石家莊市涉VOCs企業活性炭吸附脫附技術指南

發布時間: 2020-08-10 點擊率: 15

天得一工業廢氣治理設備應用案例展示


為深入貫徹黨中央、國務院和省委、省政府關于大氣污染防治工作部署,深入實施生態環境部《2020年揮發性有機物治理攻堅方案》和省大氣辦《關于加強臭氧污染防治的指導意見》,進一步減輕臭氧污染對我市空氣質量影響,控制臭氧前體物——揮發性有機物(VOCs)排放總量,保證活性炭吸附脫附效率,在結合我市揮發性有機物(VOCs)治理過程中的活性炭吸附脫附相關技術使用實際情況和國內外先進治理水平的基礎上,制定了本技術指南。



1活性炭吸附技術要求


本技術指南適用于規范使用活性炭吸附活性炭吸附-催化燃燒、活性炭吸附-移動再生工藝治理VOCs的相關技術,企業應按照實際需求進行工藝選擇。生產過程中連續穩定產生的廢氣可以采用固定床或轉輪吸附等吸附裝置,非連續性產生或濃度不穩定的廢氣宜采用固定床吸附裝置。


當采用固定床時,盡量選用有原位脫附功能的活性炭吸附技術;當廢氣中有機物有回收價值時,可根據情況采用水蒸氣再生、熱氣流再生、氮氣脫附等方法,脫附后的有機氣體可采用冷凝或液體吸收工藝進行回收;當廢氣中的有機物不宜回收時,脫附產生的有機氣體采用燃燒工藝進行銷毀;廢氣中有機物濃度、溫度較高時,宜先采用冷凝工藝對廢氣進行處理后,再進行吸附;原則上廢氣中有機物主要成分沸點≥100℃或廢氣中顆粒物、油滴、濕度較高的,不建議直接使用活性炭吸附工藝。


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一、工藝要求


1.活性炭吸附技術設備應按照經規定程序批準的圖紙和技術文件加工制造,設備便于安裝、保養與維護。

2.活性炭吸附技術設備使用環境:

1)環境溫度:-10~50℃;

2)廢氣溫、濕度:廢氣溫度≤40℃,濕度RH50%

3.要求活性炭吸附環保設備制造商應具備專業設計能力,設施完備的生產車間、裝配車間等硬件設施,完善的管理制度及規范,必要的檢驗、試驗設備,且能獨立完成產品的出廠試驗。

4.活性炭技術環保設施各處理單元的處理能力應根據廢氣的實測排放量確定,每個實際處理單元的處理能力應按照最大廢氣實測排放量的120%進行設計。

5.設備部件的結構設計合理,氣體流通順暢、無短路、無死角。

6.排放風機宜安裝在設備后端,使設備形成負壓,在設備密封性能良好情況下允許前置風機,盡量保證無污染氣體泄漏到設備箱罐體體外,風機選型時應考慮收集及環保設施阻力。

7.活性炭技術處理裝置應先于產生廢氣的生產工藝設備開啟、晚于生產工藝設備停機,有條件的可實現與生產裝置的連鎖控制。

8.活性炭相關技術設施前應安裝過濾處理系統,企業應制定定期更換過濾材料的設備運行維護規程,保障活性炭在低顆粒物、低含水率條件下使用。

9.采用活性炭吸附裝置的企業應配備VOCs快速監測設備,活性炭吸附相關技術處理裝置應在設備進氣和出氣管道上設置氣體采樣口,采樣口的設置應符合《環境保護產品技術要求 工業廢氣吸附凈化裝置HJ T 386 2007》的要求,便于日常監測活性炭吸附效率,當出口廢氣濃度≥排放限值的70%時,應及時更換活性炭,并做好相應臺賬更換記錄及危廢入庫記錄。


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二、設備質量要求


1.活性炭吸附相關技術裝置的門、焊縫、管道連接處等均應嚴密,不得漏氣。

2.活性炭吸附相關處理裝置應設置說明牌,包含環保產品名稱、型號、風量、活性炭裝填量、裝填方式、活性炭碘值、比表面積等內容。

3.金屬材質的處理裝置外殼應采用不銹鋼或防腐處理,表面光潔不得有銹蝕、磕碰、劃傷、毛刺、凹凸不平等缺陷,漆層應均勻、平滑、色澤一致、附著力強、無皺皮、脫皮、漏漆、流痕、氣泡等缺陷。

4.所有螺栓、螺母均應經過表面處理,并連接牢固;部件鉚接面貼合緊密、牢固,鉚點均勻;焊接件焊點應平整均勻,不得有焊穿、裂紋、脫焊、漏焊等;處理裝置的固定支架或類似裝置應用不易變形的金屬材料制成且具有穩定的結構強度。


