第一章

1.1设计依据概述

1）《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996；

2）《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003；

3）《污水综合排放标准》GB8978—1996；

4）《室外排水设计规范》（2006年版）GB500014—2006；

5）《环境污染事故应急预案编制技术指南》（征求意见稿）；

6）《建筑设计防火规范》GB50016—2006；

7）相关环境保护法律、法规和规章；

1.2设计原则

设计净化效率大于95%

1）工艺成熟、设备先进，运行稳定可靠；

2）管理、运行、维护方便，自动化程度高，避免二次污染；

3）尽可能做到投资少，处理成本低；

4）处理系统因地制宜，合理布局、平面布置紧凑；

5）根据环保要求，保证该项目处理废气排放达到国家排放标准。

1.3工程范围

1）设计范围：废气处理系统设计包括从各废气源至排放口之间的废气处理设施（工艺、设备、电气、自控等）的工程方案设计。

2）供货范围：提供包括一整套废气收集、输送、处理，包括管道、配套离心风机、喷淋泵、喷淋塔、处理装置及相关的仪表设备、就地控制柜各设备之间的风管正常运行所需的所有附件、紧固件、支撑件、备品备件等。

3）安装范围：包括废气处理设备、风机、水泵、电气仪表等设备安装。

4）调试、检验及试运行：调试包括除臭系统设备的单机调试及系统功能调试；系统调试完毕配合业主做好效果检验。

第二章

2.1设计风量废气情况及排放标准

根据业主所提供的资料，本项目的废气来源为车间喷漆生产过程中，产生的挥发性废气以及粉尘。根据业主提供的流量为25000m3/h。

2.2污染物性质浓度分析

根据同类工程提供的资料，本工程废气组分主要为甲苯二异氰酸酯、粉尘、二甲苯、甲苯、丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、三氯乙烯、苯、丙酮、环己酮、乙醚等。

例举部分污染物物化性质和环境数据如下：

醇：外观为无色液体。沸点64.7℃，熔点-97.8℃，蒸气压92mmHg/20℃，蒸气127mmHg/25℃，相对密度0.8100/0℃/4℃，蒸气相对密度1.11，辛醇/水分配系数log Kow=-0.77，与水，乙醇，醚，苯及多数有机溶剂及酮等互溶。嗅阈值141ppm。爆炸极限6.0～36%，自燃点464℃，闪点12℃，

闭杯。

慢性反复接触甲醇蒸气会导致结膜炎，头痛，眼花，失眠，视觉模糊，失明。类似乙醇的中枢神经系统抑制。代谢可形成甲酸而引起酸毒症。严重时可因呼吸停止而死亡。约4mL甲醇可导致失明，致死量约80～150mL。爆炸极限2.2～9%，闪点7.2℃开杯，自燃点427℃。

醚：外观为无色透明液体。沸点40~80℃，熔点-73℃，蒸气压7.05 mmHg/25℃，相对密度0.64~0.66/20℃/4℃，易挥发，易溶于水，溶于无水乙醇、苯、氯仿、油类等多数有机溶剂。易燃易爆，与氧化剂可强烈反应。主要用作溶剂。

其蒸气或雾对眼睛、粘膜和呼吸道有刺激性。中毒表现可有烧灼感、咳嗽、喘息、喉炎、气短、头痛、恶心和呕吐。少量吸入可以致人昏迷，大量吸入可致人死亡。

丙酮：外观为无色液体。熔点-94.6℃，沸点56.48℃，蒸气相对密度:2.0,蒸气压:231 mmHg/25℃,400 mmHg/39.5℃,溶于苯，与水，醇，二甲基甲酰胺，醚，氯仿及多数油互溶。相对密度0.79(水=1)，蒸汽密度2.00(空气＝1)，嗅阈值：水中20 mg/L(或20 ppm,W/V);空气中13 uL/L(或13 ppm,V/V)，辛醇/水分配系数Log Kow=-0.2。闪点－4℃，自燃点465℃，爆炸极限2.5～12.8%。

甲苯：外观为无色液体。沸点110.6℃，熔点-94.9℃，蒸气压28.4 mmHg/25℃，相对密度0.8636/20℃/4℃，辛醇/水分配系数log Kow=2.73，与醇，氯仿，醚，丙酮，冰醋酸等有机溶剂互溶，水中溶解度526 mg/L/25℃，蒸气密度3.1，嗅阈值2.14ppm。闪点4℃闭杯，自燃点480℃，爆炸极限1.27～7%。

