工藝技術:噴漆塗裝廢氣處理方案詳解

 
  一、噴漆塗裝廢(fèi)氣成(chéng)分分析:
  
  1.噴漆廢(fèi)氣的形成及主要成分(fèn)
  
  噴漆工藝廣泛應用於機械、汽車、電氣設備、家(jiā)電(diàn)、船(chuán)舶、家具等行業。
  
  噴漆原料——油漆塗料由不揮發份和揮發份組成,不揮發份包括成膜物(wù)質和輔助成膜(mó)物質,揮發份稀釋劑(jì)是用來稀釋油漆,達到漆物表(biǎo)麵光滑美觀的目的。
  
  油漆噴塗(tú)過(guò)程中主要產(chǎn)生漆霧和有機廢氣汙染,油(yóu)漆在高壓作用下霧化成微粒,在噴塗(tú)時,部份(fèn)油漆未到達噴漆物表麵,隨氣流彌散從而形成漆霧(wù);有(yǒu)機廢氣來自(zì)稀釋劑的(de)揮發(fā),有機溶劑不會隨油漆附著在噴漆物(wù)表麵,在噴漆和固化過程將全部釋放形成有(yǒu)機廢氣(有文(wén)獻報道可達上百種揮發性有機物,分別屬於烷烴、環烷烴、烯烴、芳香類化合物、醇、醛、酮、酯、醚及其他化合物(wù))。
  
  2.汽車塗裝廢氣(qì)的來源與特性
  
  汽車塗裝車間(jiān)要對工件進行漆前處理、電泳(yǒng)和噴漆。塗漆工序包括噴(pēn)漆、流平和(hé)烘幹,在這些工序中會(huì)產(chǎn)生有機廢氣(VOCs)及過噴漆霧,故而這些工藝都需要進行噴(pēn)漆房廢氣處理。
  
  (1)噴漆室廢氣
  
  為維持(chí)噴塗的作業環境,根據勞(láo)動安全(quán)衛(wèi)生法的規定,噴塗(tú)作業時,噴(pēn)漆室內應連續換風(fēng),換風速度應控製在(0.25~1)m/s的範圍內。噴漆室換風排氣廢氣的主要(yào)組(zǔ)成為噴漆揮發的有機溶劑,其主要成分為芳香烴(tīng)(三苯及非甲烷總烴類)、醇醚類、酯類有機溶劑,由於噴漆室的排風量很大,所以排出(chū)的有機廢氣總濃(nóng)度很低,通常在100mg/m3左右。另外,噴漆室的排氣中經常還含有少(shǎo)量未處理完全的漆霧,特別是幹式漆霧捕集噴漆室,排氣中漆霧較多,可能成為廢氣處理的障礙,廢氣處理前必須預處理。
  
  (2)晾置室(shì)廢氣(qì)
  
  麵漆在噴塗之後烘幹之前,要(yào)進行(háng)流平晾置,濕漆膜在晾置過程中(zhōng)有機溶劑揮發,為防止(zhǐ)晾置室內有機溶劑聚集發生爆炸(zhà)事故(gù),晾置室應連續換風,換風速度一(yī)般控製(zhì)在(zài)0.2m/s左右,排風廢氣的成分與噴(pēn)漆室(shì)排風廢(fèi)氣的成分相近,但不含漆霧(wù),有機廢氣的總濃度比噴漆室廢氣偏大,根據(jù)排風量大小不同,一般在噴漆室廢氣(qì)濃(nóng)度的2倍左右,可(kě)達到300mg/m3,通常與噴漆室排風混合後集中處理。另外,調漆間、麵漆汙水循環水池也要排放類(lèi)似的有機廢氣。
  
  (3)烘幹廢氣
  
  烘幹(gàn)廢氣的成分比較複雜(zá),除(chú)包含有機溶劑、部分增塑劑或樹脂單體等揮發成(chéng)分,還(hái)包含熱分解(jiě)生(shēng)成(chéng)物、反應生成物。電泳底漆與(yǔ)溶劑型麵漆烘幹均有廢氣排(pái)出,但其成分與濃度差別較大。
  
  二(èr)、噴漆廢氣的危害:
  
  分析可知(zhī),來自噴漆(qī)室、晾置室(shì)、調(diào)漆間、麵漆汙水處理間的廢氣,為低濃度、大流量常溫廢氣,汙(wū)染物的(de)主要(yào)組成為芳香(xiāng)烴、醇醚類、酯類有機溶劑(jì)。對照《大氣汙染綜合排放標準》,這些廢氣的濃度一般在排放限(xiàn)值以內,為應對標準中排放速率要(yào)求,多數汽車廠采取高空排放的辦(bàn)法(fǎ)。這種辦法雖然可以滿足目前排(pái)放標準,但廢氣實質上是未經(jīng)處理稀釋排放(fàng),一條大型的(de)車身塗裝線每年排放的氣體汙染物總量可能高達數百噸,對大氣造成的危害非常嚴(yán)重。
  
