万风量催化燃烧设备.docx
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万风量催化燃烧设备
RCO2万风量在线催化燃烧
系
统
技
术
方
案
河南省丰拓环保科技有限公司
2020年3月2日
九、安全系统.............................................................................................
十、设备清单.............................................................................................
十一、承诺与保障.......................................................................................
十二、效益评估.....................................................................................
十三、产品制造安装调试...........................................................................
十四、分项报价.........................................................................................
1、产品概况
有机气体吸附浓缩、催化净化装置是我公司积累多年的废气治理经验，研制成功的高效节能型系列产品。
经众多用户使用，确认达到较先进水平，本装置根据吸附【效率高】和催化燃烧【节能】两个基本原理设计，采用双气路连续工作，一个催化燃烧室，两个或多个吸附床交替使用，先将有机废气用活性炭吸附，当达到饱和和时停止吸附，然后用热气流将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生，脱附下来的有机物已浓缩、浓度较原来提高十倍以上，并送往催化燃烧室催化燃烧成二氧化碳及水蒸气排出，当有机废气的浓度达到2000PPm以上时，有机废气在催化床可持续自燃，不要外加热，燃烧后的尾气一部分排入大气，大部分被送往吸附床，用于活性炭再生，这样可以满足燃烧和脱附所需要的热能，达到节能目的，再生后的活性炭可进入下次吸附，在脱附时，净化操作可用另一个吸附床进行，既适合连续操作，也适合于间断操作。
二、项目用途
本项目主要用于表面喷涂作业，产生VOCs废气处理达标排放生产而设计制定方案，设备安装和使用调试完毕后，不仅能实现环保排放达标，喷涂作业可周期性的批量、连续生产。
三、设计原则
随着市场需求对产品质量的提高，制品涂层的装饰性、耐用性和个性化的要求越来越高，还要适应节能环保等社会时代要求，使现代工业涂装工艺及涂装设备越来越复杂。
为确保涂装工艺不但质量高而且稳定，成本低、少污染，工业涂装技术正向高度全自动化和高科技化方向发展。
涂装车间的档次，不仅影响产品的质量，而且也直接影响工厂的经济效益。
现代化的涂装车间除了要具有工艺水平高、自动化程度高的涂装设备以确保涂层质量和产量外，还要有完善的环保和消防设施；资源、能源利用合理；物流通畅；涂装成本低；方便生产管理；对不同的涂装材料及不同的涂装对象有一定的适应能力。
1、根据用户提供的技术参数及要求，精心设计和制造；合理利用能源配置，尽可能降低运行成本,确保喷涂生产线使用性能和外观质量。
提高涂装车间工艺水平，改善工件喷涂质量,缩短工件涂装作业生产周期,改善工人劳动环境,废气治理达到国家标准。
