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中華人民共和國國家環境保護標準 |
HJ 2027—2013 |
催化燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范 |
Technical specifications of catalytic combustion method for industrial organic emissions treatment project |
本電子版為發布稿。請以中國環境科學出版社出版的正式標準文本為準。 |
2013–3–29 發布 |
2013-7-1 實施 |
環 境 保 護 部 |
發 布 |
目 次 |
前 言.............................................................................. II 1 適用范圍 ........................................................................... 1 2 規范性引用文件 ..................................................................... 1 3 術語和定義 ......................................................................... 1 4 污染物與污染負荷 ................................................................... 3 5 總體要求 ........................................................................... 3 6 工藝設計 ........................................................................... 4 7 主要工藝設備 ....................................................................... 6 8 檢測與過程控制 ..................................................................... 7 9 主要輔助工程 ....................................................................... 7 10 工程施工與驗收 .................................................................... 7 11 運行與維護 ........................................................................ 8 |
I |
前 言 |
為貫徹《中華人民共和國環境保護法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》,規范工業有機廢氣治 理工程的建設,防治工業有機廢氣的污染,改善環境質量,制定本標準。 本標準規定了工業有機廢氣催化燃燒法治理工程的設計、施工、驗收和運行的技術要求。 本標準為指導性文件。 |
本標準為首次發布。 |
本標準由環境保護部科技標準司組織制訂。 |
本標準主要起草單位:中國環境保護產業協會、中國人民解放軍防化研究院、中國科學院生態環境研 究中心、北京綠創環保設備股份有限公司、中節能天辰(北京)環??萍加邢薰?、北京奧德維納環保節 能技術有限公司、嘉園環保股份有限公司、科邁科(杭州)環保設備有限公司。 本標準環境保護部2013年3月29日批準。 |
本標準自2013年7月1日起實施。 |
本標準由環境保護部解釋。 |
II |
催化燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范 |
1 適用范圍 |
