钢管防腐作业废气回收系统改造*

刘奋勇， 马立立， 邓宝刚， 苏文燕， 刘迪龙

（渤海装备南京巨龙钢管有限公司， 南京 210061）

废气收集处理在制造业中尤为重要， 特别对于石油管道内减阻漆料的喷涂作业， 涂覆后的钢管进入固化炉加热固化， 过程会产生大量的二甲苯气体， 另外在调漆间和喷涂区域也产生大量挥发性气体， 这些废气会损害员工身体健康， 同时也对环境造成污染。 因此针对废气回收系统的催化燃烧设施进行封闭式改造， 包括防腐区域固化炉、 喷漆小车行走区域、 调漆间， 合理加装风机及排放管线， 并入催化燃烧后处理设备。 不同于以往采用密闭吸风燃烧后直接排放大气的方式，改造后的回收系统更加符合现代钢管涂覆企业的环保治理要求， 废气收集处理装置整体净化效率达到90%以上[1-3]。

1 废气回收系统功能

废气回收系统通过废气回收+干式过滤+活性炭吸附浓缩+催化燃烧的净化处理工艺流程， 实现钢管防腐作业区域废气排放达标。 催化燃烧工艺流程如图1 所示， 改造后的废气回收系统能满足防腐调漆间、 喷涂小车区域及固化炉区域的废气回收需求。 催化燃烧装置前后均设置阻火除尘系统， 并设泄压系统， 回收装置采用气动控制系统控制阀门切换， 确保及时开启或关闭。设备内外均应设有消静电装置， 高空管道设有避雷装置。

图1 催化燃烧流程图

同时， 该系统内设自动降温系统、 超温保护、 防火连锁保护等。 超温时， 保护系统自动启动。 此外， 系统还配备制氮装置， 从而适时采用氮气降温或灭火； 合理设置检测点并配备自动报警系统， 其电气控制系统采用PLC 和变频器控制[4-5]。

2 废气回收系统构成

废气回收系统主要由有机废气净化装置、 废气收集装置、 后处理净化设备构成[6]。

2.1 有机废气净化装置

有机废气净化装置主要用于净化涂装生产线产生的有机废气， 净化后的气体达到排放标准。

2.2 废气收集装置

（1） 封闭固化炉入口区域， 同时对固化炉出口封闭区域合理加装风机及排放管线， 并入催化燃烧设备。

（2） 喷漆小车行走区域、 移动仓区域整体封闭加装风机及排放管线， 并入催化燃烧设备， 废气收集装置如图2 所示。

图2 废气收集装置

（3） 对调漆间合理加装风机及排放管线， 并入催化燃烧设备[7-8]。

2.3 后处理净化设备

后处理净化设备主要由过滤箱、 活性炭吸附箱、 催化炉、 电气控制、 耗材等组成。

（1） 过滤箱。 过滤箱采用干式过滤， 采用适合过滤漆雾的过滤材料进行不少于三级过滤， 即采用DPA 过滤袋+过滤袋 （过滤效率F6） +过滤袋的形式（过滤效率F8）。 过滤箱匹配有压力表和压差开关， 三级过滤箱如图3 所示。

图3 三级过滤箱

（2） 活性炭吸附箱。 活性炭吸附箱如图4 所示， 吸附箱内部壁板采用高防腐材料、 渗铝板或不锈钢。 碳床前匹配有泄压门， 同时碳床进、 出口全部安装均流板， 保证整个碳床平面风速均匀， 材料为不锈钢或渗铝板， 且不得含锌或氧化锌等杂物； 碳床合理分层装填， 提高碳层散热效率， 且便于更换。 此外， 在碳床进、 出口均设温度传感器。 碳床匹配有压差开关和压力表， 达到压差时发出警报， 并且不起动脱附系统， 防止脱附产生热聚而失火。

