汽車4S店烤漆房廢氣治理設(shè)備的設(shè)計與應(yīng)用*

陳 偉，王文威，喻昆侖，仝 猛

(長安大學(xué)工程機械學(xué)院，陜西西安 710064)

0 引言

當(dāng)汽車在4S店維修時，往往需要對汽車進行烤漆作業(yè)，因此汽車4S店的烤漆房在進行烤漆作業(yè)時會產(chǎn)生大量的具有強烈刺激性氣味的有機廢氣。這些廢氣中含有大量的苯、甲苯、二甲苯等芳香烴、漆液以及粉塵等有害物質(zhì)［1］。這些有機廢氣屬于VOCs，是熔點低于室溫而沸點在50～260℃之間的揮發(fā)性有機化合物的總稱［2］。VOCs一旦未經(jīng)治理直接排入環(huán)境中，極易形成PM2．5和光化學(xué)煙霧污染，加重霧霾現(xiàn)象，危害人體健康。2013年5月，環(huán)保部下發(fā)《揮發(fā)性有機物(VOCs)污染防治技術(shù)政策》，要求加大力度對VOCs進行治理，所以對VOCs的治理刻不容緩。目前對VOCs的治理方法主要有:吸收法，吸附法，生物凈化法，催化燃燒法，離子凈化法和電暈法等［3］。汽車4S店烤漆房現(xiàn)多采用活性炭吸附法或者水洗式處理，活性炭吸附法處理的缺點是吸附效率受吸附劑的性能、廢氣中有機物的含量及其波動情況影響很大［4］;水洗式處理的缺點是效果不徹底，一些有害物質(zhì)仍然能排放到環(huán)境中污染環(huán)境［5］，所以二者處理效果并不十分理想。針對上述問題和目前治理設(shè)備存在的弊端，本文探索設(shè)計一種新型高效的設(shè)備用于汽車烤漆房廢氣治理。

1 廢氣治理設(shè)備的設(shè)計

為了解決汽車4S店烤漆房廢氣的污染問題，采用吸收法來濾除廢氣。吸收法是治理廢氣污染的一種重要方法，吸收法的關(guān)鍵在于選擇合適的吸收劑［6－7］。而汽車4S店有大量的廢機油未被得到合理利用，如果選擇廢機油作為吸收劑來凈化廢氣，以廢治廢［8］，這樣既解決了廢氣污染問題，又解決了如何合理處理廢機油的問題。

1．1 治理原理

化學(xué)上有種原理叫做相似相溶原理，“相似”是指溶質(zhì)與溶劑在結(jié)構(gòu)上相似;“相溶”是指溶質(zhì)與溶劑彼此互溶［9］。汽車4S店烤漆房廢氣中含有大量的苯、甲苯、二甲苯等芳香烴、漆液以及粉塵等有害物質(zhì)，屬于有機廢氣，因為有機廢氣與廢機油化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)相似相溶原理，故其能很好地溶于廢機油［9］。

為了驗證這個結(jié)論進行了廢氣吸收實驗，如圖1所示。實驗是在一個密封的玻璃容器內(nèi)進行的，在容器內(nèi)左側(cè)放入一個盛放有223 g廢機油的開口瓶子，在容器內(nèi)右側(cè)放入一個盛有303 g油漆的開口瓶子。油漆會慢慢揮發(fā)，其揮發(fā)出的主要成分與烤漆房排出的廢氣成分基本相同。在容器內(nèi)，油漆揮發(fā)的成分會被廢機油吸收。

每隔12 h測一次廢機油與油漆的重量，共測了10組數(shù)據(jù)，第10次測得廢機油的重量為234 g，油漆的重量為272 g。在matlab軟件中將這10組數(shù)據(jù)用平滑的曲線連接起來，如圖2所示。通過圖2可以看出廢機油重量在隨著時間增加，油漆重量在隨著時間減少，這表明廢氣能溶于廢機油。

圖1 廢機油與油漆實驗

圖2 廢機油與油漆重量隨時間變化曲線

1．2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

以西安奧通汽車銷售服務(wù)有限公司4S店的烤漆房為實驗對象，設(shè)計了一套適用于小型烤漆房進行廢氣治理的設(shè)備。如圖3、圖4所示。

圖3 設(shè)備立體結(jié)構(gòu)

