电镀废气处理工程设计方案.docx
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镇江市联创表面处理科技有限公司
电镀废气处理工程设计方案
1
绿怡环保科技
15005707866
目 录
38
第一章 工程概述 4
1.1项目概述 4
1.2设计依据 5
1.3设计原则 5
1.4设计指导思想 6
1.5设计范围 6
第二章污染物的来源与风量设计 6
2.1电镀工艺概况 6
2.2设计标准 7
2.3主要污染物产生的情况 8
2.4风量设计 11
2.5主要污染因子危害 15
2.6主要污染物的理化性质 16
第三章废气处理工艺设计 16
3.1废气处理技术及原理 16
3.2废气处理工艺流程 18
3.3工艺流程说明 19
3.4工艺特点 20
3.5工艺流程的系统组成 20
第四章主体设备设计 24
4.1主体设备设计参数 24
第五章 仪表与自动控制设计(可选件) 26
第六章设备一览表 27
6.1废气设备一览表 27
6.2废气处理系统费用分析 28
第七章服务及培训 29
7.1服务要求 29
7.2培训 29
第八章 安全运行注意事项 30
附件:
近年衢州绿怡环保科技有限公司废气治理工程业绩表 31
第一章 工程概述
1.1项目概述
镇江市联创表面处理科技有限公司是萨摩亚QUEENSWAY
LIMITED与镇江市晨晨投资管理有限公司合资成立的中外合资公司,于2015年4月成立,专业从事环保镀锌(三价铬钝化)、锌镍合金,公司主要产品主要配套汽车行业的安全系统和制动系统的金属零件,以及部分电子产品的金属零件的电镀锌、电镀锌镍镀层,主要配套美国TRW、瑞典AUTOLIV、德国ZF等世界知名汽车零部件公司,最终供货为大众、通用等汽车主机厂。
由于厂房中设置多种电镀工序对各种镀件进行表面处理。
一般镀件在前处理的时候、需要用混合碱液或有机溶剂去油,镀件除油后,还需要进一步去工件上的氧化皮、以及镀件在入槽前还要用酸活化。
其中某些电镀槽液需要加热才能工作。
电镀残次品在返工前还需要用强酸进行退镀。
因此,在电镀车间内的活化工序与镀铬钝化工序中会产生大量的酸性废气,该废气里含有氯化氢及铬酸雾和硝酸雾等污染物质,最后在退镀工序中,采用强酸对金属表面进行处理等,将产生酸性污染气体。
若这些废气在未经处理的情况下排放,将会对人体及环境造成一定程度的危害。
为落实国家环保要求及地方有关政策,改善厂区周围环境,减少对大气环境的污染,业主决定对该废气进行治理,特委托我公司为厂区所产生的废气进行治理方案设计,以使其废气达到《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)中的指标要求。
1.2设计依据
(1)《中华人民共和国环境保护法》2015.1.1;
(2)《中华人民共和国大气污染防治法》2000.9.1;
(3)《大气污染物控制工程》
(4)三废处理工程技术手册(废气卷)
(5)《环境工程手册》(废气卷);
(6)《太湖流域电镀污染物排放标准》(2008.9.1);
(7)《大气污染物排放标准》(GB16297-1996);
(8)《机械设备安装工程施工及验收规范》(GB50231-98);
(9)厂方提供的有关技术资料。
(10)以往同类废气工程设计、施工及运行资料。
1.3设计原则
针对该项目实际情况进行设计,符合环保、卫生、安全、节能、可靠、美观的原则。
(1)认真贯彻执行国家关于环境保护工作的方针、政策,使方案设计符合国家有关法规规范和标准。
(2)废气排放情况及排放要求,力求选用技术先进,稳妥可靠,处理效率高,维修管理简便,占地面积小,投资少,运行费用低的处理工艺。
(3)根据厂内布局实行废气分流分质,分别收集处理。
1.4设计指导思想
在确保废气处理稳定达标排放的前提下,整体处理工艺尽量做到设施运行低能耗,低处理成本,废物回收综合利用,充分利用资源,减少二次污染。
1.5设计范围
(1)工艺流程的选择和设计;
