石家庄市涉VOCs企业活性炭吸附脱附技术指南

2020-08-17 17:01:06 山东朗净环保
 
《石家庄市涉VOCs企业活性炭吸附脱附技术指南》
 
  为深入贯彻党中央、国务院和省委、省政府关于大气污染防治工作部署,深入实施生态环境部《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》和省大气办《关于加强臭氧污染防治的指导意见》,进一步减轻臭氧污染对我市空气质量影响,控制臭氧前体物-挥发性有机物(VOCs)排放总量,保证活性炭吸附脱附效率,在结合我市挥发性有机物(VOCs)治理过程中的活性炭吸附脱附相关技术使用实际情况和国内外先进治理水平的基础上,制定了本技术指南。
 
1活性炭吸附技术要求
 
  本技术指南适用于规范使用活性炭吸附、活性炭吸附-催化燃烧、活性炭吸附-移动再生工艺治理VOCs的相关技术,企业应按照实际需求进行工艺选择。生产过程中连续稳定产生的废气可以采用固定床或转轮吸附等吸附装置,非连续性产生或浓度不稳定的废气宜采用固定床吸附装置。
 
  当采用固定床时,尽量选用有原位脱附功能的活性炭吸附技术;当废气中有机物有回收价值时,可根据情况采用水蒸气再生、热气流再生、氮气脱附等方法,脱附后的有机气体可采用冷凝或液体吸收工艺进行回收;当废气中的有机物不宜回收时,脱附产生的有机气体采用燃烧工艺进行销毁;废气中有机物浓度、温度较高时,宜先采用冷凝工艺对废气进行处理后,再进行吸附;原则上废气中有机物主要成分沸点≥100℃或废气中颗粒物、油滴、湿度较高的,不建议直接使用活性炭吸附工艺。
 
一、工艺要求
 
1.活性炭吸附技术设备应按照经规定程序批准的图纸和技术文件加工制造,设备便于安装、保养与维护。
 
2.活性炭吸附技术设备使用环境:
 
(1)环境温度:-10℃~50℃;
 
(2)废气温、湿度:废气温度≤40℃,湿度RH≤50%。
 
3.要求活性炭吸附环保设备制造商应具备专业设计能力,设施完备的生产车间、装配车间等硬件设施,完善的管理制度及规范,必要的检验、试验设备,且能独立完成产品的出厂试验。
 
4.活性炭技术环保设施各处理单元的处理能力应根据废气的实测排放量确定,每个实际处理单元的处理能力应按照最大废气实测排放量的120%进行设计。
 
5.设备部件的结构设计合理,气体流通顺畅、无短路、无死角。
 
6.排放风机宜安装在设备后端,使设备形成负压,在设备密封性能良好情况下允许前置风机,尽量保证无污染气体泄漏到设备箱罐体体外,风机选型时应考虑收集及环保设施阻力。
 
7.活性炭技术处理装置应先于产生废气的生产工艺设备开启、晚于生产工艺设备停机,有条件的可实现与生产装置的连锁控制。
 
8.活性炭相关技术设施前应安装过滤处理系统,企业应制定定期更换过滤材料的设备运行维护规程,保障活性炭在低颗粒物、低含水率条件下使用。
 
9.采用活性炭吸附装置的企业应配备VOCs快速监测设备,活性炭吸附相关技术处理装置应在设备进气和出气管道上设置气体采样口,采样口的设置应符合《环境保护产品技术要求 工业废气吸附净化装置HJ T 386 2007》的要求,便于日常监测活性炭吸附效率,当出口废气浓度≥排放限值的70%时,应及时更换活性炭,并做好相应台账更换记录及危废入库记录。
 
二、设备质量要求
 
1.活性炭吸附相关技术装置的门、焊缝、管道连接处等均应严密,不得漏气。
 
2.活性炭吸附相关处理装置应设置说明牌,包含环保产品名称、型号、风量、活性炭装填量、装填方式、活性炭碘值、比表面积等内容。
 
3.金属材质的处理装置外壳应采用不锈钢或防腐处理,表面光洁不得有锈蚀、磕碰、划伤、毛刺、凹凸不平等缺陷,漆层应均匀、平滑、色泽一致、附着力强、无皱皮、脱皮、漏漆、流痕、气泡等缺陷。
 