毒性小于苯，但刺激作用较强。接触甲苯会引起红血球计数减少，血红素，平均血球体积，平均血球血色素增高，还有报导可以引起白血球减少症，嗜中性白血球减少症，对皮肤具有脱脂作用，使皮肤干燥，皲烈及二次感染。高浓度的吸入可以导致心律不齐及心肌受损而导致突然死亡。长期吸入而引起脑中毒，对眼睛也有刺激。可以引起代谢性酸中毒。对肝，肾及神经系统均有影响。

可以引起呼吸道，眼睛刺激，吸入蒸气可经引起睡意，头昏，长期及反复接触可以引起皮肤干燥并引起刺激，对中枢神经有抑制作用。

2.3污染物浓度分析

经与同类工厂类比分析和经验数据，其具体浓度见下表2-3，以该浓度作为本次工程设计的依据。

表2-3

污染物

醇

醚

丙酮

非甲烷总烃废气主要污染物及浓度平均浓度400 300 300 1200单位mg/m3设计最高浓度800 500 500 3000

2.4排放标准

根据要求，在正常工况及常规气象条件下，处理后废气排放浓度达到《大气染污综合排放标准》（GB16297-1996）中的新建二级排放标准，具体详见表2。

表2《大气污染物综合排放标准》二级标准

最高允许排放速率（kg/h）

排气筒高度（m）

非甲烷总烃

污染物最高允许浓度（mg/m）3二级10 120 15

第三章工艺原理及流程

根据业主和环保相关部门的要求，同时考虑设备大小及投资，选用“水膜除尘吸收+光解臭氧氧化+水洗”处理工艺。水膜除尘吸收法是目前效率最高运行成本最低的除尘工艺之一。光解氧化除臭设备运行稳定，安全性好，氧化效率高，对于该工艺具有反应速度快、效率高的特点，末端水喷淋清洗能够实现多种高能，彻底解决前2道工艺没有完全解决的问题，同时防止光解臭氧的二次污染。

3.1光催化氧化工艺原理

应用于工业的紫外线波长154nm-254nm，波长越短能量越大，254nm以下波长的紫外线能够裂解O2，产生O3，大于254nm波长基本不能裂解O2，由于154nm-185nm的波长相对比较短所以“杀伤”的空间范围也较小。185nm-254nm而尽管波长较长但是杀伤空间范围相对较大。

光催化氧化除臭设备，采用德国贺利氏进口紫外线灯，产生高强紫外线，其中154nm-185nm波长在系列光谱中使占比例高达14%，紫外线剂量大于45mw/cm2，光子能量大于1000kJ/mol，是当前工业UV/O3紫外灯中剂量和能量最大的紫外线，迅速氧化键能小于380kJ/mol的污染物，紫外线光解氧气产生臭氧，臭氧浓度按照1.8Kg/h配置，设计臭氧浓度200mg/m3，臭氧能快速氧化金属性较强的污染物，臭氧量可根据污染物的浓度以及后续反应时间设定。

同时催化光谱比例高达95%，蜂窝型催化剂载体，蜂窝型载体表面积大，可成膜催化剂剂量能按1000m3/h废气1KG催化剂装配。本催化突出催化光源强，催化剂装载量大，设计活性离子浓度12万次/cm3。

废气的光解催化氧化机理包括两个过程：一是在产生高能离子群体的过程中，一定数量的有害气体分子受高能作用，本身分解成单质或转化为无害物质。二是含有大量高能粒子和高活性的自由基的离子群体，与大分子气体（如苯、甲苯等）作用，打开了其分子内部的化学键，转化为无害的小分子物质。新生态的氧离子具有很强的氧化性，它能有效的氧化分解不受负离子作用控制的有机物。和废气反应后多余的氧离子（正），能与氧离子（负）很快结合成中性氧，因而不会更多地对设备及环境造成不利影响。

3.2工艺流程

本工程废气治理系统工艺流程框图如图1所示。

达标排放

排气筒

废气收集后送入吸收装置光解臭氧

氧化装置风机水洗装置

图1废气治理工艺流程框图

废气经收集系统收集后，由管道输送至废气处理系统，先经前端的化学吸收塔，在碱液喷淋下，气废气与自上而下喷淋液充分接触，去其中大部分酸性污染物和部分可溶的污染物。由风机引入光催化氧化装置，在装置内废气中含键能较低的污染物直接被氧化成CO2和H2O等低分子化合物，并与产生的强氧化性物质臭氧在装置内紫外线催化下，废气中难处理的污染物大分子（如苯、甲苯、苯胺等）迅速被裂解、氧化，降解成低分子化合物、水和二氧化碳。部分未反应的臭氧及微量臭氧氧化后的有机小分子在最后的水洗塔中被洗涤下来，实现气体达标排放。

