汽車涂裝車間VOCs廢氣治理形勢與技術(shù)運(yùn)用

曹進(jìn)

摘要：在實(shí)際的發(fā)展過程中，工業(yè)產(chǎn)品制造業(yè)的能耗不僅是工業(yè)涂裝車間，也是最大的污染源之一。例如，在汽車制造業(yè)，涂裝車間的能耗占生產(chǎn)的70%，同時(shí)也產(chǎn)生了相當(dāng)數(shù)量的有機(jī)VOCs廢氣。因此，為了更好地改善環(huán)境污染，在今后的發(fā)展過程中，我們應(yīng)該更加注重運(yùn)用科學(xué)合理的手段對涂裝車間的有機(jī)VOCs廢氣進(jìn)行處理。

關(guān)鍵詞：涂裝車間;VOCs廢氣治理;技術(shù)

2018年7月3日國務(wù)院印發(fā)《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》，汽車涂裝是工業(yè)涂裝中VOC排放重點(diǎn)發(fā)生源，汽車涂裝VOC排放治理課題擺在各汽車廠的面前，尤其是采用傳統(tǒng)“油性漆”面漆工藝生產(chǎn)的汽車涂裝生產(chǎn)線，如何選擇適合自己的VOC排放治理方案。為了既滿足環(huán)保要求，響應(yīng)政府藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，又保證企業(yè)的經(jīng)營效益，筆者進(jìn)行了調(diào)研和分析，針對涂裝VOC廢氣來源、治理方案進(jìn)行整理研究。

汽車制造業(yè)涂裝有機(jī)VOCs廢氣分析的主要來源是通過噴涂在基材上覆蓋一層涂料，起到保護(hù)材料、外觀裝飾等特殊功能。目前，在涂裝過程中，所用材料主要有樹脂、溶劑等，汽車涂裝材料一般是指用于汽車、摩托車等機(jī)動(dòng)車及其零部件涂裝、修理的涂料和輔助材料。例如：涂裝前的表面處理材料和涂裝后的材料。涂料工業(yè)有機(jī)VOCs廢氣中的主要污染物是苯系物，主要來自涂裝工段和干燥工段。

目前，以汽車制造業(yè)為例，涂裝車間的能耗占整個(gè)汽車工業(yè)生產(chǎn)過程能耗的70%，產(chǎn)生的污染物也占整個(gè)汽車制造過程的85%以上，特別是VOCs廢氣污染。針對汽車涂裝車間VOCs廢氣的污染控制，可以從以下幾個(gè)方面加以解決。

活性炭吸附技術(shù)活性炭是由含碳材料組成，其外觀以黑色為主。活性炭材料的孔結(jié)構(gòu)非常發(fā)達(dá)，具有比表面積大、吸附容量高等特點(diǎn)。它是微晶碳材料中非常常見的一種材料。每克活性炭的比表面積可達(dá)800-1500平方米，這些細(xì)孔結(jié)構(gòu)保證了活性炭具有優(yōu)異的吸附性能。正是這些高度發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)使活性炭具有優(yōu)異的吸附性能?；钚蕴烤哂斜缺砻娣e大、孔道發(fā)達(dá)的特點(diǎn)，能有效吸附表面VOCs廢氣中的有機(jī)污染物，實(shí)現(xiàn)VOCs廢氣的凈化?；钚蕴康奈叫孰S吸附容量的增加而降低。當(dāng)活性炭的吸附容量接近飽和時(shí)，需要及時(shí)更換活性炭，使其再次起到吸附作用。

低溫等離子體技術(shù)通常適用于一些低濃度噴涂VOCs廢氣的處理。它對污染物的凈化效率相對較低，常與其它處理技術(shù)配合使用。此外，等離子體通常被稱為物質(zhì)的第四種形式，主要包括電子、離子、自由基和中性粒子。低溫等離子體技術(shù)主要是通過介電放電過程產(chǎn)生等離子體，以高速連續(xù)轟擊有機(jī)VOCs廢氣中的惡臭氣體分子，從而使污染物活化、電離和裂解。通過氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，打開污染物內(nèi)部的化學(xué)鍵，使大分子污染物轉(zhuǎn)化為低毒、低毒甚至無毒無害的小分子。

