汽車涂裝廢氣處理技術(shù)探討與應(yīng)用

 

涂裝車間是汽車廠的主要污染源，涂裝室的廢氣通常通過排氣管直接從高空排放，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。針對(duì)涂裝室風(fēng)量大、廢氣濃度低的特點(diǎn)，通過對(duì)幾種廢氣處理方法的綜合比較，制定了適合涂裝室廢氣處理的方案，并成功應(yīng)用于某汽車涂裝工程。涂裝室廢氣經(jīng)處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)濟(jì)可行。

 

隨著中國工業(yè)的快速發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)快速增長的同時(shí)，環(huán)境問題也日益突出。近年來，汽車制造業(yè)發(fā)展如火如荼，各大汽車公司紛紛拓展地盤，在全國各地新建生產(chǎn)基地。汽車生產(chǎn)四大流程中，涂裝車間是產(chǎn)生諸多“三廢”的環(huán)節(jié)，涂裝廢氣是涂裝“三廢”的主要部分。因此，如何有效控制汽車行業(yè)的空氣污染成為一個(gè)亟待解決的重要問題。在這種新形勢(shì)下，為了實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，為人民創(chuàng)造更好的生活環(huán)境，許多地方政府的環(huán)保部門相繼頒布了汽車表面涂裝的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

 

汽車涂裝車間的廢氣主要來自涂裝室、烘干室和烘干室。目前，烘干室的廢氣在各大汽車廠燃燒，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。但涂裝室和烘干室的廢氣基本都是通過排風(fēng)管道直接從高空排放，沒有經(jīng)過任何處理，不能滿足新環(huán)保法規(guī)的要求。為了適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)，許多在建和新建的汽車廠都明確要求涂裝廢氣在排放前進(jìn)行處理，甚至現(xiàn)有的舊涂裝線都提出了涂裝廢氣處理改造的需要，這不僅是企業(yè)的責(zé)任，也是必須履行的義務(wù)。因此，根據(jù)涂裝廢氣的特點(diǎn)，制定合理、經(jīng)濟(jì)的處理方案顯得尤為迫切和重要。本文對(duì)涂裝廢氣處理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

 

1.廢氣處理方法

 

汽車涂裝過程中，大量的有機(jī)溶劑(VOCs)會(huì)揮發(fā)出涂裝室、烘干室和烘干室，嚴(yán)重危害人體健康和生態(tài)環(huán)境，必須經(jīng)過處理后才能排放。廢氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物的處理方法主要有兩種:一種是破壞性消除法，如燃燒或催化燃燒法，將揮發(fā)性有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為CO2和H2O；另一種是回收方法，如吸附、吸收、冷凝和膜分離。

 

1.1燃燒處理方法

 

大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)化合物是易燃的，可以通過熱燃燒或催化燃燒進(jìn)行處理。燃燒法的優(yōu)點(diǎn)是:VOCs凈化效率高，有機(jī)廢氣無需預(yù)處理，可靠性高。但其缺點(diǎn)是:廢氣處理溫度高，低濃度低溫廢氣油耗大；凈化氣的排氣溫度高，需要設(shè)置熱回收裝置；單個(gè)設(shè)備的燃燒室風(fēng)量有限，不僅成本高，而且占地面積大。

 

對(duì)于來自干燥室的廢氣，由于其VOCs的濃度和溫度較高(濃度為1000mgCm3，溫度為150 ~ 2000°C)，且風(fēng)量不大(廢氣總量一般不超過5萬nm ⅶ)，適合燃燒處理。例如，目前，汽車涂裝車間被廣泛用作蓄熱燃燒設(shè)備(RTO)或熱廢氣燃燒爐(TNV)。至于涂裝室和烘干室的廢氣，由于濃度和溫度低，風(fēng)量大(一般濃度<300ms/m3，溫度<30℃，風(fēng)量>10萬Nm‰)，因此采用燃燒處理方式既不經(jīng)濟(jì)，也不合理。

 

1.2回收法

 

回收法中，吸收法適用于處理無機(jī)氣態(tài)水溶性污染物，存在廢液二次處理的問題；冷凝法和膜分離法適用于處理小流量、高濃度的廢氣；根據(jù)涂裝室廢氣濃度低、溫度低、風(fēng)量大的特點(diǎn)，吸附法更適合處理。

 

采用吸附法處理廢氣的優(yōu)點(diǎn)是:對(duì)低濃度、大風(fēng)量的有機(jī)廢氣凈化效率高，運(yùn)行成本低，操作簡單。缺點(diǎn)是:需要廢氣的溫度和濕度，特殊情況下需要對(duì)廢氣進(jìn)行預(yù)處理；另外，吸附VOCs后的載體需要輸入蓄熱處理。

 

2.廢氣吸附處理工藝

 

2.1吸附劑

 

吸附處理技術(shù)的核心是吸附劑的性能。高性能吸附劑應(yīng)具有孔道均勻、吸附容量大、疏水性好、易于蓄熱的特點(diǎn)。目前，在工業(yè)應(yīng)用中，有機(jī)廢氣吸附過程中常用的吸附劑有活性炭和分子篩沸石。

 