(2)非标设备的制造、安装与标准设备的选型;
(3)工程设备的运输、安装、调试及操作人员的培训;
(4)管网、电器、自控的设计与安装;
(5)负责电控箱至风机的电源(厂方须提供电源至电控箱旁);
(6)所安装、设计的设备及管道为废气主集管至废气处理后排放口线路。
第二章污染物的来源与风量设计
2.1电镀工艺概况
电镀是金属(或非金属)的表面处理工艺,指利用电解方法在零件表面沉积均匀、致密、结合良好的金属或合金层的过程。
包括镀前处理(去油、去锈)、镀上金属层和镀后处理(钝化)。
镀前处理主要是清洁和活化金属表面,处理工序有除油、清洗、酸洗、清洗等。
电镀主要是指借助外界直流电的作用在溶液中进行电解反应,使导电的工件表面沉积一层较薄的金属或合金层的过程。
烘干
清洗
镀后处理主要包括清洗及干燥工作。
电镀一般处理工艺见图2-1所示:
废水
废气
废气
废水
除油
清洗
酸洗
电镀
后加工
检查
图2-1电镀生产一般工艺流程
1、镀锌:
指将零件浸在镀锌溶液中作为阴极,以锌板作为阳极,接通直流电源后,在零件表面沉积金属锌镀层的过程。
2、镀铬:
指将零件浸在镀铬溶液中作为阴极,以铅合金作为阳极,接通直流电源后,在零件表面沉积金属铬镀层的过程。
3、镀镍:
指将零件浸在金属镍盐溶液中作为阴极,以金属镍板作为阳极,接通直流电源后,在零件表面沉积金属镍镀层的过程。
4、镀铜:
指将零件浸在金属铜盐溶液中作为阴极,以电解铜作为阳极,接通直流电源后,在零件表面沉积金属铜镀层的过程。
5、阳极氧化:
指将金属或合金的零件作为阴极,采用电解的方法使
其表面形成氧化膜的过程。
对钢铁零件表面进行阳极氧化处理的过程,称为发蓝。
2.2设计标准
(1)执行标准
酸碱、含铬废气执行《电镀污染物排放标准》(GB21900-
2008)标准,主要指标如下:
序号
污染物
排放浓度限值(mg/m3)
污染物排放监控位置
1
氯化氢
30
车间或生产设施排气筒
2
铬酸雾
0.05
车间或生产设施排气筒
3
氮氧化物
200
车间或生产设施排气筒
表5 新建设施大气污染物排放限值
备注:
处理后排气筒设置 15m 高,并且保证排气筒高度高出周围200m半径范围的建筑5m以上。
根据以上污染物排放浓度要求,确定本处理方案的处理效率为:
1)酸碱综合废气:
≥90%;
2)含铬废气:
≥95%;
2.3主要污染物产生的情况
1)酸碱综合废气槽
1、碱性镀锌/锌镍滚镀线1
(1)热脱脂槽,1600*900*950mm,共2座
(2)阴极电解除油槽,1600*900*950mm,共1座
(3)酸洗槽,1600*900*950mm,共1座
(4)酸退镀槽,1600*900*950mm,共1座
(5)阳极电解除油槽,1600*900*950mm,共1座
(6)活化槽,1600*900*950mm,共1座
(7)镀碱性锌槽,1600*900*950mm,共6座
(8)镀碱性镍槽,1600*900*950mm,共6座
(9)硝酸出光槽,900*900*950mm,共1座
(10)盐酸出光槽,900*900*950mm,共1座
2、碱性镀锌线2#
(1)热脱脂槽,2800*800*1500mm,共3座
(2)超声波脱槽,2800*800*1500mm,共1座
(3)碱初端、终端电解槽,2800*800*1500mm,共2座
(4)酸洗槽,2800*600*1500mm,共1座
(5)酸退镀槽,2800*600*1500mm,共1座
(6)活化槽,2800*600*1500mm,共1座
(7)镀碱性锌,2800*800*1500mm,共12座
(8)硝酸出光槽,2800*800*1500mm,共1座
3、碱性镀锌镍线3#
(1)热脱脂槽,2800*800*1500mm,共3座
(2)超声波脱槽,2800*800*1500mm,共1座
(3)碱初端、终端电解槽,2800*800*1500mm,共2座
(4)酸洗槽,2800*600*1500mm,共1座
(5)酸退镀槽,2800*600*1500mm,共1座
