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家具行业有机废气治理技术浅析

发布日期:2019-10-5 20:20:06 访问次数:214


家具行业有机废气治理技术浅析

各位尊敬的领导、专家,各位来宾:


大家好!


我们就家具行业废气治理的成功案例进行交流,请各位斧正。    接下来我们以“某年加工 2000 米服装木质展柜家具厂废气治理项目”为案例分析:该企业属于2110 木质家具制造行业分类,厂区组成分别为1、板材成型区内设紧密推台锯 4 台,操作台 8 个,叉车 1 台,面积500m22、喷漆房2 间,内设喷枪 2 只,面积 65m23调漆区占地约 5m2 4、烘干房1 间,使用红外线加热管烤灯调节温度,占地面积45m25、打磨区操作台 8 个,打磨机 1 台,面积 300m26原料区面积 100m27、成品库面积 70m2)。主要原材料高密度中纤板、白乳胶、稀释剂、底漆、面漆、固化剂及相应的五金配件等油性油漆用量约 508t/a,稀释剂用量约 80t/a根据《湖南省制造业(工业涂装)VOCS 排放量测算技术指南(试行)》,该公司 VOCs 排放量约 486.4t/a,接下来我们就生产工艺、原辅料及成分、治理方案、治理指标进行分析:

本工程所需的主要原材料高密度中纤板、白乳胶、稀释剂、底漆、面漆、固化剂等。

1、 生产工艺流程简述

1)成型:将原料区的板材通过叉车运输至板材成型区后,用精密推台锯将板材切割成符合生产要求的块料。

2)拼接:将切割下来的块料使用白乳胶和钉枪进行初步拼接。

3)调漆:在调漆区对所用漆料进行配置,配置完成后送喷漆房专用设备内准备喷漆。

4)喷底漆:将初步拼接完成各半成品输送至喷漆房,使用喷枪进行底漆的喷涂。

烤漆:底漆喷涂完成后,将各半成品送入烤漆房进行烘干(0.5h)或在烤漆房内自然晾干。烤漆房热源采用红外线加热管烤灯。

5)打磨:烤漆完成的半成品送至打磨区使用打磨机进行打磨,打磨的目的是为了可遮盖板材上的小孔、直到表面上没有瑕疵,使得喷漆面看上去会更光滑。

6)喷面漆:打磨完成的半成品重新送入喷漆房,使用喷枪进行面漆的喷涂。

7)烤漆:面漆喷涂完成后,送入烤漆房进行烘干(0.5h)或在烤漆房内自然晾干, 烘干或晾干后的成品送入仓库待售。







2、原辅料成分分析


序号

原辅料名称

年用量

来源

厂区最大储量

存储地点

包装规格

1

高密度中

纤板

5000

市购

500

生产车间

2400mm×1220mm×

15/12/9/5mm

2

白乳胶

0.2t

市购

0.09t

原料仓库

15kg/

3

PU稀释剂

2t

市购

0.3t

油漆库

15kg/

4

PU透明底漆

1.8t

市购

0.3t

油漆库

25kg/

5

PU白面漆 

2.2t

市购

0.3t

油漆库

25kg/

6

PU 固化剂

2t

市购

0.3t

油漆库

10kg/

3、原辅料成分

1)白乳胶

白乳胶为桶装乳白色胶装液体,主要成分为聚醋酸乙烯脂,另外还有少量的聚乙烯醇、邻苯二甲酸二丁酯、辛醇及过硫酸铵、除辛醇外其余成分均不易挥发。属于一般毒物,急性毒性:LD5025mg/kg(大鼠经口)、LD5025mg/kg(小鼠经口)。不溶于水及油,不易被人体吸收,常温下不易挥发。

白乳胶主要成分分析见表(2)

