汽車塗裝噴漆廢氣處理技術探討及應用

導讀：塗裝車間作為汽（qì）車工廠的主要汙（wū）染源，其噴漆室的廢氣通常采用排氣筒直接高空排放，對環境汙染嚴重（chóng）。針對噴漆室廢（fèi）氣風量大（dà）、濃度低的（de）特點，通過幾種廢（fèi）氣處理方式的綜合對（duì）比（bǐ），製定出適用於噴（pēn）漆室（shì）廢氣處理的方（fāng）案，並在某汽車塗裝項目中成功運用，噴漆室廢（fèi）氣經過處理後達到排放標準，經（jīng）濟可行。。

來源：《裝備製造（zào）技術（shù）》
　　伴隨著我國工業的迅速發展，在經濟快速增（zēng）長的同時，環境問題也日益凸顯出來。近年來（lái），汽車製造業發展（zhǎn）得如火如荼，各大汽車公司都在全國（guó）各地開疆拓土，建設新的生產基地。汽車生產（chǎn）的四大工藝（yì）中，塗裝車間是產生（shēng）“三廢”多的環節，其中塗裝廢（fèi）氣是塗裝“三（sān）廢”中的主要部分。因此，如（rú）何有效（xiào）治（zhì）理汽（qì）車工業大氣汙染已（yǐ）經成為亟待解決的重要問題。在這種新形勢下（xià），為了實現社會的（de）可持續發展（zhǎn），為人民創造更好的生存環境，許多地方政府的環保部門已經針對汽車行業陸續出台了汽車表麵塗裝大氣汙染物排放標準。
 
　　汽車塗裝車間的廢氣（qì）主要來源於噴漆室、晾幹室和烘幹室（shì）。目前，烘幹室（shì）的廢氣在（zài）各大汽車工廠都是經過焚燒處理，達到排放標準後再排（pái）放的。然而，噴漆室和晾（liàng）幹室的（de）廢氣則基本都是通過排氣筒直接高空排放，未經任何處理，不能滿足新（xīn）的環保法（fǎ）規（guī）要求。為了適應新的標（biāo）準，目前許多在建和新建的汽車工廠已經明（míng）確要求對噴漆廢氣進行處理（lǐ）後（hòu）再排放（fàng），甚至對現有的老舊塗裝線（xiàn）也提出對噴漆廢氣處理的改造需（xū）求，這既是企業的（de）責任，也是必須履行的義務。因（yīn）此，針對噴（pēn）漆廢氣的特點，製定出合理、經濟的處理方（fāng）案就顯得尤為緊迫和重要。本文就是針對噴漆廢氣處理技術的應用（yòng）進行探討。

 
　　1廢氣處理方式
 
　　汽車塗裝工藝過程中，噴漆室、晾幹室和烘幹室會有大量有機溶（róng）劑(VOCs)揮發出來，通過（guò）廢氣係統排到車間外，會嚴重危害人體健（jiàn）康和生態環境，必須處理（lǐ）後再排放。廢氣中VOCs的處理方法主要有兩（liǎng）類：一類是破壞性（xìng）消除法，如焚燒或催化燃燒法等（děng），將VOCs轉（zhuǎn）化（huà）為CO2和H2O;另一類（lèi）是回收法，如吸附法（fǎ）、吸收法、冷凝法和膜分（fèn）離法。
 
　　1.1燃燒處（chù）理法
 
　　大部分（fèn）的VOCs都是可燃的，可以通（tōng）過熱力燃燒或催化燃燒方式進行處理。采用燃燒法處（chù）理的優點是：VOCs淨化效（xiào）率高，有機（jī）廢氣不需要預處理，可靠性高（gāo）。但其（qí）缺點是：廢氣處理溫度高，對於低濃度、低溫度廢氣，燃料耗能大;淨化後（hòu）氣體排放溫度高，需要設（shè）置熱回收裝置;單台設備的燃燒室處理（lǐ）風量有限，對（duì）於大風量廢氣，不僅造價很高，而且占（zhàn）地麵（miàn）積大。
 
　　對於烘幹室的廢氣，由於其（qí）VOCs濃（nóng）度和溫度較高(濃度為1000mgCm3，溫度在150～2000C)，且風量不（bú）大（dà）(總（zǒng）廢氣量一般不超過5萬（wàn）NmⅦ)，適宜（yí）采用燃燒方式進行處理，比如，目前汽車塗裝車間應用為廣泛的蓄熱式焚燒設備(RTO)或熱力式廢氣焚燒（shāo）爐(TNV)。而對於噴漆（qī）室和晾幹室廢氣（qì），由於其濃度和溫度較低，風（fēng）量較大（dà）(一般濃度<300ms/m3，溫度（dù）<30℃，風量>10萬Nm‰)，因此采（cǎi）用燃燒處理方式既不經濟，也不合理。
 
　　1.2回收處（chù）理法
 
　　回收處理方（fāng）式中，吸收法適（shì）用於處理無機氣態水（shuǐ）溶性汙染物（wù），且存在廢液的二次處理問題;冷凝法和膜分離法（fǎ）適用於處理小流量、高濃度（dù）廢氣（qì）;針對噴漆室廢氣濃度和溫度低（dī）、風量大的特點，比較適合采用吸附法進行處理（lǐ）。
 
　　采（cǎi）用吸附法處理廢氣的優點是（shì）：對低濃度、大風量的有機廢氣淨化效率高、運行費用低、操作（zuò）簡單。缺點是：對廢氣的溫度和（hé）濕度有（yǒu）要求（qiú），特殊情況需要對廢氣進行（háng）預（yù）處理（lǐ）;另外，吸附VOCs後的（de）載（zǎi）體需要進項再生處理（lǐ）。
 
