汽車制造廢氣處理解決方案

【噴漆廢氣概述】

噴漆工藝廣泛應用于機械、汽車、電氣設備、家電、船舶、家具等行業。

汽車塗裝車間要對(duì)工件進(jìn)行漆前處理、電泳和噴漆。塗漆工序包括噴漆、流平和烘幹,在這(zhè)些工序中會(huì)産生有機廢氣(VOCs)及過(guò)噴漆霧,故而這(zhè)些工藝都(dōu)需要進(jìn)行噴漆房廢氣處理。【廢氣處理】

【噴漆廢氣成(chéng)分】

噴漆原料—油漆塗料由不揮發(fā)份和揮發(fā)份組成(chéng),不揮發(fā)份包括成(chéng)膜物質和輔助成(chéng)膜物質,揮發(fā)份稀釋劑是用來稀釋油漆,達到漆物表面(miàn)光滑美觀的目的。

油漆噴塗過(guò)程中主要産生漆霧和有機廢氣污染,油漆在高壓作用下霧化成(chéng)微粒,在噴塗時(shí),部份油漆未到達噴漆物表面(miàn),随氣流彌散從而形成(chéng)漆霧;有機廢氣來自稀釋劑的揮發(fā),有機溶劑不會(huì)随油漆附著(zhe)在噴漆物表面(miàn),在噴漆和固化過(guò)程將(jiāng)全部釋放形成(chéng)有機廢氣(有文獻報道(dào)可達上百種(zhǒng)揮發(fā)性有機物,分别屬于烷烴、環烷烴、烯烴、芳香類化合物、醇、醛、酮、酯、醚及其他化合物)。

(1)、噴漆室廢氣

爲維持噴塗的作業環境,根據勞動安全衛生法的規定,噴塗作業時(shí),噴漆室内應連續換風,換風速度應控制在(0.25～1)m/s的範圍内。噴漆室換風排氣廢氣的主要組成(chéng)爲噴漆揮發(fā)的有機溶劑,其主要成(chéng)分爲芳香烴(三苯及非甲烷總烴類)、醇醚類、酯類有機溶劑,由于噴漆室的排風量很大,所以排出的有機廢氣總濃度很低,通常在100mg/m3左右。另外,噴漆室的排氣中經(jīng)常還(hái)含有少量未處理完全的漆霧,特别是幹式漆霧捕集噴漆室,排氣中漆霧較多,可能(néng)成(chéng)爲廢氣處理的障礙,廢氣處理前必須預處理。

(2)、流平室廢氣

面(miàn)漆在噴塗之後(hòu)烘幹之前,要進(jìn)行流平晾置,濕漆膜在晾置過(guò)程中有機溶劑揮發(fā),爲防止晾置室内有機溶劑聚集發(fā)生爆炸事(shì)故,晾置室應連續換風,換風速度一般控制在0.2m/s左右,排風廢氣的成(chéng)分與噴漆室排風廢氣的成(chéng)分相近,但不含漆霧,有機廢氣的總濃度比噴漆室廢氣偏大,根據排風量大小不同,一般在噴漆室廢氣濃度的2倍左右,可達到300mg/m3,通常與噴漆室排風混合後(hòu)集中處理。另外,調漆間、面(miàn)漆污水循環水池也要排放類似的有機廢氣。

(3)、烘幹廢氣

烘幹廢氣的成(chéng)分比較複雜,除包含有機溶劑、部分增塑劑或樹脂單體等揮發(fā)成(chéng)分,還(hái)包含熱分解生成(chéng)物、反應生成(chéng)物。電泳底漆與溶劑型面(miàn)漆烘幹均有廢氣排出,但其成(chéng)分與濃度差别較大。

【噴漆廢氣的危害】

來自噴漆室、晾置室、調漆間、面(miàn)漆污水處理間的廢氣,爲低濃度、大流量常溫廢氣,污染物的主要組成(chéng)爲芳香烴、醇醚類、酯類有機溶劑。對(duì)照《大氣污染綜合排放标準》,這(zhè)些廢氣的濃度一般在排放限值以内,爲應對(duì)标準中排放速率要求,多數汽車廠采取高空排放的辦法。這(zhè)種(zhǒng)辦法雖然可以滿足目前排放标準,但廢氣實質上是未經(jīng)處理稀釋排放,一條大型的車身塗裝線每年排放的氣體污染物總量可能(néng)高達數百噸,對(duì)大氣造成(chéng)的危害非常嚴重。

