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【噴漆廢氣概述】

噴漆廢氣來(lái)源于噴漆作業(yè)中使用有機(jī)溶劑和稀釋劑的揮發(fā),而有機(jī)溶劑不會(huì)隨著油漆附著在噴漆物表面,在噴漆和固化過程將全部釋放形成有機(jī)廢氣。在噴漆過程揮發(fā)的二甲苯廢氣量約占稀釋劑用量的30%,另有70%在烘干過程揮發(fā)。 噴漆作業(yè)中有機(jī)溶劑霧化后形成的顆粒懸浮物極易散發(fā)到周圍的空氣中,污染空氣。對(duì)被污染空氣中的漆霧的收集和處理、改善噴漆環(huán)境、達(dá)到環(huán)保排放要求的主要方法。

【噴漆廢氣成分】

噴漆廢氣的主要成分是苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、四氯化碳等,主要是“三苯類”、揮發(fā)性有機(jī)廢氣(VOCs)的處理。

(1)噴漆室廢氣

為維持噴涂的作業(yè)環(huán)境,根據(jù)勞動(dòng)安全衛(wèi)生法的規(guī)定,噴涂作業(yè)時(shí),噴漆室內(nèi)應(yīng)連續(xù)換風(fēng),換風(fēng)速度應(yīng)控制在(0.25～1)m/s的范圍內(nèi)。噴漆室換風(fēng)排氣廢氣的主要組成為噴漆揮發(fā)的有機(jī)溶劑,其主要成分為芳香烴(三苯及非甲烷總烴類)、醇醚類、酯類有機(jī)溶劑,由于噴漆室的排風(fēng)量很大,所以排出的有機(jī)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)常還含有少量未處理完全的漆霧,特別是干式漆霧捕集噴漆室,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(yù)處理。

(2)晾置室廢氣

面漆在噴涂之后烘干之前,要進(jìn)行流平晾置,濕漆膜在晾置過程中有機(jī)溶劑揮發(fā),為防止晾置室內(nèi)有機(jī)溶劑聚集發(fā)生爆炸事故,晾置室應(yīng)連續(xù)換風(fēng),換風(fēng)速度一般控制在0.2m/s左右,排風(fēng)廢氣的成分與噴漆室排風(fēng)廢氣的成分相近,但不含漆霧,有機(jī)廢氣的總濃度比噴漆室廢氣偏大,根據(jù)排風(fēng)量大小不同,一般在噴漆室廢氣濃度的2倍左右,可達(dá)到300mg/m3,通常與噴漆室排風(fēng)混合后集中處理。另外,調(diào)漆間、面漆污水循環(huán)水池也要排放類似的有機(jī)廢氣。

(3)烘干廢氣

烘干廢氣的成分比較復(fù)雜,除包含有機(jī)溶劑、部分增塑劑或樹脂單體等揮發(fā)成分,還包含熱分解生成物、反應(yīng)生成物。電泳底漆與溶劑型面漆烘干均有廢氣排出,但其成分與濃度差別較大。

【噴漆廢氣的危害】

來(lái)自噴漆室、晾置室、調(diào)漆間、面漆污水處理間的廢氣,為低濃度、大流量常溫廢氣,污染物的主要組成為芳香烴、醇醚類、酯類有機(jī)溶劑。對(duì)照《大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》,這些廢氣的濃度一般在排放限值以內(nèi),為應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中排放速率要求,多數(shù)汽車廠采取高空排放的辦法。這種辦法雖然可以滿足目前排放標(biāo)準(zhǔn),但廢氣實(shí)質(zhì)上是未經(jīng)處理稀釋排放,一條大型的車身涂裝線每年排放的氣體污染物總量可能高達(dá)數(shù)百噸,對(duì)大氣造成的危害非常嚴(yán)重。

漆霧中的有機(jī)溶劑——苯、甲苯、二甲苯等屬?gòu)?qiáng)毒性溶劑,作業(yè)時(shí)散發(fā)至車間空氣中,工人經(jīng)呼吸道吸入后可引起急性和慢性中毒,主要引起中樞神經(jīng)及造血系統(tǒng)的損害,短期吸入高濃度(1500mg/m3以上)的苯蒸氣,即可引起再生障礙性貧血,經(jīng)常吸入低濃度的苯蒸氣也會(huì)引起嘔吐、神智不清等神經(jīng)癥狀。

