天津钻具维修企业是为石油开采企业维修钻杆及钻杆卡具的企业
其产品如照片所示
企业对钻杆的维修任务较多,在此对钻杆使用了自动化流水线自动喷漆.因场地的限制,此设计与以往的地坑式对流设计有所不同,本设计使用了侧吸设计,避免的地沟的施工.
一、设计方案说明
(1)与排风机相对应,拟定采用1套设计风量q=20000m³/h的活性炭吸附净化装置。
(2)废气中有可能含有灰尘等杂物,如果在前端不清理干净,将对后续吸附材料产生不良影响,所以必须先对废气进行预处理,经过滤后才能吸附。
(3)本方案工艺流程:
有机废气→干式过滤器→蜂窝状活性炭吸附床→系统风机→烟囱排放。
脱附↓↑循环
催化燃烧床
二、voc-xc设备简介
(1)用途
voc-xf净化装置主要用作涂装、印刷、家电、制鞋、塑料及各种化工车间里挥发或渗漏出有害废气的净化及臭味的消除,最宜适用于低浓度(≤500mg/m³)的不适宜采用直接燃烧或催化燃烧和回收处理的有机废气,尤其对大风量的处理场所,可获得满意的经济效益和社会效益。
(2)工作原理
本净化装置是根据吸附(效率高)和催化燃烧(节能)两个基本原理设计的,即吸附浓缩-催化燃烧法。
含有机物的废气经风机的作用,经活性炭吸附层,利用活性炭多微孔比表面积大的吸附能力强将有机物质吸附在活性炭微孔内,洁净气被排出;经一段时间后,活性炭达到饱和状态时,停止吸附,此时有机物已经被浓缩在活性炭内。再利用催化燃烧对饱和活性炭进行脱附再生,重新投入使用。
催化燃烧装置内设加热室,启动加热装置,进入内部循环,当热气源达到有机物的沸点时,有机物气化从活性炭内挥发出来,进入催化室进行催化分解成水和二氧化碳,同时释放出能量。其中一部分热量通过气、气换热方式对进入催化燃烧脱附废气预热,另一部分能量再进入吸附床脱附,此时电加热装置基本停止工作,催化燃烧运转热能依靠有机物废气燃烧释放热维持,此状态循环进行,直到有机物从活性炭内部分离、分解。活性炭得到了再生,有机物分解成无害物排放。
(3)技术性能及特点
☆该设备设计原理*,用材,性能稳定,操作简单、安全可靠、无二次污染。设备占地面积小、重量轻。
☆采用新型的活性碳吸附材料——蜂窝状活性碳,与粒状相比具有优越的动力学性能。极适合于大风量下用。装填方便,更换容易。
☆运行成本低:吸附时仅风机功率,脱附时间短,周期长,10天左右脱附一次(按照500mg/m3计算)。
☆吸附有机物废气的活性碳床,可用催化燃烧后的废气进行脱附再生,脱附后的气体再送入催化燃烧室进行净化,当有机气体浓度达到2000ppm以上时,可维持自燃不需外加能量,运转费用低,节能。
☆催化燃烧室采用陶瓷蜂窝体的贵金催化剂,阻力小,活性高。
☆全自动控制,操作简易,维护方便。
2.4.4.6有机废气净化系统内设备的确定
有机废气净化系统主要由干式过滤器、活性炭吸附床、催化燃烧床(预留)、电动调节阀门(预留)、阻火器(预留)、混流换热装置(预留)、系统风机、废气管道、电气控制等部分组成。
(1)杂物过滤装置
过滤器采用专用玻璃纤维过滤棉+高效无纺布组合,过滤器一层采用过滤净化效率高、无二次污染的玻璃纤维阻燃过滤材料,具有通风量大、阻力小、高容尘量的特点。第二层采用高效折叠过滤器。
表1:过滤材料具体参数表
产品名称
数量
容尘量(g/m2)
过滤效率
阻力(pa)
漆雾过滤箱+
中效过滤袋
2组
453
97%
初阻100
(2)蜂窝活性炭吸附床