图4 活性炭吸附箱

（3） 催化炉。 催化炉如图5 所示， 脱附管路、 催化反应室、 换热器、 阻火器等采用不锈钢材料。 催化炉匹配温度传感器， 对各环节温度实施监控， 且具有报警功能， 报警温度可自行设定； 换热器采用二级热交换系统， 确保输出温度不超过120 ℃； 脱附温控传感器采取冗余设计提高了系统的可靠性， 至少安装2 个传感器，实现故障报警功能； 催化燃烧室进、 出风口全部设有阻火器， 并安装压差开关， 具备提醒更换报警功能； 脱附风机、 补冷风机装有压差开关和压力表， 补冷风机进风口装有过滤器及压差开关。风机及电机使用噪音应不超过85 dB。

图5 催化炉

由于需要定期维护催化炉电加热器， 若因结构问题不便更换， 应在加热管功率或数量上采用冗余设计， 延长拆卸更换周期。 板式换热器下端排水系统采用水密封结构。

（4） 电气控制部分。 电控系统采用西门子PLC 和变频器。 PLC 控制系统实现对活性炭吸附床、 催化氧化设备、 电加热功率、 烟气出口风门的控制以及风机、 炉内温度、 压力、 风向切换阀信号联锁控制等， 同时对重要运行参数集中监控， 并将故障信息反映在触摸屏上， 进行相应报警提示。 在人机界面上， 操作人员可通过触摸屏了解温度设置、 系统的状态和参数及报警信息。

PLC 控制功能包含但不限于： 控制装置运行； 处理各阀门的开关定位； 在人机界面显示运行状态； 在人机界面上操作控制； 在人机界面上进行参数修改； 故障报警； 手动、 自动两种操作功能选项， 并且和喷漆房操作进行连锁控制； 定时开关机； 具备温度控制自动调节及超温报警功能； 预判故障并进行相应的故障保护措施； 关键数据记录及下载； 自动运行时实现无人值守操作； 手动操作时， 可对单体设备进行单车试机调试； 密码保护， 非操作人员不能进行操作； 误操作自动保护等。 电气控制流程如图6 所示。

图6 废气回收系统电气控制流程图

（5） 耗材选择。 采用蜂窝陶瓷催化剂（使用量≥0.3 m3）， 作为贵金属（Pt、 Pb） 的载体； 活性炭采用砖砌式装填， 多层安装， 经过合理的布风，使废气均匀通过活性炭层过流断面， 实现漆雾、 尘杂的过滤； 活性炭选用优质无烟煤作为原料， 碘值＞560， 同时须保证活性炭的强度高、 比表面积较大、 吸附速度快， 苯静态吸附容量≥35%[9-10]。

3 应用效果

（1） 集中对喷漆小车行走区域、 移动仓区域、 调漆间和固化炉进行改造， 采用风机把喷涂中产生的废气、 调漆间散发的废气、 固化炉加热产生的废气经排放管线集中送至催化燃烧设备处理， 有效降低漆雾及有害气体的浓度， 既保证了员工身体健康， 又改善了喷涂现场环境。 改造前、 后现场对比如图7 所示。

图7 废气回收装置改造前、后现场对比图

（2） 废气催化燃烧设备的成功运行， 经第三方现场检测验证达到了设计目标值， 其风量处理、 废气进口温度、 处理气体成分、 蜂窝煤活性炭尺寸、 净化效率、 蜂窝煤活性炭吸附量、 设备运行阻力、 装置噪声值等参数均达标[11-12]， 设备参数见表1。

表1 废气回收设备参数

4 结束语

通过对废气收集处理装置进行升级改造， 有效降低了有害气体的排放浓度， 提高了废气收集处理装置整体净化效率， 实现了以下效果： ①进一步提升VOC 排放控制， 确保大气污染物排放浓度有效控制在国家标准和规范及地方相关行业标准要求之内； ②二甲苯气体等有机挥发物回收处理后， 有效改善了内喷涂区域作业环境， 保障了岗位员工职业健康安全。