本標準規定了工業有機廢氣催化燃燒法治理工程的設計、施工、驗收和運行的技術要求。 本標準適用于工業有機廢氣的催化燃燒法治理工程,可作為環境影響評價、工程咨詢、設計、施工、 驗收及建成后運行與管理的技術依據。 |
2 規范性引用文件 |
本標準內容引用了下列文件中的條款。凡是不注日期的引用文件,其有效版本適用于本標準。 |
GB 12348 GB/T 16157 GB 50016 GB 50019 GB 50051 GB 50057 GB 50058 GB 50140 GB 50160 GB 50187 GBJ 87 |
工業企業廠界噪聲標準 |
固定污染源排氣中顆粒物測定和氣態污染物采樣方法 建筑設計防火規范 |
采暖通風與空氣調節設計規范 排氣筒設計規范 |
建筑物防雷設計規范 |
爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范 建筑滅火器配置設計規范 |
石油化工企業設計防火規范 工業企業總平面設計規范 |
工業企業噪聲控制設計規范 工業設備、管道防腐蝕工程施工及驗收規范 氣體參數測量和采樣的固定位裝置 工業有機廢氣催化凈化裝置 大氣污染治理工程技術導則 溫度傳感器動態響應校準 |
HGJ 229 |
HJ/T 1 |
HJ/T 389-2007 HJ 2000 |
JJF 1049 |
《建設項目環境保護設計規定》 《建設項目環境保護管理條例》 《建設項目(工程)竣工驗收辦法》 |
國家計劃委員會、國務院環境保護委員會[1987]002號 中華人民共和國國務院令[1998]第253號 國家計劃委員會 1990年 |
《建設項目竣工環境保護驗收管理辦法》 國家環境保護總局令[2002]第13號 |
3 術語和定義 |
下列術語和定義適用于本標準。 |
3.1 工業有機廢氣 industrial organic emissions 指工業過程排出的含揮發性有機物的氣態污染物。 |
1 |
3.2 爆炸極限 explosive limit |
又稱爆炸濃度極限。指可燃氣體或蒸氣與空氣混合后能發生爆炸的濃度范圍稱為爆炸極限。 3.3 爆炸極限下限 lower explosive limit 指爆炸極限的Z低濃度值。 |
3.4 氧化催化劑 oxidation catalyst |
指通過催化作用促使有機化合物進行氧化的催化劑。 |
3.5 蓄熱體 heat regenerator |
指一種含有較多孔洞,利用孔洞的結構和比表面積,結合材料本身的材質,實現熱量儲存與交換功能 的無機非金屬固體材料。 |
3.6 催化劑中毒 catalyst poisoning |
指由于某些物質的作用而使催化劑的催化活性衰退或喪失的現象。 3.7 催化燃燒裝置 catalytic oxidizer |
指利用固體催化劑將廢氣中的污染物通過氧化作用轉化為二氧化碳和水等化合物、凈化廢氣中污染物 的設備及其附屬設施。催化燃燒裝置通常由催化反應室、熱交換室和加熱室構成。 |
3.8 常規催化燃燒裝置 conventional catalytic oxidizer 指采用氣-氣換熱器進行間接換熱的催化燃燒裝置。 3.9 蓄熱催化燃燒裝置 regeneration catalytic oxidizer(RCO) 指采用蓄熱式換熱器進行直接換熱的催化燃燒裝置,簡稱RCO。 3.10 起燃溫度 ignition temperature |
指在某一污染物轉化率達到50%時催化反應器入口處的溫度。 3.11 自持燃燒 self-sustained combustion |
指當廢氣中有機物經催化燃燒后所產生的熱量足夠維持催化劑床層的反應溫度,或者廢氣本身的溫度 已經達到或超過催化劑的起燃溫度,而不需要對廢氣進行預加熱的催化燃燒過程。 |
3.12 空速 space velocity |
指單位時間內單位體積催化劑處理的廢氣體積流量,稱為空間速度,簡稱空速。單位為:m |
/(h·m ), 3 3 |
簡寫為h-1 |
。 |
3.13 凈化效率 purification efficiency 指凈化設備捕獲污染物的量與處理前污染物的量之比,以百分數表示。計算公式如下: |
2 |
C1Q |
sn1 ? C2Qsn2 ×100% |
η = |
C1Q |
sn1 |
(1) |
式中: η——凈化設備的凈化效率,%; |
3 |
C、C ——凈化設備進口和出口污染物的濃度,mg/m ; |
1 |
2 |
