涂裝噴漆室 VOC 廢氣治理措施解析

蘇明

(三菱重工叉車(大連)有限公司，遼寧 大連 116630)

1 涂裝噴漆室 VOC 廢氣治理技術(shù)

在涂裝噴漆室中進(jìn)行VOC 廢氣治理技術(shù)處理，主要可以通過(guò)濃縮+焚燒技術(shù)、沸石濃縮轉(zhuǎn)輪、光催化氧化處理有機(jī)廢氣處理、廢氣焚燒處理系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)等及手段進(jìn)行處理，不同工藝手段有著不同的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)踐中，要根據(jù)實(shí)際狀況合理選擇。

1.1 活性炭吸附+催化燃燒法原理

在進(jìn)行漆霧過(guò)濾器處理中主要就是通過(guò)含有有機(jī)物質(zhì)的廢氣風(fēng)機(jī)進(jìn)行操作，利用活性炭的吸附層實(shí)現(xiàn)合理的控制，可以在活性炭的作用力影響之下將有機(jī)物截流，排出的氣體則不很有污染物。而活性炭在應(yīng)用一段時(shí)間后就會(huì)飽和，不會(huì)在吸附，在活性炭中的有機(jī)物則就會(huì)濃縮。利用催化凈化裝置對(duì)其進(jìn)行加熱處理，通內(nèi)部循環(huán)的方式進(jìn)行干預(yù)效果顯著。在熱氣的源頭溫度為有機(jī)物沸點(diǎn)時(shí)，則有機(jī)物則就會(huì)在活性炭中進(jìn)行脫附處理，在催化室中則就會(huì)將其催化分解，則就會(huì)將其分解形成CO2、H2O,在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中釋放能量，這些能量通過(guò)吸附床對(duì)其進(jìn)行處理，關(guān)閉加熱裝置。催化燃燒器中的有機(jī)廢氣就會(huì)燃燒，產(chǎn)生尾氣進(jìn)行循環(huán)處理，在將活性炭中有機(jī)物進(jìn)行內(nèi)部分離，通過(guò)催化室達(dá)到分解。再生活性炭，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行催化分解，處理效率為90%左右。

1.2 沸石濃縮轉(zhuǎn)輪+焚燒法原理

沸石濃縮轉(zhuǎn)輪與高溫焚燒方式是一種利用通沸石轉(zhuǎn)輪的技術(shù)數(shù)段將大風(fēng)量、低濃度的廢氣進(jìn)行處理，變?yōu)楦邼舛鹊惋L(fēng)量的氣體。通過(guò)小的焚燒爐進(jìn)行高濃度有機(jī)廢氣的焚燒性處理。而低溫狀況之下，則有機(jī)廢氣通過(guò)沸石轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行吸附處理，一些氣流會(huì)進(jìn)入冷卻區(qū)中，進(jìn)入到換熱器中，溫度在180 ～200℃時(shí)利用高溫氣體反向脫附有機(jī)物，其濃度高于原有模式25 倍左右。

溫度在700 ～800℃左右，在對(duì)其濃縮處理后裂解有機(jī)廢氣，產(chǎn)生CO2以及H2O，通過(guò)無(wú)害化的方式進(jìn)行排放處理。廢氣利用提升閥進(jìn)處理，通過(guò)燃燒室燃燒，此種模式的有機(jī)物處理的效率高達(dá)99%。

1.3 沸石濃縮轉(zhuǎn)輪

（1）吸附機(jī)理。沸石也就是分子篩，是一種硅鋁酸鹽多微孔的晶體，因?yàn)槠湮椒肿拥拇笮∫约靶螤罹哂幸欢ǖ牟町?，其局域篩分不同流體分子的作用。分子篩對(duì)于物質(zhì)產(chǎn)生的吸附主要就是一種物理吸附，在晶體孔穴中具有較強(qiáng)的極性以及庫(kù)倫場(chǎng)特征，可以對(duì)極性分析以及不飽和分子產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的吸附能力。其中分子篩則具有相對(duì)較為均勻的微孔結(jié)構(gòu)，其孔穴直徑的大小相對(duì)較為均勻，這些孔穴可以將一些直徑相對(duì)較小的分子在孔腔內(nèi)部中吸附，具有較為顯著的極性分子以及不飽和分子的有限吸附作用，可以將不同極性程度、飽和程度以及分子大小不同的分析進(jìn)行分離處理，具有較為顯著的篩分作用，其具有熱穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，有著較高的吸附能力，在實(shí)踐中應(yīng)用較為廣泛。

