船舶制造企業(yè)VOCs高效末端治理技術(shù)案例

為推動重點行業(yè)揮發(fā)性有機物深度治理工作，強化重點行業(yè)VOCs減排，江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院征集了VOCs先進治理技術(shù)典型案例，傳遞VOCs治理經(jīng)驗，為各地VOCs治理工作提供示范。

項目概況

南通中遠(yuǎn)海運川崎船舶工程有限公司是中遠(yuǎn)海運重工有限公司與日本川崎重工業(yè)株式會社合資興建的大型造船企業(yè)。企業(yè)主要制造大型船舶，設(shè)計生產(chǎn)能力為200萬載重噸/年。

企業(yè)于2021年1月完成涂裝生產(chǎn)線VOCs治理技術(shù)改造，建有1套吸附+催化燃燒和1套RTO有機廢氣治理設(shè)施，項目總投資預(yù)計1236萬元。

VOCs廢氣治理技術(shù)路線

項目采用三級預(yù)過濾+沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+催化式燃燒工藝。采用連續(xù)吸附、間隙脫附的運行方式，即先吸附兩天，第三天集中脫附，可有效地降低能耗，脫附溫度為180—210℃。

因企業(yè)整個生產(chǎn)周期中VOCs產(chǎn)生的濃度波動性很大，最高濃度可達(dá)1400mg/m3左右，同時風(fēng)機也是根據(jù)生產(chǎn)情況開與停。若是采用傳統(tǒng)的蜂窩沸石濃縮轉(zhuǎn)輪，在VOCs濃度波動很大的情況下，很難保證廢氣時刻都能達(dá)標(biāo)排放，且設(shè)備運行能耗、運行維護代價增加，設(shè)備壽命降低，安全風(fēng)險提高。為解決此問題，項目進行了工藝優(yōu)化。

一是采用了顆粒沸石轉(zhuǎn)輪代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蜂窩沸石轉(zhuǎn)輪，主要有如下優(yōu)點：

(1) 單位體積內(nèi)的顆粒分子篩重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蜂窩轉(zhuǎn)輪，因而轉(zhuǎn)輪抗?jié)舛炔▌幽芰?，在高濃度下也能保持高效運行。

(2) 在整個噴涂生產(chǎn)周期內(nèi)，爐子不開啟，轉(zhuǎn)輪處于靜止?fàn)顟B(tài)，只起到吸附的作用。對于風(fēng)機的開停，只需一個按鈕，不需要復(fù)雜的開停爐過程，無安全風(fēng)險，同時無能耗產(chǎn)生，運行維護簡單。

(3) 不受風(fēng)量減少的影響。

二是基于廢氣定性和定量分析，優(yōu)化轉(zhuǎn)輪設(shè)計

(1) VOCs定性分析：分子篩材料具有吸附選擇性，所以VOCs中含有具體哪些有機物，對材料選擇有重大影響，需對涂裝工序產(chǎn)生的VOCs進行定性分析。對廢氣進行采樣，用色譜質(zhì)譜儀做定性分析，結(jié)果表明對（間）二甲苯、乙苯、鄰二甲苯和甲苯的含量最高，分別占比40%、23%、15%和6%。

(2) VOCs定量分析：考慮到系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計，如轉(zhuǎn)輪可做到兩道漆涂裝作業(yè)時只吸附，最后單獨脫附，則系統(tǒng)為最佳節(jié)能狀態(tài)。所以，利用便攜式FID，測出一周期的波峰與波谷，配合總量計算，配置吸附材料用量。

綜上，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計算，配置兩臺筒式顆粒轉(zhuǎn)輪和一臺5000m3/h的催化爐。兩道漆涂裝作業(yè)時，轉(zhuǎn)輪有足夠的吸附量，保證達(dá)標(biāo)的前提下，無需脫附，從而達(dá)到消化波峰的目的。最后在二道漆結(jié)束時，開啟脫附，分別脫附兩個轉(zhuǎn)輪。

技術(shù)與經(jīng)濟指標(biāo)

顆粒轉(zhuǎn)輪+催化燃燒與傳統(tǒng)的蜂窩轉(zhuǎn)輪+催化燃燒對比如圖所示，與蜂窩轉(zhuǎn)輪相比，顆粒轉(zhuǎn)輪有如下優(yōu)點：

(1) 設(shè)計風(fēng)量較小，為蜂窩轉(zhuǎn)輪風(fēng)量的41.7%，更加有利于廢氣的濃縮。

(2) 開機能耗較低，為蜂窩轉(zhuǎn)輪能耗的22.4%。

(3) 周運行能耗較低，為蜂窩轉(zhuǎn)輪能耗的13.5%。

社會與環(huán)境效益

本項目采用顆粒轉(zhuǎn)輪+催化燃燒處理廢氣中VOCs，取得了良好的社會和環(huán)境效益：

(1) VOCs排放量大幅削減，可實現(xiàn)VOCs減排約20.4噸/年。

(2) 項目不需要復(fù)雜的開停爐過程，無安全風(fēng)險，運行維護簡單。

(3) 與傳統(tǒng)的蜂窩轉(zhuǎn)輪相比，項目運行能耗較低，可節(jié)省能耗，對實現(xiàn)碳達(dá)峰有著積極的作用。