭壓

損等部分。

提升高度：6.0m，管道壓損：3.0m，噴頭壓

損：10.0m

揚(yáng)程H=6.0+3.0+10.0+1.0（預(yù)留）=20m

所以水泵揚(yáng)程應(yīng)大于20m。

③水泵選型

根據(jù)上述計(jì)算和本項(xiàng)目臭氣情況以及現(xiàn)場情況，選用宜興宙斯泵業(yè)生產(chǎn)的耐腐耐磨氟塑料離心泵，水泵參數(shù)如下：

循環(huán)泵型號：50UHB-ZK-20-20型號，流量20m3/h，揚(yáng)程20m，電機(jī)功率4kW，共4臺，2用2備。

噴淋管路由管道、噴嘴、閥門等部件組成。管道均采用UPVC材質(zhì)；噴嘴選用PP材質(zhì)的無堵塞螺旋噴嘴，該噴嘴噴霧效果好，霧化程度高，保證噴淋液均勻噴灑。

4.3光解臭氧氧化裝置

（1）裝置設(shè)計(jì)參數(shù)

兩種型號的吸附裝置各具體設(shè)計(jì)參數(shù)見表4-2。

保定博天環(huán)?？萍?/p>

Baoding BT Environmental Protection S&T CO.,LTD

表4-2

設(shè)計(jì)參數(shù)

外形尺寸

材

壁質(zhì)厚光催化氧化裝置設(shè)計(jì)參數(shù)25000m/h廢氣處理系統(tǒng)3 2.0（寬）×1.0（長）×3.6m（高）不銹鋼304 2.5mm

300Pa

150支

220V

22.5KW

2s

3000kg

1組最大壓損燈管數(shù)量電功源率停留時(shí)間運(yùn)行重量數(shù)量

（2）裝置構(gòu)造

光催化氧化裝置采用立式密閉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由電控間、反應(yīng)腔體、催化層等部分組成。全部采用不銹鋼材質(zhì)制作，耐腐蝕性能好、強(qiáng)度高，使用壽命長。配置溫度計(jì)、光強(qiáng)儀、流量等儀表，監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)部分的參數(shù)，從而保障系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）技術(shù)特點(diǎn)

1）去除效率高：能在極短的時(shí)間內(nèi)氧化分解廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）、脫臭效率可達(dá)75%以上；成套除臭效率大于95%

2）無需添加任何物質(zhì)：只需要設(shè)置相應(yīng)的排風(fēng)管道和排風(fēng)動力，使惡臭氣體通過本設(shè)備進(jìn)行脫臭分解凈化，無需添加任何物質(zhì)參與化學(xué)反應(yīng)；

3）適應(yīng)性強(qiáng)：通過電氣控制系統(tǒng)和變頻設(shè)備，能調(diào)節(jié)噴淋強(qiáng)度和無極燈、紫外燈的光強(qiáng)，根據(jù)廢氣濃度的高低采用不用模式的光強(qiáng)，在節(jié)能的同時(shí)還確保處理效果，既能連續(xù)運(yùn)行，也能間歇運(yùn)行；

4）設(shè)備設(shè)計(jì)科學(xué)、簡潔、美觀，真正實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)要求的低能耗工藝設(shè)計(jì)，且無二次污染；

5）設(shè)備防腐性能好，箱體、管道及附件等均采用304不銹鋼材質(zhì)制作。專業(yè)鑄造品質(zhì)信心成就未來博天科技打造自然生態(tài)