(6)超声波碱洗槽,2800*800*1500mm,共1座
(7)活化槽,2800*600*1500mm,共1座
(8)镀碱性锌镍,2800*800*1500mm,共12座
(9)盐酸出光槽,2800*800*1500mm,共1座
4、酸性镀锌镍线4#
(1)热脱脂槽,2800*800*1500mm,共4座
(2)超声波脱槽,2800*800*1500mm,共1座
(3)碱初端、终端电解槽,2800*800*1500mm,共2座
(4)酸洗槽,2800*600*1500mm,共1座
(5)酸退镀槽,2800*600*1500mm,共2座
(6)预镀酸锌槽,2800*800*1500mm,共1座
(7)超声波碱洗槽,2800*800*1500mm,共1座
(8)活化槽,2800*600*1500mm,共1座
(9)镀酸性镍槽,2800*800*1500mm,共10座
(10)锌阳极活化,2800*800*1500mm,共1座
(11)盐酸出光槽,2800*800*1500mm,共1座
5、酸性镀锌线5#
(1)热脱脂槽,2800*800*1500mm,共4座
(2)超声波脱槽,2800*800*1500mm,共1座
(3)碱初端、终端电解槽,2800*800*1500mm,共2座
(4)酸洗槽,2800*600*1500mm,共1座
(5)酸退镀槽,2800*600*1500mm,共2座
(6)预镀酸锌槽,2800*800*1500mm,共1座
(7)活化槽,2800*600*1500mm,共1座
(8)镀酸性锌槽,2800*800*1500mm,共10座
(9)硝酸出光槽,2800*800*1500mm,共1座
2)含铬废气槽
1、碱性镀锌/锌镍滚镀线1
(1)锌三价彩钝化,1800*900*950mm,共1座
(2)锌镍三价彩钝化,1800*900*950mm,共1座
(3)锌镍三价彩钝化,1800*900*950mm,共1座
(4)锌镍三价彩钝化,1800*900*950mm,共1座
2、碱性镀锌线2#
(1)锌三价彩钝化,2800*800*950mm,共1座
(2)三价蓝白钝化,2800*800*950mm,共1座
(3)三价黑色钝化,2800*800*950mm,共1座
3、碱性镀锌镍线3#
(1)锌三价彩钝化,2800*800*950mm,共1座
(2)三价蓝白钝化,2800*800*950mm,共1座
(3)三价黑色钝化,2800*800*950mm,共1座
4、酸性镀锌镍线4#
(1)三价彩色钝化,2800*800*950mm,共1座
(2)三价黑色钝化,2800*800*950mm,共1座
5、酸性镀锌线5#
(1)三价彩色钝化,2800*800*950mm,共1座
(2)三价黑色钝化,2800*800*950mm,共1座
根据以上统计,酸碱综合酸洗槽与含铬废气槽面积如下表所示:
序号
生产线
酸碱废气槽
面积(m2)
含铬废气槽
面积(m2)
1
碱性镀锌/锌镍滚镀线1#
28.98
6.48
2
碱性镀锌线2#
47.6
6.72
3
碱性镀锌镍线3#
49.84
6.72
4
酸性镀锌镍线4#
52.04
4.48
5
酸性镀锌线5#
49.28
4.48
合计
227.74
28.88
2.4风量设计
根据相关资料,结合我公司以往的治理类工程成功案例经验和设计要求进行设计,整个吸气罩做成单元式上吸罩,然后出口分级逐级进行汇总,并且在每个单元吸气罩上设置控制阀门,通过控制
阀门,来控制其对应的槽液面的控制风速,而且并不是每个镀槽挥发的污染物浓度都一样的,有的镀槽如水洗槽,可控制在此单元上的吸风罩阀门,减少抽风量,多分配到挥发浓度高的单元,能更好的控制和收集镀槽液面上的废气。
风量的计算公式:
Q=S·Vx,m3/s
式中:
S—排风罩敞开面积,m2;
Vx—边缘控制点的控制风速,m/s;
为了更好的吸风效果,吸风罩的扩张角为32°,压力损失最小,Vx取一般取值0.1m/s。
根据风量公式Q=VX·S,Vx=0.10m/s.
