VOCS治理技术-2012业务人员培训

挥发性有机化合物治理技术气务事业部阮良杰2012.05.25主要内容VOCs典型治理技术123VOCs污染现状45典型行业VOCs治理技术一、VOCs污染现状什么是VOCs？VOCs是在101.3kPa 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 大气压下，任何沸点低于或等于250℃的有机化合物。 定义 根据沸点 极易挥发性有机物(VVOC) 挥发性有机物(VOC) 半挥发性有机物(SVOC)常用含VOCs的原料VOCs的环境危害性广州市灰霾天气现状一角 导致复合型污染； 诱发灰霾； 产生光化学烟雾； 污染室内空气； 影响动植物生长。 甲苯最高值为2509.17μg/m3，超标约11.5倍 TVOC最高值为6032.88μg/m3，超标约9倍 深圳室内甲苯、二甲苯超标率分别为48.15％和25.93%； 广州这两项污染物的超标率分别为20.69％和13.79％新闻发布会现场光化学烟雾血液、神经系统、肝肾脏皮肤、眼睛“三致”作用呼吸系统 嗅觉、呼吸道、肺部几乎全部VOCs；恶臭类，有机硫化物，含氯有机化合物，含氮有机化合物等 致癌、致畸、致突变 刺激性VOCs 白血病，肝、肾功能衰竭 杀虫剂、除草剂醛类，烯，烷烃，苯系物，含氯有机化合物，有机卤化物等VOCs对人体的毒害作用醛类最为突出；有机硫化物，含氯有机化合物，含氮有机化合物等苯系物最为突出，烯，含氯有机化合物，含氮有机化合物等我国人为源排放的VOCs总量逐年增加；区域经济高速发展，能源消耗大，溶剂使用量不断增加，污染源复杂；区域复合型大气污染问题日益严重。全国VOCs污染现状燃烧排放源生活排放源交通排放源工业排放源VOCs是公认的区域复合型污染的重要前体物和参与物 重点区域、典型行业污染非常突出。 以国家、区域的综合性标准为主，实际上都还未严格实施VOCs控制； 近年来重点城市开始实施VOCs控制; 重点行业VOCs治理纳入“十二五”大气污染防治规划。当前我国VOCs排放及控制情况辽中京津冀山东半岛长三角海西珠三角成渝武汉长株潭三区六群地区采取引风排放措施，降低浓度，总量不变；污染治理困难，减排有较大压力；典型行业VOCs削减潜力大；面临的政策压力逐渐增大（浓度和总量都要控制）。行业企业：整体： VOCs污染源头控制技术 清洁生产注重生产全过程的物料回收，充分实现再回收、再利用，防止和减少污染的产生； 原料替代生产过程中采用低VOCs含量的原料，如包装印刷过程中使用低VOCs溶剂、汽车涂装过程使用低VOCs涂料等； 工艺改进采用先进的工艺技术，减少VOCs排放量，如汽车涂装过程中用3C1B工艺代替传统的3C2B工艺 VOCs污染末端治理技术二、VOCs典型治理技术组合式工艺VOCs污染末端控制技术回收利用技术销毁技术VOCs治理技术燃烧法催化燃烧法生物降解法光催化降解法等离子体技术冷凝法吸收法吸附法膜分离法传统技术冷凝法将废气降温至VOCs成份露点以下，凝结为液态后加以回收适用于高浓度、成份单纯且回收价值高的VOCs；冷凝法处理成本较高；适用浓度≥5000ppm，效率介于50～85%之间；浓度≥1%时，回收效率90%以上；常搭配其他控制技术，如焚化、吸附、洗涤等作为前处理步骤。吸收（洗涤）法 填料塔 文丘里塔 旋流板塔 喷淋塔多层洗涤塔填料塔旋流板塔 适用于高水溶性VOCs 用化学药剂将VOCs中和、氧化或其他化学反应破坏 同時去除气态污染物 投资成本低 传质效率高 对酸性气体也有高处理效率 有后续废水处理问题 颗粒物浓度高，导致塔堵塞 维护费用高 排气可能造成白烟优点缺点吸附法吸附剂对VOCs进行选择性吸附:硅土和金属氧化物吸附剂吸附废气中水汽。在水存在状态下，活性炭仍能吸附非极性有机物蜂窝转轮式吸附气体膜分离原理图气体膜分离设备气体膜分离流程图膜分离法优点缺点-回收组分-高效-可集成其余技术-膜污染-膜的稳定性差-通量小生物法优点缺点-投资少-运行费用低-处理效果好-降解速度慢-占地面积广-运行操作条件不易控制低温等离子体催化技术实现VOCs低温去除适用于低浓度、大风量的VOCs处理效率高，能耗低净化并清新空气活性物种和臭氧，触发催化剂，降低活化能。