序号

成分

  百分含量(%

1

聚醋酸乙烯脂

45

2

聚乙烯醇

5

3

邻苯二甲酸二丁酯

4

4

辛醇

1

5

过硫酸铵

0.1

6

44.9




2PU 透明底漆

本项目所用底漆为 PU 透明底漆,常温下以浅黄色液体状存在,闪点为 29℃,比重为 1.26,主要成分为二甲苯、乙苯、硬脂酸锌、甲基苯、十八烷基三甲基氯胺铵。PU 透明底漆主要成分及毒性数值见表3

         PU透明底漆主要成分及毒性数值(表 3

序号

成分

重量(%

毒性

1

二甲苯

10-25

LD504300 mg/kg(大鼠经口) LC502119 mg/kg(小鼠经口)

2

乙苯

3-5

LD503500mg/kg(大鼠经口);17800mg/kg(兔经皮)

LC5055000mg/m3(大鼠吸入,2h);35500mg/m3(小鼠吸入,2h

3

硬脂酸锌

1-3

最小致死量(大鼠,腹腔)250mg/kg

4

甲基苯

0.3-1

LD505000mg/kg(大鼠经口)

LC5012124mg/kg(兔经皮)

人吸入 71.4g/m3,短时致死

5

十八烷基三甲基氯化胺

0.1-0.3

-

3)稀释剂

本项目所用稀释剂为 PU 稀释剂,常温下为无色透明液体,沸点为 77℃,闪点为-4℃,比重为 0.88。主要成分为乙酸正丁酯、乙酸乙酯、环己酮、二甲苯、乙苯和甲基苯。PU 稀释剂主要成分及毒性数值见表 4

PU 稀释剂主要成分及毒性数值表(表 4 )

序号

成分

重量(%)

毒 性

1

乙酸正丁酯

25-50

LD50:10768mg/kg(大鼠经口);>17600mg/kg(兔经皮)

LC50:390ppm(大鼠吸入,4h)

2

乙酸乙酯

5-10

LD50:5620mg/kg(大鼠经口);4940mg/kg(兔经皮)

LC50:200g/m3(大鼠吸入);45g/m3(小鼠吸入,2h)

3

环己酮

5-10

LD50:1620μl(1544mg)/kg(大鼠经口);1ml(950mg)

/kg(兔经皮)

LC50:8000ppm(大鼠吸入,4h)

4

二甲苯

5-10

LD504300 mg/kg(大鼠经口) LC502119 mg/kg(小鼠经口)

5

乙苯

1-3

LD503500mg/kg(大鼠经口);17800mg/kg(兔经皮)

LC5055000mg/m3(大鼠吸入,2h);35500mg/m3(小鼠吸入,2h

6

甲基苯

0.1-0.3

LD505000mg/kg(大鼠经口)

LC5012124mg/kg(兔经皮)

人吸入 71.4g/m3,短时致死

            




4)白面漆

本项目所用白面漆为 PU 亚光白面漆,常温下为白色液体,闪点为 30℃,比重为1.4,主要成分为二甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、甲基苯,PU 亚光白面漆主要成分及毒性数值见表 5

PU 亚光白面漆主要成分及毒性数值表(  表5)

序号

成分

 重量(%)

毒性

1

乙酸正丁酯

3-5

LD50:10768mg/kg(大鼠经口);>17600mg/kg(兔经皮)

LC50:390ppm(大鼠吸入,4h)

2

二甲苯

10-25

LD504300 mg/kg(大鼠经口) LC502119 mg/kg(小鼠经口)

3

乙苯

3-5

LD503500mg/kg(大鼠经口);17800mg/kg(兔经皮)

LC5055000mg/m3(大鼠吸入,2h);35500mg/m3(小鼠吸入,2h

4

甲基苯

0.1-0.3

LD505000mg/kg(大鼠经口)

LC5012124mg/kg(兔经皮)

人吸入 71.4g/m3,短时致死

5)固化剂

本项目所用固化剂为 PU 固化剂,常温下为无色透明液体,闪点为 27℃,比重为1.04,主要成分为乙酸正丁酯、乙酸乙酯、异佛尔酮二异氰酸酯。PU 固化剂主要成分及毒性数值见表6

PU 固化剂主要成分及毒性数值表 ( 表6 )

