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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(yīng)用于機(jī)械、汽車、電氣設(shè)備、家電、船舶、家具等行業(yè)。

汽車涂裝車間要對(duì)工件進(jìn)行漆前處理、電泳和噴漆。涂漆工序包括噴漆、流平和烘干,在這些工序中會(huì)產(chǎn)生有機(jī)廢氣(VOCs)及過噴漆霧,故而這些工藝都需要進(jìn)行噴漆房廢氣處理。【廢氣處理】

【噴漆廢氣成分】

噴漆原料—油漆涂料由不揮發(fā)份和揮發(fā)份組成,不揮發(fā)份包括成膜物質(zhì)和輔助成膜物質(zhì),揮發(fā)份稀釋劑是用來稀釋油漆,達(dá)到漆物表面光滑美觀的目的。

油漆噴涂過程中主要產(chǎn)生漆霧和有機(jī)廢氣污染,油漆在高壓作用下霧化成微粒,在噴涂時(shí),部份油漆未到達(dá)噴漆物表面,隨氣流彌散從而形成漆霧;有機(jī)廢氣來自稀釋劑的揮發(fā),有機(jī)溶劑不會(huì)隨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(有文獻(xiàn)報(bào)道可達(dá)上百種揮發(fā)性有機(jī)物,分別屬于烷烴、環(huán)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

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)、流平室廢氣

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、二甲苯等屬強(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。

【汽車制造涂裝廢氣治理】

汽車涂裝噴漆廢氣因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,這是一種成熟、有效、設(shè)備成本較低的工藝方法。我公司運(yùn)用了一種活性炭吸附催化一體設(shè)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,脫附后可重復(fù)使用,脫附下來的濃縮VOCs通過催化劑電加熱實(shí)現(xiàn)低溫燃燒,達(dá)到處理污染物的目的,燃燒熱風(fēng)循環(huán)使用于活性炭脫附,達(dá)到節(jié)能目的。

汽車工業(yè)的涂裝廢氣主要來源是噴漆、烘干、儲(chǔ)漆調(diào)漆間。烘干廢氣的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(chǔ)調(diào)漆間廢氣,其濃度相對(duì)較低,通過排氣筒高空排放,因國家環(huán)保要求日趨升級(jí),環(huán)保部門已明確提出噴漆廢氣必須經(jīng)過處理后才能排放。

有機(jī)廢氣處理多采用兩種處理方式,一種是化學(xué)燃燒,一種是物理吸附。化學(xué)燃燒需要廢氣中的VOCs(揮發(fā)性有機(jī)化合物)含量達(dá)到一定濃度,噴漆廢氣經(jīng)過了漆霧捕集,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(shù)的核心是吸附劑的性能,高性能的吸附劑應(yīng)具有均勻孔道、較大的吸附容量、良好的疏水性以及容易再生等特性。目前在工業(yè)應(yīng)用中,有機(jī)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種。“沸石濃縮轉(zhuǎn)輪吸附+催化燃燒”是近年來國外引進(jìn)的新技術(shù),沸石具有耐高溫(1000℃),不可燃,對(duì)濕度的適應(yīng)性較大RH<90%)等特點(diǎn),使用壽命長,不過其一次性投入成本高;“活性炭吸附/脫附+催化燃燒”工藝較為成熟,結(jié)構(gòu)簡單,安全可靠,缺點(diǎn)是活性炭使用壽命短,運(yùn)行成本較高。

汽車制造涂裝線有機(jī)廢氣產(chǎn)生量相對(duì)較小,結(jié)合成本考慮,使用的是一種活性炭吸附催化一體設(shè)備。【VOC有機(jī)廢氣處理】

廢氣處理技術(shù)原理

(有機(jī)廢氣吸附催化一體設(shè)備)由活性炭吸附和催化燃燒脫附兩個(gè)基本原理設(shè)計(jì)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(dá)到降低VOCs濃度的目的;當(dāng)活性炭吸附達(dá)到飽和時(shí),對(duì)其進(jìn)行熱氣流沖刷脫附,使其恢復(fù)活性,達(dá)到循環(huán)使用的目的,對(duì)脫附下來的高濃度VOCs被加熱燃燒處理。