2、本项目方案为工件表面前打磨处理、喷漆、和废气处理功能，严格按照国家有关劳动安全、卫生、消防及环保等方面的标准进行设计。
3、合理利用车间面积，兼顾到前后工序的衔接，做到物流顺畅。
喷涂作业再满足产品使用要求的前提下，应充分考虑设备的操作科学性及维护保养的方便性。
。
4、设备选用的外购配套件均选用国内一线品牌产品，主要电器元件选用国内一线品牌电器，关键设备如控制元件选用进口产品。
5、本喷涂生产线应充分考虑设备运行的可靠性与安全性；在温度和压力控制方面均采取保护措施，以防设备发生危险情况。
四、工艺流程说明
喷淋塔+干式过滤器+蜂窝活性炭吸附浓缩+催化燃烧工艺流程及说明
4.1.喷漆有机废气工艺流程
催化燃烧
初级过滤器
废气
风
机
吸附箱1
补冷阀·
脱附风机
排放
脱附风管
吸附风管
图1有机废气净化装置流程图
4.2设备工艺原理
本装置是采用废气先进入喷淋塔过滤——干式过滤—-蜂窝活性碳吸附—脱附再生——催化燃烧的工艺流程而设计的，采取多气路工作（见图1）方式，由3个活性炭吸附器，1台初级过滤器，1台催化燃烧器（辅之低压风机、阀门等构成）。
其工作流程是：
将喷漆废气经喷淋塔预处理，再经干式过滤器除去颗粒状物质或水雾以后，送入活性炭吸附器吸附，吸附后的尾气15米高空排放。
蜂窝状活性炭当快达到饱和时停止吸附操作，然后用催化燃烧以后的热空气流将有机物从活性炭上脱附下来使其再生。
在解吸脱附时，本吸附箱停止工作。
脱附后的有机物已被浓缩（浓度较原来提高几十倍，达2000PPM以上），并送催化燃烧器催化为CO2与H2O排出。
当有机废气的浓度达到2000PPM以上时，催化床内可维持自然，不用外加热。
燃烧后的尾气一部分排往大气，一部分送往吸附床，用于活性炭的脱附再生。
这样可以满足燃烧和脱附所需热能，大大节省能耗，它既适合于连续工作，也适合于间断情况下使用。
当某个吸附器吸附饱和需要脱附再生时，有PLC程序自动切换到脱附工作状态，该吸附器进行脱附工作。
这样，可以保证由于生产需要的连续性。
单台吸附器每次脱付需要4小时左右。
每次脱附利用生产间隙完成。
4.3产品技术性能与特点：
3.1采用吸附浓缩与催化燃烧相结合方法制作的本装置，原理先进，外形美观，结构独特，性能稳定，安全可靠，节能省力，操作、维修方便。
3.2本装置净化效率高，且不会产生二次污染，净化效率经中国环境科学研究院大气环境研究所检测，其结果为：
苯>96%；甲苯>98；二甲苯>99%；臭气>92%。
3.3本吸附箱具有炭层多，分布均匀、稳定、气流压降小，吸附性能好的优异性能，活性炭为蜂窝。
3.4吸附器工作为2套吸附运转，吸附床再生脱附后切换到正常吸附工作。
3.5催化燃烧器装填的是催化剂，具有阻力小，活性高，稳定性好的特点，当有机废气浓度达到2000PPM（如甲苯）时，就可维持自燃。
催化燃烧器转换效率高，性能稳定。
3.6、利用余热，节能显著，本装置中活性炭脱附再生，均以热空气作为解吸介质，而此热气流均来自于系统内催化燃烧后的余热。
脱附后的浓缩有机废气再进入催化燃烧器进行净化处理，不需另加能源，运行费用大大降低。
就同样的处理量而言，约为传统催化燃烧法的十分之一左右，活性炭吸附的五分之一。
3.7、本装置整个系统自动化操作，运行操作十分方便。
主要表现在：
3.7.1．催化燃烧加热部分为自动。
脱附时由设在吸附箱内的温度检测仪信号反馈来实现脱附温度自动控制。
3.7.2．吸附箱饱和时，由气动来实现自动关闭风阀，自动开启催化燃烧装置及其脱附风机，实现整个设备的自动化。
3.7.3.吸附箱吸附及脱附为全自动控制。
3.8、本设备中的控制柜（屏）均采用安全可靠，性能稳定的电气元件和线路构成，温度的调节、工作状态的控制均由电器自动执行，故本装置操作简便，运行状态稳定。
3.9风机采用变频控制，以调节风量，使之风管内保持微负压状态。
