地板涂装车间VOCs废气处理工程实例

张曼怡，金家焕，陈佳琪，陈李庆

（1.浙江爱闻格环保科技有限公司，杭州310000；2.上一环保科技（杭州）有限公司，杭州310000；3.杭州师范大学生命与环境科学学院，杭州311121)

近年来，PVC地板由于其具有隔音、保温、弹性、防尘、抗污、防滑、灭菌、环保性及观赏性较强等优点得到快速发展。随着市场需求的增加，其生产涂装过程中产生的污染问题越来越引起重视。涂装是PVC地板（卷材）制造过程中不可或缺的环节，也是VOCs排放的核心行业之一。据统计，工业涂装行业排放VOCs废气，占工业废气VOCs总排量的20%以上。VOCs是有机气溶胶等的主要前体物，若任其排放会加速光化学烟雾和霾的生成，造成空气环境质量下降，进而引发癌症等身体疾病[1，2]。在“十三五”期间，工业涂装就被列入全国VOCs减排的重点行业，“十四五”期间国家政策更是明确指出该行业需要全面加强VOCs综合治理[3]。因此，涂装过程中VOCs废气排放的治理问题亟待研究和解决。

浙江某公司是中国防静电协会副理事长单位，专业生产永久性防静电PVC地板及商用同质透心碎花点PVC地板，其产品广泛应用在电子工业、计算机等IT行业，对浙江防静电卷材行业起到引领作用，在其生产PVC地板的涂装过程中会产生大量VOCs。目前，VOCs主要通过末端治理技术达到减排目的，常见废气治理技术有活性炭吸附或水洗、燃烧法、化学洗涤法、催化氧化法、低温等离子技术、生物法等，多采用组合技术处理废气，但据统计80%的企业的废气治理工艺不合理[3～5]。因此，为使排出废气达标，选择合适的工艺尤为重要，针对该公司废气量较大、组分复杂、易吸附的特点设计建造规模为30000 m3的处理系统，考虑到成本和经济效益，通过采用“喷淋降温+干式过滤+活性炭吸附+催化燃烧脱附”工艺治理废气，使排放废气达到GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》二级标准限值。

1 废气来源

PVC地板需经过投料、混合、压延挤出、辊涂和UV光固化等一系列流水线制成相应成品，最终经检验合格后出库。板材在辊涂后，进入流平通道（室温，运行时间2 min）及光固化环节，经紫外光照射后，紫外光（波长为320～390 mm）的照射促使引发剂分解产生自由基，引发树脂反应瞬间固化成膜，固光温度控制在50℃左右照射时长10～15 s。其中UV油漆在辊涂、紫外固化、加热烘干等生产加工过程中，均有部分溶剂会挥发，特别是在紫外固化部分，光敏树脂在紫外光下会起到固化作用，而其中的部分挥发性溶剂会立即挥发。

UV油漆是一种紫外光固化涂料，固含量约95%～99%，具有固化速度快，流平佳，气味低高光泽等特性，主要成分有光敏树脂以及一些挥发性溶剂、助剂等。本项目使用UV涂料成分为固含量95%（树脂类50%，光引发剂10%，单体35%）、助剂（丙二醇甲醚溶剂5%），使用量为油性UV涂料9 t/a，水性20 t/a。本项目产生有机废气有丙烯类单体、聚丙烯酯单体、固体份的挥发等，主要污染物为非甲烷总烃。

2 废气治理工艺流程

2.1 工艺设计

为治理资源再生过程中产生的有机废气，采用“喷淋降温+干式过滤+活性炭吸附+催化燃烧脱附”组合工艺，工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程示意图

废气在风机作用下，通过集气罩及各支路管线抽引至主管，到达喷淋降温塔，通过喷淋水将进气温度控制在活性炭吸附范围内，并能去除一定的亲水性粉尘。经过喷淋降温后的废气到达干式过滤装置器，利用干式漆雾毡吸附阻隔大部分粉尘，截留降温装置带出的水气，防止水气进入后续活性炭吸附箱导致活性炭失效。经过前处理系统后，废气中的粉尘被去除，水分被截留至除雾棉中，废气到达活性炭吸附设备。活性炭通过其多微孔的吸附特性，将废气中的VOCs吸附固定在内，并定时进行脱附再生，保证废气去除率的稳定。活性炭饱和后，利用热风机对活性炭进行循环脱附，脱附的污染物浓度高气量小，经过催化燃烧装置的催化床层燃烧，污染物被燃烧成水和二氧化碳。燃烧过程不受碳氢化合物浓度的限制，且燃烧过程中的热量可持续提供活性炭床层的脱附，处理后的废气不会造成二次污染。利用催化剂，比直接燃烧所需要的起始温度降低了近300℃，有效节省了能量的损耗。经过以上单元的处理，有机废气的治理目标已经达成，且通过催化燃烧的方式，增加了活性炭的使用寿命，减少污染物再循环至环境中[6]。在系统后部安装专用离心风机抽引出风，达标排放。