Q 、Q ——凈化設備進口和出口標準狀態下干氣體流量,m /h。 |
3 |
sn1 |
sn2 |
4 污染物與污染負荷 |
4.1 催化燃燒法適用于氣態和氣溶膠態污染物的治理。 |
4.2 進入催化燃燒裝置的廢氣中有機物的濃度應低于其爆炸極限下限的 25%。當廢氣中有機物的濃度高于 其爆炸極限下限的 25%時,應通過補氣稀釋等預處理工藝使其降低到其爆炸極限下限的 25%后方可進行催 化燃燒處理。 |
4.3 對于含有混合有機化合物的廢氣,其控制濃度 P 應低于Z易爆組分或混合氣體爆炸極限下限值的 25%, 即 P<min(Pe,Pm)×25%,Pe 為Z易爆組分爆炸極限下限值(%),Pm 為混合氣體爆炸極限下限值,Pm 按 照下式進行計算: |
P =(P +P +…+P )/(V /P +V /P +…+V /P ) |
(2) |
m |
1 |
2 |
n |
1 |
1 |
2 |
2 |
n |
n |
式中: Pm ——混合氣體爆炸極限下限值,%; P ,P ,…,P ——混合有機廢氣中各組分的爆炸極限下限值,%; |
1 |
2 |
n |
V ,V ,…,V ——混合有機廢氣中各組分所占的體積百分數,%; |
1 |
2 |
n |
n ——混合有機廢氣中所含有機化合物的種數。 |
4.4 進入催化燃燒裝置的廢氣濃度、流量和溫度應穩定,不宜出現較大波動。 |
4.5 進入催化燃燒裝置的廢氣中顆粒物濃度應低于 10mg/m 。 |
3 |
4.6 進入催化燃燒裝置的廢氣中不得含有引起催化劑中毒的物質。 4.7 進入催化燃燒裝置的廢氣溫度宜低于 400℃。 |
5 總體要求 |
5.1 一般規定 |
5.1.1 治理工程應滿足《建設項目環境保護設計規定》和《建設項目環境保護管理條例》的規定。 |
5.1.2 治理工程應遵循綜合治理、循環利用、達標排放、總量控制的原則。治理工藝設計應本著成熟可 |
靠、技術先進、經濟適用原則,并考慮節能、安全、操作簡便,確定主要工藝流程。 |
5.1.3 治理工程應與生產工藝水平相適應,生產企業應把治理設備作為生產系統的一部分進行管理,治 |
理設備應與產生廢氣的相應生產設備同步運轉。 |
5.1.4 經過治理后的污染物排放應符合國家或地方相關大氣污染物排放標準的規定。 |
3 |
5.1.5 治理工程在建設、運行過程中產生的廢氣、廢水、廢渣及其它污染物的治理與排放,應執行國家 |
或地方環境保護法規和標準的相關規定,防止二次污染。 |
5.1.6 治理工程應按照國家相關法律法規的要求安裝在線連續監測設備。 5.2 工程構成 |
5.2.1 治理工程由主體工程和輔助工程組成。 |
5.2.2 主體工程通常包括廢氣收集、預處理和催化燃燒單元。若治理過程中產生二次污染物,還應包括 |
二次污染物治理設施。 |
5.2.3 輔助工程包括檢測與過程控制、電氣儀表和給排水等。 |
5.3 場址選擇與總圖布置 |
5.3.1 場址選擇與總圖布置應參照標準 GB 50187 規定執行。 |
5.3.2 場址選擇應遵從方便施工及運行維護等原則,并按照消防要求留出消防通道和安全保護距離。 5.3.3 治理設備的布置應考慮主導風向的影響,以減少有害氣體、噪聲等對環境的影響。 5.3.4 催化燃燒設備應遠離易燃易爆危險化學品存放地,安全距離符合國家或相關行業標準規定。 |
6 工藝設計 |
6.1 一般規定 |
6.1.1 治理工程的處理能力應根據廢氣的處理量確定,設計風量宜按照Z大廢氣排放量的 120%進行設計。 6.1.2 催化燃燒裝置的凈化效率不得低于 97%。 |
6.1.3 排氣筒的設計應滿足 GB 50051 的規定。 |
6.2 工藝路線的選擇 |
6.2.1 應根據廢氣來源、性質(溫度、壓力、組分)及流量等因素進行綜合分析后選擇工藝路線。 |
6.2.2 根據對廢氣加熱方式的不同,催化燃燒工藝可以分為常規催化燃燒工藝(見圖 1)和蓄熱催化燃燒 |
工藝(見圖 2)。 |
圖1 常規催化燃燒工藝流程 |
4 |
圖2 蓄熱催化燃燒工藝流程 |
6.2.3 在選擇催化燃燒工藝時應進行熱量平衡計算。當廢氣中所含的有機物燃燒后所產生的熱量可以維 持催化劑床層自持燃燒時,應采用常規催化燃燒工藝;當廢氣中所含的有機物燃燒后所產生的熱量不能夠 維持催化劑床層自持燃燒時,宜采用蓄熱催化燃燒工藝。 |
6.3 工藝設計要求 |
6.3.1 廢氣收集 |