（2）工作原理。沸石轉(zhuǎn)輪的主要作用就是將VOC 氣體的大風(fēng)量通過(guò)處理濃縮在小風(fēng)量中，在小風(fēng)量中，通過(guò)焚燒爐可以將氣體進(jìn)行高效處理。吸附主要就是在吸附介質(zhì)以及活性物質(zhì)之上對(duì)其進(jìn)行富集化處理，通過(guò)高溫解吸的方式將VOC 排出。VOC 濃縮器轉(zhuǎn)輪是一種通過(guò)蜂窩狀的陶瓷纖維片材料構(gòu)成，通過(guò)分子篩作為主要的吸附介質(zhì)。整個(gè)濃縮系統(tǒng)呈現(xiàn)連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，可以分為處理區(qū)、解吸區(qū)域以及冷卻區(qū)三個(gè)區(qū)域范圍，不同區(qū)域之間呈現(xiàn)相互隔離的狀態(tài)。含有VOC 的氣體通過(guò)連續(xù)的高溫以及低流量的解吸氣體就會(huì)在反方向被吸收，在轉(zhuǎn)盤(pán)中被脫離處理，在熱氧化系統(tǒng)中對(duì)其進(jìn)行凈化處理。在轉(zhuǎn)輪中熱解析區(qū)域會(huì)被轉(zhuǎn)到冷卻區(qū)域，對(duì)其進(jìn)行冷卻處理。廢氣通過(guò)此區(qū)域進(jìn)行冷卻會(huì)去除吸熱換熱器中的熱能。在換熱器中冷卻氣會(huì)被TAR/RTO 等高溫裂解設(shè)備進(jìn)行處理，將其熱換為高溫解吸氣體。相對(duì)于氣體類型的吸附介質(zhì)來(lái)說(shuō)，沸石具有可燃性低的特征，因?yàn)榻馕臏囟容^高，應(yīng)用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，具有良好的耐化學(xué)性特征。

（3）沸石濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)。沸石濃縮系統(tǒng)在運(yùn)行中利用過(guò)濕度控制系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)以及濃縮器系統(tǒng)構(gòu)。溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)處理后進(jìn)入到濃縮器廢氣的溫濕度系統(tǒng)中，沸石溫度為40℃，相對(duì)濕度為75%之下的環(huán)境中，具有較為顯著的吸附效果顯著。廢氣通過(guò)過(guò)濾系統(tǒng)進(jìn)行處理，會(huì)造成濃縮設(shè)備堵塞等問(wèn)題，在一般狀況下，會(huì)通過(guò)四級(jí)過(guò)濾作為系統(tǒng)設(shè)置，在對(duì)溫濕度調(diào)節(jié)處理后，最后過(guò)濾則應(yīng)用F9 級(jí)，可以保障沸石轉(zhuǎn)輪的最佳應(yīng)用壽命。

沸石濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)，可以將大風(fēng)量變?yōu)樾★L(fēng)量，對(duì)其進(jìn)行清潔凈化處理，根據(jù)噴漆室的工藝以及涂料特征分析，將濃縮器的濃縮比例設(shè)計(jì)為25:1，效率高達(dá)90%。基于VOC 的可燃性特征，在保障其安全性的基礎(chǔ)之下，實(shí)現(xiàn)最大濃縮比的控制，可以節(jié)約天然氣的耗量。

1.4 光催化氧化處理有機(jī)廢氣處理

光催化氧化處理就是利用光催化劑銳鈦型二氧化鈦（TiO2）為主要原理進(jìn)行有機(jī)廢氣的處理。二氧化鈦（TiO2）是一種新型的光催化半導(dǎo)體材料，是世界上最先進(jìn)的空氣凈化技術(shù)手段。光催化劑是光催化過(guò)程的關(guān)鍵內(nèi)容，光催化劑的活性直接影響光催化效果，TiO2光催化活性是最高的，在運(yùn)行中并不會(huì)出現(xiàn)光腐蝕等問(wèn)題，沒(méi)有毒害物質(zhì)，是應(yīng)用較為廣泛的光催化劑。

