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彩涂板生产线的节能与减排

信息来源:paintkey.com  时间:2009-08-26  浏览次数:186

  摘要:介绍了彩涂板生产线的能源消耗量及目前的废气治理现状。阐述了彩涂板生产线排放物对环境的危害,提出了节能和废气治理的途径和方向。
  关键词:彩钢;节能;环保;减排

  中图分类号:X75 文献标识码:B 文章编号:1001-6988(2009)01-0038-03

  随着我国工业化进程的发展,节能减排成为我国可持续发展的的一项重要国策。2003年以后,我国彩涂板生产线高速发展,已建成各类彩涂板生产线300余条。由于生产商初期大都以考虑一次性投资少、见效快为原则,在彩涂板迅猛发展的浪潮中建起来的彩涂板生产线规模和技术水平参差不齐,能耗和废气排放没有得到足够的重视。个别彩涂板厂甚至没有建造焚烧炉.把涂料溶剂废气直接排放到大气中。这种只求生产,不顾环境污染的做法,不仅严重造成环境污染,危害到子孙后代的健康,而且,将涂料溶剂废气本身的燃烧热向白浪费掉。每t彩

涂板涂料溶剂的发热量56.221×104~72.314×104kJ/t(溶剂种类不同,发热值也不相同)。截至2004年底,我国彩涂钢板年产量为l575万t。溶剂的热能量相当于30.263万t标准煤。这是一笔相当可观的可利用能源。

  在环保、质量、成本逐步被生产商认可的今天,节能减排就成为彩涂板生产线生存发展的关键环节。

  l 彩涂板生产线的能源消耗

  我国自己设计、制造的彩涂板生产线的生产规模大致可分为以下几种:速度120m/min的年产量15万t,速度80nYmin的年产量10万t,速度60m/min的年产量7.5万t,速度40m/min的年产量5万t。依固化方式可分为两大类:直燃式加热固化和空气间接加热固化。

  1.1 直燃加热固化炉能量消耗

  通过计算机对以上两大类4种不同产量的生产线进行了热平衡计算,理论上的能量消耗见表1。

表1 直燃加热固化炉的能耗表



  直燃加热固化炉系统的计算模式是:在固化炉上每段设置一个天然气烧嘴,燃烧废气直接掺入循环气体提高循环气入炉温度来保证各段所需要的正常炉温。两台固化炉共用一台焚烧炉。将固化炉抽出的稀释后的油漆废气通入焚烧炉进行焚烧。焚烧炉烟道里设置一台废气预热器,将固化炉抽出的稀释后的250~310℃油漆废气预热到400℃以上,便于废气在焚烧炉内完全燃烧。直燃加热固化炉系统简图见图1。




图1 直燃加热固化系统简图

  2.2 空气间接加热固化炉能量消耗

  表2为间接加热固化炉能量消耗。

表2 空气间接加热固化炉能耗表

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  气间接加热固化炉系统的计算模式是:焚烧炉烟道里设置两台换热器,从焚烧炉排出的高温烟气首先通过废气预热器,将从固化炉抽出的油漆气从310℃预热到410℃,然后再通过空气预热器,将20℃的冷空气预热到600℃以上,被预热到600℃以上的热空气分别通人固化炉的各段混合室加热各段的循环风,从而控制固化炉的各段炉温。空气间接加热固化炉系统见图2。

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图2 空气间接加热固化炉系统图

  2.3 两种生产线比较

  可以看出,空气间接加热固化炉系统和直燃加热固化炉系统相比较.取消了直燃加热固化炉系统中各段的加热烧嘴。在焚烧炉烟道中增加了一台空气预热器,两台固化炉所需的全部热量由空气预热器的热风供给,简化了固化炉的结构。同时,充分利用了焚烧炉的烟气余热。使得直燃加热固化炉系统焚烧炉的排烟温度由大于600℃下降到400℃以下。减少了排烟带出的物理热.将这一部分热量回收并重新送入固化炉利用。从上面两种系统的能量消耗表格可以看出:直燃加热固化炉系统天然气平均单耗58.63m3/t。空气间接加热固化炉系统天然气平均单耗28.95m3/t,每t彩涂钢板节约天然气29.68m3,节能50.62%,每m3天然气单价按2.0元计算,每t彩涂钢板节约燃料成本59.36元,年产5万t彩涂钢板每年节约296.8万元。年产7.5万t彩涂钢板每年节约445.2万元.年产10万t彩涂钢板每年节约593.6万元,年产15万吨彩涂钢板每年节约890.4万元。

  空气间接加热固化炉系统不仅节约50%左右的能源消耗.而且可以生产用于家电、医药、机车的高级彩涂钢板。笔者为山东某公司设计的速度为120m/min、年产15万t的空气间接加热固化炉系统至今已运行5年,天然气单耗平均32m3,生产质量优良.是目前自行设计的国产生产线中速度最快、年产量最高的高级彩涂板生产线。连续生产5年来,仅天然气一项节约的资金可以建造两条同样规模的彩涂板生产线,产品不仅国内畅销,而且,远销东南亚及俄罗斯。