圖4 設(shè)備正視圖

本套設(shè)備主要由廢機油、鐵篩網(wǎng)、框架、廢鐵屑、夾扣噴嘴、連接管、鍍鋅鐵皮、油箱、油泵等組成。其具體連接方式為:油箱中盛放約200 mm高的廢機油，油泵與框架都放入油箱中，油泵從油箱中抽取廢機油經(jīng)過連接管到達(dá)噴油管，最后從噴油管上的夾扣噴嘴流出，這樣便構(gòu)成一個油路通道。在框架內(nèi)從鐵篩網(wǎng)和噴油嘴這段區(qū)域填滿廢鐵屑作填料，填料的高度不低于800 mm［8］，這段區(qū)域框架四周用鍍鋅鐵皮密封。當(dāng)油泵從油箱中抽取廢機油時，廢機油就會沿著前面所述的油路通道上升至噴油嘴，然后通過40個夾扣噴嘴噴射而出，當(dāng)廢機油噴到廢鐵屑上時就會沿著廢鐵屑之間的縫隙向周圍流淌。由于夾扣噴嘴較多，每個夾扣噴嘴對應(yīng)一塊廢鐵屑區(qū)域，因此幾乎所有廢鐵屑間的縫隙中都會滲流廢機油。接著廢機油會向下流淌，流經(jīng)鐵篩網(wǎng)，最后流回油箱，進行循環(huán)，這樣本套設(shè)備的廢機油循環(huán)噴淋系統(tǒng)就構(gòu)成了。

1．3 具體應(yīng)用

如圖5、圖6所示，當(dāng)使用本套設(shè)備時，先將設(shè)備放入汽車烤漆房的排氣箱中，使框架的上部端口與排氣箱上面的排氣管相連接，連接部位用多層海綿膠密封，這樣本套設(shè)備就與烤漆房連接完成。當(dāng)汽車烤漆房進行噴涂作業(yè)時，送風(fēng)機不斷地將新鮮空氣通過烤漆房進氣管送進汽車烤漆房內(nèi)的上部空間。隨著新鮮空氣的不斷進入，這些新鮮空氣會壓迫烤漆房內(nèi)的廢氣從其下部排氣道進入排氣箱中。接著，進入排氣箱中的廢氣就會經(jīng)過本套設(shè)備進入排氣管。當(dāng)廢氣經(jīng)過本套設(shè)備時，只能經(jīng)廢鐵屑縫隙才能進入排氣管，這樣就會接觸到廢機油，從而被廢機油吸收，最后排出的氣體是得到凈化后的氣體。

圖5 烤漆房

圖6 設(shè)備安裝在烤漆房排氣箱中

2 應(yīng)用效果分析

在將本套設(shè)備安放到汽車烤漆房排氣箱之前，連續(xù)3 d測量烤漆房排出廢氣中主要成分的含量，將本設(shè)備安放到汽車烤漆房排氣箱之后，再次連續(xù)3 d測量烤漆房排出廢氣中主要成分的含量，結(jié)果如表1所列。

表1 使用設(shè)備前后廢氣中主要成分含量對比

由于《涂裝工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》還未制定完成，目前仍參照GB16297－1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的最高排放濃度:苯＜17 mg/m3，甲苯＜60 mg/m3，二甲苯＜90 mg/m3［10］，表 1 表明經(jīng)過本套設(shè)備凈化后排放的廢氣中的苯、甲苯、二甲苯含量均低于國家GB16297－1996規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

本套設(shè)備使用了廢機油、廢鐵屑，既實現(xiàn)了治理廢氣的功能，又實現(xiàn)了廢物的二次利用，變廢為寶。而且本套設(shè)備還有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，占地面積小，維護方便等優(yōu)點。最終排放至大氣中的廢氣符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有效地降低了廢氣對環(huán)境和人體健康的危害，因此本套設(shè)備適合對汽車4S店的烤漆房進行推廣應(yīng)用。

在短期內(nèi)使用，廢機油對廢氣的吸收率變化不大;在長期使用時，廢機油對廢氣吸收率會隨著時間逐步下降，當(dāng)廢機油對廢氣的吸收率下降到一定值時需要對廢機油進行更換。多長時間需要對廢機油進行更換一次，目前還有待進一步觀察研究。

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