汽車涂裝廢氣處理技術探討與應用

 

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，造成嚴重的環(huán)境污染。針對涂裝室風量大、廢氣濃度低的特點，通過對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，并成功應用于某汽車涂裝工程。涂裝室廢氣經處理后達到排放標準，經濟可行。

 

隨著中國工業(yè)的快速發(fā)展，在經濟快速增長的同時，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基地。汽車生產四大流程中，涂裝車間是產生諸多“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亟待解決的重要問題。在這種新形勢下，為了實現社會的可持續(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準。

 

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，達到排放標準后排放。但涂裝室和烘干室的廢氣基本都是通過排風管道直接從高空排放，沒有經過任何處理，不能滿足新環(huán)保法規(guī)的要求。為了適應新標準，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行處理，甚至現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)的責任，也是必須履行的義務。因此，根據涂裝廢氣的特點，制定合理、經濟的處理方案顯得尤為迫切和重要。本文對涂裝廢氣處理技術的應用進行了探討。

 

1.廢氣處理方法

 

汽車涂裝過程中，大量的有機溶劑(VOCs)會揮發(fā)出涂裝室、烘干室和烘干室，嚴重危害人體健康和生態(tài)環(huán)境，必須經過處理后才能排放。廢氣中揮發(fā)性有機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)性有機化合物轉化為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

 

大多數揮發(fā)性有機化合物是易燃的，可以通過熱燃燒或催化燃燒進行處理。燃燒法的優(yōu)點是:VOCs凈化效率高，有機廢氣無需預處理，可靠性高。但其缺點是: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，需要設置熱回收裝置；單個設備的燃燒室風量有限，不僅成本高，而且占地面積大。

 

對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，風量大(一般濃度<300ms/m3，溫度<30℃，風量>10萬Nm‰)，因此采用燃燒處理方式既不經濟，也不合理。

 

1.2回收法

 

回收法中，吸收法適用于處理無機氣態(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；根據涂裝室廢氣濃度低、溫度低、風量大的特點，吸附法更適合處理。

 

采用吸附法處理廢氣的優(yōu)點是:對低濃度、大風量的有機廢氣凈化效率高，運行成本低，操作簡單。缺點是:需要廢氣的溫度和濕度，特殊情況下需要對廢氣進行預處理；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

 

吸附處理技術的核心是吸附劑的性能。高性能吸附劑應具有孔道均勻、吸附容量大、疏水性好、易于蓄熱的特點。目前，在工業(yè)應用中，有機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，適用于大多數揮發(fā)性有機化合物的吸附和凈化。但當廢氣濕度高于60%時，其吸附效果會大大降低。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，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，蓄熱過程復雜，不適用。

 

與活性炭相比，沸石吸附劑的特點是:不燃；耐1000℃，可高溫熱風蓄熱；具有很強的疏水性，當廢氣濕度RH<90%，表現出很好的VOCs吸附效果。

 

2.2吸附過程

 

根據裝置中吸附劑的工作狀態(tài)，吸附工藝設備可分為固定床、移動床、流化床和轉輪式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。轉輪主體是表面覆蓋吸附劑的轉輪，分為吸附區(qū)、蓄熱區(qū)和冷卻區(qū)三個區(qū)域。有機廢氣由鼓風機送至吸附區(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備進行處理，而吸附劑蓄熱后轉移到冷卻區(qū)進行冷卻，便于下一步再次進入吸附區(qū)對VOC組分進行有效吸附。隨著轉輪的旋轉，吸附劑被周期性地吸附、解吸和冷卻，有機廢氣被凈化f3I。因此，旋轉吸附工藝可以凈化有機廢氣，實現在線蓄熱，設備簡單，易于維護，吸附劑損失很小。

 

綜上所述，對于涂裝車間涂裝室的有機廢氣，采用分子篩沸石吸附劑的旋轉吸附工藝是適用的。

 

3.涂裝廢氣處理方案及應用

 

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高于排放標準，必須經過處理后才允許排放。因此，針對沸石轉輪吸附工藝在涂裝廢氣處理中的應用，進行了詳細的方案設計。

 

根據廢氣參數，處理方案選擇美國進口品牌沸石吸附轉輪產品(規(guī)格4200)，濃度比為14: 1。濃縮后的廢氣由三室實時操作系統(tǒng)廢氣燃燒設備處理。

 

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

 

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

 

(2)廢氣進入轉輪前經過三級過濾，減少對沸石轉輪的污染。

 

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

 

(4)在4)RTO設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，該車間已正常生產一年多。經實際驗證，清漆廢氣經吸附輪處理后，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RTO設備處理后濃度可降至28mg/m3，完全符合環(huán)保要求。

 

4.結束語

 

隨著環(huán)境問題的日益嚴重，企業(yè)和個人有責任和義務積極努力改善環(huán)境，實現經濟和社會的健康可持續(xù)發(fā)展。采用該方案處理涂裝車間廢氣后，設備運行可靠，VOCs總排放量可減少80噸/年，具有重要的社會意義。