汽車涂裝有機(jī)廢氣處理方法

鄧學(xué)文

（廣東藍(lán)龍環(huán)境科技有限公司，廣東 東莞 523000）

涂裝廢氣污染物主要包括噴漆過程中產(chǎn)生有機(jī)溶劑與漆霧以及干燥揮發(fā)過程中產(chǎn)生的有機(jī)溶劑等。對(duì)于涂裝廢氣，一般是原料中的有機(jī)試劑在噴裝、晾干和涂膜過程中產(chǎn)生的反應(yīng)物，即VOC，主要包括二甲苯以及甲苯等物質(zhì)?，F(xiàn)階段，汽車企業(yè)開始將廢氣處置設(shè)備安裝到涂裝線中，以保證廢氣達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求后才可以進(jìn)行排放[1]。

1 涂裝廢氣概述

涂裝廢氣的來源主要是在使用清洗劑、面涂、中涂等環(huán)節(jié)中產(chǎn)生大量的VOCs。一般在生產(chǎn)車間，如烘干室、調(diào)漆間、晾置室、噴漆室等都會(huì)產(chǎn)生大量廢氣，但由于生產(chǎn)車間不同，其廢氣組分也存在一定差異。

涂裝廢氣存在一定的危害性。例如，在涂裝工藝中，VOCs成分主要包括乙酸丁酯、乙酸乙酯、芳香烴以及其他VOCs物質(zhì)。其中，噴裝涂料中的有機(jī)溶劑具有較強(qiáng)毒性，其噴裝過程中二甲苯以及甲苯等物質(zhì)會(huì)揮發(fā)到車間各個(gè)角落，危害周邊環(huán)境以及操作人員。其也是強(qiáng)烈致癌物之一，若是人體吸入量較大，則會(huì)引發(fā)肺氣腫、胸痛以及嗆咳等呼吸道疾病。同時(shí)，有機(jī)廢氣還會(huì)造成酸雨、霧靄等現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響人們身體健康，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)昏迷、抽搐等問題。若是苯蒸氣吸入濃度超出1500 mg/m3，則會(huì)造成再生障礙性貧血問題。因此，相關(guān)企業(yè)有義務(wù)合理制定減排措施，以有效控制廢氣排放，減少有害物質(zhì)對(duì)周邊環(huán)境以及人體健康造成的危害[2]。

2 涂裝廢氣減排策略

2.1 積極引進(jìn)環(huán)保涂料

環(huán)保材料是指滿足國(guó)家環(huán)境要求的涂料，具有零污染、節(jié)能、VOCs含量低等特點(diǎn)。環(huán)保涂料通常包括粉末涂料、水性涂料以及溶劑涂料等幾大類型。其中，溶劑涂料的主要成分是醇、酯、二甲苯以及甲苯等物質(zhì)，其以VOCs形式不斷揮發(fā)；水性涂料的溶劑水比重超出85%，并含有少量有機(jī)溶劑；粉末涂料包括添加劑、顏料以及聚合物等物質(zhì)。其在進(jìn)行噴裝活動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量VOCs，不會(huì)嚴(yán)重危害環(huán)境，與液體涂料相比，粉末涂料的VOCs含量非常低。隨著HJ/T293—2006文件的頒布與落實(shí)，水性涂料開始不斷替代溶劑型涂料，因其活性炭墻材、硅藻泥產(chǎn)品等不會(huì)危害環(huán)境[3]。

2.2 強(qiáng)化涂裝工藝水平

機(jī)械噴裝、人工噴裝以及人工涂刷等噴涂工藝都會(huì)對(duì)VOCs的排放量以及噴漆的利用率產(chǎn)生一定的影響，所以，目前已開始廣泛使用自動(dòng)涂裝工藝。在應(yīng)用這種工藝過程中，通過合理設(shè)計(jì)、調(diào)整風(fēng)速等工藝充分強(qiáng)化噴裝效率，以降低有機(jī)廢氣的產(chǎn)生量?，F(xiàn)階段，使用高壓無氣噴槍以及靜電旋杯等較為先進(jìn)的工藝進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，并淘汰落后設(shè)備，以進(jìn)一步控制有機(jī)廢氣的排放。此外，在進(jìn)行汽車制造以及維修工作時(shí)，應(yīng)該選擇除油工藝和磷化工藝等無污染、節(jié)能降耗工藝。