(1)根据计算酸碱综合废气风量具体如下所示:
序号
生产线
酸碱废气槽
面积(m2)
酸碱综合废气
风量(m3/h)
1
碱性镀锌/锌镍滚镀线1#
28.98
12000
2
碱性镀锌线2#
47.6
18000
3
碱性镀锌镍线3#
49.84
20000
4
酸性镀锌镍线4#
52.04
22000
5
酸性镀锌线5#
49.28
20000
合 计
227.74
92000
(2)则含铬废气风量具体如下所示:
序号
生产线
含铬废气槽
面积(m2)
含铬废气风量
(m3/h)
1
碱性镀锌/锌镍滚镀线
6.48
3000
1#
2
碱性镀锌线2#
6.72
4000
3
碱性镀锌镍线3#
6.72
4000
4
酸性镀锌镍线4#
4.48
2000
5
酸性镀锌线5#
4.48
2000
合计
28.88
15000
本电镀槽吸气罩采用半密封收集方式防止横向流空气干扰,含铬废气采用槽边吸收和顶吸收方式。
我公司电镀废气吸收罩见附录。
序号
工艺种类
基准排气量,
m3/m2(镀件镀层)
排气量计量位置置
1
镀锌
18.6
车间或生产设施排气筒
2
镀铬
74.4
车间或生产设施排气筒
3
其他镀种(镀铜、镍等)
37.3
车间或生产设施排气筒
4
阳极氧化
18.6
车间或生产设施排气筒
5
发蓝
55.8
车间或生产设施排气筒
(3)风量核算,根据长江流域电镀污染物排放标准中的单位产品基准排气量如下所示:
根据生产线资料如下所示:
电镀方式
万m2
(镀层)/a
m2
(镀层)/d
备注
全自动滚镀锌/锌镍生产线
12.1875/9.125
390.62/292.46
按每天20h运行,则一年共运行312d
全自动龙门挂镀碱锌线
68.6275
2199.59
全自动龙门挂镀碱锌镍线
44.6078
1429.73
全自动龙门挂镀酸锌镍线
29.3155
939.59
全自动龙门挂镀酸锌线
50.5440
1620
(1)全自动滚镀锌/锌镍生产线
①镀锌的基准排放量为18.6m3/m2,由于一天的镀件为390.62m2,镀件总的基准排气量为18.6×390.62=7265.53m3,则单位小时的排气量为7265.53m3÷20h=363.27m3/h。
②镍的基准排放量为37.3m3/m2,由于一天的镀镍为292.46m2,镀件总的基准排气量为37.3×292.46=10908.75m3,则单位小时的排气量为10908.75m3÷20h=545.43m3/h。
则总的排气量为363.27m3/h+545.43m3/h=908.7m3/h。
(2)碱性镀锌线2#
镀锌的基准排放量为18.6m3/m2,由于一天的镀件为2199.59m2,镀件总的基准排气量为18.6×2199.59=40912.37m3,则单位小时的排气量为40912.37m3÷20h=2045.6m3/h
(3)碱性镀锌镍线3#
镀锌的基准排放量为18.6m3/m2,镍的基准排放量为37.3m3/m2,在此以镍基准排放量为准,由于一天的镀件为1429.73m2,镀件总的基准排气量为37.3×1429.73=53328.9m3,则单位小时的排气量为53328.9m3÷20h=2666.45m3/h。