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三、控制系統要求


1.控制柜應獨立設置,電氣控制系統供電應采用三相五線制;導線線徑選擇合理,載流容量確保安全使用,電纜線穿過金屬殼體時,應加裝絕緣套管元件,排列整齊,連接牢固,絕緣可靠。

2.電源開關設置于設備控制柜內,應有防水、防塵、防震、接地等措施,柜門應裝有機械鎖。

3.控制系統應采用集中式控制,操作開關安裝在控制面板上,操作開關應準確可靠地控制各子系統狀態,控制柜內部布線應整齊規范,設置專用地線,零線、地線必須分開,設置符合設備用電負荷要求的系統短路保護裝置,控制面板上的操作開關應有清晰醒目的操作標識。

4.控制柜上應有溫度和主要元件工況顯示,具備顯示各個設備狀態和故障提示的功能,具備溫度監控功能。設備正常運行時有綠色信號燈顯示,發生異常時,設備立即停止運行并發出聲光報警。

5.導線應盡量減少接頭,應采用線鼻子或點焊等可靠連接方式,不得擰接。

6.電機回路應配有低壓斷路器、熱繼電器等裝置,實現電機的短路、過載、缺相保護。

7.控制柜宜放在噴漆設備附近以便于操作、觀察。


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四、性能要求


1.處理裝置的末端排放速率及濃度滿足《河北省工業揮發性有機物排放標準》(DB13/2322-2016)《揮發性有機物無組織控制標準》(GB 37822-2019)《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)等相關標準及規定要求。

2.噪聲控制符合GBJ 87和 GB 12348的規定。



五、安全要求


1.處理裝置主體的表面溫度不高于60℃。

2.進入活性炭吸附相關技術處理裝置中的有機廢氣濃度應小于其爆炸下限的25%

3.活性炭相關技術處理設施應設置壓力指示,安裝泄壓防爆裝置。

4.活性炭吸附技術相關處理裝置應具備短路保護和接地保護,接地電阻應小于 4Ω,并附有醒目的安全提示。

5.化工、制藥、石化等高濃度VOCs廢氣采用活性炭吸附相關技術處理裝置的,應安裝阻火器(防火閥),并提供質量證明文件。

6.活性炭吸附相關技術設備應滿足相應消防、防爆要求。

7.活性炭吸附相關技術處理裝置安裝后,不得影響原工藝安全系統的正常運轉。

8.活性炭吸附相關技術裝置具有加熱設備時,設備應設置超溫聲光報警裝置,由自動控制系統控制的處理裝置應同時具備手動啟停操作功能。


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2活性炭吸附工藝




一、過濾+活性炭吸附工藝


1.基本要求

活性炭吸附裝置,應提前落實場地空間、活性炭使用周期、運行費用及安全問題,設備安裝位置應方便定期運維及更換活性炭材料。


2.性能要求

1)活性炭過濾箱結構設計合理,不得讓未經過濾的氣體進入后續工藝流程;多層過濾材料應按照過濾等級高低隨氣體流動方向由低到高布置,各層過濾材料應間隔一定距離布置,最后一級應選用高于F7等級過濾材料,過濾后尾氣中顆粒物含量<1mg/m3。過濾箱應有壓差計,壓力過大時及時更換并記錄。

2)活性炭填充量與每小時處理廢氣量體積之比應不小于1:5000,每1Nm3/h廢氣處理蜂窩活性炭吸附截面積不小于 2.3 m2 ,顆粒活性炭吸附截面積不小于4.6 m2

3)顆粒活性炭最好選擇柱狀活性炭,直徑≤5mm,比表面積≥1200m2/g或碘值≥800mg/g;蜂窩活性炭的橫向強度應不低于0.3 MPa,縱向強度應不低于0.8MPa,比表面積≥750m2/g或碘值≥800mg/g

4)活性炭吸附設備設置裝卸碳孔,內置均風裝置,箱內氣速控制<1.2m/s,整體壓降≤2.5kpa,活性炭吸附設備配置的吸附進出口閥門泄漏量<1%。外殼厚度≥1mm,考慮熱脹冷縮變形應設置合理補償;設備應加裝消防、卸爆及安全監測儀器和連鎖控制系統。

5)活性炭吸附裝置廢氣出口應定期檢測VOCs濃度,當出口污染物濃度超過規定限值的70%時,應停止吸附,立即更換新活性炭,更換下來的廢活性炭應按照危險廢物管理。

6)使用過濾+單一活性炭吸附工藝企業應具有VOCs或非甲烷總烴自行監測能力,定期檢測活性炭吸附效率,并記錄留存,保存一年設備運維臺賬。


3.安全要求

當吸附裝置內溫度超過 70℃時,裝置自動報警,并立即啟動降溫裝置。消防及安全疏散設計應按照GB50140GB50016的規定要求進行設計。同時設備安全性能應滿足相關國家、地方及行業安全技術規范。

