汽車項(xiàng)目涂裝廢氣處理技術(shù)

 

隨著環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格，人們對(duì)于汽車生產(chǎn)過(guò)程中的廢氣處理要求也是越來(lái)越嚴(yán)格。對(duì)于汽車項(xiàng)目而言，涂裝車間是產(chǎn)生廢氣的主要部門，選擇合適的處理技術(shù)和設(shè)備，不僅要滿足環(huán)境保護(hù)的相關(guān)法規(guī)要求，而且要經(jīng)濟(jì)適用，這是項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中面臨的重要課題。

 

1 生產(chǎn)廢氣處理方式綜述

 

生產(chǎn)綱***為年產(chǎn)5 000輛以上的汽車項(xiàng)目中，涂裝車間一般含陰極電泳底漆和中涂、面漆、彩條漆及罩光漆噴涂工藝，涂裝工序在噴涂和烘干過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的有機(jī)廢氣，這些有機(jī)廢氣中成分復(fù)雜，主要含有二甲苯等芳香烴和其他非甲烷總烴，另外還含有醇、酯類有機(jī)物質(zhì)。

 

有機(jī)廢氣的處理技術(shù)可分為分解技術(shù)和吸附技術(shù)兩***類，其中分解技術(shù)主要指燃燒技術(shù)、催化氧化技術(shù)、生物降解技術(shù)以及低溫等離子技術(shù)等。通常情況下單***使用一種處理方法難以達(dá)到凈化要求，實(shí)際工程中往往采用兩種或多種技術(shù)組合才能達(dá)到較***的處理效果。

 

2 廢氣處理技術(shù)的分析比較

 

2.1 噴漆廢氣處理

 

噴漆廢氣通常排風(fēng)風(fēng)量***而且其中的有機(jī)廢氣濃度低，一般不易于直接處理，需要先將廢氣濃縮，然后再進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后排放。

 

目前的廢氣處理技術(shù)中，采用比較多的方式有“活性炭吸附+催化燃燒”和“沸石轉(zhuǎn)輪吸附+RTO”。

 

2.1.1 活性炭吸附+催化燃燒

 

“活性炭吸附+催化燃燒”處理技術(shù)是指前端采用活性炭吸附濃縮，后端采用催化燃燒處理的方法。活性炭吸附濃縮一般采用吸附性能***、氣流阻力小的蜂窩結(jié)構(gòu)活性炭作為吸附介質(zhì)，噴漆室排出的噴漆廢氣通過(guò)活性炭吸附床與活性炭充分接觸吸附、凈化，然后經(jīng)小風(fēng)量熱氣流進(jìn)行脫附后，活性炭獲得再生，同時(shí)生成小風(fēng)量、高濃度的有機(jī)廢氣。高濃度的有機(jī)廢氣進(jìn)入后端，通過(guò)催化燃燒法進(jìn)行處理。

 

催化燃燒法是通過(guò)使用催化劑，在一定的溫度條件下，通過(guò)催化劑的作用將有機(jī)成分氧化分解成CO2和H2O，并釋放出熱量的過(guò)程。催化燃燒爐由預(yù)熱段、加熱段和催化床組成，廢氣進(jìn)入催化燃燒爐，預(yù)熱到反應(yīng)溫度，然后通過(guò)催化床進(jìn)行催化分解，***終生成CO2和H2O，催化后的熱氣體與冷的廢氣進(jìn)行換熱降溫后經(jīng)過(guò)排氣筒達(dá)標(biāo)排放。

 

***點(diǎn)：設(shè)備投資較少，以處理10萬(wàn)m3廢氣計(jì)算，設(shè)備投資約需200萬(wàn)元。

 

缺點(diǎn)：活性炭和催化劑使用壽命較短，一般兩年即需更換。運(yùn)行過(guò)程中需要風(fēng)機(jī)供電和催化處理部分電加熱預(yù)熱及維持運(yùn)行，考慮更換材料費(fèi)用，綜合運(yùn)行成本相對(duì)較高，每天約需1 000元（每10萬(wàn)m3廢氣）。

 

2.1.2 沸石轉(zhuǎn)輪吸附+RTO

 

沸石分子篩轉(zhuǎn)輪吸附濃縮+催化燃燒RTO廢氣處理系統(tǒng)是通過(guò)“吸附→脫附→濃縮”的連續(xù)變溫過(guò)程，將低濃度、***風(fēng)量有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化成高濃度、小流量的濃縮氣體，從而便于后續(xù)的處理。