本设计拟采用1套设计风量为20000m³/h的活性炭吸附装置,公用1台主风机的配置方式,共1台主风机、2个活性炭床。正常工作时,活性炭床进行吸附,能连续对有机废气进行吸附。离线脱附处理,脱附再生工作按照设备实际工作时间在喷漆室不工作期间进行。设备各项参数均可达到状态,同时还可满足生产线连续工作的需要。
活性炭一般根据形态和性质分为三种,本设计采用的蜂窝状活性炭。蜂窝状活性炭是用优质活性炭和辅助材料成方孔蜂窝状活性炭(过滤性),作为一种新型环保吸附材料,主要应用于中低浓度、大风量的各种有机废气净化,可广泛应用于甲苯、二甲苯、等苯类、醇类、酯类、醛类、酮类等有机气体及恶臭气体的吸附床上,通过蜂窝状结构,使产品体积小、比表面积大、吸附效率高、风阻系数小,可降低吸附床的造价和运行成本,同时对废气处理的净化效率高,净化后气体满足环保排放要求。
所选用的活性炭符合gb/t7701.1-2008 《煤质颗粒活性炭气相用煤质颗粒活性炭》标准中溶剂回收用蜂窝活性炭技术指标的1级品要求。活性炭吸附床配置检测平台,便于维修人员、环保人员的监测。
(3)催化燃烧床
有机废气在催化剂作用下可以在300℃左右发生氧化反应并释放大量热量,具体反应方程如下:cnh2n-6 + o2 (催化剂)→ co2 + h2o + q(热量)
利用催化燃烧床电加热器产生热气流并送入活性炭吸附床,吸附在活性炭上的有机溶剂分子获得热量后脱离活性炭表面,将脱附出来的有机溶剂再送入催化燃烧装置内,通过加热室中加热到300℃,脱附气流进入催化燃烧室,在催化剂的作用下发生氧化分解并放出大量热量,热气流通过热交换器将热量释放给刚进入催化床的脱附气流,使其达到催化反应温度300℃,这时可以关闭电加热装置,实现热平衡,节约了能源。
(4)工艺流程
经过漆雾过滤器后的废气进入放置有蜂窝状活性炭的吸附床,有机废气净化系统采取离线脱附的设计形式。在经过使用一段时间后,活性炭床达到饱和,下班后,系统自动将饱和的吸附床关闭隔离,并启动活性炭床再生过程,将饱和的活性炭里的有机废气脱附出来,并在催化剂作用下燃烧成二氧化碳和水蒸气。再生后的活性炭可继续使用,这样可保证系统连续运行。
整套吸附和催化燃烧过程由plc实现自动控制,系统内装有阻火器、温度监测仪等。控制系统对系统中的风机、预热器、温度、电动阀门进行控制:当系统温度达到预定的催化温度时,系统自动停止预热器的加热,当温度不够时,系统又重新启动预热器,使催化温度维持在一个适当的范围;当脱附入口温度过高时,开启补冷风机,向系统内补充新鲜空气,可有效控制活性炭吸附床的温度,防止温度过高;当催化床内温度过高时,开启稀释风机,可有效降低床内温度;当脱附发生热膨胀时候,催化床顶部有专用泄爆口,通过泄爆口排气;当脱附出口温度过高时,阀门将关闭,系统将停机,并报警。
2.4.4.7系统风机及烟囱
本系统风机与排风机共用,安装于有机废气处理装置的末端。
有机废气通过排放管路高空排放,排放浓度和速率符合gb16297《大气污染物综合排放标准》表2中的二级排放标准。排放气筒(烟囱)高度距地面15m以上。
2.4.4.8自动控制系统
vocs废气净化处理系统设有专门的自动控制系统,采用plc程序控制的方式。
本系统以plc为主机,搭载触摸屏人机对话操作界面。系统稳定、控制准确,满足工控要求。
本系统分为以下2种操作模式:
(1)手动操作模式——手动控制状态下,设备每个动力点、执行机构无关联动作,以便设备调试、设备检修工况下操作。
(2)自动操作模式——自动操作状态下,设备根据plc预设程序自动执行吸附工作。当箱体吸附到预设定时间后,箱体自动切换,开启、关闭相应的阀门,阀门到位后,系统自动执行活性炭解析处理工艺,plc全程监测温度变化情况,采取相应动作。