催化剂选择性地与等离子体产生的产物再反应 等离子体场富集大量活性物种，如离子、电子、激发态的原子、分子及自由基等；活性物种将污染物分子离解小分子物质无害化蓄热式热力焚烧技术（RegenerativeThermalOxidizers） 适用条件 温度范围400～600℃,更节能安全，不产生NOX RTO>800℃，NOX二次污染物 热回收效率 蓄热催化燃烧一体化设备热回收效率>90% 催化燃烧炉为30% 直接燃烧炉为50%蓄热催化燃烧技术（RegenerativeCatalyticOxidizers）蓄热式催化燃烧法（RCO）-能效比高；-节省空间；-节约材料用量；-简化系统控制；-减少NOX生成优点适用浓度：中高浓度蓄热体工作原理蓄热催化燃烧技术（RCO） Reducedactivationenergyresultsinlowertemperaturerequired.（降低了活化温度。） 蓄热体要求 低热膨胀系数 表面积大 热稳定性好 耐腐蚀蜂窝陶瓷蓄热体+催化剂VOCs浓度（mg/cm3）VOCs流量（m3/h）VOCs传统控制技术适用范围VOCs控制技术适用范围和经济性 控制技术（工艺） 单套装置适用气体流量范围（m3/h） 适用VOCs浓度范围(mg/m3) 适宜废气温度范围(℃) 适宜处理废气 不适宜处理废气 单位处理能力投资万元/(1000m3/h) 处理单位气体运行费用元/1000m3 催化氧化 1000-100000 2000-8000 ≥0 喷涂、化工等行业中高浓度有机废气的治理，废气中不含催化剂中毒物质。 含催化剂中毒物质，或浓度太低，气量不稳定 8-10 0.4-1.0 吸附-蒸汽脱附-回收 10000-150000 1000-66250 0-45 印刷、化工等行业，中等浓度，废气成分较为单一 废气成分复杂，浓度太低或太高 0-42 4-8 生物过滤/滴滤 1000-100000 <2000 10-45 污水处理、堆肥、化工、制药等行业中低浓度、含可生物降解VOCs废气 含不可生物降解VOCs或高浓VOCs废气 1-4 0.6-1.2 吸附-浓缩-催化氧化 10000-180000 100-2000 0-45 喷涂、印刷等行业，中低浓度有机废气的治理，废气中不含催化剂中毒物质（对RCO）。 含催化剂中毒物质（对RCO）。有机废气浓度不宜过高 3-6 0.4-0.6 等离子体氧化 1000-60000 <500 <80 大风量低浓度的有机废气,对油漆雾废气处理更适用 高浓度VOCs废气 0.6-1 0.1-0.3 热力燃烧 1000-100000 2000-8000 ≥0 喷涂、印刷、化工、制鞋、制革、电子等行业，中高浓度有机废气的治理 浓度太低不可维持燃烧，气量不稳定 10 0.4-0.8三、典型行业的VOCs控制技术汽车喷涂制鞋包装印刷家具喷涂汽车行业VOCs排放特征汽车表面涂装工艺流程图 涂装工艺过程VOCs排放环节：电泳底漆、中涂和面漆的喷涂及烘干过程、塑料件加工的涂漆工序。典型行业VOCs排放特征及治理适用技术（1） 汽车制造行业漆雾--油漆在喷枪内的高压作用下雾化成微粒，随气流弥散至车间内外形成的漆雾。有机废气车身烘烤过程中挥发的有机废气。特点：在中涂和面漆喷漆过程中，约80-90%的VOCs是在喷漆室和流平室排放，VOCs浓度较大、温度较高。可以直接进入焚烧炉或者蓄热式氧化装置处理。喷漆室排出的废气。特点：10-20%的VOCs随车身涂膜在烘干室中排放。废气量大、VOCs浓度相对较低、相对湿度较大。一般直接高空排放，或者用活性炭吸附。VOCs类别及特点喷漆室烘干室（1）蓄热式热力焚烧法(RTO)RTO是利用有机废气在炉膛高温环境下分解的方法。近年来，RTO以其价格适中、节能、适用于大风量有机废气处理的特点，在新建大批量汽车涂装生产线中得到广泛使用。 优点：能达到不消耗燃料的情况下有机废气得到净化的状态。处理效果稳定，使用寿命长。 