蓄热式热力燃烧室结构模拟优化与应用效果分析

采用1套60000 m3/h蓄热式热力燃烧炉(regenerative thermal oxidizer,RTO)处理工业VOCs废气,装置投运后出现废气停留时间不足、净化气VOCs浓度波动大的情况,采用流场数值模拟分析后发现,系由RTO燃烧室结构设计不合理造成.为解决此问题,采用数值模拟优化燃烧室结构,确定设计和改进...     

VOCs治理及废气处理热力氧化技术演化史及其优缺点对比分析

为强化VOCs治理及废气处理效果,分析了VOCs治理及废气处理中广泛应用的热力氧化技术:直接燃烧(TO)、催化燃烧(CO)、蓄热式燃烧(RTO)及其变种蓄热式催化燃烧(RCO)技术的发展和演化历史,对比了不同技术各种工况条件下的优缺点.应根据需要,合理选择热力氧化技术,以提高VOCs治理及废气处理效率.     

汽车零配件涂装过程VOCs排放特征与案例分析

VOCs（挥发性有机物）现已被列为我国大气环境领域的核心污染物.随着汽车零配件制造行业减排要求的提出,于2018年6月选取典型汽车零配件制造企业,采用美国TO-15方法分析VOCs物种,采用FID（氢离子火焰检测器）对NMHC（非甲烷总烃）进行实测,分析汽车零配件涂装过程的VOCs排放特征.结果表明:①由于分析方式的不同,有组织排放的ρ（NMHC）比ρ（VOCs）高1.3~1.9倍,其中末端未安装VOCs处理设施的排气筒排放的ρ（NMHC）最高.②汽车零配件涂装过程排放的主要VOCs物种质量浓度占比范围分别为46.72%~98.33%（芳香烃）、1.20%~52.90%（含氧VOCs）,其中ρ（二甲苯）、ρ（苯系物）超标（DB 31/933—2015《大气污染物综合排放标准》）情况较为严重.③未进入VOCs处理装置前的VOCs物种组成与原辅料中VOCs物种组成一致,二者主要VOCs物种的质量分数大致相同,说明生产工艺的不同对VOCs的排放组成影响较小.④比较RTO（蓄热式热力燃烧装置）和活性炭吸附装置处理VOCs前、后废气组成的差异发现,活性炭吸附装置处理对VOCs排放的组成基本无影响,经RTO处理后排放物种以芳香烃和含氧VOCs为主,但是w（芳香烃）和w（含氧VOCs）变化不一致,说明RTO对芳香烃和含氧VOCs处理效率不同.研究显示,为满足国家对汽车零配件制造行业VOCs的减排要求,源头使用高固分涂料或水性涂料替代溶剂型涂料,优化过程收集系统,增强末端处理技术的净化效果、安全性和稳定性,是实现汽车零配件制造行业全过程减排的重要手段.      

基于含VOCs原辅材料和产污环节实测的印刷行业VOCs排放特征分析

为掌握印刷行业VOCs(挥发性有机化合物)污染特征,进一步科学合理地推进印刷行业VOCs减排,利用“气袋法采样+实验室FID检测”以及便携式非甲烷总烃测试仪对京津冀地区25家典型印刷企业VOCs排放情况进行检测.基于21类含VOCs原辅材料的VOCs含量及时应使用环节废气VOCs浓度的监测结果,得出不同类型原辅材料VOCs含量水平,以及产污环节的VOCs废气浓度水平.结果表明:①油墨VOCs含量范围为0.05%~76.9%,胶印油墨、凹印油墨、柔印油墨和网印油墨符合GB 38507—2020《油墨中可挥发性有机化合物(VOCs)含量的限值》中含量限值的样品数分别占抽检样品总数的98.3%、85.7%、66.7%和100.0%,VOCs含量水平差别较大.②润版液、清洗剂、胶粘剂、光油等原辅材料VOCs含量水平分别为0.4%~45.0%、3.0%~98.7%、0.1%~60.0%、0.1%~50.0%,其中溶剂型样品VOCs含量明显高于水性、UV样品.③从生产过程VOCs产污水平来看,同类工艺的烘干环节VOCs产污浓度普遍高于印刷、清洗、润版等环节;采用溶剂型油墨、胶粘剂、光油的生产工艺VOCs产污浓度(100.0~5 000.0 mg/m3)明显高于其他工艺类型(10.0~500.0 mg/m3);VOCs产污浓度最高的为采用溶剂型油墨的凹版印刷工艺(300.0~5 000.0 mg/m3),其次为采用溶剂型胶粘剂的干式复合工艺(300.0~1 000.0 mg/m3)和采用溶剂型光油的上光工艺(200.0~1 000.0 mg/m3).研究显示,平版胶印、柔印、丝印、复合、上光等工艺均可通过源头替代达到较低的VOCs产污浓度水平(≤50.0 mg/m3),但凹印工艺在采用水性墨替代后VOCs产污浓度水平为50.0~500.0 mg/m3,仍需采取高效的末端处理措施.      