活性炭具有孔隙豐富、比表面積大的優(yōu)點(diǎn)，適用于大多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸附和凈化。但當(dāng)廢氣濕度高于60%時(shí)，其吸附效果會(huì)大大降低。另外，活性炭材料普遍存在安全性差的問題。用熱空氣蓄熱時(shí)，容易著火，蓄熱常采用高溫蒸汽。但涂裝車間涂裝間廢氣的相對(duì)濕度RH一般為85% ~ 90%。如果用活性炭吸附，廢氣需要除濕，蓄熱過程復(fù)雜，不適用。

 

與活性炭相比，沸石吸附劑的特點(diǎn)是:不燃；耐1000℃，可高溫?zé)犸L(fēng)蓄熱；具有很強(qiáng)的疏水性，當(dāng)廢氣濕度RH<90%，表現(xiàn)出很好的VOCs吸附效果。

 

2.2吸附過程

 

根據(jù)裝置中吸附劑的工作狀態(tài)，吸附工藝設(shè)備可分為固定床、移動(dòng)床、流化床和轉(zhuǎn)輪式14種。其中固定床不能滿足連續(xù)吸附的要求。雖然移動(dòng)床和流化床可以連續(xù)吸附，但存在吸附劑磨損和消耗的問題。轉(zhuǎn)輪主體是表面覆蓋吸附劑的轉(zhuǎn)輪，分為吸附區(qū)、蓄熱區(qū)和冷卻區(qū)三個(gè)區(qū)域。有機(jī)廢氣由鼓風(fēng)機(jī)送至吸附區(qū)，VOCs成分被吸附后作為凈化氣體排出。然后將吸附了VOC的吸附劑轉(zhuǎn)移到蓄熱區(qū)，在高溫空氣的作用下，VOC組分被有效脫附，隨蓄熱空氣一起排入燃燒設(shè)備進(jìn)行處理，而吸附劑蓄熱后轉(zhuǎn)移到冷卻區(qū)進(jìn)行冷卻，便于下一步再次進(jìn)入吸附區(qū)對(duì)VOC組分進(jìn)行有效吸附。隨著轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)，吸附劑被周期性地吸附、解吸和冷卻，有機(jī)廢氣被凈化f3I。因此，旋轉(zhuǎn)吸附工藝可以凈化有機(jī)廢氣，實(shí)現(xiàn)在線蓄熱，設(shè)備簡單，易于維護(hù)，吸附劑損失很小。

 

綜上所述，對(duì)于涂裝車間涂裝室的有機(jī)廢氣，采用分子篩沸石吸附劑的旋轉(zhuǎn)吸附工藝是適用的。

 

3.涂裝廢氣處理方案及應(yīng)用

 

以某汽車涂裝車間為例，由于溶劑型清漆工藝，涂裝間的廢氣濃度遠(yuǎn)高于排放標(biāo)準(zhǔn)，必須經(jīng)過處理后才允許排放。因此，針對(duì)沸石轉(zhuǎn)輪吸附工藝在涂裝廢氣處理中的應(yīng)用，進(jìn)行了詳細(xì)的方案設(shè)計(jì)。

 

根據(jù)廢氣參數(shù)，處理方案選擇美國進(jìn)口品牌沸石吸附轉(zhuǎn)輪產(chǎn)品(規(guī)格4200)，濃度比為14: 1。濃縮后的廢氣由三室實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)廢氣燃燒設(shè)備處理。

 

廢氣處理系統(tǒng)可分為幾個(gè)部分:廢氣過濾系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)吸附濃縮系統(tǒng)、廢氣燃燒系統(tǒng)和余熱利用系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面:

 

(1)沸石轉(zhuǎn)輪濃縮的廢氣和車間干燥室的廢氣共用一套廢氣燃燒設(shè)備進(jìn)行處理，降低了設(shè)備投資成本。

 

(2)廢氣進(jìn)入轉(zhuǎn)輪前經(jīng)過三級(jí)過濾，減少對(duì)沸石轉(zhuǎn)輪的污染。

 

(3)由于沸石的吸附效率與廢氣的溫度和濕度密切相關(guān)(要求溫度≤35℃，相對(duì)濕度≤90%)，因此RTO的所有熱空氣都被引入轉(zhuǎn)輪設(shè)備的廢氣El中，以調(diào)節(jié)廢氣的溫度和濕度。

 

(4)在4)RTO設(shè)備的排氣管道上增加一套汽水換熱裝置，用于加熱車間的熱水，有效節(jié)能。

 

目前，該車間已正常生產(chǎn)一年多。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，清漆廢氣經(jīng)吸附輪處理后，VOC濃度由220mg/m3降至20mg/m3，VOC去除效率大于90%；濃縮廢氣和干燥室廢氣經(jīng)RTO設(shè)備處理后濃度可降至28mg/m3，完全符合環(huán)保要求。

 

4.結(jié)束語

 

隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，企業(yè)和個(gè)人有責(zé)任和義務(wù)積極努力改善環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的健康可持續(xù)發(fā)展。采用該方案處理涂裝車間廢氣后，設(shè)備運(yùn)行可靠，VOCs總排放量可減少80噸/年，具有重要的社會(huì)意義。