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喷漆房VOC废气:排放量如何计算?
2021年10月08日    阅读量:1376    新闻来源:行业资讯在线 houshionline.com  |  投稿

涂装行业是VOC废气的重要来源地之一,因此国家出来了相关的政策文件,地方政府也随之出台了相应的废气处理排放标准,针对涂装线的单位面积排放总量限值、浓度、速率等等,制定了严格的数值规定限制,因此我们在设计制造VOC废气处理设备的时候,需要计算好了喷漆室的单位时间内VOC排放量是多少,然后针对性在对集中排放筒的排放量进行,这样才能确保VOC废气设备能够***率的清除治理理想数值的废气量,那么具体是如何进行计算设计的呢?下面一起来看下吧。

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一、喷漆室单位时间内VOC排放量计算

1、设计输入条件

某汽车喷涂线***大车型,输入参数为4500mm×1950mm×1500mm(L×W×H),生产节拍为30JPH,内板喷涂方式为手工喷涂,外板喷涂方式为机器人自动喷涂,涂装参数详见表1,喷漆室大小及风量详见表1:

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2、油漆耗量计算

油漆耗量=干膜质量/固体含量/油漆利用率=干膜密度×喷涂面积×干膜厚度/固体含量/油漆利用率。以中涂喷漆室为例进行介绍涂料在线coatingol.com。由表1数据可知,中涂漆干膜密度为1200kg/m?,内表面喷涂面积为7㎡,膜厚30μm,手工喷涂油漆利用率为40%.可得:手工段油漆耗量=1200×7×30×10-6/0.5/0.4=26kg/台。油漆耗量=30×26=37.80kg/h,同理可求得其他工段油漆耗量,详见表3:

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3、VOC产生量计算

VOC产生量=油漆耗量×有机溶剂含量。中涂漆VOC产生量=78.30×0.15=175kg/h.同理可求得其他油漆VOC产生量,详见表4:

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喷涂作业产生VOC位置为喷漆室、流平室、烘干室。喷漆室VOC一部分进入到过喷漆雾中,一部分附着在车身上排放;流平室及烘干室VOC排放量仅为附着在车身表面溶剂耗量。根据经验,喷漆室、流平室、烘干室VOC产生量比例为60∶10∶30(未包含过喷漆雾VOC含量)。

过喷漆雾VOC产生量=油漆耗量×(1-油漆利用率)×有机溶剂含量。

中涂过喷漆雾VOC产生量=内板油漆耗量×(1-油漆利用率)×有机溶剂含量+外板油漆耗量×(1-油漆利用率)×有机溶剂含量=37.80×(1-0.4)×0.15+40.50×(1-0.8)×0.15=4.62kg/h(补漆段VOC产生量忽略不计)。

同理可求得其他段油漆过喷漆雾VOC产生量,详见表5:

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油漆中有机溶剂各组分含量:非甲烷总烃按VOC总量的60%计算,二甲苯按VOC总量的10%计算,其余酯、酮、醚等按VOC总量的40%计算,喷漆室及流平室的废气通过集中排气筒高空排放,喷漆室及流平室VOC的产生量详见表6:

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喷漆室废气及过喷漆雾经文丘里式水循环系统絮凝处理后,其中的非甲烷总烃等有机溶剂可吸收2%(被包裹在漆渣中),酯、酮、醚、醇类化合物可吸收13%(部分溶解在水中,部分包裹在漆渣中),计算数据详见表7:

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江苏省DB32/2862-2016《表面涂装(汽车制造业)挥发性有机物排放标准》中排气筒VOC排放限值要求详见表8:

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由表7可知,集中排气筒VOC排放量为35.50kg/h,二甲苯排放量为3.70kg/h,无组织VOC排放量为24kg/h,其中二甲苯排放量为0.07kg/h.集中排放筒的VOC排放量35.50kg/h超过排放限值32kg/h要求,故在罩光喷漆室排放设置“沸石转轮+RTO”废气处理装置,废气处理效率(理论)达到98%以上,浓缩比为15∶1,进入转轮VOC浓度约为135mg/m3.计算结果详见表9。