4.所有螺栓、螺母均应经过表面处理,并连接牢固;部件铆接面贴合紧密、牢固,铆点均匀;焊接件焊点应平整均匀,不得有焊穿、裂纹、脱焊、漏焊等;处理装置的固定支架或类似装置应用不易变形的金属材料制成且具有稳定的结构强度。
 
三、控制系统要求
 
1.控制柜应独立设置,电气控制系统供电应采用三相五线制;导线线径选择合理,载流容量确保安全使用,电缆线穿过金属壳体时,应加装绝缘套管元件,排列整齐,连接牢固,绝缘可靠。
 
2.电源开关设置于设备控制柜内,应有防水、防尘、防震、接地等措施,柜门应装有机械锁。
 
3.控制系统应采用集中式控制,操作开关安装在控制面板上,操作开关应准确可靠地控制各子系统状态,控制柜内部布线应整齐规范,设置专用地线,零线、地线必须分开,设置符合设备用电负荷要求的系统短路保护装置,控制面板上的操作开关应有清晰醒目的操作标识。
 
4.控制柜上应有温度和主要元件工况显示,具备显示各个设备状态和故障提示的功能,具备温度监控功能。设备正常运行时有绿色信号灯显示,发生异常时,设备立即停止运行并发出声光报警。
 
5.导线应尽量减少接头,应采用线鼻子或点焊等可靠连接方式,不得拧接。
 
6.电机回路应配有低压断路器、热继电器等装置,实现电机的短路、过载、缺相保护。
 
7.控制柜宜放在喷漆设备附近以便于操作、观察。
 
四、性能要求
 
1.处理装置的末端排放速率及浓度满足《河北省工业挥发性有机物排放标准》(DB13/2322-2016)《挥发性有机物无组织控制标准》(GB 37822-2019)《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)等相关标准及规定要求。
 
2.噪声控制符合GBJ 87和 GB 12348的规定。
 
五、安全要求
 
1.处理装置主体的表面温度不高于60℃。
 
2.进入活性炭吸附相关技术处理装置中的有机废气浓度应小于其爆炸下限的25%。
 
3.活性炭相关技术处理设施应设置压力指示,安装泄压防爆装置。
 
4.活性炭吸附技术相关处理装置应具备短路保护和接地保护,接地电阻应小于 4Ω,并附有醒目的安全提示。
 
5.化工、制药、石化等高浓度VOCs废气采用活性炭吸附相关技术处理装置的,应安装阻火器(防火阀),并提供质量证明文件。
 
6.活性炭吸附相关技术设备应满足相应消防、防爆要求。
 
7.活性炭吸附相关技术处理装置安装后,不得影响原工艺安全系统的正常运转。
 
8.活性炭吸附相关技术装置具有加热设备时,设备应设置超温声光报警装置,由自动控制系统控制的处理装置应同时具备手动启停操作功能。
 
 
 
活性炭吸附工艺
 
一、过滤+活性炭吸附工艺
 
1.基本要求
 
  活性炭吸附装置,应提前落实场地空间、活性炭使用周期、运行费用及安全问题,设备安装位置应方便定期运维及更换活性炭材料。
 
2.性能要求
 
(1)活性炭过滤箱结构设计合理,不得让未经过滤的气体进入后续工艺流程;多层过滤材料应按照过滤等级高低随气体流动方向由低到高布置,各层过滤材料应间隔一定距离布置,最后一级应选用高于F7等级过滤材料,过滤后尾气中颗粒物含量<1mg/m3。过滤箱应有压差计,压力过大时及时更换并记录。
 
(2)活性炭填充量与每小时处理废气量体积之比应不小于1:5000,每1万Nm3/h废气处理蜂窝活性炭吸附截面积不小于 2.3 m2 ,颗粒活性炭吸附截面积不小于4.6 m2 。
 
(3)颗粒活性炭最好选择柱状活性炭,直径≤5mm,比表面积≥1200m2/g或碘值≥800mg/g;蜂窝活性炭的横向强度应不低于0.3 MPa,纵向强度应不低于0.8MPa,比表面积≥750m2/g或碘值≥800mg/g。
 
(4)活性炭吸附设备设置装卸碳孔,内置均风装置,箱内气速控制<1.2m/s,整体压降≤2.5kpa,活性炭吸附设备配置的吸附进出口阀门泄漏量<1%。外壳厚度≥1mm,考虑热胀冷缩变形应设置合理补偿;设备应加装消防、卸爆及安全监测仪器和连锁控制系统。
 
