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,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,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,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)。當設備使用一段時間後(hòu),活性炭快達到飽和時停止吸附操作,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,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(yàng)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,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,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,可維持自燃,加熱時間大約1小時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)設定的參數時電加熱裝置自動停止;當加熱室的溫度低于設定數值時,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,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,模拟閥關閉;當催化燃燒室的溫度超過(guò)設定數值時,旁通閥打開(kāi);當催化燃燒室的溫度低于設定數值時,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,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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