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二、喷漆室VOC废气集中排气筒设计

1、集中排气筒高度确认

现新建汽车生产工厂一般位于各地经济开发区,当地环境空气质量功能分类为二类。按照GB16297-1996的规定,位于二类区的污染源需执行二级标准,任何一个排气筒必须同时遵守***高允许排放浓度和***高允许排放速率限值的要求。GB16297-1996对非甲烷总烃、二甲苯的排放限值要求详见表11:

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喷漆室和流平室废气因用大风量稀释,所以排气浓度并不高,从表10中可以看出,主要为二甲苯排放速率较高。此外,考虑到一些不确定因素,如油漆供应厂家不同,不同颜色油漆使用量变化、喷枪清洗及换色清洗、返修量等可能造成油漆使用量增加,排放速率按照2倍考虑,即按照304kg/h排放速率计算排气筒高度。排气筒高度介于表12中20~30m之间,需用GB16297-1996附录B规定的内插法进行计算,详见公式:

Q=Qa+(Qa+1-Qa)(h-ha)(/ha+1-ha)。

式中,Q为某排气筒***高允许排放速率;Qa为比某排气筒低的列表限值中的***大值;Qa+1为比某排气筒高的列表限值中的***小值;h为某排气筒的几何高度;ha为比某排气筒低的列表限值中的***大值;ha+1为比某排气筒高的列表限值中的***小值。

根据本公式,由二甲苯排放速率304=7+(5.9-7)(h-20)(/30-20)确定的排气筒高度h=20.143m,***终h定为21m.如果某排气筒估算的排放速率高于列表中限值要求,排气筒高度要用外推法进行计算。详见GB16297-1996附录B规定的外插法计算方法。

对于30JPH涂装车间设计,国内主流厂房为整体两层,局部三层(空调平台)钢框架结构,根据《建筑设计防火规范》对于单层、多层建筑定义:27m以下的住宅建筑、建筑高度不超过24m(或已超过24m,但为单层)的公共建筑和工业建筑,所以汽车工业建筑一般不会超过24m.根据GB16297-1996附录一中7.1所述内容,排气筒需高出周围200m半径内的建筑物5m以上,所以,集中排气筒高度暂定为30m.


2、集中排气筒大小确认

根据GB50019-2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》,砖和混凝土风道干管风速一般为4~12m/s,根据经验,一般风速取值为8m/s,则集中排气筒各内径面积:中涂漆排风道截面积为4.0m2,面漆排风道截面积为3.2m2,罩光漆排风道截面积为4.3m综合考虑,集中排气筒尺寸如图1所示,注:烟囱的大小及形式需根据实际生产布局方式确认,此处仅为示意图。

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3、采样口位置及数量确认

根据GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法》要求,矩(方)形烟道的分块和测点数见表12:

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常规设计下,废气处理装置一般设置在排风机房上部或绿化带上,从转轮或其他废气处理装置连接到烟囱上的管路中心高度约为15m.

根据HJ75-2017《固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测技术规范》7.2要求:“气态污染物CEMS,应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向≥2倍烟道直径,以及距上述部件上游方向≥0.5倍烟道直径处”,当量直径计算公式D=2AB(/A+B),式中A、B为边长。

罩光漆排气筒A=3.5m,B=3m,经计算D=9m,所以在线监测设备至少要布置在17m位置上,采样平台距离采样口高度为2~3m,采样平台至少应设置在15.7m高的位置,根据HJ75-2017中7.7“当采样平台设置在离地高度≥2m的位置时,应有通往平台的斜梯(或Z字梯、旋梯),宽度应≥0.9m”,尽可能地将采样平台设置在20m以下位置,一般可将采样平台高度定位19.5m,采样口高度定位20.7m,设置通往平台的Z字梯。

标签:工业涂料辅料与设备涂装应用技术中心
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