2.2 主要构筑物及工艺参数

1）喷淋降温装置（1台）

1台塔体：处理风量30000 m3/h，Φ2.1m×5.5m，碳钢材质，内部防锈涂料层，塔顶设置丝网除雾；1台循环水箱：外置循环水箱，浮球液位计；1台循环水泵：水泵流量46m3/h；水泵功率7.5kW。

2）干式过滤装置（1台）

处理风量23000m3/h，漆雾毡过滤，2.3m×1.5m×2.2 m，材质Q235-A。

3）吸附净化系统（1台）

3台炭箱主体：处理风量15000 m3/h，2.1m×2.1m×2.1m，材质Q235；2吸1脱；5.5 m2活性炭；6组吸附阀门，Φ700mm；泄漏量0.5%（气动）；1批吸附管路，Φ900，材质Q235；1台吸附风机，风量35000 m3/h，风压2400 Pa，功率37 kW，材质Q235，喉口防爆。

4）脱附再生系统（1台）

1台燃烧箱：处理风量2000 m3/h，采用电加热方式，1.5 m×1.7 m×2.4 m，材质Q235-A+锅炉钢；0.06 m2催化剂，蜂窝陶瓷镀贵金属钯、铂；1台混流器950×950×950 mm；2套阻火器：非标设计，材质Q235；6套脱附阀门，Φ400mm，泄漏量0.5%（气动）；3套温控阀门，Φ400mm，泄漏量0.5%（气动）；1批脱附管路：Φ400mm，材质Q235，外岩棉保温层；1台脱附风机：风量3500 m3/h，风压2000 Pa，功率5.5 kW，材质Q235，喉口防爆。

5）排气筒（1套）

Φ900，高15m，流速12～14 m/s；材质Q235。

3 工程运行分析

3.1 运行效果

经过“喷淋降温+干式过滤+活性炭吸附+催化燃烧脱附”组合工艺处理后，处理设施出口（排气筒高度15 m）有组织排放废气中非甲烷总烃排放浓度和排放速率均符合GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》二级标准限值要求。排放浓度和速率见表1。

表1 废气处理系统进出口监测结果

由表1可得：废气处理设备进口非甲烷总烃排放浓度和排放速率分别为134.8 mg/m3和4.044 kg/h，出口非甲烷总烃排放浓度和排放速率分别为15.1 mg/m3和0.453 kg/h。出口非甲烷总烃排放浓度和排放速率均远低于《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中二级排放标准的排放浓度限值120 mg/m3和10 kg/h，且非甲烷总烃去除率高达88.8%，说明该处理系统能高效去除非甲烷总烃废气，具有运行稳定、去除效率高等特点。

3.2 经济效益分析

该工程固定投资费用300万元；运行费用共计688.46元/d，其中电费597.12元/d（装机功率为62.2 kW，运行系数0.8，运行功率为49.76 kW，每天工作10 h，电耗为497.6 kW·h/d，电价1.2元/(kW·h)），药剂费91.34元/d（活性炭51.56元/d、催化剂14.82元/d）。该废气处理设施连续运作，操作管理简单，不需要专门的操作人员，由员工兼职看管即可，无人工费。

4 结论

针对地板涂装过程中产生的VOCs废气，本工程采用“喷淋降温+干式过滤+活性炭吸附+催化燃烧脱附”工艺，处理系统出口非甲烷总烃排放浓度和排放速率分别为15.1mg/m3和0.453kg/h，均符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中二级排放标准。系统对非甲烷总烃为88.8%，进一步表明“喷淋降温+干式过滤+活性炭吸附+催化燃烧脱附”工艺对地板涂装车间VOCs废气中的非甲烷总烃具有良好的处理效果。该处理系统具有运行稳定、去除效率高和管理方便的优点，可为国内同类废气处理提供参考。