(5)活性炭吸附装置废气出口应定期检测VOCs浓度,当出口污染物浓度超过规定限值的70%时,应停止吸附,立即更换新活性炭,更换下来的废活性炭应按照危险废物管理。
 
(6)使用过滤+单一活性炭吸附工艺企业应具有VOCs或非甲烷总烃自行监测能力,定期检测活性炭吸附效率,并记录留存,保存一年设备运维台账。
 
3.安全要求
 
  当吸附装置内温度超过 70℃时,装置自动报警,并立即启动降温装置。消防及安全疏散设计应按照GB50140及GB50016的规定要求进行设计。同时设备安全性能应满足相关国家、地方及行业安全技术规范。
 
  *注:根据全国各省、各行业调研情况,无再生活性炭吸附工艺使用存在监管难度,各地方环保管理部门应加强活性炭工艺使用监管。
 
二、过滤+活性炭吸附+移动再生脱附工艺
 
1.基本要求
 
(1)选择移动再生+固定床吸附技术时,应选择具有合规移动脱附车装置的企业,提前签订正式脱附运营合同,在选择移动再生+固定床吸附技术设备时,应落实场地空间、设备活性炭使用周期、脱附频率、运行费用及安全问题。
 
(2)固定床吸附设备应设置前过滤装置,有效过滤生产过程中产生的颗粒物,同时过滤材料应方便更换或者清洗。
 
(3)活性炭吸附设备箱体材料应选用抗腐蚀材料或按照《工业设备及管道防腐蚀工程施工质量验收规范》GB 50727-2011进行防腐处理和验收。
 
2.性能要求
 
(1)过滤预处理设施结构设计合理,不得让未经过滤的气体进入后续工艺流程;多层过滤材料应按照过滤等级高低随气体流动方向由低到高布置,滤材应间隔一定距离布放,最后一级应选用高于F7等级过滤材料,过滤后尾气中颗粒物含量<1mg/m3。
 
(2)活性炭吸附材料填充量与处理气量之比应不小于1:5000,单个吸附箱吸附材料填充量应不小于1m3,具体结合实际风量核算。
 
(3)颗粒活性炭最好选择柱状活性炭,直径≤5mm,比表面积≥1200m2/g或碘值≥800mg/g;蜂窝活性炭的横向强度应不低于 0.3 MPa,纵向强度应不低于0.8MPa,比表面积≥750m2/g或碘值≥800mg/g。
 
(4)活性炭吸附系统应配备快装式对接口,与移动式脱附装置相匹配,厂区应预留移动再生装置车停泊位置,车停泊位置应满足标准6.5m运输车可进入的场地;再生进出口中心标高距地面高度1m-1.5m,方便后期再生操作。再生管道应做保温处理,保温厚度≥80mm,材质:硅酸铝纤维,密度≥180kg/m3,管道表面温度≤60℃,设置高温危险警示标识;脱附进出口管道总长度宜≤60m,弯头数量宜≤6个;活性炭吸附设备应做好保温层,保温层厚度≥50mm,材质:硅酸铝纤维,设备表面温度≤60℃;活性炭吸附设备设置装卸碳孔,内置均风装置,箱内风速应控制<1.2m/s,整体压降≤2.5kpa,活性炭吸附设备配置的吸附进出口阀门泄漏量<1%。活性炭吸附设备内胆壁厚>3.5mm,设备满焊无泄漏,保温外壳厚度≥1mm,考虑热胀冷缩变形应设置合理补偿;设备加装安全监测仪器和连锁控制系统。
 
3.安全要求
 
    活性炭脱附后气流中有机物的浓度应严格控制在其爆炸极限下限的25%以下。对于活性炭吸附剂,脱附气流温度应控制在<120℃范围之内;在吸附操作周期内,吸附废气后吸附床内的温度应< 50℃;当吸附装置内温度超过70℃时,应自动报警,并立即启动降温措施。消防及安全疏散设计应按照GB50140及GB50016的规定要求进行设计。移动脱附设备设置在距离安全区30米之外。同时设备安全性能应满足相关国家、地方及行业安全技术规范。
 
