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某凹印VOCs催化氧化装置评估分析报告

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-09-06  浏览次数:141
核心提示:安全与达标永远是VOCs治理中不可忽视的两大要点。近日,导航君了解到某凹印VOCs催化氧化装置无法实现有效VOCs治理并且具有重大安

“安全与达标永远是VOCs治理中不可忽视的两大要点。近日,导航君了解到某凹印VOCs催化氧化装置无法实现有效VOCs治理并且具有重大安全隐患,该装置的安全隐患是如何造成的,又是如何得出该装置存在隐患这一结论的?导航君为您一一道来。

受客户委托对某凹印VOCs催化氧化装置进行分析评估,结果发现该装置不仅不能有效治理VOCs,还存在重大安全隐患,出于防范安全事故的目的,决定部分披露该装置的信息,希望能够警示该装置供应商及已经采用该装置的用户采取措施消除安全隐患。



客户转述该装置的主要相关信息如下:

1、 该装置基于催化氧化处理包装印刷企业有机废气,处理效率可达95%。

2、 国内多家知名企业采用,效果良好,排放检测达标。

3、 项目经专家鉴定,一致认为该技术水平达到国内先进。

4、 有组织排风量平均每台凹印机每小时不到500立方米,循环风量每小时大约3万立方米,无组织排风量平均每台机每小时大约2万立方米。

5、 工艺过程:烘箱和油墨槽产生废气用风机收集后,通过预热装置、高温炉和回风加热装置以热风形式回到烘箱,形成对大气无排放的VOCs生产区域内循环;从循环气体中取出少量含VOCs气流通过天然气风机送入高温炉内,一则助力天然气燃烧,二则通过燃烧除去其中的VOCs。燃烧产生的高温烟气分别通过管道换热器预热和加热循环废气。

6、 换热后的烟气与无组织废气浓度已接近50mg/m³,一起送皂液喷淋塔处理下降到30mg/m³以下排放。



根据客户的介绍和提供的草图,技术顾问绘制了该装置的示意图:

某凹印VOCs催化氧化装置评估分析报告

以下分析评估均基于该示意图进行,由于缺乏必要的数据和详细的原理介绍,分析评估只能根据常识进行。



一供热与节能
该装置由于采用闭式循环,除管道散热外,仅平均每台凹印机不到500m³/h作为助燃空气的废气会带走少量热量,从计算结果来看,废气能带走的热量非常少,因此理论上来说该设备比目前市场上的各种减风装置更节能。



二VOCs处理
该装置称基于催化氧化,但不了解具体在装置中哪一部分进行催化氧化,所以对此不能开展评估工作。

助燃空气携带的VOCs经过与天然气混合燃烧是能有效去除的,但助燃空气的流量与天然气有比例限制,较佳的比例是10.5:1,最大不超过20:1,所以助燃空气的流量平均每台凹印机不到500m³/h,即使按照20:1的比例每台印刷机每小时也要消耗25立方米天然气。也许这部分也采用了特殊技术,能够放大空燃比,由于没有具体信息,难以深入分析。

包装印刷常用的溶剂为乙酸乙酯,25%LEL的浓度在80℃时约17g/m³,500m³/h的助燃空气能安全携带的VOCs约8.5公斤,这远远低于一台凹印机的常规溶剂用量。说明仅靠助燃空气是难以将VOCs全部处理掉的。



三热量都到哪去了
通过上面所列的分析,假定该装置确实具有95%的有机废气处理效率,同样设定一台凹印机正常工况下每小时溶剂用量为60公斤,溶剂为乙酸乙酯,乙酸乙酯的燃烧热为25.52Mj/kg(天然气为36Mj/m³),那么60公斤乙酸乙酯除了无组织气流带走的1kg/h之外,需要经装置催化氧化燃烧处理的量为59kg/h,按95%的处理率计算其中56.05kg/h分解为二氧化碳和水,这个过程释放的热量为1430Mj/h,约合34万大卡(按一小时平均计算热功率约为400千瓦)。而根据凹印机的工况我们可知,生产过程中所需热量主要由薄膜升温、烘箱散热、废气排放组成,正常情况下考虑环境温度和烘箱内极限温度之差,可知薄膜升温、烘箱散热占比较小,一台中高速印刷机此部分耗散的热量极限值不会超过9万大卡,也就是说,每小时需要通过500m³/h废气排放释放的热量高达25万大卡,折算进气排气温差需要达到1600℃,这种状况可以说是完全不可能也不被允许的!而根据常理,即使进气排气温差达到600℃,500m³/h的废气排放实际能带走的热量不会超过9万大卡。

现在问题来了,热量都到哪去了?即使不考虑烧天然气产生的热量,现在的系统也无法消耗和排放这么多热量,至少还有16万大卡的热量到哪去了?

我们唯一能想到的合理解释就是没有那么多溶剂被氧化处理掉,从热平衡的角度来推算:18/35=51%,理论上的处理率51%,也就是说,60kg/h的挥发溶剂只处理了28.5kg/h[(60-1)x95%x51%]。而在生产过程中的复杂工况下的实际处理率能达到多少,还有待通过实际的数据验证。



四溶剂都到哪去了
既然可以判断出溶剂大部分并没有处理掉,那么溶剂都到哪去了?

推测是在循环中从烘箱逸散到车间中,通过大量的无组织气流带走了。

这也是这个方案需要这么大风量的无组织气流的合理解释。

大风量的无组织气流经皂液喷淋处理后排放,皂液喷淋的本质是一种碱洗塔,碱性溶液可以促进酯类溶剂如乙酸乙酯的水解。但是酯类溶剂水解是有醇生成的。水可以吸收一定量的水溶性VOCs,如乙醇等,但是如果没有解吸装置,就会在吸收饱和后失去吸收能力。

这样简单的喷淋装置是不能有效去除VOCs的,在极低浓度时作为一种应对环保的手段可以理解,但废水会成为新的问题。

最终,可以判断,溶剂通过大量的无组织气流稀释后谎称达标排放了。



五安全隐患
高速宽幅的凹印机一小时的溶剂挥发量超过100公斤太轻松,如果这个装置如上推断实际处理效率真的很低,那么安全隐患就会相当严重。而且越是密封性能好的凹印机就越危险,因为闭式循环会持续提高浓度,直到逃逸到车间的溶剂量加上处理掉的溶剂量等于挥发的溶剂量平衡时才不上升。至于实际浓度有多高,实测验证并不困难。



六 综合评估分析结论
基于该装置从热平衡的角度分析,可以判断不具备较高的VOCs处理效率,不可能实际达到排放标准,并且有重大安全隐患,不建议采用。



鉴于该装置有重大安全隐患,且已有多家用户采用,为提醒该装置用户检查并消除安全隐患,所以披露部分报告内容。


 
 
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