船舶制造企業(yè)VOCs高效末端治理技術案例

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)境科學研究院征集了VOCs先進治理技術典型案例，傳遞VOCs治理經(jīng)驗，為各地VOCs治理工作提供示范。

項目概況

南通中遠海運川崎船舶工程有限公司是中遠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治理技術改造，建有1套吸附+催化燃燒和1套RTO有機廢氣治理設施，項目總投資預計1236萬元。

VOCs廢氣治理技術路線

項目采用三級預過濾+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1400mg/m3左右，同時風機也是根據(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標排放，且設備運行能耗、運行維護代價增加，設備壽命降低，安全風險提高。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遠大于蜂窩轉(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)輪處于靜止狀態(tài)，只起到吸附的作用。對于風機的開停，只需一個按鈕，不需要復雜的開停爐過程，無安全風險，同時無能耗產(chǎn)生，運行維護簡單。

(3) 不受風量減少的影響。

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，保證達標的前提下，無需脫附，從而達到消化波峰的目的。最后在二道漆結(jié)束時，開啟脫附，分別脫附兩個轉(zhuǎn)輪。

技術與經(jīng)濟指標

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) 設計風量較小，為蜂窩轉(zhuǎn)輪風量的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) 項目不需要復雜的開停爐過程，無安全風險，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)碳達峰有著積極的作用。