4.4活性炭的吸附原理：
吸附作为工业上的一种分离过程，已经广泛地应用在化工、喷涂、石油、食品、轻工业及高纯气体的制备等工业部门。
由于吸附具有很高的选择性和高分离效果，能脱除痕量（10-6级）物质，所以在空气污染控制中吸附净化法日益受到重视，特别是用于去除其它方法难以分离的低浓度有害物质和处理排放重视，特别是用于去除其它方法难以分离的低浓度有害物质和处理排放标准要求严格的废气效果更好。
利用活性碳多微孔的吸附特性吸附有机废气是一种常用的最有效的工业处理手段，吸附可使有机废气净化效率高达90-97%。
活性碳吸附器设备简单、投资小，废气经过吸附器吸时，利用活性碳多微孔及表面积大的特性，依靠分子引力及毛细管作用能对苯、甲苯、二甲苯、醇、酮、酯、汽油类等有机溶剂的废气吸附回收。
更适用于大风量的废气治理，适用于化工、轻工、橡胶、机械、船舶、汽车、石油等行业，使有机溶剂蒸汽和挥发性物质吸附于其表面达到洁净空气的目的。
活性炭广泛应用于日常生活中。
如冰箱空调在除味防菌抑菌方面采用了活性炭过滤网。
有高科技含量的活性炭过滤网，还能捕捉和抑制空气中的病毒，使室内空气始终保持清新纯净。
我们直接饮用的净水，就是水厂采用了臭氧消毒加活性炭过滤的深度处理工艺，使水质达到国家的直接饮用净水标准。
使用活性炭过滤杂质。
根据建设项目业主方所提供的资料，废气主要有二甲苯等有机废气。
通过本设计方案中废气处理系统的处理后，排放尾气能达到中华人民共和国国家标准《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中的二级排放标准。
为防止活性炭堵塞，前面设置三级袋式过滤，可将0.4um以上的
粉尘99%过滤掉。
三级为粗效、中效、高效滤袋，综合考虑了运行
成本和净化效率。
具有以下优点：
滤材为有机合成纤维和微纤构成的无纺布，呈递增纤维结构，过滤性能极佳
滤袋耐高温达90ºC
过滤器为模块化产品，更换使用方便。
更换滤袋时，废气通过应急三通排空，不影响车间生产
耗材更换周期表
配件
材料寿命
数量
备注
G4
800h
4套
使用寿命不同于材料寿命，视粉尘量大小而定，材料寿命仅供参考
F7
5000h
4套
F9
8000h
4套
4.5催化裂解净化原理
有机废气通过催化反应器，在催化剂的作用下将有毒、有害成分转化成无毒、无害排放，或将不易处理的有毒、有害成分转化成较易处理的成分，经进一步处理达到保护环境的目的。
（1）烃类（烃、烯烃、烷烃、甲苯等）有机物，通过催化燃烧，最终产物为二氧化碳和水。
催化剂
HC+O2—→CO2+H2O
（2）含氧有机物（醇、醛、酯等）通过催化燃烧，最终产物为二氧化碳和水。
催化剂
HCO+O2—→CO2+H2O
（3）含氮有机物（胺、酰胺、睛等）通过催化燃烧后的最终产物为二氧化碳、水、氮或氮的氧化物。
催化剂
HCN（或HCNO）+O2—→CO2+H2O+N2+NOx
五、设计依据
3.1➤根据贵公司提供的详细资料、参数。
➤《中华人民共和国环境保护法》。
➤《中华人民共和国大气污染防治法》。
➤《环境空气质量标准》（GB3095-1996）。
➤《大气污染物排放标准》（GB16297-1996）。
➤《建筑结构荷载规范》（GBJ9-87）。
➤《通用设备安装工程质量检验评定标准》（TJ305-79）。
➤机电设备制造与选用根据各相关标准。
1、工件名称；表面喷涂
2、设备涂室室内光、噪音：
≤85dB
3、喷涂方式：
人工
4、脱附方式；触摸屏画面手动或自动脱附。
5、废气处理方式：
喷淋塔+催化燃烧
6、设备运行环境：
零下10度至38度
7、排风电机；变频控制
8、箱体结构进出口；多套气动阀门装置
9、催化燃烧管道出风口设有防火阀装置
六、设计说明