序号

成分

重量(%)

毒性

1

乙酸正丁酯

50-70

LD50:10768mg/kg(大鼠经口);>17600mg/kg(兔经皮)

LC50:390ppm(大鼠吸入,4h)

2

乙酸乙酯

5-10

LD50:5620mg/kg(大鼠经口);4940mg/kg(兔经皮)

LC50:200g/m3(大鼠吸入);45g/m3(小鼠吸入,2h)

3

异佛尔酮二异

氰酸酯

0.1-0.3

LD50 经口 - 大鼠 - 4,825 mg/kg

LC50 吸入 - 大鼠 - 4 h - 123 mg/m3

目前 VOCs废气主要治理方法及优缺点对比(表7

技术方法

原理

技术关键

适用场合

应用效益

冷凝法

利用气体组分的冷凝温度不同,将易凝结VOCs组分通过降温或加压凝结成液体而得到分离的方法

冷凝温度/压缩压力

高浓度

溶剂回收

颗粒活性炭

利用多孔固体(吸附剂)将气体混合物种一种或多种组分积聚或凝聚在吸附剂表面,达到分离目的

吸附温度或压力、过滤风速、穿透周期

低浓度

浓缩回收热量/ 溶剂

碳纤维

沸石转轮

催化氧化器

利用催化剂,在较低温度下降VOCs氧化分解,一次性投资大

空间速度、氧化温度

中浓度

 

吸收法

利用VOCs各组分在选定的吸收溶剂中溶解度不同,或者其中一种或多种组分与吸收剂中的活性组分发生化学反应,达到分离和净化的目的

低、中浓度

合成革DMF溶剂回收

膜法

利用固体膜作为一种渗透介质,废气中各组分由于分子量大小不同或核电、化学性质不同,通过膜的能力不同,从而达到分离或回收溶剂蒸汽的目的

高浓度

储运油气回收

静电法

利用高压电场使污染物带荷电,再利用电场力使其富集于极板上的方法

颗粒状

合成革、定型机、塑料剂油品回收

化学氧化法

将具有化学氧化性的吸收液洗涤VOCs气体,达到净化的目的

低浓度

特定的低浓度VOCs气体,但具有较严重气味污染的场合

等离子法

利用外加电压产生高能离子体区激活、电离、裂解VOCs组分,使之发生分解、氧化等一系列复杂的化学反应

低浓度

生物法

微生物以VOCs作为代谢物,使其降解,转化为无害的、简单的物质

低浓度

光氧催化氧化

利用光催化剂(TIO2),氧化分解VOCs气体,效果佳,维护成本低

中、低浓度


针对性治理方案:根据行业废气特征,充分考虑国家环保政策及企业主的投资压力拟定如下实施方案:

本项目车间内设置精密推台锯,运行时锯轮四周会产生木屑粉尘,台锯年运行时间为1600h。根据《第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册(2010 修订)(上册)》,板材切割过程粉尘产生系数为 0.321kg/m3-产品。本项目年切割板材约 1464m3,则粉尘产生量为 0.47t/a。本项目所用精密推台锯锯轮上方自带集气罩+布袋除尘器设备,集气效率 95%(每台台锯自带一套集气罩+布袋除尘设备),台锯引风机风量共为 300m3/h·台,过滤风速为 0.8m/min,过滤面积为 6.25m2/套,处理后粉尘在厂区内无组织排放。则布袋除尘器无组织排放量为 0.048t/a。剪切工序集气罩未收集到粉尘以无组织排放进行排放,无组织产生量为 0.024t/a,经车间阻挡沉降后(效率 70%),最终排放量为 0.022t/a 

②G2:打磨粉尘

本项目半成品在喷完底漆后,需对其进行人工打磨,打磨过程将产生一定量的粉尘,参考美国俄亥俄州环境保护局和污染工程分公司编著《逸散性工业粉尘控制技术》中相关内容,打磨工序粉尘产生系数约为 0.1kg/t-原料,本项目需打磨量为 1288.32t/a,则产生的粉尘量为