漆霧中的有機溶劑—苯、甲苯、二甲苯等屬強毒性溶劑,作業時(shí)散發(fā)至車間空氣中,工人經(jīng)呼吸道(dào)吸入後(hòu)可引起(qǐ)急性和慢性中毒,主要引起(qǐ)中樞神經(jīng)及造血系統的損害,短期吸入高濃度(1500mg/m3以上)的苯蒸氣,即可引起(qǐ)再生障礙性貧血,經(jīng)常吸入低濃度的苯蒸氣也會(huì)引起(qǐ)嘔吐、神智不清等神經(jīng)症狀。

【汽車制造塗裝廢氣治理】

汽車塗裝噴漆廢氣因VOCs濃度較低,排放溫度低的特性一般采用活性炭吸附法進(jìn)行處理,這(zhè)是一種(zhǒng)成(chéng)熟、有效、設備成(chéng)本較低的工藝方法。我公司運用了一種(zhǒng)活性炭吸附催化一體設備,其原理是目采用吸附濃縮+催化燃燒組合工藝,活性炭對(duì)VOCs吸附濃縮,脫附後(hòu)可重複使用,脫附下來的濃縮VOCs通過(guò)催化劑電加熱實現低溫燃燒,達到處理污染物的目的,燃燒熱風循環使用于活性炭脫附,達到節能(néng)目的。

汽車工業的塗裝廢氣主要來源是噴漆、烘幹、儲漆調漆間。烘幹廢氣的VOCs濃度高,一般采用蓄熱式熱力焚燒直接處理;噴漆廢氣,包括流噴漆室、流平室、儲調漆間廢氣,其濃度相對(duì)較低,通過(guò)排氣筒高空排放,因國(guó)家環保要求日趨升級,環保部門已明确提出噴漆廢氣必須經(jīng)過(guò)處理後(hòu)才能(néng)排放。

有機廢氣處理多采用兩(liǎng)種(zhǒng)處理方式,一種(zhǒng)是化學(xué)燃燒,一種(zhǒng)是物理吸附。化學(xué)燃燒需要廢氣中的VOCs(揮發(fā)性有機化合物)含量達到一定濃度,噴漆廢氣經(jīng)過(guò)了漆霧捕集,濃度較低,不具備直接燃燒條件,因此一般采用物理吸附方案。吸附處理技術的核心是吸附劑的性能(néng),高性能(néng)的吸附劑應具有均勻孔道(dào)、較大的吸附容量、良好(hǎo)的疏水性以及容易再生等特性。目前在工業應用中,有機廢氣吸附處理工藝最常用的吸附劑是活性炭和分子篩沸石兩(liǎng)種(zhǒng)。“沸石濃縮轉輪吸附+催化燃燒”是近年來國(guó)外引進(jìn)的新技術,沸石具有耐高溫(1000℃),不可燃,對(duì)濕度的适應性較大RH<90%)等特點,使用壽命長(cháng),不過(guò)其一次性投入成(chéng)本高;“活性炭吸附/脫附+催化燃燒”工藝較爲成(chéng)熟,結構簡單,安全可靠,缺點是活性炭使用壽命短,運行成(chéng)本較高。

汽車制造塗裝線有機廢氣産生量相對(duì)較小,結合成(chéng)本考慮,使用的是一種(zhǒng)活性炭吸附催化一體設備。【VOC有機廢氣處理】

廢氣處理技術原理

(有機廢氣吸附催化一體設備)由活性炭吸附和催化燃燒脫附兩(liǎng)個基本原理設計的。即使用活性炭對(duì)送進(jìn)來的廢氣進(jìn)行物理吸附,從而達到降低VOCs濃度的目的;當活性炭吸附達到飽和時(shí),對(duì)其進(jìn)行熱氣流沖刷脫附,使其恢複活性,達到循環使用的目的,對(duì)脫附下來的高濃度VOCs被(bèi)加熱燃燒處理。

