​汽車塗裝生產過程中所產生的（de）揮發（fā）性有機化合物（簡稱VOCs）的（de）排放，是大氣汙染（rǎn）防治的重點，國家及地（dì）方環保（bǎo）部門針對汽車生產的（de）特殊性，出台了越來越嚴格的排放標準（zhǔn）。2015版江蘇省《表麵（miàn）塗裝（汽車（chē）製（zhì）造業）揮發性有機物排（pái）放標（biāo）準》中明確規定（dìng）：汽車塗裝生產線的（de）噴漆室和烘（hōng）幹室應安裝VOCs汙染治理設備，且烘幹（gàn）室VOCs廢氣處理效率應當（dāng）在90%以上，並對塗裝VOCs排（pái）放（fàng）限值做出了明確規定（見表一）：

表（biǎo）一 排氣筒VOCs排放限值

 汽車塗裝VOCs排放概算

汽車（chē）塗裝生產中的VOCs來源（yuán）於塗（tú）料中的溶劑，主要通過噴漆、油漆晾（liàng）幹(水性漆預烘幹)和烘幹工序產生排放。烘幹工序（xù）產生的有機廢氣（qì），由於VOCs濃度和溫度較高，可直（zhí）接進入焚燒（shāo）爐(TNV)或者蓄熱式熱力焚化爐（lú）(RTO)處理，淨化率可達到98%以上。而噴漆室排出的廢氣，由於風量大（dà）、VOCs濃度低、濕度大，常規的過濾、吸附等工藝措施（shī）難以有（yǒu）效處理，目前,國（guó）內大多數的汽車塗裝車間都不（bú）作處理，與晾（liàng）幹區的廢氣一起經集中排氣筒，直接高空（kōng）排放。

以生產節拍為16JPH，采取3C2B水性漆工藝的（de）廂式商用車（chē）塗裝為例，中塗（tú）漆及（jí）底麵（miàn）漆（qī）為水性漆，罩光清漆為1K溶劑型。水（shuǐ）性（xìng）漆預烘幹產生的廢氣（qì）直排，清漆晾幹區的排風補至噴漆（qī）室循環利用，再與噴漆室的廢氣一起經集中排氣筒排放；中塗及麵漆烘幹（gàn）區廢氣經RTO淨化處理後排放。其（qí）VOCs排（pái）放速率概算見表二（èr）；噴漆室風（fēng）量及（jí）VOCs排放濃度概算見表三：

表二 塗裝VOCs排放速率概算

表三 噴（pēn）漆室風（fēng）量及VOCs排（pái）放濃度概算

根（gēn）據概算：集中排（pái）氣筒的VOCs排放速率（lǜ）36.6Kg/h，排（pái）放濃度76.2mg/m3，均超過了（le）排放標準。其中清漆噴漆室及晾幹區的VOCs排放量達到了31.4Kg/h，占到了排放總量的86%。由此可見（jiàn），即使采（cǎi）取水性漆（qī）工藝，使用常規（guī）配套（tào）的溶劑型清漆，仍具有較多的VOCs排放，為了達（dá）到排放要求，需要對清漆噴（pēn）塗段的廢氣進行淨化處理。

目前（qián），對於大風量、低濃（nóng）度的有（yǒu）機（jī）廢氣，常規最有效的方法（fǎ）是通過蓄熱式熱力焚化爐（RTO）來（lái）進行處理。其工作原理是：係統（tǒng）將（jiāng）有機廢氣加熱升（shēng）溫（wēn）至750℃以（yǐ）上，在燃（rán）燒室內停留0．7～1．0s，使廢氣中的（de）有機汙染物氧化分解，成為無害的C02和H2O。廢氣燃燒產生的熱量被蓄熱（rè）體“貯存”起來，用於（yú）預熱（rè）新進入的有機廢氣，從而節省（shěng）廢氣升溫所需要的燃料消耗，降低運行（háng）成本。RTO的（de）最大處理風量一般低於100000m3/h，廢氣VOCs處理濃度為1000～20000mg/m3，當廢氣（qì）濃度（dù）低於1500mg/m3時，廢氣燃燒產生的熱量較少，設備需（xū）額（é）外增加較（jiào）多的燃料消耗，用於對新進入的有機廢氣升溫。而需處理（lǐ）的清漆噴塗段廢氣總排風量達到176000m3/h，VOCs濃度僅有178.6mg/m3，由此可見，RTO設備並不（bú）直接適用（yòng）於這樣的（de）廢氣（qì）處理。