【設(shè)計(jì)依據(jù)】

■GB7692《涂裝作業(yè)安全規(guī)程涂漆前處理工藝安全及其通風(fēng)凈化》

■GB7691《涂漆作業(yè)安全規(guī)程安全管理通則》 

■GB144443《涂裝作業(yè)安全規(guī)程涂層烘干室安全技術(shù)規(guī)定》

■GB14444《涂裝作業(yè)安全規(guī)程噴漆室安全技術(shù)規(guī)定》 

■GB8196《工業(yè)企業(yè)防護(hù)罩安全要求》

■(DB61/T1061-2017)《陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)》 

■GB16927-1996(新二級(jí))《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》

【設(shè)計(jì)原則】

(1)、認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家現(xiàn)行的環(huán)保技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、遵守國(guó)家環(huán)保的有關(guān)法律、法規(guī)。

(2)、在系統(tǒng)工藝的選擇上,首先應(yīng)考慮科學(xué)合理,在試驗(yàn)或類似工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,制定合理的工藝路線,要求流程簡(jiǎn)單、操作穩(wěn)定,而且力求占地少、投資省、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、操作管理簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。

(3)、本工程涉及環(huán)境工程,尤其要注意環(huán)境保護(hù),避免減少二次污染;要求改善勞動(dòng)衛(wèi)生條件,貫徹安全生產(chǎn)和清潔文明生產(chǎn)的方針。

(4)、為了提高生產(chǎn)線管理水平,設(shè)計(jì)采用的自動(dòng)化程度較高,操作人員少,勞動(dòng)強(qiáng)度低。

【噴漆廢氣工藝選擇】

選擇有機(jī)的處理方法,總體上應(yīng)考慮以下因素:有機(jī)污染物的類型及其濃度、有機(jī)的排氣溫度和排放流量、顆粒物含量及需要達(dá)到的污染物控制水平。

目前該類有機(jī)廢氣治理的方法有很多,如吸附法、吸附催化燃燒、RTO、RCO、TO等,因此,必須針對(duì)廢氣的種類,是否要回收利用、可去除效率、運(yùn)行費(fèi)用、設(shè)備投資情況及廠家的經(jīng)濟(jì)情況選擇合適的工藝。本方案采用漆霧過濾+吸附+催化燃燒工藝。因?yàn)閺U氣的濃度屬于低濃度,須選用吸附劑進(jìn)行富集,然后進(jìn)行解吸催化燃燒處理。

在工藝選擇和設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮實(shí)際工況,并遵循以下設(shè)計(jì)原則:

(1)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠性。

該廢氣易燃易爆,因此在選擇工藝時(shí)要選用安全穩(wěn)定的工藝與設(shè)備,保證在系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

⑵、操作、管理的方便性設(shè)備操作簡(jiǎn)單、管理方便。選用的控制系統(tǒng)需具有一定的智能性。

⑶、美觀、占地少，平面布置力求合理流暢、布局美觀,減少占地面積。

1、噴漆廢氣處理

來(lái)自噴漆室、晾置室、調(diào)漆間和面漆污水處理間的廢氣為低濃度、大流量的常溫廢氣,污染物的主要組成為芳香烴、醇醚類和酯類有機(jī)溶劑。對(duì)照GB16297《大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》,這些廢氣的濃度一般在排放限值以內(nèi),為應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的排放速率要求,多數(shù)汽車廠采取高空排放的辦法。這種辦法雖然可以滿足目前的排放標(biāo)準(zhǔn),但廢氣實(shí)質(zhì)上未經(jīng)處理稀釋排放,一條大型車身涂裝線每年排放的氣體污染物總量可高達(dá)數(shù)百噸,對(duì)大氣造成的危害非常嚴(yán)重。