目前，單一有機(jī)VOCs廢氣處理工藝的組合工藝難以達(dá)到噴漆VOCs廢氣處理的標(biāo)準(zhǔn)，因此需要采用多種工藝組合工藝對有機(jī)VOCs廢氣進(jìn)行處理。應(yīng)用最廣泛的組合工藝是吸附濃縮和再生燃燒的組合。預(yù)處理后的有機(jī)VOCs廢氣通過吸附床，吸附有機(jī)物，凈化后排入大氣。吸附劑飽和后，用熱空氣吹出吸附在吸附劑中的有機(jī)物，通過控制脫附過程的流量，可以濃縮有機(jī)VOCs廢氣的濃度。有機(jī)VOCs廢氣經(jīng)解吸濃縮后，經(jīng)熱氧化技術(shù)分解為CO2和H2O，釋放出大量熱量。該熱量經(jīng)換熱器或蓄熱器加熱濃縮后，可用于吸附劑和高濃度有機(jī)VOCs廢氣的解吸再生。運(yùn)行一段時(shí)間后，有機(jī)物分解釋放的熱量可以保持吸附劑的再生，即在再生過程中實(shí)現(xiàn)熱量平衡，大大降低能耗。最常用的油漆VOCs廢氣吸附劑是蜂窩活性炭和沸石分子篩。此外，為解吸提供能量的主要部分是再生燃燒和再生催化燃燒。

蜂窩狀活性炭是一種蜂窩狀活性炭。指將粉末活性炭、水溶性膠粘劑、潤滑劑與水混合、捏合、擠壓、干燥、炭化活化后制成的蜂窩吸附劑。蜂窩狀活性炭還具有強(qiáng)度高、比表面積大、吸附容量大、吸附速度快、孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)等特點(diǎn)。涂裝VOCs廢氣處理采用蜂窩型活性炭作吸附劑時(shí)，氣體流速不大于1.2m/s。

沸石分子篩具有吸附和離子交換的特性。在油漆VOCs廢氣的處理中常作為吸附劑使用。旋轉(zhuǎn)濃縮機(jī)濃縮輪采用沸石作為吸附劑。分子篩轉(zhuǎn)輪分為吸附處理區(qū)、再生區(qū)和冷卻區(qū)三個(gè)區(qū)域。吸附處理區(qū)VOCs廢氣經(jīng)VOCs凈化后排放，再生區(qū)用少量熱風(fēng)吸附VOCs吹出有機(jī)物。利用熱氧化技術(shù)將濃縮的有機(jī)VOCs廢氣分解成無害的CO2和H2O。沸石轉(zhuǎn)輪更適合于大風(fēng)量、連續(xù)運(yùn)行的噴漆VOCs廢氣的凈化。

在發(fā)展過程中，為了進(jìn)一步改善生態(tài)環(huán)境，有效促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，在具體的發(fā)展過程中，要積極響應(yīng)國家節(jié)能環(huán)保的號(hào)召，同時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況，采取合理的手段，有效減少目標(biāo)城市的有機(jī)垃圾問題，從根本上改善環(huán)境質(zhì)量，增加數(shù)量。

首先，要加強(qiáng)新材料的使用，考慮到當(dāng)今有機(jī)VOCs廢氣的問題，除了使用傳統(tǒng)的環(huán)保材料外，還要增加先進(jìn)材料的使用。在具體的開發(fā)過程中，如果有效地利用低揮發(fā)分的顏色，可以在一定程度上減少有機(jī)廢氣的排放，在新的時(shí)代，在具體的開發(fā)階段，不同的涂料供應(yīng)商也加強(qiáng)了技術(shù)的升級，逐步開發(fā)出高固體分材料，如：有效地減少了溶劑的使用，同時(shí)，為了更好地滿足當(dāng)前的排放標(biāo)準(zhǔn)，水基材料s的開發(fā)和使用也在不斷增加，溶劑被水替代，以確保有機(jī)廢氣的濃度能在一定程度上降低，而涂料廠使用的其他材料也應(yīng)實(shí)現(xiàn)低排放，因?yàn)閭鹘y(tǒng)材料應(yīng)被安全的水替代，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的減排目的，真正實(shí)現(xiàn)綠色涂料。

二是加強(qiáng)新技術(shù)的應(yīng)用，在具體開發(fā)階段，除了優(yōu)化VOCs廢氣的收集方法外，還可以減少涂料廠有機(jī)廢棄物的VOCs廢氣排放，新工藝的選擇與應(yīng)用總體上可以對噴涂方法進(jìn)行合理的優(yōu)化和改造。

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（作者單位：東風(fēng)悅達(dá)起亞汽車有限公司）