生物滴滤塔同步降解多组分挥发性有机物的实验研究

采用定向驯化活性污泥接种生物滴滤塔(BTF)同时处理甲苯、甲醇、丙烯酸乙酯挥发性有机化合物(VOCs)混合废气,考察BTF的长期稳定运行性能及微生物平均代谢活性.结果表明,混合气进口浓度低于910mg/m3时,BTF对VOCs混合废气总去除率可维持在80%以上,BTF可高效同步净化中低浓度VOCs混合废气;当进气负荷>120g/(m3·h)时,去除负荷趋于稳定,为100g/(m3·h)左右;CO2的生成量与混合废气的去除负荷的比值为1.731,表明BTF对此3种混合废气有较高程度的矿化;BTF对甲苯、甲醇、丙烯酸乙酯的降解行为符合Michaelis-Menten动力学模型,单位体积最大降解速率rmax分别是为90.9,50.5,58.5 g/(m3·h).平均吸光度(AWCD)值分析结果表明塔内微生物具有较高的代谢活性.     

工业VOCs排放源废气排放特征调查与分析

在大量调研工业挥发性有机物(VOCs)排放源案例的基础上,将工业VOCs排放源分为溶剂产品使用源、化工产品生产源、废物处理源和存储输送源4类,并对不同类型工业VOCs源的废气排放特征进行了分析.结果表明,大多数有组织排放的工业VOCs源的废气流量>1000m3/h,总挥发性有机物(TVOC)浓度100000m3/h的VOCs源以溶剂产品使用源为主;流量10000mg/m3或<100mg/m3的工业VOCs源,均以化工产品生产源为主.在工业VOCs源排放的各种VOCs组分中,以苯系物最为常见     

RTO热力平衡核算及天然气消耗量影响因素分析

以某船舶涂装车间运行数据为依据,建立了蓄热式高温氧化炉（Regenerative Thermal Oxidizer,RTO）的热力平衡关系式,核算了RTO空载和满载运行的数据,验证了炉温与挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）浓度的关系;讨论了排风量、沸石转轮浓缩倍率、换热器热利用率和VOCs浓度四个关键参数对天然气消耗量的影响.结果显示,入炉VOCs浓度每增加1000mg/Nm³,炉温上升约21℃,排风量越小,沸石转轮浓缩倍率、换热器热利用率和VOCs浓度越大,天然气消耗量越低.基于本研究建立的热平衡方程,结合RTO实际工程应用中的注意事项,结果表明,在烘干阶段按照工艺要求的3次/h确定车间最小排风量,将沸石转轮浓缩倍率设定为10~14倍,选用换热器热利用率在0.7以上的换热器能在保证RTO安全运行的前提下显著降低天然气消耗量.     

广州典型印刷企业VOCs排放特征及环境影响和健康风险评价

本文以广州市典型印刷企业为研究对象,通过对各排放环节的浓度和组分的全面统计和综合分析,深入探讨广州市该行业VOCs排放特征、环境影响及人体健康风险.结果表明,印前环节车间VOCs浓度为3.51~73.57mg/m³,印刷环节车间VOCs浓度为0.86~435.10mg/m³,印后环节车间VOCs浓度为0.05~221.93mg/m³,废气治理设施出口浓度为4.28~66.84mg/m³,处理效率为3.01%~54.90%;且VOCs物种以芳香烃类、醇醚类和酯类为主,平均臭氧生成潜势为111.09mg/m³,其中芳香烃类物质对环境影响贡献和人体健康风险较大,建议加强针对性控制.     