6.3.1.1 廢氣收集系統設計應遵循 GB 50019 的規定。 |
6.3.1.2 廢氣應與生產工藝協調一致,宜不影響工藝操作。在保證收集能力的前提下,應力求結構簡 |
單,便于安裝和維護管理。 |
6.3.1.3 確定集氣罩的吸氣口位置、結構和氣體流速時,應使罩口呈微負壓狀態,且罩內負壓均勻。 |
6.3.1.4 集氣罩的吸氣方向應盡可能與污染氣流運動方向一致,防止吸氣罩周圍氣流紊亂,避免或減 |
弱干擾氣流和送風氣流等對吸氣氣流的影響。 |
6.3.1.5 當廢氣產生點較多、彼此距離較遠時,應適當分設多套收集系統。 6.3.2 預處理 |
6.3.2.1 預處理設備應根據廢氣的成分、性質和污染物的含量進行選擇。 |
6.3.2.2 進入催化燃燒裝置前廢氣中的顆粒物含量高于 10mg/m 時,應采用過濾等方式進行預處理。 |
3 |
6.3.2.3 過濾裝置兩端應裝設壓差計,當過濾器的阻力超過規定值時應及時清理或更換過濾材料。 6.3.2.4 當廢氣中有機物濃度較高時,應采用稀釋等方式調節至滿足 4.1 的要求。 6.3.3 催化燃燒 |
6.3.3.1 催化劑的工作溫度應低于 700℃,并能承受 900℃短時間高溫沖擊。設計工況下催化劑使用壽 |
命應大于 8500h。 |
6.3.3.2 設計工況下蓄熱式催化燃燒裝置中蓄熱體的使用壽命應大于24000h。 |
5 |
6.3.3.3 催化燃燒裝置的設計空速宜大于 10000h-1,但不應高于 40000h-1 |
。 |
6.3.3.4 進入燃燒室的氣體溫度應達到氣體組分在催化劑上的起燃溫度,混合氣體按照起燃溫度Z高的 |
組分確定。 |
6.3.3.5 催化燃燒裝置的壓力損失應低于 2kPa。 6.3.3.6 治理后產生的高溫煙氣宜進行熱能回收。 6.4 二次污染控制 |
6.4.1 廢氣預處理所產生的廢水應進行集中處理,并達到相應排放標準后排放。 |
6.4.2 預處理產生的粉塵和廢渣以及更換后的過濾材料和催化劑的處理應符合國家固體廢棄物處理與處 |
置的相關規定。 |
6.4.3 當催化燃燒后產生二次污染物時應采取吸收等方法進行處理后達標排放。 6.4.4 噪聲控制應滿足 GBJ 87和 GB 12348 的規定。 6.5 安全措施 |
6.5.1 治理系統應有事故自動報警裝置,并符合安全生產、事故防范的相關規定。 |
6.5.2 治理系統與主體生產裝置之間的管道系統應安裝阻火器(防火閥),阻火器性能應按照HJ/T |
389-2007 中 5.4 的規定進行檢驗。 |
6.5.3 風機、電機和置于現場的電氣儀表等應不低于現場的防爆等級。 |
6.5.4 排風機之前應設置濃度沖稀設施。當反應器出口溫度達到 600℃時,控制系統應能報警,并自動開 |
啟沖稀設施對廢氣進行稀釋處理。 |
6.5.5 催化燃燒裝置應具備過熱保護功能。 |
6.5.6 催化燃燒裝置應進行整體保溫,外表面溫度不應高于 60℃。 6.5.7 管路系統和催化燃燒裝置的防爆泄壓設計應符合 GB 50160 的要求。 6.5.8 治理設備應具備短路保護和接地保護功能,接地電阻應小于4Ω。 6.5.9 在催化燃燒裝置附近應設置消防設施。 |
6.5.10 室外催化燃燒裝置應安裝符合 GB 50057 規定的避雷裝置。 |
7 主要工藝設備 |
7.1 主要工藝設備的性能應滿足本標準6.3 的要求,并有必要的備用。 7.2 催化燃燒裝置的基本性能應滿足HJ/T 389 的要求。 |
7.3 當廢氣中含有腐蝕性介質時,風機、集氣罩、管道、閥門和粉塵過濾器等應滿足相關防腐要求。 7.4 催化燃燒裝置主體(含加熱室和燃燒室)應選用防腐耐溫不銹鋼材料。 |
6 |
7.5 蓄熱催化燃燒裝置換向閥的泄漏率應低于0.2%。 |
8 檢測與過程控制 |
8.1 檢測 |
8.1.1 治理設備應設置永久性采樣口,采樣口的設置應符合 HJ/T 1,采樣方法應滿足 GB/T 16157 的要求。 |
采樣頻次和檢測項目應根據工藝控制要求確定。 |
8.1.2 催化燃燒裝置的加熱室和反應室內部應裝設具有自動報警功能的多點溫度檢測裝置。溫度傳感器 |
應按 JJF 1049 的要求進行標定后使用。 |
8.2 過程控制 |
8.2.1 治理工程應先于產生廢氣的生產工藝設備開啟、后于生產工藝設備停機,并實現連鎖控制。 |
