淺談一種廢氣處理節(jié)能技術(shù)

張燦生

摘 要：近年來，國家不斷加強(qiáng)節(jié)能減排的工業(yè)要求，推進(jìn)綠色低碳的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。各行各業(yè)，積極響應(yīng)國家的號召。汽車行業(yè)作為支柱型產(chǎn)業(yè)，更是率先響應(yīng)號召，相繼推入大量的研發(fā)資源，涌現(xiàn)出許多節(jié)約能耗技術(shù)。文章將詳細(xì)介紹一種應(yīng)用于汽車生產(chǎn)系統(tǒng)涂裝車間的噴漆廢氣處理及能源回收的組合技術(shù)。

關(guān)鍵詞：廢氣;節(jié)能

中圖分類號：U445.58+5 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）14-184-02

Abstract： In recent years， National industrial requirements for energy conservation and emission reduction， Promote green and low-carbon economic development. All walks of life， Actively respond to the call of the country. Automobile industry as a pillar industry， It was also the first to respond to the call， A lot of R&D resources had been invested in succession， Many energy saving technologies had emerged. In this paper， a combined technology of paint exhaust gas treatment and energy recovery applied in the paint shop of automobile production system was introduced in detail.

Keywords： Exhaust gas; Energy -saving

CLC NO.： U445.58+5 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）14-184-02

引言

汽車涂裝作為汽車制造四大工藝之一，因其工藝特殊性，為給車身涂上繽紛的、飽滿的、閃亮的彩妝，涂裝車間必須嚴(yán)格控制前處理、電泳、噴涂、烘干、強(qiáng)冷等必需的工藝參數(shù)，為此制熱、制冷能源費(fèi)用居高不下，所以涂裝車間是汽車制造過程中能源消耗大戶，怎樣節(jié)省生產(chǎn)線運(yùn)行能耗，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競爭力，即如何控制涂裝車間能耗顯得尤為重要。在新建汽車涂裝車間規(guī)劃時(shí)，在項(xiàng)目中如何最大化的節(jié)能減排也是重要考量指標(biāo)之一。本文將淺談一種涂裝噴漆廢氣處理與溴化鋰制冷系統(tǒng)組合起來的節(jié)能技術(shù)，可以有效降低涂裝車間排放至環(huán)境的氣體污染，同時(shí)降車間整體的能源消耗。文中在規(guī)劃設(shè)計(jì)、案例分析、與傳統(tǒng)廢氣處理系統(tǒng)比較等方面進(jìn)行了分析。

1 規(guī)劃設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)噴涂設(shè)備設(shè)計(jì)中，噴漆室送風(fēng)以全新風(fēng)模式為主，這種模式的噴漆廢氣未經(jīng)過多次循環(huán)利用，直接送往廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)行處理后排放。這種模式有諸如廢氣風(fēng)量非常大、VOC含量較低但總量很大、新風(fēng)空調(diào)能耗極大、設(shè)備投資較大等缺點(diǎn)。如何解決以上缺點(diǎn)，降低廢氣處理風(fēng)量顯得尤為重要，隨著工藝及材料技術(shù)的發(fā)展，大量噴涂機(jī)器人被應(yīng)用，以替代人工噴涂，車身內(nèi)、外表面噴涂已全部由機(jī)器人旋杯噴涂完成，其對風(fēng)速要求也相應(yīng)降低，而循環(huán)風(fēng)技術(shù)正好滿足此工藝要求，因此近年來全新風(fēng)模式慢慢被循環(huán)風(fēng)模式所取代。在循環(huán)風(fēng)的模式下，送往廢氣處理系統(tǒng)的總廢氣風(fēng)量大幅減小，同時(shí)VOC的濃度較高。

通過配套吸附轉(zhuǎn)輪，可以將待處理廢氣提純?yōu)楦邼舛鹊男★L(fēng)量氣體，使得焚燒設(shè)備的規(guī)格大幅減小，同時(shí)降低天燃?xì)?、電能的消耗，大大降低了設(shè)備投資及運(yùn)行成本，而燃燒后排出的高溫氣體，設(shè)計(jì)采用一套溴化鋰機(jī)組，將余熱轉(zhuǎn)化為冷源，補(bǔ)充供應(yīng)涂裝車間設(shè)備的冷量需求。

通過這樣的一套組合系統(tǒng)，在盡量降低廢氣處理系統(tǒng)成本的同時(shí)，通過多級熱回收系統(tǒng)從高溫的潔凈尾氣中回收熱量，反饋至涂裝車間能源再利用，盡可能的減少能源的損失，提高能源使用效率。

2 案例分析

以某公司涂裝車間為例，該車間噴漆線送風(fēng)采用新風(fēng)與循環(huán)風(fēng)相結(jié)合的方式供給，在滿足工藝需求條件下，既保障操作人員的健康環(huán)境，又能大大節(jié)約能源消耗。噴漆段為內(nèi)、外表面全部采用機(jī)器人自動(dòng)噴涂，送風(fēng)采用循環(huán)風(fēng)的方式供給，檢查段及晾干段采用新風(fēng)的方式供給。循環(huán)風(fēng)空調(diào)機(jī)組通過回風(fēng)管從噴漆室底部抽取部分經(jīng)文丘里處理后噴漆廢氣，經(jīng)漆霧過濾、表冷、加熱、中效等功能段后將凈化后的循環(huán)風(fēng)分別送至內(nèi)表面、外表面噴涂段，新風(fēng)空調(diào)機(jī)組從室外取風(fēng)，經(jīng)初效、表冷、加熱、加濕、二次加熱、中效等功能段后將凈化后的新風(fēng)從噴漆室頂部分別送至檢查補(bǔ)噴段及晾干段，廢氣經(jīng)高壓風(fēng)機(jī)送往廢氣處理設(shè)備進(jìn)行處理。待處理的廢氣經(jīng)過濃縮轉(zhuǎn)輪提高濃度后，經(jīng)過充分燃燒，高溫?zé)煔庠偎屯寤嚈C(jī)組進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為冷源，以供應(yīng)車間閃干強(qiáng)冷設(shè)備，原理圖如圖1。