(4)酸性镀锌镍线4#
镀锌的基准排放量为18.6m3/m2, 镍的基准排放量为37.3m3/m2,在此以镍基准排放量为准,由于一天的镀件为939.59m2,镀件总的基准排气量为37.3×939.59=35046.7m3,则单位小时的排气量为35046.7m3÷20h=1752.3m3/h。
(5)酸性镀锌线5#
镀锌的基准排放量为18.6m3/m2,由于一天的镀件为1620m2,镀件总的基准排气量为18.6m3/m2×1620m2=30132m3,则单位小时的排气量为30132m3÷20h=1506.6m3/h。
则该五条线的废气综合单位小时基准排气量为:
908.7m3/h+2045.6m3/h+2666.45m3/h+1752.3m3/h+1506.6m3/h
=8879.65m3/h
由于该电镀线设计废气总抽风量为107000m3/h(含综合废气和含铬废气)远大于8879.65m3/h,故风量按实际经验参数是合理可行。
2.5主要污染因子危害
(1)酸雾
吸入较高浓度氟化氢等酸雾,可引起眼及呼吸道粘膜刺激症状,严重者可发生支气管炎、肺炎或肺水肿,甚至发生反射性窒息。
眼接触局部剧烈疼痛,重者角膜损伤,甚至发生穿孔。
氢氟酸皮肤灼伤初期皮肤潮红、干燥。
创面苍白,坏死,继而呈紫黑色或灰黑色。
深部灼伤或处理不当时,可形成难以愈合的深溃疡,损及骨膜和骨质。
本品灼伤疼痛剧烈。
慢性影响:
眼和上呼吸道刺激症状,或有
鼻衄,嗅觉减退,可有牙齿酸蚀症,骨骼X线异常与工业性氟病少见。
(2)铬酸雾
铬酸雾为皮肤变态反应原,引起过敏性皮炎或湿疹,湿疹的特征多呈小块,钱币状,以亚急表现为主,呈红斑、浸润、渗出、脱屑、病程长,久而不愈;由呼吸进入,对呼吸道有刺激和腐蚀作用,引起鼻炎、咽炎、支气管炎,严重时使鼻中隔糜烂,甚至穿孔。
严重致癌。
2.6主要污染物的理化性质
名称
酸 雾
三氧化铬
化学式
HCl、硝酸
CrO3
形态及气味
无色气体,刺激性气味
红棕色晶体
相对密度
1.15
2.70
熔点/℃
-35
-197
沸点/℃
19.54
250(分解)
溶解性
易溶于水,溶于醇、丙酮、醋酸乙酯、氨水
溶于水形成铬酸,溶于乙醇与乙醚
其他性质
极易挥发
有强氧化作用,在镀铬时形成铬酸雾逸出
第三章废气处理工艺设计
3.1废气处理技术及原理
3.1.1酸雾废气处理
通常所说的酸雾是指雾状的酸类物质。
在空气中酸雾的颗粒很小,比水雾的颗粒要小,比烟的湿度要高,粒径为0.1〜10μm,是介于烟气与水雾之间的物质,具有较强的腐蚀性,在镀件生产过程中,酸雾的产生主要源于以下几个方面:
(1)氧化过程中产生的酸雾
(2)配酸过程中产生的酸雾(3)工艺提升过程中带起的酸见光或受热后产生的酸雾。
氯化氢处理的方法主要有:
(1)水吸收法:
基于HCl气体易溶于水的原理,常常采用水直
接吸收氯化氢气体。