缺点：RTO对于小风量有机废气的处理时热效率低，仅适用5000Nm3/h 以上有机废气的处理。汽车行业VOCs末端治理技术（2）蓄热式催化热力焚烧法(RCO)在RTO基础上加入催化剂，处理效果更高，可达98%。汽车行业VOCs治理技术（2）废气焚烧炉直接焚烧法有机废气先经过热交换器升温后作为燃烧机的助燃风进入焚烧炉膛焚烧，炉膛内有机废气和火焰充分混合。混合气体温度达750℃左右，在焚烧炉膛中，有机废气分解成为净化尾气，净化率达到98%以上。 优点：废气焚烧炉在为烘房供热的同时，对烘房产生有机废气进行了净化。有机废气处理效果稳定。 缺点：由于技术所限，该类焚烧炉鲜有国产化应用，主要由欧洲进口。直接焚烧法示意图汽车行业VOCs治理技术 喷漆过程有机废气的治理方法——沸石转轮对于喷漆过程中水洗后有机废气的处理，目前西方国家部分采用了沸石转轮浓缩+焚烧的方法。沸石转轮利用沸石低温吸附、高温脱附的特性对有机废气进行浓缩。 优点：浓缩后的废气最终通过废气焚烧炉、RTO等处理后排放，由于浓 缩后的废气量仅有待处理废气的十分之一以下，从而大大降低了能 耗。沸石转轮使用寿命较长，最长可达10年。 缺点：沸石转轮投资巨大，以200000Nm3/h处理能力转轮装置为例， 投资在1000万元以上。常用涂装废气末端治理技术适应范围 采用低VOCs含量的原材料汽车行业VOCs其它控制技术 不同类型的中涂、底色漆、罩光清漆配套成的各种工艺体系的VOC排放量差别较大。通过使用水性涂料、粉末涂料等低VOCs涂料可以大大降低VOCs的排放量。 项目 电泳 中涂 底色漆 罩光清漆 VOCs排出量/gm2 工艺体系1 CED 溶剂型 溶剂型 单组份溶剂型 120 工艺体系2 CED 溶剂型 水性 双组份溶剂型 40 工艺体系3 CED 水性 水性 双组份溶剂型 34 工艺体系4 CED 水性 水性 水性 28 工艺体系5 CED 粉末 水性 粉末 <20汽车行业VOCs其它控制技术改进涂装工艺技术——“3C1B”工艺与传统涂装工艺相比，可节省涂料15%；可节省热能减排，换算成CO2可降低15%，VOCs排放量约降低45%。 应用实例广东某年产45万车辆工厂，涂装工序的挥发性有机化合物VOCs和二氧化碳排放分别占该工厂总排放量的1/2和1/4。2008年，引入“3C1B”涂装技术，并结合自己工厂的实际情况创新，VOC排放量减少57%和二氧化碳排放量减少15%。 加强涂装管理加强溶剂管理汽车行业VOCs其它控制技术典型行业VOCs排放特征及治理适用技术（2） 印刷和包装印刷行业 VOCs排放特征 印刷工艺过程 VOCs排放环节 原材料存放 油墨、溶剂等存放过程 成像 显影剂、定色剂等使用过程 制版 使用显影剂可能会释放出乙醇 印刷 润版液、油墨的使用、加热烘干过程 印后加工 粘胶剂的使用；覆膜过程中使用甲苯、天那水等；油性上光材料使用甲苯等稀释剂 清洁过程 清洁印版上的油墨、粘胶剂等使用过程添加的有机溶剂 废弃物存放和处置过程 废弃油墨、容器的处置过程挥发VOCs包装印刷行业VOCs排放特征主要的VOCs污染物排放有机气体种类根据不同的印刷工艺有所区别，通常包括苯系物、醇类、酯类和酮类等。苯系物：苯、甲苯、二甲苯（间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯）醇类：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚酯类：乙酸乙酯、乙酸正丙酯、正丙酯、乙酸丁酯酮类：丙酮、丁酮、甲基异丁基酮等包装印刷行业VOCs治理技术 吸附回收法： 对于包装印刷过程所排放的高浓度(>5000mg/m3)或具有高回收价值的VOCs，宜采用回收技术（如活性炭吸附）加以循环利用。活性炭吸附净化处理流程图 缺点：吸附回收效率不高，一般在70%左右 优点：可以回收大量溶剂，具有较好的经济效益，短期内（半年~1年）可以回收治理成本。 对于中等浓度或低浓度(<1000mg/m3)的VOCs，可采用销毁技术将其降解，如蓄热催化燃烧技术，去除效率可达99%。