1、废气经喷淋塔预处理后，再经干式过滤器过滤，活性炭吸附后，自动脱附处理再经催化燃烧处理后洁净空气排至室外，活性炭可连续使用，排风采用集中排放，一个漆房共设1套催化燃烧设备。
2、电控采用PLC编程控制方式，触摸屏式操作面板，具有自动控制废气处理中吸附、脱附、催化燃烧各段自动功能，多种防护功能。
七、项目设备内容
（1）1、喷淋塔
PP水喷淋净化塔采用填料塔对废气进行净化，适合于连续和间歇排放废气的治理；工艺简单，管理、操作及维修相当方便简洁，不会对车间的生产造成任何影响；适用范围广，可同时净化多种污染物；
2、催化设备
1、设备主体采用框架结构装置，由U型钢和镀锌板折弯而成，设备不仅外观美观，而且耐腐寿命强。
（2）1、设备主要技术参数
2.1处理风量
20000m3/h一台
2.2设备噪声
室内噪声符合GBJ87—85《工业企业噪声控制设计规范》
室外噪声符合GB12348—90《工业企业厂界噪声标准》
2.3有机废气处理方式
喷淋塔+干式过滤器+活性炭吸附＋催化燃烧
2.4废气排放
废气排放符合GB16297—1996《大气污染综合物排放标准》
2.5漆室内有害气体浓度
低于GBZ1—2002《工业企业设计卫生标准》
2.6控制方式
西门子PLC智能控制，故障报警功能、废气探测、有害气体提示及自动断电功能。
2.8装机总功率:
95.5KW；
1、平时运行功率30KW
2、以半月吸附饱和后，脱附时运行功率共88KW.脱附时间4-6小时。
3、其中脱附风机5.5KW,补冷风机0.75KW催化燃烧加热炉40KW,其它2KW
（3）空气净化系统
采用喷淋塔+干式过滤+活性炭吸附＋催化燃烧脱附方式；根据设备工艺要求及处理风量，得出以下方案：
漆房2万风量，分别由2套活性炭吸附箱，加一台催化燃烧炉组成。
活性炭吸附箱和催化燃烧炉分别由吸附排放系统、催化燃烧系统两套管路循环系统接入。
吸附脱附工艺流程图
3.1.活性炭
活性炭采用预制活性炭块，这种结构特点是通风效果好、吸附效率高，占地面积少。
蜂窝活性炭块
2）蜂窝状活性炭
蜂窝状活性炭是用优质煤为原料,与辅助材料成方孔蜂窝状活性炭块（过滤性），作为一种新型环保吸附材料，主要应用于低浓度、大风量的各种有机废气净化，可广泛用于处理含有甲苯、二甲苯、苯等苯类、酚类、酯类、醛类等有机气体及恶臭味气体和含有微量重金属各类气体的吸附床上，通过蜂窝状结构，使产品体积密度小、比表面积大、吸附效率高、风阻系数小，有优良的气体动力积缩小。
设备能耗降低，降低吸附床的造价和运行成本，同时对废气处理净化效率高，净化后气体完全满足环保排放要求。
3）产品规格
现货产品为100mm×100mm×100mm（长×宽×高），48×48＝2304孔。
主要技术参数
1）风速设计：
2千至10万（m/秒）
2）孔数：
150孔/每平方英寸.
3）壁厚：
0.5mm
4）比表面积：
650平方米/秒
5）脱附温度：
110度
6）吸附性能：
吸附率25-28%（动态实测）四氯化碳40％
7）抗压强度：
正压0.7mpa，侧压0.3mpa
8）阻力：
490Pa气体线速度为1.0m/Sec4mm压降42pa20mm压降
98pa
9）体密度：
0.38-0.42g/ml
10）空塔风速m/s：
0.8pa（床厚60cm，风速0.6m/秒）
3.2催化原理及装置组成
（1）催化剂定义催化剂是一种能提高化学反应速率，控制反应方向，在反应前后本身的化学性质不发生改变的物质。
（2）催化作用机理催化作用的机理是一个很复杂的问题，这里仅做简介。
在一个化学反应过程中，催化剂的加入并不能改变原有的化学平衡，所改变的仅是化学反应的速度，而在反应前后，催化剂本身的性质并不发生变化。
那么，催化剂是怎样加速了反应速度呢了既然反应前后催化剂不发生变化，那么催化剂到底参加了反应没有?