触摸屏有工艺流程画面,显示设备风机运行停止状态,阀门开关中途,温度监控点实时温度;画面分等级进入,操作员等级,维护等级,管理员等级三级,风机过载,阀门故障,超温报警等都有显示及历史记录,温度数据也有历史记录,数据可以保存30天,方便检查设备运行数据,便于维护管理,给用户带来方便。
低压电气元件使用优质品牌,保障设备运行安全,减少维护成本;控制柜为仿威图品牌,表面洁净,材质标准,防护等级ip54。
设备布线方法采用普通线缆走线缆桥架。
电气控制采用施耐德低压电气元件、西门子plc,保证各设备的正常、长期稳定运行,同时对各动力点起保护、控制、监控作用,可在车间设置主排风机分项控制柜。
☆具有自动、手动两种操作方式;
☆自动运行时具有连锁功能;
☆系统具有自我诊断功能;
☆运行时出现的异常情况可报警及自动停机。
2.4.4.9设备安全措施
由于该净化装置系统中废气是易燃易爆气体,设备本身采取以下的安全措施,保证系统安全运行。
1、设备的进口设有防火安全阀,超温探头,同时与直排口的电动阀连锁,设备关闭状态下直排口常开。
2、在催化净化装置前后均有阻火除尘系统,设备顶部设有泄压系统。
3、设备内外均设有消静电装置,高空管道设有避雷装置。
4、设备内设置多点温控点,同时设有自动报警系统。设有超温自动降温系统。
5、设备设有风机过载保护、超温保护、防火连锁保护,在设备进口设有安全防火阀门和直排连锁,当出现高温时,防火阀关闭,直排阀门自动打开。
6、脱附时当控制和监控系统发生错误或失灵时,温度控制仪会发生报警自动停止加热,并且补冷系统会自动打开,当脱附风机运行时突然出现故障加热系统和风机连锁,加热会自动停止,并且补冷系统会自动打开,并启动直排系统。
2.5安全、消防、检测系统
2.5.1防静电系统
喷漆室做防静电处理,所有金属件有可靠的电气接地。室体与接地装置相联,检测电阻在4ω以内。喷漆室的电控柜设置专用接地装置,接地桩用50×50×5的镀锌角钢打入地面以下2.5米,检测电阻在4ω以内,用镀锌扁铁与电器设备外壳和金属防静电设备相联,达到防静电标准。
2.5.2风压监测系统
前级过滤在使用过程中容尘量不断增加,其阻力也在变化,原始阻力仅为100pa,而当顶棉容尘量达到450g/㎡时,阻力为450pa,此阻力为最终阻力,如果阻力超过此值,则说明其容尘量以达到饱和,需要更换。因此设置压差计报警,提示用户及时更换。
压力检测装置还能间接地监测送、排风机组及漆雾过滤装置的工作情况。
2.5.3可燃气体浓度检测、报警系统
喷漆室内还配有可燃气体浓度检测仪,随时对室内可燃气体浓度进行监测。探测器与可燃气体浓度报警装置相联,当有机物浓度高于设定值时,装置及时报警,有效防止事故的发生。报警装置设定两个报警值(即ⅰ、ⅱ级报警),并发出不同的报警信号。当室内浓度高于报警设定植ⅱ级时(可燃气体浓度达到25%lel),主机报警断续发声,黄色灯光指示:当室内浓度膏腴报警设定值ⅰ级时(可燃气体浓度达到50%lel),主机报警,急促发声,红色灯光指示。该系统由1台主机、2只探头组成。
可燃气体检测报警仪与控制系统联动,ⅱ级报警信号发出时,控制系统自动开启送、排风机,将浓度超标的废气迅速强制排出室外。
2.5.4消防系统
消防系统由甲方负责。
2.5.5室内所用电气设备均符合1(q-2)级防火、防爆要求。
2.6电控系统
2.6.1电气控制