*注:根據全國各省、各行業調研情況,無再生活性炭吸附工藝使用存在監管難度,各地方環保管理部門應加強活性炭工藝使用監管。


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二、過濾+活性炭吸附+移動再生脫附工藝


1.基本要求

1)選擇移動再生+固定床吸附技術時,應選擇具有合規移動脫附車裝置的企業,提前簽訂正式脫附運營合同,在選擇移動再生+固定床吸附技術設備時,應落實場地空間、設備活性炭使用周期、脫附頻率、運行費用及安全問題。

2)固定床吸附設備應設置前過濾裝置,有效過濾生產過程中產生的顆粒物,同時過濾材料應方便更換或者清洗。

3)活性炭吸附設備箱體材料應選用抗腐蝕材料或按照《工業設備及管道防腐蝕工程施工質量驗收規范》GB 50727-2011進行防腐處理和驗收。


2.性能要求

1)過濾預處理設施結構設計合理,不得讓未經過濾的氣體進入后續工藝流程;多層過濾材料應按照過濾等級高低隨氣體流動方向由低到高布置,濾材應間隔一定距離布放,最后一級應選用高于F7等級過濾材料,過濾后尾氣中顆粒物含量<1mg/m3

2)活性炭吸附材料填充量與處理氣量之比應不小于1:5000,單個吸附箱吸附材料填充量應不小于1m3,具體結合實際風量核算。

3)顆粒活性炭最好選擇柱狀活性炭,直徑≤5mm,比表面積≥1200m2/g或碘值≥800mg/g;蜂窩活性炭的橫向強度應不低于 0.3 MPa,縱向強度應不低于0.8MPa,比表面積≥750m2/g或碘值≥800mg/g

4)活性炭吸附系統應配備快裝式對接口,與移動式脫附裝置相匹配,廠區應預留移動再生裝置車停泊位置,車停泊位置應滿足標準6.5m運輸車可進入的場地;再生進出口中心標高距地面高度1m-1.5m,方便后期再生操作。再生管道應做保溫處理,保溫厚度≥80mm,材質:硅酸鋁纖維,密度≥180kg/m3,管道表面溫度≤60℃,設置高溫危險警示標識;脫附進出口管道總長度宜≤60m,彎頭數量宜≤6個;活性炭吸附設備應做好保溫層,保溫層厚度≥50mm,材質:硅酸鋁纖維,設備表面溫度≤60℃;活性炭吸附設備設置裝卸碳孔,內置均風裝置,箱內風速應控制<1.2m/s,整體壓降≤2.5kpa,活性炭吸附設備配置的吸附進出口閥門泄漏量<1%。活性炭吸附設備內膽壁厚>3.5mm,設備滿焊無泄漏,保溫外殼厚度≥1mm,考慮熱脹冷縮變形應設置合理補償;設備加裝安全監測儀器和連鎖控制系統。


3.安全要求

活性炭脫附后氣流中有機物的濃度應嚴格控制在其爆炸極限下限的25%以下。對于活性炭吸附劑,脫附氣流溫度應控制在<120℃范圍之內;在吸附操作周期內,吸附廢氣后吸附床內的溫度應< 50℃;當吸附裝置內溫度超過70℃時,應自動報警,并立即啟動降溫措施。消防及安全疏散設計應按照GB50140GB50016的規定要求進行設計。移動脫附設備設置在距離安全區30米之外。同時設備安全性能應滿足相關國家、地方及行業安全技術規范。

*注:移動再生活性炭吸附設備應配置移動脫附車使用,移動脫附車和移動再生活性炭吸附設備之間用快接法蘭連接,具體型式如下圖1所示。移動再生活性炭吸附飽和后由移動脫附車對其進行活性炭脫附再生,其中移動脫附車應具備熱脫附和廢氣凈化功能,廢氣排放濃度達到《河北省工業揮發性有機物排放標準》(DB13/2322-2016)行業標準的50%以下,并每年進行2次以上三方監測,保障脫附車處理效率,具體模式如下圖2所示。