  2 彩涂板生产线的环保治理

  2.1 彩涂板生产线排放物是一大环境污染源彩涂钢板漆膜厚度大都在5~25μm,在辊涂过程中,需要大量有机溶剂进行稀释、溶解。溶剂是能溶解树脂的液体和调节涂料黏度的液体的总称。在固化过程中,这些溶剂挥发为具有严重污染的有机废气,如果不进行处理而直接排入大气,将对大气层臭氧产生很大的破坏作用并产生严重的温室效应。

  全世界涂料和装修工业每年有1100万t有机溶剂排放到大气中,是仅次于汽车尾气的大气第二大污染源,不仅造成光化学污染,形成温室效应,对人类造成长远危害.而且,其中的甲醛、甲苯、二甲苯、苯等有害物质直接侵害人体健康。当人们所处环境中这些有害物质超过一定浓度后。在短时间内人们会感觉头痛、恶心、眼睛发酸刺痛、四肢无力等不适感觉.长此下去会抽搐、昏迷、记忆力减退,进而伤害肝脏、肾脏的造血功能和大脑神经系统,使人们患上白血病等严重疾病。

  2.2 我国彩涂板生产线现状

  随着近年来国民环保意识的增强。彩涂行业大都在上彩涂生产线的同时,采用了焚烧炉、催化燃烧炉以及冷凝、吸附、吸收等废气处理办法进行了治理,国家也制定了相应的标准(GB6514-1995),限制涂装作业场所有害气体的最高允许浓度,例如:苯≤40mg/m3,甲苯≤100mg/m3。彩涂行业的废气污染得到有效控制。

调查中发现,有些企业的焚烧炉虽然有,却并非专业设计,彩涂线作业场所仍然有呛鼻刺眼的气体存在,更有甚者,有个别企业竟然把没有经过废气焚烧的废气直接排放到大气中。笔者建议,各地环保部门应该加强对彩涂生产线设计方案的审核、监督及平时的巡查。每条彩涂线的设计方案必须有废气处理方案,整个固化系统有详尽的热量和气体平衡,炉膛压力控制方案。并且,要经过有关专家的评审、论证,确保有害气体不溢出到环境中并能够在焚烧炉内完全燃烧干净。

  2.3 减排是治理的新手段

  要想造福子孙后代,不仅要重视有害气体的治理,还要减少工业废气的排放量。燃烧废气中含有碳氢化合物(CH)的同时也含有氮氧化物(NOx)。氮氧化物和碳氢化合物(CH)在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后发生光化学反应而产生二次污染物,这种一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾现象.称为光化学烟雾。光化学烟雾的成分非常复杂。但是对动物、植物有害的是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。人和动物受到的主要伤害是眼睛和黏膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。

  美闰洛杉矶1943年发生了世界上最早的“光化学烟雾”事件,造成高山松林大面积枯死。1970年75%的市民患上红眼病,农作物损失2500万美元。

  英国伦敦市1952年12月5日到8日的4天时间里死亡人数达到4000多人。

  1970年秋,日本东京发生了较严重的光化学烟雾事件,2万人患眼痛病,在高浓度光化学烟雾区,正在操场运动的青年学生,大部分突然眼红、喉咙肿痛。个别人当场昏倒。

  1995年6月113我国上海市中心地段也曾发现淡蓝色的光化学烟雾,这些区域中的居民和路上的行人普遍感到眼、鼻和喉咙受到刺激,污染严重的区域更有人因受刺激而咳嗽和流泪。

以上事实可以看出,改善环境的有效办法不仅要治理有害气体污染,同时,要减少燃烧产物的排放量。

  3 减少燃烧产物排放量的措施

  (1)节约能源(各种燃料)是减少排放物最直接的方法。例如,空气间接加热固化炉系统就比直燃加热固化炉系统减少50%的天然气燃烧产物。

  (2)最近在世界上逐渐兴起的高温空气燃烧理论给我们开拓了新的减少排放物的新途径。高温空气燃烧技术是将助燃空气加热到800~1000℃,可以使燃料在3%~15%的低氧气氛中首先裂解重组,造成与传统燃烧过程完全不同的热力学条件。与贫氧气体做延缓状燃烧释放出热量。这种燃烧方法,没有局部高温火炬区,没有多余的空气。是一种低氧空间燃烧,不仅减少传统的烟气排放量。而且大大减少氮氧化物的排放量。大气中的氧氮之比是21:79。因此。减少一个含氧量就相当与减少将近4倍的氮气。

  近年来,各种蓄热式烧嘴为实现低氧高温空气燃烧技术提供了推广的手段。笔者相信,随着蓄热燃烧技术的发展.蓄热式烧嘴将广泛应用于彩涂板生产线的废气焚烧炉,为彩涂领域开创出节能减排的新局面。
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