本生产线电控系统采用集中控制的方式,选用的电子元器件组装而成,整条生产线设备采用国外进口触摸屏+进口plc可编程控制器控制,具有测温、控温、恒温、定时、超温保护报警等功能。可自动完成喷漆各工况的所有程序动作,设备具有操作简便,性能可靠,维修方便,互换性好,扩展性强等特点。集中控制,电器控制柜放在电控室,电控室保证照度≥200lx。其它符合电器设备等相关要求。
plc各输出触点与各接触器或电磁阀等连接,中间有小型通用继电器过渡(防止涌浪电流)。可设定喷漆温度、喷漆温差等多个参数;可设定喷漆温度、喷漆温差、恒温定时等参数,可通过触摸屏随时查看所有的实时温度数据、输出状态、故障模式,并可随时查询历史数据。控制系统有多种故障报警,如果有故障,则红色闪烁显示故障名称。
控制柜为落地式、前开门,放置在电控室内,电控室保证照度≥200lx,控制柜内安装照明灯,便于维修和调试。柜内安装散热风扇,当柜内温度高于25℃时,风扇自动开启。
1.控制功能
在涂装状态下,自动完成涂装过程中包括送风机系统、排风机系统、加热系统的全部程序动作。
2.参数设定
涂装室可设定涂装温度、涂装温差等多个参数;
3.查看测量数据
可通过触摸屏随时查看所有的实时温度数据、输出状态、故障模式,并可随时查询历史数据。
4.故障报警
控制系统有多种故障报警,如果有故障,则红色闪烁显示故障名称。
设备出现故障时,系统自动检测故障,并关掉有故障的设备,在故障状态不允许开机。
在待机状态下当任一台位发生废气超标时,报警启动相应台位的送排风机或循环风机(注:此时不管温度高低加热不允许启动),直至恢复正常时停机;在开机状态即工作状态下只报警停止加热。
控制系统配备有超温报警保护程序,无论何种原因引起的室内温度超高时,控制系统将自动关闭加热器,自动开启送排风机,强制降温。
5.控制系统的工作方式
(1)控制方式为:自动控制和手动控制。
自动控制时,设备可按设置程序自动运行;
手动控制时,可按需要手动按钮单独控制各设备的运行。
(2)在总控台上设置机械应急停止按钮,在紧急情况下,可直接按动停止按钮,停止所有设备的运行。
(3)喷漆时,送、排风机联锁,先送风、后排风,延时启动。
(4)升温喷漆时,送风与加热联锁,先送风后启动加热器。
6.控制系统功能
控制系统具有以下几种保护和报警功能
①电源缺相、电压过高或过低保护。当出现电源缺相、电压过高或过低时,控制系统自动停机以保护电机及系统电器的安全。
②故障检测。当送风机、温度传感器等出现故障时,控制系统自动停机报警,并自动检测故障同时显示故障原因。在故障状态不允许开机。
系统共有多种故障模式:1)电源缺相、2)电源过高或过低、3)排风机故障、4)送风机故障、5)燃烧器故障、6)超温报警等。
③超温报警。为了防止意外情况引起室温超高,损坏设备及产生安全隐患,在控制系统中具有超温控制传感器,实现超温报警功能。超温后,控制系统声光报警,并立即自动停止加热器的工作。
由控制柜接至用电设备的动力线通过线管或线槽敷设。
设备接地符合sdj8-79《电力设备接地设计技术规程》及gb6514有关章节要求。
所有电气设备均符合1(q-2)级防火、防爆要求。
7.电源(动力回路:交流三相380v、50hz、独立接地线。控制回路:交流220v。)一次配电由用户负责(即车间配电柜至设备电控柜的送电),二次配电由我方负责(即设备电控柜至设备的送电)。由控制柜接至用电设备的动力线通过线管或线槽敷设。
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