汽車涂裝生產線廢氣的組成及處理方法

 

1.涂裝車間廢氣成分:

 

噴漆車間排出的廢氣主要是涂裝中所含的有機溶劑和噴涂干燥時涂膜的分解產物，統稱為揮發性有機化合物(VOCs)，其成分主要包括甲苯和二甲苯。這些成分對人的健康和生活環境有害，有一種臭味。長期吸入低濃度有機廢氣，會引起咳嗽、胸悶、哮喘甚至肺氣腫等慢性呼吸道疾病，是目前公認的強致癌物。

 

根據汽車涂裝生產工藝，涂裝廢氣主要來自噴涂和干燥過程。排放的污染物主要是噴漆過程中產生的漆霧和有機溶劑，以及干燥揮發過程中產生的有機溶劑。漆霧主要來源于空氣噴涂作業中溶劑漆的散落部分，其成分與所用涂裝一致。有機溶劑主要來源于涂料使用過程中的溶劑和稀釋劑，多為揮發性排放物，主要污染物為二甲苯、苯、甲苯等。因此，涂裝過程中排放的有害廢氣主要來源于噴漆室、晾干室、烘干室。

 

2.汽車涂裝生產線廢氣處理方法:

 

2.1干燥過程有機廢氣處理方案

 

電泳、中涂、面涂干燥室排出的氣體屬于高溫高濃度廢氣，適合燃燒。目前，干燥過程中常用的廢氣處理措施包括再生熱氧化技術、再生催化燃燒技術和TNV回收熱燃燒系統。

 

2.1.1再生熱氧化技術

 

蓄熱式熱氧化器是一種處理中低濃度揮發性有機廢氣的節能環保裝置。適用于***風量、低濃度，有機廢氣濃度在100 ppm ~ 20000 ppm之間。其運行成本低，當有機廢氣濃度在450PPM以上時，RTO裝置不需要添加輔助燃料；凈化率高，兩床RTO凈化率可達98%以上，三床RTO凈化率可達99%以上，不產生NOX等二次污染；全自動控制，操作簡單；安全性高。

 

蓄熱式熱氧化器采用熱氧化法處理中低濃度有機廢氣，采用陶瓷蓄熱床換熱器回收熱量。它由陶瓷蓄熱床、自動控制閥、燃燒室和控制系統組成。其主要***征是:再生床底部的自動控制閥分別與進氣歧管和排氣歧管連接；再生床通過換向閥換向，儲存從燃燒室出來的高溫氣體的熱量，預熱進入再生床的有機廢氣；蓄熱床采用陶瓷蓄熱材料吸收和釋放熱量；預熱到一定溫度(≥760℃)的有機廢氣在燃燒室中燃燒，產生二氧化碳和水進行凈化。典型的雙床實時操作系統主要結構包括一個燃燒室、兩個陶瓷填充床和四個開關閥(見下圖)。該裝置中的蓄熱式陶瓷填充床換熱器可以很***程度上回收熱能，熱回收率***于95%；有機廢氣用很少或不用燃料處理。

 

***點:處理***流量、低濃度的有機廢氣，運行成本非常低。

 

缺點:一次性投資高，燃燒溫度高，不適合處理高濃度有機廢氣，運動部件多，維護工作量***。

 

2.1.2再生催化燃燒技術

 

再生催化燃燒裝置(RCO)直接應用于中高濃度(1000 mg/m3-10000 mg/m3)有機廢氣的凈化。RCO處理技術***別適用于對熱回收率要求較高的場合，也適用于同一條生產線上的不同產品導致廢氣成分經常變化或廢氣濃度波動較***的場合。***別適用于需要熱能回收的企業廢氣處理或烘干線，烘干線可以利用能量回收，從而達到節能的目的。

 

再生催化燃燒處理技術是典型的氣固反應，其本質是活性氧深度氧化。在催化氧化過程中，催化劑表面的吸附使反應物分子在催化劑表面富集，催化劑的活化能降低加速了氧化反應，提高了氧化反應速率。有機物在***定催化劑的作用下，在低起燃溫度(250~300℃)下進行無焰氧化燃燒，氧化分解為CO2和水。并放出***量熱能。

 

RCO裝置主要由爐體、催化再生器、燃燒系統、自動控制系統、自動閥等系統組成。在工業生產過程中，排出的有機尾氣通過引風機進入設備的回轉閥，入口氣體和出口氣體被回轉閥完全分離。氣體經陶瓷材料層1預熱后，發生蓄熱換熱，其溫度幾乎達到催化氧化催化層設定的溫度，此時部分污染物被氧化分解；廢氣通過加熱區繼續升溫(可采用電加熱或天然氣加熱)，并保持在設定溫度；它進入催化層完成催化氧化反應，即反應產生CO2和H2O，釋放***量熱量達到預期的處理效果。催化氧化后的氣體進入陶瓷材料層2，回收熱能后通過回轉閥排入***氣。凈化后的排氣溫度僅略高于廢氣處理前。系統連續運行，自動切換。通過轉輪閥的操作，所有陶瓷填充層完成加熱、冷卻和凈化的循環步驟，熱量可以回收。

 

***點:工藝流程簡單，設備緊湊，運行可靠；凈化效率高，一般達到98%以上；與RTO相比，燃燒溫度低；一次性投資少，運行成本低，熱回收效率一般可達85%以上；整個過程無廢水產生，凈化過程無NOX等二次污染產生；RCO凈化設備可與干燥室配合使用，凈化后的氣體可直接回用于干燥室，達到節能減排的目的；

 