在室溫下，通過(guò)253.7nm 的UV 紫外線光燈波長(zhǎng)之下，進(jìn)行光量子照射，二氧化鈦的顆粒上在催化劑價(jià)帶電子激發(fā)的影響之下就會(huì)形成自由電子，二氧化鈦則形成帶正的電子-空穴對(duì)。在空穴氧化、自由電子還原能力的影響下就會(huì)產(chǎn)生具有較強(qiáng)氧化能力的自由基，這些自由基可以改變廢氣中有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到凈化有機(jī)廢氣的目的，其也具有良好的除臭功能。

1.5 廢氣焚燒處理系統(tǒng)

廢氣焚燒處理系統(tǒng)可以綜合環(huán)保與供應(yīng)為基礎(chǔ)，合理設(shè)計(jì)TAR 以及RTO 系統(tǒng)，通過(guò)余熱回收裝置進(jìn)行處理，可以提升系統(tǒng)排煙溫度控制，節(jié)能水平與RTO 類似，具有良好的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性。

1.6 廢氣處理系統(tǒng)

TAR 設(shè)備主要就是對(duì)KPR 濃縮器VOC 氣體的脫附氧化處理，在氣體進(jìn)入燃燒腔之前，廢氣主要利用換熱器進(jìn)行預(yù)熱處理。而在燃燒腔中，通過(guò)燃燒器為其提供熱量，進(jìn)而保障其滿足需求。氧化主要是通過(guò)天然氣燃燒器加熱，達(dá)到760℃，維持1s，轉(zhuǎn)化有機(jī)物質(zhì)為無(wú)害氣體，并且進(jìn)行排放，在通過(guò)燃燒腔處理后，凈化氣體利用換熱器管道就會(huì)將剩余部分熱量傳遞給廢氣，凈化氣體主要利用換熱器加熱處理，利用濃縮器解吸控制。

2 噴漆室VOC 廢氣治理方案

汽車噴涂室常見(jiàn)的漆霧處理方式主要就是傳統(tǒng)的濕式文丘里噴涂以及干式、半干噴漆方式。因?yàn)楦墒揭约鞍敫蓢娖崾揖哂休^為顯著的節(jié)能效果，在各個(gè)廠家中應(yīng)用較為廣泛，在不同的噴漆室中，排放風(fēng)量、廢氣濃度以及顆粒物等均有一定的區(qū)域與差異。這些參數(shù)會(huì)直接影響廢氣處理方案與手段。

2.1 干式噴涂室廢氣處理方案

通過(guò)無(wú)中涂工藝手段，利用水性色漆以及雙組分溶劑清漆工藝進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)空氣循環(huán)利用，噴涂室排風(fēng)濃度要通過(guò)處理后進(jìn)行排放，在設(shè)計(jì)中要合理的應(yīng)用轉(zhuǎn)輪吸附濃度以及焚燒工藝。干式噴涂室廢氣顆粒排放小于0.1mg/m3,因此，要通過(guò)2 道過(guò)濾進(jìn)行處理則就可以有效地去除在廢氣中存在的顆粒物，可以保障顆粒物不會(huì)進(jìn)入轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)堵塞等問(wèn)題。

2.2 濕式噴漆室廢氣處理

在濕式噴涂室中廢氣顆粒物為3mg/m3,因此，要通過(guò)G4、F5、F7、F9 去除在廢氣中存在的顆粒物，避免進(jìn)入轉(zhuǎn)輪而造成堵塞等問(wèn)題。通過(guò)沸石轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)進(jìn)行處理，將部分高濃度的廢氣轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)輪入口，提升廢氣濃度，減少焚燒處理設(shè)備以及裝機(jī)容量，利用高溫焚燒處理將其轉(zhuǎn)化為潔凈氣體凈排放，在進(jìn)行脫附處理中通過(guò)冷卻進(jìn)行吸附區(qū)中進(jìn)行有機(jī)溶劑的吸附處理。

3 結(jié)語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，在工業(yè)生產(chǎn)中要加強(qiáng)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)督控制，減少污染物的產(chǎn)生量，對(duì)污染物排放末端進(jìn)行凈化處理，要減少污染物的排放控制，通過(guò)科學(xué)的方式加強(qiáng)對(duì)VOC 排放量的控制與管理，進(jìn)而在根本上提升整體的社會(huì)價(jià)值與效益。