3 噴裝廢氣的處理工藝

3.1 蓄熱式熱力氧化技術(shù)

該技術(shù)（RTO）具有節(jié)能、環(huán)保特點(diǎn)，在低濃度與中濃度有機(jī)廢氣的處理中具有廣泛應(yīng)用。其特點(diǎn)是在濃度為1.0×10-4～2.0×10-2范圍內(nèi)，且低濃度以及大風(fēng)量條件下具有良好的適用性。該技術(shù)操作成本較低，如廢氣濃度超出4.5×10-4時(shí)，則不需要添加輔助燃料。同時(shí)，具有較高凈化率，如RTO的兩床式型號(hào)凈化率超出98%，三床式型號(hào)凈化率為99%，還不會(huì)形成氮氧化物以及其他二次污染問題，自動(dòng)化控制水平較好，具有較高的安全性。

RTO裝置主要是通過熱氧化法對(duì)低濃度與中濃度的有機(jī)廢氣進(jìn)行處理，應(yīng)用陶瓷蓄熱床換熱器進(jìn)行熱量回收。其主要包括控制系統(tǒng)、燃燒室、陶瓷蓄熱床以及自動(dòng)控制閥等部件。其工藝特點(diǎn)為：蓄熱床底部控制閥連接排氣總管與進(jìn)氣總管，并借助換向閥實(shí)現(xiàn)交替換向目標(biāo)，可以將蓄留燃燒室形成的氣體進(jìn)行熱量，并對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行預(yù)熱處理，通過陶瓷材料實(shí)現(xiàn)熱量吸收以及釋放。當(dāng)其預(yù)熱到760 ℃以上時(shí)，燃燒室中的有機(jī)廢氣會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，從而產(chǎn)生水與二氧化碳，以實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的凈化目的。

3.2 蓄熱式催化燃燒技術(shù)

該技術(shù)（RCO）的工藝原理是，在1000～10000 mg/m3的中濃度與高濃度有機(jī)廢氣處理中可以直接應(yīng)用，其在熱回收率要求高的場(chǎng)合中具有良好的適用性，在同一生產(chǎn)線中也具有良好的適用性。但由于產(chǎn)品之間存在一定的差異，導(dǎo)致廢氣處理成本變化較大。該技術(shù)在烘干線以及需要熱回收的企業(yè)中特別適用，可將回收能源作為烘干線的生產(chǎn)能量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的目標(biāo)。

RCO屬于典型氣-固相反應(yīng)，實(shí)質(zhì)為深度氧化反應(yīng)（活性氧參與）。其特點(diǎn)是在進(jìn)行催化氧化時(shí)，催化劑會(huì)對(duì)反應(yīng)物分子進(jìn)行充分吸附，減少活化能，促使氧化反應(yīng)速度加快，有效強(qiáng)化氧化反應(yīng)速率；基于特定催化劑，在250～300 ℃低起燃溫度條件下，能夠形成無焰氧化燃燒反應(yīng)，分解成水與二氧化碳，同時(shí)釋放熱能。

在工業(yè)生產(chǎn)中，有機(jī)廢氣主要借助引風(fēng)機(jī)向旋轉(zhuǎn)閥輸入，借助旋轉(zhuǎn)閥分開出口氣體與進(jìn)口氣體。其借助陶瓷材料對(duì)氣體進(jìn)行預(yù)熱，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)熱交換與儲(chǔ)備熱量等目的，溫度滿足催化層開展催化氧化反應(yīng)所需溫度，會(huì)氧化分解部分污染物。之后通過加熱區(qū)升溫，讓其保持在規(guī)定溫度范圍內(nèi)，再進(jìn)入催化層實(shí)現(xiàn)催化氧化，生產(chǎn)水與二氧化碳，釋放熱能。催化氧化之后，氣體會(huì)進(jìn)入到陶瓷材料層中，實(shí)現(xiàn)熱能回收，并借助旋轉(zhuǎn)閥向大氣中進(jìn)行排放，凈化之后的氣溫比處理前溫度略高。系統(tǒng)可以自動(dòng)切換以及連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，借助旋轉(zhuǎn)閥運(yùn)轉(zhuǎn)，各個(gè)陶瓷填充層都實(shí)現(xiàn)加熱、冷卻以及凈化等目的，充分回收熱量。