0.129t/a

打磨在打磨区完成,本项目打磨区设置 1 个集气罩+1 套布袋除尘器对打磨粉尘进行处理后在厂区内无组织排放,集气效率为 90%,风量为 4000m3/h,过滤风速为 0.8m/min,过滤面积为 21m2,则布袋除尘器无组织排放情况量为 0.04t/a。集气罩未收集到粉尘为无组织排放, 则无组织产生量为 0.013t/a,经车间阻挡沉降后(效率 70%),最终排放量为 0.016t/a

③G3:喷漆废气、晾干废气、烘干废气

本项目调漆、喷漆、烘干、晾干均在密闭喷漆房内进行,漆雾的产生主要是油漆中固形物挥发所致,喷涂工序固形物附着率为 80%,剩余 20%在喷漆过程中损耗,其中 70%在喷漆房内


形成漆渣,30%形成漆雾,90%的漆雾由喷淋过滤,剩余 10%的漆雾通过排放筒排放,漆雾可达到《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)表 2 中的二级标准。

项目喷漆房及烤漆房均为全封闭车间,设负压风机对喷漆及烘干产生的挥发性有机废气收集,收集效率以 98%计,风量为 30000m3/h,收集的废气经漆雾过滤器+喷淋塔(含生物除臭)+过滤棉+UV光解+活性炭吸附装置处理后经 15m 高排气筒排放,处理效率为 90%。处理后VOCs、二甲苯可达到湖南省地方标准《家具制造行业挥发性有机物排放标准》(DB43/1355-2017)表 1 中标准,

喷漆废气产生及排放情况(表 8)                                                                

产生工序

年运行时间

h

污染物名称

原料物质含量(t/a

污染物产生量

t/a

污染物排放量(t/a

有组织

无组织

喷漆生产线

2240

漆雾

8

0.48

0.047

0.001

VOCs

二甲苯

1.2

1.2

0.1176

0.0024

乙酸乙

0.4

0.4

0.0392

0.0008

乙酸正

丁酯

2.51

2.51

0.246

0.005

环己酮

0.2

0.2

0.0196

0.0004

乙苯

0.27

0.27

0.01946

0.00054

甲基苯

0.031

0.031

0.00294

0.00006

合计

4.611

4.611

0.452

0.009



项目运营期废气产生情况见表9


项目运营期废气产生情况(表 9)

序号

污染物

产生工序

有组织排放量(t/a

无组织排放量(t/a

1

颗粒物

板材切割

0.022

2

颗粒物

打磨

0.016

3

漆雾

喷漆

0.047

0.001

4

VOCS

喷漆

0.452

0.009


项目运营期废气处理前后对比情况见表10


                     废气处理前后对比(表10)

内容类型

排放源

(编号)

污染物名称

处理前

产生量(单位)

处理后

(单位)

产生浓度

mg/m3

产生量

t/a

排放浓度

mg/m3

排放量

t/a

大气污染物

G1 板材切割粉尘

颗粒物

0.47 t/a

0.022t/a

G2 打磨粉尘

颗粒物

0.129 t/a

0.016t/a

G3 喷漆

VOCS

152.1

4.521

15.21

0.452

VOCS

无组织,0.009t/a

无组织,0.009 t/a

板材切割

废边角料

64.42t/a

外售给废品收购站

调漆

废油漆桶

0.33t/a

在暂存间暂存后送有资质单位处理

VOCs 处理系统

废活性炭

4.6t/a

VOCs 处理系统

废漆渣

0.043t/a

VOCs 处理系统

废过滤棉

0.2t/a

VOCs 处理系统

漆渣废水

0.5t/a

VOCs 处理系统

UV

0.1t/a

布袋除尘器

除尘灰

0.53t/a

运至当地环卫部门指点

地点处理


综上所述,采用“喷淋+UV光氧催化+活性炭”方案是切实可行,性价比极高的一种家具行业废气治理方案。


                      谢谢大家!

                         湖南三楚环保科技有限公司(SCEPT.CN)王韬铸

                  

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