某企業(yè)噴涂廢氣的冷凝吸附處理設計方案吸收法是目前應用較廣泛的廢氣處理方法之一。其原理是利用吸收劑將廢氣中的有機污染物吸收到溶液中，再通過再生過程將有機污染物從溶液中去除。吸收法具有處理效率高、適用范圍廣、設備簡單等優(yōu)點，因此在本項目中選擇了吸收法進行廢氣處理。3.2工藝流程及設備選型本項目采用冷凝吸附法進行廢氣處理。具體流程如下圖所示：（圖略）在該流程中，廢氣首先經過冷凝器進行冷凝，然后進入吸附塔進行吸附，吸附后的廢氣經過再生器進行再生，最終排放達標的廢氣。在設備選型方面，本項目采用了國內知名品牌的冷凝器、吸附塔和再生器等設備，確保設備的可靠性和穩(wěn)定性。4.結論通過對該企業(yè)噴涂廢氣的特征和排放標準的分析，本設計方案選擇了冷凝吸附法進行廢氣處理。在工藝流程和設備選型上，本設計方案充分考慮了國家環(huán)保法規(guī)和企業(yè)生產實際情況，確保了廢氣處理效率和排放達標。采用適當的吸收劑在吸收塔內吸收有機廢氣，達到一定濃度后進行溶劑與吸收液的分離。這種方法的關鍵是吸收劑的選擇，但由于溶劑與吸收劑的分離較為困難，其應用受到了一定的限制?；钚蕴课椒ú捎枚嗫谆钚蕴炕蚧钚蕴坷w維吸附有機廢氣，飽和后用低壓蒸汽再生。適用于不連續(xù)的處理過程，特別對低濃度有機廢氣中的溶劑回收有很好的效果。冷凝法主要利用冷介質對高溫有機廢氣蒸汽進行處理，可有效回收溶劑。處理效果的好壞與冷媒的溫度有關，適用高濃度廢氣的處理。根據本項目情況，采用冷凝－活性炭吸附法較好。將這兩種方法聯用回收烘干廢氣中的甲苯，綜合了冷凝法適用于高濃度廢氣處理和活性炭吸附法處理效果好的優(yōu)勢，能夠兼顧回收率和處理成本。根據該廠的實際情況，工藝流程設計如下：先通過旋風除塵器去除尾氣中的固體雜質，然后進入列管式冷凝器，將氣態(tài)甲苯冷凝為液體。經冷凝，溫度冷卻至24℃以下。經冷凝的廢氣由風機產生的負壓引導進入活性炭吸附器，進行活性炭吸附處理。吸附器共設兩組，交替使用。飽和后的活性炭采用低壓蒸汽再生，再生出的氣相返回到冷凝器進行溶劑回收。根據國家的相關法規(guī)及該項目廢氣的特征，主要設備包括列管式冷凝器、旋風除塵器、活性炭吸附器等。設計參數和處理效果的要求如表2所示。本項目使用活性炭吸附器處理有機廢氣，為了避免漆霧粒子粘在吸附床內的活性碳纖維材料上影響吸附效果，同時防止著火事故對凈化設備的影響，選用XCX型多管式旋風除塵器作為前置除塵設備。該除塵器具有長錐體結構和弧形減阻器，能夠除去5μm以上的粉塵，效率高達95％－99％。此外，為了降低活性炭吸附器的工作負荷并提高處理效率，本項目還選用固定板式換熱器（即列管式冷凝器）對廢氣進行冷凝，回收部分甲苯。經過計算，廢氣冷凝后甲苯回收率為90.7％，冷凝量為163.26kg/h，剩余流量為16.7kg/h。整個系統的設計能夠有效地凈化有機廢氣，保護環(huán)境。根據數據，廢氣中殘留甲苯的濃度為587mg/m3，經過換熱器降溫后，廢氣中甲苯的質量流量為180kg/h。廢氣總體積流量為33000m3/h，平均分子量約為28。因此，廢氣中空氣的質量流量為31728kg/h。廢氣從80℃降至24℃，冷卻水從20℃升至23℃。根據計算，熱負荷為1.8×106kJ/h，需要143000kg/h的冷卻水。采用Φ25×2.5mm鋼管，材質為20號鋼，管長為6m，總管數為506根。殼體直徑為1200mm，公稱壓力為10kgf/cm2。選用正三角形排列換熱管，管子與管板采用焊接法連接。本項目的冷卻水用量為143t/h，甲苯回收率為90.7％，廢氣經過列管式冷凝器②后由80℃降至24℃，冷卻水則由20℃升至23℃。針對廢氣的性質和氣量，本項目選用固定板式換熱器對甲苯和水蒸氣進行冷凝以回收脫附所得的甲苯。冷凝器②的作用是將脫附所得的甲苯和水蒸氣冷凝為液體，以便回收甲苯。