实际上，催化剂本身参加了反应，正是由于它的参加，使反应改变了原有的途径，使反应的活化能降低，从而加速了反应速度。
例如反应A+B→C是通过中间活性结合物（AB）过渡而成的，即：
A+B→[AB]→C其反应速度较慢。
当加入催化剂K后，反应从一条很容易进行的途径实现：
A+B+2K→[AK]+[BK]→[CK]+K→C+2K
中间不再需要[AB]向C的过渡，从而加快了反应速度，而催化剂并未改变性质。
（3）催化燃烧的工艺组成不同的排放场合和不同的废气，有不同的工艺流程。
但不论采取哪种工艺流程，都由如下工艺单元组成。
①废气预处理为了避免催化剂床层的堵塞和催化剂中毒，废气在进入床层之前必须进行预处理，以除去废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。
②预热装置预热装置包括废气预热装置和催化剂燃烧器预热装置。
因为催化剂都有一个催化活性温度，对催化燃烧来说称催化剂起燃温度，必须使废气和床层的温度达到起燃温度才能进行催化燃烧，因此，必须设置预热装置。
但对于排出的废气本身温度就较高的场合，如漆包线、绝缘材料、烤漆等烘干排气，温度可达300℃以上，则不必设置预热装置。
预热装置加热后的热气可采用换热器和床层内布管的方式。
预热器的热源可采用烟道气或电加热，目前采用电加热较多。
当催化反应开始后，可尽量以回收的反应热来预热废气。
在反应热较大的场合，还应设置废热回收装置，以节约能源。
预热废气的热源温度一般都超过催化剂的活性温度。
为保护催化剂，加热装置应与催化燃烧装置保持一定距离，这样还能使废气温度分布均匀。
从需要预热这一点出发，催化燃烧法最适用于连续排气的净化，若间歇排气，不仅每次预热需要耗能，反应热也无法回收利用，会造成很大的能源浪费，在设计和选择时应注意这一点。
③催化燃烧装置一般采用固定床催化反应器。
反应器的设计按规范进行，应便于操作，维修方便，便于装卸催化剂。
在进行催化燃烧的工艺设计时，应根据具体情况，对于处理气量较大的场合，设计成分建式流程，即预热器、反应器独立装设，其间用管道连接。
对于处理气量小的场合，可采用催化焚烧炉，把预热与反应组合在一起，但要注意预热段与反应段间的距离。
在有机物废气的催化燃烧中，所要处理的有机物废气在高温下与空气混合易引起爆炸，安全问题十分重要。
因而，一方面必须控制有机物与空气的混合比，使之在爆炸下限；另一方面，催化燃烧系统应设监测报警装置和有防爆措施。
3.4、催化燃烧用催化剂
由于有机物催化燃烧的催化剂分为贵金属（以铂、钯为主）和贱金属催化剂。
贵金属为活性组分的催化剂分为全金属催化剂和以氧化铝为载体的催化剂。
全金属催化剂是以镍或镍铬合金为载体，将载体做成带、片、丸、丝等形状，采用化学镀或电镀的方法，将铂、钯等贵金属沉积其上，然后做成便于装卸的催化剂构件。
由氧化铝作载体的贵金属催化剂，一般是以陶瓷结构作为支架，在陶瓷结构上涂覆一层仅有0．13mm的α-氧化铝薄层，而活性组分铂、钯就以微晶状态沉积或分散在多孔的氧化铝薄层中。
催化燃烧装置装有温度探头及补冷阀，当炉体催化室反应温度超过设定上限时，开启补冷阀对进气源进行稀释，保护设备延长使用寿命，防止意外发生。
本装置的主体结构由净化装置主机、引风机及电器控制元件组成。
净化装置主机是由v换热器、预热室、催化床、阻火器等整体结构，炉体周边整体保温，保温层厚100mm，炉体外表温度≤环境温度+30℃。
工艺流程示意图如：
主要部件说明
1）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。
2）热交换器
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的装置，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。
结构采用冷轧钢板制，合理的布置，使冷热气流全面接触进行能量置换。