為從根本上減少?gòu)U氣污染物的排放,可以聯(lián)合利用幾種廢氣處理方法進(jìn)行處理,但大風(fēng)量的廢氣處理成本很高。目前,國(guó)外較為成熟的方法是,先將濃縮(用吸附-脫附轉(zhuǎn)輪將總量濃縮15倍左右),以減少需處理的總量,再采用破壞性方法對(duì)濃縮的廢氣進(jìn)行處理。國(guó)內(nèi)也有類似的方法,先采用吸附法(活性碳或沸石作吸附劑)對(duì)低濃度、常溫噴漆廢氣進(jìn)行吸附,用高溫氣體脫附,濃縮的廢氣采用催化燃燒或蓄熱式熱力燃燒的方法進(jìn)行處理。低濃度、常溫噴漆廢氣的生物處理方法正在研發(fā)之中,國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段的技術(shù)尚不成熟,但值得關(guān)注。為真正減少涂裝廢氣公害,還需從源頭上解決問題,如采用靜電旋杯等手段提高涂料的利用率、發(fā)展水性涂料等環(huán)保涂料等。

2、烘干廢氣處理

烘干廢氣屬于中、高濃度的高溫廢氣,適合采用燃燒的方法處理。對(duì)于已建成的涂裝生產(chǎn)線,需增加廢氣處理設(shè)備時(shí),可采用催化燃燒系統(tǒng)和蓄熱式熱力燃燒系統(tǒng)。催化燃燒系統(tǒng)投資小、燃燒能耗低。

一般來(lái)說,采用把/鉑作為催化劑可將氧化大多數(shù)有機(jī)廢氣的溫度降到315℃左右。催化燃燒系統(tǒng)可以用于一般的烘干廢氣處理,特別適用于烘干電源采用電加熱的場(chǎng)合,存在的問題是如何避免催化劑中毒失效。從一些用戶的使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,對(duì)一般的面漆烘干廢氣,通過增加廢氣過濾等措施,可以保證催化劑的壽命為3～5年;電泳漆烘干廢氣容易造成催化劑中毒,所以電泳漆烘干廢氣的處理應(yīng)慎重采用催化燃燒方式。在東風(fēng)商用車車身涂裝線的廢氣處理改造過程中,電泳底漆烘干廢氣采用RTO法處理、面漆烘干廢氣采用催化燃燒方式處理,使用效果良好。

【噴漆廢氣處理工藝】

本方案采用漆霧過濾+吸附+催化燃燒工藝。因?yàn)閺U氣的濃度屬于低濃度,須選用吸附劑進(jìn)行富集,然后進(jìn)行解吸催化燃燒處理。具體工藝流程如下：

【噴漆廢氣處理工藝工程說明】

(1)廢氣經(jīng)預(yù)處理除去粉塵、顆粒狀物質(zhì)后,送入活性炭吸附器Ⅰ、Ⅱ,當(dāng)活性炭吸附器Ⅰ接近飽和時(shí),首先將處理氣體自動(dòng)切換到活性炭吸附器Ⅱ(活性炭吸附器Ⅰ停止吸附操作),然后用熱氣流對(duì)活性炭吸附器Ⅰ進(jìn)行解吸脫附,將有機(jī)物從活性炭上脫附下來(lái)。在脫附過程中,有機(jī)廢氣已被濃縮,濃度較原來(lái)提高幾十倍,達(dá)2000ppm以上,濃縮廢氣送到催化分解裝置,最后被成為CO2與H2O排出。

(2)完成解吸脫附以后活性炭吸附器Ⅰ進(jìn)入待用狀態(tài),待活性炭吸附器Ⅱ接近飽和時(shí),系統(tǒng)再自動(dòng)切換回來(lái),同時(shí)對(duì)活性炭吸附器Ⅱ進(jìn)行解吸脫附,如此循環(huán)工作。【廢氣處理】

(3)當(dāng)有機(jī)廢氣的濃度達(dá)到2000ppm以上時(shí),催化床內(nèi)可維持自燃,不用外加熱。該方案不僅大大節(jié)省了能量的消耗,而且由于催化分解器的處理能力僅需原廢氣處理量的1/5(60000m3/h),所以同時(shí)也降低了設(shè)備投資。本方案既適合于連續(xù)工作,也適合于間斷工作。

【性能特點(diǎn)】

1、適合處理高溫、高濃度、連續(xù)性產(chǎn)生的有機(jī)廢氣;