為了方便排出冷凝液，流動路徑按照甲苯和水蒸氣走管間（即殼程），冷卻水走管內進行考慮。另外，為了達到一定的回收效率，且兼顧冷卻水成本，冷卻水進口溫度為20℃，出口溫度為25℃，蒸汽進口溫度為120℃，經過冷凝后降至30℃以下。計算過程如下：1.確定所需蒸汽量。脫附時，甲苯回收率為587-40/587=93.2％。需吹脫甲苯量為16.7×93.2％＝15.6kg/h。一般取蒸汽量：吹脫溶劑量＝（4~10）：1，因此確定蒸汽量為100kg/h。2.計算甲苯的冷凝回收率。甲苯的Antoine常數為A=16.0137，B=3096.52，C=53.67。根據Antoine方程lnpAB/(p為溫度T時的飽和蒸汽壓，mmHg)，120℃時p＝984.7mmHg，30℃時p＝36.67mmHg，因此甲苯基本上全部冷凝下來，回收率為97.3％。3.計算換熱器的面積A。120℃時甲苯質量流量為15.6kg/h，水蒸氣質量流量為100kg/h。蒸汽從120℃降低至30℃，冷卻水從20℃升高至25℃。熱負荷Q=15.6×1.7×(120-30)+100×4.2×(120-30)+100×2232=2.63×105kJ/h，冷卻水用量W=12.5t/h。先按單殼程考慮，對數平均溫差ΔTtm=37.76K，R=18，P=2，根據R、P的值查溫度校正系數圖可得溫差修正系數Ft=0.93>0.8，因此有效溫差ΔT=35K。假設換熱器的總傳熱系數為K=350W/(m2·K)，則所需傳熱面積為A=Q/(ΔT·K)=6m2。我們選用Φ25×2.5mm的20號鋼管，并取管內冷卻水的流速為0.5m/s。根據公式n=4V/(πdu^2/4)可得到管數為22根，管長為3.5m。因此，換熱器管程數為2，管長為2m，總管數為44根。殼體的公稱直徑為DN=600mm，公稱壓力為16kgf/cm2。我們采用正三角形排列換熱管，并使用焊接法連接管子與管板。綜上所述，列管式冷凝器_2的主要參數為：選用2m長的Φ25×2.5mm鋼管（材質20號鋼）44根；換熱面積6m2；殼體直徑600mm；冷卻水用量為12.5t/h；蒸汽由120℃降至30℃，冷卻水由20℃升至25℃。本項目的活性炭吸附裝置為固定床活性炭吸附器。該裝置是凈化裝置最重要的組成部分，旨在利用吸附法截留廢氣中的有機物，進一步凈化廢氣，并利用低壓蒸汽吹脫及冷凝等手段回收部分甲苯。已知廢氣氣量為33000m3/h，溫度為24℃，廢氣中含有587mg/m3的甲苯，要求出口甲苯濃度為40mg/m3，即凈化率達到92.3％。根據項目實際情況，我們選用HT-52型過濾凈化氣體用粒狀活性炭，其堆積密度為450kg/m3，粒徑為5mm，空隙率為0.5。甲苯在該活性炭上的吸附等溫線方程為a=0.334c^(0.133)，其中a為氣相濃度為cmv時的平衡吸附量，kg/kgAC；cmv為氣相中甲苯的濃度，g/m3。由廢氣中甲苯濃度為0.587g/m3可得，活性炭吸附甲苯的靜態(tài)飽和吸附容量a為0.311kg/kgAC。針對本項目通風量大的特點，為了避免吸附器直徑過大，我們適當增大活性炭吸附器中的氣速，取氣速約為1m/s。根據公式D=4Q/(πu)可得吸附器的直徑為3.4m。根據以往的工程經驗，吸附帶中活性炭的動態(tài)吸附容量按靜態(tài)飽和吸附容量的35％計算，吸附帶中活性炭所吸附的甲苯為0.109kg/kg。根據吸附工作周期為2天（16小時）計算，每個周期的吸附量為310kg。吸附帶內的活性炭量為2844kg，吸附劑床層總高為0.70m，活性炭總用量為6.32m3。氣流穿過固定床層的壓降估算式為：$\Deltap=\frac{3\epsilon^2d_p\rho_gD(1-\epsilon)G^2}{150(1-\epsilon)\mu}+1.75\frac{\rho_gG^2}{\rho_gD(1-\epsilon)}$。