8.2.2 現場應設置就地控制柜實現就地控制。就地控制柜應有集中控制端口,具備與集中控制室的連接 |
功能,在控制柜顯示設備的運行狀態。 |
9 主要輔助工程 |
9.1 電氣系統 |
9.1.1 電源系統可直接由生產主體工程配電系統接引,中性點接地方式應與生產主體工程一致。 9.1.2 電氣系統設計應滿足 GB 50058 的要求。 |
9.2 給水、排水與消防系統 |
9.2.1 治理工程的給水、排水設計應符合相關工業行業給水排水設計規范的有關規定。 9.2.2 治理工程的消防設計應納入工廠的消防系統總體設計。 9.2.3 消防通道、防火間距、安全疏散的設計和消防栓的布置應符合GB 50016 的規定。 9.2.4 治理工程應按照 GB 50140 的規定配置移動式滅火器。 |
10 工程施工與驗收 |
10.1 工程施工 |
10.1.1 工程設計、施工單位應具有國家相應的工程設計、施工資質。 10.1.2 工程施工應符合國家和行業施工程序及管理文件的要求。 |
10.1.3 工程施工應按設計文件進行建設,對工程的變更應取得工程設計單位的設計變更文件后再進行施 |
工。 |
10.1.4 工程施工中使用的設備、材料和部件應符合相應的國家標準。 |
10.1.5 需要采用防腐蝕材質的設備、管路和管件等的施工和驗收應符合HGJ 229 的規定。 |
7 |
10.1.6 施工單位除應遵守相關的施工技術規范外,還應遵守國家有關部門頒布的勞動安全、環境保護及 |
衛生消防等強制性標準的要求。 |
10.2 工程驗收 |
10.2.1 工程驗收應根據《建設項目(工程)竣工驗收辦法》組織進行。 |
10.2.2 工程安裝、施工完成后應首先對相關儀器儀表進行校驗,然后根據工藝流程進行分項調試和整體 |
調試。 |
10.2.3 通過整體調試,各系統運轉正常,技術指標達到設計和合同要求后啟動試運行。 |
10.3 竣工環境保護驗收 |
10.3.1 竣工環境保護驗收應按《建設項目竣工環境保護驗收管理辦法》的規定進行。 |
10.3.2 工程驗收前治理工程應進行試運行和性能試驗,性能試驗的內容主要包括: |
a)廢氣中非甲烷總烴和國家或地方相關排放標準中所規定的污染物進出口濃度(至少檢測三次); |
b)風量; |
c)催化燃燒裝置的凈化效率; d)系統壓力降; |
e)耗電量或燃氣耗量等。 |
11 運行與維護 11.1 一般規定 |
11.1.1 治理設備應與產生廢氣的生產工藝設備同步運行。由于事故或設備維修等原因造成治理設備停止 |
運行時,應立即報告當地環境保護行政主管部門。 |
11.1.2 治理設備正常運行中廢氣的排放應符合國家、地方和相關行業污染物排放標準的規定。 11.1.3 治理設備不得超負荷運行。 |
11.1.4 企業應建立健全與治理設備相關的各項規章制度,以及運行、維護和操作規程,建立主要設備運 |
行狀況的臺賬制度。 |
11.2 人員與運行管理 |
11.2.1 治理系統應納入生產管理中,并配備專業管理人員和技術人員。 |
11.2.2 在治理系統啟用前,企業應對管理和運行人員進行培訓,使管理和運行人員掌握治理設備及其它 |
附屬設施的具體操作和應急情況下的處理措施。培訓內容包括: |
a)基本原理和工藝流程; |
b)啟動前的檢查和啟動應滿足的條件; |
c)正常運行情況下設備的控制、報警和指示系統的狀態和檢查,保持設備良好運行的條件,以及 必要時的糾正操作; |
8 |
d)設備運行故障的發現、檢查和排除; e)事故或緊急狀態下人工操作和事故排除方法; f)設備日常和定期維護; |
g)設備運行和維護記錄; |
h)其它事件的記錄和報告。 |
11.2.3 企業應建立治理系統運行狀況、設施維護等的記錄制度,主要記錄內容包括: |
a)治理工程的啟動、停止時間; |
b)過濾材料、氧化催化劑、蓄熱體等的質量分析數據、采購量、使用量及更換時間; c)治理工程運行工藝控制參數,至少包括治理設備進、出口濃度和相關溫度; d)主要設備維修情況; |
e)運行事故及處理、整改情況; |
f)定期檢驗、評價及評估情況; |
g)污水排放、副產物處置情況。 |
11.2.4 運行人員應按企業規定做好巡視制度和交接班制度。 11.3 維護 |
11.3.1 應制定治理工程設備的維護計劃。 11.3.2 維護人員應根據計劃定期檢查、維護和更換必要的部件和材料。 11.3.3 維護人員應做好相關記錄。 |
9 |