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三、過濾+活性炭吸附+催化氧化工藝


1.基本要求

1)前置過濾裝置可有效過濾生產過程中的顆粒物,顆粒物含量<1mg/m3,同時過濾材料方便更換或者清洗。

2)活性炭吸附設備箱體應選用抗腐蝕材料或按照 GB 50727 進行防腐處理和驗收。

3)催化燃燒設備提供活性炭脫附的熱空氣,燃燒室應選用防腐、耐高溫材料。

4)催化燃燒設備應設置必要的防爆孔,保證設備安全運行。

5)催化燃燒設備應具有保溫措施,保證設備表面溫度不高于60℃。

6)催化燃燒設備應具有換熱功能,換熱效率不低于50%

7)催化劑應有質檢部門出具的合格證明,并滿足:

a). 使用溫度為 200~700℃,并能承受 900℃短期高溫沖擊。

b). 空速大于 10000/h-1,但不應高于 40000/h-1

c). 正常工況下,催化劑使用壽命應在8500h以上。

d). 負載率不低于3‰。


2.性能要求

1)前置過濾箱結構設計合理,不得讓未經過濾的氣體進入后續工藝流程;多層過濾材料應按照過濾等級高低隨氣體流動方向由低到高布置,各層過濾材料應間隔一定距離布放,最后一級應選用高于F7等級過濾材料,過濾后尾氣中顆粒物含量<1mg/m3

2)活性炭吸附裝置的活性炭材料填充量與每小時處理廢氣量體積之比應不小于 1:5000,每1Nm3/h廢氣處理蜂窩活性炭吸附截面積不小于 2.3 m2 ,顆粒活性炭吸附截面積不小于4.6 m2 。活性炭應裝填齊整,避免氣流短路,

3)顆粒活性炭最好選擇柱狀活性炭,直徑≤5mm,比表面積≥1200m2/g或碘值≥800mg/g;蜂窩活性炭的橫向強度應不低于 0.3 MPa,縱向強度應不低于0.8MPa,比表面積≥750m2/g或碘值≥800mg/g

4)脫附管道應配置保溫結構,保溫厚度≥80mm,材質:硅酸鋁纖維,密度≥180kg/m3,管道表面溫度≤60℃,設置高溫危險警示標識。脫附進出口管道總長度宜≤10m,彎頭數量宜≤6個。

5)活性炭吸附設備應做好保溫措施,保溫厚度≥50mm;設置裝卸碳孔,內置均風裝置,箱內風速控制<1m/s,整體壓降≤2.5kpa

6)活性炭吸附設備配置的閥門泄漏量<1%,控制形式:電動/氣動控制,具有開度指數表,具有緊急手搖開關功能,并提供性能參數證明材料。

7)活性炭吸附設備內膽厚度>3.5mm,保溫外殼厚度≥1mm。考慮熱脹冷縮變形應設置合理補償。設備加裝安全監測儀器和連鎖控制系統。

8)每個吸附箱設置獨立的多點監測熱電偶,可顯示活性炭脫附時的床層平均溫度。

9)催化燃燒設備排氣應直接連接至排氣筒,其排風量應和補冷風量相匹配,補冷風機風壓和脫附風機風壓相吻合,不應使用軸流風機;

10)催化氧化裝置的預熱溫度宜在 220~350℃,不得超過 450℃。設計工況下蓄熱式催化燃燒裝置中蓄熱體的使用壽命應大于 24000h;催化氧化進入氧化室的氣體溫度應達到氣體各組分在催化劑上的起燃溫度,催化氧化室溫度按照混合氣體中起燃溫度最高的組分確定。

11)催化燃燒設備電加熱棒線纜須用耐高溫線纜,并設置金屬軟管保護,不得進入催化燃燒室、不得接觸廢氣。

12)電器控制箱,應符合電控箱設計GB50058的要求,可獨立顯示每個活性炭脫附箱和催化燃燒室溫度,具備報警功能。


3.安全要求

活性炭脫附后氣流中有機物的濃度應嚴格控制在其爆炸極限下限的 25%以下。催化燃燒設備應設置在距離安全區30米之外。對于活性炭吸附劑,脫附氣流溫度應控制在<120℃范圍之內,脫附溫度采取階段式升溫,避免脫附尾氣濃度發生大幅度波動;在吸附操作周期內,吸附廢氣后吸附床內的溫度應低于50℃。當吸附裝置內溫度超過 70℃時,應能自動報警,并立即啟動降溫裝置。燃燒裝置應始終按設計溫度運行(或略低于設計溫度),并安裝燃燒溫度連續監控系統。燃燒裝置進氣管道應安裝阻火器(防火閥),并提供質量證明文件。設備與控制柜之間的連接線必須有金屬軟管保護。室外處理裝置應安裝符合《建筑物防雷設計規范》 GB 50057 規定的避雷裝置,消防及安全疏散設計應按照GB50140GB50016的規定要求進行設計。


內容來源:石家莊生態環境廳

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