其中，$\Deltap$為壓降，$\epsilon$為空隙率，$d_p$為吸附劑顆粒直徑，$\rho_g$為氣體密度，$G$為氣體表現質量通量，$D$為床深，$\mu$為氣體黏度。30℃下氣體密度為1.189kg/m3，黏度為1.83×10-5Pa·s。當80℃廢氣降低為24℃時，則廢氣的流量變?yōu)?7767m3/h。因此，氣體表現質量通量為1.1kg/(m·s)，經計算可得壓降為953.5Pa。風機效率以0.70計，則實際功率消耗為10.5kW。綜上，采用固定床活性炭吸附器兩臺，交替使用，其主要參數為：HT-52型粒狀活性炭活性炭堆積密度450kg/m3，dp=5mm，空隙率ε=0.50；活性炭總用量為6.32m3；吸附器總高0.7m，直徑3.4m；吸附工作周期為2天（16小時）；凈化效率>93.2%。在管網系統設計中，首先進行風管直徑計算。在廢氣進入冷凝器①之前，廢氣的溫度為80℃。該段系統風管包括廢氣從烘干室進入除塵器的連接風管，從除塵器到冷凝器的連接風管。廢氣在風管中的氣速為25m/s，流量為33000m3/h，則該段系統風管直徑為683mm。根據實際情況，該段系統風管選用直徑700mm防火型風管。廢氣經過冷凝器冷凝后，溫度降到24℃。該系統的風管包括從冷凝器到活性炭吸附器的廢氣管道以及從吸附器到排風筒的連接風管。根據廢氣降溫后的流量計算公式，廢氣的流量為27767m3/h。根據風管中的氣速為25m/s，可得到連接風管的直徑為630mm。但根據實際情況，該系統應該選用直徑650mm的風管。在冷凝器①的水循環(huán)系統中，水的流量為143m3/h。取管中水流速為1.2m/s，根據水管的流量計算公式，可得到該系統的水管管徑為205mm，因此該循環(huán)系統選用直徑200mm的水管。另外，在冷凝器①的循環(huán)水系統中，水的流量為12.5m3/h，取水速為1.0m/s，根據水管的流量計算公式，可得到該系統的管徑為66.5mm。根據實際情況，該循環(huán)系統選用直徑為80mm的水管。根據蒸汽鍋爐出口壓力為0.2Mpa，蒸汽溫度約120℃，可知蒸汽的密度為1.122kg/m3?；钚蕴棵摳叫枰玫娇偣?00kg/h的蒸汽，即89m3/h。根據蒸汽管的流量計算公式，可得到蒸汽管的管徑為145mm。根據實際情況，蒸汽脫附系統管道選用直徑為150mm的蒸汽管。沿程阻力損失方面，經過冷凝管冷凝之后，廢氣的流量變?yōu)?7767m3/h。風管的總長度約為35m，廢氣的密度為1.2kg/m3。根據風管的阻力系數公式，可得到風管的阻力系數為0.014。根據沿程阻力損失公式，可得到沿程阻力損失為282.6Pa。至于局部阻力損失，文章中并未提及相關內容，因此無法進行計算和分析。旋風除塵器自帶風機，可以抵消除塵器產生的壓降，不會給系統帶來額外的壓降。而列管式冷凝器和排氣筒對系統產生的壓降較小。系統中產生局部阻力損失的主要設備或部件包括固定式活性炭吸附器、90度彎頭和閥門等。根據計算，活性炭吸附器的壓降為953.5Pa，列管式冷凝器的壓降為73.6Pa，排氣筒的壓降為37.1Pa。風機是為集氣系統提供負壓動力的設備，可以收集車間涂層廢氣并將其輸送至活性炭吸附器中進行吸附凈化處理。風機的選型需要考慮安全系數修正和系統總壓降，經計算得到風機總風量為30541.5m3/h，風機總風壓為2661.3Pa。其他部件產生的局部損失可以通過局部阻力損失計算公式進行計算，結果顯示固定式活性炭吸附器的阻力損失最大，為953.5Pa，其次是列管式冷凝器的阻力損失為73.6Pa。綜上，該風管管網系統的總壓降為2419.4Pa。根據目錄，可以選擇4-72-8C型離心通風機，其風量為30830m3/h，風壓為2680Pa，電機型號為Y200L2-2，所需功率為32.83kw。