　　2廢氣吸附處理工藝
 
　　2.1吸附劑
 
　　吸附處理技術的核（hé）心是吸附劑（jì）的性能，高性能的吸附（fù）劑應具有均勻孔道、較大的吸附容（róng）量、良好的疏（shū）水性以及容易再生等特性。目前（qián）在工業應用中，有機廢氣吸（xī）附處理工藝（yì）常用的吸附劑是活性炭和分子篩沸石兩種。
 
　　活性炭具有孔穴豐富、比（bǐ）表麵積大的優點，適用於大部分VOCs的吸附淨化，但（dàn）是當廢氣濕（shī）度>60%時，其吸附效果會大（dà）大（dà）降低。另外，活性炭材料普遍存在安全性較差的問題，當采用熱空氣再生時，易發生（shēng）著火現（xiàn）象，其再生多采用（yòng）高溫水蒸汽。而塗裝車（chē）間的噴漆室（shì）廢氣相對濕度RH一（yī）般為85%～90%，如果采用活性炭吸附，需要對廢氣進行除濕預處理，而且再生工藝複雜，因此不適用。
 
　　相對於活性炭，沸石吸附劑的特（tè）性為：不（bú）可（kě）燃;耐溫1000℃，可用熱空氣高溫再生;有較強的疏水性（xìng），當廢氣濕度RH<90%I對，表現出很好的VOCs吸附效果。
 
　　2.2吸（xī）附工藝
 
　　按吸附劑在裝置內的工作狀態，可將吸（xī）附工藝設（shè）備（bèi）分為固定床、移動床（chuáng）、流化床和（hé）轉輪式14】。其中，固定床不能滿足連續吸附的要求。移動床和流化床雖可以連續吸附，但（dàn）存在吸附劑的磨損和消耗問題。轉輪（lún）式吸附工藝如圖1所示（shì）。轉輪主體為一個表麵用吸附劑覆蓋的旋轉輪（lún），劃分為三個區域：吸附區、再生區和冷卻區。有機廢氣經鼓風機送人吸附區，VOCs成（chéng）分被吸附後，成為淨化氣體排出。然後，吸附了VOC的吸附劑轉入再生區，在高溫空氣（qì）的作用下，VOC成分被有效脫附，隨再生（shēng）空氣排入（rù）焚燒設備處理，而吸（xī）附劑獲得再生後轉入冷卻（què）區進（jìn）行降（jiàng）溫，便於下一步再次進（jìn）人吸附區有效吸附（fù）VOC成分。隨著轉輪的轉動，吸附劑周期性進行吸附、脫附和冷卻，實現對有機廢氣的淨化（huà）f3I。因此，采用轉輪式吸附工藝，可以（yǐ）高效淨化有機廢氣，在線實現再生，設備簡單易維護，而且吸附（fù）劑的損耗極少。

 
　　綜上所述，針對塗裝車間的噴漆（qī）室有機廢氣，采用分（fèn）子篩沸石吸附劑的轉輪式吸附工藝為適用。
 
　　3噴漆廢氣處理（lǐ）方案及應（yīng）用（yòng）
 
　　以廣州某（mǒu）汽車塗裝（zhuāng）車間為例，由於采用溶劑型（xíng）清漆工藝，其噴漆（qī）室廢氣濃度遠高於排放標準，必須處理後才允許排放。因此，針對沸（fèi）石轉輪吸附工藝在噴漆廢氣處理中的應用，做了詳細的（de）方案設計。該車（chē）間噴漆廢氣參數如表l所示。
 

 
　　針對廢氣參數，在處理方案（àn）中選用了一台美國進口（kǒu）品（pǐn）牌的沸石（shí）吸附轉輪（lún）產（chǎn）品(規格4200)，濃縮比為14：1。濃縮後廢氣采用三室RTO廢氣焚（fén）燒設備進行處理。方案原理如圖2所示。
 
 
　　該廢氣處理係統可分為幾個部分：廢氣過濾係統、轉（zhuǎn）輪吸附濃縮係統、廢氣焚燒係統及餘熱利（lì）用係統。優點主要有以下幾（jǐ）方麵：
 
　　(1)經沸石轉輪（lún）濃縮後的廢氣與來自車間的烘幹室（shì）廢氣共用一套廢氣焚燒設備(RTO)進（jìn）行（háng）處理，減少設備投資（zī）成本。
 
　　(2)廢氣進入轉輪之前經（jīng）過三級過濾，減少（shǎo）對沸（fèi）石轉輪的汙染。
 
　　(3)由於沸石的吸附（fù）效率與廢氣溫濕度有很（hěn）大關係(要求溫度≤35℃，相對濕度≤90%)，因此在轉輪設備的（de）廢氣人El引入一路來自RTO的熱空氣，用於調節廢氣溫濕度。
 
　　(4)RTO設備（bèi）的排（pái）氣管路增加一套（tào）汽水換熱裝置（zhì），用（yòng）於加熱車間熱水，有效節能。
 
　　目前該車間已經正常生產一年多時間，通過實際驗證，清漆廢氣經吸附轉（zhuǎn）輪處理後，其VOC濃度由（yóu）原來的220mg/m3降至20mg/m3，VOC去除效率大於90%;濃縮後廢氣和烘幹（gàn）室廢氣經RTO設備處理（lǐ）後的廢氣濃度可降至28mg/m3，完全滿足環保要求。
 
　　4結束語
 
　　隨著環境問題日益嚴重，企業和個人（rén）都有責任、有義（yì）務（wù）做出積極的努力改善環境（jìng），實現經濟社會的健康可持續發展。采用本方案對塗裝車間噴漆廢氣進行處理後，設備運（yùn）行可靠，VOCs排放總量可以減少80噸/年，具有非常重（chóng）要的社會意義。