​汽車塗裝生產過程中所產生（shēng）的揮發性（xìng）有機化合物（簡稱VOCs）的排放，是大氣汙染防治的重（chóng）點，國家及地方環保部門（mén）針對（duì）汽車生產（chǎn）的特殊性，出台了越來越嚴格的排放標準。2015版江蘇（sū）省（shěng）《表麵塗裝（汽車製造業）揮發性有機物排放標準》中明確規（guī）定：汽車塗裝生產線的噴漆室和烘幹室應安裝VOCs汙染治理設備，且烘幹室VOCs廢氣處理效率應當在90%以上，並對塗裝VOCs排放限值做出了明確規定（見表（biǎo）一）：

表一 排氣筒VOCs排（pái）放（fàng）限值（zhí）

 汽車塗裝VOCs排放概算（suàn）

汽車塗裝生產中的VOCs來源（yuán）於塗料中的溶劑（jì），主要（yào）通過噴漆、油漆晾幹(水性漆預烘幹)和烘幹工序產生排放。烘幹工序（xù）產生（shēng）的有機廢氣，由於VOCs濃度和溫度較高，可直接進入焚燒爐(TNV)或者（zhě）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、VOCs濃度低、濕度大（dà），常規的過濾、吸附等工（gōng）藝措施難以有效處理（lǐ），目前,國內大（dà）多數（shù）的（de）汽車塗裝車（chē）間都不作處（chù）理，與晾幹區的廢氣一起經（jīng）集中（zhōng）排（pái）氣（qì）筒，直接高空排（pái）放。

以生產（chǎn）節（jiē）拍為16JPH，采取3C2B水性漆工藝的廂式商用車塗裝為例，中塗漆（qī）及底麵漆為水性漆，罩光清漆為1K溶（róng）劑型。水性漆預烘幹產生（shēng）的廢氣直排，清漆晾幹區的排（pái）風補至噴漆室循環利用，再與噴漆室的廢氣一起經（jīng）集中排氣筒排放；中塗及麵漆烘幹區廢氣經RTO淨化處理後排放。其（qí）VOCs排放速率概算（suàn）見表二；噴漆室風量及VOCs排放（fàng）濃度概算見表（biǎo）三：

表二 塗（tú）裝VOCs排（pái）放速率概（gài）算

表（biǎo）三 噴漆室風量及VOCs排放濃度概（gài）算

根據概算：集中排氣筒的VOCs排放速率36.6Kg/h，排放（fàng）濃度76.2mg/m3，均超過（guò）了排放標準。其中清漆噴漆室及晾幹區的（de）VOCs排（pái）放量達到了31.4Kg/h，占到了排放總量（liàng）的86%。由此（cǐ）可（kě）見，即使采取水性漆工藝，使用常（cháng）規配（pèi）套的溶劑型清漆，仍具有較多的VOCs排放，為（wéi）了達到（dào）排放（fàng）要求，需要對清漆（qī）噴塗段的廢（fèi）氣（qì）進行淨化處理。

目前，對於大風量、低濃度的有機廢氣，常規最有效的方法是通過（guò）蓄熱式熱力焚化（huà）爐（lú）（RTO）來進行處理。其工作原理是：係統將有機廢氣加熱升溫至750℃以上（shàng），在燃燒室內停留0．7～1．0s，使廢氣中的有機（jī）汙染物氧化分解，成（chéng）為無害（hài）的C02和H2O。廢氣燃燒產生的熱量被蓄（xù）熱體“貯存（cún）”起來（lái），用於預熱新進入的有（yǒu）機廢氣，從而節省廢氣升溫（wēn）所需要的燃料消耗，降低運行成本（běn）。RTO的最大處理風量一（yī）般低於100000m3/h，廢氣VOCs處理濃度為1000～20000mg/m3，當廢氣濃度低於1500mg/m3時，廢氣燃燒產生的熱量較少，設備需額外增加較多的燃料消（xiāo）耗，用於對新進入的有機廢氣升溫。而需處（chù）理的清漆噴塗段廢氣總排風量達到（dào）176000m3/h，VOCs濃度僅有178.6mg/m3，由此可見，RTO設備並不直接適用於這樣的廢氣處（chù）理。