3 沸石（shí）轉輪濃縮係統在噴漆室廢氣治理中（zhōng）的應用

近年來，一種適合（hé）處理高流量（大風量）、低濃度、高濕度、多成分VOCs廢（fèi）氣的淨化設備——沸石轉輪濃縮係統，在歐美及日本等經濟發達（dá）國家的汽車塗裝廢氣處理方麵取得了較多（duō）的應用和良好的效（xiào）果。

係（xì）統設備由（yóu）兩大主要部分所組（zǔ）成，即（jí）疏水性沸石轉（zhuǎn）輪串連蓄（xù）熱式焚化爐。它的工（gōng）作原理是利用沸石分子篩所具備（bèi）的的高吸附（fù）性能，對有機廢氣進行（háng）吸（xī）附濃縮，再由RTO設備淨（jìng）化處理濃縮後的有機廢氣。

3.1沸（fèi）石分子篩的性能（néng）特點

沸石分子篩是一種鋁矽酸金屬（shǔ）鹽的多微孔晶體，由矽氧四麵體和鋁氧四麵體通過共享氧原子相互連（lián）接形成骨架結構，其表麵為（wéi）固（gù）體（tǐ）骨架（jià），內部（bù）為多微孔的篩（shāi）狀構造。內部（bù）孔穴之間有孔道相互連接，其孔徑相同，分布非常均一（yī），分子篩依（yī）據其內部孔穴的大小（xiǎo），可對分（fèn）子進（jìn）行選擇性吸附。沸石分子篩具（jù）有很大的比表麵積（300～1000m2/g），內（nèi）部孔穴有強大的庫侖場和（hé）極性，因此（cǐ），對吸附質分子的（de）吸附（fù）能力很強，遠（yuǎn）超過其（qí）他類型的吸附劑，即使在較高的溫度和較（jiào）低的吸附質分壓（或濃度）下，仍有（yǒu）很高的吸附容量，是一種高性（xìng）能（néng）的分離吸附材料。

通過對（duì）沸石分子篩進（jìn）行表麵（miàn）改性（xìng），去除結晶中的鋁原子，可消除其親水的極性，從而形成疏水性沸石分子篩。它不僅（jǐn）具有一般（bān）沸（fèi）石分子篩的共性，在相對濕度（dù）達到80%時,都能保持幾乎不吸附水（shuǐ）的特點，即使（shǐ）對於含水的空氣，也能夠選擇地吸附所需的物質,並且吸附量幾乎不受影（yǐng）響。疏水性沸石由無機氧化物組成，具有不可燃性，在900℃下焙燒2h,其（qí）結晶度仍保持不變，故熱穩定性極高，可反複通過加熱來實現脫附再（zài）生（shēng），並保（bǎo）證較長的使（shǐ）用壽命。

3.2沸石轉輪濃（nóng）縮係統的原理及構成

沸石轉輪濃縮係統的關鍵部件是吸附輪（轉輪）,轉輪（lún）由疏水性沸石吸附介質與（yǔ）陶瓷纖維加工成波紋狀（zhuàng）膜片，再（zài）卷製形成蜂巢狀（zhuàng）的（de）圓筒形框架結構，其中部安裝有旋轉軸承。轉輪（lún）的機械結構上，裝（zhuāng）有耐VOCs腐蝕、耐高溫的材料製成（chéng）的氣體密封墊，將轉輪隔離（lí）成三（sān）個區域：吸附處理區、再生脫附區（qū）、冷卻區。

全套設備（bèi）主要由以下部分組（zǔ）成：廢氣過濾器、沸石轉輪、排氣風（fēng）機、RTO焚化係統（tǒng）、熱（rè）交換（huàn）器、自動控製係統。

目前（qián），最大型號的單隻沸石轉輪，廢氣處理量可（kě）達到100000m3/h，能夠（gòu）將廢氣中的VOCs濃度提高5～20倍。

3.3沸石轉輪濃縮係統工藝流程

3.3.1廢氣（qì）的除（chú）濕、過濾處（chù）理（lǐ）：

沸石轉輪在吸附（fù）濃（nóng）縮過程中，待處理廢氣的相對濕度低於80%時（shí），對VOCs的（de）吸附（fù）率可達到90%以上，當（dāng）廢氣（qì）濕度大於90%時，吸附效率則下降至80%左右。