一定时间后，化学吸收塔的循环液吸收了大量污染物后，吸收效果变差，则将循环液进行更换即可，废液排入厂区的污水处理系统。灯管的寿命在10000小时以上。

第四章废气处理工艺设计

根据业主的技术要求，本工程设计采用1套“水膜吸收+光催化氧化+水洗”处理工艺，各系统系统主要由废气收集系统、输送系统、处理系统等组成，收集及输送系统包括废气收集口、输送管路和引风机；废气处理系统主要包括化学吸收塔、光催化氧化装置、喷淋系统等组成。

4.1废气收集及输送系统

废气收集输送系统主要包括废气收集口、输送管路和引风机。

（1）废气收集口

各反应釜、储罐、冷凝器等处于正压运行的设备，废气管路可直接与放空管路采用法兰对接，中间用塑料球阀或蝶阀控制开闭，在使用才进行开启；若各反应釜、储罐、真空罐、冷凝器等处于负压运行状态，需在放空管路上设置倒漏斗形收集口，以防止废气窜入其他罐中，产生影响，同时在倒漏斗形收集口上部设置塑料球阀或蝶阀控制开启。离心间废气收集口直接设置于离心机上部，中间用塑料蝶阀控制开度，根据使用情况调节吸风量。

根据现场情况，考虑施工空间、美观等等因素，设置管架管托。

（3）引风机

1）风机选型

引风机根据气量和管路、处理设施等全系统的压损情况选型。

a）系统压损计算系统压损包括管道、处理装置及风机本身等部分。

管道压损：

包括管路压损、局部压损；根据业主提供的资料和相关工程经验，管路压损≤200Pa。

废气处理装置压损包括：

①吸收塔压损≤1400Pa；

②光催化氧化装置压损≤100Pa；水洗装置压损≤400Pa。

风机本身压损小于50Pa，排气筒压损小于50Pa。

系统压力损失为△P=200+1400+100+400+50=2100Pa，

预留高于系统压降10%的裕量，则风压选择为：1750Pa。

b）风机选型

依据上述计算及本项目废气的成分、温度、湿度等情况，选用台湾顶裕生产的TF型风机，根据风机的风量/风压曲线图，对风机选用相应型号如下。

车间风机型号：TF-181B，风量25000m3/h，全压1750Pa，功率17.5kW，共1台。

2）风机性能

①风机额定风量是在1atm，20℃，相对湿度65%的条件下的风量，正常运转时，其绝对效率≥90%。

②风机为离心风机，外壳、叶轮等主要部件采用耐酸碱和有机物腐蚀的Vinylester树脂（玻璃钢）制作，机座为SS41材质，采用环氧树脂（EPOXY）防腐。

③为避免产生应力和增加强度，风机外壳采用一体成型法制作。为避免泄漏，外壳与入口钟的装配螺丝采用预注法。入口钟为喇叭型渐缩在渐扩设计，并与叶轮形成平顺的衔接，形成了较佳的流线型，且为线性叠合，避免了酸碱结晶附着产生干涉破坏。

④风机配有专用的进出口柔性补偿器和弹簧避震器。柔性补偿器主体材料为纤维织物，可补偿轴向、横向、角向，耐腐蚀、耐高温、具有吸声、隔震动传递的功能，能有效减少风机的噪声和震动。风机噪音（包括电动机在内）低于80dB（A），机组震动符合ISO2372规范之4.5级，隔振效率≥80%。

⑤风机叶轮的动平衡精度符合ISO1940规范之G2.5级，且能24小时连续运行。

⑥电机采用二级节能防爆电机，防护等级IP65，电源为3相、4P、380V、50Hz，绝缘等级F级，温升等级B级。

⑦风机组装通过美国AMCA空气动力学认证，具有运行平稳、噪音低、性能优越等特点。

⑧使用寿命大于10年。电机防爆。

4.2吸收塔

（1）装置设计参数

化学吸收塔及水洗塔各具体设计参数见表4-1.