蓄热催化工艺流程图包装印刷行业VOCs治理技术 采用吸附浓缩催化焚烧的方法对车间排出的低浓度废气进行净化。效果良好，但国内目前在吸附材料沸石的改性方面还没有很好地解决。 生产工艺 家具制造业生产的产品种类繁多，生产工艺也不尽相。选取家具行业中木质家具为代表。 木制家具典型生产工艺图 家具制造行业典型行业VOCs排放特征及治理适用技术（3）家具制造行业VOCs排放特征VOCs的产生环节和排放特点 家具制造工业排放的VOCs绝大部分来至涂料中有机溶剂和稀释剂的挥发。 涂装工艺是家具制造中产生VOCs的主要工序。木质家具涂装技术包括喷涂、刷涂、辊涂、淋涂及浸涂等。 VOCs排放与使用的涂料类型以及涂装技术有关。家具制造行业VOCs排放特征木器家具涂料品种、所占比例及主要污染物 我国木器家具制造中油性涂料消费占涂料消费的90%左右，其它种类的涂料所占比重约为10%。 在木器家具制造中VOCs污染物的种类主要是苯、甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、甲醛、苯酚、酮类及醇类等。 涂料种类 约占家具涂料比例% 产生的VOCs 聚氨酯涂料 70 二甲苯、乙酸丁酯、环己酮等 硝基涂料 20 甲苯、乙醇、丁醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酮等 聚酯漆光固化涂料水性涂料其他涂料 10 聚酯漆中所含部分溶剂涂饰后与不饱合聚酯发生共聚反应，共同成膜基本无VOCs挥发；光固化涂料100%固体成份，几乎不产生VOCs；水性涂料属于环保型涂料，VOCs含量少，同时由于使用量少，VOCs产生量少。家具制造行业VOCs治理技术 主要技术：吸收法、吸附法及吸收和吸附组合方法三种。（1）简单的水濂吸收法 主要设备水濂柜，去除初颗粒漆雾和木灰，VOC总去除效率为10-15%，尾液基本上是进入企业的废水处理系统处理至达标排放，珠三角家具厂基本上建有。该处理设施并且运行很高，近100%。 工艺流程简图家具制造行业VOCs治理技术（2）药剂吸收法法 主要设备是吸收塔，去除初颗粒漆雾和木灰，VOC总去除效率为85%以上，尾液进入企业的废水处理系统（无厌氧工艺增加）处理至达标排放。 工艺流程简图家具制造行业VOCs治理技术（3）简单的水濂吸收+吸附组合法 主要设备是水濂柜、吸附塔、蒸汽再生的冷却回收设备、热风再生的燃烧设备，VOC总去除效率为90%以上，水濂柜吸收的尾液进入企业的废水处理系统处理至达标排放。吸附设施运行率很低，很多小于10%。 工艺流程简图 在制鞋工艺的各项工序中，产生挥发性有机化合物污染的工序主要有：（1）鞋面商标印刷油墨挥发（2）鞋面材料高频压型。（3）鞋底材料EVA、MD发泡过程，TPR、PVC注塑加热。（4）鞋底喷漆。（5）鞋底中底贴合、鞋面鞋底粘胶成型。鞋底中底贴合、鞋面鞋底粘胶成型过程使用胶粘剂。（6）清洗。VOCs污染最严重，排放最多典型行业VOCs排放特征及治理适用技术 制鞋行业制鞋行业VOCs排放特征制鞋行业排放的主要VOCs污染物 不同种类的鞋使用的胶黏剂不一样，排放的VOCs种类不同。 以皮鞋和旅游鞋为例。 类别 胶粘剂类型 所使用有机溶剂 皮鞋 氯丁橡胶 混合溶剂：甲苯、120#汽油、环己烷、乙酸乙酯、正己烷等。 聚氨酯（PU） 乙酸乙酯、丁酮、甲苯、四氢呋喃等。 聚酯类 乙酸乙酯、1，4-丁二醇等。 聚酰胺（PA）类 多以水为溶剂，较少用到有机溶剂，如：丙酮、丁酮等。 旅游鞋 热塑性丁苯橡胶（SCS） 甲苯、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳、乙酸乙酯、环己烷、丁酮、正己烷、石油醚、溶剂汽油、丙酮、异丙醇等。多采用二元或者多元混合溶剂。 在制鞋工艺废气治理广泛采用活性炭吸附法。 风机将废气送至活性炭吸附床，通过活性炭吸附剂VOCs废气进行吸附。 制鞋行业VOCs治理应从： 加强废气收集，减少无组织排放； 采用低VOCs胶黏剂； 对收集废气进行集中处理。制鞋行业VOCs治理技术活性炭吸附床