 

沸石分子篩轉(zhuǎn)輪采用沸石作為吸附介質(zhì)，吸附、脫附效果***，濃縮比***，適合處理成分復(fù)雜的有機(jī)廢氣。鑒于沸石成分的穩(wěn)定性，相對(duì)而言***點(diǎn)很突出，比如不易燃燒（活性炭在高溫下容易燃燒），消防***性更***；比如吸附老化進(jìn)程時(shí)間長(zhǎng)（活性炭老化失效時(shí)間較短，要求更新的頻率較高），因此可連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間較長(zhǎng)，且脫附后剩余濃度比較穩(wěn)定，更利于生產(chǎn)運(yùn)行和控制。沸石分子篩轉(zhuǎn)輪吸附的結(jié)構(gòu)包括處理區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)，工作時(shí)，隨著吸附轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，形成一個(gè)連續(xù)吸附、脫附的循環(huán)工作過(guò)程。含揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的廢氣先通過(guò)過(guò)濾裝置，過(guò)濾掉廢氣中漆霧顆粒和水分，送到沸石轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)被轉(zhuǎn)輪中的吸附劑所吸附，凈化后氣體從轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)排出。吸附于沸石轉(zhuǎn)輪中的VOC在脫附區(qū)（也是再生區(qū)）經(jīng)小風(fēng)量熱氣流進(jìn)行脫附后，沸石吸附介質(zhì)獲得再生，同時(shí)生成小風(fēng)量、高濃度的有機(jī)廢氣，送到后端RTO 中進(jìn)行熱分解處理。

 

RTO即蓄熱式熱氧化器，在燃燒室內(nèi)將有機(jī)廢氣加熱至一定溫度（≥760 ℃），使廢氣中的有機(jī)物分解成CO2和H2O，達(dá)標(biāo)高空排放；通過(guò)陶瓷蓄熱體將有機(jī)廢氣氧化分解產(chǎn)生的高溫氣體中的能量進(jìn)行熱交換回收，再通過(guò)熱交換將新鮮的有機(jī)廢氣進(jìn)行加熱分解，實(shí)現(xiàn)熱量循環(huán)利用，這樣就可以減少甚至不使用額外的燃?xì)饣蛉剂蟻?lái)為廢氣分解提供熱量，實(shí)現(xiàn)能量節(jié)約、循環(huán)利用的目的。陶瓷蓄熱體熱回收效率可高達(dá)95%以上，在所處理的有機(jī)物濃度足夠高時(shí)，回收氧化產(chǎn)生的氣體余熱可以維持燃燒室的溫度，就可以消耗少量甚至不需消耗額外的燃料，實(shí)現(xiàn)環(huán)保和節(jié)能的雙重目標(biāo)。

 

***點(diǎn)：沸石介質(zhì)為無(wú)機(jī)氧化物，不燃，***性高；設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用低，效率高、***性***；過(guò)濾材料使用壽命較長(zhǎng)，一般可使用10年左右。運(yùn)行過(guò)程中需要風(fēng)機(jī)供電和天然氣預(yù)熱及維持運(yùn)行，運(yùn)行費(fèi)用每天不到100元（每10萬(wàn)m3廢氣）。

 

缺點(diǎn)：設(shè)備投資較***，以處理10萬(wàn)m3廢氣計(jì)算，設(shè)備投資約需600萬(wàn)元。

 

2.2 烘干廢氣處理

 

烘干廢氣有風(fēng)量小、有機(jī)廢氣濃度高的***點(diǎn)，一般可以直接處理，選擇采用TAR（廢氣焚燒爐）或RTO即蓄熱式熱氧化器進(jìn)行處理。

 

2.2.1 TAR（廢氣焚燒爐）

 

TAR即廢氣焚燒爐，是將廢氣的加熱與高溫氧化分解組合為一體的設(shè)備。烘干室有機(jī)廢氣從烘干室排除來(lái)后經(jīng)過(guò)熱交換進(jìn)行預(yù)熱，升溫到350 ~ 420 ℃，經(jīng)過(guò)混合通道進(jìn)入到烘干設(shè)備加熱單元的燃燒器火焰區(qū)，在650 ~ 760 ℃溫度的火焰作用下，廢氣中有機(jī)成分分解為CO2和H2O，與燃燒煙氣混合，然后通過(guò)一系列熱交換器進(jìn)行熱交換，對(duì)煙氣進(jìn)行降溫，同時(shí)將熱量用來(lái)加熱烘干設(shè)備的熱空氣；換熱后的煙氣混合物達(dá)標(biāo)高空排放。