表4-1

设计参数

外形尺寸

材

壁质厚化学吸收塔、水洗塔设计参数水洗塔Φ2.2×6m FRP 14mm

400Pa

0.8m碱液吸收塔Φ1.8×9.5m FRP 20mm 1400Pa 1.0m最大压损填料层高度

停留时间

空塔气速

液气比

数量0.66m/s 2.0L/m 1只30.8m/s 2.0L/m 1只3一般喷淋塔的空塔流速控制在0.5~1.0m/s，过高的空塔气速会加大喷淋塔的阻力，增加不必要的能耗。本次项目设计碱液喷淋塔的塔径为2.2m，其截面积=2.2×2.2×0.785=3.8m2；空塔气速=9000÷3600÷3.8=0.66m/s；水洗塔塔径为2m，其截面积=2×0.785=3.14m2；空塔气速=9000÷2×3600÷3.14=0.8m/s，都可满足设计的需要。

（2）装置构造

化学吸收塔采用全玻璃钢材质制作，分为储液层、布气层、填料层、喷淋层、除雾层等。其中塔体内侧防腐层采用乙烯基树脂制作的高强度内衬防腐，厚度不小于1.0mm。该树脂对于有机溶剂具有很好的耐腐蚀作用。

填料层填料采用PP材质的短阶梯环，规格为DN50。该填料具有比表面积大，堆积密度高，不易老化，与废气中的污染物不产生反应等特点，是化工填料中使用最为广泛的一种。

喷淋系统为连续运行模式，功能是去除大部分水溶性污染物和部分微溶性污染物。主要包括循环水泵、循环管路等。

循环液槽设化学吸收塔下部，高度1000mm，配有液位计。

喷淋水泵根据工艺设计要求和本项目废气情况，循环水泵选用国内知名品牌宜兴宙斯泵业生产的耐腐耐磨氟塑料管道离心泵，过流部件为氟塑料，可耐受强酸性腐蚀，允许24小时连续运转，使用寿命10年以上。

①流量

喷淋水泵的流量满足工艺需要，并预留一

定余量。A3车间单套9000m3/h系统的喷淋所

需流量为20m3/h。

②扬程

系统压损包括提升高度、管道压损、喷头压

损等部分。

提升高度：6.0m，管道压损：3.0m，喷头压

损：10.0m

扬程H=6.0+3.0+10.0+1.0（预留）=20m

所以水泵扬程应大于20m。

③水泵选型

根据上述计算和本项目臭气情况以及现场情况，选用宜兴宙斯泵业生产的耐腐耐磨氟塑料离心泵，水泵参数如下：

循环泵型号：50UHB-ZK-20-20型号，流量20m3/h，扬程20m，电机功率4kW，共4台，2用2备。

喷淋管路由管道、喷嘴、阀门等部件组成。管道均采用UPVC材质；喷嘴选用PP材质的无堵塞螺旋喷嘴，该喷嘴喷雾效果好，雾化程度高，保证喷淋液均匀喷洒。

4.3光解臭氧氧化装置

（1）装置设计参数

两种型号的吸附装置各具体设计参数见表4-2。

保定博天环保科技

Baoding BT Environmental Protection S&T CO.,LTD

表4-2

设计参数

外形尺寸

材

壁质厚光催化氧化装置设计参数25000m/h废气处理系统3 2.0（宽）×1.0（长）×3.6m（高）不锈钢304 2.5mm

300Pa

150支

220V

22.5KW

2s

3000kg

1组最大压损灯管数量电功源率停留时间运行重量数量

（2）装置构造

光催化氧化装置采用立式密闭结构设计，由电控间、反应腔体、催化层等部分组成。全部采用不锈钢材质制作，耐腐蚀性能好、强度高，使用寿命长。配置温度计、光强仪、流量等仪表，监控系统各个部分的参数，从而保障系统正常运转。

（3）技术特点

1）去除效率高：能在极短的时间内氧化分解废气中的挥发性有机物（VOC）、脱臭效率可达75%以上；成套除臭效率大于95%

2）无需添加任何物质：只需要设置相应的排风管道和排风动力，使恶臭气体通过本设备进行脱臭分解净化，无需添加任何物质参与化学反应；

3）适应性强：通过电气控制系统和变频设备，能调节喷淋强度和无极灯、紫外灯的光强，根据废气浓度的高低采用不用模式的光强，在节能的同时还确保处理效果，既能连续运行，也能间歇运行；

4）设备设计科学、简洁、美观，真正实现了清洁生产要求的低能耗工艺设计，且无二次污染；

5）设备防腐性能好，箱体、管道及附件等均采用304不锈钢材质制作。专业铸造品质信心成就未来博天科技打造自然生态