浙江省工业涂装VOCs治理现状

以浙江省2015年调查的1 433家工业涂装企业作为研究对象,总结了浙江省工业涂装行业挥发性有机物(VOCs)排放和治理情况,分析了VOCs治理成效与存在的问题。结果表明:浙江省工业涂装废气治理措施覆盖率达52.8%,以一次性活性炭吸附和水/碱吸收技术为主;抽样调查发现,涂漆工序和干燥固化工序废气同时治理的企业仅占抽样调查数的29%;通过其中40余家工业涂装企业的300余个非甲烷总烃(NMHC)指标手工监测数据汇总发现,涂漆废气治理设施进口NMHC浓度普遍在10~80 mg/m3范围内,固化烘干废气治理设施进口NMHC浓度普遍在300~2 000 mg/m3范围内,大部分废气经处理后基本都能够达标排放,但治理设施处理效率较低;同时存在废气收集效率低、治理措施覆盖率低、废气治理不全、设施疏于管理等问题,表明浙江省工业涂装VOCs治理尚处于起步阶段。     

工业VOCs气体处理技术应用状况调查分析

在调研大量工业VOCs气体处理工程案例的基础上,分析了不同工业VOCs气体处理技术的应用状况,包括不同处理技术在国内外的市场占有率、处理气体流量、VOCs浓度、VOCs种类以及所应用的行业等.结果表明,催化氧化、吸附、生物法是应用较多的VOCs处理技术.冷凝、膜分离和吸附工艺多用于处理浓度大于10000mg/m3的VOCs气体,并可回收VOCs;催化燃烧、热力燃烧工艺多用于处理浓度2000~10000 mg/m3且不具回收价值的VOCs气体;生物处理、等离子体多用于处理浓度低于2000mg/m3的VOCs气体.在进行VOCs处理技术选择时,应综合考虑VOCs气体特性(VOCs浓度、流量、温湿度、颗粒物含量)、VOCs处理技术的技术经济性能、排放标准等因素.     

有机废物生物转化过程中VOCs的排放控制研究进展

有机废物在生物转化过程中会产生大量的VOCs,不仅污染环境、危害人体健康,也成为目前废弃物处理处置工程顺利运行的瓶颈。通过文献综述的形式总结了有机废物在生物转化过程中VOCs的产生机理、监测技术、排放状况、影响因素及控制等方面的研究现状,为有机废物处理过程中VOCs的排放控制提供参考。结果表明:在有机物生物转化过程中,填埋和堆肥中产生的VOCs在100种以上,填埋和堆肥中产生的VOCs浓度分别为67~7 896,411~14 547 mg/m3,VOCs浓度分布较广,去除效率有待提高。厌氧发酵产生的最高VOCs浓度一般低于30 mg/m3,且厌氧发酵产生的VOCs易于收集,并通过可催化和热力焚烧有效去除VOCs。因此,应将有机废物填埋和堆肥过程产生的VOCs作为重点研究方向。     

不同行业点源产生VOCs气体的特征分析

在调研552个工业VOCs点源案例的基础上,采用Origin 7.5软件统计分析了不同行业产生VOCs气体的特征. 结果表明:工业点源产生VOCs气体的流量主要分布在103~105m3/h之间;其中,食品制造业,木材加工,印刷业和木、竹、藤、棕、草制品业等产生的VOCs气体流量较高,在104~105 m3/h之间. 各工业点源产生的ρ(TVOC)(VOCs气体质量浓度)主要分布在102~104mg/m3之间;其中,非金属矿物制品业、农副食品加工业、石油加工、炼焦和核燃料加工业、化学原料及化学制品制造业等行业产生的ρ(TVOC)较高,在103~104mg/m3之间. 化学原料及化学制品制造业、医药制造业产生的VOCs种类较多;各行业产生的典型VOCs包括苯类、酯类、醇类、醛类、酮类等. 该研究成果可为相关行业开展点源VOCs污染治理和控制技术选择提供参考依据.      

高性能生物滴滤器净化甲苯气体的试验研究

为研究开发净化挥发性有机物的高性能生物滴滤器 ,以甲苯为唯一碳源筛选出对甲苯具有高生化降解能力的适宜微生物菌种 ,采用气液相同步驯化菌种 ,强化接种 ,投加营养改善挂膜的方法 ,挂膜周期由 2 3d左右缩短为 7d。甲苯气体的生物滴滤器净化试验研究结果表明 :在入口气体甲苯浓度范围为 0 4 2～ 4 71mg L和表观气速为 4 8～ 12 0m h(停留时间 10 5～ 2 6 7s)的条件下 ,该生物滴滤塔对废气中甲苯的最大去除能力为 6 2 6g m3·h ,稳定甲苯净化去除能力为 36 0g m3·h。     