三、过滤+活性炭吸附+催化氧化工艺
 
1.基本要求
 
(1)前置过滤装置可有效过滤生产过程中的颗粒物,颗粒物含量<1mg/m3,同时过滤材料方便更换或者清洗。
 
(2)活性炭吸附设备箱体应选用抗腐蚀材料或按照 GB 50727 进行防腐处理和验收。
 
(3)催化燃烧设备提供活性炭脱附的热空气,燃烧室应选用防腐、耐高温材料。
 
(4)催化燃烧设备应设置必要的防爆孔,保证设备安全运行。
 
(5)催化燃烧设备应具有保温措施,保证设备表面温度不高于60℃。
 
(6)催化燃烧设备应具有换热功能,换热效率不低于50%。
 
(7)催化剂应有质检部门出具的合格证明,并满足:
 
a). 使用温度为 200℃~700℃,并能承受 900℃短期高温冲击。
 
b). 空速大于 10000/h-1,但不应高于 40000/h-1。
 
c). 正常工况下,催化剂使用寿命应在8500h以上。
 
d). 负载率不低于3‰。
 
2.性能要求
 
(1)前置过滤箱结构设计合理,不得让未经过滤的气体进入后续工艺流程;多层过滤材料应按照过滤等级高低随气体流动方向由低到高布置,各层过滤材料应间隔一定距离布放,最后一级应选用高于F7等级过滤材料,过滤后尾气中颗粒物含量<1mg/m3。
 
(2)活性炭吸附装置的活性炭材料填充量与每小时处理废气量体积之比应不小于 1:5000,每1万Nm3/h废气处理蜂窝活性炭吸附截面积不小于 2.3 m2 ,颗粒活性炭吸附截面积不小于4.6 m2 。活性炭应装填齐整,避免气流短路,
 
(3)颗粒活性炭最好选择柱状活性炭,直径≤5mm,比表面积≥1200m2/g或碘值≥800mg/g;蜂窝活性炭的横向强度应不低于 0.3 MPa,纵向强度应不低于0.8MPa,比表面积≥750m2/g或碘值≥800mg/g。
 
(4)脱附管道应配置保温结构,保温厚度≥80mm,材质:硅酸铝纤维,密度≥180kg/m3,管道表面温度≤60℃,设置高温危险警示标识。脱附进出口管道总长度宜≤10m,弯头数量宜≤6个。
 
(5)活性炭吸附设备应做好保温措施,保温厚度≥50mm;设置装卸碳孔,内置均风装置,箱内风速控制<1m/s,整体压降≤2.5kpa。
 
(6)活性炭吸附设备配置的阀门泄漏量<1%,控制形式:电动/气动控制,具有开度指数表,具有紧急手摇开关功能,并提供性能参数证明材料。
 
(7)活性炭吸附设备内胆厚度>3.5mm,保温外壳厚度≥1mm。考虑热胀冷缩变形应设置合理补偿。设备加装安全监测仪器和连锁控制系统。
 
(8)每个吸附箱设置独立的多点监测热电偶,可显示活性炭脱附时的床层平均温度。
 
(9)催化燃烧设备排气应直接连接至排气筒,其排风量应和补冷风量相匹配,补冷风机风压和脱附风机风压相吻合,不应使用轴流风机;
 
(10)催化氧化装置的预热温度宜在 220℃~350℃,不得超过 450℃。设计工况下蓄热式催化燃烧装置中蓄热体的使用寿命应大于 24000h;催化氧化进入氧化室的气体温度应达到气体各组分在催化剂上的起燃温度,催化氧化室温度按照混合气体中起燃温度最高的组分确定。
 
(11)催化燃烧设备电加热棒线缆须用耐高温线缆,并设置金属软管保护,不得进入催化燃烧室、不得接触废气。
 
(12)电器控制箱,应符合电控箱设计GB50058的要求,可独立显示每个活性炭脱附箱和催化燃烧室温度,具备报警功能。
 
3.安全要求
 
    活性炭脱附后气流中有机物的浓度应严格控制在其爆炸极限下限的 25%以下。催化燃烧设备应设置在距离安全区30米之外。对于活性炭吸附剂,脱附气流温度应控制在<120℃范围之内,脱附温度采取阶段式升温,避免脱附尾气浓度发生大幅度波动;在吸附操作周期内,吸附废气后吸附床内的温度应低于50℃。当吸附装置内温度超过 70℃时,应能自动报警,并立即启动降温装置。燃烧装置应始终按设计温度运行(或略低于设计温度),并安装燃烧温度连续监控系统。燃烧装置进气管道应安装阻火器(防火阀),并提供质量证明文件。设备与控制柜之间的连接线必须有金属软管保护。室外处理装置应安装符合《建筑物防雷设计规范》 GB 50057 规定的避雷装置,消防及安全疏散设计应按照GB50140及GB50016的规定要求进行设计。                    
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