該車間采用循環(huán)風(fēng)的模式下，廢氣總排氣量約150000 m3/h，僅為傳統(tǒng)全新風(fēng)模式的1/4。送往廢氣處理系統(tǒng)的VOC濃度約為300mg/m3。為進(jìn)一步提升VOC濃度，減少待焚燒處理氣體的體積，本系統(tǒng)配套一臺(tái)1：18濃縮比的沸石轉(zhuǎn)輪，吸附效率92%，可以將絕大部分VOC濃縮至約8500m3/h的廢氣中，此部分高濃度廢氣VOC含量高達(dá)5.4g/m3，在焚燒爐（PAI）內(nèi)高溫環(huán)境下氧化分解時(shí)，可以釋放出大量熱量。

PAI爐膛出口的潔凈氣體溫度超過500℃，為最大化將此部分氣體的余熱利用，本系統(tǒng)配備一套溴化鋰機(jī)組。在溴化鋰發(fā)生器中吸收高溫氣體的余熱，溴化鋰稀溶液中水分蒸發(fā)，變?yōu)闈馊芤汉蠓祷氐轿掌髦?，由于溴化鋰極易溶于水，濃溶液將吸收蒸發(fā)器中的冷劑蒸汽，重新變?yōu)橄∪芤骸Ｕ舭l(fā)器中接近真空狀態(tài)，水在極低的溫度下（4℃）可蒸發(fā)，冷劑水滴落在換熱銅管上將吸收管內(nèi)流體的熱量，汽化為冷劑蒸汽，從而達(dá)到給換熱銅管內(nèi)流體制冷的效果。溴化鋰機(jī)組輸出的冷水則可以用于涂裝車間，以供應(yīng)閃干強(qiáng)冷設(shè)備，極大提高能源的利用率。

整套系統(tǒng)集成廢氣處理、余熱回收、供應(yīng)閃干于一體，且閃干系統(tǒng)與廢氣處理系統(tǒng)可以同步運(yùn)行，節(jié)能與減排實(shí)現(xiàn)雙贏。

3 與常規(guī)廢氣處理系統(tǒng)比較

應(yīng)用于汽車涂裝車間的廢氣處理系統(tǒng)通常為：濃縮吸附轉(zhuǎn)輪+RTO+換熱器。

RTO設(shè)備的特點(diǎn)在于有多個(gè)蓄熱室，在放熱、吸熱間按序不停切換。這樣的特性使得RTO設(shè)備適應(yīng)于較低濃度，中等風(fēng)量的系統(tǒng)中。如濃縮后的氣體VOC含量較高，則會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)過熱的情況，必須通過旁通管路向外散熱。以某公司涂裝車間為例，濃縮后的氣體濃度約5.4g/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過RTO的適用范圍，必須采用旁通管路從爐膛內(nèi)直接引出760℃左右的高溫氣體進(jìn)行散熱，這樣也就造成了能源的浪費(fèi)。

當(dāng)然也可通過增大RTO設(shè)備的型號，調(diào)整前端吸附轉(zhuǎn)輪的濃縮比，使得待處理的高VOC濃度的氣體體積流量增大一倍，以強(qiáng)行達(dá)到降低VOC濃度的目的。但這樣設(shè)計(jì)，不僅會(huì)導(dǎo)致RTO設(shè)備本體變大，前端管路、風(fēng)機(jī)、配套的換熱器等都會(huì)變大，整套系統(tǒng)的投資成本將會(huì)增大一倍有余。同時(shí)，由于RTO設(shè)備出口的潔凈氣體溫度不高，也會(huì)使得進(jìn)一步的余熱回收變得更為困難，會(huì)降低能源利用率，造成能源浪費(fèi)。

通過以上比較分析，綜合考慮采用濃縮吸附轉(zhuǎn)輪+PAI+溴化鋰的組合更為高效、節(jié)能。

4 結(jié)語

節(jié)能降耗是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必然要求節(jié)能降耗。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，國家不斷強(qiáng)化各項(xiàng)節(jié)能降耗政策落實(shí)，節(jié)能降耗成效巨大。節(jié)能降耗不僅是企業(yè)提升自身競爭力的重要手段，也是企業(yè)必須履行的社會(huì)責(zé)任。汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮重要著重要作用。近年來，隨著節(jié)能降耗技術(shù)不斷進(jìn)步，在汽車新項(xiàng)目規(guī)劃階段響應(yīng)國家環(huán)保、節(jié)能的號召，切實(shí)落實(shí)節(jié)能減排的要求，采用新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)，必將為企業(yè)帶來更大的效益，提升產(chǎn)品競爭力。本文在規(guī)劃設(shè)計(jì)、案例分析、與傳統(tǒng)處理方式對比中淺談了一種涂裝噴漆廢氣處理與溴化鋰制冷系統(tǒng)組合起來的節(jié)能技術(shù)，可以有效降低涂裝車間排放至環(huán)境的氣體污染，同時(shí)降車間整體的能源消耗，以供大家參考。