廢氣處理工藝流程

前端爲過(guò)濾裝置,過(guò)濾級數爲2級,其中一級過(guò)濾爲漆霧過(guò)濾器,二級過(guò)濾爲初效過(guò)濾棉。經(jīng)過(guò)過(guò)濾後(hòu)有機廢氣進(jìn)入吸附箱(活性炭組成(chéng)),經(jīng)過(guò)時(shí)VOCs被(bèi)吸附。本套設備包含3個吸附箱(可交替使用)。當設備使用一段時(shí)間後(hòu),活性炭快達到飽和時(shí)停止吸附操作,用熱氣流將(jiāng)有機物從活性炭上脫附下來使活性炭再生。脫附下來的有機物(已被(bèi)濃縮,濃度較原來提高幾十倍)送入催化燃燒室進(jìn)行電加熱,燃燒轉化成(chéng)CO2和H2O排出。當有機廢氣濃度達到2000PPm以上時(shí),有機廢氣在催化床可維持自然,不用外加熱,燃燒後(hòu)的尾氣一部份通過(guò)煙囪排出大氣,大部份送往吸附床,用于活性炭的脫附再生。這(zhè)樣可能(néng)滿足燃燒和脫附所需熱能(néng),達到節能(néng)的目的,再生後(hòu)的活性炭用于下次吸附。在脫附時(shí),淨化操作可用另一個吸附床進(jìn)行,既适合于連續操作,也适合于間斷操作。

其工藝流程圖如圖所示:

廢氣處理設備特點

項目采用吸附濃縮+催化燃燒組合工藝,活性炭對(duì)VOCs吸附濃縮,脫附後(hòu)可重複使用,脫附下來的濃縮VOCs通過(guò)催化劑電加熱實現低溫燃燒,達到處理污染物的目的,燃燒熱風循環使用于活性炭脫附,達到節能(néng)目的。設備具體特性如下:

a)項目設置了三個吸附床,可同時(shí)使用也可以交替使用,目的在于一個吸附床進(jìn)行脫附操作時(shí),另外兩(liǎng)個可以正常進(jìn)行吸附操作。

b)吸附箱采用抽屜式結構,裝填方便、便于更換。采用新型的活性炭吸附材料——蜂窩狀活性炭,與粒狀相比具有優越的動力學(xué)性能(néng)。極适合于大風量下使用。由于其比重爲條形活性炭纖維的8-10倍,再生前吸附有機溶劑可以達到活性炭總重量的25%,具有使用壽命長(cháng),吸附系統運行阻力低,淨化效率高等特點。蜂窩活性炭主要技術參數如表2所示:

c)催化燃燒室采用陶瓷蜂窩體的貴金屬催化劑,阻力小,活性高,當有機蒸汽濃度達到2000PPm以上時(shí),可維持自燃,加熱時(shí)間大約1小時(shí)左右電加熱自行停止,不用外加熱,節約能(néng)耗。【催化燃燒裝置】

d)燃燒後(hòu)的尾氣一部份排出大氣,大部份再送回吸附箱,用于活性炭的脫附,熱能(néng)又能(néng)實現循環使用,達到節能(néng)的目的。

e)整個系統實現了全封閉循環,加熱方式采用電加熱,過(guò)程中不産生二次污染。

f)設備采用微機集中控制系統,設備運行、操作過(guò)程實現全自動化。具有自動順序啓動、運行、切換、停機功能(néng),能(néng)實現定時(shí)吸附、脫附功能(néng)。脫附過(guò)程中,當加熱室内的溫度超過(guò)設定的參數時(shí)電加熱裝置自動停止;當加熱室的溫度低于設定數值時(shí),加熱裝置啓動加熱;當脫附出口氣流溫度升高,超過(guò)設定的數值時(shí),模拟閥開(kāi)啓補新風;當脫附出口氣流溫度下降,低于設定的數值時(shí),模拟閥關閉;當催化燃燒室的溫度超過(guò)設定數值時(shí),旁通閥打開(kāi);當催化燃燒室的溫度低于設定數值時(shí),旁通閥關閉。

g)活性炭的燃點相對(duì)較低,自燃的風險大,因此設備消防是關鍵且是必須的。本設備的吸附床内設置有溫度檢測裝置和自動噴淋裝置,當吸附床内溫度大于90℃(吸附)或180℃(脫附)時(shí),啓動噴淋裝置,防止活性炭自燃,确保設備安全。

廢氣處理設備效果

廢氣排放執行國(guó)家《大氣污染物綜合排放标準》(GB16297-1996)表3中的(國(guó)家二級,排氣筒标高15m)标準:設備投入使用後(hòu)有機污染物去除率≥90%。

活性炭吸附/脫附+催化燃燒工藝是目前汽車塗裝噴漆廢氣處理應用最多的一種(zhǒng)工藝,其性能(néng)穩定,結構簡單,成(chéng)熟可靠,經(jīng)濟環保。本項目采用的吸附催化一體設備就(jiù)是在基本工藝原理不變的前提下優化了使用功能(néng),簡化了操作程序,提高了安全性能(néng),降低了能(néng)耗水平,對(duì)于同類行業有一定借鑒意義。

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