  漆霧中的有機溶劑——苯、甲苯、二甲苯等屬強毒性溶劑,作業時散發(fā)至車間空氣中,工人經(jīng)呼吸道吸(xī)入後可引起急性和慢性中毒,主(zhǔ)要引起中樞神經及造血係統的損害,短期吸入(rù)高(gāo)濃度(1500mg/m3以上)的苯蒸(zhēng)氣,即可引起再(zài)生障礙性貧血,經常(cháng)吸入低濃(nóng)度的(de)苯蒸氣也會引起嘔吐、神智不清等神(shén)經症(zhèng)狀。
  
  三、噴漆塗裝廢氣處理方法選擇:
  
  選擇有機的處理方法,總體(tǐ)上(shàng)應考慮以下因素:有機汙染物的類型及其濃度、有機的排氣溫(wēn)度和排放流量、顆粒物含(hán)量以及需要達到(dào)的汙染物控製(zhì)水平。
  
  1、噴漆常溫的(de)處理
  
  來自噴漆室、晾置室、調漆間和麵漆(qī)汙水處理間的廢氣為低濃(nóng)度、大流量的常溫廢氣,汙染物的主(zhǔ)要(yào)組成為芳香烴、醇(chún)醚(mí)類和酯類有機溶劑。對照GB16297《大氣汙染綜合排放標準》,這些廢氣的(de)濃度(dù)一般(bān)在排放限值以內,為應對標準中的排放速率要求(qiú),多數汽(qì)車廠采取高空排放的辦法。這種辦法雖然可以(yǐ)滿足目前的排放標準,但廢氣實質上是未經處理稀釋排放,一條大型的車身塗裝線每年排放(fàng)的氣體汙染物(wù)總量可能高達數百噸,對大氣造成的危害非常嚴重。
  
  為從根(gēn)本上減少(shǎo)廢氣(qì)汙染物的排放,可以聯合利用幾(jǐ)種廢氣處理方法進行處(chù)理,但大風量的廢氣處理成本很高。目前,國外較為成熟的方法是,先將濃縮(用吸附-脫附轉輪將總量濃縮15倍左右),以減少需處(chù)理的(de)總量,再采用破壞性方法對(duì)濃縮(suō)的廢氣(qì)進行處理。國內也有類似的方法,先采用(yòng)吸附法(活性碳或沸石作吸附劑)對低濃度、常溫噴漆廢氣進(jìn)行吸附(fù),用高溫氣(qì)體脫附,濃(nóng)縮的廢(fèi)氣采(cǎi)用催化燃燒或蓄熱式熱力燃(rán)燒的方法進行處理(lǐ)。低濃度、常溫噴漆廢氣的生物(wù)處理(lǐ)方法正在研發之中(zhōng),國內現階段(duàn)的(de)技術尚不成熟,但值得關(guān)注。為真正減少塗裝廢氣公害,還需從源(yuán)頭上解決(jué)問(wèn)題,如采用靜電旋杯等手段提高塗料的利用率(lǜ)、發展水性塗料等環保塗料等。
  
  2、烘幹廢氣處理
  
  烘幹廢氣屬於中、高濃度的高溫廢(fèi)氣,適合采用燃燒的方法處理。燃燒反應都有3個重要參數:時間、溫度、擾動,也即燃燒3T條件(jiàn)。廢氣(qì)處理的效率實質上是燃燒反應的充分程度,取決於燃燒反應的3T條(tiáo)件控(kòng)製(zhì)。RTO可(kě)以控製燃燒溫度(820~900℃)和逗留時(shí)間(1.0~1.2s),並保證必要(yào)的(de)擾動(空(kōng)氣與有機物充分混合),的處理效率可達99%,並且廢熱率高,運行能耗較低。日本及國內的多數日資汽車廠通(tōng)常采用(yòng)RTO對烘幹(底漆、中塗(tú)、麵漆烘幹(gàn))廢氣進行集(jí)中處理。例如(rú),東風(fēng)日產乘用車花都塗裝線采(cǎi)用RTO集(jí)中處理塗裝(zhuāng)烘幹廢氣效果很好,完全滿足排放法規要求。但(dàn)由(yóu)於RTO廢氣處理設備一次(cì)性投資較高,用於廢(fèi)氣流量較小的廢氣處理時不經濟。
  