目前，國內汽車塗裝噴（pēn）漆室采取水旋處（chù）理的濕式噴房較多，其排出的廢（fèi）氣，相對濕度超過90%，因此在廢氣進入沸石轉輪之前，需要進（jìn）行加熱除（chú）濕。同時，由於廢氣中含有少（shǎo）量漆霧等顆粒雜質，需進行過濾處理，避免影響轉（zhuǎn）輪的吸附效率。

3.3.2轉輪吸附濃縮VOCs與再（zài）生脫附：

過濾（lǜ）後的大流量（liàng）的低濃（nóng）度有機廢氣被送至轉輪（lún）吸（xī）附區，轉輪（lún）可根據廢氣處理量，以1～6轉/小時的速度持續緩慢旋轉。廢氣中含有的（de）VOCs被（bèi）截留吸附在（zài）轉輪上的沸石分子篩內部，淨化後的潔淨空氣則直接排（pái）放至大氣。轉輪持續旋轉吸附VOCs，逐漸趨向吸附飽和，當轉輪旋轉進入至脫附（fù）區時，脫附風機提供200℃左右的高溫（wēn）熱空氣，穿過吸（xī）附飽（bǎo）和的轉輪區域，將其（qí）中吸附的（de）VOCs脫附並帶走，轉輪從而恢複吸附能力。脫附後的轉輪進入冷（lěng）卻區，經（jīng）冷卻空氣吹掃，恢複（fù）至常溫，再次（cì）旋轉至吸附區（qū），重新開始下（xià）一輪的（de）工作。

3.3.3有機（jī）廢氣淨化處理：

轉輪吸附的VOCs經脫附後，隨脫附熱空氣送往RTO進行淨化處（chù）理（lǐ）。由於，脫附（fù）熱空氣風量僅為5000～20000m3/h，廢氣中的VOCs被濃縮了5～20倍，因此（cǐ），需要最終處理的（de）有機廢（fèi）氣具備了濃度高、風量（liàng）小、溫度高的特點，能夠與烘（hōng）幹室的（de）廢氣合並後（hòu）進入RTO集中處理，VOCs的淨化率（lǜ）可達到95%以上。RTO焚燒產生的一部風熱能可用於（yú）轉輪脫（tuō）附空氣的加熱；末（mò）端排放的高（gāo）溫煙氣（qì）可進行餘熱回收，進（jìn）一步做到節能、環保。

4 沸石濃縮轉輪（lún）係統技術特（tè）點：

特別適（shì）用於處理大風量、低濃度的有（yǒu）機廢氣，淨化效率（lǜ）穩定、VOCs去除率（lǜ）達到90%以上。

轉輪低壓損、無吸附損耗、對於高沸點的揮發性有機氣體，也能夠能（néng）有效處理。

沸石轉輪由無機氧化物組成，具（jù）有不燃性，使用安（ān）全。

轉輪熱穩定性極高，反複通（tōng）過加（jiā）熱（rè）脫附來實現再生，理論使（shǐ）用壽命可達到10年左右。

濃縮後進入RTO處理的廢（fèi）氣風量小（xiǎo），故可以（yǐ）與烘房共（gòng）享（xiǎng）一套RTO設（shè）備，減少了設備投資，降低（dī）了RTO運（yùn）行能耗。

沸石轉輪可（kě）適應較高（gāo）濕度的（de）有機（jī）廢氣吸附，對於濕式噴漆室廢氣處理（lǐ），可（kě）減少除濕的設備（bèi）投資及運行能耗。

可采（cǎi）取單隻或多隻轉輪並聯組（zǔ）合的方式，以適應不同風量的廢氣處理（lǐ）。

5結束語

隨著國家對大氣汙染防治（zhì）的要求越來越嚴格，汽車塗（tú）裝VOCs排放限（xiàn）值必然將逐年下調，對於塗裝噴漆室廢氣排（pái）放的治理迫在眉睫。沸石濃縮轉輪技術，是（shì）現有技術條件下，處理大風量、低濃度、高濕度有機廢氣的最佳選擇，在汽車塗裝廢氣治理中的應用將會越來越廣泛（fàn）。

來源:現代塗料與塗裝