廢氣處理工藝流程

前端為過濾裝置,過濾級(jí)數(shù)為2級(jí),其中一級(jí)過濾為漆霧過濾器,二級(jí)過濾為初效過濾棉。經(jīng)過過濾后有機(jī)廢氣進(jìn)入吸附箱(活性炭組成),經(jīng)過時(shí)VOCs被吸附。本套設(shè)備包含3個(gè)吸附箱(可交替使用)。當(dāng)設(shè)備使用一段時(shí)間后,活性炭快達(dá)到飽和時(shí)停止吸附操作,用熱氣流將有機(jī)物從活性炭上脫附下來使活性炭再生。脫附下來的有機(jī)物(已被濃縮,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(zhuǎn)化成CO2和H2O排出。當(dāng)有機(jī)廢氣濃度達(dá)到2000PPm以上時(shí),有機(jī)廢氣在催化床可維持自然,不用外加熱,燃燒后的尾氣一部份通過煙囪排出大氣,大部份送往吸附床,用于活性炭的脫附再生。這樣可能滿足燃燒和脫附所需熱能,達(dá)到節(jié)能的目的,再生后的活性炭用于下次吸附。在脫附時(shí),凈化操作可用另一個(gè)吸附床進(jìn)行,既適合于連續(xù)操作,也適合于間斷操作。

其工藝流程圖如圖所示:

廢氣處理設(shè)備特點(diǎn)

項(xiàng)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,脫附后可重復(fù)使用,脫附下來的濃縮VOCs通過催化劑電加熱實(shí)現(xiàn)低溫燃燒,達(dá)到處理污染物的目的,燃燒熱風(fēng)循環(huán)使用于活性炭脫附,達(dá)到節(jié)能目的。設(shè)備具體特性如下:

a)項(xiàng)目設(shè)置了三個(gè)吸附床,可同時(shí)使用也可以交替使用,目的在于一個(gè)吸附床進(jìn)行脫附操作時(shí),另外兩個(gè)可以正常進(jìn)行吸附操作。

b)吸附箱采用抽屜式結(jié)構(gòu),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(yōu)越的動(dòng)力學(xué)性能。極適合于大風(fēng)量下使用。由于其比重為條形活性炭纖維的8-10倍,再生前吸附有機(jī)溶劑可以達(dá)到活性炭總重量的25%,具有使用壽命長,吸附系統(tǒng)運(yùn)行阻力低,凈化效率高等特點(diǎn)。蜂窩活性炭主要技術(shù)參數(shù)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(dāng)有機(jī)蒸汽濃度達(dá)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(jié)約能耗。【催化燃燒裝置】

d)燃燒后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,熱能又能實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用,達(dá)到節(jié)能的目的。

e)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全封閉循環(huán),加熱方式采用電加熱,過程中不產(chǎn)生二次污染。

f)設(shè)備采用微機(jī)集中控制系統(tǒng),設(shè)備運(yùn)行、操作過程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。具有自動(dòng)順序啟動(dòng)、運(yùn)行、切換、停機(jī)功能,能實(shí)現(xiàn)定時(shí)吸附、脫附功能。脫附過程中,當(dāng)加熱室內(nèi)的溫度超過設(shè)定的參數(shù)時(shí)電加熱裝置自動(dòng)停止;當(dāng)加熱室的溫度低于設(shè)定數(shù)值時(shí),加熱裝置啟動(dòng)加熱;當(dāng)脫附出口氣流溫度升高,超過設(shè)定的數(shù)值時(shí),模擬閥開啟補(bǔ)新風(fēng);當(dāng)脫附出口氣流溫度下降,低于設(shè)定的數(shù)值時(shí),模擬閥關(guān)閉;當(dāng)催化燃燒室的溫度超過設(shè)定數(shù)值時(shí),旁通閥打開;當(dāng)催化燃燒室的溫度低于設(shè)定數(shù)值時(shí),旁通閥關(guān)閉。

g)活性炭的燃點(diǎn)相對(duì)較低,自燃的風(fēng)險(xiǎn)大,因此設(shè)備消防是關(guān)鍵且是必須的。本設(shè)備的吸附床內(nèi)設(shè)置有溫度檢測(cè)裝置和自動(dòng)噴淋裝置,當(dāng)吸附床內(nèi)溫度大于90℃(吸附)或180℃(脫附)時(shí),啟動(dòng)噴淋裝置,防止活性炭自燃,確保設(shè)備安全。

廢氣處理設(shè)備效果

廢氣排放執(zhí)行國家《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)表3中的(國家二級(jí),排氣筒標(biāo)高15m)標(biāo)準(zhǔn):設(shè)備投入使用后有機(jī)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涂裝噴漆廢氣處理應(yīng)用最多的一種工藝,其性能穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡單,成熟可靠,經(jīng)濟(jì)環(huán)保。本項(xiàng)目采用的吸附催化一體設(shè)備就是在基本工藝原理不變的前提下優(yōu)化了使用功能,簡化了操作程序,提高了安全性能,降低了能耗水平,對(duì)于同類行業(yè)有一定借鑒意義。

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