3）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电加热系统进行温度的第二次提升；电加热元件为红外线加热管，由固定绝缘板固定，维护更换十分方便。
4）催化反应室
达到温度条件的有机废气源进入第一级催化反应室；第一催化反应室采用抽屉式，内装催化剂，中间分插电加热元件，利用红外线辐射原理，使催化剂温度达到反应温度，使部份有机物进行分解，释放出能量，直接使废气温度提升，是本设备设计的第三温度提升处，也叫催化升温；温度提升后的有机气体进入催化固定床，内置蜂窝状催化剂，满足反应条件的有机气体在此完全分解，废气变成洁净气体。
本设施为催化净化装置的心脏。
5）引风机
选用国内名牌优质通用风机，耐高温低转速，没有二次污染。
是整个装置气流运转的动力源。
配置减振台座及减振器。
6）控制系统
监控所有动力点起动、停止、故障，反映整个运转过程中气体的升温、气体分解状况，对设备整个过程进行全方位安全动力保护；可以根据废气源性质及生产线状态进行设定。
主要控制元件选用进口产品。
保证设备的良好运行、安全性及使用寿命。
八、催化燃烧控制系统：
采用国际一线品牌西门子PLC＋彩色触摸屏的方式
PLC逻辑编辑器，控制系统。
8.1控制系统采用PLC＋彩色触摸屏
工作方式和组成
控制系统由控制柜及电缆电线等部分组成。
●催化燃烧脱附系统设置独立的控制系统，PLC采用西门子品牌编辑器。
●控制柜
控制柜由控制电脑及风机执行元件、保护元件组成，安装在漆房旁边，喷漆房有1套控制柜催化燃烧系统。
●电气线路施工由控制柜接至用电设备的动力线通过线管设备铺设。
设备接地符合SDJ8-79《电力设备接地设计技术规程》及GB6514有关章节要求。
8.2系统操作画面控制
8.3废气在线监测系统
本套设备安装一套气体浓度检测，当吸附仓吸附饱和后，会对系统反馈信号，来手自动，对行吸附箱各个进行脱附。
九、安全系统
电机采用；风机入口防火花结构
管道间静电跨接，设备接地良好；
主管道上安装可燃气体报警仪，当浓度超过一定值时，通入冷风阀以降低浓度
温控：
可靠的温度测量与控制，温度与加热器多级连锁
炉顶部有高温排空阀，防止温度继续超温引起事故
压力变送器，实现远传显示与报警功能
顶部有泄爆片以防危险事故的扩大；
废气应急三通：
如转轮和主风机发生故障时，废气经应急三通排走至烟囱，而不影响车间的生产。
电气设备及盘柜内的重要系统安装浪涌保护器。
根据需要在局部范围内做局部等电位联结。
本设计将所有正常不带电的用电设备金属外壳、电缆桥架等均做可靠接地。
工作接地、保护接地、防雷及防静电接地共用一套接地系统，并接成一个接地网，接地电阻不大于4Ω电气安全设施。
根据《低压配电设计规范》（GB50054-95），配电设备布置设置安全措施.
本套设备的现场仪表及电机等相关设备都选用室外型。
设有断气保护措施，选用的单作用执行器，即在断气状态下，也会保证所有阀门处于关闭状态，保证系统安全。
设有断电保护措施，选用的单作用电磁阀，即使在断电情况下，烟囱排空阀自动打开，废气进入系统的阀门会自动关闭；
系统安装停电保护、过载保护、线路故障保护和误操作等安全保护装置，所有电气设备均可靠接地，保证系统在特殊状态下的安全性（在相对湿度80%，电器回路绝缘电阻不小于24兆欧）。
十、设备清单表
序号
名称
规格型号
数量
材质
备注
预处理设备
1
喷淋塔
风量:
20000m³/h
1套
PP材质
2
干式过滤器
风量:
20000m3/h
1套
碳钢防腐
主体设备
1
固定吸附床
风量:
10000m3/h
2台
碳钢防腐
2
22KW
主风机
20000m3/h
1台
碳钢防腐
变频器控制
3
催化装置
1500m3/h
含催化剂
1台
多种
含催化剂、阻火器、电加热、
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