缺點:催化燃燒裝置僅適用于處理含有低沸點有機成分和低灰分的有機廢氣，不適用于處理含有油煙等粘性物質的廢氣，催化劑應中毒；處理后的有機廢氣濃度低于20%。

 

2.2噴漆室和烘干室有機廢氣處理方案

 

噴漆室和烘干室排放的氣體為常溫下的低濃度***流量廢氣，污染物主要成分為芳香烴、醇醚和酯類有機溶劑。目前***外比較成熟的方法有:一是濃縮有機廢氣，減少待處理的有機廢氣總量；***先，采用吸附法(活性炭或沸石作為吸附劑)吸附低濃度常溫涂裝廢氣，并用高溫氣體脫附；然后，通過催化燃燒或再生熱燃燒處理濃縮廢氣。

 

2.2.1活性炭吸附-脫附凈化裝置

 

采用蜂窩活性炭作為吸附劑，結合吸附凈化、脫附再生、VOCs濃縮和催化燃燒的原理，將***風量、低濃度的有機廢氣用蜂窩活性炭吸附，達到凈化空氣的目的。活性炭吸附飽和時，用熱空氣脫附再生活性炭，脫附的濃縮有機物送入催化燃燒床催化燃燒，有機物被氧化成無害的CO2和H2O。燃燒后，熱廢氣通過換熱器加熱冷空氣，換熱后的冷卻氣體部分排出，另一部分用于蜂窩活性炭的脫附和再生，達到余熱利用和節能的目的。整套設備由預過濾器、吸附床、催化燃燒床、阻燃劑、相關風機、閥門等組成。

 

活性炭吸附-脫附凈化裝置是根據吸附和催化燃燒兩個基本原理設計的，采用兩個氣路連續工作，一個催化燃燒室和兩個吸附床交替使用。***先用活性炭吸附有機廢氣，達到飽和時停止吸附，然后用熱氣流將有機物從活性炭上脫附出來，使活性炭再生；脫附出來的有機物經過濃縮(濃度比原來高幾倍)，送到催化燃燒室催化燃燒成二氧化碳和水蒸氣排出。當有機廢氣濃度達到2000PPm以上時，有機廢氣可以在催化床內保持自燃，無需外部加熱。燃燒后的尾氣一部分排入***氣，***部分送到吸附床進行活性炭再生。這樣可以滿足燃燒和吸附所需的熱能，達到節能的目的。再生后的可以進入下一次吸附；在脫附中，凈化操作可以通過另一個吸附床進行，該吸附床適用于連續操作和間歇操作。

 

技術性能及***點:性能穩定，結構簡單，安全可靠，節能省力，無二次污染。該設備占地面積小，重量輕。非常適合***風量。吸附有機廢氣的活性炭床被催化燃燒后的廢氣脫附再生，脫附后的氣體送入催化燃燒室凈化，無需外加能源，節能效果顯著。缺點是活性炭使用壽命短，運行成本高。

 

2.2.2沸石轉輪吸附-脫附凈化裝置

 

沸石的主要成分是:硅和鋁，具有吸附能力，可以作為吸附劑；沸石轉輪利用沸石對有機污染物的吸附和脫附能力，將低濃度、***風量的VOC廢氣通過沸石轉輪濃縮轉化為小風量、高濃度的氣體，可以降低后端***終處理設備的運行成本。其裝置***點適用于處理***流量、低濃度、多種有機成分的廢氣。缺點是前期投入高。

 

沸石轉輪吸附凈化裝置是一種可以連續進行吸附和脫附操作的氣體凈化裝置。沸石轉輪兩側通過***殊的密封裝置分為三個區域:吸附區、脫附(再生)區和冷卻區。該系統的工作過程如下:沸石轉輪低速連續轉輪，通過吸附區、脫附(再生)區和冷卻區循環；當低濃度、***風量的廢氣連續通過轉輪的吸附區時，廢氣中的VOC被轉輪的沸石吸附，吸附凈化后的氣體直接排出；轉輪吸附的有機溶劑隨著轉輪的轉動被送到脫附(再生)區，然后以小風量熱空氣連續通過脫附區。吸附在轉輪上的VOCs在脫附區被熱量脫附實現再生，VOC廢氣隨熱空氣排出；轉輪轉到冷卻區冷卻降溫后，可以再次吸附。隨著轉輪的不斷轉動，進行吸附、脫附和冷卻循環，保證廢氣處理的連續穩定運行。

 

沸石轉輪裝置本質上是一個濃縮器，轉輪處理后的含有機溶劑廢氣分為兩部分:可直接排放的潔凈空氣和含高濃度有機溶劑的再生空氣。可以直接排出的潔凈空氣可以進入涂裝空調通風系統進行回收利用；高濃度揮發性有機化合物氣體的濃度約為揮發性有機化合物進入系統前的10倍。濃縮氣體由TNV回收熱燃燒系統(或其他設備)高溫燃燒，燃燒產生的熱量由干燥室和沸石轉輪脫附供熱，充分利用達到節能減排的效果。

 

技術性能及***點:結構簡單，維護方便，使用壽命長；吸收和脫附效率高，將原來高風量、低濃度的VOCs廢氣轉化為低風量、高濃度的廢氣，降低后端***終處理設備的成本；沸石轉輪吸附VOCs造成的壓降極低，可***幅降低功耗；整個系統采用預裝模塊化設計，空間要求小，提供連續無人操作模式；轉輪濃縮后的廢氣可以達到排放標準；吸附劑采用不燃性疏水沸石，使用更安全；缺點是一次性投入高。