3.3 活性炭吸附工藝/脫附凈化設(shè)備

活性炭可以對(duì)低濃度、大風(fēng)量的有機(jī)物進(jìn)行吸附，吸附劑選擇蜂窩活性炭，其融合了催化燃燒、濃縮VOC、脫附再生以及吸附凈化等原理，最終實(shí)現(xiàn)空氣凈化的目標(biāo)。其工藝流程為：在活性炭吸附達(dá)到飽和狀態(tài)后，借助熱空氣脫附促使活性炭再生，之后向催化燃燒床輸送濃縮有機(jī)物，形成水與二氧化碳，再借助熱交換器對(duì)冷空氣進(jìn)行加熱，并排放部分氣體，同時(shí)，借助活性炭進(jìn)行脫附再生，實(shí)現(xiàn)廢熱利用以及節(jié)能目標(biāo)。脫附裝置主要包括：閥門、風(fēng)機(jī)、阻燃器、吸附床以及預(yù)濾器等。

3.4 沸石輪轉(zhuǎn)吸附/脫附凈化設(shè)備

沸石的成分主要包括鋁與硅，其吸附能力較為突出，可作為吸附劑使用。沸石輪轉(zhuǎn)吸附主要是借助沸石孔徑在有機(jī)污染物方面具有良好的吸附能力與脫附能力等，將大風(fēng)量以及低濃度VOC廢氣轉(zhuǎn)化為高濃度與小風(fēng)量的氣體。其優(yōu)點(diǎn)是能夠減少終端處理裝置工作成本。該裝置能持續(xù)進(jìn)行吸附以及脫附等操作，因沸石兩側(cè)采用特制密封裝置，可劃分為冷卻區(qū)、解吸區(qū)以及吸附區(qū)三個(gè)區(qū)域。系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，沸石輪轉(zhuǎn)連續(xù)、低速轉(zhuǎn)動(dòng)，并旋轉(zhuǎn)通過以上三個(gè)區(qū)域。

沸石裝置屬于濃縮器，在進(jìn)行有機(jī)溶劑廢氣處理之后，會(huì)劃分為兩部分，即高濃度有機(jī)溶劑再生空氣與潔凈空氣。其中，潔凈空氣能夠借助空調(diào)通風(fēng)設(shè)施實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，而高濃度VOC氣體的濃度是處理前VOC濃度的10倍。在氣體濃縮之后，借助TNV等設(shè)備進(jìn)行焚燒處理，所產(chǎn)生的熱量能夠?yàn)榉惺嗈D(zhuǎn)以及烘干室提供能量，充分利用熱量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。

該技術(shù)主要特點(diǎn)是吸附率高、脫附率高、使用期限長(zhǎng)、維護(hù)便捷以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等，而且是用模塊化與預(yù)組模式設(shè)計(jì)整體系統(tǒng)，空間需求較小，還可以提供無人化和持續(xù)性操作。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，我國(guó)逐步加強(qiáng)提高環(huán)境質(zhì)量工作，其中有機(jī)廢氣治理工作已穩(wěn)步展開，而無公害涂裝是涂裝技術(shù)未來的發(fā)展方向。相關(guān)企業(yè)在開展噴裝生產(chǎn)工作時(shí)，應(yīng)積極應(yīng)用環(huán)保涂料、強(qiáng)化工藝水平以有效減少?gòu)U氣產(chǎn)生量，確保達(dá)到國(guó)家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)，為建立和諧社會(huì)，為人們改善生活環(huán)境提供保障。