3 沸石轉輪濃縮（suō）係統在噴漆室廢氣治理中的應用

近年來，一種適合處理高流量（大風量（liàng））、低濃度、高濕度、多成分（fèn）VOCs廢氣的淨化設備——沸石轉輪濃（nóng）縮係統，在（zài）歐美及日本等經（jīng）濟發達國家的汽車塗（tú）裝廢氣處理（lǐ）方麵取得了較多的應用和良好的效果。

係統設備由兩大主要部分所組成，即疏水性沸石轉輪串連蓄熱式焚化爐。它的工作原理是利用沸石分子篩所具備的的高吸（xī）附性（xìng）能，對有機廢氣進行吸附濃縮，再由RTO設備淨化處理濃（nóng）縮後的有（yǒu）機廢氣。

3.1沸石分子篩的性能特點

沸石分子篩是一種鋁矽酸金屬鹽的（de）多（duō）微孔晶（jīng）體，由矽氧四麵體和（hé）鋁氧四（sì）麵體通過共享氧原子相互連接形成骨架結構，其表麵為固體骨架，內部為（wéi）多微孔的篩狀構（gòu）造。內部孔穴之間有孔道相互連（lián）接，其孔徑相同，分布非常均一，分子篩依據（jù）其內部孔穴的大小，可對（duì）分子（zǐ）進行選擇性吸附。沸石分子篩具有很大的比表麵積（300～1000m2/g），內部孔（kǒng）穴有強大的庫侖場和極性（xìng），因此，對吸（xī）附質分子的吸附能力很強，遠超過其他（tā）類型（xíng）的吸附劑，即使在較高的（de）溫度和較低的吸（xī）附質分（fèn）壓（或濃度）下，仍有很高的吸附容（róng）量，是一種高性能的分離吸附材料。

通過對沸（fèi）石（shí）分子篩進行（háng）表麵改性，去除結晶中的鋁原（yuán）子，可消除其親水的極性，從而形成疏水性沸石分子篩。它不僅具有一般沸石分子篩的共性（xìng），在相對濕度達到80%時（shí）,都能保持幾乎不吸附（fù）水的特點，即使對（duì）於含水的空氣，也能夠選擇（zé）地吸附所需的物質（zhì）,並（bìng）且吸附量幾乎不受影（yǐng）響。疏水性沸石（shí）由無機氧化物組成，具有不可燃性，在900℃下焙燒2h,其結晶（jīng）度仍保（bǎo）持不變，故熱穩定（dìng）性極高（gāo），可（kě）反複通過加熱來實現（xiàn）脫附再生，並保證較長的使用壽命。

3.2沸石轉輪濃縮係統的原理及構成

沸石轉輪（lún）濃縮係統的關鍵部件是吸附輪（轉輪（lún））,轉輪由（yóu）疏水性沸石（shí）吸附介質與陶瓷纖維加工成波（bō）紋狀膜片，再卷製形成蜂巢狀的（de）圓筒形框架結（jié）構，其（qí）中部安裝有旋轉軸承。轉輪的機械（xiè）結構上，裝有耐VOCs腐蝕、耐高溫的材料製成的氣體密封墊，將（jiāng）轉輪隔離成（chéng）三個區域：吸附（fù）處理區、再生脫附區、冷卻區。