溶劑水分離器的水蒸氣用量為100kg/h（即100m3/h），甲苯為15.6kg/h（即4.55m3/h），兩天脫附一次。每次脫附持續(xù)兩個小時，因此確定了溶劑水分離器的容積為250m3。在此溶劑水分離器上設置安全排氣管，每兩天排空一次。甲苯貯槽2的直徑為2.5m，高為2m，由于甲苯脫附量為15.6kg/h（即4.55m3/h），且兩天脫附一次，每次脫附持續(xù)兩個小時，故每兩天有9.1m3的甲苯產生。在儲罐上要設置安全排氣管。液泵選用一臺50SGB10-8型防爆管道泵將甲苯從溶劑水分離器中分離出來，其主要參數為口徑為50mm，額定流量10m3/h，揚程8m，轉速2900r.p.m，功率為7.5kW。選用兩臺4B15A型離心水泵將冷凝水從溶劑水分離器中分離出來，其主要參數為額定流量86m3/h，揚程8.5m，轉速2900r.p.m，功率為2.78kW。處理系統總裝機容量為36.9kW，由集中安裝的電控柜進行控制。為了提高回收率，降低能耗，設備的運行采用自動化控制。鍋爐房的作用是在活性炭吸附器進行脫附的時候，提供足量的蒸汽進行脫附，同時將脫附出的甲苯送至溶劑水分離器，達到回收脫附甲苯的目的。為降低設備投資，節(jié)約成本，吸附飽和的活性炭再生時使用低壓蒸汽，直接由廠內鍋爐供給。鍋爐出口壓力為0.2Mpa，蒸汽溫度約120℃。根據工程經驗，蒸汽與吸附的溶劑量之比約為4－10，需用蒸汽總共100kg/h。供氣周期為2天。供水系統根據兩個列管式冷凝器計算，循環(huán)水用水量為155.5m3/h，由16泵輸送至冷凝器循環(huán)使用。冷凝器①的循環(huán)水泵使用2臺4B15A型離心清水泵，設計參數為Q=72m3/h，H=11m，轉速＝2900r.p.m，功率為2.87kW。冷凝器2的循環(huán)水泵采用1臺2B19B型離心清水泵，設計參數為Q=15m3/h，H=10.3m，轉速為2900r.p.m，功率為2.41kW。由于揮發(fā)造成損耗，循環(huán)水需定期補充，補充量約為8m3/d。5.工程概預算5.1直接投資費用表4為投資估算表：|序號|設備名稱|主要技術參數|數量（臺/套）|價格（萬元）|總價（萬元）|備注||:--:|:------:|:----------:|:------------:|:----------:|:----------:|:--:||一|直接設備費用|-|-|46.05|46.05|-||-|XCX型旋風除塵器|Ф1300mm單殼程雙管程|1|5.00|5.00|換熱面積233m2||-|列管式冷凝器1|殼體Ф800單殼程雙管程|1|0.80|0.80|換熱面積6m2||-|列管式冷凝器2|殼體Ф400單殼程雙管程|2|24.00|24.00|-||-|離心風機|30834m3/hΦ3400*2500|1|1.65|1.65|消聲器、減振座||-|活性炭吸附器|-|2|0.50|1.00|含活性炭及附件||-|循環(huán)水泵1|Q=72m3/h|1|0.50|0.50|用于氣動閥與活性混合溶劑分層器350m3||-|循環(huán)水泵2|Q=15m3/h|1|0.60|0.60|-||-|冷凝甲苯泵|Q=10m/h3|1|5.00|5.00|-||-|1710冷凝水泵|Q=86m/h3|1|0.80|0.80|用于氣動閥與活性炭再生||-|廢氣管路及自動管道、閥門及彎頭|-|1|18.00|18.00|-||-|其他輔助材料|-|-|11.00|11.00|-||-|設備費用總計|-|-|73.55|73.55|-||-|其他費用|-|-|16.93|16.93|-||-|設計費|-|-|15.00|15.00|-||-|安裝費|-|-|15.00|15.00