  對於已建成的塗裝生產線,需增加廢氣處理設備時,可采用催化燃燒係統和蓄熱式熱力燃(rán)燒係統。催化燃燒係統投資(zī)小、燃燒能耗低。
  
  一(yī)般來說(shuō),采用把(bǎ)/鉑作為催化劑可將(jiāng)氧化大多數有機廢氣的(de)溫度降到315℃左右。催化燃燒係統(tǒng)可以用於一般的烘幹廢氣處理,特別適用於烘幹電源采用(yòng)電加熱的場合,存在的問題是如何避免催化(huà)劑中毒失效。從一些用戶的使用經驗來(lái)看,對一般的麵漆(qī)烘幹廢(fèi)氣,通過增加廢(fèi)氣過濾等措施,可以(yǐ)保證催化(huà)劑的壽命為3~5年;電泳漆烘幹廢氣容(róng)易造成催化劑中毒,所以電泳(yǒng)漆烘幹廢氣的處理應慎(shèn)重采用催化燃燒方式。在東(dōng)風商用(yòng)車(chē)車(chē)身塗裝線的廢氣處理改造過程中,電泳(yǒng)底漆烘幹廢氣采用RTO法處理、麵漆烘(hōng)幹廢氣采用催(cuī)化燃(rán)燒方式處理,使(shǐ)用效果良好。
  
  四、噴漆塗裝廢氣處理工藝:
  
  噴塗行業廢氣處理方案主要用於噴漆房廢氣處理、家具(jù)廠廢氣處理、機(jī)械製造業廢氣處理、護欄廠廢氣處理、汽車製(zhì)造(zào)及汽車4S店噴漆房廢氣處理。目(mù)前存在多種處(chù)理工藝,如:冷凝法、吸收法、燃燒法、催化法、吸附法、生物法和離(lí)子法等。
  
  1、水(shuǐ)噴淋法(射流混動塔)+活性炭吸附(fù)脫附+催化燃燒
  
  利用噴淋塔除(chú)去漆霧(wù)和可溶於水的物質,再經過幹(gàn)式過濾器,進去活性炭吸附裝置,等活性炭吸附滿的時候,再脫附(脫附方法有蒸汽脫附、電加熱(rè)脫附(fù)、氮氣脫附(fù)),將脫附之後的氣體(濃度較原來提高幾十倍)由脫附風機進入催化燃燒裝置燃燒,燃(rán)燒成二氧化(huà)碳和(hé)水,後排出。
  
  2、廢氣吸附法
  
  噴漆廢氣處理吸附可分為化學吸(xī)附和物理(lǐ)吸附,但(dàn)“三苯”廢氣化學活性低,一般不采用化學吸收。物理吸收液吸收(shōu)較少(shǎo)的揮發性,它吸收的成分具有(yǒu)較高的親和力的加熱,冷卻和再利用分(fèn)析飽和吸收。該方法(fǎ)用於排氣量,低溫度,低濃度。安裝複雜,投資大,吸(xī)收(shōu)液的選擇更加困難,有兩個汙(wū)染(rǎn)
  
  3、活性碳吸附+UV光催化氧化(huà)設備
  
  (1):直接通過活性炭直接吸附有機(jī)氣體,達到(dào)淨化率95%,設備簡單,投資小,操作方便,但需要經(jīng)常更換活(huó)性碳,低濃度汙染物,無恢複。
  
  (2)吸附法(fǎ):有機氣體(tǐ)在活性炭吸附,活性炭飽和空氣解吸和(hé)再生。
  
  4、活性炭吸附+低溫等(děng)離子(zǐ)設備
  
  先經過活性炭吸附(fù)後,再用低溫等離子設備處(chù)理廢氣後,將處理(lǐ)後達標的氣體排出,離(lí)子法是利用等離(lí)子Plasma(ION等離子體)降解有機廢氣、祛除(chú)惡臭、殺滅細菌、病毒、淨化空氣是國際上比較的高新技術,國內外(wài)專(zhuān)家稱之為21世紀環境(jìng)科學四大技術之一。該技(jì)術的關鍵是通過高壓脈衝介質阻(zǔ)擋放電的形式產生大量(liàng)活性(xìng)離子氧(等離子體),將氣(qì)體激活(huó),產生各種活性自由基,如OH、HO2、O等,對(duì)苯、甲苯(běn)、二甲苯(běn)、氨(ān)氣、烷烴類等有機廢氣發生降解、氧(yǎng)化等複(fù)雜的物理和化學反應,且副產物無毒,避免二次汙染。該技術具有能耗極低(dī),占(zhàn)地空間小,運行維護簡單等特點,特別適用多種組分(fèn)氣體的處理。
  
  總結
  
  現在(zài)市麵上有很多種處理方法,為了達到國家和(hé)地方的處理標準,通常我們會選(xuǎn)幾種處理方法組合起來處理廢氣(qì),要選用符合自己(jǐ)實際的處理工藝進行處理。
 
 
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