全套設備（bèi）主要由以下部分組成：廢氣過濾器、沸（fèi）石轉輪、排氣風機、RTO焚化係統、熱交（jiāo）換器、自動控製係統。

目前，最（zuì）大型號的單隻沸石轉輪，廢氣處理量可達到100000m3/h，能夠將廢氣中的VOCs濃度提（tí）高5～20倍。

3.3沸石轉輪濃縮係統工藝流程

3.3.1廢氣的除濕、過濾處理（lǐ）：

沸石轉輪在吸附濃縮過程（chéng）中，待處理廢氣的相對（duì）濕度低於80%時，對VOCs的吸附率可（kě）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，國內汽車塗裝噴漆室采取水旋處理（lǐ）的濕式噴房較多，其排出的廢氣（qì），相對濕度超過90%，因此（cǐ）在廢氣進入沸石轉輪之前，需要進（jìn）行加熱除（chú）濕。同時，由於廢氣中含有少量漆霧等顆粒雜質，需（xū）進行（háng）過濾處（chù）理，避免（miǎn）影響轉輪的吸附效率。

3.3.2轉輪吸附濃縮VOCs與再生脫附：

過濾後的大流量的低濃度有機廢氣被送至轉輪吸（xī）附區，轉（zhuǎn）輪可根（gēn）據廢氣（qì）處理量，以1～6轉/小時的速（sù）度持續緩慢旋轉。廢氣中含有的VOCs被截留吸附在（zài）轉輪（lún）上的沸石分（fèn）子（zǐ）篩內部，淨（jìng）化後的潔淨空氣則直接排放至大氣。轉（zhuǎn）輪持續旋轉吸（xī）附VOCs，逐漸趨向（xiàng）吸附飽和，當轉輪旋轉進入至脫附（fù）區時，脫附風機提供（gòng）200℃左右的（de）高（gāo）溫熱（rè）空氣，穿過吸附飽和的轉輪區域，將其（qí）中吸附的VOCs脫附並帶（dài）走，轉（zhuǎn）輪從而恢複吸附能力。脫附後的轉（zhuǎn）輪進入冷卻區，經冷卻空氣吹掃，恢複至常溫，再次旋轉至吸附區，重新開始下一輪的工作。

3.3.3有機廢（fèi）氣淨化處理：

轉（zhuǎn）輪（lún）吸附的VOCs經脫附後，隨脫附熱空氣送往RTO進行淨化處理。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，需要最終（zhōng）處理的有機廢氣具備（bèi）了濃度高、風量（liàng）小、溫度高的特點，能夠與烘幹室的廢氣合（hé）並後進入RTO集中處理，VOCs的淨化率可達到95%以上。RTO焚燒產生的一部風熱能可（kě）用於轉輪脫（tuō）附空氣的加熱；末端排放的高溫煙氣可進行（háng）餘熱回收（shōu），進一步做到節能（néng）、環保。

4 沸（fèi）石濃縮轉輪係統技術特點：

特別（bié）適用於處理大風量、低濃度的有機廢氣，淨化效率穩定、VOCs去除率達到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，也能夠能有效處理。

沸石轉輪由無機氧化物組成，具有不燃性，使用（yòng）安全。

轉輪熱穩定性極（jí）高，反複通（tōng）過加熱脫（tuō）附來實（shí）現再生（shēng），理論使用壽命可達到10年左右。

濃縮後進（jìn）入RTO處理的廢氣風量小，故可（kě）以與烘房共享（xiǎng）一套RTO設備，減少了設備投（tóu）資，降低了RTO運行（háng）能耗。

沸石轉輪可適應較高濕度的有機廢氣吸附，對於濕式噴漆（qī）室廢氣處（chù）理，可減少除濕的設備投資及（jí）運行能耗。

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

5結束語

隨著國家對大氣汙染防治的要求越來越嚴格，汽車塗裝VOCs排放限值必然將逐（zhú）年下調，對於塗裝噴（pēn）漆室廢氣排放的治理迫在眉睫。沸（fèi）石濃縮轉輪技術，是現有技術條（tiáo）件下，處理（lǐ）大（dà）風量（liàng）、低濃度、高濕度有機廢氣的最佳選擇，在汽車塗裝廢氣（qì）治理中的應用將會越來越廣泛。

來源:現代塗料與塗裝