 

一般情況下，烘干設(shè)備設(shè)置1臺(tái)TAR作為加熱單元，再設(shè)置多臺(tái)三元體進(jìn)行換熱，給烘干設(shè)備供熱；另外設(shè)置1臺(tái)新風(fēng)換熱器，為烘干設(shè)備進(jìn)出口端部的風(fēng)幕提供熱量。

 

2.2.2 RTO（蓄熱式熱氧化器）

 

RTO即蓄熱式熱氧化器，上文已述。

 

2.2.3 TAR與RTO比較

 

1）流程

 

RTO系統(tǒng)是幾個(gè)烘爐廢氣集中送至蓄熱式RTO焚燒爐焚燒，直接排空，廢氣排空溫度較高。烘干室供熱由四元體單***提供。

 

TAR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常是單***供熱，每臺(tái)烘干室單***設(shè)置加熱單元和換熱單元，有機(jī)廢氣通過(guò)燃燒器火焰區(qū)直接焚燒后產(chǎn)生熱量，燃?xì)饣鹧嫘纬傻臒崃炕旌虾笾苯油ㄟ^(guò)換熱單元給設(shè)備提供熱量。汽車涂裝中的烘干室通常采用三元體換熱作為換熱熱備。

 

2）成本

 

單臺(tái)RTO要比TAR設(shè)備投資成本高，但RTO運(yùn)行過(guò)程消耗的燃?xì)庖萒AR低很多，TAR因?yàn)橐獫M足烘干爐加熱需要，需要不間斷地消耗天然氣。

 

3）適用性

 

電泳烘干基本可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，采用TAR系統(tǒng)，造價(jià)低，運(yùn)行過(guò)程中更加節(jié)能，適合單個(gè)烘干爐使用，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢氣處理與加熱功能。

 

噴漆烘干基本上為間歇式生產(chǎn)

 

設(shè)備分布較為分散，單個(gè)烘干爐廢氣排量較少，采用RTO系統(tǒng)僅用于處理廢氣，可以幾個(gè)烘干爐共用1套設(shè)備，既可減少設(shè)備投資，也可減少運(yùn)行成本。

 

3 結(jié)語(yǔ)

 

為滿足相關(guān)環(huán)保排放要求，結(jié)合汽車生產(chǎn)工藝***點(diǎn)，一般采取如下廢氣處理措施：

 

1）底漆采用陰極電泳工藝，車身在水性溶液中通過(guò)電流作用完成底漆涂覆工作。電泳槽液中有機(jī)溶劑含量很低，但通常會(huì)將親水性的有機(jī)溶劑（中、高沸點(diǎn)的酯和醇系溶劑）加入槽液添加劑的配方中，這樣在使用過(guò)程中可以提高涂料的水溶性并且增加電泳槽液的分散穩(wěn)定性，含量一般不超過(guò)2% ~ 3%。生產(chǎn)過(guò)程中隨著槽液揮發(fā)，會(huì)有少量有機(jī)廢氣排出，因含量較低，一般不作***殊處理，通過(guò)電泳槽上排氣風(fēng)機(jī)、排氣筒高出車間屋面排到***氣。

 

2）車身涂裝中涂采用水性涂料，水性漆噴漆廢氣VOC含量較低，采用***風(fēng)量稀釋后通過(guò)排氣筒高空排放；面漆和清漆采用溶劑型雙組分涂料，噴漆廢氣中VOC含量相對(duì)較高，采用“漆霧過(guò)濾+除濕+吸附+催化燃燒”方式處理達(dá)標(biāo)后，高空排放。

 

3）電泳烘干室產(chǎn)生的有機(jī)廢氣采用TAR廢氣焚

 

燒爐直接燃燒法進(jìn)行處理。

 

4）中涂、面漆、彩條漆及罩光漆噴漆烘干室廢氣采用RTO進(jìn)行處理后達(dá)標(biāo)排放。