河南省某典型垃圾焚烧发电厂的VOCs排放特征

为评估河南省生活垃圾焚烧发电厂排放的挥发性有机物(VOCs)对臭氧生成的贡献,选取某典型企业进行调研. 采用气袋、苏玛罐和吸附管进行采样,通过气质联用(GC/MS)和高效液质(HPLC/MS)联用分析方法对117种VOCs物种排放水平进行监测,并计算本地化VOCs排放因子. 采用最大增量反应活性(MIR)法计算臭氧生成潜势(OFP),并识别OFP贡献率较大的物种. 结果表明:①主排放口实测的VOCs总浓度为4.28 mg/m3,VOCs排放量为3.5 t/a,计算的VOCs排放因子为0.016 g/kg (以垃圾计,下同). ②MIR系数法计算的有组织OFP总排放量为9.3 t/a,对应的MIR系数平均值为2.67. ③排放量占比较大的VOCs组分依次为芳香烃(38.37%)、卤代烃(28.79%)、含氧化合物(14.32%)和烷烃(12.75%). 对OFP贡献率较大的VOCs组分为芳香烃(53.91%)和含氧化合物(28.16%),OFP贡献率排名前5位的VOCs物种分别为乙醛(20.5%)、间/对-二甲苯(20.2%)、正丁烯(6.2%)、1,2,4-三甲苯(5.4%)和正丁醛(4.9%). ④固废间、锅炉房、锅炉房外、渗滤液泵房及房顶采样点测得的VOCs无组织排放总浓度分别为83.6、6.19、1.24、5.71、1.79 mg/m3. 研究显示,该垃圾焚烧发电厂固废间VOCs浓度较高,需要进一步提高车间内VOCs收集率,以减少无组织VOCs排放,同时可在主排放口安装合适的VOCs去除装置以进一步削减VOCs有组织排放量.      

工业源VOCs治理技术效果实测评估

根据珠三角地区典型工业行业VOCs治理技术应用情况调研数据,选取6种典型治理技术开展现场测试,比较各类技术对VOCs的去除率和对VOCs物种的去除特征. 结果表明:活性炭吸附、水喷淋+活性炭吸附、活性炭吸附浓缩+催化燃烧、低温等离子体、溶液吸收、水喷淋+溶液吸收6种技术对工业VOCs去除率的范围分别为-98.1%~79.2%(负值表示可能存在活性炭脱附作用,下同)、-167.4%~57.5%、-3.8%~66.5%、34.1%~96.3%、22.8%~43.1%和2.7%~19.6%. 活性炭吸附及其组合技术对ρ(VOCs)<100 mg/m3的废气处理效果很差;而低温等离子体对ρ(VOCs)>1 000 mg/m3的废气治理效果较差. 活性炭吸附及其组合治理技术对芳香烃、酯类和醚类的去除率一般在40.0%左右;低温等离子体对除卤代烃外的其他物种去除率在28.6%~74.6%之间;溶液吸收法对醚类、芳香烃、酯类和卤代烃的去除率达33.2%~90.1%,而水喷淋+溶液吸收法对醇类、酮类和醚类的去除率可达到41.8%~98.9%. 未来应从经济、技术、监管三方面对工业VOCs治理技术进行综合评估,同时应对更多工业源的VOCs治理技术开展实测评估.      

加油站油气处理装置作用及VOCs排放现状

我国GB 20952-2007《加油站大气污染物排放标准》首次提出加油站安装油气处理装置,但是部分油气回收从业人员对油气处理装置的作用存在一些认识误区.通过对美国加州加油站油气处理装置的发展历程进行回顾,阐述加油站油气处理装置的作用,并对油气处理装置VOCs(挥发性有机物)的排放现状进行全口径检测和分析.结果表明:①油气处理装置是加油站油气回收系统的重要组成部分,主要用于控制Stage Ⅰ(卸油油气回收系统或第一阶段油气回收系统)和Stage Ⅱ(加油油气回收系统或第二阶段油气回收系统)工作时埋地油罐压力增加所导致的无组织排放,但它不能取代Stage Ⅰ.②2016-2018年北京市油气处理装置NMHC(非甲烷总烃)排放浓度分别为5.43、3.67和2.30 g/m3,达标率由98.5%升至99.7%;春、夏、秋、冬四季NMHC平均排放浓度分别为3.54、4.68、3.13和1.64 g/m3,其中夏季NMHC排放浓度最高;"吸附"和"冷凝+膜"处理效果略优于"膜分离".③2017年北京市油气处理装置NMHC排放浓度相对于排放标准(≤ 20 g/m3)的达标率为97.6%,NMHC排放浓度≤ 10 g/m3的比例为90.4%.研究显示,加油站油气处理装置是埋地油罐压力控制装置,为减少油罐及其附属设施的无组织排放发挥了重要作用,值得进一步开展研究.