根据废气中HCl的浓度和温度,可根据公式求得吸收液中的盐酸最大浓度;当所得HCl达到一定浓度时,经净化与浓缩可得到副产品盐酸。
(2)碱液吸收法:
由于酸雾为酸性气体,可利用碱液来进行吸
收,厂家可利用废碱液作为药剂来中和吸收酸雾,达到以废治废的目的。
也可以用石灰乳或片碱作为吸收剂。
(3)冷凝法:
对于高浓度的酸雾废气,可根据蒸汽压随温度迅
速下降的原理采用冷凝的方法,将废气冷却回收利用。
可采用石墨冷凝器利用深水井或自来水间接冷却,使废气温度降零点以下,酸雾冷凝下来,废气中的水蒸汽也冷凝下来,形成10%—20%盐酸。
冷凝法难除净HCl气体,一般作为处理高浓度HCl气体的第一道净化工艺,再与其他方法配合,往往会得到较为满意的结果。
针对该酸雾废气的性质、及现场状况,在达标排放的前提下,基于环境效益与经济效益两者同时考虑,并结合区域环境及建设项
目的特点考虑,本方案拟采用氢氧化钠溶液为吸收中和液来净化酸
碱综合废气,如酸雾中硝酸浓度较大,可加入碱和硫化钠及尿素,按照一定的比例配比处理硝酸酸雾。
酸雾采用碱液(片碱)液喷淋是目前应用比较广泛,技术比较成熟的废气治理方法,“酸洗或碱
洗”一般能够达到90%以上去除效率。
3.1.2铬酸雾废气处理
本案由于含铬废气为三价铬废气,含量较低,故直接采用吸收塔进行喷淋吸收。
吸收塔内配以碱性药剂进行化学反应,该技术成熟,适应性强,去除效率高,费用低,易操作。
针对该铬酸雾废气的性质、现场状况及综合考虑环境和经济效益,本方案拟采用“两级碱液喷淋净化吸收”工艺。
3.2废气处理工艺流程
1)酸碱综合废气处理工艺流程
根据企业废气的具体情况,具体工艺流程如图3-1-1所示:
酸碱综合废气(5套并联)
12000m3/h,1套、20000m3/h,4套
电镀车间密闭罩
引风机(5套)
碱
图3-
泵
综合废水集水池
高空集中排放筒
喷淋吸收塔(5套)
溶药槽
达标排放
2-1酸碱综合废气处理工艺流程图
2)铬酸雾处理工艺流程
根据企业废气的具体情况,具体工艺流程如图3-2-2所示:
含铬废气(1套)
15000m3/h
车间吸收罩(侧吸+顶吸)
引风机
碱
碱
溶药槽
喷淋吸收塔1#
溶药槽
喷淋吸收塔2#
泵
泵
含铬废水集水池
高空集中排放筒
含铬废水集水池
达标排放
图3-2-2含铬废气处理工艺流程图
3.3工艺流程说明
1)酸碱综合废气处理工艺流程
车间中的酸碱综合废气经密闭吸气罩(顶吸)捕集后通过阀门控制分别进入总管道系统,然后通过正压风机进入喷淋吸收塔,加入碱液,进行中和反应,用一台加压泵闭路循环回用,使溶液在加压的条件下溶液保持连续稳定的状态下闭路循环回用,可达到预计的处理效果。
经过喷淋吸收后输送至高空排风筒,实现达标排放。
2)铬酸雾处理工艺流程
车间中的铬酸雾废气经吸气罩(侧吸+顶吸)捕集后通过插板阀门控制分别进入总管道系统,废气由风机引至吸收塔中碱性洗涤液由循环泵抽至塔中经填料向下流动,废气逆流上升,在填料的湿润表面气液接触,发生一系列的物
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