2、不產(chǎn)生二次污染,設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用低;

3、催化低溫分解,預(yù)熱時(shí)間短,能耗低,催化劑使用壽命長(zhǎng),催化分解凈化率高達(dá)97%以上;

4、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,可靠,活動(dòng)件少,檢修系統(tǒng)配備完善,操作維修方便;

5、整個(gè)運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化PLC控制,方便,可靠;

6、系統(tǒng)安全設(shè)施完善,配有阻火器,泄爆口,運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的異常情況將報(bào)警并自動(dòng)停機(jī)。

【適用范圍】

1、適用于中高溫、中高濃度的有機(jī)混合廢氣;

2、適用于噴漆車間的廢氣處理(不含鹵素、重金屬類);

3、適用于電子產(chǎn)品制造及集成電路的廢氣處理;

4、適用于電線、電纜、漆包線、電機(jī)、化工、儀表、自行車、家電等行業(yè)的廢氣處理。

【其它事項(xiàng)】

不同的排放場(chǎng)合和不同的廢氣,有不同的工藝流程。但不論采取哪種工藝流程都由如下工藝單元組成。

1、為了避免催化劑床層的堵塞和催化劑中毒,廢氣在進(jìn)入床層之前必須進(jìn)行預(yù)處理,以除去廢氣中的粉塵、液滴及催化劑的毒物;

2、預(yù)熱裝置包括廢氣預(yù)熱裝置和催化劑燃燒器預(yù)熱裝置。因?yàn)榇呋瘎┒加幸粋€(gè)催化活性溫度,對(duì)催化燃燒來(lái)說稱催化劑起燃溫度,必須使廢氣和床層的溫度達(dá)到起燃溫度才能進(jìn)行催化燃燒,因此,必須設(shè)置預(yù)熱裝置。但對(duì)于排出的廢氣本身溫度就較高的場(chǎng)合,如漆包線、絕緣材料、烤漆等烘干排氣,溫度可達(dá)300℃以上,則不必設(shè)置預(yù)熱裝置。預(yù)熱裝置加熱后的熱氣可采用換熱器和床層內(nèi)布管的方式。預(yù)熱器的熱源可采用煙道氣或電加熱,目前采用電加熱較多。當(dāng)催化反應(yīng)開始后,可盡量以回收的反應(yīng)熱來(lái)預(yù)熱廢氣。在反應(yīng)熱較大的場(chǎng)合,還應(yīng)設(shè)置廢熱回收裝置,以節(jié)約能源。預(yù)熱廢氣的熱源溫度一般都超過催化劑的活性溫度。為保護(hù)催化劑,加熱裝置應(yīng)與催化燃燒裝置保持一定距離,這樣還能使廢氣溫度分布均勻。從需要預(yù)熱這一點(diǎn)出發(fā),催化燃燒法適用于連續(xù)排氣的凈化,若間歇排氣,不僅每次預(yù)熱需要耗能,反應(yīng)熱也無(wú)法回收利用,會(huì)造成很大的能源浪費(fèi),在設(shè)計(jì)和選擇時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn);

3、催化燃燒裝置一般采用固定床催化反應(yīng)器。反應(yīng)器的設(shè)計(jì)按規(guī)范進(jìn)行,應(yīng)便于操作,維修方便,便于裝卸催化劑。在進(jìn)行催化燃燒的工藝設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)具體情況,對(duì)于處理氣量較大的場(chǎng)合,設(shè)計(jì)成分建式流程,即預(yù)熱器、反應(yīng)器獨(dú)立裝設(shè),其間用管道連接。對(duì)于處理氣量小的場(chǎng)合,可采用催化焚燒爐,把預(yù)熱與反應(yīng)組合在一起,但要注意預(yù)熱段與反應(yīng)段間的距離。在有機(jī)物廢氣的催化燃燒中,所要處理的有機(jī)物廢氣在高溫下與空氣混合易引起爆炸,安全問題十分重要。因而,一方面必須控制有機(jī)物與空氣的混合比,使之在爆炸下限;另一方面,催化燃燒系統(tǒng)應(yīng)設(shè)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置和有防爆措施。

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